CH637776A5

CH637776A5 - Copieur electrophotographique.

Info

Publication number: CH637776A5
Application number: CH596080A
Authority: CH
Inventors: Norman F Mangal; Ronald Swidler
Original assignee: Savin Corp
Priority date: 1979-08-06
Filing date: 1980-08-06
Publication date: 1983-08-15
Also published as: IT1131755B; FR2463434B1; GB2055695B; CA1168300A; JPS5650364A; IT8023599A0; GB2055695A; US4259003A; FR2463434A1; DE3029254A1; JPH01173764U

Description

L'invention vise à éviter ces inconvénients. A cet effet, elle est définie comme il est dit à la revendication 1.

Ceci permet un fonctionnement fiable, même après de longues périodes de fonctionnement et facilite l'enlèvement des particules d'agent de virage restant sur une surface de formation d'image après le report d'une image et sans détérioration de la surface de formation d'image.

Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en référant aux dessins annexés sur lesquels:

la figure 1 est une élévation frontale schématique d'un copieur électrophotographique comportant le dispositif de décharge et de nettoyage selon l'invention;

la figure 2 est une coupe agrandie du poste de nettoyage du copieur de la figure 1, représenté avec d'autres organes;

la figure 3 représente sous forme encore plus agrandie l'emprise formée par le rouleau de nettoyage et la surface de formation d'image au poste de nettoyage du copieur représenté sur la figure 1;

la figure 4 est un schéma représentant sous forme agrandie une couche de formation d'image du tambour photoconducteur, avec le circuit équivalent en l'absence d'éclairement;

la figure 5 est un schéma du circuit équivalent formé par chacune des zones élémentaires de la couche de formation d'image lorsqu'elle est en contact électrique avec un organe de nettoyage; et la figure 6 est un graphique représentant la variation de la tension au cours du temps, ce graphique représentant la décroissance de la charge superficielle d'une partie de la couche de formation d'image, en contact électrique avec un organe de nettoyage.

La figure 1 représente un copieur 10 comprenant le dispositif de nettoyage et de décharge selon l'invention, le copieur comprenant un tambour cylindrique 12 ayant une couche photoconductrice externe 14. Cette dernière a une surface exposée 16 sur laquelle une image électrostatique latente se forme. La couche 14 est réalisée sur un substrat conducteur 18 qui est relié à la masse de manière qu'il présente une résistance importante à la circulation d'un courant positif allant de la couche 14 au substrat 18, lorsqu'il est à l'obscurité, mais présentant une résistance beaucoup moins grande à la circulation du courant dans le sens opposé. Cette caractéristique tension-courant est déterminée essentiellement par le choix du substrat 18 et son traitement de surface, comme le savent les hommes du métier. L'ouvrage de Dessauer et Clark, Xerography and Related Processes, New York: Focal Press, 1965, p. 109-112 décrit certaines considérations utiles à cet effet.

On se réfère maintenant à la figure 4 et on note que, dans la mesure où on considère le comportement à l'obscurité, la couche 14 peut être considérée comme comprenant un grand nombre de zones infiniment petites ayant chacune un circuit équivalent 62. Chaque circuit équivalent 62 comporte un condensateur 64 monté en parallèle avec une diode 66 et une résistance 68 montées en série. Ainsi, une charge positive placée surla surface 16 par une effluve de charge par exemple, est • «mémorisée» dans chacun des condensateurs élémentaires 64 et ne peut pas fuir autrement que par la résistance associée 68 ou le condensateur équivalent 66 d'une zone adjacente. Une charge négative de surface d'autre part décroît exponentielle-ment et rejoint finalement le substrat 18 par l'intermédiaire des résistances 68.

Comme indiqué sur la figure 1, la surface 16 est entraînée en rotation par un dispositif non représenté et passe successivement devant un dispositif 20 de charge par effluves qui place une charge électrostatique positive uniforme à la surface 16, un poste d'exposition 22 auquel la surface 16 est exposée à une image d'un document original (non représenté) sous 5 forme de lumière de manière que la surface 16 se décharge sélectivement et forme une image électrostatique latente de l'original, et un poste 24 de développement dans lequel un liquide 26 de développement contenant des particules d'agent de virage chargées négativement est appliqué à la surface 16 10 du tambour afin qu'il forme une image développée à l'aide de l'agent de virage. Ensuite, la surface 16 passe en face d'un rouleau 28 placé très près et qui est entraîné à une vitesse élevée, en sens inverse de la surface du tambour, afin qu'il retire l'excès de liquide de développement de la surface 16, puis devant 15 un dispositif 30 de création d'effluve sous lequel l'image développée par l'agent de virage est reportée sur une feuille 32 de copie, si bien qu'il ne reste que des portions résiduelles de l'image développée de la surface 16 lorsque celle-ci quitte le poste de report. Enfin, lorsque la feuille 32 a été séparée de la 20 surface 16 par un dispositif non représenté afin qu'elle passe dans un ensemble sans fin 34 d'entraînement en rotation, la surface 16 passe à un poste de nettoyage qui porte la référence générale 36 et dans lequel la surface 16 est débarrassée des particules résiduelles d'agent de virage et, comme décrit dans 25 la suite, est déchargée en prévision d'un cycle ultérieur de copie.

On se réfère maintenant aux figures 2 et 3 qui indiquent que, lorsqu'elle pénètre dans le poste 36 de nettoyage, la surface du tambour passe d'abord en face d'un rouleau 38 de net-30 toyage qui est élastique, de préférence sous forme d'une mousse à cellules fermées dont les cellules sont ouvertes à la surface, le rouleau étant porté par un arbre 40. Ce dernier peut tourner dans des leviers coudés 42 qui peuvent pivoter autour d'un arbre 44 et qui sont rappelés afin qu'ils déplacent 35 le rouleau 38 vers la surface 16 du tambour, sous la commande d'un ressort 46. Le rouleau 38 est entraîné en rotation par un dispositif convenable non représenté afin que sa surface se déplace en sens opposé de celui de la surface 16 du tambour à leur point de contact, et qu'il assure un effet de net-40 toyage par friction. Un conduit 56 transmet un liquide 58 de nettoyage qui peut être le liquide 26 de développement utilisé au poste 24, dans l'emprise formée par le rouleau 38 et la surface 16 du tambour, du côté de la sortie de l'emprise. Ensuite, la surface 16 passe en face d'une lame élastique 48 de net-45 toyage, de préférence non cellulaire, qui essuie la surface 16 afin qu'elle ne porte plus de liquide 58 de nettoyage ni de particules libres d'agent de virage. La lame 48 est montée sur un étrier 50 qui peut tourner autour d'un axe 52 et qui rappelé vers la surface 16 du tambour par un ressort 54 de traction ou 50 analogue. Les organes 38 et 48 de nettoyage sont à des potentiels V] et v2 de polarisation par rapport au substrat 18, avec une polarité opposée à celle de l'image formée par les charges électrostatiques, sous l'action d'une alimentation 60, afin que l'enlèvement des charges soit facilité.

55 La matière conductrice qui forme les organes 38 et 48 de nettoyage est de préférence un caoutchouc d'épichlorhydrine, vendu par B.F. Goodrich Co. sous la marque de fabrique «Hydrin» 200 et par Hercules Chemical Co., Inc. sous la marque de fabrique «Herclor» C. Le caoutchouc d'épichlorhy-60 drine est non seulement extrêmement élastique mais peut former une «empreinte» relativement large à la surface sans que la pression soit excessive ou les tolérances trop étroites, mais sa conductivité n'est pas perturbée par l'exposition aux liquides de développement électrophotographique. En particulier, les propriétés électriques du caoutchouc d'épichlorhydrine ne sont pas affectées par l'exposition à un liquide à base d'isopa-raffine, vendu sous la marque de fabrique «Isopar» G par Ex65

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xon Corp., utilisé comme véhicule du liquide 26 de développement et comme liquide 58 de nettoyage.

Une autre matière qui donne satisfaction, bien qu'elle ne soit pas aussi satisfaisante que le caoutchouc d'épichlorhydrine, est un caoutchouc acrylique ayant une résistivité comprise entre 4-106 et 5- 10s ohm-cm, même lorsque la charge de carbone est très faible. D'autres matières qui peuvent utilisées bien qu'elles soient moins avantageuses que le caoutchouc d'épichlorhydrine ou acrylique, sont le néoprène et d'autres matières synthétiques extrêmement chargées de carbone afin qu'elles soient conductrices (par exemple 70% de carbone dans le cas du néoprène). Cependant, en règle générale, ces matières ne sont pas aussi élastiques que le caoutchouc d'épichlorhydrine ou ne conservent pas aussi bien leur conductivité en présence des isoparaffines des agents de développement.

On se réfère maintenant à la figure 5 qui représente un circuit équivalent du trajet de décharge formé pour chacune des zones élémentaires de la couche 14 de formation d'image par le rouleau 38 ou la lame 48; on suppose initialement que la face supérieure 16 de la zone élémentaire, constituant l'électrode supérieure du condensateur 64, est chargée positivement à un potentiel vs par rapport au substrat 18 qui forme l'électrode inférieure du condensateur 64. Lorsque la zone élémentaire pénètre dans l'emprise formée par la surface 16 avec l'organe de nettoyage 38 ou 48, elle commence à se décharger par le trajet extérieur, vers le potentiel vb de polarisation; comme indiqué sur la figure 6, suivant l'équation:

vb = vs/(l -e

-T/ReC

)

(3)

v(t) = (vs x vb)e

— t/ReC

-vb

(1)

dans laquelle v(t) représente le potentiel de la partie élémentaire de surface au temps t après son entrée dans l'emprise, Re représente la résistance équivalente opposée à la circulation du courant provenant de la zone unitaire de la surface 16 par l'organe de nettoyage et C est la capacité par unité de surface de la couche 14.

Lorsque, au temps t0, le potentiel v(t) décroît à un point tel qu'il prend une valeur négative, la diode équivalente 66 se trouve en fait polarisée dans le sens direct, et la résistance 68 fait partie d'un circuit de décharge RC. Ensuite, comme indiqué sur la figure 6, le potentiel v(t) décroît avec une nouvelle vitesse exponentielle jusqu'à une nouvelle valeur limite correspondant à l'équation:

v(t) = -vb[Rf/(Re + Rf)][l-exp(-(t-t0)(Re + Rf)/ReRfC)]

(2)

dans laquelle Rf désigne la résistance dans le sens direct par unité de surface de la couche 14. Lorsque cette résistance Rf est bien inférieure à la résistance Re, comme supposé précédemment, on peut la négliger et considérer simplement que le potentiel v(t) reste nul après le temps t0.

La description qui précède montre que le dessin formé par les charges positives résiduelles à la surface 16 peut être simplement effacé lorsque toutes les zones ont atteint par décroissance le potentiel v = 0 puisque la résistance de la couche 14, réduite dans le sens direct, empêche en fait la surface de se charger négativement. De cette manière, lorsque le potentiel de polarisation est rendu suffisamment négatif, il est certain que la région de la surface 16 qui est chargée la plus positivement atteint un potentiel nul pendant la période T dans laquelle elle reste dans l'emprise.

Si l'on suppose que le potentiel v(t) est nul et si l'on tire la valeur du potentiel vb de l'équation (1), on obtient:

Le potentiel vb de polarisation qui est nécessaire est ainsi 5 proportionnel au potentiel initial maximal vs de la surface et il est abaissé soit par réduction de la résistance Re présentée par le trajet extérieur, soit par augmentation du temps de passage dans l'emprise, par exemple par allongement de l'«empreinte» de l'organe de nettoyage, soit par ces deux variations.

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Dans le mode de réalisation considéré, lorsque la lame 48 est formée de néoprène fortement chargé de carbone afin qu'elle possède une conductivité suffisante, il faut un potentiel de polarisation v2 d'environ — 500 V pour que l'effacement. 15 soit total, compte tenu de la conductivité et du contact avec la surface 16 qui sont relativement mauvais. D'autre part, une lame 48 de caoutchouc d'épichlorhydrine, qui est bien plus élastique et bien plus conductrice que la lame de néoprène, nécessite un potentiel de polarisation d'environ —100 V seule-20ment, pour des résultats comparables. Dans les deux cas, la puissance externe consommée est très faible puisqu'elle est d'environ 20 milliwatts dans le cas du dispositif représenté alors qu'elle est d'environ 3 watts dans le cas d'un dispositif de décharge par effluves alternatifs.

25 Comme le montre les résultats, il existe un compromis entre la conductivité de l'organe conducteur 38 ou 48 et le potentiel de polarisation qui est nécessaire. Il faut cependant noter que, lorsque les organes 38 et 48 de nettoyage sont trop chargés de carbone afin qu'ils soient conducteurs, ils peuvent 30 présenter des zones de conductivité accrue, compte tenu des impératifs de la fabrication pratique. Lorsqu'un potentiel très négatif de polarisation est appliqué simultanément, l'organe a tendance à accrocher la surface de formation d'image dans ces zones très conductrices, et peut endommager et finalement dé-35 tériorer la surface de formation d'image. Pour cette raison, les matières telles que le caoutchouc d'épichlorhydrine qui sont très conductrices, sont préférables.

Dans la description qui précède, on a ignoré l'effet résistif de la couche 58 de liquide puisque cette couche ne peut pas 40 supporter un potentiel supérieur à une très faible valeur sans présenter de claquage diélectrique. Dans un système de développement de type à sec cependant, l'espace équivalent est rempli d'air qui nécessite un potentiel minimal d'environ 340 V pour provoquer un claquage. Dans ce système, l'ampli-45 tude vb du potentiel de polarisation doit avoir, par rapport à la valeur donnée par l'équation (3), une valeur augmentée de ce potentiel de claquage.

Si l'alimentation 60 de polarisation est éliminée et si les organes 38 et 48 de nettoyage sont seulement directement cou-50 plés au substrat 18, le potentiel de surface décroît simplement exponentiellement, avec une constante de temps ReC, jusqu'au potentiel de claquage de l'interface liquide. Comme ce potentiel de claquage est bien inférieur au potentiel minimal à la surface 16 qui est en pratique d'environ 100 à 200 V, la sur-55 face 16 se décharge en fait, lorsque la période de contact T est suffisamment longue. Cependant, en pratique, les différents paramètres ne peuvent pas être choisis arbitrairement sans une augmentation de coût, si bien que l'utilisation d'une source externe de polarisation est très souhaitable. 60 On peut aussi faire fonctionner le copieur 10 avec des organes 38 et 48 de nettoyage qui sont flottants et dans ce cas l'effacement de l'image est assuré par conduction à travers l'organe de nettoyage entre les zones les plus chargées et les zones les moins chargées de la surface 16 de formation d'image, En pratique cependant, le couplage électrique de l'organe 38 ou 48 de nettoyage au substrat 18 est bien préférable. Dans le cas contraire, une partie de la surface 16 de formation

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d'image placée le long de l'emprise de nettoyage prend simplement le potentiel moyen dans cette partie si bien qu'il se forme un dessin résiduel de charge formant des ondes transversales.

L'expérience montre que le dispositif selon l'invention assure l'enlèvement efficace de la charge indésirable de la surface 16, sans dispositif de décharge par effluves et sans lampe d'irradiation globale. En outre, comme le transfert de la charge est relativement rapide dans le dispositif et peut être accéléré par augmentation de la tension de polarisation, la vitesse de fonctionnement du copieur 10 n'est pas limitée par la vitesse de décharge. Le dispositif est donc particulièrement adapté aux machines fonctionnant à grande vitesse.

Enfin, l'enlèvement des dessins irréguliers de charge de la surface 16, dans le poste 36 de nettoyage, réduit la force d'attraction entre les particules d'agent de virage qui n'ont pas été reportées et la surface 16 si bien que la force mécanique nécessaire à l'enlèvement des particules de la surface est réduite. En conséquence, le rouleau 38 et la lame 48 peuvent être repoussés contre la surface 16 à des pressions plus faibles que celles que nécessitent des organes analogues de nettoyage utilisés jusqu'à présent. Cette réduction de pression réduit beaucoup l'usure mécanique de la surface 16 et accroît considérablement sa durée de service. En fait, dans des expériences effectuées avec le dispositif représenté sur les figures 1 et 2, il n'apparaît aucune usure visible de la surface 16 du tambour même après 80 000 copies.

Le terme «conducteur» n'indique pas une conductivité de l'ordre de celle des métaux ou des matières habituellement considérées comme conducteurs. Par exemple, le caoutchouc d'épichlorhydrine qui est une matière très avantageuse pour la formation des éléments conducteurs de nettoyage selon l'invention, a une résistivité d'environ 1,5-108 ohm-cm. Par rapport à celle de la plupart des métaux, il s'agit d'une résistivité très élevée, mais elle est suffisamment faible pour qu'elle permette l'enlèvement des charges indésirables de la surface 16, par conduction.

Ainsi, le dispositif selon l'invention assure la dissipation rapide et efficace de la charge électrostatique restant sur une surface électrophotographique, après le report de l'image sans que de l'espace supplémentaire soit occupé autour de la périphérie de la surface. Le dispositif ne consomme pratiquement pas d'énergie et a un fonctionnement très fiable, même après de longues périodes de fonctionnement. Enfin, il assure le retrait des particules d'agent de virage restant sur la surface de formation d'image, après-le report de l'image et sans endom-magement de la surface.

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2 feuilles dessins

Claims

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REVENDICATIONS vité, sur le photoconducteur, et en ce que l'organe conducteur

1. Copieur électrophotographique, du type qui comporte (48) présente une conductivité sensiblement supérieure à celle un photoconducteur (14) formé sur un substrat conducteur de la couche liquide, avec laquelle il est en contact électrique. (18), un dispositif (22) de formation d'une image électrostati- 10. Copieur selon la revendication 9, caractérisé en ce que que latente d'une première polarité à la surface (16) du photo- 5 le dispositif de développement comprend un dispositif (24) conducteur (14), un dispositif (24) de développement de l'i- d'application d'un liquide de développement essentiellement mage latente, et un dispositif (30) de report d'une partie isolant, ayant une certaine conductivité volumétrique, sur le importante de l'image développée du photoconducteur à une photoconducteur afin de développer l'image latente, le dispo-feuille de support (32), la surface (16) retenant un résidu de la sitif (38) destiné à former une couche de liquide comprenant charge électrostatique de l'image latente après le report de l'i- 10 des moyens d'alimentation aptes à fournir une couche de mage développée, ledit copieur étant caractérisé en ce qu'il liquide.

comprend un organe conducteur (48) et un dispositif destiné à 11- Copieur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le placer près de ladite surface (16) et en contact électrique la couche liquide a une résistivité supérieure 10lftohm-cm.

avec celle-ci, ainsi qu'un dispositif (60) d'application d'un po- 12. Copieur selon la revendication 9, caractérisé en ce que tentiel électrique d'une seconde polarité, opposée à la pre- 15 les conductivités respectives de la couche liquide et de l'organe mière audit organe (48) par rapport au substrat (18), le photo- conducteur (48) sont telles qu'elles permettent une égalisation conducteur et le substrat étant formés de manière à ce que le importante du dessin de charges électrostatiques en présence photoconducteur offre une résistance sensiblement moindre à de l'organe conducteur et empêchent cette égalisation en l'ab-

une charge superficielle de la seconde polarité qu'à une charge sence de cet organe.

superficielle de la première polarité. 20 13. Copieur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il
2. Copieur selon la revendication 1, caractérisé en ce que comprend des moyens pour faire défiler le photoconducteur le photoconducteur (14) offre une résistance sensiblement devant le dispositif (22) de formation d'image, le dispositif moindre que l'organe conducteur (48) à une charge superfi- (24) de développement, le dispositif (30) de report, que l'or-cielle de la seconde polarité. gane conducteur (48) comprend une partie conductrice élasti-
3. Copieur selon la revendication 1, caractérisé en ce que 25 que, et que le dispositif pour placer l'organe conducteur près le dispositif de formation d'image forme une image électrosta- de la surface (16) du photoconducteur est agencé pour presser tique latente électriquement positive à la surface du photo- l'organe contre la surface avec une force suffisante pour qu'il conducteur, et que le dispositif d'application de potentiel ap- se forme à leur jonction une région de proximité ayant une explique à l'organe conducteur un potentiel électrique négatif tension non-négligeable dans la direction du mouvement du par rapport au substrat, le photoconducteur et le substrat 30 photoconducteur.

étant formés de manière à ce que le photoconducteur offre 14. Copieur selon la revendication 1, caractérisé par un une résistance sensiblement moindre à une charge superfi- organe élastomère de nettoyage ainsi qu'un dispositif pour le cielle négative qu'à une charge superficielle positive. placer de manière à toucher le photoconducteur.
4. Copieur selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15. Copieur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le photoconducteur comprend un matériau photoconducteur 35 l'organe conducteur (48) comporte une lame élastique con-au sélénium. ductrice.
5. Copieur selon la revendication 1, caractérisé en ce que 16. Copieur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe conducteur (48) est placé pendant un certain inter- l'organe conducteur comporte un rouleau conducteur élasti-valle de temps en contact électrique avec chaque région de la que (38).

surface du photoconducteur, le potentiel électrique appliqué à40 17. Copieur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe ayant une amplitude telle que toutes lesdites régions l'organe conducteur (48) glisse contre le photoconducteur. sont déchargées au potentiel du substrat (18) dans ledit intervalle de temps.
6. Copieur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (24) de développement comprend des moyens 45 La présente invention concerne un copieur électrophoto-

pour l'application de particules d'agent de virage de la se- " graphique.

conde polarité pour former l'image développée, la surface re- Dans les copieurs électrophotographiques à report d'i-

tenant un résidu de ces particules après le report de l'image mage ou sur papier ordinaire, un dispositif de décharge par ef-

développée. fluves alternatifs, une lampe d'irradiation globale ou un dis-

1. Copieur selon la revendication 1, caractérisé en ce que 50 positif analogue est couramment utilisé entre le poste de re-

la surface (16) du photoconducteur se déplace successivement port et le dispositif de charge par effluves afin que l'image le long d'un trajet de recirculation vers le dispositif (22) de électrostatique restant sur la surface de formation d'image formation d'image, le dispositif (24) de développement, le dis- après le report de l'image développée soit supprimée. Un tel positif (30) de report et à nouveau vers le dispositif (22) de for- enlèvement de charge non seulement facilite l'enlèvement ul-

mation d'image, l'organe conducteur (48) étant placé sur le 55 térieur des particules d'agent de virage de la surface de forma-

trajet de recirculation entre le dispositif (30) de report et le dis- tion d'image, mais en outre, si l'image originale restait sur la positif (22) de formation d'image. surface de formation d'image, elle pourrait se superposer à
8. Copieur selon la revendication 1, caractérisé en ce que une image électrostatique latente formée ultérieurement sur la le dispositif (14) de développement de l'image latente est même partie de la surface de formation d'image. Le brevet des agencé pour travailler à l'aide d'un liquide de développement 60 Etats-Unis d'Amérique nö 4 095 980 décrit un tel copieur essentiellement isolant, ayant une certaine conductivité dans lequel un dispositif de décharge par effluves placé avant moyenne et en ce que l'organe conducteur (48) présente une l'ensemble de nettoyage et une lampe d'irradiation globale conductivité nettement supérieure à celle de la couche de h- placée après l'ensemble de nettoyage assurent la dissipation quide de développement, et est en contact électrique avec le li- de la charge électrostatique restant sur le tambour de forma-quide de développement. 65 tion d'image.
9. Copieur selon la revendication 1, caractérisé en-ce qu'il Bien que de tels dispositifs de décharge de la surface de comprend un dispositif (38) destiné à former une couche d'un formation d'image soient souhaitables dans un copieur élec-liquide essentiellement isolant, ayant une certaine conducti- trophotographique, ils présentent aussi des inconvénients.

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Non seulement ils prennent de la place autour de la périphérie du tambour, mais ils consomment aussi souvent une quantité appréciable d'énergie et dégagent donc de la chaleur qui doit être dissipée.