Vue d ensemble. Vue d ensemble Charge Exposition Développement Transfert et Séparation Nettoyage Neutralisation Fusion

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1 Vue d ensemble Vue d ensemble Charge Exposition Développement Transfert et Séparation Nettoyage Neutralisation Fusion 1 1. Analyse Une lampe d exposition éclaire l original. La lumière réfléchie par l original sert à créer une image sur un tambour*. Dans les machines analogiques, la lumière est réfléchie via une série de miroirs, en frappant éventuellement le tambour de manière directe. Pour des cycles de plusieurs copies, l original doit être analysé pour chaque copie. Dans les machines numériques, la lumière réfléchie est transférée vers un CCD ou vers un CIS, où elle est convertie en un signal de données analogique. Ces données sont ensuite converties en signal numérique, sont traitées puis stockées en mémoire. Pour l impression, les données sont récupérées puis envoyées vers une diode laser. Pour des cycles de plusieurs copies, l original n est analysé qu une seule fois et est stocké sur un disque dur. * Dans cette vue d ensemble, nous appellerons, par souci de simplification, le photoconducteur tambour. Cependant, sachez que le photoconducteur est constitué d une courroie OPC, au lieu d un tambour. 1 avril 2001 Page 90

2 Vue d ensemble 2. Charge Une charge est appliquée sur le tambour photoconducteur. Pour ce faire, il existe diverses méthodes. Certaines machines appliquent une charge positive, tandis que d autres appliquent une charge négative. La plupart des machines utilisent un fil corona sans contact, bien que certaines utilisent un rouleau de charge, avec contact. Le tambour retient la charge car la surface photoconductrice du tambour possède une résistance électrique élevée tant qu elle n est pas exposée à la lumière. 3. Exposition Dans une machine analogique, la lumière réfléchie par l original est renvoyée vers le tambour. Dans une machine numérique, les données traitées de l original analysé sont récupérées en mémoire ou sur un disque dur, puis sont transférées vers le tambour par un ou plusieurs faisceaux laser. Dans les deux cas, les zones exposées à la lumière ont perdu une partie ou la totalité de leur charge. Cette opération écrit une image électrostatique sur le tambour. 1 avril 2001 Page 91

3 Vue d ensemble 4. Développement Le toner est attiré vers l image latente du tambour. Le processus exact varie en fonction de la charge positive ou négative du tambour. La plupart des machines analogiques utilisent le système écrire le blanc le toner est attiré vers les zones non-exposées du tambour. La plupart des machines numériques utilisent le système écrire le noir le toner est attiré vers les zones exposées. 5. Transfert L image est transférée sur le papier. Certaines machines transfèrent directement l image à partir du tambour. D autres utilisent une courroie de transfert intermédiaire. Les courroies de transfert sont particulièrement fréquentes dans les machines couleur. Les quatre couleurs sont mises en couche sur la courroie puis l image finale est transférée vers le papier, en une seule étape. 6. Séparation Le papier peut être séparé du tambour (ou de la courroie de transfert image) soit de manière électrostatique, soit de manière mécanique. Des coronas de charge, des plaques de décharge, des doigts de décollement et des trajets papier tortueux sont utilisés. Une machine combine souvent deux ou plusieurs méthodes. 7. Nettoyage Le toner restant est nettoyé du tambour. La plupart des machines utilisent une lame de nettoyage pour racler le toner en excès. Certaines utilisent en plus une brosse de nettoyage ou un rouleau de nettoyage pour améliorer l efficacité. 8. Neutralisation La lumière de la lampe de neutralisation neutralise la charge restant à la surface du tambour. 1 avril 2001 Page 92

4 9. Fusion On utilise la chaleur et la pression pour fixer le toner sur la page. Le rouleau téflon est généralement chauffé par une ou plusieurs lampes halogènes. Le rouleau de pression [B] peut être chauffé ou non-chauffé. Charge Charge Vue d ensemble La charge se réfère à l application d une charge électrostatique uniforme sur un photoconducteur dans l obscurité. Aujourd hui, deux types de méthodes de charge électrostatique sont largement utilisées dans les produits Ricoh. Le type le plus courant est la méthode de charge électrostatique corona (type sans contact), qui tire avantage de la décharge corona produite lorsqu une haute tension est appliquée sur un fil de tungstène. L autre est la méthode du rouleau de charge électrostatique (type à contact), qui fournit une charge électrostatique en appliquant une haute tension sur un rouleau en contact direct avec le photoconducteur. 9 [B] 1 avril 2001 Page 93

5 Charge Charge corona Méthode du corotron Charge positive (Se) Un bloc alimentation applique plusieurs milliers de volts sur un fil de tungstène et une décharge corona est générée à partir de ce fil de charge. La décharge corona ionise les particules d air et les ions positifs se concentrent autour du logement de charge et la surface photo-conductrice (Sélénium). Le photoconducteur (isolant dans l obscurité) arrête les ions positifs. Les ions positifs induisent une charge électrostatique négative dans la base en aluminium, ce qui retient la charge électrostatique. Méthode par scorotron Charge négative (OPC) Lorsque plusieurs milliers de volts sont appliqués sur un fil de charge une décharge corona est générée à partir du fil de charge. La décharge corona ionise les particules d air et les ions se concentrent autour du logement de charge [B] et la grille. Les ions négatifs adhèrent au photoconducteur [D] (isolant dans l obscurité), ce qui produit une charge électrostatique positive dans la base en aluminium [E], retenant la charge électrostatique. [D] [E] pcx [B] [C pcx 1 avril 2001 Page 94

6 Grille du scorotron La quantité de courant déchargé le long du fil se modifie, comme illustré par le graphique de droite. Comme cela le suggère, un corona négatif est moins uniforme qu un corona positif. Par conséquent, la méthode du scorotron utilise une grille pour uniformiser le potentiel électrique de la surface photosensible. La grille est éloignée de +1 ou +2 millimètres de la surface photosensible et le matériau de la grille est soit de l acier inoxydable, soit un fil de tungstène. : Grille [B]: Bloc alimentation [C]: Tambour Sortie corona Longueur du câble pcx Charge Effet de la grille [C] [B] chrggrid.pcx 1 avril 2001 Page 95

7 Charge Bloc alimentation de charge corona Un bloc alimentation d intensité spécifiée est utilisé pour la charge corona. Par rapport à un bloc alimentation de tension spécifiée, un bloc alimentation d intensité spécifiée produit une qualité d image plus stable. Cela se fait en stabilisant le courant total du fil même lorsque le fil de charge est endommagé ou lorsque la résistance du fil augmente en raison de souillures produites par la poussière. Prévention de charge irrégulière Pour empêcher une accumulation irrégulière de charge sur le photoconducteur, un flux d air est amené vers la section de charge électrostatique. Dans l appareil illustré (modèle A184), le ventilateur d évacuation produit un flux d air à travers la section du corona de charge. Généralement, un filtre à ozone [B] est également installé dans la section de charge afin d adsorber l ozone (O3) généré par le corona de charge. [B] 1 avril 2001 Page 96

8 Charge Méthode par rouleau de charge [C] [B] mo6.wmf Une charge électrostatique est appliquée sur le photoconducteur en appliquant plusieurs milliers de volts sur le rouleau de charge du tambour. Le rouleau de charge du tambour est en contact avec la surface du tambour OPC [B] pour donner une charge négative Le bloc alimentation CC [C] de la charge électrostatique est du type à tension constante. Ceci est dû au fait que, par rapport aux blocs alimentation à intensité constantecouramment utilisés pour les coronas, le type à tension constante est plus apte à délivrer une charge électrostatique uniforme sur la surface du tambour lors de l utilisation d un rouleau. 1 avril 2001 Page 97

9 Charge La quantité d ozone générée pendant le chargement du tambour est beaucoup moindre que celle générée par un système scorotron de fil corona. Par conséquent, le filtre à ozone n est pas nécessaire. Construction du rouleau de charge du tambour Le rouleau de charge est constitué d un coeur en acier, entouré de couches en caoutchouc et autres matériaux. Couche extérieure Hydrine, composé fluoré, Silice Coeur en acier Couche intérieure Caoutchouc Epichlorohydrine Nettoyage du rouleau de charge Si le rouleau de charge devient sale, une charge irrégulière peut être appliquée sur le photoconducteur. Ceci peut diminuer l efficacité de la charge du tambour et produire des points et des traînées sur l image de sortie. Pour cette raison, le rouleau de charge doit être nettoyé. Le nettoyage du rouleau de charge peut être fait de manière périodique (voir exemple 1) ou, si l espace est limité, le feutre de nettoyage peut être constamment en contact avec le rouleau de charge (exemple 2). 1 avril 2001 Page 98

10 Charge Exemple 1: Modèle A193 Contact et relâchement Cette machine possède un mécanisme de contact et de relâchement avec lequel elle nettoie périodiquement le rouleau de charge. Le nettoyage du rouleau de charge du tambour s effectue pendant 2 secondes après chaque travail de copie. Après le travail de copie, l embrayage de contact du rouleau de charge est entraîné d un autre tiers de rotation. Le levier de pression appuie plus fort vers le bas; le feutre de nettoyage entre donc en contact avec le rouleau de charge. Après nettoyage du rouleau de charge, l embrayage est entraîné du dernier tiers de rotation (jusqu à activation de la cellule position repos du rouleau de charge [B]) afin de libérer le rouleau de charge du tambour. Le levier de pression s éloigne de l unité du rouleau de charge. Ensuite, l unité de rouleau de charge est relâchée du tambour par les ressorts [C]. [B] [C] A193D544.wmf 1 avril 2001 Page 99

11 Charge Exemple 2: modèle A230/A231/A232 Contact constant [C] [D] [B] A230D303.WMF Vu que le rouleau de charge du tambour est toujours en contact avec le tambour, il se salit facilement. Donc, le feutre de nettoyage [B] est également toujours en contact avec le rouleau de charge du tambour pour permettre le nettoyage de la surface du rouleau de charge du tambour. La galet [C] à l arrière du support de feutre de nettoyage voyage sur la came [D] à l intérieur du pignon. Cette came déplace le feutre de nettoyage de bord à bord, à mesure que le pignon tourne. Ce mouvement améliore l efficacité du nettoyage. 1 avril 2001 Page 100

12 Exposition Exposition Vue d ensemble L exposition se réfère à un processus où la lumière est appliquée sur un photoconducteur de façon à créer une image latente inversée de la forme d un motif de charge sur la surface d un matériau photoconducteur. En fonction de la luminosité réfléchie par l image, le potentiel électrique sur la surface du photoconducteur est atténué et forme donc, une image latente électrostatique Les produits Ricoh utilisent trois méthodes principales d exposition exposition flash, exposition par bande (parfois appelée exposition à fente) et l exposition laser. Les méthodes analogiques exposition flash et bande sont traitées dans ce chapitre. L exposition par bande est encore divisée en exposition à l aide d optiques mobiles et exposition avec optiques fixes. L exposition laser est traitée dans le chapitre Processus numériques. Exposition par bande avec optiques mobiles L exposition par bande avec optiques mobiles analyse une source lumineuse intense en travers d un original fixe. La bande d image éclairée durant cette analyse est projetée de manière continue vers le photoconducteur par un assemblage optique (miroirs et lentilles). Avec cette méthode, il est facile d obtenir des distributions uniformes d éclairage; de plus, elle convient bien pour la projection d images sur des tambours cylindriques. Il est également facile de changer l agrandissement en repositionnant les composants optiques. Cependant, il présente des limitations de vitesse. En raison de ces caractéristiques, l exposition par bande est la méthode d exposition la plus couramment utilisée pour les modèles à faible et moyen prix. 1 avril 2001 Page 101

13 Exposition Exemple: Modèles A095/A096/A097 L illustration de droite montre le dispositif optique de la série A095. Ce copieur utilise six miroirs pour plier le trajet optique et par conséquent rendre le dispositif optique plus petit et obtenir une large gamme de taux de reproduction (50 ~ 200%). Une lampe halogène montée dans l analyseur est la source lumineuse. Le support des 2ème et 3ème miroirs [B] se déplace à la moitié de la vitesse de l analyseur de façon à maintenir une distance optique constante entre l original et l objectif [C] durant l analyse. L objectif et les 4ème et 5ème miroirs [D] peuvent être repositionnés afin de changer le taux de reproduction. Une vitre de protection du toner empêche le toner et la poussière de papier de tomber par la fente d exposition dans la cavité des composants optiques. [B] [C] [D] stripexp.wmf 1 avril 2001 Page 102

14 Exposition Entraînement de l analyseur Nous allons examiner ici quelques exemples de mécanismes d entraînement de l analyseur dans des machines analogiques. L illustration de droite montre un mécanisme d entraînement typique d un photocopieur à procédé analogique. (Modèle A095) Un servomoteur CC sert de moteur d entraînement d analyseur. La vitesse d entraînement de l analyseur durant l analyse dépend du taux de reproduction. Pour une copie à 100%, la vitesse scandrv1.pcx d analyse est de 330mm/s. Le moteur d entraînement d analyseur entraîne les premier [B] et deuxième analyseurs [C] à l aide de deux câbles d entraînement de l analyseur via la courroie de synchronisation [D] et l arbre d entraînement de l analyseur [E]. La vitesse du deuxième analyseur est la moitie de celle du premier analyseur. Le câble d entraînement de l analyseur n est pas directement enroulé autour de la poulie sur le moteur d entraînement d analyseur. 1 avril 2001 Page 103

15 Exposition Le deuxième exemple d entraînement d analyseur (modèle A219) montre un entraînement d analyseur à l aide de courroies plutôt que des câbles. Un moteur pas-à-pas entraîne les analyseurs. Le premier analyseur [B], qui est constitué de la lampe d exposition et du premier miroir, est connecté à la première courroie d analyseur [C]. Le deuxième analyseur [D], qui est constitué des deuxième et troisième miroirs, est connecté à la deuxième courroie d analyseur [E]. Les deux analyseurs se déplacent le long de la tige de guidage [F]. [H] [F] [D] [C] [G] [E] [B] A219D522.wmf 1 avril 2001 Page 104

16 Exposition Il n y a pas de câbles d entraînement de l analyseur et un seul côté de l analyseur est soutenu (par une tige et un rail de guidage). La poulie [G] entraîne les première et deuxième courroies d analyseur. Le 2ème analyseur se déplace 2 fois moins vite que le premier analyseur. Cela permet de maintenir la distance focale entre l original et l objectif durant l analyse. La position repos de l analyseur est détectée par une cellule position repos [H]. La position de retour de l analyseur est déterminée par comptage des impulsions d entraînement du moteur de l analyseur. 1 avril 2001 Page 105

17 Exposition Entraînement de l objectif Pour permettre à un copieur d effectuer des copies réduites ou agrandies, l objectif doit être déplacé afin d obtenir la distance optique adéquate entre l objectif et la surface du tambour pour le taux de reproduction sélectionné. Pour ce faire, il existe plusieurs méthodes. L illustration (du modèle A152) montre une disposition typique. Dans ce cas, un moteur pas-à-pas change la position de l objectif [B] à l aide du câble d entraînement de l objectif [C]. Réduction La rotation de la poulie d entraînement de lensdrv1.pcx l objectif déplace l objectif en arrière et en Agrandissement avant par étapes individuelles. La position repos de l objectif est détectée par la cellule position repos [D]. La carte principale conserve une trace de la position de l objectif en se basant sur le nombre d impulsions envoyées vers le moteur de l objectif. 1 avril 2001 Page 106

18 Exposition Positionnement du miroir Pour réaliser des copies réduites ou agrandies, il ne suffit pas de déplacer simplement l objectif. Pour maintenir la mise au point, les copieurs analogiques doivent également déplacer les miroirs. Pour le système d exposition typique à 6 miroirs, l assemblage des 4ème/5ème miroirs est repositionné. (On appelle parfois cela entraînement du troisième analyseur ; cependant, les miroirs restent immobiles durant l analyse.) Les illustrations de droite montrent deux exemples. Dans l illustration du haut, un moteur pas-à-pas change la position de l assemblage des 4ème/5ème miroirs à l aide d un système d entraînement à crémaillère et pignon [B]. L illustration inférieure montre un système où l assemblage du miroir est repositionné à l aide d une courroie d entraînement [C]. [B] A219D510.wmf [C] 1 avril 2001 Page 107

19 Exposition Exposition par bande avec optiques fixes L exposition par bande avec optiques fixes est un système où l original se déplace et où les optiques et la source lumineuse sont fixes. Une bande de l image de l original est éclairée lorsqu elle se déplace sur les optiques et les optiques projettent de manière continue cette image en bande sur le photoconducteur. Bien qu il soit possible d utiliser plusieurs types d optiques pour ce système, Ricoh utilise un réseau à fibres optiques SELFOC. Le réseau à fibres optiques possède l avantage d être très compact. Pour cette raison, il est utilisé principalement dans les copieurs pour grand format, où des systèmes optiques à lentilles et miroirs sont peu pratiques, et dans les copieurs personnels, à faible vitesse, où le format compact est important. Document Original document original Réseau SELFOC à fibres fiber optiques optic array Image Exposure d exposition image ips138.wmf 1 avril 2001 Page 108

20 Exposition Exemple: Modèle A174 (Whale) L illustration de droite montre le mécanisme d exposition du modèle A174. La lumière de la lampe d exposition se réfléchit sur l original et dans les fibres optiques [B] vers le tambour OPC [C]. Durant l exposition, l original se déplace en travers de la vitre d exposition à la même vitesse que la vitesse périphérique du tambour. Le rouleau du plateau [D] appuie l original [E] bien à plat contre la vitre d exposition [F] juste au-dessus du réseau à fibres optiques. Cela garantit la mise au point parfaite de l image. (L original doit se trouver à moins de 0,2 mm de la surface de la vitre d exposition). [D] [F] [C] [E] [B] a174d505.wmf La lampe d exposition est une lampe fluorescente. 1 avril 2001 Page 109

21 Exposition Exposition Flash L exposition flash est une méthode d exposition générale, qui projette l image du document sur le photoconducteur, en exposant en une seule fois toute la surface du document. Comme cette méthode ne nécessite pas de mécanisme d analyse, elle permet des copies à vitesse élevée. Cependant, elle exige que la surface du photoconducteur soit plate et elle nécessite une cavité des composants optiques très grande par rapport aux dispositifs optiques d un analyseur standard. Exemple: Modèles A112/A201 (Big Bird) L illustration de droite montre le mécanisme d exposition du FT9101/9105. Une lampe flash au xénon éclaire tout le document en un seul flash lumineux. Le flash est si bref (170 ms) que le tambour OPC [B], qui se déplace à 430 mm/s, ne doit pas [B] s arrêter durant l exposition. Des réflecteurs [C] fournissent une intensité lumineuse uniforme sur l original. Même si des miroirs [D] sont IPS165.wmf utilisés pour plier le trajet lumineux, la majeure partie de l intérieur de l unité principale du copieur est occupée par la cavité des composants optiques. 1 avril 2001 Page 110 [C] [D]

22 Exposition Contrôle de la lampe d exposition Lampe fluorescente Système de contrôle de réponse La lumière d une lampe fluorescente a tendance à fluctuer. Pour cette raison, l intensité de la lampe d exposition doit être stabilisée durant le cycle de copie de façon à obtenir une image latente constante sur le tambour. Pour ce faire, la sortie lumineuse réelle de la lampe est renvoyée vers un circuit de contrôle. L illustration de droite (du modèle A171) montre un système de contrôle typique. La PCB principale surveille l intensité lumineuse via un câble à fibre optique [B]. En se basant sur cette entrée, un signal d alimentation de la lampe (signal modulé de largeur d impulsion) est envoyé vers le régulateur de lampe fluorescente [C]. [C] [B] A171D572.pcx 1 avril 2001 Page 111

23 Exposition Régulateur de lampe fluorescente Le régulateur de lampe fluorescente (également appelé Stabilisateur FL ) convertit l entrée d alimentation en une sortie CA stable, à haute fréquence, vers la lampe fluorescente. Une lampe fluorescente fonctionne plus efficacement avec une entrée d alimentation à haute fréquence. La fraction de temps durant laquelle la lampe reçoit l alimentation le facteur d utilisation est contrôlée par un signal de contrôle à modulation de largeur d impulsion. Dans l illustration de droite (du modèle A163), le régulateur de lampe reçoit 24 volts cc à CN401-1 en provenance de la PSU [B]. Le signal de contrôle, qui est un signal à modulation de largeur d impulsion (PWM) signal, est reçu à CN Le signal PWM possède une période (T) de 1 milliseconde et un taux d utilisation de 15% à 100%. Régulateur FL Lampe Desactivée (+5V) Lampe Activée (GND) T = 1,0 ms Taux d utilisation = da 15% a 100% Lampe d exp FL_regulator.pcx 1 avril 2001 Page 112

24 Exposition Lampe halogène L illustration de droite (du modèle A110) montre un circuit de contrôle typique pour une lampe halogène utilisée pour l exposition. Carte principale (PCB1) La carte principale envoie des impulsions de déclenchement de la lampe vers la carte d entraînement CA à partir de CN PC401 active TRC401, qui fournit l alimentation CA à la lampe d exposition, à l arrière de chaque impulsion de déclenchement. La tension appliquée à la lampe d exposition est également fournie au circuit de réponse. Le circuit de réponse abaisse (TR401), rectifie (DB401) et lisse (diodes zener et condensateurs) la tension de la lampe. L unité centrale surveille le point le plus bas de l onde lissée (signal de réponse), qui est directement proportionnel à la tension réelle de la lampe. L unité centrale change la synchronisation des impulsions de déclenchement en réponse à la tension de contre-réaction. Si la tension de la lampe est trop basse, l unité centrale envoie les impulsions de déclenchement plus tôt; il y a donc plus de puissance CA délivrée à la lampe d exposition. Ce contrôle de réponse est effectué instantanément; la tension de la lampe est donc toujours stable mais dans des conditions d alimentation fluctuante. Courant CA Zéro cross Impulsion de déclenchement Alimentation de la lampe Signal de réponse Carte d entraînement CA (PCB2) explamp1.pcx explamp2.pcx 1 avril 2001 Page 113

25 Développement Développement Cette section traite les systèmes standard pour le développement de l image latente qui sont couramment utilisés dans les produits Ricoh. Ces systèmes de développement sont divisés en méthode de développement à deux composants et la méthode de développement à composant unique. Développement à deux composants (Brosse magnétique) Vue d ensemble Le processus de développement à deux composants utilise un développeur constitué de toner et de porteur [B] mélangés. Ces deux composants frottent l un contre l autre dans l unité de développement et prennent des charges opposées. Lorsque l on utilise un photoconducteur au sélénium (tambour) [C], le toner prend une charge négative et le porteur prend une charge positive. Le porteur est constitué de particules métalliques enduites de résine; elles s alignent avec les lignes de force magnétiques d aimants [D] se trouvant à l intérieur du rouleau de développement, [E] en formant une brosse magnétique. Le tambour tournant entre en contact avec la brosse magnétique et les zones chargées de l image latente du tambour attirent les particules de toner chargées en sens opposé. [C] [D] [B] [E] magbrush.pcx 1 avril 2001 Page 114

26 Développement Caractéristiques Avantages Permet un développement à vitesse élevée Permet une grande précision Désavantages La section de développement est complexe et imposante Détérioration du développeur au cours du temps (difficile d obtenir un fonctionnement sans entretien) Exige un contrôle de concentration du toner Composition du développeur Porteur Le porteur est constitué de particules métalliques grossièrement sphériques d une taille allant de 50 à 200 µm. Les particules possèdent un recouvrement en résine avec des caractéristiques spécifiques qui déterminent la polarité et l intensité de la charge triboélectrique du porteur. Toner Un pourcentage en poids de toner (proportion en poids) est mélangé avec le porteur. Les particules de toner ont un diamètre de 5 à 20 µm. Les particules de toner sont faites d une résine thermodurcissable de noir de carbone dans laquelle on a mélangé un agent de charge électrostatique. Les caractéristiques triboélectriques garantissent que le toner prend toujours une charge opposée à celle du porteur. 1 avril 2001 Page 115

27 Développement Exemple 1: Modèle A153 Le modèle A153 possède une unité de développement typique à deux composants. Les parties illustrées sont standard pour la plupart des systèmes à deux composants. Lorsque la rotation du moteur principal est transmise à l unité de développement, la roue à aubes, le rouleau de développement [B], la tarière [C] et l agitateur [D] commencent à fonctionner. La roue à aubes prend le développeur dans ses aubes et le transporte vers le rouleau de développement. Les aimants perma-nents internes du rouleau de développement attirent le développeur (les particules de porteur ont un diamètre d environ 70 micromètres) vers le cylindre du rouleau de développement. Le cylindre tournant du rouleau de développement transporte ensuite le développeur au-delà de la lame niveleuse [C]. La lame niveleuse amène le développeur à l épaisseur désirée et crée un retour vers le mécanisme de malaxage. [B] [E] [C] [D] 1 avril 2001 Page 116

28 Développement Le rouleau de développement continue à tourner, en transportant le développeur vers le tambour OPC. Lorsque la brosse du développeur entre en contact avec la surface du tambour, les zones de la surface du tambour chargées négativement attirent et retiennent le toner chargé positivement. L image latente est développée de cette manière. Une polarisation négative est appliquée sur le rouleau de développement pour empêcher l attraction du toner vers les zones sans image du tambour, pouvant avoir une charge négative résiduelle. Une cellule de densité toner [F] mesure directement la quantité de toner dans le mélange de développeur. 1 avril 2001 Page 117

29 Développement [H] Exemple 2: Modèle A229 Le modèle A229 utilise un système de [G] [I] développement à double rouleau. Chaque rouleau [F] a un diamètre de 20 mm ce qui est un peu plus étroit que les systèmes à simple rouleau de développement. [B] Ce Système diffère des systèmes de développement à rouleau unique dans le sens où chaque rouleau de développement développe [C] l image dans un espace plus petit et l image est développée deux fois. De plus, généralement, la vitesse périphérique des rouleaux de développement par rapport au tambour est inférieure à celles des systèmes à rouleau unique. Les parties internes sont fondamentalement [D] [E] identiques à celles du système à rouleau unique. Rouleau à aubes Rouleau de développement supérieur [B] Le fonctionnement est expliqué à la page suivante. Rouleau de développement inférieur [C] Cellule de densité toner [D] Agitateur du développeur [E] Tarière de toner [F] Filtre de développement [G] Trémie à toner [H] Lame niveleuse [I] 1 avril 2001 Page 118

30 Développement La roue à aubes prend le développeur et le transporte vers le rouleau de développement supérieur [B]. Des aimants permanents internes situés dans les rouleaux de développement attirent le développeur vers le cylindre du rouleau du développeur. Le rouleau de développement supérieur transporte le développeur audelà de la lame niveleuse [C]. La lame niveleuse amène le développeur à l épaisseur désirée et crée un retour vers le mécanisme de mélange. Dans cette machine, les zones noires de l image latente sont faiblement chargées négativement (environ 150 V) et les zones blanches sont fortement chargées négativement (environ 950 V). On donne une polarisation négative au rouleau de développement pour attirer le toner chargé négativement vers les zones noires de l image latente du tambour. Les rouleaux de développement continuent à tourner, transportant le développeur vers le tambour [D]. Quand la brosse de développement entre en contact avec la surface du tambour, les zones faiblement chargées négativement de la surface du tambour attirent et retiennent le toner chargé négativement. L image latente est développée de cette manière. [D] [B] [C] 1 avril 2001 Page 119

31 Développement Développement monocomposant Vue d ensemble Le procédé de développement monocomposant utilise uniquement du toner sans porteur. Les systèmes de développement monocomposant sont utilisés principalement dans des petits photocopieurs à faible débit de copie. Avantages: La structure de l unité de développement est simple et compacte. Le contrôle de densité toner n est pas nécessaire. Désavantages: Ne convient pas pour le développement à vitesse élevée Ne convient que pour des faibles volumes de copies car les parties de l unité de développement s usent relativement vite. 1 avril 2001 Page 120

32 Développement Procédé de base L illustration de droite (du modèle A027) montre un système de développement monocomposant typique. Ce système n utilise pas de brosse magnétique et par conséquent, il n y a pas de jeu de nivelage ou de jeu du photoconducteur. Le rouleau de développement est directement en contact avec la courroie OPC [B] et la lame jauge de [C]. [B] Lorsque le rouleau de développement tourne au-delà de la lame jauge de toner, seule une fine couche de particules de toner chargé positivement adhère au rouleau de développement. Après cela, le rouleau de développement tourne au-delà de la courroie OPC. L image latente chargée négativement sur la surface de la courroie OPC attire le toner du rouleau de développement, ce qui rend l image visible sur la surface de l OPC. [C] A027blackdev.pcx 1 avril 2001 Page 121

33 Développement Rouleau de développement et lame jauge de toner Le rouleau de développement typique utilisé dans le procédé monocomposant possède deux couches. Au centre, se trouve une couche conductrice sur laquelle est appliquée la polarisation de développement. Autour de celle-ci, il y a une couche magnétique en caoutchouc [B], qui possède des pôles magnétiques très rapprochés, alternativement nord et sud. Le rouleau de développement tourne à vitesse élevée, généralement plus de 300 tpm. La lame jauge de toner [C] est constituée d un matériau à base de fer. Elle est attirée contre le rouleau de développement par le champ magnétique de la couche magnétique en caoutchouc. La lame jauge de toner vibre, à cause des changements rapides de champ magnétique lorsque le rouleau tourne. La vibration permet au toner de traverser et empêche les matières étrangères d être coincées sur le bord de la lame jauge. + + S + + N S N S N N S N S N S N S N S N S NS N S N S Les particules de toner [D] reçoivent une charge triboélectrique positive lorsqu elles passent au-delà de la la lame jauge de toner. Cette charge est créée par le frottement du rouleau de développement, du toner et de la lame jauge de toner. Le toner monocomposant utilisé avec ce type de rouleau est composé de résine et de ferrite. L attraction entre la ferrite et la couche magnétique en caoutchouc provoque l adhésion du toner sur le rouleau de 1 avril 2001 Page 122 [D] [B] [C] N S N S N S N S N S N S A027devroll.wmf

34 Développement développement. (De manière typique, ce type de toner possède également une résistance électrique élevée qui donne de bonnes caractéristiques de développement et de transfert d image, même dans des conditions d humidité élevée.) Rouleau de développement FEED Certaines unités de développement monocomposant utilisent la technique de développement FEED. (FEED signifie floating electrode effect development c est-à-dire développement à effet d électrode flottante.) Ce système est similaire à celui traité dans la section précédente; cependant, le rouleau de développement possède une couche isolante sur la couche magnétique en caoutchouc. Des électrodes flottantes sont intégrées dans la couche isolante [B]. (Elles sont appelées électrodes flottantes car elles flottent électriquement dans la couche isolante.) Ce type de système convient pour une utilisation avec des toners contenant peu ou pas de ferrite (par exemple les toners couleur). Les électrodes flottantes prennent une charge triboélectrique opposée à celle du toner et donc attirent le toner vers le rouleau de développement [B] S S N S N N NSN SNSNSNSN SNSNSN S NS N SN S NS N S N S A027cdevrol.wmf 1 avril 2001 Page 123

35 Développement Procédé à double rouleau de développement Le développement de la méthode de double rouleau de développement pour le développement monocomposant s est effectué en deux étapes. Le procédé à double rouleau de développement a été développé à l origine comme une adaptation du procédé normal monocomposant pour utilisation avec un tambour OPC. Comme le rouleau de développement était un rouleau métallique avec des bandes magnétiques, il ne convenait pas pour un contact direct avec une surface dure d OPC. Pour cette raison, un rouleau en caoutchouc a été placé entre le tambour et le rouleau métallique. Ce rouleau en caoutchouc a été appelé le rouleau de développement et l ancien rouleau métal-et-aimant a été appelé le rouleau d application de toner. Il s agit du type de système de développement utilisé dans le modèle H523. (Voir exemple 1 ci-dessous pour plus de détails.) Dans la deuxième étape, le procédé à double rouleau a été modifié pour permettre une utilisation dans des cartouches remplaçables. Dans ces cartouches, le rouleau d application du toner est une éponge. Il n est pas magnétique. Il prend uniquement le toner et l applique sur le rouleau de développement. Le rouleau de développement est similaire à celui utilisé dans la première étape. La lame jauge de toner a été déplacée vers le rouleau de développement, car le rouleau d application n applique pas une couche uniforme sur le rouleau de développement. De plus, la différence de potentiel (polarisation) entre le rouleau d application et le rouleau de développement a été réduite dans la seconde étape. Une différence de potentiel moindre est requise car il n est pas nécessaire de vaincre l attraction des aimants. Il s agit du type de système de développement utilisé pour les modèles H545 et G026/G036. (Voir exemple 2 ci-dessous pour plus de détails.) 1 avril 2001 Page 124

36 Développement Exemple 1: Modèle H523 Le toner est attiré vers le rouleau d application de toner car il possède une couche magnétique. Lorsque le rouleau d application du toner tourne au-delà de la lame jauge de toner [B], une fine couche de particules de toner chargé négativement y adhère. Durant le développement de l image, une tension de polarisation de -700 V est appliquée sur le rouleau d application de toner et une autre tension de polarisation de -400 V est appliquée sur le rouleau de développement [C]. Cette différence de potentiel électrique de 300 volts déplace le toner du rouleau d application de toner vers le rouleau de développement. Le rouleau de développement et le tambour OPC se retrouvent en léger contact et tournent dans la même direction. Les zones exposées du tambour [D] sont à 100 volts. Le rouleau de développement applique le toner sur ces zones de l image latente, à mesure que le tambour et le rouleau de développement tournent. Le rouleau de développement est constitué de caoutchouc doux; il n endommage donc pas la surface du tambour. Le rapport de vitesse (vitesse périphérique) entre le tambour, le rouleau de développement et les rouleaux d application de toner est de 1 : 1 : 3. [D] [C] [B] 2RMCDev1.pcx 1 avril 2001 Page 125

37 Développement Le rouleau d application de toner tourne trois fois plus vite que le rouleau de développement; il dépose donc une couche de toner trois fois plus épaisse sur le rouleau de développement. Cela entraîne une image plus limpide. De plus, le rouleau d application de toner tourne en sens inverse du rouleau de développement, ce qui aide à maintenir le niveau de toner sur le rouleau de développement. Exemple 2: Modèles G026/G036 Le rouleau d application de toner fournit du toner au rouleau de développement [B]. Le rouleau d application de toner est un rouleau en mousse. (A l inverse du rouleau métallique magnétique de l exemple 1.) A mesure que le [C] rouleau de développement tourne au-delà de la lame jauge de toner [C], une fine couche de particules de toner chargé négativement adhère. Durant l impression, une tension de polarisation de 650 volts est appliquée sur le rouleau d application de toner et une autre tension de polarisation de -400 volts est appliquée sur le rouleau de développement. Cette différence de potentiel électrique de 250 volts déplace le toner du rouleau [D] [B] G025D709.wmf d application de toner vers le rouleau de développement. La zone exposée du tambour [D] se trouve à 200 volts. Le rouleau de développement applique le toner sur ces zones de l image latente à mesure que le tambour et le rouleau de développement tournent en contact l un avec l autre. Comme le rouleau de développement transporte une fine couche de toner, il doit tourner plus rapidement que le tambour afin de fournir une quantité suffisante de toner. La vitesse périphérique est de 1,38 fois la vitesse périphérique du tambour. 1 avril 2001 Page 126

38 Développement Polarisation de développement Lorsqu un photoconducteur (tambour ou courroie photosensible) est exposé, la charge diminue dans les sections qui reçoivent de la lumière, ce qui correspond aux sections blanches du document. Cependant, l exposition n élimine pas complètement la charge et il y a toujours une petite charge résiduelle sur le photoconducteur. Pour empêcher l attraction du toner vers les zones d image blanche et par conséquent l apparition d arrière-plan taché par du toner sur les copies, le rouleau de développement est chargé avec une tension de polarisation plus grande que la tension résiduelle du photoconducteur. Cette tension de polarisation possède une polarité inverse de celle du toner; son attraction est donc plus grande que celle de la tension résiduelle du photoconducteur. Dans certaines machines, la tension de polarisation est également utilisée pour contrôler la densité de l image. Plus la tension de polarisation de développement est élevée, moins le toner est attiré vers la surface du tambour. Autrefois, le procédé de copie le plus courant utilisait un tambour photoconducteur au sélénium chargé positivement, du toner chargé négativement et une polarisation de développement positive. Cependant, les produits récents utilisent un photoconducteur organique (OPC)chargé négativement et du toner chargé positivement; la polarisation de développement est donc négative. REMARQUE : Le calcul de la valeur réelle de la polarisation de développement peut être très complexe et varie d une machine à l autre. Divers facteurs de compensation par exemple pour les changements de tension résiduelle, de température, d arrière-plan de l original, d usure du tambour, d agrandissement ainsi que de nombreux autres facteurs peuvent être calculés par l unité centrale de la machine en fonction des détails de contrôle de procédé de la machine. (Pour plus de détails, voir la section Contrôle de procédé ou reportezvous au manuel de maintenance du produit qui vous intéresse). 1 avril 2001 Page 127

39 Développement Exemple: Modèle A246 La carte de contrôle de haute tension applique la polarisation négative de développement sur le rouleau cylindrique inférieur et le rouleau cylindrique supérieur en passant par le réceptacle [B] et l arbre rouleau cylindrique inférieur [C]. La polarisation de développement empêche l attraction du toner vers l arrière-plan des zones sans image sur le tambour OPC où il y a une tension résiduelle. De plus, la polarisation de développement ajuste la densité de l image en fonction des conditions sélectionnées par le client. [B] [C] A246D558.WMF 1 avril 2001 Page 128

40 Développement Mélange [B] [C] [E] [F] [B] [C] [E] [D] [D] [F] a246d556.wmf a246d557.wmf Les illustrations ci-dessus montrent un mécanisme de mélange standard. La plupart des systèmes de développement à deux composants utilisent un mécanisme comme celui-ci pour garder un mélange uniforme du toner et du porteur. Ce mécanisme aide également l agitation du développeur pour empêcher la formation d agrégats et facilite la création de la charge triboélectrique (une charge électrique créée par frottement) sur le toner et le porteur. Le développeur sur les rouleaux de développement en rotation est séparé en deux parties par la lame niveleuse [B]. La partie restant sur les rouleaux de développement forme la brosse magnétique et développe l image latente sur le tambour. La partie qui est nivelée par la lame niveleuse va vers la plaque de retour [C]. 1 avril 2001 Page 129

41 Développement A mesure que le développeur tombe de la plaque de retour vers l agitateur [D], les vannes mélangeuses [E] le déplacent légèrement vers l arrière de l unité. Une partie du développeur tombe dans l admission de la tarière puis est transportée vers l avant de l unité par la tarière [F]. L agitateur déplace légèrement le développeur vers l avant en tournant, de sorte que le développeur reste à niveau dans l unité de développement. Joint de développement Les unités de développement possèdent plusieurs joints pour empêcher le toner de se répandre dans le copieur. Généralement il existe un joint supérieur (ou d entrée), un joint inférieur et des joints latéraux. Dans certains cas, le joint supérieur est un joint brosse et il est réellement en contact avec le tambour. Dans d autres unités de développement, le joint supérieur est placé près du tambour pour empêcher une dispersion vers le haut de particules. Les joints latéraux de l unité de développement sont en contact avec les extrémités du tambour (en dehors de la zone d image) pour empêcher le toner de se répandre par les extrémités de l unité. Le joint inférieur est positionné de façon à attraper les particules qui tombent. 1 avril 2001 Page 130

42 Développement Alimentation en toner Afin de maintenir la densité toner (rapport toner-porteur) constant, le mécanisme de développement doit posséder un moyen d ajouter du toner au développeur. Ce moyen s appelle le mécanisme d alimentation en toner. Le mécanisme d alimentation en toner ne peut pas se contenter de faire tomber du toner dans l unité de développement. Pour éviter des fluctuations, il doit ajouter de petites quantités contrôlées de toner en réponse au système de contrôle de densité toner. (Voir aussi Contrôle d alimentation en toner au section Développement couleur.) Il existe plusieurs manières de concevoir un système d alimentation en toner. Nous allons examiner ici quelques-uns des mécanismes standards. Exemple 1: Modèle A193 Cette machine utilise une bouteille de toner qui possède à l intérieur une rainure en spirale. Lorsque le mécanisme d entraînement d alimentation en toner est activé, la bouteille de toner tourne et la rainure déplace le toner jusqu au goulot de la bouteille, où le toner se répand dans une petite trémie. Des lames en mylar tournantes déplacent le toner vers une ouverture sur le côté de la trémie et le toner tombe dans l unité de développement. La quantité de toner ajoutée dépend de la durée de rotation du mécanisme d alimentation en toner. 1 avril 2001 Page 131

43 Développement Des mécanismes d alimentation en toner similaires à celui-ci sont utilisés dans de nombreuses machines. Exemple 2: Modèle A246 L illustration de droite est un exemple de la structure la plus courante de système d alimentation en toner. La trémie à toner, qui est plus grande que celle de l exemple précédent, est montée en haut de l unité de développement et occupe toute la longueur de l unité de développement. Un agitateur situé à l intérieur de la trémie à toner agite le toner pour empêcher la formation d agrégats. Le rouleau d alimentation en toner [B] bloque l ouverture vers l unité de développement. Lorsque le rouleau d alimentation en toner tourne. Les rainures du rouleau d alimentation en toner attrapent le toner. Ensuite, à mesure que les rainures tournent au-delà de l ouverture, le toner tombe dans l unité de développement. [B] A246D644.WMF 1 avril 2001 Page 132

44 Contrôle de densité toner Le système de contrôle de densité toner détecte la densité de toner dans le mélange de développeur et active le mécanisme d alimentation en toner pour ajouter du toner lorsque la proportion toner-porteur devient trop basse. Certaines machines mesurent la densité toner directement, d autres utilisent une méthode indirecte de détection, alors que d autres encore utilisent une combinaison de détection directe et indirecte. Détection indirecte L unité centrale contrôle de manière indirecte la densité toner en détectantt la densité de l image d un pavé de cellule développé sur le photoconducteur. Durant les cycles de contrôle de densité de l image, le pavé de cellule est exposé avant l exposition de l original. Après développement du pavé de cellule, la cellule de densité image contrôle sa réflectivité (il s agit d une cellule photoélectrique). L unité centrale note l intensité de la réflectivité. Si la lumière réfléchie est trop intense, ce qui indique un état de densité toner trop faible, elle ajoute du toner à l unité de développement. [Toner faible] Cellule développée Image modèle [Toner suffisant] Développement Toner faible lowtoner.pcx [Toner suffisant] enoughtoner.pcx 1 avril 2001 Page 133

45 Développement Détection directe L illustration de droite est un exemple de cellule utilisée pour la mesure directe de la quantité de toner dans le développeur. (Tiré du modèle A163) L élément détecteur actif est un très petit transformateur avec trois bobines. Lorsque de la ferrite (porteur) se trouve à proximité de l élément détecteur, l inductance des bobines change, ce qui provoque un changement de l intensité à travers le transformateur. Lorsque la quantité de toner dans le développeur augmente, l effet des particules du porteur diminue et la tension appliquée sur CN104-A10 diminue. Inversement, lorsque la concentration en toner diminue avec l utilisation de celui-ci, l effet du porteur sur les bobines de la cellule augmente et la tension à CN104-A10 augmente. L unité centrale surveille la sortie à CN104-A10 et lorsque la tension à CN104-A10 atteint un niveau qui indique que la densité toner est trop basse, le mécanisme d alimentation en toner ajoute une quantité correcte de toner au développeur. Cellule Toner Density de densité Sensor de toner Carte Main principale Board TDSensor.pcx Circuit Control de commande Circuit Bobines Coils CN104-A11 CN104-B20 CN104-A10 CN104-B21 [12V] Commande TS Control TS TS. FB GND TD_Cir.wmf 1 avril 2001 Page 134

46 Développement Détection de fin de toner Certaines machines détectent l état de fin de toner directement à l aide d une cellule ou d un moyen mécanique de détection. D autres détectent la fin de toner de manière indirecte en se basant sur la densité toner. Détection indirecte de fin de toner Certaines machines utilisent la sortie de la cellule de densité image pour déterminer s il faut ajouter du toner. (par exemple les modèles A166 et A110.) D autres machines utilisent la sortie de la cellule de densité toner. (Par exemple le modèle A219.)Les détails concernant la manière dont l unité centrale décide le moment où le toner est épuisé dépendent du programme de contrôle et varient d une machine à l autre. Cependant, Il existe certaines similitudes générales. La détection de fin de toner a lieu en deux étapes. Premièrement, si la densité toner reste trop basse pendant un certain nombre de cycles de la machine, l unité centrale décide qu il existe un état de fin proche de toner. Dans cet état, l unité centrale surveille généralement la densité toner de plus près et augmente la quantité de toner fournie au développeur. La copie ou l impression est possible pendant un état de fin proche, mais généralement un indicateur Ajouter du toner clignote. La machine procède à la deuxième étape, si l état de fin proche de toner se poursuit pendant plus d un nombre prédéfini de cycles de manière typique 50 copies. L unité centrale détermine ensuite (en se basant sur le programme de contrôle) qu un état réel de fin de toner existe et elle empêche la copie et allume un indicateur Ajouter du toner. 1 avril 2001 Page 135

47 Développement Exemple 1: modèle A110 (Cellule de densité image) Etat de fin proche de toner Lorsque (Vsp/Vsg x 100) devient plus grand que 22.5, le cycle de détection de densité toner passe de 10 copies à 5 copies. Lorsque cet état est détecté trois fois de suite, le taux d alimentation en toner devient deux fois la quantité d alimentation toner du niveau 4. Le taux d alimentation toner résultant est de 60% et les données de cellule ID sont de 236. Alors, lorsque cet état est détecté cinq fois de suite, l unité centrale détermine qu il s agit d un état de fin proche et commence à faire clignoter les indicateurs Ajouter du toner. Etat de fin de toner Lorsque l indicateur Ajouter du toner commence à clignoter (Etat de fin proche de toner), l opérateur peut effectuer 50 copies. Si la cartouche de toner n est pas remplacée dans les 50 copies, la copie est désactivée et un état de fin de toner est déterminé. Dans cet état, l indicateur Ajouter du toner est allumé. Exemple 2: Modèle A219 (cellule de densité toner) Etat de fin proche de toner Si l unité centrale détecte le niveau d alimentation en toner 6 (VT ³ VTS + 4S/5) cinq fois de suite, l indicateur de fin de toner clignote et la machine passe en état de fin proche de toner. Dans cet état, le moteur d alimentation en toner est activé pendant 10 secondes à chaque copie (ce temps peut être changé à l aide de SP35). De plus, le moteur d alimentation en toner reste activé de manière continue entre les pages d un travail multi-copie. 1 avril 2001 Page 136