Brevet FR2536876A1 — publié le 19840601

La présente invention est relative à un procédé pour la production d'images par électrophotographie dans lequel une image latente électrosta- tique est produite sur un support diimage intermédiaire photo-conducteur, le développement de cette image latente s'effectuant en utilisant une brosse magnétique constituée par un toner à un seul constituant magnétique isolant et associé à un noyau magnétique rotatif entouré d'une enveloppe non aimaxntable, le toner étant, pendant le passage du support d'image intermédiaire devant la brosse magnétique, dont il est séparé par un intervalle et qui est portée à une tension préalable résultant de la superposition d'une tension alternative de haute fréquence à un niveau de tension continue, déposé sur les' parties du sup- port d'image intermédiaire qui contiennent l'image et l'image de toner obtenue étant finalement transférée du support d'image intermédiaire à une feuille réceptrice sur laquelle elle est fixée - Le brevet américain N O 4 121 931 décrit un procédé pour la produc- tion d'images par électrophotographie selon lequel, au moyen d'un dispositif de raclage fixé au niveau d'une fente de dosage, on règle à l'avance l'épaisseur de la couche de toner sur l'enveloppe rotative et dans lequel, pour le dépôt du toner entre le support d'image intermédiaire et l'enveloppe et/ou le dispo- sitif de raclage, on applique une tension continue. Le principal inconvénient de ce procédé connu consiste en ce que le développement des lignes fines est difficile et que, par suite des possibilités de polarisation du toner, celui-ci se dépose partout o il existe une différence de potentiel entre l'image chargée et l'électrode de développement, de sorte que l'on risque constamment de voir apparaître un fond d'image gênant. Le brevet américain N O 4 299 900 décrit un procédé de -développe- ment pour toners à un seul constituant isolant, magnétique, dans lequel l'épaisseur de la couche de toner au niveau de la brosse magnétique est infé- rieure à la largeur de la fente de développement Alors que l'enveloppe de la brosse magnétique est rotative, on utilise un noyau magnétique fixe, de sorte que le réglage de l'épaisseur de la couche de toner-au niveau de la brosse magnétique peut s'effectuer au moyen d'un dispositif de raclage magnétique en face d'un pôle fixe Le toner est chargé de triboélectricité Dans une va- riante du mode de mise enoeuvre de ce procédé connu, on peut appliquer, entre le support d'image intermédiaire et labrosse magnétique, une tension alternative de basse fréquence, la fréquence étant de 200 Hz et la tension de 800 V. L'inconvénient de ce procédé connu réside surtout dans l'em- ploi, au niveau de la brosse magnétique, d'une couche de toner très mince, dans les exigences de tolérances qui en résultent et dans les difficultés de fabrication qui en sont la conséquence Il est en effet indispensable à un bon fonctionnementqu'entre l'épaisseur de la couche de toner et la largeur de la fente de développement,on maintienne une relation très précise et que la fente de développement soit inférieure ou égale à 0,3 mm. Le brevet américain N' 3 893 418, qui décrit un procédé qu'il désigne sous le terme "méthode des sauts", indique que, pour détacher les particules de toner d'une brosse à toner à micro-champ comportantun toner à un seul constituant non magnétique, il y a lieu d'appliquer des impulsions rectangulaires entre la brosse à toner et le support d'image intermédiaire. Pour obtenir, dans ce cas, d'une part une amélioration des copies de lignes et, d'autre part, également, une amélioration dans le domaine des demi-tons, on utilise une combinaison de deux séries d'impulsions de haute fréquence ayant des fréquences de 2 à 5 K Hz et de 18 à 22 K Hz. L'inconvénient de ce procédé réside dans la structure compliquée et coûteuse de la brosse à toner à micro-champ, car il faut utiliser un toner non magnétique On est donc amené à -réaliser un appareil global qui revient assez-cher et dont le fonctionnnement ne va pas toujours non plus sans inci- dents. La -demande de brevet allemand publiée sous le N O 31 02 6-00 décrit un procédé de développement d'images magnétiques latentes dans lequel qn utilise un champ électrique alternatif variable dans la fente de développement. Ce champ électrique alternatif est tellement fort, même aux endroits o il n'y a pas d'image magnétique latente, que les particules de toner traversent constamment la fente de développement, de sorte que ces particules de toner sont transportées sur le support d'image intermédiaire aussi bien aux en- droits o il n'y a pas d'image qu'aux endroits o il y a une image magnétique, ce qui donne, aux endroits o il n'y a pas d'image, un voile d'arrièreplan. Le retour des particules de toner qui produisent ce voile d'arrière-plan doit être assuré par la partie de phase inverse de la tension alternative appliquée. Cependant, les particules de toner formant le voile d'arrière- plan sont soumises à des forces dont l'action s'exerce àcourte distance et 253687 6 elles sont si fortement collées à la surface du-w support d'image latente que leur retour ne s'effectue que partiellement Lorsque les particules de toner qui ont été retenues sont transférées-sur une feuille réceptrice, on observe -sur la copie un arrière-plan qui nuit à la qualité de la copie Lorsque les par- ticules de toner ne sont pas transférées sur la feuille réceptrice, il faut les enlever du support d'image latente par un procédé de nettoyage, ce qui aug- mente la consommation de toner par copie et nuit à la rentabilité duprocédé de copie, ou oblige à utiliser un dispositif coûteux pour le transfert en sens inverse des particules, ce qui pose le problème d'une modification de la com- position de la réserve de toner. Le but de l'invention est d'apporter, au proèédé du type défini ci- dessus, dans lequel on utilise un toner à un seul constituant magnétique isolant, formé de particules dont le diamètre varie de 5 à 15 microns, des améliora- tions telles que, lors du développement de l'image chargée, on évite tout amin- cissement des lignes fineset tout transfert de toner sur les zones du support d'image intermédiaire ne comportant pas d'image, de sorte que tout transfert de toner en sens inverse devientinutile et qu'on soit assuré d'avoir un born recouvrement de surface, un arrière-plan propre et une grande netteté de con- tours. Ce but est atteint, suivant l'invention, grace à la caractéristique selon laquelle l'amplitude et -la fréquence de la tension préalable sont réglées de telle manière que l'association du champ alternatif magnétique et du champ alternatif électrique produiseun nuage de toner de dimensions limitées qui est formé de particules vibrantes et dont l'épaisseur dans le sens radial est infé- rieure à la distance comprise entre le support d'image intermédiaire et la brosse magnétique et que le transfert des particules de toner, qui s'effectue exclusivement vers les zones comportant une image, soit provoqué,au moins pour l'essentielpar le champ électrostatique dû à l'image chargée sur le sup- port d'image intermédiaire. La mise en oeuvre du procédé suivant l'invention permet d'obtenir, par l'association de forces électriques et magnétiques, des copies d'une quali- té surprenante. Le champ alternatif -magnétique qui-règne à la périphérie de l'en- veloppe et, également, dans la fente de développement produit, au niveau de la brosse magnétique, en s'associant à la tension alternative de-haute fréquence -536876 qui augmente également la mobilité des particules de toner, assez peu mobiles par elles-mêmes, un nuage dont les dimensions dépendent des amplitudes de vibration choisies intentionnellement et qui est formé de particules qui sont dans un état de très grande excitation De ce nuage de'particules, qui sont très mobiles, mais ne traversent pas la fente de développement, les forces électrostatiques dûes à l'image chargée sur le support d'image intermédiaire et renforcées, le cas échéant, par une charge triboélectrique des particules de toner, peuvent faire sortir et envoyer sur le support d'image intermédiaire les particules de toner nécessaires au développement de l'image chargée. Comme, d'une part, les particules de toner ne traversent pas la fente de développement dans' les zones ne comportantpas d'image, mais comme d'autre part, les forces électrostatiques faibles qui proviennent des lignes de l'image chargée suffisent à provoquer, d'une manière très définie, le trans- fert des particules de toner sur le support intermédiaire d'image, les lignes minces peuvent être développées sans difficulté, c'est-à-dire sans amincisse- ment, de même que tout effetd'arrière-plan est exclu dans les zones ne com- portant pas d'image, de sorte qu'aucun transfert de toner en sens inverse ne s'impose Il est préférable d'utiliser un noyau magnétique entouré-d'une enve- Z O loppe, non aimantable et conductrice de l'électricité, qui porte les particules de toner, le noyau et l'enveloppe se-déplaçant en sens inverse. Dansun mode de réalisation avantageuxde l'invention, le dispositif qui permet la mise en oeuvre duprocédé comprend une brosse magnétique, associée à un réservoir contenant le toner et constituée par -un noyau magné- tique multipolaire et par une enveloppe, un couteau, délimitant une fente de dosage, un support d'image intermédiaire, portant une couche photoconduc trice, qui, avec la brosse magnétique, délimite une fente-de développement, et un générateur produisant une tension alternative de haute fréquence utilisée comme tension préalable et superposée à une tension continue, ce dispositif étant caractérisé par le fait que la fente de dosage, délimitée par le couteau de dosage, est à peu près la moitié de la fente de développement située entre la brosse magnétique et la couche photoconductrice du support d'image inters- médiaire et que le noyau magnétique est relié à un dispositif d'entraînement. D'autres modes de réalisation avantageux du dispositif suivant l'invention sont précisés dans les revendications. Ce qui est essentiel, en ce qui concerne tous les modes de réali- sation d'un dispositif suivant l'invention, c'est que les paramètres essentiels ne sont pas de nature mécanique, mais de nature électrique et que les para- mètres électriques peuvent être fixés à l'avance d'une manière exacte et sans complication spéciale, ce qui permet de réaliser facilement un dispositif d'en- semble dont le fonctionnement soit sûr. L'invention est décrite ci-dessous d'une manière plus détaillée au moyen de deux exemples en se référant aux dessins annexés sur lesquels La Figure 1 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation d'un appareil permettant la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. La Figure 2 est également une représentation schématique d'un autre mode de réalisation. Comme le montre la Figure 1, un réservoir 1 contient un toner 2, à un seul constituant, magnétique et isolant, dont la résistivité est d'au moins t L/cm Les particules constituant ce toner ont des dimensions de l'ordre de 5 à 15 microns. Dans la zone de sortie du réservoir 1, l'appareil comprend une brosse magnétique, désignée par la référence 3, qui est constituée par un noyau magnétique multipolaire 4 et par une enveloppe 5, non aimantable et con- ductrice de l'électricité, qui peut de préférence comporter un revêtement iso- lant ayant une épaisseur de l'ordre de 2 à 20 microns. Dans l'exemple de réalisation représenté, le noyau magnétique 4 est entrafné dans le sens des aiguilles d'une montre et l'enveloppe 5 est en- traîlnée dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre. Sur l'eniveloppe 5, il se forme, au cours du fonctionnement de l'appa- reil, une couche de particules de toner dont l'épaisseur est déterminée à l'avance par la position du couteau de dosage 6, constitué notamment par du fer ou du laiton. Un générateur 7 produit unetension alternative de haute fréquence qui est superposée à une tension continue et est appliquée à la brosse magné- tique ou à l'enveloppe 5. Le support d'image intermédiaire est constitué par une couche 6 -536876 photoconductrice 9 qui est déposée sur un tambour 8 qui, dans l'exemple de réalisation représenté, se déplace dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre. La couche photoconductrice 9 et la brosse magnétique 3 délimitent la fente de développement d 1, dont la largeur est de préférence le double de celle de la fente de dosage d délimitée par la brosse magnétique etle couteau 6. Les paramètres de fonctionnement du dispositif décrit sont de préfé- rence les suivants Vitesse de rotation de l'enveloppe 5 80 tours/min. Sens de rotation de l'enveloppe 5 Inverse des aiguilles d'une montre Diamètre extérieur de l'enveloppe 5 32,2 mm Vitesse de rotation du noyau 4 700 tours/min. Sens de rotation-du noyau 4 Sens des aiguilles d'une montre Diamètre du noyau 4: 29,5 mm Aimant 10 pôles, 659 Gaus s, mesurés sur l'enveloppe Fente de développement dl = 0,4 mm Fente de dosage d? = 0,25 mm, couteau en fer Tension alternative f = 10 K Hz, U = 1500 V, sinu- s oida le Tension continue U = + 60 V Photoconducteur 9 Selenium Vitesse de photoconducteur v = 12 cm/sec. Sens de rotation du photoconducteur Inverse des aiguilles d'une montre Un appareil de ce type utilisé avec les paramètres indiqués a per- mis d'obtenir d'excellentes copies caractérisées par une bonn+couverture des surfaces, un arrière-plan propre, des contours nettement marqués et pas d'amincissement des lignes minces. Le mode de réalisation représenté par la Figure 2 se distingue du dispositif représenté par la Figure 1 en ce que le noyau 4 et l'enveloppe 5 tournent dans des sens inversés et que les paramètres utilisés sont différents. Les paramètres utilisés dans le cas du dispositif représentépar la Figure 2 sont les suivants Vitesse de rotation de l'enveloppe 5: Sens de rotation de l'enveloppe 5 Vitesse de rotation du noyau 4 Sens de rotation du noyau 4 Aimant: Fente de développement Fente de dosage: Tension alternative: Tension continue Photoconducteur 9 Vitesse du photoconducteur Sens de rotation du photoconductenur Ce mode de réalisation de d'excellentes copies. 71,5 tours/min. Sens des aiguilles d'une montre 900 tour s/min. Inverse des aiguilles d'une montr( pôles, 650 Gauss, mesurés sur l'enveloppe d:D,4 mm dû 0,2 mm, couteau en laiton f = 6 K Hz, U = 1400 V, sinu- sotdale U = + 60 V Selenium v = 12 cm/se:c Inverse des aiguilles d'une montr E l'invention a également permis d'obtenir REVENDICATIONS 1 Procédé pour la production d'images par électrophotographie selon lequel une image latente électrostatique est produite sur un support d'image intermédiaire photoconducteur, le développement de cette image la- tente s'effectuant en utilisant une brosse magnétique constituée par un toner à un seul constituant, magnétique et isolant, et associée à un noyau magnétique rotatif entouré d'une enveloppe non aimantable, le toner étant, pendant le pas- sage du support d'image intermédiaire devant la brosse magnétique,-dont il est séparé par un intervalle et qui est portée à une tension préalable résultat de la superposition d'une tension alternative de haute fréquence à un niveau de ten- sion continue, déposé sur les parties du support d'image intermédiaire qui contiennent l'image et l'image de toner obtenue étant finalement transférée du support d'image intermédiaire àune feuille réceptrice sur laquelle elle est fixée ce procédé étant caractérisé en ce que l'amplitude et la fréquence de la tension préalable sont réglées de telle manière que l'association du champ alternatif magnétique et du champ alternatif électrique produit un nuage de toner de di- mensions limitées qui est formé de particules vibrantes et dont l'épaisseur dans le sens radial est inférieure à la distance séparant le support d'image intermédiaire de la brosse magnétique et ence que le transfert des particules de toner, qui s'effectue exclusivement vers les zones comportant une image, est provoqué, au moins pour l'essentiel, par le champ électrostatique dû à l'imaggechargée sur le support d'image intermédiaire. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau magnétique et une enveloppe, non aimantable -et conductrice de l'électricité qui l'entoure et porte les particules de toner, sont entraîiés en sens inverse l'un de l'autre. 3 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant une brosse magnétique, associée à un ré- servoir contenant le toner et constituée par un noyau magnétique multipolaire et par une enveloppe, un couteau, délimitant une fente de dosage, un support d'image intermédiaire, portant une couche photoconductrice, qui, avec la brosse magnétique, délimite une fente de développement, et un générateur produisant une tension préalable et superposée à une tension continue, ce dispositif étant caractérisé en ce que la fente de dosage (d 2), délimitée par le couteau de dosage ( 6), est à peu près la moitié de la fente de développe- ment (dl) située entre la brosse magnétique ( 3) et la couche photoconductrice ( 9) du support d'image intermédiaire, et en ce que le noyau magnétique ( 4) est relié à un dispositif d'entraînement. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le noyau magnétique/c 4 onporte au moins huit pôles de polarité alternée. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'en- veloppe ( 5) qui entoure le noyau magnétique ( 4) comporte un revêtement isolant. 6 Dispositif selon la revendications 5, caractérisé ence que l'épais- seur de ce revêtement est de l'ordre de 5 à 20 microns. 7 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le cou- teau de dosage ( 6) est constitué par un matériau aimantable ou aimanté. 8 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que te cou- teau de dosage ( 6) est constitué par un matériau non magnétique. 9 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fré- quence de la tension alternative estde l'ordre de 5 à 12 K Hz. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ni- veau de tension constante est inférieur à 100 V. 11 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ni- veau de tension constante est compris entre Z 0 et 80 Volts et est notamment de l'ordre de 60 Volts. 12 Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la tension alternative de haute fréquence est au moins essentiellement sinusoi- dale et superposée à la tension continue.