CH659530A5

CH659530A5 - Revelateur electrographique et procede de developpement d'image electrostatique l'utilisant.

Info

Publication number: CH659530A5
Application number: CH3437/84A
Authority: CH
Inventors: Edward Timothy Miskinis; Thomas Arthur Jadwin
Original assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1982-11-08
Filing date: 1983-11-04
Publication date: 1987-01-30
Also published as: FR2535863B1; GB2139371B; AU2340284A; DE3390265C2; CA1211307A; US4546060A; JPH043868B2; GB8416750D0; AU555150B2; JPS59501840A; SE444735B; GB2139371A; DK334784A; BE898184A; DK334784D0; WO1984001837A1; FR2535863A1; DE3390265T1; SE8403579D0; SE8403579L

Description

L'invention est relative à l'électrographie et au développement d'images électrostatiques. Elle concerne un révélateur électrographique et un procédé pour appliquer ce révélateur sur des images électrostatiques pour les développer.

En électrographie, on forme une image de charge électrostatique sur une surface diélectrique, par exemple sur la surface d'un produit d'enregistrement photoconducteur. On effectue habituellement le développement de cette image en la mettant au contact d'un révélateur à deux constituants comprenant un mélange de particules de résine pigmentée (appelées développateur) et de particules sensibles au champ magnétique (appelées véhicule). Les particules de véhicule constituent des sites que les particules de développateur non magnétique peuvent heurter pour acquérir une charge triboélectrique de signe contraire à celle de l'image électrostatique. Lors du contact entre l'image électrostatique et le mélange révélateur, les particules de développateur se séparent des particules de véhicule (auxquelles elles adhéraient fortement par l'intermédiaire de forces triboélectri-ques) par suite des forces électrostatiques relativement élevées qui sont associées à l'image de charge. De cette manière, les particules de développateur se déposent sur l'image électrostatique et la rendent visible.

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Il est bien connu d'appliquer des révélateurs du type décrit précédemment sur des images électrostatiques à l'aide d'un applicateur magnétique qui comprend une coquille cylindrique, formée d'une substance non magnétique contenant un noyau magnétique. Le noyau comprend habituellement une pluralité de barreaux magnétiques parallèles qui sont agencés autour de la surface du noyau de manière à disposer des champs magnétiques nord/sud en alternance. Ces champs émergent radialement de la coquille et servent à attirer le révélateur à la surface externe de la coquille pour former une nappe en forme de brosse. La coquille cylindrique ou le noyau magnétique, ou bien les deux, sont en rotation l'un par rapport à l'autre pour permettre le transport du révélateur d'un réservoir jusqu'à la zone de contact avec l'image électrostatique à développer. Après développement, les particules de véhicule appauvries en développateur retournent au réservoir pour être réapprovisionnées en développateur.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 345 014 décrit un appareil de développement à brosse magnétique qui utilise un révélateur à deux constituants du type décrit précédemment. L'applicateur magnétique comprend un noyau magnétique à pôles multiples qui tourne pour entraîner le révélateur jusqu'à la zone de développement. Le véhicule magnétique décrit dans ce brevet est un véhicule usuel qui comprend une substance magnétique relativement douce, par exemple de la magnétite, du fer pur, de la ferrite ou une forme de Fe304, ayant une coercitivité magnétique, Hc, d'environ 7958 A/m ou moins. On a préféré utiliser ces substances magnétiques «douces» car elles présentent, par nature, une faible rémanence magnétique BR, par exemple inférieure à environ 0,628 x 10-8 Wbm/g, et un moment magnétique induit élevé dans le champ appliqué par le noyau de la brosse. Ayant une rémanence magnétique faible, les particules de véhicule, formées d'une substance magnétique «douce», une fois qu'elles sont sorties d'un champ magnétique, retiennent seulement une petite partie du moment magnétique induit par ce champ magnétique; ainsi, après avoir été utilisées pour le développement, elles se mélangent et se réapprovisionnent facilement en particules de développateur. Ayant un moment magnétique relativement élevé quand elles sont attirées par le noyau de la brosse, ces substances sont facilement transportées en rotation par la brosse et ne sont pas entraînées par l'organe d'enregistrement pendant le développement.

Les substances utilisées pour le véhicule magnétique décrit au brevet précédemment mentionné ainsi que d'autres véhicules magnétiques analogues sont utiles pour le développement d'images portées par des organes d'enregistrement se déplaçant à des vitesses modérées, inférieures à environ 10 cm/s par exemple; mais on a remarqué que la qualité des images développées se détériore rapidement quand la vitesse de déplacement de l'organe d'enregistrement augmente. En fait, lorsque la vitesse de déplacement de l'organe d'enregistrement est d'environ 40 cm/s, le développement à l'aide de ces véhicules est pratiquement inexistant, ce qui indique que les véhicules sont incapables de déposer le développateur sur des récepteurs photosensibles à des vitesses élevées.

La présente invention a pour objet un révélateur électrographique qui, lorsqu'il est utilisé avec un applicateur magnétique à noyau tournant, permet des vitesses de développement appropriées à la reproduction d'image à grande cadence, sans perte de qualité pour l'image.

Le révélateur sec électrographique à deux constituants selon l'invention comprend des particules de développateur chargées et des particules de véhicule portant.une charge de signe contraire qui (a) comprennent une substance magnétique «dure» présentant une coercitivité d'au moins 23 874 A/m quand elle est saturée magnétiquement et (b) ont un moment magnétique induit d'au moins 2,51 x 10~8 Wbm/g dans un champ magnétique de 79 580 A/m.

Le procédé selon l'invention pour développer une image électrostatique consiste à utiliser le révélateur décrit précédemment avec un applicateur magnétique à noyau tournant. Le procédé consiste à mettre une image électrostatique au contact d'au moins une brosse magnétique qui comprend un noyau magnétique tournant d'une intensité de champ magnétique déterminée et une coquille externe non magnétique pour appliquer sur une image un révélateur sec électrographique à deux constituants qui comprend des particules de développateur chargées et des particules de véhicule magnétique portant une charge de signe contraire qui comprennent une substance magnétique dure présentant une coercitivité d'au moins 23 874 A/m quand elle est saturée magnétiquement et ont un moment magnétique induit d'au moins 2,51 x 10~8 Wbm/g dans un champ magnétique de 79 580 A/m, ce moment magnétique étant suffisant pour empêcher le transfert des particules de véhicule sur l'image électrostatique.

Au dessin, donné seulement à titre d'exemple:

— la figure 1 représente une vue en coupe d'un applicateur magnétique comprenant un noyau magnétique tournant et une coquille externe, utilisable avec le révélateur sec à deux constituants suivant la présente invention,

— la figure 2 représente un graphe montrant le cycle d'hystérésis de particules de véhicule magnétique «dur» utilisées dans le révélateur selon l'invention.

Pour la mise en œuvre du procédé de développement d'une image électrostatique selon l'invention, on utilise un applicateur magnétique à noyau tournant. Ces applicateurs sont bien connus et sont décrits par exemple aux brevets des Etats-Unis d'Amérique 4 235 194, 4 239 845 et 3 552 355.

La figure 1 présente un applicateur 1 magnétique à noyau tournant qui comprend un agencement noyau-coquille formé d'un noyau 2 magnétique multipolaire monté à rotation à l'intérieur d'une coquille externe 3. La coquille 3 est formée d'une substance non ai-mantable qui sert de surface transporteuse pour le révélateur décrit ultérieurement. Un couteau araseur 4 sert à ajuster l'épaisseur de la couche de révélateur (épaisseur de la nappe) sur la coquille 3 pendant la rotation du noyau 2. Une raclette 5 élimine tout le révélateur qui reste sur la coquille 3 après le passage du révélateur dans la zone de développement.

Le noyau magnétique multipolaire 2 comprend une distribution circulaire d'aimants agencés suivant une configuration de pôles nord-sud-nord-sud qui se font face radialement vers l'extérieur. Lorsque le noyau tourne, le champ provenant de chacun des pôles subit un déplacement circulaire autour de la surface externe de la coquille. Il y a interaction entre le révélateur à deux constituants selon l'invention et le champ à déplacement circulaire, ce qui provoque un déplacement rapide turbulent de révélateur, comme on pourra le constater lors de la discussion ultérieure concernant le véhicule.

Le comportement des particules de véhicule utilisées dans le révélateur et dans le procédé selon l'invention est original. Quand on utilise des particules de véhicule magnétique qui (a) contiennent une substance magnétique présentant une coercitivité d'au moins 23 874 A/m et (b) ont un moment magnétique induit d'au moins 2,51 x 10~8 Wbm/g dans un champ magnétique externe de 79 580 A/m, leur exposition à une succession de champs magnétiques provenant de l'applicateur à noyau tournant font tourner les particules sur elles-mêmes qui se placent alors dans l'alignement magnétique dans chacun des nouveaux champs. Par suite du moment magnétique des particules et de la coercitivité de la substance magnétique, chacun de ces mouvements est accompagné d'un déplacement circulaire rapide de chacune des particules dans une direction opposée au mouvement du noyau tournant. Le résultat observé est que le révélateur selon l'invention s'écoule régulièrement et à vitesse rapide autour de la coquille, le noyau tournant dans une direction opposée, ce qui permet un apport rapide de développateur frais au récepteur photosensible et facilite les reproductions à grande cadence.

Le noyau magnétique de l'applicateur est formé d'une ou plusieurs substances magnétiques à aimantation permanente bien connues. Des substances magnétiques appropriées comprennent l'oxyde ferrique gamma et les ferrites «dures» décrites au brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 042 518.

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L'intensité du champ magnétique du noyau peut varier d'une manière importante, mais on préfère une intensité d'au moins 35 811 A/m, mesurée à la surface du noyau à l'aide d'une sonde à effet Hall. On préfère particulièrement une intensité de 63 664 à 127328 A/m.

En général, la dimension du noyau sera déterminée par la dimension des aimants utilisés et la dimension des aimants est choisie en fonction de l'intensité du champ magnétique souhaitée. On peut utiliser de 8 à 24, et de préférence de 12 à 20 pôles magnétiques pour un noyau de 5 centimètres de diamètre. Cependant, ce paramètre dépend de la dimension du noyau et de la vitesse de rotation. L'espace entre la coquille et le photoconducteur est de préférence relativement petit, par exemple d'environ 0,03 cm à environ 0,09 cm, de manière à obtenir un contact suffisant entre la brosse et le photoconducteur.

La vitesse de rotation du noyau magnétique peut varier, mais elle est de préférence comprise entre 1000 et 3000 tr/min. Le choix d'une vitesse appropriée dépend de différents facteurs tels que le diamètre extérieur de la coquille de l'applicateur, la dimension des particules de véhicule et la vitesse souhaitée pour le développement telle qu'elle se reflète dans la vitesse linéaire à laquelle les organes photoconducteurs portant une image de charge traversent la zone de développement.

La coquille qui entoure le noyau est formée de toute substance non magnétique appropriée qui agit comme électrode de développement pour le procédé de développement, par exemple de l'acier inoxydable non magnétique.

Pour obtenir un développement minimal souhaitable, il est vivement recommandé de soumettre chaque partie d'un organe photoconducteur qui traverse la zone de développement à au moins 5 transitions polaires dans la zone de développement active.

Alors qu'il est essentiel pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention que le noyau magnétique tourne pendant l'utilisation, la coquille peut tourner aussi, mais ce n'est pas nécessaire. Si la coquille tourne, ce peut être dans la même direction ou dans une direction différente de celle du noyau.

Comme on l'a indiqué précédemment, la présente invention concerne un révélateur sec électrographique à deux constituants qui comprend des particules de véhicule chargées, présentant des propriétés magnétiques déterminées, et des particules de développateur portant une charge de signe contraire. Quand on l'utilise avec l'applicateur à noyau magnétique tournant, le révélateur à deux constituants décrit précédemment s'écoule à vitesse élevée et permet un développement complet d'une image électrostatique lors des reproductions à grande cadence.

Les nouveaux révélateurs selon l'invention comprennent deux sortes préférées de particules de véhicule. Le premier de ces véhicules comprend des particules magnétiques, présentant la coercitivité et le moment magnétique induit souhaités, qui ne sont pas associées à un liant.

Dans le deuxième type de révélateur, chaque particule de véhicule est hétérogène et comprend un mélange d'un liant et d'une substance magnétique présentant la coercitivité et le moment magnétique induit souhaités. La substance magnétique se trouve dispersée dans tout le liant sous forme de particules distinctes plus petites; ainsi, chaque particule de véhicule composite comprend une phase discontinue formée de particules magnétiques ayant la coercitivité souhaitée dans une phase continue formée par le liant.

Les particules individuelles de substance magnétique doivent de préférence avoir une dimension relativement uniforme et un diamètre suffisamment plus petit que celui des particules de véhicule composites à préparer. Par exemple, le diamètre moyen des particules de substance magnétique doit être inférieur à 20% du diamètre moyen des particules de véhicule. Le rapport du diamètre moyen des particules de substance magnétique à celui des particules de véhicule peut être beaucoup plus petit. On obtient d'excellents résultats avec des poudres magnétiques ayant un diamètre moyen de 5 (im à 0,05 Jim. On peut utiliser des poudres plus fines lorsque le degré de subdivision n'entraîne pas une modification indésirable des propriétés magnétiques et quand la quantité et la nature du liant choisi permettent une résistance satisfaisante et d'autres propriétés mécaniques souhaitables dans les particules de véhicule obtenues.

La concentration en substance magnétique peut varier d'une 5 manière importante. On peut utiliser la substance magnétique finement divisée en quantité représentant environ 20% à 90% de la masse du véhicule composite.

Le moment induit des particules de véhicule composites, dans un champ de 79 580 A/m, dépend de la concentration en substance 10 magnétique dans les particules. Ainsi, le moment induit de la substance magnétique doit avoir une valeur, supérieure à 2,51 x 10""8 Wbm/g, appropriée pour compenser l'effet, sur ce moment induit, de la dilution de la substance magnétique dans le liant. Ainsi, pour une concentration de 50% en masse de substance magnétique 15 dans les particules composites, le moment magnétique induit de la substance magnétique, dans un champ de 79 580 A/m, doit être d'au moins 5,02 x 10~8 Wbm/g pour obtenir le niveau minimal de 2,51 x 10~8 Wbm/g pour les particules composites.

Le liant utilisé avec la substance magnétique finement divisée 20 doit apporter les propriétés mécaniques et électriques souhaitées. Il doit (1) bien adhérer à la substance magnétique, (2) faciliter la formation de particules dures à surface lisse et (3) présenter de préférence des propriétés triboélectriques suffisamment différentes de celles des particules de développateur, avec lesquelles on doit l'utili-25 ser, pour assurer une polarité et une grandeur appropriées de charge électrostatique entre le développateur et le véhicule quand on les mélange.

Le liant peut être organique ou minéral; par exemple, il peut être composé de verre, de métal, de résine de silicone, etc. On utilise de 30 préférence une substance organique telle qu'une résine polymère synthétique ou naturelle ou bien un mélange de ces résines ayant les propriétés mécaniques appropriées. Des monomères appropriés, que l'on peut utiliser pour préparer ces résines, comprennent par exemple des monomères vinyliques comme les acrylates et méthacry-35 lates d'alkyle, le styrène et les styrènes substitués, des monomères basiques comme les vinylpyridines, etc. On peut utiliser des copoly-mères préparés à partir de ces monomères et d'autres monomères vinyliques comme des monomères acides, par exemple l'acide acrylique ou méthacrylique. Ces copolymères peuvent avantageusement 40 contenir des petites quantités de monomères polyfonctionnels comme le divinylbenzène, le diméthacrylate de glycol, le citrate de triallyle, etc. On peut aussi utiliser des polymères de condensation comme des polyesters, des polyamides ou des polycarbonates.

La préparation des particules de véhicule composites suivant l'in-45 vention peut nécessiter l'application de chaleur pour ramollir la substance thermoplastique ou pour durcir une substance thermodur-cissable, un séchage pour faire évaporer le véhicule liquide, l'utilisation de pression ou bien de chaleur et d'une pression, pour le moulage, le coulage, l'extrusion, etc., et pour la coupe ou le cisaillement 50 pour former les particules de véhicule; la préparation de ces particules peut aussi nécessiter un broyage, par exemple dans un broyeur à billes, pour réduire la substance formant le véhicule à la dimension appropriée pour les particules, et un tamisage pour classer les particules.

55 Suivant un procédé de préparation, on disperse la substance magnétique en poudre dans un enduit ou une solution de résine servant de liant. On peut alors faire évaporer le solvant et subdiviser la masse solide obtenue par broyage et tamisage pour obtenir des particules de véhicule ayant la dimension appropriée.

60 Suivant un autre procédé de préparation, on utilise une polymérisation en émulsion ou en suspension pour obtenir des particules de véhicule uniformes, présentant une surface très lisse et ayant une durée de vie utile.

La coercitivité d'une substance magnétique correspond à la force 65 magnétique externe minimale nécessaire pour réduire le moment magnétique induit B de la valeur BR à zéro, la substance magnétique étant maintenue fixe dans le champ externe, après saturation magnétique de la substance, c'est-à-dire aimantation permanente de la

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substance. On peut utiliser divers appareils et méthodes pour la mesure de la coercitivité des particules de véhicule selon l'invention.

On peut utiliser, pour mesurer la coercitivité des particules en poudre, un magnétomètre à échantillon vibrant modèle 155 de la Société Princeton Applied Research Co, Princeton, New Jersey (USA). La coercitivité est mesurée en A/m, étant entendu que, dans l'air, il existe une parfaite correspondance des mesures en A/m et en œrsteds. La poudre est mélangée avec une poudre polymère non magnétique (90% en masse de poudre magnétique pour 10% en masse de polymère). On place le mélange dans un tube capillaire, on le chauffe à une température supérieure au point de fusion du polymère, puis on le laisse refroidir à température ambiante. Le tube capillaire est alors placé dans un porte-échantillon du magnétomètre et on trace le cycle d'hystérésis magnétique du champ externe (en A/m) en fonction du magnétisme induit (en Wbm/g). Pendant cette mesure, on soumet l'échantillon à un champ externe de 0 à 636640 A/m.

La figure 2 représente un cycle d'hystérésis L pour une poudre magnétique «dure» typique saturée magnétiquement. Quand une substance en poudre est saturée magnétiquement et immobilisée dans un champ magnétique H dont l'intensité croît progressivement, il y a induction d'un moment magnétique maximum, ou de saturation, Bsat. Si on fait encore croître le champ H, le moment induit dans la substance n'augmente plus. Lorsque le champ H diminue progressivement jusqu'à l'annulation, s'inverse en polarité et augmente de nouveau, le moment induit B de la poudre devient nul et est ainsi au seuil d'inversion de la polarité induite. La valeur du champ appliqué H, nécessaire pour provoquer la décroissance du moment magnétique induit B de la valeur BR jusqu'à l'annulation est appelée la coercitivité, Hc, de la substance. Les particules de véhicule contenues dans les révélateurs selon l'invention comprennent une substance magnétique qui présente, à saturation magnétique, une coercitivité d'au moins 28 874 A/m, de préférence d'au moins 39 790 A/m et plus particulièrement d'au moins 79 580 A/m. A cet égard, alors qu'on a trouvé que l'on pouvait utiliser des substances magnétiques ayant une coercitivité de 222 824 A/m et 326 278 A/m, il semble qu'il n'y ait aucune raison théorique pour que des coerciti-vités plus élevées ne soient pas utilisables.

Outre la coercitivité minimale de la substance magnétique, les particules de véhicule du révélateur selon l'invention présentent un moment magnétique induit B d'au moins 2,51 x 10~8 Wbm/g, basé sur la masse du véhicule quand elles se trouvent dans un champ de 79 580 A/m. De préférence, le moment magnétique induit B, dans un champ de 79 580 A/m est d'au moins 3,14 x 10~8 Wbm/g et plus particulièrement d'environ 3,76 x 10~8 à 6,28 x 10~8 Wbm/g. Pour montrer cela, on fait référence à la figure 2 qui représente les paramètres magnétiques de deux véhicules dilférents, non associés à un liant, dans lesquels le moment magnétique induit de la substance magnétique est le même que celui des particules de véhicule. A la figure 2, par commodité, le cycle d'hystérésis, L, à saturation, est le même pour les deux substances magnétiques différentes. Avant d'être aimantées jusqu'à saturation, ces substances répondent différemment aux champs magnétiques, comme cela apparaît par leur courbe de perméabilité Pj et P2. Pour un champ de 79 580 A/m, la substance 1 a un moment magnétique d'environ 0,62 x 10~8 Wbm/g et la substance 2 a un moment magnétique d'environ 1,88 x 10"8 Wbm/g. Pour augmenter le moment de ces substances, placées dans un champ de 79 580 A/m, jusqu'au niveau souhaité d'au moins 2,51 x 10~8 Wbm/g, on peut préaimanter la substance hors ligne à un champ supérieur à 79 580 A/m jusqu'à ce que la substance ait un cycle d'hystérésis tel que, lorsque la substance est réintroduite dans un champ de 79 580 A/m, elle présente le moment induit souhaité. Dans un tel traitement hors ligne, désigné par le terme préaimantation, la substance est de préférence préaimantée jusqu'à saturation; dans ce cas, les substances montrées à la figure 2 présentent un moment induit B d'au moins 5,02 x 10~8 Wbm/g. Ce moment induit est de préférence d'au moins 3,14 x 10~8 Wbm/g et il est plus particulièrement compris entre environ 3,76 x 10~8 Wbm/g et

6,28 x 10~8 Wbm/g. Sont aussi utilisables des particules de véhicule ayant un moment induit de 6.28 x 10"8 Wbm/g à 12,5 x 10-8 Wbm/g quand elles sont dans un champ de 79 580 A/m.

L'invention, comme on l'a mentionné, prévoit l'utilisation des véhicules dans lesquels la coercitivité et le moment induit sont des caractéristiques importantes. La coercitivité est reliée à la capacité des révélateurs à s'écouler sur un applicateur à noyau tournant et le moment induit est relié au débit avec lequel le révélateur s'écoule sur cet applicateur. Cependant, il est aussi important qu'il y ait une attraction magnétique suffisante entre l'applicateur et les particules de véhicule pour maintenir ces dernières sur la coquille de l'applicateur pendant la rotation du noyau, ce qui permet d'éviter le report des particules de véhicule sur l'image. Cette attraction a lieu aussi quand les particules de véhicule ont un moment induit d'au moins 2,51 x 10~8 Wbm/g lorsqu'elles se trouvent dans un champ de 79 580 A/m.

Les substances magnétiques dures utiles comprennent les ferrites et l'oxyde de fer y. De préférence, les particules de véhicule sont constituées de ferrites, qui sont des composés d'oxydes magnétiques contenant du fer comme constituant métallique principal. Par exemple, des composés d'oxyde ferrique, Fe203, formés avec des oxydes métalliques basiques ayant la formule générale MFe02 ou MFe204, où M représente un métal mono- ou divalent et où le fer est à l'état d'oxydation +3, sont des ferrites.

Les ferrites comprennent aussi des composés de baryum et/ou de strontium, tels que BaFe12019, SrFe12019 et des ferrites magnétiques de formule M0-6Fe203, où M est le baryum, le strontium ou le plomb, comme il est décrit au brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 716 630. Les ferrites au strontium et au baryum sont avantageuses.

La dimension des particules de véhicule magnétique dures selon l'invention peut être très variable, mais en général la dimension moyenne des particules est inférieure à 100 |im. Une dimension moyenne avantageuse de particules de véhicule est comprise entre environ 5 (im et 65 um. On a déterminé qu'on peut utiliser les particules les plus petites à l'intérieur des limites indiquées ci-dessus sans ou avec peu de transfert du véhicule sur l'image à développer.

Les particules de véhicule selon l'invention sont utilisées en association avec des particules de développateur pour former un révélateur sec à deux constituants. Pendant l'utilisation, les particules de développateur sont attirées électrostatiquement par l'image de charge électrostatique sur un produit tandis que les particules de véhicule restent sur la coquille de l'applicateur. Cela se fait en partie en mélangeant les particules de développateur et de véhicule de telle façon que les particules de véhicule acquièrent une charge d'une certaine polarité et que les particules de développateur acquièrent une charge de polarité opposée. La polarité du véhicule est telle que celui-ci n'est pas attiré électriquement par l'image de charge électrostatique. Le dépôt des particules de véhicule sur l'image de charge électrostatique est aussi évité, parce que l'attraction magnétique qui s'exerce entre le noyau tournant et les particules de véhicule est supérieure à l'attraction électrostatique qui peut se produire entre les particules de véhicule et l'image de charge.

On obtient la charge triboélectrique du développateur et du véhicule magnétique «dur» en choisissant des substances qui sont placées dans la série triboélectrique de telle façon qu'elles donnent la polarité et l'intensité de charge souhaitées quand on mélange les particules de développateur et de véhicule. Si les particules de véhicule ne se chargent pas comme on le souhaite avec le développateur utilisé, on peut enduire le véhicule avec une substance qui le fait. On peut appliquer une telle enduction soit sur des particules composites, soit sur des particules exemptes de liant, comme il est décrit ici. Comme on l'a déjà indiqué, le niveau de charge du développateur est de préférence d'au moins 5 |iC par gramme de développateur. La polarité de la charge du développateur peut être positive ou négative.

On peut utiliser diverses résines pour enduire les particules de véhicule magnétique dures, par exemple celles qui sont décrites aux brevets des Etats-Unis d'Amérique 3 795 617, 3 795 618 et 4 076 857. Le choix de la résine dépend de sa relation triboélectrique avec le

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développateur prévu. Si on souhaite que les développateurs soient chargés positivement, les résines avantageuses pour enduire le véhicule comprennent les polymères fluorocarbonés tels que le polytétra-fluoroéthylène, le polyfluorure de vinylidène, et le copolymère de fluorure de vinylidène et de tétrafluoroéthylène.

On peut enduire les particules de véhicule avec une résine se chargeant par triboélectricitè par diverses techniques, telles que l'en-duction par solvant, la pulvérisation, le placage, l'enduction par agitation ou par fusion. Dans l'enduction par fusion, on prépare un mélange sec de particules magnétiques dures et d'une faible quantité de résine en poudre par exemple de 0,05 à 5% en masse, et on chauffe le mélange pour fondre la résine. Cette faible concentration de résine forme une couche mince ou discontinue de résine sur les particules de véhicule.

On forme le révélateur en mélangeant les particules de véhicule avec les particules de développateur en concentration appropriée. Dans les révélateurs selon l'invention, on peut utiliser des concentrations élevées en développateur. Le révélateur selon l'invention contient de préférence d'environ 70 à 99% en masse de véhicule et d'environ 30 à 1 % en masse de développateur par rapport à la masse totale de révélateur; plus avantageusement, la concentration du véhicule est d'environ 75 à 99% en masse et celle du développateur de 25 à 1 % en masse.

Le constituant du développateur selon l'invention peut être une résine en poudre éventuellement colorée. On le prépare habituellement en mélangeant une résine avec un colorant, c'est-à-dire une teinture ou un pigment, et tout autre additif souhaité. Si l'on souhaite une image développée de faible opacité, il n'est pas utile d'ajouter un colorant. Toutefois, normalement, on incorpore un colorant et celui-ci peut être, en principe, tout composé cité dans Colour Index, vol. I et II, 2e édition. Le noir de carbone est particulièrement utile. La quantité de colorant peut varier dans de larges limites, par exemple de 3 à 20% en masse du polymère. On peut utiliser des combinaisons de colorants.

On chauffe le mélange et on le broie pour disperser le colorant et les autres additifs dans la résine. On refroidit la masse, on l'écrase en morceaux et on broie finement. Les particules de développateur obtenues ont un diamètre moyen compris entre 0,5 et 25 |im, avec une dimension moyenne de 1 à 16 um. De préférence, le rapport du diamètre moyen de particule du véhicule à celui du développateur est compris entre environ 15:1 et environ 1:1. Toutefois, un rapport aussi élevé que 50:1 est aussi utilisable.

On peut choisir la résine pour le développateur dans une large gamme de composés, comprenant à la fois des résines naturelles et synthétiques et des résines naturelles modifiées, comme il est décrit, par exemple, au brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 076 857. Les polymères réticulés décrits aux brevets des Etats-Unis d'Amérique 3 938 992 et 3 941 898 sont particulièrement utiles. Les copolymères réticulés ou non de styrène ou de styrène substitué par des groupes alkyle inférieur avec des monomères acryliques, tels que les acrylates ou les méthacrylates d'alkyle, sont particulièrement utiles, ainsi que les polymères de condensation tels que les polyesters.

La forme des particules de développateur peut être irrégulière, comme dans le cas de développateur broyé, ou sphérique. On obtient des particules sphériques en séchant par pulvérisation une solution de la résine dans un solvant. On peut aussi préparer des particules sphériques par le procédé de gonflement de billes de polymères décrit au brevet européen 3905.

Le développateur peut contenir aussi des constituants mineurs tels que des agents de contrôle de charge et des agents antiblocage. Des agents de contrôle de charge particulièrement utiles sont décrits au brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 893 935 et au brevet anglais 1 505 065. Des agents de charge du type sel d'ammonium quaternaire tels que décrits dans Research Disclosure N° 21030, volume 210, octobre 1981, sont aussi utiles.

Comme on l'a déjà indiqué, les véhicules utilisés dans la présente invention présentent invariablement une rémanence élevée, BR. Par exemple, les substances magnétiques représentées par le cycle d'hystérésis à saturation, L, à la figure 2, présentent une rémanence, c'est-à-dire un moment pour un champ nul, d'environ 4,90 x 10~8 Wbm/g. Il en résulte que les véhicules formés de ces substances se comportent comme du sable humide à cause de l'attraction magnétique 5 exercée entre les particules de véhicule. Par suite, le renouvellement d'un tel révélateur avec du développateur frais présente quelques difficultés. Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, on améliore le renouvellement du révélateur en choisissant le développateur de telle façon que sa charge, telle que définie ci-10 dessous, soit d'au moins 5 |J.C/g. Des valeurs de charge d'environ 10 à 30 uC/g de développateur sont avantageuses, mais on peut aussi utiliser des valeurs de charge atteignant environ 150 (iC/g. Pour de telles valeurs de charge, la force électrostatique d'attraction entre les particules de développateur et les particules de véhicule est suffisante 15 pour supprimer les forces attractives magnétiques entre les particules

On détermine la charge du développateur en appliquant celui-ci par polarisation électrique sur la couche électriquement isolante d'un élément d'essai. Cet élément est formé, à la suite, d'un support de film, d'une couche électriquement conductrice (c'est-à-dire une 20 terre), et de la couche isolante. On règle la quantité de révélateur appliqué de façon à obtenir une densité optique par réflexion moyenne. Pour les applications de la présente invention, la quantité de développateur appliqué donne une densité optique d'environ 0,3. L'élément d'essai contenant le développateur est relié par l'intermédiaire 25 de la couche de masse à un électromètre. On élimine ensuite rapidement le développateur dans un courant d'air forcé, ce qui produit l'enregistrement d'un flux de courant dans l'électromètre sous la forme d'une charge, en microcoulombs. On divise la charge enregistrée par la masse de développateur appliqué pour obtenir la charge 30 du développateur. Il est clair que le véhicule doit porter environ la même charge que le développateur, mais de polarité opposée.

Selon le procédé de la présente invention, on met en contact une image électrostatique avec une brosse magnétique comprenant un noyau magnétique tournant, une coquille externe non magnétique et le révélateur sec à deux constituants décrit ci-dessus. L'image électrostatique ainsi développée peut être formée par divers procédés,

tels que la décharge suivant une image d'un récepteur photosensible, ou l'application suivant une image d'un modèle de charge à la surface d'un produit d'enregistrement diélectrique. Quand on utilise des récepteurs photosensibles, par exemple dans des appareils de copies électrophotographiques à grande cadence, il est particulièrement souhaitable d'utiliser un écran tramé pour modifier l'image électrostatique, la combinaison d'un tel écran avec le procédé de dé-45 veloppement selon la présente invention produisant des images d'excellente qualité présentant une Dmax élevée et une gamme de tonalités excellente. Des procédés représentatifs utilisant des récepteurs photosensibles avec des écrans tramés dans un produit composite sont décrits au brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 385 823. 50 Les révélateurs et la brosse magnétique selon l'invention peuvent fournir du développateur à l'image de charge à des vitesses élevées et sont ainsi particulièrement appropriés à la copie électrophotographique à grande cadence. Le terme «copie à grande cadence» désigne l'aptitude à produire des images complètement développées sur un 55 récepteur électrostatique passant sur la brosse magnétique à une vitesse linéaire de 25 cm/s et plus; c'est-à-dire que, pour une série donnée de conditions de la brosse, les révélateurs selon l'invention produisent des images développées d'une densité optique donnée pour des vitesses du récepteur photosensible plus élevées que les rê-60 vélateurs dans lesquels le véhicule ne présente pas le moment induit minimum nécessaire ou qui contiennent des substances magnétiques ayant une coercitivité inférieure à 23 874 A/m. En outre, on a obtenu des images bien développées avec les révélateurs selon l'invention sur des récepteurs photosensibles avançant à 75 cm/s.

65 Les exemples suivants illustrent l'invention.

Dans le premier exemple, on détermine le débit des véhicules présentant les propriétés magnétiques dures telles que définies ci-dessus, sur un applicateur magnétique à noyau tournant semblable à celui

7

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indiqué à la figure 1. On n'utilise pas de développateur avec le véhicule pendant ces mesures de débit.

L'applicateur magnétique comprend une coquille d'acier inoxydable non magnétique, ayant un diamètre extérieur de 5,1 cm. Un noyau contenant 12 aimants à pôles alternés est inclus dans la co- 5 quille. Chacun de ces aimants à une intensité de 79 580 A/m et une longueur axiale de 7,6 cm. On réalise les essais en faisant tourner les aimants dans le sens inverse des aiguilles d'une montre à 1000 et 2000 tr/min. Le véhicule arrive sur la coquille par une trémie d'alimentation et se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre io autour de la coquille. On place un couteau araseur de façon à obtenir une épaisseur de nappe de 0,05 cm. On retire le véhicule de la brosse au moyen d'une raclette fixée à 7,6 cm en aval de la trémie d'alimentation, et on le recueille dans un collecteur. On laisse d'abord tourner les aimants en alimentant avec le véhicule. Une fois que la coquille est uniformément couverte avec le véhicule, on arrête le moteur d'entraînement du noyau magnétique. On vide le collecteur, on le pèse et on le replace près de la coquille. On fait de nouveau tourner le noyau magnétique pendant 15 s, puis on pèse le collecteur avec le véhicule qui a été retiré de la brosse. On soustrait le poids du collecteur du total, et on détermine la valeur nette du débit en grammes par minute.

Exemple comparatif 1 :

On détermine l'aptitude des particules de véhicule exemptes de liant ayant les caractéristiques indiquées au tableau I ci-dessous à s'écouler sans obstacles sur un applicateur magnétique à noyau tournant, ainsi que leur débit sur l'applicateur.

Tableau I

Véhicule

Type

Dimension des particules (li)

Coercitivité à saturation (A/m)

Moment induit à 79 580 A m (Wbm/g)

A

ferrite au strontium

53-62

23 874

2,06 x 10"

B

ferrite au strontium

53-62

39 790

2,33 x 10"

C

ferrite au strontium

53-62

119 370

1,82 x 10 "

D

ferrite au strontium

53-62

119370

1,82 x 10 8

E

ferrite au strontium

53-62

226 803

1.65 x 10~8

F

ferrite au strontium

53-62

217253

1.73 x 10"

G

ferrite au strontium

53-62

108 228

1,74 x 10 "

H

ferrite au strontium

53-62

222 824

2.06 x 10"

I

ferrite au strontium

53-62

326278

1,77 x 10 "

Chacun des véhicules indiqués au tableau I s'écoule librement sur l'applicateur à noyau tournant. Par comparaison, toutefois, des véhicules exempts de liant ayant une coercitivité inférieure à 7958 A/m s'accumulent de façon indésirable du côté amont du couteau araseur.

On détermine les débits pour chacun des véhicules de la manière indiquée ci-dessus, pour une vitesse du noyau de 2000 tr/min. Les résultats sont rassemblés au tableau II.

Tableau II

Véhicule

Débit

(grammes/minute)

A

374,8

B

365,2

C

343,2

D

318,4

E

302

F

286,4

G

298,8

H

354

I

298,8

Les résultats ci-dessus montrent que les véhicules A à I s'écoulent sans empêchement sur l'applicateur à noyau magnétique tournant, mais que leurs débits sont plus faibles que ceux des véhicules utilisés dans les révélateurs selon l'invention, comme il sera montré à l'exemple 2.

Exemple 2:

Cet exemple illustre des véhicules qui ont été aimantés de façon permanente dans un champ externe de façon à augmenter leur moment induit à 79 580 A/m au-dessus de 2,51 x 10-8 Wbm/g.

On soumet des échantillons non aimantés des poudres de véhicule A, B, H et I au prétraitement hors ligne suivant:

On place d'abord les poudres fluides dans des fioles de verre ayant un diamètre de 3,17 cm et une longueur de 11,4 cm. On place les fioles chargées dans une bobine d'aimantation référencée 96 149 conçue par la société RFL Industries de Boonton, New Jersey.

Cette bobine magnétique a une gamme de champ de 477 480 à 35 795 800 A/m. L'énergie nécessaire pour alimenter le dispositif d'aimantation provient d'un appareil Magnetreater/Charger Modèle 595 fourni aussi par RFL Industries. On donne à chaque échantillon une impulsion de charge unique suffisante pour aimanter les ferrites à saturation.

40 Le tableau III ci-dessous donne les moments induits des ferrites pour un champ externe de 79 580 A/m avant et après saturation magnétique et les débits correspondants du véhicule pour des rotations du noyau de 1000 et 2000 tr/min. Les moments induits augmentent après la saturation magnétique. Ce moment magnétique accru aug-45 mente l'attraction entre les particules de ferrite et la coquille de la brosse magnétique. Il en résulte que le débit des particules augmente de façon importante après l'aimantation à saturation, comme le montre le tableau III.

Tableau III

50

Véhicule

Moment induit à 79 580 A/m (10" Wbm/g)

Débit

1000 tr/min (g/min)

2000 tr/min (g/min)

A - non traité

2,29

—

*317

- saturé

2,94

—

346

B - non traité

2.33

—

*338

- saturé

3,43

—

358

H - non traité

2,06

199,2

354

- saturé

3,99

340,8

628.8

I - non traité

1,77

180,0

298,8

- saturé

3.77

313,2

585

* Ces valeurs diffèrent légèrement des débits correspondants à 2000 tr/min des véhicules A et B dans l'exemple comparatif 1, les échantillons de A et de B dans l'exemple 2 contenant des particules de plus grande dimension, ce qui produit un débit plus faible.

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8

Exemple 3:

Cet exemple illustre un révélateur suivant l'invention.

On enduit des particules de véhicule formées de ferrite au strontium exemptes de liant ayant un moment magnétique induit à 79 580 A/m de 3,88 x 10~8 Wbm/g et une coercitivité de 278 530 A/m avec une partie pour 100 parties du polymère fluoro-carboné Kynar 301 (Pennwalt Chemical Company, King of Prussia, Pennsylvania) qui permet au véhicule de charger positivement le développateur. La charge du développateur, déterminée comme il a été décrit ci-dessus, est comprise entre 11,4 et 11,6 jiC/g.

Les particules de développateur sont formées d'un copolymère de styrène et de monomère acrylique pigmenté. La dimension des particules de développateur est comprise entre 5 et 20 |im.

On prépare le révélateur en mélangeant le véhicule et le développateur. La concentration en développateur est de 13% en masse du révélateur total.

Exemple 4:

Cet exemple illustre le procédé suivant l'invention utilisant le révélateur de l'exemple 3 sur un applicateur magnétique à noyau tournant tel que décrit pour les déterminations de débit.

On alimente la coquille de l'applicateur avec 1500 g de révélateur préalablement agité. La brosse obtenue présente un espace de 0,05 cm entre la surface portant la charge et le révélateur, et une épaisseur de nappe de 0,06 cm. On fait tourner le noyau de l'applicateur magnétique à 1250 tr/min dans le sens contraire de l'avance du récepteur photosensible. On fait tourner la coquille de l'applicateur à 30 tr/min.

5 Le produit photoconducteur utilisé dans cet exemple est un film photoconducteur réutilisable chargé négativement. On forme des images électrostatiques sur ce film en le chargeant uniformément à — 500 volts, puis en l'exposant à un original. L'image de charge obtenue est comprise entre —50 volts et —350 volts, et on la déve-i° loppe en faisant passer le film sur la brosse magnétique à une vitesse de 28,9 cm/s dans le sens du flux de révélateur. La brosse est polarisée électriquement à —115 volts

Après le développement, on transfère électrostatiquement l'image de développateur sur un papier récepteur, puis on la fixe par 15 fusion sur un rouleau porté à Ì49-17T C.

On obtient des images de bonne qualité en ce qui concerne l'achèvement du développement et l'uniformité. On a aussi réussi à développer de cette manière un récepteur photosensible ayant une vitesse atteignant environ 75 cm/s.

20 Les termes «électrographie» et «électrographique», tels qu'utilisés ici sont des termes larges qui comprennent des procédés de formation d'image mettant en œuvre le développement d'un modèle de charge électrostatique formé sur une surface avec ou sans exposition à la lumière, et comprend donc l'électrophotographie, ainsi que 25 d'autres procédés.

R

1 feuille dessins

Claims

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2

REVENDICATIONS

1. Révélateur sec électrographique à deux constituants comprenant des particules de développateur chargées et des particules de véhicule portant une charge de signe contraire qui:

(a) comprennent une substance magnétique dure présentant une coercitivité d'au moins 23 874 A/m lorsqu'elle est saturée magnétiquement et

(b) présentent un moment magnétique induit d'au moins 2,51 x 10 8 Wbm/g de véhicule lorsqu'elles sont soumises à un champ de 79 580 A/m.
2. Révélateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moment magnétique induit des particules de véhicule est d'au moins 3,14 x 10~8 Wbm/g.
3. Révélateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moment magnétique induit des particules de véhicule est de 3,76 x 10~8 à 6,28 x 10~8 Wbm/g.
4. Révélateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la coercitivité de la substance magnétique est d'au moins 39 790 A/m.
5. Révélateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la coercitivité de la substance magnétique est d'au moins 79 580 A/m.
6. Révélateur selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 4, caractérisé en ce que le développateur a une charge d'au moins

5 microcoulombs par gramme de développateur.
7. Révélateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la substance magnétique dure est un ferrite au strontium ou au baryum.
8. Révélateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les particules de véhicule sont des particules composites qui comprennent un liant et une pluralité de particules magnétiques dispersées dans le liant.
9. Révélateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la dimension moyenne des particules de véhicule est de 5 à 65 (im.
10. Révélateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le rapport de la dimension moyenne des particules du véhicule à celle des particules de développateur est compris entre 1:1 et 15:1.
11. Révélateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la concentration en développateur représente 1% à 25% de la masse du révélateur.
12. Révélateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les particules de développateur sont sphériques.
13. Procédé pour développer une image électrostatique consistant à mettre cette image au contact d'au moins une brosse magnétique, comprenant un noyau magnétique tournant ayant une intensité de champ magnétique prédéterminée et une coquille externe non magnétique, pour appliquer sur l'image un révélateur sec électrographique à deux constituants comprenant des particules de développateur chargées et des particules de véhicule portant une charge de signe contraire, qui comprennent une substance magnétique dure représentant une coercitivité d'au moins 23 874 A/m lorsqu'elle est saturée magnétiquement et présentent un moment magnétique induit d'au moins 2,51 x 10~8 Wbm/g lorsqu'elles sont soumises à un champ externe de 79 850 A/m, ce moment magnétique étant suffisant pour éviter le report des particules de véhicule sur l'image électrostatique.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le noyau magnétique tournant présente une intensité de champ magnétique d'au moins 35 811 A/m.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'intensité du champ du noyau tournant est comprise entre environ

63 664 et 127328 A/m.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13, 14 ou 15, caractérisé en ce que le noyau tourne à une vitesse d'environ 1000 à 3000 tr/min.
17. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que les particules de véhicule ne contiennent pas de liant.
18. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que les particules de véhicule sont des particules composites de substance magnétique dispersées dans un liant.
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 17 ou 18, caractérisé en ce que la substance magnétique est un ferrite au strontium ou au baryum.
20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 17 et 18, caractérisé en ce que la coercitivité de la substance magnétique est d'au moins 39 790 A/m.
21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 17 et 18, caractérisé en ce que la coercitivité de la substance magnétique est d'au moins 79 580 A/m.
22. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que le moment magnétique induit des particules de véhicule est d'au moins 3,14 x 10-8 Wbm/g.
23. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que le moment magnétique induit des particules de véhicule est de 3,76 x 10"8 Wbm/g.
24. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la substance magnétique est prétraitée, jusqu'à saturation magnétique.
25. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que la charge du développateur est d'au moins 5 microcoulombs par gramme de développateur.
26. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que les particules de véhicule sont des particules de ferrite dures, non associées à un liant, présentant (i) une coercitivité d'au moins

39 790 A/m lorsqu'elles sont saturées magnétiquement pour que le révélateur se déplace sur la coquille dans le sens opposé à celui de la rotation du noyau magnétique et (ii) un moment magnétique induit d'au moins 3,14 x 10~8 Wbm/g quand elles sont soumises à un champ externe de 79 580 A/m, ce moment magnétique étant suffisant pour empêcher le report des particules de véhicule sur l'image électrostatique et les particules de véhicule et de développateur dans le révélateur ayant une force triboélectrique d'attraction supérieure à la force magnétique d'attraction entre les particules de véhicule dans le révélateur.
27. Procédé selon la revendication 26, caractérisé en ce que la dimension moyenne des particules de véhicule est de 5 à 65 jim environ et le rapport de la dimension moyenne des particules de véhicule à celle des particules de développateur est d'environ 1:1 à 15:1.