Toner interno della stampante laser: cera, elettricità statica, molta plastica

Lee Simmons

Il toner è uno di quei prodotti di uso quotidiano che tutti diamo per scontato. Quando la stampante si sta esaurendo, inserisci una nuova cartuccia: lontano dalla vista, lontano dal cuore. Bene, dobbiamo chiederci cosa ci sia effettivamente in quella cartuccia... quindi ne abbiamo aperto uno. Cattiva idea! (Ne parleremo più avanti.) Ma ora siamo tutti ripuliti e torniamo con le risposte.

Si scopre che il toner è composto principalmente da plastica in polvere, e questa è la chiave dell'intera tecnologia. La plastica ha due proprietà utili: puoi spostarla come per magia con l'elettricità statica e poi puoi scioglierla sulla carta per ottenere immagini nitide e a prova di sbavature. Questa tecnica di stampa con polvere anziché inchiostro è chiamata xerografia (xeros in greco significa "secco") e funziona allo stesso modo sia che tu stia stampando o copiando. Infatti, Gary Starkweather ha inventato la stampante laser alla Xerox nel 1969, in un famoso esempio di ingegneria canaglia, modificando una delle fotocopiatrici da ufficio dell'azienda. (Ha dovuto lavorare in segreto dopo che il suo capo gli ha ordinato di abbandonare l'idea.)

Vedi, una fotocopiatrice ha un tamburo rotante rivestito con un semiconduttore come il selenio; quel rivestimento converte la luce in elettricità, proprio come in una cella solare. Facendo rimbalzare la luce brillante su una copia cartacea (... o su parti selezionate della tua anatomia) e sul tamburo, crea un riflesso spettrale dell'originale in cariche statiche a cui il toner può aderire. Starkweather si rese conto che potevi utilizzare lo stesso impianto per stampare file digitali scansionando un laser direttamente sul tamburo. L'unica differenza sta nel modo in cui viene generata l'immagine elettrostatica.

A parte la plastica, i primi toner per stampanti degli anni ’70 contenevano poco più che fuliggine e ruggine. Quest'ultimo, l'ossido di ferro, lo ha reso magnetico, per un migliore controllo nel processo di imaging. Ciò non funzionerebbe per la stampa a colori, introdotta nel 1994; l'ossido scuro avrebbe virato i colori al marrone. Ma i produttori hanno escogitato altri additivi e perfezionamenti per migliorare la velocità e la qualità dell’immagine. Le formulazioni effettive sono progettate su misura per macchine specifiche, quindi gli elenchi degli ingredienti possono variare. Ma ecco la ricetta di base per la maggior parte delle stampanti più recenti.

I toner colorati sono costituiti per l'85-95% da plastica, macinata in polvere superfine; più piccoli sono i grani, migliore è la risoluzione dell'immagine. Poiché la plastica non conduce elettricità, le particelle possono trattenere una carica statica e, come i calzini in un'asciugatrice, si aggrappano a qualsiasi cosa abbia una carica opposta. Le stampanti laser sfruttano questa aderenza per trasferire il toner sul tamburo fotosensibile e da lì su un foglio di carta. La pagina passa quindi attraverso i rulli fusori caldi che sciolgono la plastica e la amalgamano nelle fibre della carta. È possibile utilizzare una varietà di polimeri, ma al giorno d'oggi il poliestere, il materiale delle tute da discoteca e delle bottiglie di soda, è la scelta migliore. È più costoso del vecchio standby, lo stirene acrilato, ma produce colori brillanti, ha un odore meno tossico e ha un punto di fusione più basso, che consente di risparmiare energia e consente alla macchina di funzionare più velocemente. Maneggia le cartucce con cura: le fuoriuscite di toner sono un disastro e l'inalazione di minuscole particelle sospese nell'aria può causare gravi danni ai polmoni. Oh, e non lavare i pantaloni in acqua calda; quel basso punto di fusione trasformerà i tuoi Dockers di cotone in una miscela di poliestere.

Le prime fotocopiatrici xerografiche agli inizi degli anni '60 utilizzavano il calore radiante, come i forni tostapane, per sciogliere il toner sulla pagina; sfortunatamente, i promemoria del capo a volte prendevano fuoco. (Il modello di punta di Xerox era dotato di un piccolo estintore.) I rulli del fusore risolvevano il problema ma ne causavano uno nuovo: il toner si attaccava ai rulli e macchiava la pagina successiva. La soluzione? Aggiungere cera di polipropilene per la lubrificazione. È un polimero come il poliestere, ma i suoi lunghi filamenti di carbonio hanno meno componenti chimici che pendono da essi, quindi le molecole possono facilmente scivolare l'una sull'altra.

Il poliestere è trasparente. Per farlo sembrare nero, i produttori aggiungono questa sostanza sporca, essenzialmente fuliggine di elevata purezza. Prodotto bruciando catrame o creosoto, il nerofumo viene utilizzato principalmente per indurire i prodotti in gomma; è per questo che le gomme sono nere. È anche un agente cancerogeno di classe II, ma una volta che la plastica fusa si indurisce sulle copie, viene sigillata in modo sicuro. Chimicamente è un miscuglio di atomi di carbonio su cui galleggiano nuvole di elettroni condivisi. Poiché questi elettroni hanno molto spazio per muoversi, possono assorbire l’energia luminosa a tutte le lunghezze d’onda visibili. Il risultato: nessuna luce viene riflessa sulla retina, un'assenza che il tuo cervello chiama "nera". (Se ci pensi, in realtà non puoi vedere queste parole. Stai deducendo la loro forma dallo spazio bianco attorno a loro.)