Xerografia - Xerography

A xerografia é uma técnica de fotocópia a seco . Originalmente chamada de eletrofotografia, foi renomeada como xerografia - das raízes gregas ξηρός xeros , "seco" e -γραφία -graphia , "escrita" - para enfatizar que, ao contrário das técnicas de reprodução então em uso, como o cianótipo , o processo de xerografia não usava produtos químicos líquidos .

História

A xerografia foi inventada pelo físico americano Chester Carlson , com base significativa nas contribuições do físico húngaro Pál Selényi . Carlson solicitou e obteve a patente dos EUA 2.297.691 em 6 de outubro de 1942.

A inovação de Carlson combinou impressão eletrostática com fotografia , ao contrário do processo de impressão eletrostática a seco inventado por Georg Christoph Lichtenberg em 1778. O processo original de Carlson era complicado, exigindo várias etapas de processamento manual com placas planas. Passaram-se quase 18 anos até que um processo totalmente automatizado fosse desenvolvido, a principal inovação sendo o uso de um tambor cilíndrico revestido com selênio em vez de uma placa plana. Isso resultou na primeira copiadora automática comercial, a Xerox 914 , lançada pela Haloid / Xerox em 1960. Antes daquele ano, Carlson havia proposto sua ideia para mais de uma dúzia de empresas, mas nenhuma se interessou. A xerografia agora é usada na maioria das máquinas fotocopiadoras e em impressoras a laser e LED .

Processar

O primeiro uso comercial foi o processamento manual de um fotossensor plano (um componente eletrostático que detecta a presença de luz visível) com uma câmera de cópia e uma unidade de processamento separada para produzir placas litográficas offset. Hoje esta tecnologia é usada em máquinas de fotocópia , impressoras a laser e impressoras digitais que estão substituindo lentamente muitas prensas offset tradicional na indústria de impressão para pequenas tiragens.

Usando um cilindro para transportar o fotosensor, o processamento automático foi habilitado. Em 1960, a copiadora automática foi criada e muitos milhões foram construídos desde então. O mesmo processo é usado em impressoras de microforma e impressoras a laser ou LED de saída de computador . Um cilindro de metal chamado tambor é montado para girar em torno de um eixo horizontal. O tambor gira na velocidade de saída do papel. Uma revolução passa a superfície do cilindro através das etapas descritas abaixo.

A dimensão de ponta a ponta é a largura da impressão a ser produzida mais uma tolerância generosa. Os tambores das copiadoras originalmente desenvolvidas pela Xerox Corporation foram fabricados com um revestimento de superfície de selênio amorfo (mais recentemente fotocondutor cerâmico ou orgânico ou OPC), aplicado por deposição a vácuo. O selênio amorfo mantém uma carga eletrostática na escuridão e a conduz para longe sob a luz. Na década de 1970, a IBM Corporation procurou evitar as patentes da Xerox para tambores de selênio, desenvolvendo fotocondutores orgânicos como uma alternativa ao tambor de selênio. No sistema original, fotocopiadoras que dependem de silício ou selênio (e suas ligas) são carregadas positivamente em uso (portanto, funcionam com pó de "toner" carregado negativamente). Fotocondutores que usam compostos orgânicos são carregados eletroquimicamente e vice-versa ao sistema anterior, a fim de explorar suas propriedades nativas na impressão. Fotocondutores orgânicos são agora preferidos porque podem ser depositados em uma correia flexível, oval ou triangular, em vez de um tambor redondo, facilitando o tamanho de construção de dispositivo significativamente menor.

Tambores fotográficos para impressoras a laser são feitos com uma estrutura de sanduíche de diodo de silício dopado com uma camada carregável de luz de silício dopada com hidrogênio, uma camada retificadora de nitreto de boro (causadora de diodo) que minimiza o vazamento de corrente e uma camada superficial de silício dopada com oxigênio ou nitrogênio ; o nitreto de silício é um material resistente ao desgaste.

As etapas do processo são descritas a seguir como aplicadas em um cilindro, como em uma fotocopiadora. Algumas variantes são descritas no texto. Cada etapa do processo tem variantes de design. A física do processo xerográfico é amplamente discutida em um livro.

Etapa 1. Carregamento

Uma carga eletrostática de −600 volts é uniformemente distribuída sobre a superfície do cilindro por uma descarga corona de uma unidade corona (Corotron), com saída limitada por uma grade de controle ou tela. Este efeito também pode ser obtido com o uso de um rolo de contato com uma carga aplicada a ele. Essencialmente, uma descarga de coroa é gerado por um fio muito fino 1 / 4 para 1 / 2  polegadas (6,35-12,7 mm) de distância a partir do fotocondutor. Uma carga negativa é colocada no fio, que ionizará o espaço entre o fio e o condutor, de modo que os elétrons serão repelidos e empurrados para o condutor. O condutor é colocado no topo de uma superfície condutora, mantido no potencial de terra.

A polaridade é escolhida de acordo com o processo positivo ou negativo. O processo positivo é usado para produzir cópias em preto e branco. O processo negativo é usado para produzir preto sobre branco a partir de originais negativos (principalmente microfilmes) e todas as cópias e impressões digitais. Isso é para economizar no uso de luz laser pelo método de exposição "blackwriting" ou "write to black".

Etapa 2. Exposição

O documento ou microforma a ser copiado é iluminado por lâmpadas de flash no cilindro e passa sobre uma lente ou é digitalizado por uma luz e lente em movimento, de modo que sua imagem seja projetada e sincronizada com a superfície móvel do tambor. Alternativamente, a imagem pode ser exposta usando um estroboscópio de xenônio na superfície do tambor ou correia em movimento, rápido o suficiente para renderizar uma imagem latente perfeita. Onde houver texto ou imagem no documento, a área correspondente do cilindro permanecerá apagada. Onde não houver imagem, o tambor será iluminado e a carga será dissipada. A carga que permanece no tambor após esta exposição é uma imagem 'latente' e é um negativo do documento original.

Seja em um sistema óptico de varredura ou estacionário, combinações de lentes e espelhos são usadas para projetar a imagem original no cilindro (superfície de varredura) no fotocondutor. Lentes adicionais, com diferentes distâncias focais ou lentes de zoom são utilizadas para ampliar ou reduzir a imagem. O sistema de digitalização, porém, deve mudar sua velocidade de scanner para se adaptar a elementos ou reduções.

Um tambor é inferior a uma correia no sentido de que embora seja mais simples do que uma correia, ele deve ser amortecido gradualmente nas partes que rolam no tambor. Como resultado, a correia é mais eficiente se usar uma exposição para fazer uma passagem direta.

Em uma impressora a laser ou LED, a luz modulada é projetada na superfície do cilindro para criar a imagem latente. A luz modulada é usada apenas para criar a imagem positiva, daí o termo "blackwriting".

Etapa 3. Desenvolvimento

Em copiadoras de alto volume, o tambor é apresentado com uma mistura lentamente turbulenta de partículas de toner e partículas maiores de ferro reutilizáveis. O toner é um pó; sua forma inicial era pó de carbono, depois misturado por fusão com um polímero. As partículas portadoras possuem um revestimento que, durante a agitação, gera uma carga triboelétrica (uma forma de eletricidade estática), que atrai um revestimento de partículas de toner. Além disso, a mistura é manipulada com um rolo magnético para apresentar à superfície do tambor ou correia uma escova de toner. Ao entrar em contato com o portador, cada partícula neutra de toner tem uma carga elétrica de polaridade oposta à carga da imagem latente no cilindro. A carga atrai o toner para formar uma imagem visível no cilindro. Para controlar a quantidade de toner transferida, uma tensão de polarização é aplicada ao rolo revelador para neutralizar a atração entre o toner e a imagem latente.

Onde uma imagem negativa é necessária, como ao imprimir de um negativo de microforma, o toner tem a mesma polaridade que a corona na etapa 1. Linhas eletrostáticas de força conduzem as partículas de toner para longe da imagem latente em direção à área não carregada, que é o área exposta do negativo.

As primeiras copiadoras e impressoras coloridas usavam vários ciclos de cópia para cada saída de página, usando filtros e toners coloridos. As unidades modernas usam apenas uma única varredura para quatro unidades de processamento em miniatura separadas, operando simultaneamente, cada uma com sua própria corona, tambor e unidade reveladora.

Etapa 4. Transferência

O papel é passado entre o cilindro e a corona de transferência, que tem uma polaridade oposta à carga do toner. A imagem do toner é transferida do tambor para o papel por uma combinação de pressão e atração eletrostática. Em muitas máquinas coloridas e de alta velocidade, é comum substituir a corona de transferência por um ou mais rolos de transferência polarizados carregados, que aplicam maior pressão e produzem uma imagem de melhor qualidade.

Etapa 5. Separação ou separação

Cargas elétricas no papel são parcialmente neutralizadas por CA de uma segunda corona, geralmente construída em conjunto com a corona de transferência e imediatamente após ela. Como resultado, o papel, completo com a maior parte (mas não toda) da imagem do toner, é separado do cilindro ou da superfície da correia.

Etapa 6. Fixação ou fusão

A imagem do toner é fixada permanentemente no papel usando um mecanismo de calor e pressão (fusor de rolo quente) ou uma tecnologia de fusão radiante (fusor de forno) para derreter e unir as partículas de toner no meio (geralmente papel) que está sendo impresso. Também costumavam estar disponíveis fusores de vapor "offline". Eram bandejas cobertas com gaze de algodão polvilhada com um líquido volátil, como o éter. Quando a imagem transferida foi aproximada do vapor do líquido em evaporação, o resultado foi uma cópia perfeitamente fixa, sem qualquer distorção ou migração do toner que pode ocorrer com os outros métodos. Este método não é mais usado devido às emissões de vapores.

Etapa 7. Limpeza

O tambor, tendo já sido parcialmente descarregado durante a separação, é ainda descarregado pela luz. Qualquer toner remanescente, que não foi transferido na etapa 6, é removido da superfície do cilindro por uma escova giratória sob sucção ou um rodo conhecido como lâmina de limpeza. Esse toner 'residual' geralmente é encaminhado para um compartimento de toner residual para descarte posterior; no entanto, em alguns sistemas, ele é roteado de volta para a unidade do desenvolvedor para reutilização. Este processo, conhecido como recuperação de toner, é muito mais econômico, mas pode levar a uma redução da eficiência geral do toner por meio de um processo conhecido como 'poluente de toner', em que níveis de concentração de toner / revelador com propriedades eletrostáticas pobres podem se acumular no unidade de revelação, reduzindo a eficiência geral do toner no sistema.

Alguns sistemas abandonaram o desenvolvedor separado (operadora). Esses sistemas, conhecidos como monocomponentes, funcionam como acima, mas usam um toner magnético ou um revelador fusível. Não há necessidade de substituir o revelador gasto, pois o usuário o substitui efetivamente junto com o toner. Um sistema de desenvolvimento alternativo, desenvolvido pela KIP a partir de uma linha de pesquisa abandonada pela Xerox, substitui completamente a manipulação magnética do toner e o sistema de limpeza, com uma série de vieses variados controlados por computador. O toner é impresso diretamente no tambor, por contato direto com um rolo de revelação de borracha que, ao inverter o enviesamento, remove todo o toner indesejado e o retorna para a unidade de revelação para reutilização.

O desenvolvimento da xerografia levou a novas tecnologias que têm o potencial de eventualmente erradicar as máquinas de impressão offset tradicionais . Essas novas máquinas que imprimem em cores CMYK completas, como a Xeikon , usam xerografia, mas fornecem quase a qualidade das impressões com tinta tradicionais.

Durabilidade

Documentos xerográficos (e as impressões de impressoras a laser intimamente relacionadas) podem ter excelente durabilidade de arquivamento , dependendo da qualidade do papel usado. Se for usado papel de baixa qualidade, ele pode amarelar e degradar devido ao ácido residual na polpa não tratada; no pior dos casos, cópias antigas podem literalmente se desintegrar em pequenas partículas quando manuseadas. Cópias xerográficas de alta qualidade em papel sem ácido podem durar tanto quanto documentos datilografados ou manuscritos no mesmo papel. No entanto, as cópias xerográficas são vulneráveis ​​à transferência indesejável de toner se forem armazenadas em contato direto ou próximo a plastificantes , que estão presentes em pastas de folhas soltas feitas de PVC . Em casos extremos, a tinta do toner grudará diretamente na tampa do fichário, afastando-se da cópia em papel e tornando-a ilegível.

Usos em animação

Ub Iwerks adaptou a xerografia para eliminar o estágio de tinta à mão no processo de animação, imprimindo os desenhos do animador diretamente nas células. O primeiro longa-metragem de animação a usar esse processo foi Cem e Um Dálmatas (1961), embora a técnica já tenha sido testada em A Bela Adormecida , lançado dois anos antes. No início, apenas as linhas pretas eram possíveis, mas na década de 1980, as linhas coloridas foram introduzidas e usadas em filmes de animação como O Segredo do NIMH .

Usos na arte

A xerografia tem sido usada por fotógrafos internacionalmente como um processo fotográfico de imagem direta, por artistas de livros para a publicação de livros únicos ou múltiplos e por artistas colaboradores em portfólios como os produzidos pela International Society of Copier Artists fundada por American Louise Odes Neaderland . O crítico de arte Roy Proctor disse sobre a artista / curadora Louise Neaderland durante sua residência para a exposição Art ex Machina na 1708 Gallery em Richmond, Virginia: "Ela é a prova viva de que, quando uma nova tecnologia começar a ser produzida em massa, os artistas ficarão curiosos o suficiente - e suficientemente imaginativo - para explorar seus usos criativos.

Referências

Leitura adicional

  • Owen, David (2004). Cópias em segundos: como um inventor solitário e uma empresa desconhecida criaram o maior avanço na comunicação desde Gutenberg . Nova York: Simon & Schuster. ISBN   0-7432-5117-2 .
  • Schein, LB (1988). Eletrofotografia e Física do Desenvolvimento . Springer Series in Electrophysics. 14 . Berlim: Springer-Verlag.
  • Eichhorn, Kate (2016). Margem ajustada: xerografia, arte e ativismo no final do século XX. Cambridge: The MIT Press. ISBN   978-0262033961

links externos