Chester Carlson e la xerografia

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.

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.

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.

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.

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.

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.