Dan A. Hays, senior fellow presso il Wilson Center for Research and Technology di Xerox Corporation, spiega.
Il processo xerografico, inventato da Chester Carlson nel 1938 e sviluppato e commercializzato dalla Xerox Corporation, è ampiamente utilizzato per produrre testo di alta qualità e immagini grafiche su carta. Perché Xerox commercializzato le prime fotocopiatrici di carta comune, fotocopiatrici fatte da altre aziende sono a volte indicato come “macchine Xerox” da coloro che non realizzare il suo un uso improprio del marchio companys. Inoltre, il processo xerografico viene effettivamente utilizzato per creare copie e stampe.
Carlson originariamente chiamato il processo elettrofotografia. Si basa su due fenomeni naturali: che i materiali di cariche elettriche opposte si attraggono e che alcuni materiali diventano migliori conduttori di elettricità quando esposti alla luce. Carlson ha inventato un processo in sei fasi per trasferire un’immagine da una superficie all’altra usando questi fenomeni. Innanzitutto, una superficie fotoconduttiva riceve una carica elettrica positiva. La superficie fotoconduttiva viene quindi esposta all’immagine di un documento. Poiché le sezioni illuminate (le aree non dell’immagine) diventano più conduttive, la carica si dissipa nelle aree esposte. La polvere caricata negativamente si sviluppa sulla superficie aderisce attraverso l’attrazione elettrostatica alle aree dell’immagine caricate positivamente. Un pezzo di carta viene posizionato sopra l’immagine in polvere e quindi viene data una carica positiva. La polvere caricata negativamente è attratta dalla carta mentre è separata dal fotoconduttore. Infine, il calore fonde l’immagine in polvere sulla carta, producendo una copia dell’immagine originale.
La prima immagine di Carlsons, prodotta il 22 ottobre 1938, fu creata con spore di muschio giallastre caricate negativamente (lycopodium) su una piastra di zinco rivestita di zolfo che era stata caricata positivamente strofinandola con un fazzoletto. Oggi le fotocopiatrici e le stampanti hanno automatizzato e perfezionato tutti i passaggi, spostando la carta a velocità di oltre 250 piedi al minuto, creando ed esponendo digitalmente immagini e producendo immagini in un arcobaleno di colori.
Ecco come funziona il processo oggi:
- Carica. All’interno di ogni fotocopiatrice e stampante laser c’è una superficie sensibile alla luce chiamata fotorecettore. Consiste in un sottile strato di materiale fotoconduttivo applicato a una cinghia o un tamburo flessibile. Il fotorecettore è isolante al buio, ma diventa conduttore quando è esposto alla luce. Viene caricato al buio applicando un’alta tensione CC ai fili adiacenti, che produce un intenso campo elettrico vicino ai fili che provoca la ionizzazione delle molecole d’aria. Ioni della stessa polarità della tensione sui fili si depositano sulla superficie del fotorecettore, creando un campo elettrico attraverso di esso.
- Esporre. In una fotocopiatrice o stampante digitale, l’immagine viene esposta sul fotorecettore con un laser modulato a scansione o una barra di immagine a diodi emettitori di luce. Nelle fotocopiatrici analogiche più vecchie, la luce riflessa da un’immagine illuminata viene proiettata sul fotorecettore. In entrambi i casi, le aree del fotorecettore esposte alla luce vengono scaricate selettivamente, causando una riduzione del campo elettrico. Le aree più scure mantengono la loro carica.
- Sviluppare. La polvere pigmentata utilizzata per sviluppare l’immagine è chiamata toner. Le particelle di toner in resina colorante e plastica hanno proprietà elettrostatiche controllate con precisione e variano da circa cinque a 10 micrometri di diametro. Sono mescolati con e caricati da perline trasportate magnetizzate che li trasportano nella zona di sviluppo. Le particelle sono caricate dal fenomeno della triboelettricità (spesso indicata come elettricità statica). Il campo elettrico associato al modello di carica dell’immagine sul fotorecettore esercita una forza elettrostatica sul toner caricato, che aderisce all’immagine. Un documento a colori è formato da una stampante con quattro unità xerografiche separate che creano e sviluppano immagini separate di ciano, magenta, giallo e nero. La sovrapposizione di queste immagini in polvere produce documenti a colori.
- Trasferimento. L’immagine in polvere viene trasferita dal fotorecettore sulla carta portando la carta a contatto con il toner e quindi applicando una carica con polarità opposta a quella del toner. La carica deve essere abbastanza forte da superare l’adesione delle polveri al fotorecettore. Una seconda carica controllata con precisione rilascia la carta, ora contenente l’immagine, dal fotorecettore.
- Fusibile. Nel processo di fusione, il toner che comprende l’immagine viene fuso e incollato alla carta. Questo si ottiene facendo passare la carta attraverso una coppia di rulli. Un rotolo riscaldato scioglie il toner, che viene fuso alla carta con l’aiuto della pressione dal secondo rotolo.
- Pulito. Il trasferimento del toner dal fotorecettore alla carta non è efficiente al 100% e il toner residuo deve essere rimosso dal fotorecettore prima del ciclo di stampa successivo. La maggior parte delle fotocopiatrici e stampanti a media e alta velocità realizzano questo con un pulitore a spazzola rotante.
La xerografia è un processo unico che dipende dal know-how chimico, elettrico, meccanico e software. Il processo di stampa digitale rapido ed economico produce facilmente una stampa o centinaia di stampe identiche in bianco e nero o a colori. Ancora più importante, la capacità di imaging variabile da pagina a pagina con xerografia consente la stampa su richiesta di documenti completi come brochure e libri. Tale stampa su richiesta può risparmiare tempo, ridurre i costi ed eliminare l’obsolescenza dei documenti, i superamenti e lo stoccaggio.