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Máquina Fotocopiadora

Teoria Da Máquina Fotocopiadora

O processo de xerografia ( XERO = seco GRAFIA = escrita) tem sua principal característica centrada na utilização de cargas elétricas para a obtenção das cópias. Ou seja, o processo não usa papel umedecido e nem substâncias líquidas. Um importante componente nesse processo é o cilindro fotocondutor, pois é ele que tem a propriedade de tornar-se condutor na presença de luz, e semi-condutor na ausência da luz. Sua estrutura possui uma base de alumínio, ou material condutor, e uma camada externa do material fotocondutivo. Podemos considerar o cilindro fotocondutor o coração do equipamento, pois sem ele o processo eletrográfico das copiadoras atuais não ocorreriam.

Abaixo temos um desenho geral da uma máquina fotocopiadora:

Para que possamos explicá-la de uma forma mais didática, a máquina foi dividida em seis blocos:
  1. Exposição de carga eletrostática primária;
  2. Sistema Óptico e exposição da imagem;
  3. Revelação ( exposição da tinta ou toner );
  4. Exposição de carga eletrostática de transferência;
  5. Fixação da tinta ou toner no papel;
  6. Limpeza do cilindro fotocondutor e exposição de pré-condicionamento.

Processo Básico da Fotocopiadora

Exposição de Carga Eletrostática Primária

Junto ao cilindro fotocondutor é colocado um fio muito fino de material condutor com a finalidade de carregá-lo eletrostaticamente. Uma tensão DC muito alta, da ordem de -600V, é aplicada no fio. Como ele está próximo do cilindro e este está no escuro (torna-se semicondutivo, ou seja, aumenta a resistência elétrica do material ), essa tensão vai gerar cargas elétricas que irão carregar toda a área do cilindro fotocondutor. Dessa forma , a superfície do cilindro passará a ter uma camada uniforme de cargas negativas.

Sistema Óptico e Exposição de Imagem

O original é iluminado. Suas áreas brancas, ao serem atingidas pelos raios de luz, tem a propriedade de refleti-los, o que não ocorre com as áreas onde há imagem. Um sistema de lentes e espelhos se encarrega de “transportar” a imagem até o cilindro, onde a imagem do documento é projetada. Devido a sua propriedade fotocondutora, ocorre no cilindro o que chamamos de formação de imagem latente: nas áreas onde há imagens não há luz e o cilindro
permanece como isolante, retendo as cargas elétricas; já nas áreas onde ocorre a exposição da luz o cilindro torna-se condutor, perdendo as cargas elétricas que antes estavam nesses locais. Vale salientar que a base metálica do cilindro está ligado ao “terra”, e é dessa forma que as cargas elétricas são eliminadas: na área onde ocorre a exposição pela luz (sem imagem ) as cargas fluem para o terra; nas áreas onde não ocorre a exposição pela luz ( imagem do original ) ocorre a retenção das cargas devido à alta resistência existente.


 Revelação ( Exposição da Tinta ou Toner )

O passo seguinte após a formação da imagem latente sobre o cilindro fotocondutor é a revelação da imagem, que será realizada utilizando-se o toner o qual é composto por magnetita e por uma resina plástica, e possui carga total positiva. Ele fica depositado num recipiente que chamamos de unidade de revelação. Nessa unidade é aplicada uma alta tensão que, diferentemente da unidade de carga primária, é alternada. O principal motivo para a utilização da alta tensão alternada é para que seja retirado o excesso de toner do cilindro fotocondutor.
O toner será atraído para os locais onde não existiu a exposição de luz sobre o cilindro fotocondutor. Essa atração ocorre devido a diferença de potencial existente entre as cargas do cilindro, entre a carga aplicada na unidade de revelação e entre a carga do toner. Na unidade de revelação existem quatro componentes básicos: o toner, o revelador ( limalha de ferro ), um cilindro metálico com um imã permanente interno, e uma lâmina magnética. O toner e o revelador ficam misturados em proporções iguais. Através do atrito com o cilindro metálico, o revelador é carregado com um potencial negativo e o toner é carregado com um potencial positivo. O imã interno do cilindro metálico gera um campo magnético que, em conjunto com a lâmina magnética, faz com que o revelador seja atraído para essa interface e cria uma camada fina e uniforme de toner sobre o cilindro metálico.
No cilindro metálico e na lâmina é aplicada uma alta tensão que possui componentes AC e DC (componente negativo). Como as tensões AC e DC são aplicadas ao mesmo tempo, a forma de onda resultante da tensão aplicada na unidade de revelação possui um componente negativo maior que o componente positivo. Assim, quando a onda está no ciclo positivo o toner, que está carregado positivamente, será repelido pelo cilindro metálico da unidade de revelação e será atraído pelo potencial negativo na superfície do cilindro fotocondutor. Em contrapartida, quando passa pelo ciclo negativo, o cilindro metálico atrairá as partículas de toner que estão fracamente ligadas com o cilindro fotocondutor, retirando o excesso. A tensão DC da unidade de revelação varia de -450 VDC até -80VDC. A tensão AC é da ordem de 1300VAC e com uma freqüência da ordem de 1KHz. Após esse processo, a imagem sobre o cilindro fotocondutor é chamada de imagem revelada.


 Exposição de Carga Eletrostática de Transferência

Agora a imagem revelada existente no cilindro fotocondutor deverá ser transferida para o papel cópia. É utilizado nesse ponto também um fio bem fino de material condutor, que é colocado num bloco chamado Bloco de Transferência. Nesse fio será aplicado uma alta tensão contínua da ordem de -5KVDC. Ocorre então que o papel será apanhado na bandeja de alimentação de papéis e irá passar entre o tambor fotocondutor e o bloco responsável pela transferência. Como o potencial negativo do Bloco de Transferência é bem maior que o potencial negativo da superfície do cilindro fotocondutor então o toner, cuja carga é positiva, será atraído para o papel.

Fixação da Tinta ou Toner ao Papel

Após a transferência do toner a fixação no papel é o próximo passo. Essa etapa é importante pois como o toner é um componente seco, ele apenas foi depositado sobre o papel pela diferença dos potenciais indicados acima. Sua fixação é feita por dois métodos: temperatura e pressão. Assim, após a transferência, o papel é levado até a unidade de fixação onde um conjunto de rolos são responsáveis pela fixação do toner. Um desses rolos é de teflon e é aplicado à ele, por uma lâmpada interna de 900 W, uma temperatura em torno de 190 ºC . Em contato com esse rolo existe outro de borracha especial que é responsável por pressionar o toner no papel. Está pronta nossa cópia.

Limpeza do Cilindro Fotocondutor e Exposição de Pré-Condicionamento

Nesse processo nem todo o toner é transferido para o papel. Isso fica evidente se analisarmos que o processo baseia-se em cargas eletrostáticas e diferenças de potenciais, pontos que podem ser influenciados por uma série de fatores como temperatura e umidade. Assim, o toner residual na superfície do cilindro fotocondutor é raspado por uma lâmina de borracha e depositado numa unidade reservada para esse fim. Essa é a limpeza física do cilindro. Após, existe o que se chama de exposição de pré-condicionamento, que é uma limpeza elétrica do cilindro. Isso é feito expondo toda a superfície do cilindro à luz. Todas as cargas restantes na superfície do cilindro do ciclo de cópia anterior são eliminadas, fazendo com que o cilindro fotocondutor esteja preparado para um novo ciclo de cópia descrito acima.


 

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