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Disponibilizado na internet em www.galeradafisica.com.br
Publicado originalmente no Folhetim no 02
O ORIGINAL DA CÓPIA XEROX
Veja como funcionam as
copiadoras que usam o processo conhecido como xerográfico. No final do artigo,
uma dica para uma experiência simples (dá para usar até
a meia da Carla Perez) que,
pelo menos qualitativamente,
reproduz o princípio de funcionamento da xerox.
C
ópias de documentos, até o
final da década de 30, eram
obtidas por fotografia. Nessa época, o processo fotográfico (a fotocópia), que utiliza produtos químicos e ambientes especiais para obter uma imagem, era bem
trabalhoso e consideravelmente lento. Em 1937, Chester F. Carlson (um
advogado norte-americano) inventou um método alternativo, que veio
a ser conhecido como xerografia
("escrita seca", de "xeros" = seco;
"grafia" = escrita). Esse método veio
a ser posteriormente patenteado
pela empresa americana Xerox.
Hoje em dia a xerocópia (comumente conhecida por "xerox") é utilizada em tão larga escala que nem se
discute sua importância. De tão usual, já deu até origem aos verbos
xerocar e xerocopiar (reproduzir por
xerox; copiar através de xerografia).
Por isso, e por ter como base a eletrostática, julgamos interessante
apresentar uma pequena descrição
do processo e de como é obtida a
cópia.
Como dissemos, a xerografia é um
processo de impressão baseado em
princípios eletrostáticos. Ele pode
ser entendido, simplificadamente, em
6 etapas:
1a etapa: a preparação
Nessa etapa, uma superfície especial é carregada positivamente através de uma descarga corona (descarga elétrica através de uma ponta), como ilustrado pela figura (1).
Essa superfície é normalmente composta de um metal (revestido por
uma fina camada de óxido de alumínio) ligado à terra, recoberto de
material fotocondutor, ou seja, um material fotossensível (sensível à luz)
que funciona como bom isolante no escuro, mas passa a conduzir quando
exposto à luz.
2a etapa: a exposição
Ilumina-se o "original" fazendo com que uma "imagem" seja projetada sobre a superfície carregada na primeira etapa (a rigor, a "imagem projetada"
sobre a superfície fotocondutora corresponde a regiões de luz e sombra,
uma vez que as partes brancas do "original" refletirão mais intensamente a
luz que as escuras). Desse modo, a carga inicialmente "espalhada" por
sobre a superfície será neutralizada
nas áreas que receberem luz mais
intensa, como mostra a figura (2),
acima.
Lembre-se de que o
material fotocondutor
funciona como condutor nas regiões iluminadas e, uma vez que
o metal possui uma ligação terra ... resultado: apenas as partes da superfície que
não forem iluminadas
diretamente permanecerão carregadas.
Assim, pode-se dizer que uma "imagem eletrizada" do original ficará
"impressa" sobre a superfície. Veja
por exemplo, na figura (3) - através
de nossa "imaginária lente de aumento para visão de cargas elétricas" -como ficaria
uma ampliação do
número impresso no
pé da página 2 do documento original.
3a etapa: a revelação
Agora, a superfície,
que se encontra parcialmente carregada
(positivamente), contendo uma imagem
eletrostática do original, é submetida a um banho de
"toner" - a "tinta" da copiadora - que
é carregada negativamente antes de
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ser espargida sobre a superfície. Trata-se de uma tinta especial, composta
por partículas termoplásticas pigmentadas (tipo um pó de grafite recoberto
por uma resina que se dissolve por aquecimento). Por atração elétrica, as
partículas da tinta aderem às partes eletrizadas da superfície (veja figura
(4)) e, nessa etapa, forma-se a primeira imagem já visível.
Uma experiência simples
sobre o princípio de
funcionamento da
xerocópia
Uma dica para a realização de uma
experiência simples que, pelo menos
qualitativamente, reproduz o princípio de funcionamento do processo
xerográfico.
4a etapa: a xerocópia
Para a efetiva obtenção da xerocópia, "deita-se" o papel sobre a superfície
e, através de mais uma descarga corona (positiva) promove-se a adesão
das partículas pigmentadas ao papel (pois este, uma vez carregado, passa a
atraí-las com maior intensidade do que a superfície fotocondutora (figura
(5)), produzindo então a xerocópia.
Material necessário:
1. Uma chapa de PVC (ou plástico
eletrizável) do tamanho de uma folha
de papel;
2. Uma folha de papel em branco;
3. Um pedaço de meia de seda (de
preferência, a meia-calça da Carla
Perez!);
4. Um pouco de grafite em pó (cerca
de 10g).
Procedimento:
1o passo: estenda a chapa de PVC sobre uma superfície horizontal e lisa;
2o passo: esfregue seguidamente a
meia de seda em duas pequenas faixas sobre a chapa de PVC, com movimentos cadenciados e unidirecionais
(ao final desse procedimento, apenas
essas duas pequenas faixas da chapa
deverão estar carregadas);
3o passo: despeje uniformemente uma
fina camada de pó de grafite sobre a
superfície;
5a etapa: a fixação da imagem
Para que as partículas de toner não se desprendam mais do papel, elas
devem ser fixadas. Normalmente, essa fixação ocorre por um processo
térmico, no qual o papel passa por entre cilindros aquecidos que "fundem"
as partículas do toner com as fibras de celulose que compõem o papel. Já
reparou que a cópia, ao sair da máquina, está sempre bem quentinha?
6a etapa: a limpeza
A última etapa de todo esse processo é a da limpeza da superfície
fotocondutora. Antes que se possa produzir novas cópias, deve-se remover
totalmente a imagem residual que porventura permaneça sobre essa superfície. Para tanto, dois procedimentos são utilizados: um mecânico, quando
uma escova percorre a superfície removendo as partículas de toner que
permaneceram grudadas a ela; o outro elétrico, no qual a superfície é iluminada para eliminar qualquer carga residual. Repare que quando a máquina
está com "problemas", pode-se mesmo ver "imagens fantasmas" que nada
têm a ver com o original que reproduzimos, ou mesmo aqueles "riscos pretos" indesejáveis no meio da cópia.
Marcelo Fonte Boa
4o passo: coloque a chapa de PVC em
posição vertical, de modo a que escorra o excesso do pó de grafite (nesse passo, deverá permanecer pó de
grafite apenas sobre a região previamente eletrizada);
5o passo: deite a folha de papel em
branco sobre a chapa de PVC;
6o passo: esfregue, novamente com
a meia de seda, a superfície da folha
de papel em branco;
7o passo: retire o papel, e nele deverá
aparecer impressa a "imagem" do trecho eletrizado (claro que não é nenhuma "brastemp", mas ilustra o processo, não é mesmo?).
Marcelo Fonte Boa
Referências:
COMO FUNCIONA - Enciclopédia de Ciência e Técnica, fascículo 69, pág. 1101, Ed.
Abril Cultural, 2a ed., 1979.
Zallen, Richard. In Tipler, Física, vol. 2, pág.
182, Ed. Guanabara Dois, RJ, 1978.