Dan A. Hays, chercheur principal au Wilson Center for Research and Technology de Xerox Corporation, explique.
Le procédé xérographique, inventé par Chester Carlson en 1938 et développé et commercialisé par la société Xerox, est largement utilisé pour produire du texte et des images graphiques de haute qualité sur papier. Parce que Xerox a commercialisé les premiers copieurs en papier ordinaire, les photocopieuses fabriquées par d’autres sociétés sont parfois appelées « machines Xerox » par ceux qui ne se rendent pas compte que c’est une mauvaise utilisation de la marque de la société. De plus, le processus xérographique est effectivement utilisé pour faire des copies et des impressions.
Carlson appelait à l’origine l’électrophotographie de processus. Il est basé sur deux phénomènes naturels: que les matériaux de charges électriques opposées s’attirent et que certains matériaux deviennent de meilleurs conducteurs d’électricité lorsqu’ils sont exposés à la lumière. Carlson a inventé un processus en six étapes pour transférer une image d’une surface à une autre en utilisant ces phénomènes. Tout d’abord, une surface photoconductrice reçoit une charge électrique positive. La surface photoconductrice est alors exposée à l’image d’un document. Parce que les sections éclairées (les zones non-image) deviennent plus conductrices, la charge se dissipe dans les zones exposées. La poudre chargée négativement répartie sur la surface adhère par attraction électrostatique aux zones d’image chargées positivement. Un morceau de papier est placé sur l’image en poudre, puis une charge positive est donnée. La poudre chargée négativement est attirée par le papier lorsqu’elle est séparée du photoconducteur. Enfin, la chaleur fusionne l’image en poudre au papier, produisant une copie de l’image originale.
La première image de Carlsons, produite le 22 octobre 1938, a été créée avec des spores de mousse jaunâtre chargées négativement (lycopodium) sur une plaque de zinc revêtue de soufre qui avait été chargée positivement en la frottant avec un mouchoir. Les copieurs et les imprimantes d’aujourd’hui ont automatisé et raffiné toutes les étapes, déplaçant le papier à des vitesses de plus de 250 pieds par minute, créant et exposant numériquement des images et produisant des images dans un arc-en-ciel de couleurs.
Voici comment le processus fonctionne aujourd’hui:
- Charge. À l’intérieur de chaque copieur et imprimante laser se trouve une surface sensible à la lumière appelée photorécepteur. Il se compose d’une fine couche de matériau photoconducteur appliquée sur une courroie ou un tambour flexible. Le photorécepteur est isolant dans l’obscurité, mais devient conducteur lorsqu’il est exposé à la lumière. Il est chargé dans l’obscurité en appliquant une tension continue élevée aux fils adjacents, ce qui produit un champ électrique intense près des fils qui provoque l’ionisation des molécules d’air. Des ions de la même polarité que la tension sur les fils se déposent à la surface du photorécepteur, créant un champ électrique à travers celui-ci.
- Exposer. Dans un copieur ou une imprimante numérique, l’image est exposée sur le photorécepteur avec un laser modulé par balayage ou une barre d’image à diode électroluminescente. Dans les copieurs analogiques plus anciens, la lumière réfléchie d’une image éclairée est projetée sur le photorécepteur. Dans les deux cas, les zones du photorécepteur exposées à la lumière sont déchargées sélectivement, entraînant une réduction du champ électrique. Les zones les plus sombres conservent leur charge.
- Développer. La poudre pigmentée utilisée pour développer l’image est appelée toner. Les particules de toner en colorant et résine plastique ont des propriétés électrostatiques contrôlées avec précision et ont un diamètre d’environ cinq à 10 micromètres. Ils sont mélangés et chargés par des billes porteuses aimantées qui les transportent vers la zone de développement. Les particules sont chargées par le phénomène de triboélectricité (souvent appelé électricité statique). Le champ électrique associé au motif de charge de l’image sur le photorécepteur exerce une force électrostatique sur le toner chargé, qui adhère à l’image. Un document couleur est formé par une imprimante avec quatre unités xérographiques distinctes qui créent et développent des images cyan, magenta, jaune et noire distinctes. La superposition de ces images en poudre produit des documents en couleur.
- Transfert. L’image en poudre est transférée du photorécepteur sur du papier en mettant le papier en contact avec le toner puis en appliquant une charge de polarité opposée à celle du toner. La charge doit être suffisamment forte pour surmonter l’adhérence des poudres au photorécepteur. Une deuxième charge contrôlée avec précision libère le papier, contenant maintenant l’image, du photorécepteur.
- Fusible. Dans le processus de fusion, le toner comprenant l’image est fondu et collé sur le papier. Ceci est accompli en faisant passer le papier à travers une paire de rouleaux. Un rouleau chauffé fait fondre le toner, qui est fusionné au papier à l’aide de la pression du deuxième rouleau.
- Nettoyer. Le transfert de toner du photorécepteur au papier n’est pas efficace à 100%, et le toner résiduel doit être retiré du photorécepteur avant le prochain cycle d’impression. La plupart des copieurs et imprimantes à moyenne et haute vitesse le font avec un nettoyeur à brosse rotatif.
La xérographie est un procédé unique qui dépend du savoir-faire chimique, électrique, mécanique et logiciel. Le processus d’impression numérique rapide et économique produit facilement une impression ou des centaines d’impressions identiques en noir et blanc ou en couleur. Plus important encore, la capacité de l’imagerie variable de page en page avec xérographie permet l’impression à la demande de documents complets tels que des brochures et des livres. Une telle impression à la demande permet de gagner du temps, de réduire les coûts et d’éliminer l’obsolescence des documents, les dépassements et l’entreposage.