Formación de Imagen Latente en Copiadoras Analógicas y Digitales

Si bien el siguiente artículo intenta ser lo más general posible, está basado en la tecnología aplicada por RICOH en sus fotocopiadoras tanto analógicas como digitales y que además es el sistema más ampliamente utilizado por otros fabricantes.

Independientemente de la manera en la que se obtenga la información de la imagen a fotocopiar, esto es, por reflexión directa de la luz proveniente del original (proceso analógico) o bien por incidencia de la misma sobre un sensor de imagen (proceso digital), en toda fotocopiadora se debe generar lo que se conoce como imagen latente sobre un cilindro fotoconductor que será el vínculo entre la sección óptica (escáner) y la de revelado. Esta imagen latente es una réplica invisible de la imagen original y está formada por cargas eléctricas distribuidas en la superficie del cilindro con una densidad que guarda una relación con los tonos de grises de la imagen. Posteriormente, la rotación del cilindro hará que se revele dicha imagen al pasar frente a la unidad de revelado a causa de fuerzas de atracción entre toner y el cilindro. Según la fotocopiadora sea analógica o digital, dicha imagen junto con su proceso de generación es diferente. A continuación de detallan las particularidades propias de cada uno.

En una fotocopiadora analógica, el proceso es el siguiente. En primer lugar se carga uniformemente toda la superficie del cilindro fotoconductor con una dada polaridad, típicamente negativa en tecnología de OPC.
Seguidamente la lámpara de borrado ilumina y descarga determinadas secciones del cilindro para generar los bordes frontal, lateral y posterior de la imagen según el tamaño de papel a utilizar.
A medida que rota el cilindro, la imagen reflejada del original incide, línea por línea sobre el mismo descargando a masa una cantidad de cargas eléctricas en proporción directa con la intensidad de la luz proveniente del original. Es decir que, idealmente, en secciones donde el original es blanco, el cilindro deberá descargarse completamente y en secciones donde el original es oscuro no deberá descargarse. Los tonos de grises intermedios entre esos extremos, producirán sólo una descarga parcial del cilindro que será tanto mayor donde más claro sea el tono de gris. De esta forma se genera lo mencionada imagen latente y el método de exposición a la luz y la subsiguiente descarga de las áreas claras se conoce como “write to white”, que representa la idea de “escribir”, es decir, incidir con luz de relativamente alta intensidad en las zonas blancas del original.

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Posteriormente, esta imagen formada por cargas eléctricas sobre el cilindro pasará frente a la unidad de revelado donde se encuentra el toner con carga opuesta (típicamente positiva para tecnología OPC). Las zonas de mayor densidad de carga (zonas que no han recibido la incidencia de la luz y que se corresponden con zonas oscuras del original) atraerán mayor cantidad de toner, mientras que las secciones del cilindro con menor densidad de carga atraerán proporcionalmente menos toner. De esta manera se hace visible la imagen latente, revelándose a través del toner que queda adherido al cilindro y que posteriormente será transferido al papel. El/los rodillos magnéticos de la unidad de revelado reciben un potencial de polarización (bias) negativo que limita la cantidad de toner a transferir en las zonas donde idealmente debería haberse descargado completamente el cilindro. Esto previene que aparezca fondo sucio sobre las partes blancas.

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En una fotocopiadora digital, el proceso es muy diferente y menos intuitivo de comprender. Al igual que en una fotocopiadora analógica, existe un mecanismo por el cual el cilindro se carga uniformemente a un determinado potencial, si bien aquí lo hace a un potencial negativo, y una lámpara de borrado con idéntica función a la descripta anteriormente.
En una fotocopiadora digital, a medida que la imagen es escaneada, es traducida a niveles binarios que, previo procesamiento, será la fuente de información que se le proporcionará al diodo láser para construir la imagen latente sobre el cilindro. A diferencia del proceso analógico donde la imagen latente se va conformando línea tras línea, en una fotocopiadora digital, la imagen latente se va dibujando píxel por píxel a lo largo de cada línea.
A cada punto del cilindro el laser aplicará una potencia (que se puede traducir en una intensidad lumínica, si bien fuera del espectro visible) que será proporcional al nivel de negro del original. De esta manera, las zonas claras del original se traducirán una baja intensidad del láser y por lo tanto en una zona con alta densidad de cargas sobre el cilindro. Similarmente, una zona oscura del original se traducirá en una zona prácticamente descargada del cilindro. Este método de formación de la imagen latente se conoce como “write to black” y representa la idea del laser “escribiendo” con la mayor intensidad en las zonas donde el original es negro.
Debe remarcarse aquí que este proceso es el opuesto al que genera la imagen latente en una fotocopiadora analógica. Visto de otra forma, podría decirse que en una fotocopiadora analógica la luz que llega al cilindro es proporcional al nivel de blanco, y por consiguiente descarga el cilindro donde se pretende que no se transfiera toner, mientras que en una fotocopiadora digital la intensidad con la que el láser incide sobre el cilindro es inversamente proporcional al nivel de blanco del original, formándose así una imagen “en negativo” de carga eléctricas en el cilindro, es decir mayor densidad de carga en las zonas más claras del original.
En una fotocopiadora digital todos los potenciales que hay en juego son negativos y a su vez el toner también está cargado negativamente; a su vez, el potencial de bias aplicado a el/los rodillos magnéticos cobra un rol fundamental en el revelado de la imagen como se describe a continuación.
El concepto detrás de una fotocopiadora analógica es muy sencillo de comprender, el toner, cargado positivamente, es atraído a las zonas con cargas negativas del cilindro que son las zonas en las cuales el cilindro fotoconductor no recibió tanta intensidad de luz como aquellas donde el original es más claro. En una fotocopiadora digital, el toner ha sido cargado negativamente y a su vez todos los potenciales (carga del cilindro y bias de revelado) son negativos. Uno podría tender a pensar que dado que todas las cargas son del mismo signo se deberían repeler y por consiguiente no habría motivos aparentes para pensar que el toner pudiera ser atraído hacia el cilindro.
La respuesta a ello es muy simple: hay que pensar en términos de diferencia de potencial y de líneas de campo eléctrico. Las zonas que no han sido descargadas (que corresponden a zonas blancas del original) presentan un potencial del orden del bias aplicado a el/los rodillos magnéticos de la unidad de revelado, con lo cual la diferencia de potencias es nula y por lo tanto no hay líneas de fuerza entre la unidad de revelado y el cilindro haciendo que las partículas de toner no se desprendan de la unidad de revelado.
En el otro extremo, las zonas que han sido completamente descargadas (y que corresponden a zonas negras del original) presentan un potencial idealmente nulo que con respecto al potencial de la unidad de revelado (negativo) es más positivo. Dejando de lado por un momento los potenciales absolutos se puede observar que existe una diferencia de potencial positiva del cilindro con respecto al de la unidad de revelado, con lo cual el toner cargado negativamente se ve atraído hacia las zonas descargadas del cilindro. Tanto más toner pasará de la unidad de revelado al cilindro cuanto mayor sea la diferencia de potencial entre ellos.

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De esta manera, se releva una imagen con toner sobre el cilindro de una fotocopiadora digital exactamente como la que se hubiera revelado en una analógica con la diferencia que la imagen latente que sirvió de nexo entre la imagen del original y la que finalmente se transferirá al papel se formó de una manera totalmente opuesta.
Cabe acotar que en rigor, en una fotocopiadora digital la imagen latente de un pleno (negro absoluto) no presenta un potencial exactamente nulo sino de alrededor de -150V, mientras que la de un blanco perfecto es del orden de los -950V. Por su parte la unidad de revelado recibe una polarización del orden de los -650V.
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