La Stampa Laser : Toner e Cartucce Compatibili, Prezzi

La Stampa Laser : Ecco come Funziona la Tua Stampante

Tutto il processo: dall'inserimento del toner compatibile all'uscita della prima stampa.

La Stampa Laser

Introduzione

Per produrre un'immagine permanente su un foglio di carta, occorrono diverse operazioni sequenziali. Nel procedimento elettrofotografico, l'interpretazione della luce con un fotoconduttore attivato elettronicamente crea un campo elettrostatico che varia in funzione dell'intensità della luce d'esposizione. Il campo elettrico penetra nello spazio attorno alla superficie del tamburo, dove le particelle di toner, caricate eletticamente, vengono attirate o respinte a seconda della polarità della loro carica (+/-). Se il fotoconduttore ha una carica negativa, la luce di esposizione carica il tamburo verso il potenziale zero (terra) e il campo elettrico risulta positivo nelle aree esposte alla luce. Le particelle caricate negativamente saranno attratte verso le aree positive, mentre le paricelle caricate positivamente verranno respinte.

Queste osservazioni generali costituiscono le basi del procedimento elettrofotografico, utilizzato oggi nella maggior parte dei prodotti laser multifunzione. Per meglio comprendere le varie fasi del processo riprografico, occorre esaminarle in rapporto ai relativi prodotti di consumo.

Carica ed esposizione

Rappresentano l'attivazione della superficie del fotosensibile e la formazione dell'immagine latente. La carica viene effettuata mediante dispositivo detto "corona", il quale sfrutta l'emissione di cariche di un sottile filo ad alta tensione. Il fotoconduttore che scorre sotto il corona viene uniformemente caricato ad alcune centinaia di volt, positivi o negativi, secondo il processo.

Fotoconduttore

I fotoconduttori sono generalmente formati da un supporto reso conduttivo e da una patinatura di sostanza attiva. La sostanza fotoconduttrice può essere: selenio e sue leghe con arsenico; tellurio (+); solfuro di carbonio (+); ossido di zinco sensibilizzato e inglobato in resine (-); sostanze organiche fotoconduttrici (-) monostrato oppure bistrato (generatori e trasportatori di carica). Il supporto è costituito, a seconda dei casi, da: cilindri in alluminio, film di plastica alluminizzata o resa conduttiva, carta conduttiva che, se bianca, può costituire la copia finale. In ogni caso deve essere garantita la messa a terra del supporto, utilizzata nel meccanismo di carica e scarica.

Attivazione

La scarica è data dall'esposizione dell'immagine, che lascia cariche le aree nere. Nelle aree bianche la luce attiva il fotoconduttore e permette l'annullamento delle cariche per ricombinazione o dispersione a massa. L'esposizione è ottenuta illuminando l'originale con lampada alogena o fluorescente. L'immagine è formata da un sistema ottico a scansione o a flash, costituito da specchi, obiettivo e diaframma. Questo sistema può essere internamente sostituito da un dispositivo di fibre ottiche. Nel caso delle stampanti a procedimento elettrofotografico, l'immagine si forma sul fotoconduttore tramite scansione di un raggio laser modulato, oppure sistemi a diodi focalizzati (led). Entrambi i sistemi sono pilotati da un'interfaccia elettronica.

Curva caratteristica

I fenomeni sopra indicati sono rappresentati da una curva che caratterizza il fotoconduttore. I parametri rilevabili sono: carica di accettazione (dark voltage), la quale determina la densità di nero della copia in quanto influenza la capacità di attrarre il toner; carica residua (residual voltage) che determina il fondo della copia; curva di carica che corrisponde all'andamento della carica rispetto alla quantità di luce ricevuta, misurando in tal modo la sensibilità del fotoconduttore, che deve essere adeguata al sistema ottico.

Degrado del fotoconduttore

La curva caratteristica del fotoconduttore viene modificata dall'uso, sia per la conseguente usura meccanica che fotografica. Il risultato è di solito un calo della carica di accettazione, un aumento della carica residua e quindi una diminuzione della sensibilità. La vita del fotoconduttore varia significativamente, a seconda del tipo utilizzato. Si va dall'unica copia consentita dalla carta elettrostatica ad ossido di zinco, alle 400-800 dell'ossido di zinco su base carta, alle 800-2000 se la base è in plastica, alle 5000-30000 delle sostanze organiche, alle 10000-20000 del solfuro di cadmio, per arrivare alle 50000-100000 del selenio e sue leghe. Se il fotoconduttore è un film in rotolo, la vita è quella del numero di fotoconduttori contenuti nel rotolo stesso.

Sensibilità a colori

La curva di scarica sopra descritta dipende solitamente dal colore della luce, ciò che comporta una diversa riproduzione dei colori in base al fotoconduttore che raramente è pancoromatico. Ogni fotoconduttore, infatti, presenta una propria curva di sensibilità al colore.

Punti deboli dei fotoconduttori

Il fotoconduttore rappresenta il cuore dell'apparecchio, di cui determina prestazioni in misura rilevante. Oltre a curve caratteristiche non in perfetta sintonia con il processo, i fotoconduttori possono soffrire "fatica", indotta dalla variabilità della curva per l'uso intenso, e di preesposizione, derivante dalle variazioni di caratteristiche dovute all'esposizione alla luce ambiente. Il decadimento può essere inoltre provocato da un'elevata umidità ambientale, cui è particolarmente sensibile l'ossido di zinco. Non ultimi possono influire sulla vita del fotoconduttore difetti di patinatura sotto forma di punti, rigature ed altro.

Sviluppo

In questa fase si ha l'evidenziazione dell'immagine latente. Le sostanze che danno corpo all'immagine elettrostatica nello sviluppo sono i toner. Tutti i toner sono costituiti da particelle nere o colorate, dotate di opportuna carica elettrica, di solito acquisita per contatto (carica tribolelettrica). I toner vengono fatti interagire con il fotoconduttore mediante dispositivi detti "sviluppatori" che fanno lambire la superficie da sviluppare a un velo di polvere di toner che si è formato su rulli magnetici. Una variante è lo sviluppo a cascata, in cui il toner scorre sul fotoconduttore. I toner possono essere liquidi o in polvere. I primi usano una vaschetta, eventualmente con rulli ed elettrodi. Spesso i gruppi di sviluppo sono mantenuti ad un certo potenziale detto "bias", il quale ha lo stesso segno del fotoconduttore, impedendo così lo sviluppo delle aree bianche anche se il potenziale è leggermente superiore a 0. Gli sviluppatori sono normalmente dotati di sensori di concentrazione magnetici, ottici o volumetrici. I toner di tipo o produttore diverso sono spesso incompatibili tra loro ed il loro mescolamento può provocare problemi di funzionamento dell'apparecchio.

Tipi di toner

I principali tipi di toner sono tre: bicomponente, monocomponente, liquido. quest'ultimo sempre meno utilizzato. I toner bicomponenti si utilizzano mescolati a una polvere grossolana (carrier) che ha la funzione di impartire la corretta carica e di fungere da trasportatore del toner durante la fase di sviluppo. Il toner vero e proprio è costituito da una resina termoplastica pigmentata con nerofumo, a forma di granelli irregolari da 10-20 micron (un micron corrisponde ad un millesimo di millimetro), attivata con sostanze (direttori di carica) che conferiscono le correte caratteristiche elettriche. Il carrier è formato da granelli sferici o irregolari i ferro o ferrite, di solito rivestiti di uno strato opportuno, del diametro di 30-150 micron. Il "developer" è invece dato dalla miscela, in determinate concentrazioni (da 1.5 a 10%) di toner con carrier. Il "replenisher" è di solito costituito da toner puro e viene aggiunto al developer per reintegrare il consumo durante la copiatura. Il carrier non si consuma (tranne che nella variante detta microtoning), mentre è soggetto ad un'usura che ne modifica la superficie. Il decadimento del carrier è dovuto all'abrasione del rivestimento, alla filmatura di toner e a contaminazioni da parte di sostanze varie. Un'altra causa del decadimento è la deriva di concentrazione provocata dallo sbilanciamento tra toner consumato e toner aggiunto, sia con regolazione manuale che automatica. La vita di un developer varia, a seconda del tipo, tra le 10000 e le 40000 copie/kg. Una grandezza tipica dei toner bicomponenti è la carica triboelettrica, cioè di contatto tra il carrier e il toner stesso. Per ottenere una buona resa deve essere sufficientemente elevata, in modo da sviluppare soltanto aree cariche del fotoconduttore e che il toner sia trattenuto dal carrier, evitando così che la macchina si sporchi. Se però la carica è troppo elevata, lo sviluppo risulta insufficiente. Spesso la degradazione del carrier sposta la carica del toner fuori dalla zona ottimale e annulla la funzione del developer dopo un certo numero di copie, che dovrà essere allora sostituito. I toner microcomponenti hanno particelle sferiche composite che inglobano anche la parte magnetica, corrispondente al carrier, costituita da ossido di ferro e sono in grado di formare il velo di sviluppo sui rulli magnetici. La carica è data però dal contatto con il materiale dello sviluppatore, oppure semplicemente per induzione nel campo tra sviluppatore e fotoconduttore. Nel primo caso occorre una resistività molto elevata, nel secondo media o bassa, che può provocare problemi di trasferimento carta. I toner monocomponenti sono disponibili in due diverse versioni: per fissaggio a freddo (pressione) e per fissaggio a caldo (rulli surriscaldati). Per questi toner non si parla di vita ma semplicemente di consumo, generalmente intorno ai 50 mg/copia. La differenza sostanziale rispetto agli altri tipi di sviluppo xerografico sta nella fase di sviluppo messo a punto dalla Canon. Il motivo che ha spinto il produttore nipponico a realizzare qusto tipo di sviluppo è stato quello di migliorare in modo apprezzabile l'efficienza di trasferimento in condizioni di alta umidità. E' noto infatti che in simili condizioni la resistività della carta diminuisce e di conseguenza si riduce drasticamente il campo elettrico nella fase di trasferimento. Per ovviare a questo inconveniente ci sono due soluzioni: usare carta trattata che risenta poco dell'umidità, oppure usare un toner ad altissima resistività. La prima soluzione, anche se qualcuno vi è ricorso, risulta costosa e condizionante. La seconda impone lo studio di un nuovo meccanismo di sviluppo in quanto quelli tradizionali non assicurano risultati soddisfacenti con un toner monocomponente ad alta resistività.Toner Liquidi. Nel caso dei toner liquidi le particelle, di grandezza tra 1 e 2 micron, si trovano in sospensione in un liquido isolante, solitamente a base di idrocarburi. La carica elettrica è ottenuta mediante additivi chimici adatti. Il liquido isolante, detto "dispersant", ha la funzione del carrier. Il toner liquido ha una concentrazione di particelle molto bassa (0,1-0,3%) e in questa forma è detto "premix". Per reintegrare le particelle e gli additivi consumati nella copiatura, si compensa il bagno di sviluppo con un liquido a concentrazione elevata detto concentrato, il quale ha le stesse funzioni del replenisher che abbiamo visto essere utilizzato per i toner bicomponenti. La fine del bagno di toner liquido è provocata da un esaurimento fisico del liquido dovuto all'esportazione in copiatura e dalla evaporazione, oppure da uno sbilanciamento dei componenti, o ancora dalla degradazione nelle caratteristiche elettriche dovuta a invecchiamento o a inquinamento. Si tratta comunque di sistemi delicati, soggetti a rapido invecchiamento (12-18 mesi). La qualità copia ottenibile è solitamente, rispetto a quella assicurata dal toner in polvere, inferiore come contrasto ma migliore nella resa dei mezzi toni.

Trasferimento

Si intende il trasferimento dell'immagine sviluppata su un supporto. Viene realizzato caricando con un corona, di segno opposto a quello del toner, un supporto destinato a ricevere l'immagine e a contatto del fotoconduttore sviluppato. Nella maggior parte dei casi si tratta di carta o film poliestere per la realizzazione di trasparenti da proiettare con lavagna luminosa. La carta utilizzata è quella conosciuta come "normale" o "comune" che in realtà deve possedere buone caratteristiche di rigidità, bassa polverosità, bassa conducibilità elettrica ed essere accuratamente confezionata. In particolare, per favorire il trasferimento del toner monocomponente in condizioni di elevata umidità, si utilizzano carte a superficie trattata.

Fissaggio

In questa fase l'immagine trasferita viene fissata al supporto di carta, pellicola o altri materiali speciali. L'operazione viene effettuata con dispositivi detti fusori, di vario tipo. Tra questi troviamo quelli a forno (calore per irraggiamento); a rulli caldi (calore e pressione - si tratta normalmente di rulli metallici, rivestiti di resina fluorata e/o gomma siliconica, riscaldati all'interno per irraggiamento, a temperatura controllata); a rulli freddi (alta pressione, solo per toner appositi); a rulli asciugatori (solo per toner liquido); a flash (calore per rapido irraggiamento). Il dispositivo più diffuso è indubbiamente quello a rulli caldi. Nei sistemi a rulli viene utilizzato come distaccante un olio siliconico che trova posto tra i prodotti di consumo. Durante il fissaggio si possono verificare degli inconvenienti tipo una fusione insufficiente del toner, oppure un riporto di toner dovuto ai rulli. Questi problemi sono in genere provocati da una temperatura di fusione del toner e di quella del fusore che mal si adattano l'una all'altra, oppure da sistemi di oliatura e pulizia deteriorati o inadeguati. Per mantenere puliti i rulli fusori si ricorre sovente a speciali feltri o rullini in feltro impregnati di olio al silicone, i quali vanno sostituiti periodicamente.

Rigenerazione del fotoconduttore

Ripristina il fotoconduttore nella situazione di partenza e ne consente il riutilizzo. Viene effettuata scaricando le cariche residue con luce e corona di segno opportuno, ripulendo poi il toner residuo con una spazzola o con una lama di gomma (blade). Spazzole e lame di pulizia sono comuni prodotti di consumo delle attrezzature multifunzione. In alcuni casi la pulizia viene effettuata con un secondo passaggio sul gruppo di sviluppo dopo la scarica.

Cartucce

Introdotte per la prima volta da Canon, si sono diffuse enormemente negli ultimi anni. Nelle cartucce si trovano raggruppati i principali componenti a vita limitata: esse possono essere facilmente e rapidamente sostituite dallo stesso utente. Le cartucce, usate soprattutto nelle stampanti laser e nelle copiatrici personal, possono essere di diverso tipo e comprendere da un solo componente all'intero processo (fotoconduttore, sviluppatore, dispositivo di carica e lame di pulizia). Sono oggetto di attenzione da parte di un numero crescente di ricondizionatori che le riempono nuovamente di toner, dopo averle aperte e sostituito i componenti eventualmente esauriti, danneggiati o usurati.

In questa immagine hai riepilogato tutto il processo.