Brevet FR2784759A1 — publié le 20000421

ô: 2784759 Four de fixage de poudre d'impression pour imprimante Pour la reproduction de l'image d'un document dans un appareil d'impression tel qu'un photocopieur ou un télécopieur à papier ordinaire, on forme une image latente de charges électriques sur la périphérie d'un tambour rotatif pour attirer des particules de poudre d'impression, ou toner, et ensuite les déposer, selon l'image, sur une feuille à imprimer en contact avec le tambour. La feuille passe ensuite dans un four dans lequel les particules de poudre sont cuites pour les incruster dans les fibres du papier et ainsi fixer l'image. De façon classique, le four de cuisson comporte un laminoir à rouleau chauffant et rouleau de contre-appui. Le rouleau chauffant est constitué d'un cylindre creux, en matériau thermoconducteur, qui est chauffé indirectement, par radiation, par une lampe à halogène logée à l'intérieur. Cet agencement présente l'inconvénient d'avoir une inertie thermique relativement élevée et donc un temps de chauffe relativement important lors de la mise sous tension de l'imprimante. On pourrait songer à augmenter temporairement la puissance de chauffe, mais cela nécessiterait une lampe et une alimentation nettement plus puissantes, ce qui est économiquement exclu. La présente invention vise à traiter cette difficulté. A cet effet, l'invention concerne un four de fixage de poudre d'impression comportant un rouleau chauffant de fixage, avec des moyens de chauffage de la surface externe du rouleau pour chauffer un support d'impression, caractérisé par le fait que les moyens de chauffage sont disposés à la surface externe du rouleau. Ainsi, on dispose d'un chauffage direct, qui s'affranchit de tout trajet dans l'air, thermiquement résistant, entre les moyens de chauffage et l'extérieur du rouleau. L'énergie thermique est ainsi directement fournie à 2 2784759 l'endroit o elle est consommée par le support d'impression, ce qui permet une montée en puissance très rapide à la mise sous tension. La fabrication est ainsi très simple et la couche sérigraphiée peut être également répartie à la surface externe du rouleau (s'il s'agit d'un rouleau non plein), ce qui assure une bonne distribution de chaleur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation du four de fixation de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une coupe axiale représentant partiellement le rouleau de four et un contre-rouleau d'appui, et - la figure 2 est une vue schématique développée du pourtour du roulant de fixation et de l'électronique de commande. Le rouleau de fixation, référencé 1, appartient ici à un télécopieur et est porté par un chassis, non représenté, de celui-ci. Un rouleau 2 de contre- appui est opposé à une génératrice du rouleau 1 et plaqué élastiquement sur celle-ci par des ressorts de rappel non représentés. Les deux rouleaux 1 et 2, d'axes respectifs 19 et 21, sont montés de façon telle que l'un peut rouler sur l'autre et ainsi plaquer sur le rouleau 1 une succession de bandes ou lignes d'un support 20 à imprimer, ici une feuille de papier ayant déjà reçu de la poudre d'impresssion, ou toner, selon l'image voulue. Dans cet exemple, les deux rouleaux 1 et 2 sont, à cet effet, tous deux montés rotatifs sur le châssis et la feuille 20 est entraînée par deux galets aval d'extraction, non représentés, qui entraînent ainsi en rotation les rouleaux 1 et 2 pinçant la feuille 20 avec frottement. Le rouleau 1, monté sur des paliers 10, pourrait être motorisé. Dans d'autres exemples, il pourrait être prévu que le rouleau 1 soit fixe et que le contre- rouleau 2 tourne autour de l'axe 19 de celui-ci en roulant sur sa surface, pour y plaquer à la façon d'une affiche, toute la surface d'une feuille alors fixe par rapport au rouleau 1. Le rouleau 1 est ici creux et comporte une couche ou tube cylindrique interne 11 formant support mécanique d'une couche 12 en matériau 3 2784759 électriquement isolant mais thermiquement conductrice, ici de l'émail, qui elle-même porte une mince couche externe 13, thermiquement conductrice, de revêtement anti-adhérence du rouleau 1, ici en téflon, servant à éviter tout collage du papier 20 au rouleau 1. La couche 12 comporte une résistance de chauffage et plus précisément, dans cet exemple, quatre résistances 14, 15, 16, 17, donc disposées à la surface externe du rouleau 1. De même, il est prévu ici quatre thermistances respectivement associées à chaque résistance 14-17, et dont seule la thermistance 18, associée à la résistance 14, a été représentée. Comme le montre la figure 2 (comprimée verticalement par rapport à la figure 1), les quatre résistances 14 à 17 et thermistance(s) s'étendent sur quatre zones respectives du pourtour ou surface externe, active, du rouleau 1, formant ici quatre tronçons axialement bout-à-bout. Elles sont ici constituées de couches épaisses de pâte de matériau à résistivité déterminée, sérigraphiées sur la couche d'émail 12 et ensuite recouvertes d'une couche électriquement isolante, tel qu'émail ou vernis. Chaque résistance 14-17 est ici formée d'une piste qui serpente sur toute la surface du tronçon considéré, pour bien répartir la chaleur. En variante, il aurait pu être prévu une couche conductrice couvrant toute la surface externe du tronçon et de préférence alimentée en deux points opposés, radialement et axialement, pour répartir au mieux le flux de courant. Dans cet exemple, le support cylindrique 11 est en matériau thermiquement conducteur, ici de l'aluminium, et a une masse suffisante pour faire fonction de tampon thermique, sans toutefois "court- circuiter" thermiquement les résistances 14-17, afin de permettre un chauffage rapide. Ainsi, la feuille de papier 20 est chauffée directement, à travers la couche de téflon 13, par les résistances 14-17 et par la couche d'émail 12 dans laquelle se diffusent les calories des résistances 14-17 ainsi que par le support 11. Ce dernier contribue à répartir la chaleur sur toute la surface de la couche d'émail 12 et assure en outre temporairement un apport thermique complémentaire si la puissance d'absorption calorifique de la feuille 20 excède la puissance des résistances 14-17, par exemple lors d'une impression à vitesse élevée ou de durée prolongée. Une bague d'arrivée d'alimentation et une bague 16 de retour à la masse sont 4 2784759 solidaires du rouleau 1, par sérigraphie, et reliées respectivement au deux extrémités de la résistance 14. Les autres résistances 15 à 17 et les thermistances comme celle référencée 18 sont de même alimentées par des bagues (non représentées) comme celle référencée 15, la bague 16 de masse étant commune aux résistances 14 à 17. Les diverses bagues sont évoquées, sur la figure 2, par les traits renforcés à chaque extrémité axiale du rouleau 1. Les bagues de retour d'alimentation (non représentées) des thermistances sont individuelles et reliées à un circuit individuel de mesure de courant comme celui référencé 22. Le circuit 22 est en fait un comparateur qui reçoit un courant de consigne Ic sur une entrée pour fournir en sortie un signal représentant la différence entre le courant de consigne Ic et le courant traversant la thermistance 18. Selon le signe de cette différence, il commande un interrupteur 24 reliant la sortie d'une alimentation 23 à la bague 15, afin de fermer l'interrupteur 24 lorsque le courant de la thermistance 18 est inférieur au courant de consigne. Ceci indique en effet une température de couche d'émail 12 trop faible, la thermistance 18 étant ici à coefficient de température négatif (CTN). Lorsque l'échauffement ainsi produit a suffisamment diminué la valeur de la thermistance 18, son courant franchit à la hausse le seuil Ic et commande donc l'ouverture de l'interrupteur 24. Les thermistances comme 18 sont ici alimentées en permanence par l'alimentation 23. Il peut être prévu de séparer chaque résistance 14-17 en plusieurs, pour contrôler thermiquement des fractions du pourtour du rouleau 1. Par exemple, lorsqu'une image met en jeu plusieurs couches superposées d'encre, ou toner, de couleurs primaires différentes pour former une couleur composite, la température de référence, traduite ici par le courant Ic, peut alors être temporairement accrue pour cuire à bonne température la surépaisseur d'encre, compte tenu du refroidissement accru par la surépaisseur. En pareil cas, un microprocesseur commandant l'impression détecte une telle superposition de couleurs primaires et accroît la référence de température (Ic) d'autant plus qu'est élevé le nombre de couches d'encre à cuire, donc l'épaisseur de toner. Ainsi, d'une façon générale, il est avantageux de diviser la résistance de chauffage, évoquée 2784759 au début de la description détaillée, en une pluralité de résistances de chauffage 14-17 réparties, ou même encore des subdivisions de celles-ci comme évoqué ci-dessus, ayant une position déterminée par rapport au support à imprimer 20 et donc par rapport à l'image à fixer. Le microprocesseur d'impression ci-dessus, disposant de l'analyse de l'image à fixer, c'est-à-dire de la position des divers pixels pour chaque couleur, détermine une carte, au format de l'image, représentant le nombre de couches de couleurs à fixer, pour chaque pixel, ici de zéro à quatre couches. Il commande alors sélectivement, par une pluralité d'interrupteurs d'alimentation sélective comme 24, la pluralité de résistances de chauffage en fonction du nombre cumulé de couches des pixels, aux diverses couleurs, de la zone d'image à fixer par la résistance de chauffage 14-17 considérée. Des porte-balais et balais globalement référencés 17 et 18, fixés au châssis, et d'autres non représentés, assurent les liaisons électriques voulues entre les bagues comme 15 et 16 et les fils d'alimentation ou de mesure. Un montage dual est de même envisageable, avec des pistes ou bagues solidaires du châssis et des balais solidaires du rouleau 1. En variante, il pourrait être prévu d'intégrer la thermistance 18 avec la résistance 14. Dans tous les cas de montage, la mesure de résistance de la thermistance 18 (ou 14) peut être effectuée par comparaison entre la tension aux bornes d'une résistance série de faible valeur (peu de perte de tension) et une tension de référence éventuellement réglable et fournie par exemple par la sortie d'un transistor d'un circuit de réglage d'une température de consigne. De même, il pourrait être prévu une régulation analogique, et non tout-ou-rien, de l'alimentation 23, par une commande de réglage de sa tension de sortie. Elle peut ainsi comporter par exemple un pont redresseur avec filtre de lissage alimentant le collecteur d'un transistor NPN, en série avec la charge (14-17), dont la tension de base est ajustable. La chute de tension série collecteur-émetteur varie ainsi à volonté et la tension de sortie (émetteur/masse) qui subsiste, au niveau de la bague 15, varie donc en sens inverse. 6 2784759 On conçoit que les bagues 15, 16 et autres solidaires du rouleau 1 pourraient être montées autrement et ailleurs sur celui-ci, par exemple sur la couche d'émail 12 et en particulier en extrémité axiale avec éventuellement un débordement axial de cette couche 12 à cet effet. Le rouleau 1 pourrait de même être plein, puisque ses éléments chauffants sont à chauffage direct, au niveau de la surface périphérique 12, 13 qui coopère avec les feuilles 20. Les bagues 15, 16 et autres présentent une symétrie axiale sur le rouleau 1 et peuvent être orientées comme on le souhaite, par exemple radialement vers l'extérieur ou encore elles peuvent être disposées dans des plans radiaux ou même un seul plan radial. Elles peuvent encore être cylindriques, parallèles et opposées, en bagues concentriques imbriquées portées par deux surfaces opposées d'une même couche support 11 ou 12. Comme évoqué précédemment, de telles liaisons glissantes ne sont pas nécessaires si le rouleau 1 est fixé et est parcouru par le rouleau 2 roulant dessus pour y appliquer la feuille 20 à la façon d'une affiche. 7 2784759 REVENDICATIONS 1.- Four de fixage de poudre d'impression pour imprimante comportant un rouleau chauffant de fixage (1), avec des moyens (14-17) de chauffage de la surface externe (12, 13) du rouleau pour chauffer un support d'impression (20), caractérisé par le fait que les moyens de chauffage (14- 17) sont disposés à la surface externe du rouleau (1). 2.- Four selon la revendication 1, dans lequel les moyens de chauffage comportent au moins une résistance électrique (14-17). 3.- Four selon la revendication 2, dans lequel la résistance (14-17) est sérigraphiée sur le rouleau chauffant (1). 4.- Four selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel, thermiquement, le rouleau chauffant (1) est en matériau conducteur et est relié à la résistance de chauffage (14-17). 5.- Four selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel il est prévu une pluralité de résistances de chauffage (14-17). 6.- Four selon la revendication 5, dans lequel il est prévu des moyens d'alimentation sélective des résistances de chauffage (14-17), agencés pour être commandés par des moyens d'analyse d'une image à fixer. 7.- Four selon l'une des revendications 2 à 6, dans lequel une thermistance de régulation (18) est intégrée à la résistance électrique (14- 17).