Brevet FR2481474A1 — publié le 19811030

1. APPAREIL DE FIXAGE PAR PRESSION L'invention concerne un appareil et un procédé de reproduction ou de duplication électrostatique. Plus particulièrement, l'invention concerne le fixage par pres- sion de poudres de formation d'image ou toners sur un ré- cepteur ou support, par exemple une feuille de papier, et fournit un appareil et un procédé pour le fixage de telles poudres sur un tel récepteur. Le glaçage des reproductions résultantes est plus faible à la fois en ce qui concerne l'image et le fond. En outre, les images sont fermement accrochées sur le récepteur. Les procédés de reproduction électrostatiques con- sistent généralement à charger électrostatiquement un sub- strat photosensible, à exposer le substrat chargé à un original graphique, en correspondance avec l'image, à déve- lopper les zones d'image chargées à l'aide de poudre de formation d'image, puis à fixer la poudre. Deux types de procédés, le 'procédé de transfert", et le "procédé direct" sont bien connus. Dans le "procédé de transfert", on utilise un substrat photosensible perma- nent et les zones d'image développées sont transférées de ce substrat à un récepteur "consommable' par exemple du papier, o le toner est fixé de façon permanente. Dans le "procédé direct" le substrat et le récepteur sont confon- dus et constitués par du papier de reproduction électro- statique "consommable" sur lequel l'image développée est fixée sans tranfert. La présente invention fournit un appa- reil et un dispositif pour le fixage par pression de pou- dres de formation d'image ou toners suivant les deux pro- cédés Les poudres de formation d'image fixables par pres- sion se fixent sur un récepteur par application d'une pres- sion de fixage minimale. Par conséquent, un appareil qui fixe des poudres de formation d'image sur un récepteur par application d'une pression doivent pouvoir exercer sur la poudre une pression supérieure à la pression de fixage minimale suffisante pour que les particules s'unissent et se fixent. Généralement la pression est appliquée au moyen 248 1474 d'une paire de rouleaux d'acier appelés "rouleaux de fusion". Les rouleaux de fusion utilisés dans les premiers appareils de fixage par pression présentaient des finis de surface fins (c'est-à,dire lisses). Le fini de sur- face fin en combinaison avec les pressions de fixage neces- saires pour faire fondre les particules de la poudre de développement donnaient des reproductions o l'image et le fond étaient brillants (c'est-à-dire glacés). Ceci rendait les reproductions difficiles à lire et peut agréables du point de vue esthétique. De nombreuses tentatives ont été faites pour éliminer ces problèmes. Une de ces tentatives consistait à réduire la valeur de la pression appliquée aux rouleaux de fixage. Ceci n'était cependant pas entièrement satisfaisant. Ainsi, bien que les zones sans image (c'est-à-dire le fond) étaient un peu moins glacées, le glaçage des zones d'image n'est pratiquement pas réduit. En outre, le fixage des zones d'image sur la surface du récepteur est moins permanent. On a également effectué d'autres tentatives pour éliminer ces problèmes, par exemple suivant les brevets américains n0 3 854 975 et 3 874 894. Dans le brevet améri- cain n' 3854 975, on utilise deux organes de pression cylin- driques. L'organe de pression qui est en contact avec l'ima- ge non fixée est un rouleau en métal dont la surface est dure et de préférence lisse et non poreuse. L'autre organe de pression possède de préférence une surface plus molle et plus élastique. Dans le brevet américain n0 3 874 894, on utilise également deux organes de pression cylindriques. L'or- gane de pression qui est contact avec les zones d'image non fixées possède une surface lisse et déformable. L'autre organe de pression Po ssède une surface qui est au moins aussi dure que celle du premier organe de pression. Ces tentatives ne se sont pas révélées entiè- rement satisfaisantes du fait que les zones d'image présen- tent encore un glaçage relativement important. D'autres tentatives pour résoudre ce pro- blème sont décfrltes dans les brevets allemands publiés 3 2481474 sous les numéros 28 28 359 et 29 il 526. Ces brevets concernent des dispositifs de fixage par pression qui uti- lisent deux organes de pression, l'organe qui entre en contact avec les zones d'image non fixées possédant une surface irrégulière. Dans le premier brevet allemand mentionné l'organe de pression à surfacé irrégulière comporte de minuscules pointes arrondies. Cet organe de pression est sensé être en contact avec l'autre organe de pression. Ce- lO pendant, il est dit que s'il n'y a rien entre les organes, les pointes arrondies s'usent par suite du contact continu des organes. Par conséquent, il est préférable, en pratique, que les organes soient maintenus écartés l'un de l'autre. Ceci impose cependant des limitations pour la configura- tion physique du dispositif de fixage par pression en ce qui concerne le degré d'inclinaison pouvant être utilisé avec les organes de pression. En outre, il est clair que les deux organes possèdent tous deux une surface -dure non élas- tique. Dans le deuxième brevet allemand cité, la surface des deux organes de pression est dure. L'organe qui est en contact avec les zones d'image est une surface "semblable à de l'aventurine". Cette surface est préparée en sablant puis en traitant la surface avec des billes d'a- cier. L'autre organe de pression possède une surface dure qui peut, si on le désire, être "semblable à de l'aventu- rine". Une autre tentative pour résoudre le pro- blème du glaçage est décrite dans là demande de brevet copendante n0 84 987 déposée le 15 Octobre 1979 par N.L, GIORGINI. Cette demande de brevet décrit un dispositif de fixage par pression qui utilise deux organes de pression structurés. Celui qui est en contact avec les images non fixées possède une surface élastique, tandis que l'autre organe de pression possède une surface non élastique. Le glaçage des reproductions obtenues avec cet appareil est faible, que ce soit au niveau des images ou du fond. En outre, les images adhèrent ferme- 4 2481474 ment au récepteur. Cependant, la présente invention permet d'obtenir un glaçage encore plus faible, tout en assurant une très bonne adhérence des images sur le récepteur. L'invention a pour objet un appareil pour fixer des zones d'image non fixées formées par une poudre de formation d'image pouvant être fixée par pression sur la surface d'image d'un récepteur, appareil comportant a) des premier et second organes de pression possédant un axe longitudinal incliné l'un par rapport à l'autre et qui font contact l'un avec l'autre suivant un étroit intervalle, et dans lequel le premier organe de pression possède une surface irrégulière non élastique comportant plusieurs par- ties saillantes en forme de dômes dimensionnées de façon aléatoire qui font contact avec la surface d'image dudit récepteur, et le second organe de pression possède une sur- face élastique qui entre en contact avec la surface sans image dudit récepteur; et b)des moyens pour faire tourner les premier et second organes de pression de manière que ledit récepteur traverse ledit intervalle. L'invention a également pour ob jet un procé- dé pour fixer une poudre de formation d'image fixable par pression sur la surface d'un récepteur, consistant a) à former une surface d'image qui comporte des zones de poudre de formation d'image fixable par pression non fixées sur la surface d'un récepteur; et b) à faire passer ledit ré- cepteur dans l'intervalle formé par des premier et second organes de pression par contact pour fixer lesdites zones d'image sur ledit récepteur, lesdits organes de pression étant entraînés en rotation de manière que le récepteur passe entre eux, les organes de pression ayant la configu- ration décrite ci-dessus. La présente invention sera mieux comprise à la lect ure de la description détaillée qui va suivre et à l'exawer des dessins annexés qui représentent à titre d'exemple, non limitatif, un mode de réalisation de l'in- vention. La figure 1 est une vue en perspective d'un appareil suivant l'invention 2481474 La figure 2 est une vue en coupe transversale des organes de pression représentés sur la figure 1, mon- trant un degré de dépression exagéré de l'organe de pres- sion élastique; La figure 3 est une vue à échelle agrandie d'une partie de la surface de l'organe de pression non élas- tique de la figure 1 représentant les parties saillantes en forme de dômes; et La figure 4 est une vue en coupe transversale à échelle agrandie d'une partie de l'organe de pression non élastique de la figure 2. La présente invention est basée sur la décou- verte que la combinaison d'un premier organe de pression (quelquefois appelé ci-après organe ou rouleau de fixage) qui possède une surface irrégulière non élastique, et d'un second organe de pression (quelquefois appelé ci-après organe ou rouleau de support) qui possède une surface élas- tique) donne un faible glaçage à la fois pour l'image et le fond sur la surface d'un récepteur, tout en accrochant fermement la poudre de formation d'image sur la surface du récepteur. De façon surprenante, la combinaison du rouleau de pression non élastique avec le rouleau de support élas- tique a une durée de vie plus importante, même si les deux rouleaux sont en contact l'un avec l'autre, lorsqu'aucun récepteur ne passe entre eux. Apparemment, le rouleau élas- tique agit comme un coussin, éliminant sensiblement de ce fait l'usure du rouleau de pression non élastique et évi- tant également l'écrasement des parties saillantes en forme de dômes. De préférence, les organes de pression sont des rouleaux cylindriques possédant chacun une section transver- sale sensiblement circulaire. En outre, il est préférable que la surface non élastique du premier organe de pression comporte plusieurs pointes aigUes revêtues d'une couche de matériau non élastique, dont l'épaisseur se trouve dans la gamme allant d'environ 0,01 à 0,1 mm, et mieux encore d'environ 0,015 à 0,08 ru-a, de façon à f orm.er lesdites parties saillantes de dimensions aléatoires. Il est É-galerment 6 2481474 -reférable que ces pointes aig es soient revêtues de chrome. La surface élastique du second organe de pression est de préférence lisse et comprend un matériau tel que du Nylon. Cependant, elle peut être irrégulière si on le désire. En se référant maintenant spécifiquement aux figures, la figure 1 représente un appareil 2 pour le fixage par pression d'une poudre de formation d'image dans des zones d'image. L'appareil 2 comprend un premier rouleau de pression cylindrique 3 et un second rouleau de pression cylindrique 4. Le rouleau 3 possède une surface irrégulière non élastique qui comporte plusieurs parties saillantes 5 en forme de dômes de dimensions aléatoires (voir figure 3 et 4). Le rouleau 4 possède une surface élastique. Les rouleaux 3 et 4 sont de préférence mainte- nus en position au moyen d'une boîte de coussinets fendue qui comprend une sec.tion supérieure 6 et une section infé- rieure 7. Une broche 8 est disposée dans la section supé- rieure 6 de manière que cette section supérieure 6 puisse pivoter autour de celle-ci pour permettre d'écarter les deux sections. Ceci permet d'enlever les rouleaux 3 et 4 si on le désire. Des paliers 9 sont également logés dans chacune des sections 6 et 7. Des moyens pour entraîner les rouleaux 3 et 4 en rotation sont également prévus de manière à pouvoir faire passer le récepteur entre ces rouleaux. Ces moyens ne sont pas représentés. Des moyens de réglage de pression sont éga- lement disposés sur la boîte de coussinets. Ils comportent des goujons filetés 10, des écrous 11 et un ressort 12. En fonctionnement, les écrous 11 sont vissés sur les goujons jusqu'à ce qu'on obtienne le degré de compression souhai- té du ressort 12. La figure 1 représente en outre un récepteur 13 sur lequel se trouvent des zones d'image non fixées 14 et des zones d'image fixées 15. Le récepteur 13 est placé par rapport à l'appareil 2 de manière que le rouleau de fixage 3.entre en contact avec les zones d'image non fixées 14, for- mant de ce fait les zones d'image fixées 15. Le rouleau 7 2481474 de support 4 entre en contact avec la surface sans image du récepteur 13. Le rouleau de fixage 3 et le rouleau de support 4 tournent en sens opposé, l'un par rapport à l'autre, comme représenté par les flèches 1, de manière à entraîner le récepteur 13 à travers l'appareil 2. Comme on peut le voir sur les figures 2 et 4, le rouleau de fixage 3 comprend un noyau rigide 16 autour duquel est disposée une couche non élastique 17. Le noyau 16 peut être constitué par n'importe quel matériau rigide et de préférence non élastique. On peut utiliser notamment des matériaux métalliques, tel l'acier. La couche non élastique 17 recouvre le noyau 16 et forme une surface irrégulière qui comprend plusieurs parties saillantes en forme de dômes de dimensions aléatoires. L'épaisseur de cette couche se trouve de préférence dans la gamme de 0,01 à 0,1 mm. Il est préférable que le matériau de la couche 17 soit du chrome. La couche 17 recouvre une surface de pointes aigUes 18 sur le rouleau 3 (voir figure 4). Cette couche forme les différentes parties saillantes 5 en forme de dômes de dimensions aléatoires représentées à échel- le agrandie sur la figure 3. Le rouleau 3 peut être fabriqué par des techni- ques classiques. Ainsi, par exemple, la surface d'un rouleau cylindrique rigide, de préférence non élastique (par exemple un rouleau en acier) peut être sablée avec un matériau abra- sif de calibre 100. Ceci forme les différentes pointes aigUes 18 représentées sur la figure 4. Cette surface rugueuse est alors revêtue d'un matériau non élastique de façon à former les parties saillantes 5 en forme de dômes de dimensions alé- atoires. Ceci peut être fait par des techniques de placage classiques, en utilisant des matériaux de placage classiques. De préférence, le matériau de placage est du chrome. La figure 2 montre en outre que le rouleau de support 4 est de préférence constitué par une couche ou en- veloppe 19 de matériau élastique sur un noyau central 20. Le matériau de la couche 19 peut être n'importe quel matériau élastique et est constitué habituellement par une substance polymère organique. Un matériau convenant particulièrement 8. 2481474 bien pour la couche 19 est le Nylon,notamment le "Nylon 66". Le matériau utilisé pour le noyau 20 est un matériau rigide et de préférence non élastique. On peut utiliser de nom- breux matériaux pour le noyau 20. De préférence le noyau 20 est constitué par un matériau métallique, par exemple de l'acier. D'autres matériaux peuvent être incorporés à l'enveloppe 19 en matériau élastique. Ainsi, par exemple, on peut utiliser du Nylon chargé de fibres de verre si on le désire. De tels matériaux sont utiles lorsque les caracté- ristiques de la poudre de formation d'image et du papier sur lequel la poudre doit être'fixée sont telles que la valeur de pression nécessaire pour le fixage de l'image induit normalement une déformation permanente due à la compression dans l'enveloppe de matériau élastique. D'autres matériaux élastiques pouvant être utilisés pour former la surface é- lastique du rouleau 4 comprennent le caoutchouc dur et les résines acétal. Enfonctionnement, une image, comprenant une plura- lité de particules de poudre de formation d'image fixables par pression non fixées, est formée sur la surface d'un récepteur approprié. Le récepteur est alors passé entre les premier et second organes de pression en contact (c'est- à-dire entre les rouleaux 3 et 4) pour fixer les zones d'i- mage sur le récepteur. Le premier organe de pression entre en contact avec la surface d'image du récepteur, tandis que le second organe de pression entre en contact avec la sur- face sans image du récepteur. De préférence, les organes de pression sont entrainés de manière que le récepteur soit transporté dans l'intervalle de contact formé entre les deux organes de pression. La reproduction résultante est de meilleure qualité par le fait qu'elle ne présente pas un fini glacé luisant ni au niveau du fond ni au niveau des zones d'image. Par conséquent, la surface d'image est facile à lire et plaisante du point de vue esthétique. La -présente invention sera mieux comprise à l'aide des exemples suivants: 9 2481474 Exemples 1-2 On a comparé le glaçage de récepteurs en papier traités suivant le procédé de l'invention en utilisant l'appareil suivant l'invention, au glaçage de récepteurs en papier traités suivant des techniques classiques et en utilisant un équipement connu. Le photocopieur utilisé dans cet exemple était un photocopieur VQC III LDC de la société 3 M. Le récepteur en papier utilisé était du papier type 3706 vendu par la société 3 M. La poudre ou toner utilisé était du toner fixa- ble par pression de type 371 vendu par la société 3 M. Lorsque les reproductions ont été faites suivant l'invention (exemple 1), le poste de fixage standard du photocopieur a été remplacé par le dispositif suivant l'in- vention. Lors de l'utilisation des techniques et de l'équi- pement standards (exemple 2), on a utilisé le poste de fi- xage standard VQC III LDC. Ce poste de fixage utilise des rouleaux en acier lisses. Trois récepteurs en papier distincts ont été traités dans chaque machine. Le premier récepteur était une feuille blanche unie. Aucun toner n'y a été appliqué. Ceci permet de déterminer le glaçage du fond du récepteur. Le second récepteur a été recouvert de toner sur sensiblement toute sa surface, puis passé dans le poste de fixage. Ceci permet de déterminer le glaçage de l'image du récepteur. La troi- sième feuille comportait une image comprenant des zones d'image formées par du toner et des zones de fond sans toner. Une fois les reproductions effectuées, le glaçage des premier et second récepteurs a été déterminé à l'aide d'un brilliancemètre universel Hunter Lab modèle 16, vendu par Hunter Associates Laboratories Incorporated de Fairfax, Virginie. L'angle d'incidence de la lumière était de 750 par rapport à la verticale. La technique de mesure du glaçage est décrite dans la méthode d'essai T.4800 os.72 de.l'asso- ciation technique des industries de la Dulpe et du papier. Les valeurs de glaçage obtenues sont indiquées dans le tableau 1. Des valeurs de glaçage élêvées indiquent un glaçage important (c'est à dire une surface réfléchissante 2481474 et brillante) de la reproduction Tableau 1 Exemple Récepteur Glaçage - - - - - - - - --- --- 1 Premier (blanc) il Second (noir) 12 2 Premier (blanc) 22 Second (noir) 43 Ces valeurs montrent nettement les résultats inatten- dus obtenus par la mise en oeuvre de l'invention. Ainsi, les premier et second récepteurs de l'exemple 1 ont un fini mat comme indiqué par leurs faibles valeurs de glaçage. Les premier et second récepteurs de l'exemple 2, d'autre part, ont un fini brillant comme clairement indiqué par leurs valeurs de glaçage élevées. Le troisième récepteur de chaque exemple illustre en- core plus clairement la réduction extrêmement importante du glaçage obtenue grâce au procédé et au dispositif suivant la présente invention. Ainsi, le troisième récepteur de l'exemple 1 possède une apparence mate (c'est-à-dire qu'il ne réfléchit pas beaucoup de lumière) et est facile à lire. Cependant, le troisième récepteur de l'exemple 2 possède une apparence glacée (c'est-à-dire qu'il réfléchit une grande quantité de lumière) et est difficile à lire. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux exemples décrits et représentés, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela du cadre de l'invention. il REVENDICATIONS 2481474 1 - Appareil (2) pour fixer une poudre de formation d'images fixable par pression disposée dans des zones d'image d'une première surface d'un récepteur (13), caractérisé en ce qu'il comporte: a) des premier et second organes de pression (3, 4) pos- sédant un axe longitudinal et qui font contact l'un avec l'au- tre suivant un étroit intervalle, et dans lequel le premier organe de pression (3) possède une surface irrégulière non élastique (17) comportant plusieurs parties saillantes (5) en forme de dômes dimensionnés de façon aléatoire qui font contact avec les zones d'image dudit récepteur, et le second organe de pression (4) possède une surface élastique (19) qui entre en contact avec la seconde surface sans image dudit récepteur; et b) des moyens pour faire tourner les premier et second organes de pression de manière que ledit récepteur traverse ledit intervalle. 2 - Appareil (2)suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits organes de pression (3,4) possèdent une sec- tion transversale sensiblement circulaire. 3 - Appareil (2) suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la surface non élastique (17) du premier organe de pression (3) comporte plusieurs pointes aigugs revêtues d'une couche de matériau non élastique dont l'épaisseur se trouve dans la gamme allant d'environ 0,015 à 0,08 mm. 4 - Appareil (2) suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ledit matériau non élastique est du chrome. - Appareil (2) suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la surface (19) du second organe de pression (4) est lisse. 6 - Appareil (2) suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la surface (19) du second organe de pression (4) est en Nylon. * 7 - Appareil (2) suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour déposer des zones d'image (14) de poudre de formation d'image fixable par pression sur- la surface dudit récepteur (13). 8 - Procédé pour fixer de la poudre de formation d'image fixable par pression sur la première surface d'un récepteur, caractérisé en ce qu'il consiste a) à former des zones (14) de poudre de formation d'image fixable par pression, non fixée, sur une première surface d'un récepteur (13); et b) à faire passer ledit récepteur entre un premier et un second organe de pression (3, 4) pour fixer lesdites zones (14) de poudre de formation d'image non fixées sur ladite première surface dudit récepteur, lesdits organes de pression (3,4) étant entraînés en rotation de manière que le récepteur (13) se déplace entre ceux-ci, lesdits organes de pression possédant des axes longi- tudinaux et étant disposés de façon à venir en contact l'un avec l'autre suivant un étroit intervalle, ledit premier organe de pression possédant une surface irrégulière non élastique (17) comportant plusieurs parties saillantes (5) en forme de dômes de dimensions aléatoires qui entrent en contact avec lesdites zones de poudre de formation d'image non fixée sur la première surface du récepteur, et le second organe de pression (4) possédant une surface élastique (19) qui vient en contact avec la deuxième surface sans image dudit récepteur (13). 2 48 1 47 4