CH652222A5 - Appareil de traitement electrophotographique. - Google Patents

Description

La présente invention concerne un appareil de traitement électrophotographique d'information, notamment destiné à un copieur.

Dans un copieur électrophotographique classique, un photoconducteur est chargé et soumis à une exposition lumineuse représentant une image par l'intermédiaire d'un système optique afin qu'une image latente de l'information de l'original soit formée, l'original pouvant être un document quelconque tel qu'une page imprimée, un dessin ou une photographie. L'image latente ainsi formée est alors développée puis l'image développée est reportée sur une feuille de support, par exemple de papier. Il s'agit d'un mode de copie ou de reproduction.

On sait qu'un appareil électrophotographique peut fonctionner en mode d'impression dans lequel un faisceau laser modulé de balayage décharge un photoconducteur chargé en fonction de l'information voulue et forme ainsi une image électrostatique latente correspondant à l'information. Cette image reçoit alors un revêtement d'un agent de virage appelé «toner» et elle est reportée, comme dans le cas d'une image formée optiquement, à partir d'un original.

Il est souhaitable de disposer d'un appareil qui puisse fonctionner en mode de balayage, aussi bien en mode de copie qu'en mode d'impression. Les systèmes optiques sont coûteux. Les lasers à semiconducteur, constituant une source de lumière, permettent un balayage d'un original de manière rentable et efficace. Malheureusement, une diode laser, bien qu'elle soit peu coûteuse, ne fonctionne que dans une très étroite plage de longueurs d'onde et ne permet pas le balayage d'un original coloré, bien qu'elle puisse être utilisée pour le balayage d'un document en noir et blanc. L'utilisation d'un laser fonctionnant à plusieurs longeurs d'onde pour le balayage d'un document original serait coûteuse, encombrante et peu fiable. Ainsi, la fabrication d'un appareil capable de fonctionner en mode d'impression et en mode de balayage ou en mode de copie et en mode de balayage n'a pas été possible jusqu'à présent.

Etant donné la difficulté de la formation d'un signal convenant à un appareil de fac-similé par balayage d'un document original avec un laser, les dispositifs électrophotographiques connus ont formé une image latente à l'aide d'un dispositif optique et ont ensuite balayé l'image latente soit avec un faisceau laser soit avec un tube p-i-n. Le balayage de l'image latente avec un laser efface celle-ci, de même que le balayage avec un faisceau d'électrons d'un tube p-i-n. On note que les dispositifs connus qui mettent en œuvre le mode de balayage ne peuvent fonctionner que suivant ce mode. Aucun dispositif connu ne peut fonctionner à la fois en mode de copie et en mode de balayage, et en mode d'impression et en mode de balayage.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3681527 décrit un appareil électrophotographique qui, en mode de copie, fonctionne de la même manière qu'un copieur électrophotographique classique. L'ensemble peut fonctionner en mode de lecture au cours duquel une image électrostatique latente est formée comme en mode de copie, mais cette image latente, formée optiquement, n'est pas développée. Au contraire, elle est lue par un tube p-i-n qui balaie l'image avec un faisceau électronique si bien que le signal de sortie du tube p-i-n est alors transmis à l'entrée d'un dispositif distant d'enregistrement tel qu'un récepteur fac-similé. Pendant l'opération d'enregistrement qui est un mode d'impression, le photoconducteur reçoit une pulvérisation d'électrons qui est fonction d'un signal provenant d'un émetteur éloigné en fac-similé, si bien qu'une image électrostatique latente se forme et est ensuite développée afin qu'elle constitue une image visible qui est enfin reportée sur une feuille de support. Il faut noter que, lorsque l'image électrostatique latente est balayée, elle est effacée et ne peut plus être développée. En outre, le balayage par un faisceau d'électrons nécessite l'utilisation du vide puisque le faisceau électronique ne peut pas se déplacer dans l'atmosphère sans l'ioniser. Ce brevet suggère que le tube p-i-n est au contact du tambour ou est près de celui-ci. S'il est en fait au contact du tambour, il raye le photoconducteur alors que, s'il est adjacent au tambour, l'ionisation détruit la précision de la reproduction, si même celle-ci est réellement effectuée.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 4046471 représente un appareil électrophotographique qui peut fonctionner en mode de copie ou en mode d'impression. En mode de copie, un document original est projeté optiquement sur un tambour photoconducteur chargé afin qu'une image latente se forme et soit ensuite développée d'une manière connue. En mode d'impression, un appareil de traitement de données commande un faisceau laser d'impression afin qu'il forme l'image latente qui est alors développée de manière classique. L'appareil n*a pas de mode de balayage.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 4084197 représente une imprimante électrophotographique dans laquelle un faisceau lumineux modulé (de préférence un laser) balaie une surface électrophotographique chargée portée par un tambour afin qu'il forme une image électrostatique latente qui est alors développée d'une manière classique. Cet appareil ne fonctionne qu'en mode d'impression puisque rien ne permet la formation de l'image électrostatique latente d'une autre manière. ■

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 4171902 représente un appareil électrophotographique analogue à celui du brevet précédent et ne fonctionnant qu'en mode d'impression, par mise en œuvre d'un laser modulé de balayage. L'appareil utilise un élément de réglage et un objectif de focalisation qui contribuent à la précision de l'image latente formée sur la surface photoconductrice chargée à l'aide d'un faisceau laser modulé.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 4204725 décrit, à titre de technique antérieure, un appareil formant copieur et imprimante, tel que représenté dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique N° 4046471, et représente en outre le balayage d'une image électrostatique latente formée optiquement à l'aide d'un faisceau laser. Ce brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 4204725 décrit l'utilisation d'une électrode détectrice et d'un circuit de détection de la décharge du courant induit par le faisceau laser à l'aide d'une image électrostatique latente formée sur la surface photoconductrice. Ce courant est alors amplifié et transformé en un signal qui peut être codé et qui peut être conservé dans un ordinateur ou transmis en fac-similé. Lorsque le faisceau laser vient frapper l'image électrostatique latente, il l'efface, si bien que le seul enregistrement de ce qui a été transmis est l'original. La nouveauté de l'appareil décrit dans ce

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brevet est la réalisation d'un appareil qui peut fonctionner en mode de copie ou en mode de balayage mais non aussi en mode d'impression. Ce brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 4204725 suggère que l'appareil peut fonctionner en mode de balayage par balayage de l'image développée par l'agent de virage sur le tambour photoconducteur, mais il indique que cette caractéristique est fondamentalement peu commode car le photoconducteur et les particules d'agent de virage absorbent tous deux à la longueur d'onde du laser d'impression si bien que le contraste est mauvais et le traitement du signal résultant est difficile. En outre, l'utilisation de lasers à plusieurs longueurs d'onde est nécessaire afin que l'absorption nuisible de la lumière du laser soit évitée.

L'article de G.R. Mott, H.E. Clark et J.H. Dessauer, Photographie Science & Egineering, Volume 5, p. 87-90 (1961) indique qu'une image développée sur un tambour photoconducteur peut être projetée afin d'être affichée rapidement. L'appareil de projection est désigné par l'acronyme «PROXI», formé par les premières lettres d'une expression anglaise qui signifie «Projection, par un système optique réfléchissant, d'images xérographiques». L'appareil met en œuvre un cliché de sélénium qui est chargé, exposé et développé afin qu'il forme une image développée sur le cliché de sélénium. Aucun balayage n'est mis en œuvre et l'appareil utilise le pouvoir réflecteur de la surface du sélénium qui est d'environ 27%. Cette valeur est considérée comme suffisante pour l'obtention d'une bonne visibilité sur des écrans de dimension petite et moyenne, sans que la surface du sélénium soit affectée de façon nuisible par les intensités lumineuses importantes nécessaires à la projection.

L'invention vise à créer un appareil électrophotographique qui permet non seulement un balayage mais qui peut aussi fonctionner en mode de copie et en mode d'impression. A cet effet, l'appareil selon l'invention est défini comme il est dit à la revendication 1.

Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels :

— la fig. 1 est une coupe schématique d'un appareil formant imprimante et copieur de type connu, décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique précité N° 4046471 ;

— la fig. 2 est une coupe schématique d'un appareil électrophotographique connu «PROXI»;

— la fig. 3 est une coupe schématique d'un appareil électrophotographique destiné à fonctionner en mode de copie et en mode de balayage et dans lequel une image électrostatique latente est balayée par un laser, comme décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique N° 4204725 ;

— la fig. 4 est une coupe schématique d'un appareil électrophotographique selon l'invention, et

— la fig. 5 est une vue partielle en plan d'un appareil selon l'invention.

On se réfère maintenant plus précisément à la fig. 1 qui représente un tambour métallique 2 fixé à un arbre 4 par une clavette 6 afin qu'il tourne avec l'arbre 4 dans le sens de la flèche représentée, sous la commande d'un moteur principal non représenté. L'arbre 4 est mis à la terre comme indiqué par la référence 8. Le tambour métallique 2 porte une couche photoconductrice 10 capable de réfléchir la lumière et qui est destinée à être chargée par un dispositif 12 de décharge par effluves. En mode de copie de l'appareil formant imprimante et copieur de la fig. 1, un objectif 14 est destiné à exposer le photoconducteur chargé à une image de l'original copié. Il faut évidemment noter qu'un photoconducteur est pratiquement isolant lorsqu'il est à l'obscurité et pratiquement conducteur lorsqu'il est à la lumière, si bien que l'appareil est logé dans un boîtier étanche à la lumière (non représenté) de manière connue. Un laser 16 de balayage ne fonctionne pas en mode de copie, et l'image électrostatique latente formée par l'objectif 14 est développée à un poste de développement repéré de façon générale par la référence 18. Un révélateur liquide est introduit dans un réservoir 20 par une tuyauterie 22 et une pompe (non représentée) le fait recirculer à partir de la tuyauterie 24. L'image latente est humidifiée de révélateur liquide dans lequel sont dispersées des particules d'agent de virage ayant la polarité convenable, suivant la nature du photoconducteur. Un système 26 ayant une électrode de polarisation, de type connu dans la technique, empêche le développement des zones formant le fond ou ne formant pas l'image. Un rouleau doseur 28 entraîné par une courroie 30 dans le même sens de rotation que le tambour 2, assure le déplacement de la surface du rouleau doseur en sens opposé au sens de la surface du photoconducteur. Un rebord 32 formé sur le rouleau doseur et constituant une entretoise empêche le contact de la surface du rouleau doseur avec l'image électrostatique développée et réduit la quantité de liquide apportée par le tambour dans la zone de l'image développée. Une lame 33 d'essuyage maintient propre la surface du rouleau 28. Du papier, ou une autre matière de support 34, est appuyé contre l'image développée par un rouleau de report 36 qui peut être polarisé le cas échéant. Une lame 38 de prélèvement retire le papier portant l'image afin qu'il se sépare du tambour 2. Un rouleau 40 nettoie la surface du photoconducteur et son action de nettoyage est facilitée par une lame 42 d'essuyage si bien que le photoconducteur est préparé à son cycle suivant de fonctionnement.

En mode d'impression, aucun original n'est exposé par l'objectif 14. Au contraire, l'image à développer est formée sur un photoconducteur chargé par un faisceau 44 du laser 16 de balayage qui est modulé par un signal reçu par l'intermédiaire d'un conducteur 46 et qui assure un balayage d'une manière connue dans la technique, par exemple comme décrit dans l'un des brevets précités des Etats-Unis d'Amérique Nos 4046471 et 4084197. Il faut noter que la fig. 1, qui correspond à la technique antérieure, représente un appareil formant imprimante et copieur de type connu mais qui n'a pas de possibilité de balayage.

Sur la fig. 2, l'image latente est développée et celle-ci peut être éventuellement reportée sur la feuille 34 de support lorsque l'appareil fonctionne en mode de copie comme représenté sur la fig. 1. Un enregistrement permanent est ainsi formé. Cependant, si l'information doit être vue afin qu'une décision rapide soit prise par un groupe de personnes, l'image développée peut être projetée. Il faut évidemment noter que l'image latente peut être formée optiquement ou par une imprimante laser comme représenté sur la fig. 1. Une source lumineuse 50 transmet de la lumière à un condenseur 52, et la lumière est réfléchie par la surface du photoconducteur, vers un objectif 54 et un écran 56. Lorsque le photoconducteur est le sélénium, l'opération ne convient qu'à des écrans de dimension petite ou moyenne. Cela est dû au pouvoir réflecteur du sélénium amorphe qui n'est que de 27 % environ et un éclairement intense est nécessaire à la projection. Un grand écran nécessiterait un éclairement si intense que la chaleur dégagée pourrait détériorer le sélénium si l'exposition se prolongeait.

L'appareil représenté sur la fig. 3 peut fonctionner en mode de copie, de manière connue. Dans ce cas, le laser 100 de balayage ne fonctionne pas. Cependant, ce laser n'est pas le même que le laser 16 de la fig. 1, c'est-à-dire qu'il ne transmet pas l'information au photoconducteur. Au cóntraire, son faisceau 101 de balayage reçoit des informations de l'image latente formée sur le photoconducteur par l'objectif 14 de projection. Le laser 100 de balayage de la fig. 3 est associé à une électrode détectrice 102. Le courant déchargé du photoconducteur par le laser induit un courant dans l'électrode détectrice 102. Ce courant est amplifié et codifié dans un codifieur 104, et le signal amplifié et codifié peut être transmis à un appareil distant en fac-similé (non représenté) par un conducteur 106 ou il peut être transmis par un conducteur 108 afin qu'il soit conservé dans une mémoire 110 de masse ou d'un ordinateur. Il faut noter que, lorsque l'information est prélevée sur le photoconducteur, le faisceau laser 101 balaie axialement le photoconducteur le long de l'électrode détectrice 102 qui est placée axialement et parallèlement à l'arbre 4. Ce balayage du faisceau laser efface l'image électrostatique latente si bien qu'il ne reste rien à développer. En d'autres termes, l'appareil de la fig. 3 peut fonctionner en mode de copie ou en mode de balayage, mais non dans ces deux modes à la fois. En outre, l'appareil de la fig. 3 ne peut pas fonctionner en mode d'impression.

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On se réfère maintenant à la fig. 4 sur laquelle le tambour métallique 2 forme un substrat conducteur de la couche photoconductrice 10. Cette couche réfléchit la lumière, c'est-à-dire que la lumière qui parvient sur la surface du photoconducteur s'y réfléchit. La surface du photoconducteur est chargée par un dispositif 12 de décharge par effluves et une image latente se forme sur le photoconducteur chargé, suivant un procédé optique sous l'action d'une image d'ombres et de lumières de l'original, focalisées par l'objectif 14 sur la surface du photoconducteur chargé. L'image électrostatique latente est alors développée de manière classique en mode de copie ou d'impression. Un laser 202 de balayage transmet un faisceau lumineux convergent 200 ayant un diamètre d'environ 6,35 mm, focalisé suivant un point ayant un diamètre d'environ 75 microns à la surface du tambour 2. Le faisceau divergent 204, réfléchi par le tambour 2, traverse une lentille 206 de Fresnel et parvient sur un photodétecteur 208. La direction de balayage est perpendiculaire au plan de la fig. 4, le laser 202 oscillant par exemple autour de l'arbre 203. Dans une variante, on peut utiliser un miroir piloté par un galvanomètre. Le centre du faisceau 200 recoupe avantageusement l'arbre 203. Ainsi, ce dernier forme un centre de balayage à partir duquel on peut considérer que proviennent les rayons lumineux.

Comme l'indique la fig. 5, un objectif 206 collecte tous les rayons qui sont réfléchis spéculairement par le tambour. L'emplacement et la distance focale de la lentille 206 sont tels qu'une image du faisceau 200, au centre de balayage, c'est-à-dire au niveau de l'arbre 203, se forme sur le photodétecteur 208. La lentille 206 assure la transmission au photodétecteur 208 de tous les rayons réfléchis spéculairement par la surface du tambour 2. Le signal de sortie du photodétecteur peut être amplifié et codé par un amplificateur-codeur 210 et le signal codé de sortie peut être transmis à un appareil distant fonctionnant en fac-similé, par un conducteur 212, ou il peut être conservé dans une mémoire 204 afin d'être utilisé ultérieurement.

Dans le cas de lumières réfléchies de manière diffuse, la lentille 206 forme une image de la surface du tambour qui est très grande et grossièrement défocalisée dans le plan du photodétecteur 208 si bien que seule une très petite fraction de la lumière réfléchie de manière diffuse parvient au détecteur. En conséquence, on note que la configuration optique de l'appareil selon l'invention provoque la formation d'un signal très élevé par le détecteur 208 dans le cas de la lumière qui est réfléchie spéculairement par le tambour, et provoque la formation d'un signal très faible par le détecteur 208 à partir de la lumière qui est réfléchie de manière diffuse par le tambour. Lorsque le faisceau lumineux 200 parvient sur une partie de la surface du tambour qui n'a pas reçu d'agent de virage, une fraction importante de l'énergie du faisceau est réfléchie spéculairement par la surface du tambour, analogue à un miroir, son facteur de réflexion étant par exemple compris entre 40 et 95%. Lorsque le faisceau lumineux 200 tombe sur une partie de la surface du tambour qui a reçu de l'agent de virage, la presque totalité de l'énergie du faisceau qui est réfléchie de manière diffuse ou absorbée et seule une fraction minuscule de cette énergie est réfléchie spéculairement. Ainsi, dans des conditions normales, le signal du détecteur 208 Obtenu lorsque le faisceau 200 tombe sur une partie du tambour n'ayant pas d'agent de virage, est supérieur de plusieurs centaines de fois au signal formé lorsque le faisceau 200 tombe sur une partie du tambour qui porte de l'agent de virage.

Pendant le balayage, les gradins de la lentille 206 de Fresnel forment une petite ondulation de la lumière parvenant sur le détecteur 208. L'importance de l'ondulation est réduite lorsque la dimension de chaque gradin est réduite et lorsque le nombre de gradins augmente de manière correspondante. On constate qu'une lentille de Fresnel ayant de 1 à 2 gradins par millimètre le long de l'axe de balayage donne une ondulation négligeable inférieure à + 5 % qui est indiscernable à l'oeil nu.

La distance comprise entre le centre 203 de balayage et le tambour 2 peut être de 152,4 mm, la distance comprise entre la couche 10 et la lentille 206 peut être de 50,8 mm, et la distance comprise entre la lentille 206 et le détecteur 208 peut être de 101,6 mm par exemple. Dans cet exemple, la distance focale de la lentille 206 doit ainsi être égale à 67,8 mm.

Dans le cas de la lumière réfléchie de manière diffuse, la ligne de balayage à la surface du tambour constitue la source ou l'objet pour la lentille 206 qui forme une image virtuelle de cet objet derrière le tambour, dans l'exemple donné. Une très petite quantité de la lumière provenant de cette image virtuelle atteint le détecteur 208. Dans le cas de la lumière réfléchie spéculairement, le faisceau 200, à l'emplacement auquel il recoupe l'axe 203, constitue la source ou l'objet pour la lentille 206 qui forme une image réelle de cet objet sur le détecteur 208. Le grandissement optique de ce système de formation d'image est égal au rapport de la distance image à la distance objet qui, dans l'exemple donné, est 101,6/203,2 soit 1/2. Ainsi, la dimension de l'image réelle formée par le faisceau 205, lorsqu'il parvient sur le détecteur 208, est égale à ('A) x (6,35) = 3,175 mm. Le détecteur 208 doit avoir une zone photosensible, qui peut être délimitée par un diaphragme, qui accepte entièrement le faisceau 205 qui a un diamètre d'environ 3,18 mm dans l'exemple donné.

Cette discussion considère que la surface du tambour est un miroir plan, bien qu'il s'agisse en fait d'un miroir cylindrique. Ce traitement est justifié en pratique étant donné que la dimension du faisceau focalisé à la surface du tambour est faible; dans l'exemple donné, son diamètre est d'environ 0,075 mm. Si la dimension du faisceau focalisé est importante, par exemple dix fois plus grande que dans l'exemple ou 0,75 mm, l'effet pratique nécessite une augmentation de la dimension de la zone photosensible du détecteur 208, suivant le rayon de courbure du tambour, à plus de 3,18 mm indiqué dans l'exemple précédent.

On constate que, comme l'invention permet une discrimination efficace entre la lumière réfléchie spéculairement et la lumière réfléchie de manière diffuse, des images de contraste élevé peuvent être formées même lorsque l'absorption différentielle entre les particules d'agent de virage et la matière photoconductrice est faible. L'invention permet de tirer avantage au maximum de la discrimination bien plus importante, permise par la diffusion de la lumière, que celle que permet l'absorption de la lumière. On peut ainsi obtenir des images de contraste élevé même lorsque l'absorption différentielle est négligeable. Le procédé et l'appareil selon l'invention ont un rendement de plusieurs puissances de dix si bien que les images obtenues ont un contraste plus grand que celles qu'on pourrait obtenir par balayage du document original. Celui-ci ne peut pas être balayé par un laser monochromatique étant donné que le rendu des couleurs n'est pas ainsi obtenu. En outre, le balayage du document original par un faisceau lumineux autre qu'un laser n'est pas possible en pratique car la lumière réfléchie est diffusée et doit être collectée et détectée par un dispositif très peu efficace par rapport au dispositif selon l'invention. Au contraire, selon l'invention, la surface photoconductrice est analogue à un miroir si bien que lorsque la lumière la frappe, elle tombe en fait sur un bon réflecteur et la lumière réfléchie peut être collectée et dirigée sur un photodétecteur donnant des résultats bien meilleurs.

Il faut noter que l'appareil «PROXI» décrit précédemment donne une image spatiale et ne permet pas un balayage. L'invention forme une image électronique qui peut être codée et mémorisée ou transmise. L'appareil «PROXI» n'utilise pas un faisceau incident de balayage et il n'utilise pas non plus un laser.

Ainsi, l'appareil selon l'invention permet un fonctionnement en mode d'impression, en mode de copie ainsi qu'en mode de balayage. Le balayage de l'image développée par photoconducteur permet la formation d'un signal qui peut être transmis à un appareillage récepteur analogue à un récepteur en fac-similé, à distance. L'appareil électrophotographique non seulement permet un balayage mais peut aussi fonctionner en modes de copie et de balayage ou en modes d'impression et de balayage simultanément. L'appareil de balayage met en œuvre un seul faisceau laser monochromatique. Il met aussi en œuvre un tel faisceau laser uni pour le balayage d'une image électrostatique développée ayant une image électrostatique latente comme dans les appareils connus.

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Claims (3)

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1. Appareil pour le traitement électrophotographique d'information, caractérisé en ce qu'il comprend: une surface photoconductrice, des moyens pour la charger électrostatiquement, des moyens pour y former une image électrostatique latente de l'information à traiter, des moyens pour développer cette image latente pour former avec un agent de virage une image visible de cette information, des moyens pour balayer une ligne de cette image visible avec un faisceau lumineux, un photodêtecteur, un dispositif (210) de codage du signal de sortie du photoconducteur, des moyens comportant une lentille pour diriger la lumière réfléchie spéculairement le long de ladite ligne par la surface photoconductrice vers le photodétecteur, la lentille étant située à une distance de la surface photoconductrice moindre que sa distance focale afin de produire au-delà de la surface, du côté de celle-ci opposé à celui du photodétecteur, une image virtuelle de la ligne balayée.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lentille est une lentille de Fresnel ayant un à deux gradins par millimètre, parallèlement à la ligne balayée.

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REVENDICATIONS

3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lentille est une lentille de Fresnel ayant parallèlement à la ligne balayée un nombre de gradins par unité de longueur qui est suffisant pour que l'ondulation de l'éclairage atteignant le photodétecteur à partir de toute partie de la ligne de balayage libre d'agent de virage soit inférieure à dix pour cent.