La xerografia è una tecnica di fotocopiatura inventata dal fisico americano Chester Carlson nel 1938, brevettata il 6 ottobre 1942 con il numero 2297691. Egli giunse al perfezionamento della tecnica, che gli fece guadagnare una fortuna, dopo anni di insuccessi. Nel 1944 trovò finalmente una azienda disposta ad investire nell'idea, la Haloid Company. La tecnica fu chiamata Xerography, dalla parola greca ξεροσ (Xeròs) che significa secco, per distinguerla dai processi precedenti che impiegavano reazioni chimiche in soluzioni acquose. Nel 1961 l'azienda mutò il nome in Xerox Corporation. Questa invenzione ha anche segnato definitivamente la disciplina del diritto d'autore, rendendo molto facile la duplicazione dei documenti. La tecnica è alla base del funzionamento delle moderne fotocopiatrici e delle stampanti laser che usano la carta xerografica. Funzionamento: Il processo si svolge in diverse fasi, quasi tutte svolte su un cilindro di alluminio rivestito da uno strato di selenio, un metallo che ha la proprietà di abbassare la sua resistenza elettrica quando esposto alla luce. Il cilindro, che ruota in sincronia con l'avanzare della carta, è chiamato tamburo fotoricettore o drum. Nel caso della xerografia a colori, i tamburi sviluppano immagini parziali che vengono poi sovrapposte su di un nastro flessibile metallizzato detto cinghia di accumulazione (accumulator belt) o cinghia di trasferimento (transfer belt). La fase di fusione avviene separatamente, in un fonditore o fusore. Definizione dell'immagine (Imaging) lo scanner legge l'immagine e la proietta nel CCD che la elabora in formato digitale e la invia alla scheda del laser. Nel caso delle stampanti, il codice digitale arriva direttamente dal computer che sta inviando la stampa. Esposizione (Exposing) il laser produce il suo raggio attraverso dei diodi (nel caso del monocromatico 1 nel caso del colore 4) che proiettano il fascio sul motore poliganale (a volte ce ne sono due) e tramite un gioco di lenti e specchi scrivono l'immagine sul tamburo, rotante alla stessa velocità di avanzamento della scansione. Nel vecchio processo analogico, il documento da copiare veniva illuminato e scandito da una lente, che proiettava l'immagine sul fotoricettore. Dove la luce riflessa giunge sul cilindro la superficie diventa conduttrice e azzera la carica elettrica, che rimane invece nelle zone scure. Sul tamburo si forma una immagine latente positiva dell'originale, sotto forma di potenziale elettrico. Sviluppo (Developing) continuando la rotazione, la superficie del tamburo passa di fronte ad un distributore di toner. Il distributore è costituito in genere da un rullo magnetico su cui è attaccata della fine polvere di ferro chiamata developer. Sulla polvere di ferro, che ha acquisito una carica elettrica opposta a quella del tamburo, si depositano le particelle di toner che vengono portate in prossimità del tamburo. Qui il toner viene attratto solo dalle zone in cui la carica negativa originaria è stata annullata dalla luce del laser e respinto dove la carica persiste. Si sviluppa in questo modo l'immagine latente in forma visibile. Trasferimento (Transfering) a questo punto un foglio passa tra il tamburo e un filo elettrico posto inferiormente e caricato ad un potenziale maggiore del tamburo (corotron di trasferta). In questo modo le particelle di toner vengono attratte e si trasferiscono sulla carta, riproducendo l'immagine. Un elettrodo a forma di sega, ovvero con tante punte affiancate scarica la maggior parte della carica presente sul tamburo facilitando il distacco del foglio. 6. Fusione (Fusing) in questa fase il foglio avanza in una unità detta fonditore dove per effetto di calore e pressione applicate da due rulli, il toner depositato viene fuso e incorporato nelle fibre della carta. All'interno del fonditore c'è del tessuto che provvede alla pulizia nonché alla lubrificazione dei due rulli. 7. Pulizia e Scaricamento (Cleaning & Discharging) il tamburo prosegue la sua corsa attraverso una sezione dove viene scaricato e ripulito dal toner residuo da una lama di pulizia, ed è pronto per ricominciare. Se la circonferenza del tamburo è inferiore alla lunghezza di un foglio, il ciclo è ripetuto più volte in una fotocopia.

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L'impiego delle stampanti risale agli albori dell'informatica, in quanto bisogna ricordare che l'utilizzo del monitor per l'output dei dati è una invenzione relativamente recente. I primi computer restituivano i dati per mezzo di spie luminose, nastri perforati e stampe su carta. In realtà anche prima dell'era dei computer, già a metà '800 erano disponibili stampanti per imprimere su carta i segnali in Codice Morse del telegrafo.

Tutte le stampanti sviluppate fino agli anni '80 utilizzavano la tecnologia ad impatto, già sviluppata per le macchine da scrivere; i primi sistemi di videoscrittura erano praticamente costituiti da una stampate abbinata ad un computer dedicato. L'introduzione della tecnologia a matrice di aghi avvenne nel 1970 ad opera di Centronics, nome legato allo standard della porta parallela. Il numero limitato di aghi nei primi modelli produceva caratteri poco definiti e sbiaditi.

L'introduzione della matrice a 24 aghi con il modello Epson MX-80 segnò una svolta nella qualità, che divenne comparabile con la tecnologia ad impatto tradizionale, ma con in più la possibilità della stampa grafica. Nel 1971 la Casio inizia lo sviluppo della tecnologia a getto di inchiostro piezoelettrica. Il primo modello commerciale di stampante inkjet fu disponibile solamente nel 1984: la serie Thinkpad dalla Hewlett Packard. Questa svolta fu possibile grazie allo sviluppo della tecnologia termica a partire dal 1979 dalla stessa HP. Dopo tre anni usci il primo modello a colori: la paintjet. La tecnologia laser fu sviluppata inizialmente da Xerox Corporation nel 1971.

Le prime macchine erano estremamente costose, complesse ed ingombranti. La prima stampante laser commerciale da tavolo fu resa disponibile da Canon nel 1982: la LBP-10. Importante fu anche lo sviluppo degli standard di comunicazione con il computer. Alcuni modelli di stampanti di successo hanno dato origine a standard de facto, le così dette emulazioni. Una stampante poteva accettare i comandi destinati al modello standard emulato ed era in questo modo compatibile con il software esistente. Alcuni esempi di emulazioni sono: IBM Proprinter, Epson ESC P/2, HP Laserjet. Altrettanto importante è stata l'ideazione dei linguaggi standard per la descrizione della pagina, indipendenti dal modello di stampante: i più diffusi sono il Postscript di Adobe Systems (1976) ed il Printer Control Language (PCL) di Hewlett Packard.

In pratica le applicazioni codificano nel linguaggio specifico le pagine da stampare, senza doversi preoccupare di quale dispositivo di output è utilizzato, il codice è poi interpretato dal microprocessore della stampante, dai driver software, oppure da programmi di visualizzazione/conversione. Tecnologie : Molteplici sono le tecnologie sviluppate per stampare informazioni su carta. Alcune sono state rese obsolete dall'arrivo di altre, ma spesso non del tutto estinte, semplicemente relegate ad applicazioni particolari. Tridimensionali: Questo tipo di stampanti permette la riproduzione in tre dimensioni di oggetti aventi varia foggia e dimensione. Si basano su di una serie di testine - disposte secondo i tre assi dello spazio (x, y, z) dalle quali viene estruso il materiale (in genere una resina) che costituirà l'oggetto finito.

La precisione e l'ordine di grandezza dei dettagli riprodotti rendono questo tipo di stampanti adatte alla modellistica industriale. Si prevede il suo impiego anche per la tele-dislocazione delle linee di produzione della componentistica industriale, medica e della oggettistica rispetto alle sedi di progettazione. Impatto: Questa tecnologia è strettamente legata alle macchine da scrivere elettriche, da cui sono derivate le prime stampanti. Essenzialmente alcuni punzoni riportano in rilievo la forma del carattere, che per mezzo di un elettromagnete viene battuto sulla carta con l'interposizione di un nastro inchiostrato.

I caratteri possono essere portati su leve, sulla superficie di cilindri, sul bordo di un disco (margherita) o su una sfera. I limiti di questo sistema consistono nella limitatezza di ciò che può essere stampato (font fissi, niente grafica) e nella lentezza. Matrice di aghi: Stampante ad aghi Apple scribeTestine di stampa, generalmente con standard di 9 o 18 oppure 24 aghi, mossi da elettromagneti azionati da transistor Darlington, battono sulla carta attraverso un nastro inchiostrato mentre si spostano lateralmente sul foglio. La sequenza dei colpi è generata da un circuito elettronico per comporre i pixel che costituiscono i caratteri o parte di una immagine.

La stampa può avvenire in entrambi i sensi di spostamento della testina, con un aumento della velocità complessiva (stampa bidirezionale). Alcuni modelli di stampanti ad aghi possono riprodurre il colore, impiegando oltre al nero anche tre bande colorate secondo lo standard CMY, Cìano Magenta Yellow. La tecnologia di stampa a matrice è ancora richiesta in alcuni settori poiché permette di imprimere anche modulistica a più copie. Getto di inchiostro: È la tecnologia che ha avuto il maggiore successo presso l'utenza privata ed i piccoli uffici, principalmente a causa del basso costo di produzione, della silenziosità e buona resa dei colori. Una schiera di centinaia di microscopici ugelli spruzzano minuscole gocce di inchiostro a base di acqua sulla carta durante lo spostamento del carrello.

Il movimento dell'inchiostro è ottenuto per mezzo di due distinte tecnologie: pompe piezoelettriche che comprimono il liquido in una minuscola camera, resistenze elettriche che scaldano bruscamente il fluido all'interno della camera di compressione aumentandone il volume e quindi facendolo schizzare dall'ugello (Jet_Plate). Entrambi veri prodigi di fluidodinamica sono realizzate con tecnologie di fotoincisione simili a quelle per la produzione di massa dei circuiti integrati, che consentono costi per quantità molto contenuti. La risoluzione e la qualità di stampa di queste testine raggiunge livelli paragonabili alla fotografia tradizionale, ma solamente utilizzando carta la cui superficie sia stata opportunamente trattata per ricevere l'inchiostro. Il problema più grave di questa tecnica è l'essiccamento dell'inchiostro nelle testine, che è frequente causa di malfunzionamenti.

Un altro svantaggio è dato dall'elevato costo per copia stampata se confrontato con le altre tecnologie. Getto di cera - Inchiostro solido tecnologia simile alla precedente, ma che offre anche su carta comune immagini dall'aspetto fotografico, grazie alla lucidità della cera. L'impiego di queste stampanti si sta espandendo sempre più. Originariamente creata da Tektronix nel 1986. Dopo l'acquisto da parte di Xerox della divisione Color Printing and Imaging di Tektronix nel 2000, la tecnologia "solid ink" (inchiostro solido) divenne parte della linea di stampa da ufficio di Xerox. La tecnologia solid ink utilizza degli stick di inchiostro solido al posto dell'inchiostro fluido o delle cartucce di toner abitualmente utilizzate nelle stampanti.

Dopo che lo stick di inchiostro viene caricato nella stampante, viene sciolto ed utilizzato per produrre immagini sulla carta in un processo molto simile alla stampa offset. Xerox sostiene che la stampa con gli inchiostri solidi abbia colori più vibranti rispetto agli altri metodi di stampa, sia più facile da usare, possa essere fatta su una varietà di mezzi molto ampia e sia maggiormente eco-compatibile dal momento che riduce la produzione di sostanze di scarto. Gli stick non sono tossici e si possono maneggiare senza alcuna conseguenza nociva. A metà degli anni novanta, il Presidente della Tektronix mangiò parte di uno stick di inchiostro solido, allo scopo di dimostrare che erano completamente sicuri da usare e maneggiare...e potenzialmente mangiare! La sostanza degli stick è composta da olii vegetali. Stampanti a inchiostro solido sono per esempio la Xerox Phaser 8560 e la Xerox Phaser 8560MFP. Laser: Questa tecnologia deriva direttamente dalla xerografia comunemente implementata nelle fotocopiatrici analogiche. In sintesi, un raggio laser infrarosso viene modulato secondo la sequenza di pixel che deve essere impressa sul foglio. Viene poi deflesso da uno specchio rotante su un tamburo fotosensibile elettrizzato che si scarica dove colpito dalla luce.

L'elettricità statica attira una fine polvere di materiali sintetici e pigmenti, il toner, che viene trasferito sulla carta (sviluppo). Il foglio passa poi sotto un rullo riscaldato che fonde il toner facendolo aderire alla carta (fissaggio). Per ottenere la stampa a colori si impiegano quattro toner: nero, cìano, magenta e giallo, trasferiti da un unico tamburo oppure da quattro distinti. Per semplificare la gestione, nelle stampanti laser monocromatiche moderne il toner e il tamburo fotosensibile sono incluse in un'unica cartuccia. Diverse agenzie per l'ambiente e giornali specializzati hanno verificato che, durante la stampa, vengono rilasciate alcune polveri sottili cancerogene come benzolo e stirolo, che sono coloranti contenuti nel toner. LED: Tecnologia molto simile alla precedente, impiega al posto del laser una barra di LED disposti per tutta la larghezza di una pagina e in numero uguale al numero di pixel da stampare.

Le ultime tecnologie consentono una risoluzione di stampa pari o superiore al laser. Carta termica: Impiega un rotolo di carta speciale, trattata chimicamente in modo da annerirsi se scaldata. Una testina larga quanto la pagina, costituita da una schiera di resistenze elettriche che si scaldano per effetto Joule, impressiona l'immagine sul foglio mentre questo vi scorre sotto. Era impiegata nei primi apparecchi telefax, ma i documenti stampati tendevano ad ingiallire e diventare illeggibili in breve tempo. La tecnica è largamente impiegata nelle stampanti di registratori di cassa, bilance, parchimetri ecc. Era impiegata nella stampante integrata nel personal computer Olivetti P6060, avente una testina ceramica a matrice di punti (5x7), disposti su 7 file e 5 colonne. Trasferimento termico: Questa tecnologia (detta anche a sublimazione) deriva direttamente dalla precedente, ma invece di impiegare carta speciale, utilizza una pellicola di plastica rivestita da un pigmento che viene trasferito su carta comune dal calore. Esistono anche modelli a colori, impieganti quattro pellicole con i colori fondamentali. Non offrono però risoluzioni molto elevate ma danno delle stampe più durature. Braille: Queste macchine non impiegano inchiostri ma imprimono nella carta i simboli caratteristici dell'alfabeto Braille per non vedenti. Dispongono di una serie di punzoni mossi da elettromagneti che perforano o imbutiscono la carta.

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