Chester Carlson e la xerografia

Il processo xerografico, inventato da Chester Carlson nel 1938 e sviluppato e commercializzato da Xerox Corporation, è ampiamente utilizzato per produrre testi e immagini di alta qualità su carta.

Carlson chiamò inizialmente il processo “elettrofotografia”. Il processo si basa su due fenomeni naturali: l’attrazione dei materiali con carica elettrica opposta e la migliore capacità di alcuni materiali di condurre l’elettricità quando esposti alla luce. Carlson ideò un processo in sei fasi per trasferire un’immagine da una superficie ad un’altra sfruttando questi fenomeni.

Per prima cosa, a una superficie fotoconduttiva viene trasmessa una carica elettrica positiva. La superficie è quindi esposta all’immagine di un documento. Poiché le sezioni illuminate (le aree prive d’immagini) diventano più conduttive, la carica viene dissipata nelle aree esposte. La polvere con carica negativa distribuita sulla superficie aderisce alle aree delle immagini con carica positiva attraverso l’attrazione elettrostatica. Sull’immagine creata dalla polvere viene messo un foglio di carta con carica positiva. La polvere con carica negativa viene attirata verso la carta separandosi dal fotoconduttore. Per finire, il calore fonde l’immagine di polvere sulla carta, dando vita a una copia dell’immagine originale.

Processo in sei fasi:

The Number One
Caricamento

All’interno di ogni fotocopiatrice e stampante laser si trova una superficie sensibile alla luce chiamata fotoricettore. Il fotoricettore è costituito da un sottile strato di materiale fotoconduttivo applicato a una cinghia flessibile (o tamburo). Il fotoricettore è isolante al buio, tuttavia diventa conduttivo quando è esposto alla luce. Viene caricato al buio applicando un’alta tensione in corrente continua che produce un intenso campo magnetico vicino ai fili che provocano la ionizzazione delle molecole d’aria. Gli ioni con la stessa polarità della tensione sui fili si depositano sulla superficie del fotoricettore, creando un campo magnetico.

The Number Two
Esposizione

In una fotocopiatrice o stampante digitale, l’immagine è esposta sul fotoricettore attraverso uno scanner laser modulato o un diodo a emissione luminosa. Nelle vecchie fotocopiatrici analogiche, la luce riflessa da un’immagine illuminata è proiettata sul fotoricettore. In entrambi i casi, le aree del fotoricettore esposte alla luce sono scaricate in modo selettivo, con conseguente riduzione del campo elettrico. Le aree più scure conservano la carica.

The Number Three
Sviluppo

La polvere pigmentata utilizzata per sviluppare l’immagine si chiama toner. Le particelle del toner, costituite da resina, plastica e coloranti, possiedono proprietà elettrostatiche controllate in modo preciso e variano da 5 a 10 micrometri di diametro. Sono mischiate con sfere magnetiche che le caricano e le trasportano nell’area di sviluppo. Le particelle vengono caricate attraverso il fenomeno della triboelettricità (chiamata anche elettricità statica). Il campo elettrico associato a una sequenza di caricamento dell’immagine sul fotoricettore emette una forza elettrostatica sul toner caricato, il quale aderisce all’immagine. Un documento a colori è creato da una stampante con quattro unità xerografiche separate che creano e separano le immagini nei colori ciano, magenta, giallo e nero. La sovrapposizione di queste immagini in polvere crea i documenti a colori.

The Number Four
Trasferimento

L’immagine in polvere è trasferita dal fotoricettore alla carta mettendo in contatto quest’ultima con il toner, quindi applicando una carica con polarità opposta a quella del toner. La carica deve essere sufficientemente forte da superare l’adesione della polvere al fotoricettore. Una seconda carica controllata con precisione rilascia la carta, ora contenente l’immagine, dal fotoricettore.

The Number Five
Fusione

Durante il processo di fusione, il toner che costituisce l’immagine si scioglie e si lega alla carta. Ciò si ottiene facendo passare la carta attraverso un paio di rulli. Un rullo caldo scioglie il toner, il quale si fonde sulla carta con l’aiuto della pressione del secondo rullo.

The Number Six
Pulizia

Il trasferimento di toner dal fotoricettore alla carta non è efficiente al 100% e il toner residuo deve essere rimosso dal fotoricettore prima del successivo ciclo di stampa. La maggior parte delle fotocopiatrici e stampanti a media-alta velocità lo fanno utilizzando un rullo di pulizia.

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