FR2734923A1 - Lame elastique, dispositif de developpement l'utilisant et procede pour sa fabrication - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une lame élastique et un dispositif de développement l'utilisant. La lame élastique (61) comporte une couche (611) de caoutchouc et une couche superficielle (612) de résine appliquée sur la couche de caoutchouc et satisfaisant la condition suivante: 3 =< E x t =< 30, où E est le module élastique de la couche superficielle de résine (daN/cm**2), et t est l'épaisseur de la couche superficielle de résine (cm). Domaine d'application: appareils de copie et imprimantes du type électrophotographique, etc.

Description

L'invention concerne une lame élastique et un

dispositif de développement destinés à effectuer la régula-

tion de l'épaisseur de la couche d'un développateur au moyen

de la lame élastique.

Jusqu'à présent, dans des appareils de formation d'images tels que des appareils de copie et des imprimantes du type électrophotographique, on utilisait souvent un

dispositif de développement mettant en oeuvre un dévelop-

pateur formé d'un constituant non magnétique ou d'un consti-

tuant magnétique (appelé ci-après "toner"). Un exemple de dispositif de développement du type à développement par un constituant, utilisé dans un appareil de formation d'images du type électrophotographique, est représenté sur la figure

3 des dessins annexés et décrits ci-après.

Comme représenté, ce dispositif de développement est pourvu d'une chambre 102 de développement ayant une portion ouverte 103 dans une partie opposée à un tambour photosensible 101, et un récipient 114 à toner contenant un toner est disposé sur le côté arrière de la chambre 102 de développement. Il est en outre prévu une cloison 115 destinée à séparer la chambre 102 de développement et le récipient 114 à toner. De plus, un élément portant un développateur électriquement conducteur (appelé ci-après manchon de développement) 110 est disposé de façon à pouvoir tourner dans la chambre 102 de développement d'une manière telle qu'une partie de cet élément est à découvert à la portion ouverte 103, et ce manchon 110 de développement est mis en

rotation dans le sens indiqué par une flèche pendant l'opéra-

tion de développement pour transporter ainsi le toner, qu'il

porte, vers le tambour photosensible 101.

Le manchon 110 de développement est maintenu à un

intervalle de 50 à 500 Mm par rapport au tambour photosen-

sible 101 et il est formé de façon à présenter une zone de développement destinée à amener le toner, porté par ce manchon 110 de développement, vers le tambour photosensible 101. En outre, la chambre 102 de développement contient un rouleau 112 d'alimentation destiné à alimenter le manchon 110 de développement en toner transporté depuis le récipient 114

à toner par des moyens de transport 111.

Pendant l'opération de développement, une tension de polarisation de développement, comprenant une tension continue et une tension alternative superposées l'une à l'autre, est appliquée par une source (non représentée) de

tension de polarisation au manchon 110 de développement.

Un élément de régulation du développateur (appelé ci-après lame de développement) 113 est disposé au-dessus du manchon 110 de développement pour réguler l'épaisseur de la

couche de toner portée par le manchon 110 de développement.

Cette lame 113 de développement est montée dans la chambre

102 de développement.

Pendant l'opération de développement, les moyens 111 de transport transportent le toner vers le rouleau 112 d'alimentation au-delà de la cloison 115, et le toner est appliqué sur le manchon 110 de développement par le rouleau 112 d'alimentation mis en rotation dans le sens indiqué par une flèche. Le manchon 110 de développement est en rotation dans le sens de la flèche et le toner porté par ce manchon de développement est régulé en une couche d'épaisseur prédéterminée par la lame 113 de développement, après quoi il est dirigé vers la zone de développement opposée au tambour photosensible 101. Dans cette zone de développement, un champ électrique est formé par la polarisation de développement appliquée par la source de tension de polarisation au manchon de développement et, sous l'effet de ce champ électrique, le toner vole du manchon 110 de développement vers une zone se trouvant sur le tambour photosensible 101 sur lequel une image latente électrostatique est formée, et il y adhère, afin de transformer l'image latente électrostatique en une

image visible.

Il est souhaitable que la lame 113 soit consti-

tuée d'une manière telle qu'elle applique de façon sûre des charges au toner. Par exemple, lorsque le toner porte la polarité négative, une matière du type "Nylon" ou analogue est préférable, et lorsque le toner est chargé positivement, une résine ou analogue, du type fluoré, est préférable, et une matière chargée à la polarité opposée à celle du toner

est préférable.

Cependant, lorsque la lame 113 de développement est réalisée par l'utilisation d'une matière telle que du "Nylon", la résine est dure et, par conséquent, un contact uniforme de la lame avec le manchon 110 de développement est difficile et le revêtement de toner devient non uniforme. Une irrégularité apparaît donc, en particulier dans une image en demi-teinte. Il est donc venu à l'idée de former une couche 113b de résine sur un caoutchouc élastique 113a comme montré sur la figure 4 des dessins annexés, et de séparer la

fonction d'établissement d'un contact uniforme par l'élasti-

cité du caoutchouc et celle de réaliser la charge du toner

par la matière du type résine sur la surface du caoutchouc.

Cependant, même cette technique ne permet pas d'éliminer complètement les irrégularités. Dans le passé, même ce niveau a été franchi mais, au cours des dernières années, par exemple dans des imprimantes, la demande portant sur l'impression graphique est devenue plus intense et, avec

la tendance à l'impression en couleur, il est devenu néces-

saire d'élever davantage le niveau.

Des études portant sur ce point ont abouti à la

constatation du fait suivant.

Si la précision de la surface du bord (la partie A de la figure 4) de la lame de développement est mauvaise, le revêtement devient non uniforme. On considère qu'il en est ainsi du fait que, si la surface du bord est inégale, la

quantité de toner introduite dans un espace B pour l'intro-

duction du toner devient non uniforme.

Par conséquent, la lame est coupée de façon à rendre lisse la surface du bord, mais lorsqu'une couche de résine est présente sur le caoutchouc, le caoutchouc peut être coupé de façon nette, tandis que la couche de résine est comprimée et que la surface extrême de la couche de résine en

question est perturbée, et ceci aboutissait à rendre ir-

régulière la couche de toner.

La dureté de la couche de résine affectait également l'irrégularité de l'image. Autrement dit, si la matière du type résine recouvrant la surface est trop dure, même si une couche de caoutchouc se trouve à l'intérieur, on ne dispose pas efficacement de son élasticité et on ne peut

pas réaliser un contact uniforme.

Inversement, si la matière du type résine recouvrant la surface est trop tendre, la surface de contact est rendue rugueuse par l'usure et la couche de toner devient

non uniforme.

Ces problèmes sont mutuellement antagonistes et

ont été très difficiles à résoudre.

L'invention a pour objet de procurer une lame élastique dont la planéité de la surface extrême est d'une

haute précision.

Un autre objet de l'invention est de procurer un dispositif de développement dont l'épaisseur de la couche

d'un développateur, formée sur un élément portant un dévelop-

pateur, est uniforme.

Un autre objet encore de la présente invention est de procurer une lame élastique comportant une couche de caoutchouc et une couche superficielle de résine située sur la couche de caoutchouc, la couche superficielle de résine satisfaisant la condition suivante: 3 s E x t s 30,

o E: module élastique de la couche super-

ficielle de résine (daN/cm2); t: épaisseur de la couche superficielle de

résine (cm).

Un autre objet encore de l'invention est de procurer un dispositif de développement comportant un élément portant un développateur, et une lame élastique formant une zone de serrage avec l'élément portant le développateur et régulant l'épaisseur de la couche de développateur sur cet

élément, la lame élastique comportant une couche de caout-

chouc et une couche superficielle de résine située sur la couche de caoutchouc, la couche superficielle de résine satisfaisant la condition suivante: 3 s E x t s 30,

o E: module élastique de la couche super-

ficielle de résine (daN/cm2); t: épaisseur de la couche superficielle de

résine (cm).

Un autre objet de l'invention est de procurer un procédé de fabrication comprenant les étapes dans lesquelles on prépare une couche de caoutchouc, on forme, sur la couche de caoutchouc, une couche de résine satisfaisant la condition suivante: 3 s E x t 5 30, o E: module élastique de la couche de résine (daN/cm2); t: épaisseur de la couche superficielle de résine (cm) et on découpe, suivant une dimension prédéterminée, une plaque élastique comprenant la couche de résine formée sur la couche

de caoutchouc.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue de côté montrant un dispositif de développement dans lequel est montée la lame élastique selon l'invention, tel qu'il est appliqué à une unité de traitement pouvant être montée de façon amovible dans un appareil de formation d'images; la figure 2 est une vue en coupe transversale montrant la constitution d'une lame de développement selon une forme de réalisation de l'invention; la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un exemple d'un dispositif de développement; et la figure 4 est une vue en coupe transversale

d'un exemple d'une lame élastique.

La figure 1 montre schématiquement la constitu-

tion d'un exemple d'un appareil de formation d'image uti-

lisant le dispositif de développement selon l'invention. Cet appareil de formation d'image est une imprimante à faisceau laser utilisant le processus électrophotographique du type à transfert. Un tambour photosensible 1, qui est un élément porteur d'image portant une image électrostatique, est un tambour de 30 mm de diamètre ayant une couche photosensible

lb comprenant une couche d'une matière organique photo-

conductrice (OPC) sur la surface périphérique extérieure d'un

corps de base la du tambour formé d'une matière électri-

quement conductrice telle que de l'aluminium poli, et il est entraîné en rotation dans le sens d'une flèche à une vitesse prédéterminée de traitement (vitesse périphérique), par exemple 100 mm/seconde. La référence numérique 2 désigne un rouleau de charge, constituant un élément de charge destiné à charger uniformément le tambour photosensible 1, et une tension vibratoire, qui est une tension comprenant une

tension continue négative et une tension alternative super-

posées l'une à l'autre, est appliquée à l'axe 3 de ce rouleau au moyen d'une source 10 de tension. A ce moment, une exposition par balayage est réalisée à l'aide d'un faisceau laser 5 délivré par un dispositif de balayage 12 à laser, sur la base d'une information d'image transformée en un signal électrique, de manière que le potentiel de la partie exposée soit affaiblie et qu'une image latente électrostatique soit formée sur la surface du tambour photosensible 1. L'image latente est développée par un toner chargé négativement, appliquée sur un manchon 62 de développement par la lame 61 de développement d'un dispositif 6 de développement afin que l'image latente puisse être développée par inversion, c'est-

à-dire que le toner puisse adhérer à la partie exposée.

Par ailleurs, un support P de transfert est avancé depuis une partie d'alimentation en papier, non représentée, à travers un guide 7 vers la partie de serrage (partie de transfert) entre le tambour photosensible 1 et un rouleau 8 de transfert constituant un élément de transfert, en synchronisme avec l'image en toner située sur la surface du tambour photosensible 1, et l'image en toner portée par la surface du tambour photosensible 1 est reportée (transférée) séquentiellement vers la surface du support P de transfert par une polarisation de transfert ayant une polarité opposée à la polarité de la charge du toner, qui est appliquée par la

source 10 de tension au rouleau 8 de transfert.

Le support P de transfert ayant franchi la partie

de transfert est séparé de la surface du tambour photosen-

sible 1, est introduit dans des moyens de fixage, non représentés, y est soumis à un fixage d'image et est délivré en sortie sous la forme d'un support sur lequel une image est

formée (épreuve imprimée).

Après la séparation du support de transfert, la surface du tambour photosensible 1 est nettoyée par un nettoyeur 9 du type à lame qui est un dispositif de nettoyage de manière que des contaminants adhérant, tels que tout toner résiduel, puissent être enlevés, et il est utilisé de façon répétée pour la formation d'images. A ce moment, la pression

de la lame est de 0,25 N/cm.

La référence numérique 11 désigne une unité de commande (unité centrale de traitement CPU) destinée à régler automatiquement à un temps d'application prédéterminé et à un potentiel prédéterminé la source 10 de tension appliquant une polarisation au rouleau 2 de charge et au rouleau 8 de transfert. Le rouleau 2 de charge, le dispositif 6 de développement, le nettoyeur 9 et le tambour photosensible 1 sont construits en un bloc d'une seule pièce sous la forme d'une unité 13 de traitement. Cette unité 13 de traitement peut être montée de façon amovible sur l'imprimante à faisceau laser qui est un appareil de formation d'images, et son opération de montage ou de démontage peut être réalisée par glissement de l'unité 13 de traitement le long d'un guide 14, c'est-à-dire par son déplacement dans une direction perpendiculaire au plan de la feuille du dessin de la figure 1. Cependant, l'unité 13 de traitement peut être pourvue d'au moins le tambour photosensible 1 et du dispositif 6 de

développement.

On décrira à présent en détail le dispositif 6 de développement. Le dispositif 6 de développement utilise un toner à un seul constituant, pouvant être chargé négativement et, dans la présente forme de réalisation, il utilise un toner non magnétique ne contenant pas de matière magnétique, car la présente forme de réalisation est destinée à une impression

en couleurs.

La couche de toner portée par un rouleau 62 de

développement, constituant un élément porteur de dévelop-

pateur sous l'effet d'une force symétrique, est régulée en épaisseur par une lame 61 de développement rappelée vers le rouleau 62 de développement, et est chargée à la polarité négative par son frottement contre la lame 61 et le rouleau

62 de développement.

Comme dans l'exemple de la figure 3, une tension de polarisation est appliquée au rouleau 62 de développement et le toner se trouvant sur le rouleau 62 de développement vole et développe par inversion l'image électrostatique se

trouvant sur le tambour photosensible 1.

La figure 2 est une vue de la lame 61 de dévelop-

pement montrant une première forme de réalisation de l'inven-

tion. Sur la figure 2, la référence numérique 611 désigne une couche élastique formée d'un caoutchouc d'uréthanne ayant une dureté de 65 (mesurée au duromètre Wallace). La référence numérique 612 désigne une résine constituant une couche d'application de charge destinée à charger le toner par frottement et, dans la présente forme de réalisation, il s'agit d'une résine de la gamme des "Nylon" destinée à charger le toner à la polarité négative, car un toner non magnétique, à un constituant, pouvant être chargé

négativement est utilisé dans la présente forme de réalisa-

tion. Tout d'abord, on a préparé une solution à 20 % d'alcool méthylique par utilisation du produit "Amilan CM4000" (produit par Toray Co., Limited), et cette solution a été appliquée à un caoutchouc d'uréthanne par le procédé d'enduction par immersion, elle a été séchée à l'air, et elle

a été ensuite séchée à 80 C.

On a ainsi formé un film de "Nylon" sur le caoutchouc, après quoi la pièce a été découpée suivant une

dimension prédéterminée.

Le module élastique de cette résine formée en

film était de 4000 daN/cm2).

A ce moment, l'épaisseur du film de "Nylon" était

de 20 Mm, ce qui a permis de réaliser uniformément la for-

mation d'un film ordinaire. Ensuite, l'ensemble a été formé

à 20 gm.

Puis, en utilisant le produit Amilan CM4000 (produit par Toray Co., Limited.), on a formé de la même manière un film de "Nylon" sur du caoutchouc. Le module élastique de cette résine formée en film était de 2500 daN/cm2). De la même manière, en utilisant le produit "Toresin" (produit par Teikoku Kagaku Industry Co., Limited), on a formé un film de "Nylon" sur du caoutchouc. Le module élastique de cette résine formée en un film était de 1500 daN/cm2). En outre, en utilisant le produit "AQ Nylon A-70" (produit par Toray Co., Limited), on a formé un film de "Nylon" sur du caoutchouc. Le module élastique de cette

résine formée en un film était de 500 daN/cm2.

De plus, on a mélangé 30 parties en poids d'un agent de réticulation (résine du type mélamine-formaldéhyde) et 3 parties en poids d'un catalyseur (chlorure d'ammonium) avec le produit "Amilan CM4000 (produit par Toray Co., Limited.), et, de la même manière que décrit précédemment, on a formé sur du caoutchouc un film de "Nylon" réticulé. Le module élastique de cette résine formée en un film était de

10 000 daN/cm2.

De la même manière, on a mélangé 50 parties en

poids d'un agent de réticulation (résine mélamine-formal-

déhyde) et 5 parties en poids d'un catalyseur (chlorure d'ammonium) avec le produit "Amilan CM4000 (produit par Toray

Co., Limited.) et, de la même manière que décrit précédem-

ment, on a formé un film de "Nylon" réticulé sur du caout-

chouc. Le module élastique de cette résine formée en un film

était de 15 000 daN/cm2.

De la même manière, on a mélangé 100 parties en

poids d'un agent de réticulation (résine mélamine-formal-

déhyde) et 5 parties en poids d'un catalyseur (chlorure d'ammonium) avec le produit "Amilan CM4000 (produit par Toray Co., Limited.) et, de la même manière que celle décrite précédemment, on a formé un film en "Nylon" réticulé sur du caoutchouc. Le module élastique de cette résine formée en un

film était de 20 000 daN/cm2.

Ces pièces ont été réalisées de façon diverses avec différents modules élastiques et différentes épaisseurs de film comme montré dans le Tableau 1 ci-dessous. Le Tableau 1 montre les valeurs du module élastique E en fonction de

l'épaisseur t des lames respectives.

Tableau 1

Enumération des valeurs E x t Epaisseur du film Module élastique (daN/cm2) de "Nylon" (pm)

1500 2500 4000 10 000 15 000

0,75 1,25 2 5 7,5

1,5 2,5 4 10 15

2,25 3,75 6 15 22,5

3 5 8 20 30

30 4,5 7,5 12 30 45

7,5 12,5 20 50 75

15 25 40 100 150

500 75 125 200 500 750

(Evaluation)

On a évalué les lames respectives de dévelop-

pement selon la forme de réalisation 1, en ce qui concerne la mauvaise qualité de l'image pouvant être attribuée aux lames de développement dans l'appareil de formation d'image décrit sous cette forme de réalisation. Les résultats sont montrés

dans le Tableau ci-après.

Tableau 2

Epaisseur du film Module élastique (daN/cm2) de "Nylon" (mm)

1500 2500 4000 10 000 15 000

x x x o o0 10 x x o o 0 x o o 0 o o o 0 0 0 o o o o x o o o x x 100 O O x x x 500 x x x x x Il existe une corrélation entre ce résultat d'évaluation et les valeurs de E x t, et de bonnes images

n'ont été obtenues que dans la plage de 3 s E x t s 30.

Ceci est dû au fait que, si le module élastique E de la couche superficielle de résine (dans le cas de la présente forme de réalisation, une résine du type "Nylon") est faible lorsque la lame est découpée, la couche de résine est comprimée et la partie du bord de la couche de résine devient crevassée. Cependant, si le module élastique est faible, mais si l'épaisseur t du film est grande, la couche de résine devient rigide et elle n'est donc pas comprimée, et on obtient donc de bonnes images. Ceci est déterminé par E x

t, et sa valeur limite inférieure est égale à 3.

Inversement, si le module élastique E de la couche superficielle de résine est élevée, le phénomène de compression pendant le découpage n'apparaît pas et le bord devient net, mais si l'épaisseur t du film est trop grande, la couche de résine devient trop rigide et on ne peut pas disposer de l'élasticité de la couche de caoutchouc située

au-dessous d'elle, et un contact uniforme devient impossible.

Ceci est également déterminé par E x t, et on voit que sa valeur limite supérieure est égale à 30. Une méthode de mesure de ce module élastique est

indiquée ci-dessous.

Le module élastique de la présente invention est

mesuré par un essai de traction.

Un échantillon de matière d'une épaisseur de 1 mm

et d'une longueur initiale d'essai de 30 mm est préparé.

Cet échantillon de matière est tiré à une vitesse d'allongement élastique de 100 mm/minute par une haltère n 3, et le module élastique E, en daN/cm2, est déduit de la

force de retrait au cours d'un allongement de 10 %.

Le module élastique du "Nylon" a ensuite été

expérimenté sur une large plage.

Tableau 3

Module élastique (daN/cm2)

500 1500 2500 4000 10 000 15 000 20 000

Irrégularité x o o o o o x de l'image Comme on peut le voir d'après le Tableau 3, il est avantageux que le module élastique soit d'environ 1000 à

000 daN/cm2.

Ceci est dû au fait que si le module élastique est inférieur à 1000 daN/cm2, la surface de la lame de développement est rendue rugueuse par le léger contact de frottement entre le manchon et le toner et le toner forme une couche non uniforme, ce qui a donc pour résultat de mauvaises images. Inversement, si le module élastique est supérieur à 15 000 daN/cm2, même si l'épaisseur t du film est faible, on ne dispose pas de l'élasticité de la couche intérieure en caoutchouc et un contact uniforme devient impossible. Comme décrit précédemment, en satisfaisant 1000 5 E s 15 000 en plus de 3 s E x t s 30, on peut éviter de façon plus fiable la formation d'irrégularités d'image. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la lame, au dispositif et au procédé

décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Lame élastique, caractérisée en ce qu'elle comporte une couche (611) de caoutchouc, et une couche superficielle (612) de résine située sur la couche de caoutchouc, la couche superficielle de résine satisfaisant la condition suivante: 3 5 E x t s 30,

o E est le module élastique de la couche super-

ficielle de résine (daN/cm2), et t est l'épaisseur de la couche superficielle de

résine (cm).

2. Lame élastique selon la revendication 1,

caractérisée en ce que la couche de caoutchouc est en caout-

chouc d'uréthanne, et la couche superficielle de résine est

en "Nylon".

3. Lame élastique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le module élastique de la couche

superficielle de résine est de 1000 à 15 000 daN/cm2.

4. Dispositif de développement, caractérisé en ce qu'il comporte un élément (62) portant un développateur, et une lame élastique (61) formant une zone de serrage avec cet élément et régulant l'épaisseur de la couche du développateur sur l'élément portant le développateur, la lame élastique comportant une couche (611) de caoutchouc et une couche superficielle (612) de résine située sur la couche de caoutchouc, la couche superficielle de résine satisfaisant la condition suivante: 3 s E x t s 30,

o E est le module élastique de la couche super-

ficielle (daN/cm2), et t est l'épaisseur de la couche superficielle de

résine (cm).

5. Dispositif de développement selon la reven-

dication 4, caractérisé en ce que le développateur est un

développateur à un constituant pouvant être chargé négative-

ment, et la couche superficielle de résine est en "Nylon".

6. Dispositif de développement selon la reven-

dication 5, caractérisé en ce que la couche de caoutchouc est

en caoutchouc d'uréthanne.

7. Dispositif de développement selon la reven- dication 4, caractérisé en ce que le module élastique de la

couche superficielle de résine est de 1000 à 15 000 daN/cm2.

8. Procédé de fabrication d'une lame élastique (61), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes dans lesquelles on prepare une couche (611) de caoutchouc, on forme, sur la couche de caoutchouc, une couche (612) de résine satisfaisant la condition suivante: 3 s E x t s 30, o E est le module élastique de la couche de résine (daN/cm2), et t est l'épaisseur de la couche de résine (cm), et

on découpe, à une dimension prédéterminée, une plaque élasti-

que comprenant la couche de résine formée sur la couche de

caoutchouc.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la couche de caoutchouc est en caoutchouc d'uréthanne, et la couche superficielle de résine est en "Nylon".

10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le module élastique de la couche superficielle de

résine est de 1000 à 15 000 daN/cm2.