Dan A. Hays, investigador principal del Centro Wilson de Investigación y Tecnología de Xerox Corporation, explica.
El proceso xerográfico, que fue inventado por Chester Carlson en 1938 y desarrollado y comercializado por la Corporación Xerox, se utiliza ampliamente para producir texto e imágenes gráficas de alta calidad en papel. Debido a que Xerox comercializó las primeras fotocopiadoras de papel normal, las fotocopiadoras hechas por otras compañías a veces se conocen como «máquinas Xerox» por aquellos que no se dan cuenta de que es un uso indebido de la marca comercial de la compañía. Además, el proceso xerográfico se utiliza realmente para hacer copias e impresiones.
Carlson originalmente llamó electrofotografía de proceso. Se basa en dos fenómenos naturales: que los materiales de cargas eléctricas opuestas se atraen y que algunos materiales se convierten en mejores conductores de electricidad cuando se exponen a la luz. Carlson inventó un proceso de seis pasos para transferir una imagen de una superficie a otra utilizando estos fenómenos. En primer lugar, una superficie fotoconductora recibe una carga eléctrica positiva. La superficie fotoconductora se expone entonces a la imagen de un documento. Debido a que las secciones iluminadas (las áreas que no son de imagen) se vuelven más conductoras, la carga se disipa en las áreas expuestas. El polvo con carga negativa que se extiende sobre la superficie se adhiere a través de la atracción electrostática a las áreas de imagen con carga positiva. Se coloca un trozo de papel sobre la imagen en polvo y luego se le da una carga positiva. El polvo cargado negativamente es atraído hacia el papel a medida que se separa del fotoconductor. Finalmente, el calor fusiona la imagen en polvo con el papel, produciendo una copia de la imagen original.
La primera imagen de Carlsons, producida el 22 de octubre de 1938, fue creada con esporas de musgo amarillentas cargadas negativamente (licopodio) en una placa de zinc recubierta de azufre que había sido cargada positivamente frotándola con un pañuelo. Las copiadoras e impresoras de hoy en día han automatizado y refinado todos los pasos, moviendo el papel a velocidades de más de 250 pies por minuto, creando y exponiendo imágenes digitalmente y produciendo imágenes en un arco iris de colores.
He aquí cómo funciona el proceso hoy:
- Carga. Dentro de cada copiadora e impresora láser hay una superficie sensible a la luz llamada fotorreceptor. Consiste en una capa delgada de material fotoconductor que se aplica a una correa o tambor flexible. El fotorreceptor es aislante en la oscuridad, pero se convierte en conductor cuando se expone a la luz. Se carga en la oscuridad aplicando un alto voltaje de CC a los cables adyacentes, lo que produce un campo eléctrico intenso cerca de los cables que hace que las moléculas de aire se ionicen. Los iones de la misma polaridad que el voltaje en los cables se depositan en la superficie del fotorreceptor, creando un campo eléctrico a través de él.
- Exponer. En una copiadora o impresora digital, la imagen se expone en el fotorreceptor con un láser modulado de escaneo o una barra de imagen de diodo emisor de luz. En copiadoras analógicas más antiguas, la luz reflejada de una imagen iluminada se proyecta sobre el fotorreceptor. En cualquier caso, las áreas del fotorreceptor expuestas a la luz se descargan selectivamente, causando una reducción en el campo eléctrico. Las áreas más oscuras conservan su carga.
- Desarrollar. El polvo pigmentado utilizado para desarrollar la imagen se llama tóner. Las partículas de tóner hechas de colorante y resina plástica tienen propiedades electrostáticas controladas con precisión y varían de cinco a 10 micrómetros de diámetro. Se mezclan y cargan con perlas transportadoras magnetizadas que las transportan a la zona de desarrollo. Las partículas se cargan por el fenómeno de triboelectricidad (a menudo denominado electricidad estática). El campo eléctrico asociado con el patrón de carga de la imagen en el fotorreceptor ejerce una fuerza electrostática sobre el tóner cargado, que se adhiere a la imagen. Un documento a color está formado por una impresora con cuatro unidades xerográficas separadas que crean y desarrollan imágenes cian, magenta, amarillas y negras separadas. La superposición de estas imágenes en polvo produce documentos a todo color.
- Transferencia. La imagen en polvo se transfiere desde el fotorreceptor al papel poniendo el papel en contacto con el tóner y luego aplicando una carga con polaridad opuesta a la del tóner. La carga debe ser lo suficientemente fuerte como para superar la adherencia de los polvos al fotorreceptor. Una segunda carga controlada con precisión libera el papel, que ahora contiene la imagen, del fotorreceptor. Fusible
- . En el proceso de fusión, el tóner que comprende la imagen se funde y se adhiere al papel. Esto se logra pasando el papel a través de un par de rodillos. Un rollo calentado funde el tóner, que se fusiona con el papel con la ayuda de la presión del segundo rollo.
- Limpiar. La transferencia de tóner del fotorreceptor al papel no es 100 por ciento eficiente, y el tóner residual debe eliminarse del fotorreceptor antes del siguiente ciclo de impresión. La mayoría de las copiadoras e impresoras de velocidad media y alta logran esto con un limpiador de brochas giratorio.
La xerografía es un proceso único que depende de los conocimientos químicos, eléctricos, mecánicos y de software. El proceso de impresión digital rápido y económico produce fácilmente una impresión o cientos de impresiones idénticas en blanco y negro o en color. Lo que es más importante, la capacidad de generación de imágenes variables de página a página con xerografía permite la impresión bajo demanda de documentos completos, como folletos y libros. Esta impresión bajo demanda puede ahorrar tiempo, reducir costos y eliminar la obsolescencia, los sobrecostes y el almacenamiento de documentos.