Brevet FR2686712A1 — publié le 19930730

L'invention concerne d'une façon générale l'impression électrographique, et plus particulièrement un système et un procédé pour régler la concentration de la poudre pigmentaire ou "ltoner"' afin de maintenir la qualité de l'image. Dans le processus d'impression électrographique, une charge électrostatique est appliquée de façon à former une image sur la surface d'un papier électrographique spécial Ensuite, la surface du papier est lavée à un10 distributeur de toner avec un toner liquide constitué d'une bouillie légère de particules de pigment en suspension dans une solution d'hydrocarbures et de divers additifs Les additifs retardent 1 'agglomération des particules de pigment, régissent la conductivité électrique du toner, retardent le15 vieillissement, etc Etant donné qu'elles possèdent une charge électrique nette, les particules de pigment adhèrent aux parties chargées de la surface du papier Lorsqu'aucune charge n'est présente, les particules de pigment n'adhèrent pas Celles qui n'adhèrent pas s'éliminent par rinçage durant le processus de développement au toner et sont renvoyées à un réservoir de toner. Une machine d'impression électrographique ne contient qu'une quantité finie de toner liquide Au fur et à mesure que les particules de pigment se déposent sur les zones d'images, la concentration du pigment dans le réservoir de toner décroît La perte des constituants porteurs de charges fait varier aussi d'autres caractéristiques du toner telles que la conductivité Au-dessous d'une certaine concentration de pigment, l'image développée par le toner devient visiblement plus pâle, et le toner liquide est considéré comme étant épuisé Dans des applications à l'impression monochrome, on peut tolérer une certaine latitude en ce qui concerne la concentration du toner, bien que des images pâles soient généralement inacceptables Dans des applications à l'impression polychrome, l'épuisement d'un constituant coloré par rapport aux autres peut affecter gravement et de façon nuisible l'équilibre des couleurs de l'image imprimée. Dans le passé, lorsque l'on notait que l'image imprimée était pâle, on ajoutait manuellement un mélange de toner concentré au réservoir de toner liquide dans la machine d'impression électrographique, la quantité de toner ajoutée étant déterminée par l'opérateur En ajoutant périodiquement du toner de cette manière, il était possible de maintenir une qualité d'image appropriée dans des applications à l'impres- sion monochrome Cependant, il était difficile, voire impossible, de maintenir un équilibre précis de couleurs dans des applications polychromes En conséquence, deux images en couleurs n'apparaissaient jamais de façon identique et dans les cas d'images relativement longues, l'équilibre de couleurs pouvait varier du commencement à la fin. Dans des machines d'impression électrographique plus récentes, on a essayé de maintenir la qualité de l'image en utilisant des capteurs optiques pour contrôler la con-20 centration du toner, et des moyens destinés à ajouter automatiquement du concentré lorsque la concentration du pigment du toner chute au-dessous d'un niveau de seuil Dans une approche de l'art antérieur, illustrée sur la figure 1 des dessins annexés et décrits ci-après, du toner liquide est pompé depuis une bouteille de réservoir principal il à travers un premier raccord 12 en T, une pompe 13 et un second raccord en T 14 jusqu'à un distributeur 16 de toner o la surface chargée du papier électrographique est lavée au toner Le toner, sans les particules de pigment déposées sur la surface du papier, revient au réservoir principal par la conduite 17 de retour. Une conduite 18 de détection s'étend depuis le réservoir principal jusqu'à la branche centrale du premier raccord en T 12, et une quantité relativement petite de toner est aspirée dans la conduite de détection par l'effet de Venturi produit par l'écoulement de toner principal entre le réservoir et le distributeur La concentration du toner dans la conduite de détection est contrôlée par un capteur optique 19 connecté à un circuit électronique (non représenté) qui produit un signal lorsque la concentration chute au-dessous d'un niveau de seuil prédéterminé Ce signal commande le fonctionnement d'une électrovanne 21 qui est branchée entre une bouteille 22 de réservoir de concentré et la branche centrale du second raccord en T 14 Lorsque la vanne est ouverte, du concentré est aspiré depuis le réservoir 22 et ajouté au courant de toner s'écoulant entre le réservoir principal et le distributeur afin d'augmenter la con- centration des particules de pigment dans le réservoir principal. Ce système présente certaines limitations et certains inconvénients La dépression qui aspire le concentré pour le faire sortir du réservoir de concentré alors que l'électrovanne est ouverte dépend du débit d'écoulement du toner dans le raccord en T 14, un débit d'écoulement plus important produisant une dépression plus grande et un débit d'écoulement plus important depuis le réservoir de concentré. La pompe qui fait circuler le toner est habituellement entraînée par un moteur à vitesse variable, et ceci rend difficile de prévoir la quantité de concentré qui est ajoutée lorsque l'électrovanne est ouverte pendant une période de temps donnée quelconque Etant donné que le concentré est ajouté au courant de toner juste avant son entrée dans le distributeur, si l'on ajoute à un instant quelconque un peu plus qu'une très petite quantité de concentré, il en résulte la production d'une zone, dans l'image, qui est rendue brusquement plus sombre par la couleur ajoutée, et l'inten- sité de couleur de l'image varie de façon imprévisible. Avec le temps, les divers constituants du concentré se déposent vers le fond du réservoir de concentré, et la quantité de pigment et d'autres constituants ajoutés au courant de toner peut varier de manière inconnue, suivant l'intervalle de temps pendant lequel le concentré est resté sans agitation dans son réservoir De plus, la quantité de pigment qui est déposée sur l'image de charge latente sur le papier dépend dans une certaine mesure de la conductivité du toner et le fait d'utiliser la densité optique du courant de toner pour déterminer lorsque des particules de pigment doivent être ajoutées ne tient pas compte de toutes les variables nécessaires au maintien d'une densité de couleur10 uniforme dans l'image développée. Un objet général de l'invention est de procurer un système et un procédé nouveaux et perfectionnés pour réguler la concentration de toner afin de maintenir la qualité de l'image dans une impression électrographique.15 Un autre objet de l'invention est de procurer un système et un procédé du type ci-dessus, qui élimine les limitations et inconvénients de l'art antérieur. Un autre objet de l'invention est de procurer un système et un procédé du type ci-dessus, qui peuvent être appliqués à une impression polychrome aussi bien qu'à une pression monochrome. Ces objets et autres sont réalisés conformément à l'invention au moyen d'un système et un procédé d'impres- sion électrographiques dans lesquels un toner est délivré depuis un réservoir à un distributeur de toner et est appliqué, en ce point, à une feuille portant des charges électrostatiques afin de former une image La qualité visuelle de l'image est contrôlée, et du concentré de toner est ajoutée au toner en réponse à la qualité contrôlée afin d'augmenter la quantité de particules de pigment dans le toner et de maintenir ainsi la qualité d'image sensiblement constante Le concentré est ajouté au toner dans une conduite de retour entre le distributeur et le réservoir, en quantités relativement faibles et prédéterminées, et il est mélangé avant d'être ajouté Dans les formes de réalisation décrites, une image de test est formée en dehors de l'image principale sur la feuille, et la luminosité d'une ou plusieurs couleurs prédéterminées dans l'image de test est contrôlée Le système et le procédé peuvent être appliqués aussi bien à des images5 monochromes qu'à des images polychromes. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'un système de régulation de toner de l'art antérieur pour une imprimante électrographique; la figure 2 est une représentation schématique d'une forme de réalisation d'un système de régulation de toner pour une imprimante électrographique selon l'inven- tion; les figures 3 a et 3 b sont des vues en plan de feuilles de papier montrant la formation d'une image prin- cipale et d'images de test conformément à l'invention; la figure 4 est une vue en élévation latérale, quelque peu schématique, illustrant la formation et le balayage d'images de test conformément à l'invention; et la figure 5 est un organigramme illustrant l'utilisation de la forme de réalisation de la figure 2 pour réguler la concentration de toner dans un traceur piloté par ordinateur. Comme illustré sur la figure 2, le système 25 de régulation de toner comprend un distributeur 26 de toner auquel du toner est fourni à partir d'un réservoir principal 27 de toner au moyen d'une pompe 28 et d'une conduite 29 d'alimentation La partie non utilisée du toner revient au réservoir depuis le distributeur par une conduite 31 de retour De même que dans la forme de réalisation de l'art antérieur de la figure 1, la pompe 28 peut être une pompe à vitesse variable. Un mélange de toner concentré (le "concentré") est ajouté à la conduite 31 de retour pour réapprovisionner en toner le réservoir 17 Le concentré est délivré à la conduite de retour depuis un réservoir 32 de concentré par une pompe 33 et une électrovanne 34 à trois voies Le côté de5 refoulement de la pompe est raccordé à l'entrée de la vanne à trois voies, et une sortie (normalement fermée) de la vanne est raccordée à la branche centrale d'un raccord 36 en T située dans la conduite de retour La seconde sortie (nor- malement ouverte) de la vanne revient au réservoir de10 concentré auquel elle est raccordée par une conduite 37 de retour pour former une boucle 38 La pompe 33 est une pompe volumétrique, telle qu'une pompe à engrenage ou pompe à palettes, qui est entraînée à une vitesse constante prédéter- minée La vanne à trois voies est "ouverte" pour raccorder la sortie de la pompe au raccord en T pendant de brèves inter- valles de durée prédéterminée, et, à chaque fois que la vanne est ouverte de cette manière, la pompe 33 délivre une quantité connue de concentré à la conduite de retour Pour maintenir un réglage précis, le concentré est avantageusement20 injecté en quantités relativement petites Le concentré qui est injecté dans la conduite 31 de retour est mélangé complètement avec le toner dans le réservoir 27 par l'action de la pompe 28. Lorsque la vanne à trois voies est "fermée", le concentré parcourt la boucle 38, agitant le concentré se trouvant dans le réservoir 32 afin d'empêcher le pigment et d'autres constituants du concentré de se déposer Si l'action d'agitation n'est pas constamment demandée, la pompe peut être mise en marche juste avant l'ouverture de la vanne à trois voies afin d'agiter le concentré juste avant son injection dans la conduite 31 de retour. La qualité de l'image est maintenue par un contrôle de cette qualité de façon directe et en réglant l'injection de concentré en conséquence Comme on peut mieux le voir sur les figures 3 a, 3 b et 4, des images 41 de test sont formées en dehors de l'image principale 42 sur le papier 43, et les images de test sont contrôlées par un capteur optique tel que 44, par exemple un spectrophotomètre, un colorimètre ou analogue Dans la forme de réalisation montrée sur la figure 3 a, les images de test sont formées dans la marge le long d'un côté de l'image principale et le capteur balaye ces images pendant que la feuille passe devant le capteur Le contrôle, de cette manière, de l'image réelle et l'utilisation d'une "réaction d'image" pour régler la10 concentration de pigment tiennent compte de tous les facteurs pouvant affecter la qualité de l'image et ont pour résultat une maîtrise de l'image sensiblement plus précise que celle obtenue par simple contrôle de la densité du pigment du toner Les autres facteurs pouvant affecter la qualité de l'image comprennent la conductivité du toner, la quantité de charge par unité d'aire de l'image latente, les propriétés du papier et l'humidité La forme de réalisation de la figure 3 b est similaire à celle de la figure 3 a, sauf que les images de test 4 la sont imprimées dans la marge supérieure de la page 43 a, au-dessus d'une image principale 42 a. Le système montré sur la figure 2 est un système monochrome qui ne comporte qu'un réservoir de concentré et qu'une boucle à mélangeur/injecteur Un système en couleurs serait identique, sauf qu'il aurait un réservoir de concentré et une boucle séparés pour chaque couleur Un système à quatre couleurs, par exemple, aurait des réservoirs et des injecteurs pour les concentrés cyan, magenta, jaune et noir. Sur la figure 5, le système 25 de régulation de toner est illustré en association avec un traceur 46 en couleur et un ordinateur 47 Des données pour l'image principale 42 et les images de test 41 sont fournies au calculateur à partir d'un disque dur ou d'un autre dispositif convenable 48 de mémorisation et sont délivrées en sortie au traceur Chacune des quatre composantes de couleur (cyan, magenta, jaune et noir) des images de test est contrôlée par le spectromètre ou colorimètre 44, et les signaux provenant du spectromètre ou du colorimètre sont traités par un circuit électronique 49 de conception classique pour commander le fonctionnement des vannes à trois voies dans le système de régulation du toner Si la luminosité d'une couleur n'est pas suffisante, un signal est alors envoyé au régulateur de toner pour ajouter une très petite quantité de concentré pour chaque couleur au mélange de toner Le processus de correc- tion se poursuit jusqu'à ce que toutes les couleurs soient présentes dans les images de test à la luminosité souhaitée. Le toner étant correctement ajusté pour les images de test, la qualité de l'image principale (c'est-à-dire la teinte, la saturation et la luminosité) est constante et prévisible, indépendamment de variables telles que la conductivité du toner, la concentration de pigment, les propriétés du papier et l'humidité. L'invention présente un certain nombre de particularités et d'avantages importants L'addition de concentré de toner est commandée par une exploration des images imprimées réelles, et le concentré est ajouté en quantités relativement faibles et prédéterminées Le toner est ajouté au réservoir principal par l'intermédiaire de la conduite de retour, le concentré est agité avant d'être ajouté au toner Les images imprimées sont d'une qualité visuelle constante d'une image à l'autre et d'une extrémité à l'autre dans le cas d'images plus longues. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au système et au procédé de régulation de toner décrits et représentés sans sortir du cadre de30 l'invention. REVENDICATIONS 1 Système d'impression électrographique, caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir ( 27) de toner, un distributeur ( 26) de toner dans lequel un toner est appliqué à une feuille chargée électrostatiquement pour former une image, des moyens destinés à amener le toner au distributeur à partir du réservoir, une source ( 32) de concentré de toner, des moyens ( 44) destinés à contrôler la qualité visuelle d'une image formée sur la feuille, et des moyens ( 33, 34, 36) qui, en réponse à la qualité contrôlée, sont destinés à ajouter du concentré au toner pour maintenir une qualité d'image sensiblement constante. 2 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens destinés à ajouter le concentré compren- nent des moyens destinés à ajouter le concentré au toner en quantités prédéterminées, relativement faibles. 3 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens ( 27, 28) destinés à mélanger le concentré avant qu'il soit ajouté au toner. 4 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une conduite ( 31) de retour qui ramène du toner du distributeur au réservoir, et les moyens destinés à ajouter du concentré au toner comprennent des moyens destinés à introduire le concentré dans la conduite de retour. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens destinés à former une image ( 41) de test à l'extérieur d'une image principale ( 42) sur la feuille ( 43), l'image de test étant l'image dont la qualité est contrôlée. 6 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens destinés à contrôler la qualité d'une image comprennent un moyen ( 44) destiné à contrôler la luminosité d'une couleur prédéterminée dans l'image. 7 Procédé d'impression électrographique, caractérisé en ce qu'il consiste à amener un toner d'un réservoir ( 27) à un distributeur ( 26) de toner, à appliquer le toner sur une feuille chargée électrostatiquement ( 43),5 dans le distributeur, pour former une image, à contrôler la qualité visuelle d'une image formée sur la feuille, et à ajouter du concentré au toner en réponse à la qualité contrôlée afin de maintenir une qualité d'image sensiblement constante. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le concentré est ajouté au toner en quantités prédéterminées, relativement faibles. 9 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger le concentré avant de l'ajouter au toner. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que du toner non utilisé est renvoyé au réservoir depuis le distributeur, et le concentré est ajouté au toner pendant son retour vers le réservoir. 11 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une image ( 41) de test est formée à l'extérieur d'une image principale ( 42) sur la feuille, et la qualité de l'image de test est contrôlée. 12 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la qualité de l'image est contrôlée par contrôle de la luminosité d'une couleur prédéterminée dans l'image. 13 Système d'impression électrographique, caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir ( 27) de toner, un distributeur ( 26) de toner dans lequel du toner est appliqué à une feuille chargée électrostatiquement ( 43) pour former une image ( 42), des conduites ( 29, 31) d'amenée et de retour de toner s'étendant entre le réservoir de toner et le distributeur, des moyens ( 28) destinés à faire circuler du toner depuis le réservoir de toner vers le distributeur en passant par la conduite d'amenée et depuis le distributeur il vers le réservoir de toner en passant par la conduite de retour, un réservoir ( 32) de concentré, une boucle ( 38) raccordée au réservoir de concentré, des moyens ( 33) destinés à faire circuler du concentré dans la boucle depuis le réservoir de concentré pour mélanger le concentré dans le réservoir, un moyen à vanne ( 34) monté entre la boucle et la conduite de retour pour délivrer sélectivement du concentré depuis la boucle à la conduite de retour afin d'augmenter la concentration du toner dans le réservoir de toner, des moyens ( 44) destinés à contrôler la qualité visuelle d'une image formée sur la feuille, et des moyens ( 49) qui, en réponse à la qualité contrôlée, sont destinés à commander la manoeuvre du moyen à vanne pour régler la quantité de concentré délivrée à la conduite de retour et maintenir ainsi une qualité d'image sensiblement constante. 14 Système selon la revendication 13, carac- térisé en ce que les moyens destinés à faire circuler du concentré dans la boucle comprennent une pompe volumétrique ( 33) travaillant à une vitesse sensiblement constante, et les moyens réagissant à la qualité contrôlée comprennent un moyen destiné à actionner la vanne pour délivrer du concentré à la conduite de retour pendant une période de temps prédéter- minée. Système selon la revendication 13, carac- térisé en ce qu'il comporte des moyens destinés à former une image de test ( 41) à l'extérieur d'une image principale ( 42) sur la feuille, l'image de test étant l'image dont la qualité est contrôlée. 16 Système selon la revendication 13, carac- térisé en ce que les moyens destinés à contrôler la qualité d'une image comprennent un moyen ( 44) destiné à contrôler la luminosité d'une couleur prédéterminée dans l'image. 17 Procédé d'impression électrographique, caractérisé en ce qu'il consiste à faire circuler un toner depuis un réservoir ( 27) de toner jusqu'à un distributeur ( 26) de toner et depuis le distributeur vers le réservoir en passant par une conduite ( 31) de retour, à appliquer le toner à une feuille chargée électrostatiquement ( 43), dans le distributeur, pour former une image ( 42), à faire circuler du concentré de toner depuis un réservoir ( 32) de concentré dans une boucle ( 38) pour mélanger le concentré dans le réservoir, à contrôler la qualité visuelle d'une image formée sur la feuille, et à délivrer du concentré depuis la boucle à la conduite de retour en réponse à la qualité contrôlée afin d'augmenter la concentration du toner dans le réservoir de toner et de maintenir ainsi une qualité d'image sensiblement constante. 18 Procédé selon la revendication 17, carac- térisé en ce qu'une image de test ( 41) est formée à l'exté- rieur d'une image principale ( 42) sur la feuille, et la qualité de l'image de test est contrôlée. 19 Procédé selon la revendication 17, carac- térisé en ce que la qualité de l'image est contrôlée par contrôle de la luminosité d'une couleur prédéterminée dans l'image. Procédé selon la revendication 19, carac- térisé en ce que le concentré est mis en circulation dans la boucle par une pompe volumétrique ( 33) travaillant à une vitesse sensiblement constante, et le concentré est délivré depuis la boucle à la conduite de retour pendant une période de temps prédéterminée.