Brevet FR2581772A1 — publié le 19861114

[ La présente invention concerne un procédé d'électro- copie prévu pour l'utilisation dans des machines de photocopie, des machines de télécopie ou des imprimantes optiques. La Xérographie est l'un des principaux procédés d'électrocopie classiques. La Xérographie comprend six étapes fondamentales qui sont les suivantes: une première étape dans laquelle on charge avec de l'électricité un élément photosen- sible; une seconde étape dans laquelle on expose l'élément photosensible à un irradiation par de la lumière, pour former une image électrostatique latente sur cet élément; une troi- sième étape dans laquelle on fait adhérer des particules d'une matière contrastante, ou toner, à l'image électrostatique la- tente formée sur l'élément photosensible, pour développer cette image; une quatrième étape dans laquelle on transfère l'image développée sur un papier d'enregistrement, en utilisant un champ électrique; une cinquième étape dans laquelle on fixe l'image transférée sur le papier d'enregistrement; et une si- xième étape dans laquelle on nettoie l'élément photosensible pour éliminer le toner restant sur cet élément. Dans un appa- reil xérographique connu, des dispositifs destinés à accomplir respectivement les première, seconde, troisième, quatrième et sixième étapes sont disposés séparément le long d'un élément photosensible en forme de tambour ou de feuille ayant un dia- mètre relativement grand, et un dispositif destiné à accomplir la cinquième étape est disposé dans le chemin de transport du papier d'enregistrement (voir par exemple l'ouvrage "ELECTRO- PHOTOGRAPHY", par R. M. Schaffert, publié par THE FOCAL PRESS LIMITED (Londres et New-York)). Il existe un autre type d'appareil xérographique classique qui est conçu de façon à réduire le nombre d'étapes ainsi que le temps nécessaire pour l'impression, comme par exemple celui qui est décrit dans la publication de brevet japonais n 77848/1981. Ce type d'appareil xérographique com- prend un élément photosensible comportant une couche photocon- ductrice formée sur une couche d'électrode transparente, une électrode placée face à cet élément photosensible, une alimen- tation destinée à appliquer une tension entre la couche d'électrode transparente et l'électrode placée face à elle, et un dispositif d'exposition qui projette une image lumineuse à partir du côté de l'élément photosensible qui est le plus pro- che de la couche d'électrode transparente. Un ruban contenant un toner qui est chargé au préalable, et une feuille de papier d'enregistrement sont intercalés entre l'élément photosensible et l'électrode placée face à la couche d'électrode transparen- te, d'une manière telle que ces éléments soient appliqués les uns sur les autres et que le ruban contenant le toner soit en contact avec la couche photoconductrice. Dans cet état, on projette une image lumineuse au moyen du dispositif d'exposi- tion. Le toner qui fond selon une configuration correspondant à l'image lumineuse projetée, est transféré vers la feuille de papier d'enregistrement, ce qui forme une image sur le papier. Dans les procédés xérographiques connus décrits ci- dessus, l'étape de charge primaire et l'étape de nettoyage sont indispensables; par conséquent, le nombre d'étapes est relativement grand. Dans des appareils destinés à mettre en oeuvre les procédés décrits cidessus, divers dispositifs destinés à accomplir les opérations d'étapes respectives sont disposés séparément les uns des autres. De ce fait, l'appareil est complexe et sa taille globale est relativement grande; il est difficile de réduire l'épaisseur ou la largeur de l'appa- reil et d'obtenir un système d'encombrement réduit. De plus, le dispositif de développement a un mécanisme complexe et, dans l'étape de développement, le toner vient en contact avec la surface de l'élément photosensible et frotte contre cette surface à vitesse élevée, ce qui a un effet défavorable sur la durée de vie de l'élément photosensible. L'art antérieur qui est décrit dans la publication de brevet japonais n 77848/1981 précitée est en outre affecté par le problème suivant. Du fait que le ruban contenant le toner est placé sur la feuille de papier d'enregistrement de manière que ce ruban soit en contact avec toute la surface de la feuille de papier, lorsque le toner se trouvant à une posi- tion irradiée par la lumière fond et est transféré vers la feuille de papier d'enregistrement, il peut adhérer à des par- ties périphériques de l'image transférée, faisant ainsi appa- raître aisément ce qu'on appelle un "fantôme". Compte tenu de ce qui précède, un but principal de l'invention est de procurer un nouveau procédé d'électrocopie permettant de réduire dans une large mesure le nombre d'étapes nécessaires. Dans ce but, l'invention procure un procédé d'élec- trocopie dans lequel on utilise un élément photosensible cons- titué par les trois couches suivantes: un support transparent, une électrode transparente formée sur la surface du support, et une couche photoconductrice formée sur la surface de l'élec- trode, et dans lequel un toner chargé au préalable adhère uni- formément à la quasi-totalité de la surface de la couche pho- toconductrice. On irradie l'élément photosensible avec de la lumière, à partir du côté du support transparent, ce qui dimi- nue la résistance électrique de la couche photoconductrice dans la partie irradiée. On injecte dans le toner des charges ayant une polarité opposée aux charges présentes dans le toner sur la partie irradiée, en effectuant cette injection à travers l'électrode transparente et la couche photoconductrice sélec- tionnée dans la partie irradiée dans laquelle la résistance électrique a été diminuée, grâce à quoi le toner se trouvant sur la partie irradiée est transféré directement sur un support d'enregistrement placé de façon à faire face à la couche photo- conductrice. Dans le procédé d'électrocopie conforme à l'inven- tion, simultanément à l'irradiation de l'élément photosensible avec de la lumière, le toner se trouvant sur la partie irradiée est directement transféré vers le support d'enregistrement, par la force de Coulomb ou la force du champ électrique. Par consé- quent, on peut exécuter en une seule étape d'une grande effica- cité une étape de formation d'image électrostatique latente, une étape de développement et une étape de transfert qui étaient jusqu'à présent effectuées séparément les unes des au- tres. De plus, il devient inutile d'accomplir les étapes habi- tuellement nécessaires qui consistent à charger et à nettoyer l'élément photosensible. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation préférés, et en se référant aux dessins annexes sur lesquels: La figure 1 montre le principe du procédé d'électro- copie conforme à l'invention; La figure 2 est une vue en perspective d'une struc- ture à laquelle un mode de réalisation du procédé d'électroco- pie conforme à l'invention est appliqué; La figure 3 est une coupe montrant un autre mode de réalisation de l'invention; et La figure 4 est une coupe montrant encore un autre mode de réalisation de l'invention. On décrira tout d'abord le principe du procédé d'électrocopie de l'invention en se référant à la figure 1. Un élément photosensible 1 comprend trois couches: un support transparent la en verre ou en matière plastique; une électrode transparente lb formée sur la surface supérieure du support transparent la; et une couche photoconductrice lc formée sur la surface supérieure de l'électrode transparente lb. Un support d'enregistrement 2, tel qu'une feuille de pa- pier ordinaire, est transporté avec un petit espace entre les surfaces en regard du support d'enregistrement 2 et de la cou- ches photoconductrice lc. Un toner chargé (dans cet exemple, le toner est chargé positivement) adhère uniformément à la quasi-totalité de la surface de l'élément photosensible 1. Un dispositif de charge 3, tel qu'un dispositif de charge à effet couronne, qui constitue un moyen de transfert de toner, est disposé du côté arrière du support d'enregistrement 2. Lors- qu'un faisceau lumineux 5 tel qu'un faisceau laser est appli- qué à l'élément photosensible 1 par le côté arrière de celui- ci, c'est-à-dire par le côté du support transparent la, la résistance électrique d'une partie de la couche photoconduc- trice lc dans la région irradiée diminue. Si l'électrode transparente lb est polarisée en sens inverse au moyen d'une alimentation E, des charges ayant une polarité opposée aux charges présentes dans le toner sont injectées dans le toner sur la région irradiée de la couche photoconductrice lc. Il en résulte que des particules de toner sélectionnées par le fait que des charges de polarité opposée sont injectées dans ces particules, sont transférées vers le support d'enregistre- ment 2, par la force de Coulomb agissant entre le toner 4 et le dispositif de charge 3, ou la force du champ électrique que produit le dispositif de charge 3. En d'autres termes, dans la partie exposée de l'élément photosensible 1, le toner 4 est directement transféré vers le support d'enregistrement 2, sans pré-charge de l'élément photosensible 1. En considérant maintenant la figure 2, qui montre un mode de réalisation de l'invention basé sur le principe décrit ci-dessus, on voit un élément photosensible 1 consis- tant en trois couches, c'est-à-dire un support transparent, une électrode transparente et une couche photoconductrice, d'une manière similaire à celle représentée sur la figure 1. Le support transparent a la configuration d'une feuille fle- xible sans fin. L'élément photosensible 11 passe sur des rou- leaux de transport 16a, 16c et il est transporté dans une di- rection. Un support d'enregistrement 12 est transporté paral- lèlement à l'élément photosensible 11, et dans la même direc- tion, en faisant face à la partie supérieure de l'élément photosensible 11. Un dispositif de charge 13 qui constitue un moyen de transfert de toner est placé du côté arrière du sup- port d'enregistrement 12. Un miroir polygonal tournant 17 est disposé à l'intérieur de l'espace entouré par les rouleaux 16a, 16b et 16c, et il peut tourner dans une direction. Un faisceau lumineux 15 est projeté sur le miroir polygonal 17 après avoir été réfléchi par un miroir réfléchissant 18. Le faisceau lumineux 15 réfléchi par le miroir polygonal 17 ba- laie la surface arrière de l'élément photosensible 11, au- dessous du dispositif de charge 13, dans une direction per- pendiculaire à la direction de déplacement de l'élément pho- tosensible 11, sous l'effet de la rotation du miroir polygo- nal 17. Un toner chargé 14 est appliqué uniformément sur l'élément photosensible 11. Plus précisément, un réservoir de toner 19 contient le toner 14 qui n'a pas encore été char- gé, et il contient également un agitateur 20 auquel une ten- sion de polarisation est appliquée. Cet agitateur 20 charge le toner 14. Lorsque le toner 14 vient en contact avec un rouleau isolant 21, des charges d'une polarité opposée aux charges présentes dans le toner 14 sont induites à l'inté- rieur du rouleau 21, et une force de Coulomb agit entre le rouleau 21 et le toner chargé 14, ce qui a pour effet de for- mer une couche de toner chargée sur le rouleau 21. L'épais- seur de la couche de toner formée sur le rouleau 21 est dé- terminée par un élément de réglage d'épaisseur de couche de toner (racle) 22, de façon à donner une épaisseur uniforme à la couche de toner. Le rouleau 21 est disposé très près de la surface de l'élément photosensible 11, avec un espace pré- déterminé, par exemple un espace pratiquement égal à l'épais- seur de la couche de toner formée sur le rouleau 21. Le rou- leau 16a est constitué par un aimant permanent, et le toner 14 se trouvant sur le rouleau 21 est attiré et maintenu sur l'élément photosensible 11 par la force magnétique produite par le rouleau de transport 16a. Dans ce mode de réalisation, le faisceau lumineux 15 est réfléchi par le miroir réfléchissant 18 et il est en outre réfléchi par le miroir polygonal tournant 17, de façon à balayer la surface arrière de l'élément photosensible 11. Des charges de polarité opposée sont injectées dans le toner 14, conformément au principe indiqué ci-dessus, et dans ces conditions le toner 14 est transféré vers le support d'enre- gistrement 12 par l'action du dispositif de charge 13. La figure 3 montre un autre mode de réalisation de l'invention, basé sur le principe décrit précédemment. Dans ce mode de réalisation, un élément photosensi- ble 31 présente une configuration en forme de plaque plane et il comprend trois couches, à savoir un support transparent 31a, une électrode transparente 31b et une couche photoconduc- trice 31c, d'une manière similaire à celle du mode de réalisa- tion décrit ci-dessus. L'élément photosensible 31 est enterré au centre de la partie inférieure d'un élément de support 38 qui fait également fonction de réceptacle pour le toner. Une paire de plaques d'électrodes (racles) 36a et 36b sont pla- cées au-dessus de l'élément photosensible 31, avec un espace prédéterminé entre elles.Les plaques d'électrodes 36a et 36b sont respectivement fixées en des positions prédéterminées par des éléments de support d'électrodes 37a et 37b, et elles sont connectées à une alimentation E1. Un toner 34 est contenu dans une paire de réservoirs de toner 39a et 39b qui sont dé- finis entre l'élément de support 38 et les éléments de support d'électrodes 37a, 37b. L'extrémité distale de chacune des pla- ques d'électrodes 36a et 36b est disposée de façon à former un espace prédéterminé entre ces plaques et la couche photocon- ductrice 31c, grace à quoi ces plaques remplissent également une fonction de réglage de l'épaisseur de la couche de toner. Un support d'enregistrement 32 est disposé de façon à être transporté de la gauche vers la droite (sur la représentation de la figure 3), en faisant face à l'élément photosensible 31. Un dispositif de charge 33 qui constitue un moyen de transfert de toner est placé du côté arrière du support d'enregistrement 32. Une tension relatiwvment levée est appliquée Eux plaques d'électzodes 36a, 36b par l'alimentation El, dans le but de charger le toner 34. L'électrode transparente 3lb est connectée à une alimentation E2 pour injecter dans le toner 34 des charges ayant une polarité opposée aux charges qui ont déjà été injec- tées dans celui-ci, par l'opération de pré-charge. L'élément de support 38 est conçu de façon à pouvoir accomplir un mouvement alternatif horizontal en compagnie de l'élément photosensible 31, pour que le toner 34 contenu dans les réservoirs de toner 39a, 39b soit distribué sous les pla- ques d'électrodes 36a, 36b, sous l'effet du mouvement alterna- tif de l'élément de support 38. Du fait que l'alimentation E1 applique une tension élevée aux plaques d'électrodes 36a, 36b, des charges sont injectées dans le toner 34 lorsque ce dernier vient en contact avec les plaques d'électrodes 36a, 36b. Les charges présentes dans le toner 34 induisent dans la surface de l'élément photosensible 31 des charges qui ont une polarité opposée aux charges présentes dans le toner 34, ce qui attire ce dernier. Le toner 34 présent sur la surface de l'élément photosensible 31 prend la configuration d'une couche de toner d'épaisseur uniforme, sous l'effet du mouvement de l'élément photosensible 31 qui se déplace horizontalement de façon al- ternative sous les plaques d'électrodes 36a, 36b. Lorsqu'un faisceau lumineux 35 est appliqué à la surface arrière de l'élément photosensible 31, directement au-dessous du disposi- tif de charge 33, pendant que l'élément de support 38 se dé- place de la gauche vers la droite, des charges de polarité opposée sont injectées dans le toner 34, d'une manière simi- laire à celle correspondant au principe décrit ci-dessus et, simultanément, le toner 34 se trouvant dans la partie irradiée est transféré vers le support d'enregistrement 32. Bien que le toner 34 se trouvant sur l'élément photosensible 31 soit par- tiellement consommé par ce transfert, sa consommation est com- pensée de la manière suivante. Le toner 34 qui se trouve sur l'élément photosensible 31 passe sous la plaque d'électrode 36b du côté droit et il entre dans le réservoir de toner 39b, après quoi il retourne ou se déplace de la droite vers la gau- che. Pendant ce mouvement en arrière, lorsque le toner 34 se trouvant sur l'élément photosensible 31 passe sous la plaque d'électrode 36b pour être chargé, il reprend la configuration d'une couche d'épaisseur uniforme. De plus, du fait que l'élément photosensible 31 accomplit également un mouvement alternatif conjointement à l'élément de support 38, la partie de l'élément photosensible 31 qui est irradiée par le faisceau lumineux 35 change, et ceci permet à l'élément photosensible 31 de récupérer ses propriétés après la fatigue due à la lu- mière. Il est donc possible de prolonger la durée de vie de l'élément photosensible 31. La figure 4 montre encore un autre mode de réalisa- tion, basé sur le principe de l'invention décrit précédemment. Dans ce mode de réalisation, un élément photosensible 41 a une configuration semblable à un tambour, et il est monté de façon à pouvoir tourner dans une direction. L'élément photosensible 41 comprend trois couches, à savoir un support transparent 41a constitué par une matière rigide telle que du verre, une électrode transparente 41b et une couche photoconductrice 41c. Un réservoir de toner 49 qui est similaire à celui représenté sur la figure 2 est disposé d'un côté de l'élément photosen- sible 41. Un agitateur isolant 40 est incorporé dans le ré- servoir de toner 49. Le toner 49 est chargé par friction sous l'effet de la rotation de l'agitateur 40. Un élément de ré- glage d'épaisseur de couche de toner (racle) 46 est monté de façon à faire face à l'élément photosensible 41, avec un es- pace prédéterminé, pour égaliser ainsi le toner 44 sur la surface de l'élément photosensible 41, pour que l'épaisseur du toner 44 devienne uniforme. Un support d'enregistrement 42 est disposé de façon à faire face à la partie supérieure de l'élément photosensible 41, et ce support d'enregistrement 42 est transporté dans la direction dans laquelle tourne l'élé- ment photosensible 41. Un dispositif de charge 43 qui consti- tue un moyen de transfert de toner est placé du côté arrière du support d'enregistrement 42. Un miroir polygonal tournant 47 est placé à l'intérieur de l'élément photosensible 41, et le miroir 47 tourne dans une direction. Un faisceau lumineux est réfléchi par un miroir réfléchissant 48 avant d'être projeté sur le miroir polygonal 47. Le faisceau lumineux 45 est réfléchi par le miroir polygonal 47 de façon à balayer l'élément photosensible 31, par son côté inférieur et dans une direction perpendiculaire à la direction de rotation de l'élé- ment photosensible 41, grâce à quoi le toner 44 présent sur la surface de l'élément photosensible 41 est transféré vers le support d'enregistrement 42 d'une manière similaire à celle décrite ci-dessus. Il faut noter que bien que tous les modes de réali- sation décrits ci-dessus utilisent à titre d'exemple un dispo- sitif de charge à effet couronne seul en tant que moyen de transfert de toner, on peut également employer une électrode en forme de rouleau placée face au toner, à la place du dispo- sitif de charge à effet couronne. Comme il a été décrit en détail, le procédé d'élec- trocopie conforme à l'invention permet d'accomplir une étape de formation d'image électrostatique latente, une étape de développement et une étape de transfert, en une seule étape d'une grande efficacité, tandis que ces étapes sont accomplies séparément dans les procédés xérographiques connus. On peut donc réduire considérablement le nombre d'étapes. De plus, il devient inutile d'effectuer la charge primaire et le nettoyage de l'élément photosensible. Du fait que le toner et l'élément photosensible ne viennent pas en contact mutuel à une vitesse élevée, il n'y a aucun effet de frottement défavorable sur l'élément photosensible. En outre, du fait que le toner se trouvant sur l'élément photosensible ailleurs que dans la par- tie irradiée est soumis à la force de répulsion qui agit entre celui-ci et le support d'enregistrement, la génération d'une image fantôme est éliminée, ce qui permet d'effectuer l'enre- gistrement avec une excellente qualité d'impression. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif et au procédé décrits et repré- sentés, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé d'électrocopie caractérisé en ce qu'il comprend: une première étape dans laquelle un toner chargé préalablement est déposé de façon à adhérer uniformément à la quasi-totalité de la surface d'un élément photosensible cons- titué par un support transparent, une électrode transparente formée sur la surface de ce support, et une couche photocon- ductrice formée sur la surface de l'électrode; une seconde étape dans laquelle une partie de l'élément photosensible est irradiée par de la lumière provenant du côté du support trans- parent, ce qui diminue la résistance électrique de la couche photoconductrice dans la partie irradiée; une troisième étape dans laquelle on injecte dans le toner des charges ayant une polarité opposée à celle des charges présentes dans le toner, à travers l'électrode transparente et la couche photoconduc- trice sélectionnée, dans la partie irradiée dans laquelle la résistance électrique a été diminuée; et une quatrième étape dans laquelle le toner présent sur la partie irradiée est transféré vers un support d'enregistrement qui est placé de façon à faire face à la couche photoconductrice. 2. Procédé d'électrocopie selon la revendication 1, caractérisé en ce que les seconde, troisième et quatrième éta- pes sont accomplies de façon pratiquement simultanée à la même position. 3. Procédé d'électrocopie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément photosensible est rigide. 4. Procédé d'électrocopie selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément photosensible a la forme d'une plaque plane. 5. Procédé d'électrocopie selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément photosensible a la forme d'un tambour. 6. Procédé d'électrocopie selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément photosensible est flexible. 7. Procédé d'électrocopie selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément photosensible est sans fin.