CH642758A5 - Cartouche de toner pour un appareil de production d'images electrophotographiques. - Google Patents

Description

La présente invention se rapporte, d'une façon générale, au développement des images électrostatiques latentes et, plus particulièrement, se rapporte à la réalisation d'une cartouche contenant, stockant et appliquant un toner liquide à la surface, portant l'image, d'un ruban électrophotographique, alors que ladite surface se déplace en regard de ladite cartouche.

La formation d'une image à la surface d'un élément photoconducteur par des moyens électrophotographiques est bien connue des gens du métier.

A la base, la technique consiste à placer une charge électrostatique uniforme sur la surfaqe, à exposer la surface chargée à une lumière selon un motif de façon à former, sur la surface, une image électrostatique latente puis à développer cette image électrostatique latente en déposant sur la surface un matériau électroscopique finement divisé connu dans le métier sous le nom de toner. Ce toner est attiré par les zones de la surface retenant la charge électrostatique, ce qui forme ainsi une image de toner. L'image de toner peut être soit fixée à la surface de l'élément photoconducteur par des lampes de chauffage ou d'autres moyens adéquats, soit transférée à la surface d'un support secondaire tel que du papier, puis être fixée si désiré ou si nécessaire.

Dans certaines machines électrophotographiques de copiage ou de duplication connues, l'élément photoconducteur se présente sous la forme d'un tambour qui tourne en synchronisme par rapport à une pluralité de stations de traitement. Pour un copiage à grande vitesse, cependant, il s'est révélé nécessaire que la surface photoconductrice soit à plat au moment de l'exposition, afin d'assurer une focalisation complète de l'original qui doit être copié. En conséquence, il s'est révélé avantageux d'utiliser un élément photoconducteur ayant la forme d'un ruban sans fin ou d'une nappe montée, pour un mouvement rotatif, sur au moins deux rouleaux.

Sans égard au fait que l'élément photoconducteur est formé d'un tambour ou d'un ruban monté sur des rouleaux, l'image électrostatique latente ainsi formée peut être développée en une image visible en utilisant l'une quelconque de plusieurs techniques connues. Celles-ci comportent le développement en cascade, le développement à l'aide d'une brosse magnétique et le développement au liquide. Dans le développement au liquide, une dispersion de particules électroscopi-ques dans un liquide isolant est utilisée et l'image électrostatique est développée par le dépôt de ces particules à partir d'un liquide sur la surface photoconductrice. Dans un tel développement, le liquide contenant les particules est en contact avec la surface photoconductrice à la fois dans les zones chargées et dans les zones non chargées. Sous l'influence du champ électrique fonction du motif de l'image chargée, les particules en suspension migrent vers les parties chargées de la surface, se séparant du liquide isolant. La migration élec-trophorique des particules chargées se traduit par le dépôt de ces particules chargées sur la surface d'images dans la configuration de cette dernière. Un tel développement a été obtenu, dans le passé, soit en pulvérisant le liquide de développement sur la surface portant l'image, soit en immergeant la surface portant l'image dans un bain de liquide de développement, soit encore en présentant le liquide de développement sur un rouleau à surface lisse et en faisant tourner ce rouleau sur la surface portant l'image. En rapport avec ces différentes techniques, il est connu que le développement peut être amélioré, spécialement si l'image contient de grands aplats, par l'emploi de ce qui est connu dans le métier sous le nom d'électrode de développement.

Afin de permettre l'emploi le plus complet des propriétés exceptionnelles des films électrophotographiques récemment développés, spécialement dans le cas de la duplication ou du copiage à grande vitesse, il est nécessaire de disposer d'une technique efficace et simple pour développer l'image électrostatique latente formée en utilisant un vireur liquide.

Un dispositif mis au point pour être employé dans un appareil producteur d'images électrophotographiques utilise un récipient contenant une certaine quantité de toner liquide. Ce récipient comporte une paroi sommitale cintrée définissant une creusure. Ladite paroi présente une surface conductrice de manière à fonctionner comme électrode de développement et est percée d'une fente longitudinale ventrale pratiquée dans ladite creusure. Cette dernière est concentrique au rouleau adjacent sur lequel le ruban électrophotographique est monté. En fonctionnement, le récipient est placé, dans un puits ou dans un support semblable, de telle manière que la paroi sommitale suive la trajectoire circulaire du ruban lorsque celui-ci est monté sur des rouleaux. Le toner liquide est amené du récipient au voisinage du ruban par un moteur entraînant un rouleau d'alimentation placé convenablement dans le récipient.

Le dispositif suggéré nécessite une fente de précision ou un puits qui soit construit et disposé dans l'appareil électrophotographique de telle manière qu'un espace libre uniforme subsiste entre la paroi sommitale du récipient et le ruban électrophotographique. Une fabrication aisée est évidemment désirée mais n'a pas pu être obtenue. La précision exigée a augmenté considérablement les coûts de fabrication. L'amovibilité existait certes déjà mais aurait cependant dû être améliorée. Le positionnement du récipient était également à

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améliorer afin d'assurer l'uniformité de l'espace libre, c'est-à-dire l'espacement correct du ruban et de l'électrode de développement.

Très souvent, une polarisation électrique a été appliquée dans l'espace libre pendant l'application du toner. Des difficultés sont apparues dans l'établissement du contact électrique.

Un montage aisé du récipient était également à améliorer, par exemple par la réalisation de moyens améliorés pour maintenir le récipient en place. Les mêmes difficultés sont apparues dans l'entraînement du liquide de suspension et de la suspension de toner, c'est-à-dire par le rouleau. L'entraînement du liquide isolant de suspension le long de l'électrode de développement peut ne pas seulement avoir pour effet un éclaboussement de la machine, mais aussi amener du liquide à venir en contact avec l'électrode de développement, c'est-à-dire influencer le champ de polarisation uniforme, etc., et du liquide peut migrer le long du ruban pour entrer en contact avec l'image plane à la station d'exposition.

En conséquence, l'invention fournit une cartouche de toner pour un appareil de production d'images électrophotographiques dans lequel un élément électrophotographique portant une image électrostatique latente est transféré, pour le développement de ladite image, dans une station d'application de toner, caractérisée par le fait qu'elle comprend un récipient pour du toner liquide présentant des parois latérales, des parois terminales et un fond, un rouleau d'alimentation en toner liquide pivoté de façon étanche aux extrémités opposées dudit récipient pour tourner dans celui-ci, la surface circonférentielle extérieure du rouleau d'alimentation traversant la paroi sommitale, ouverte, dudit récipient, le long de la longueur de celui-ci, des colliers étant montés aux extrémités opposées du rouleau d'alimentation pour tourner librement par rapport à celui-ci, ces colliers étant tous deux de même diamètre, lequel est supérieur à celui du rouleau d'alimentation de manière à chevaucher l'élément électrophotographique et à maintenir le rouleau d'alimentation à distance de la surface de cet élément et à ménager ainsi un espace libre uniforme, l'élément électrophotographique ne touchant ainsi pas le rouleau d'alimentation.

Le dessin représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.

La fig. 1 est une coupe schématique d'un appareil producteur d'images électrophotographiques muni d'un dispositif d'application de toner.

La fig. 2 est une vue en perspective d'une cartouche autoconte-nue de toner.

La fig. 3 est une vue en perspective illustrant le montage de la cartouche de la fig. 2 dans l'appareil producteur d'images de la fig. 1.

La fig. 4 est une coupe partielle illustrant le processus de montage de la fig. 3, et la fig. 5 est une coupe illustrant la cartouche montée.

La machine à copier électrophotographique représentée à la fig. 1 est désignée d'une façon générale par 10. Elle comprend un dispositif de montage d'un document 12, un dispositif de production d'images électrophotographiques 14 comportant une station d'alimentation en moyens de transfert 16, une station de charge 18, une station d'exposition 20, une station d'application de toner ou de produit de développement 22 et une station de transfert 24.

Le dispositif de montage du document 12 comprend une plaque transparente 26 et une plaque de couvercle 28 montée de façon pivotante sur des supports 20 de façon qu'un document puisse être pris en sandwich entre les éléments 26 et 28. Des moyens de prise convenables 32 sont prévus le long du bord libre du couvercle 28 pour coopérer avec l'angle 34 de la carrosserie 36.

Le dispositif producteur d'images électrophotographiques comprend un ruban électrophotographique 38 monté de façon à pouvoir tourner sur une paire de rouleaux 40, 42, le rouleau 40 étant entraîné par un moteur non représenté. Le ruban 38 est agencé de façon à tourner dans la direction indiquée par les flèches 44 et à traverser successivement des stations de travail 18,20, 22 et 24.

Le terme de ruban électrophotographique utilisé dans la description et les revendications signifie un ruban sans fin ou une nappe dont au moins une partie a un caractère électrophotographique, c'est-à-dire qui est fait d'un revêtement photoconducteur sur un substrat conducteur.

Le ruban 38 est dirigé vers la station de charge 18 où sa surface revêtue d'un photoconducteur est chargée uniformément. Le ruban 38 est ensuite dirigé vers la station d'exposition 20 où sa surface chargée est exposée à une image lumineuse du document pour former une image électrostatique latente. Le ruban 38 portant l'image latente est ensuite dirigé vers la station de développement ou d'application de toner 22 où l'image latente est développée. Le ruban 38 traverse alors la station de transfert 24 où l'image de toner est transférée sur une feuille de papier 48 ou autre matériau provenant d'une station d'alimentation 16.

La station d'exposition 20 est placée le long du brin plan supérieur du ruban 38, les rouleaux 40 et 42 étant placés de telle manière que le brin supérieur soit disposé en un plan parallèle à la surface sommitale de la plaque 26 sur laquelle le document est placé. Le ruban 38 porte un revêtement photoconducteur lié à sa surface extérieure et, lorsqu'il est en place, son revêtement photoconducteur est tourné vers le bas dans la station d'exposition 20.

L'image lumineuse du document est projetée de la plaque à copier 20 sur le revêtement photoconducteur du ruban à la station d'exposition 20 au moyen d'un système optique de projection 48.

Le système optique de projection 48 comporte, dans un alignement optique, un système à lentilles 50 et une paire de miroirs à 45°, 52 et 54. Le système à lentilles 48 est placé à mi-distance entre les miroirs plans 52 et 54. Ceux-ci peuvent varier légèrement dans leur orientation à 45°. Le système à lentilles 50 et lesdits miroirs 52 et 54 sont montés sur un support en forme de panier 56, ouvert à son sommet, reposant sur le carrossage 36 de la machine en un lieu tel que l'image du document soit projetée sur le ruban 38 lorsque ce dernier suit le trajet indiqué par les flèches 58.

La monture 56 représentée à la fig. 1 est une monture rigide du type panier, de préférence moulée en une pièce en matière plastique. La monture 56 comprend un fond 60 et une paire de parois termina^ les planes inclinées vers l'extérieur 62 et 64, aux extrémités opposées du fond 66. Des parois de liaison 68 relient les parois terminales 62 et 64 et une cloison verticale 70 s'étend à partir du fond 66. Les parois terminales 62 et 64 sont inclinées en sens inverse d'un angle généralement de 45° par rapport au fond 66 et servent de sièges aux miroirs 52 et 54. La cloison 70 est située à mi-distance entre les parois terminales 62 et 64. Le système à lentilles 50 est monté sur la cloison 70, dans une ouverture 72, et est fixé rigidement au fond par des moyens adéquats non représentés. Le système à lentilles peut être logé dans un boîtier cylindrique 74 et la dimension de l'ouverture 72 est telle qu'elle permet qu'un engagement à friction soit établi avec le boîtier cylindrique 74.

Le fond 66 peut comporter une pluralité d'ouvertures de montage 76 coopérant avec des chevilles que présente le fond du boîtier 36, pour réaliser une liaison par accrochage à cran avec celui-ci.

La hauteur de la cloison 70 est choisie de manière à être inférieure à la hauteur totale du support en forme de panier 56, de façon qu'une traverse à rebords 80, constituant un élément du châssis de l'ensemble producteur d'images électrophotographiques pour supporter une cartouche 100 contenant du toner puisse reposer sur le bord supérieur de la cloison 70. Des glissières 124,126 portées par la cartouche 100 coopèrent avec les rebords inclinés de la plaque 80 qui constituent des rampes inclinées 82', 84' (fig. 4 et 5).

La présente invention se rapporte particulièrement à la station d'application de toner 22 et, en se référant à la fig. 2, à la cartouche de toner 100, et comprend un récipient 102, en forme générale de boîte, présentant des parois latérales opposées 104 et 106, des parois terminales opposées 108 et 110, un fond 112 et une paroi sommitale 114. La paroi sommitale 114 est percée d'une fente allongée 116 qui s'étend sensiblement sur toute sa longueur.

Les parties inclinées 118, 118' de la paroi sommitale sont adjacentes à la fente 116. Les parois latérales 104 et 106 portent des glis5

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sières 124,126 formées de bandes repliées 120,122, fixées le long de leur longueur, de parties horizontales 124' et 126', coplanaires, qui s'étendent vers l'extérieur des parois latérales, et de parties dépendantes 128 qui fonctionnent comme moyens de retenue, comme cela sera expliqué plus loin. Les glissières 124,126 s'étendent vers l'extérieur des parois 104 et 106, leurs parties horizontales 124', 126' formant une légère pente, ici de 1°.

Un rouleau d'alimentation cylindrique 132 porté par un arbre 134 est monté rotativement dans des paliers étanches 136 montés dans les parois terminales 108 et 110 du récipient 102. Les extrémités opposées de l'arbre 134 traversent les parois terminales 108 et 110 du récipient 102. Une entretoise annulaire ou collier 138 est monté sur l'arbre 134 au voisinage de chaque extrémité du rouleau 132 et au voisinage des extrémités dudit récipient, de telle sorte que,

lorsque le rouleau 132 est en place dans le récipient 102, ces colliers ou entretoises soient disposées entre le rouleau et la surface intérieure 108', 110' des parois terminales 108 et 110, respectivement. Les bords 82, 84 de la traverse sont également inclinés d'un angle de 1° et présentent chacun une surface sommitale plane 82', 84' coopérant avec les parties 124', 126' des glissières 124,126 du récipient 102, les parties 128 desdites glissières 124,126 étant adjacentes aux rebords respectifs 82, 84.

Un support à rebords 140 est monté sur la paroi terminale 108 du récipient 102 et est percé d'une ouverture 142 destinée à recevoir une extrémité de l'arbre du rouleau. Ce support 140 porte également un dispositif 142 à douille expansible et plongeur servant à bloquer le récipient 102 dans sa position de travail sur l'appareil producteur d'images. Un moteur d'entraînement 144 est également porté par ledit support 140 et s'étend au-dessous du récipient 102. Un dispositif à poulie et engrenage est prévu pour entraîner le rouleau d'alimentation 132.

Les colliers ou anneaux d'espacement 138 sont de préférence montés sur l'arbre 134 de façon à pouvoir tourner librement sur l'arbre et sur le rouleau d'alimentation 132. Les colliers 138 sont faits en matière plastique, de préférence du Delrin (marque déposée de Dupont de Nemours & Co, aux USA). Les colliers 138 sont identiques et ont un diamètre précis, légèrement supérieur à celui du rouleau d'alimentation 132. En fait, il convient de relever que seule la surface circonférentielle extérieure des colliers 138 coopérera avec le ruban électrophotographique. Le collier 138 fonctionne de façon à espacer le rouleau 132 du ruban 38 pour produire un espace libre 146 précis, prédéterminé entre ces deux éléments. Les colliers 138 sont placés de façon à coopérer avec le ruban 38 juste à l'intérieur des bords du ruban, à l'extérieur de la zone imagée de celui-ci.

La fente 116 formée dans la paroi sommitale 114 du récipient 102 est située plus près d'une des parois latérales 105 du récipient que de l'autre 106. De même, le fond 112 présente une creusure 148 coïncidant avec l'axe central de la fente 116 et avec l'axe du rouleau d'alimentation 132 lorsque celui-ci est en place dans le récipient 102. Le diamètre du rouleau 132 et la hauteur du récipient sont choisis de telle manière que le rouleau 132 ne soit qu'à faible distance du fond 112, dans la creusure 148. Les parties inclinées 118 et 118', qui limitent la fente 116, peuvent être situées à une faible distance sans atteindre la surface du rouleau 132. La pente de la partie 118' est d'environ 2°, ce qui correspond à celle du brin inférieur du ruban 38. La partie 118' sert à empêcher des rejaillissements ou un entraînement de liquide qui pourraient se produire.

Il est essentiel que, lorsque la cartouche 100 est en place, l'espace libre entre le rouleau d'alimentation 132 et le ruban électrophotographique 38 soit uniforme. En conséquence, les rebords 124', 126' des glissières 124, 126 et les rampes 82', 84' sont inclinés, vers le haut, d'un degré, leur partie qui est adjacente à la paroi terminale 110 définissant la distance désirée minimale qui doit être établie pour le jeu 146. Le dispositif à douille et plongeur 142 est monté sur le support 140 et comprend une douille expansible 156 présentant un perçage 158 traversé par un plongeur 159. Ce dernier présente une tête 161 permettant de le saisir. L'extrémité libre 162 du plongeur 159 peut être également légèrement agrandie. Lorsque le plongeur 159 est forcé dans la douille expansible 156, cette dernière est expansée. Le récipient 102 est déplacé par glissement sur la station d'application de toner 22, les glissières 124,126 glissant le long des rampes 82', 84'. Lorsque le récipient a été entièrement engagé, la douille expansible 156 est entièrement engagée dans une ouverture 163 ménagée dans le support 140 qui est monté sur le support 80. Le plongeur 159 est forcé dans la douille, ce qui assure son expansion. L'expansion de la douille 156 non seulement bloque la cartouche 100 dans l'ouverture 10, mais force une partie de la douille de manière à la faire porter sur la surface extérieure de la paroi de fond 112 du récipient 102, soulevant ce dernier de 1° pour assurer que la surface du rouleau 132 soit parallèle au ruban électrophotographique 38 et à distance égale du ruban 38 tout le long de sa longueur et aux extrémités opposées de celui-ci. •

Une des glissières 124, 126 peut être plus courte que l'autre.

Dans ce cas, le récipient 102 peut être retiré de sa position de montage. A une certaine position de retrait, le bord du ruban coopérera avec le châssis de l'appareil producteur d'images 20 dans la station d'application de toner 22 et servira d'arrêt. Une fois le récipient 102 installé, il peut être partiellement retiré pour être rempli de toner liquide par une ouverture 164 ménagée dans la paroi sommitale 114 adjacente à un angle de celle-ci, comme représenté à la fig. 2.

En variante, la hauteur des traverses 82, 84 peut être choisie de façon telle que les rampes 82', 84' soient à fleur avec le bord supérieur du châssis de l'appareil producteur d'images 10 représenté en 172 à la fig. 3. En conséquence, la longueur des glissières 124,126 est choisie de telle manière que, une fois monté sur le support 56, le récipient puisse être retiré de la valeur telle que les glissières 124,126 coopèrent avec le châssis 172.

L'extrémité 160 de l'arbre 134 traverse des paliers étanches 136 de la paroi 110 pour s'étendre à l'extérieur du récipient 102. Soit l'extrémité même 160 de l'arbre, soit un capuchon conducteur placé sur cette extrémité 160 coopère avec un contact élastique 166 monté sur le châssis de l'appareil producteur d'images, par exemple par des vis 170, pour établir un contact électrique et permettre ainsi une polarisation électrique du jeu ou de l'espace libre 146 si désiré.

Comme le montrent les fig. 2 à 4, l'inclinaison des rampes 82', 84' et des glissières 124 et 126 a été exagérée pour faciliter la compréhension.

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2 feuilles dessins

Claims (6)

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1. Cartouche de toner pour un appareil de production d'images électrophotographiques dans lequel un élément électrophotographique portant une image électrostatique latente est transféré, pour le développement de ladite image, dans une station d'application de toner, caractérisée par le fait qu'elle comprend un récipient (102) pour du toner liquide présentant des parois latérales (104,106), des parois terminales (108,110) et un fond (112), un rouleau d'alimentation en toner liquide (132) pivoté de façon étanche aux extrémités opposées dudit récipient (102) pour tourner dans celui-ci, la surface circonférentielle extérieure du rouleau d'alimentation traversant la paroi sommitale, ouverte, dudit récipient, le long de la longueur de celui-ci, des colliers (138) étant montés aux extrémités opposées du rouleau d'alimentation (132) pour tourner librement par rapport à celui-ci, ces colliers (138) étant tous deux de même diamètre, lequel est supérieur à celui du rouleau d'alimentation de manière à chevaucher l'élément électrophotographique (14) et à maintenir le rouleau d'alimentation (132) à distance de la surface de cet élément (14) et à ménager ainsi un espace libre uniforme (146), l'élément électrophotographique ne touchant ainsi pas le rouleau d'alimentation.

2. Cartouche suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle présente une rampe (126) ménagée sur une paroi latérale du récipient destinée à entrer en contact avec un flasque (82) prévu sur l'appareil producteur d'images pour recevoir la cartouche lorsque celle-ci est montée dans l'appareil producteur d'images.

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REVENDICATIONS

3. Cartouche suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait qu'elle comprend une douille expansible et un dispositif à came plongeuse (142) disposés à une extrémité du récipient (102) pour maintenir de façon amovible le récipient en place dans l'appareil producteur d'images.

4. Cartouche suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée par le fait que le récipient (102) est disposé, à la station d'application de toner, exactement parallèle à la surface de l'élément électrophotographique.

5. Cartouche suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'une liaison électrique (160, 166) est établie lorsque le récipient est en place dans l'appareil producteur d'images de telle sorte qu'une tension électrique de polarisation puisse être appliquée entre eux pendant l'opération de développement.

6. Cartouche suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le récipient présente une paroi sommitale (118) percée d'une ouverture allongée (116) s'étendant sensiblement sur toute la longueur de ladite paroi sommitale, et par le fait que le rouleau d'alimentation (132) s'étend partiellement dans ladite ouverture.