Chester Carlson et la xérographie

Chaque copieur et imprimante laser renferme une surface sensible à la lumière appelée photorécepteur. Cette surface consiste en une fine couche de matière photoconductrice appliquée à une courroie flexible ou un tambour. Le photorécepteur est isolant dans l'obscurité, mais devient conducteur dès lors qu'il est exposé à la lumière. Il est chargé dans l'obscurité en appliquant une tension en courant continu aux fils adjacents, ce qui produit un intense champ électrique près des fils, entraînant l'ionisation des molécules d'air. Les ions de la même polarité que la tension des fils se déposent sur la surface du photorécepteur, créant ainsi un champ électrique sur toute la surface.

Dans un copieur ou une imprimante numérique, l'image est exposée sur le photorécepteur à l'aide d'un laser de balayage modulé ou d'une barre à diodes électroluminescentes. Dans les anciens modèles de copieurs analogiques, la lumière réfléchie provenant d'une image illuminée est projetée sur le photorécepteur. Dans un cas comme dans l'autre, les zones du photorécepteur qui sont exposées à la lumière sont déchargées de manière sélective, provoquant une baisse du champ électrique. Les zones plus sombres conservent leur charge.

La poudre pigmentée utilisée pour développer l'image est appelée toner. Les particules du toner composées de colorant et de résine plastique possèdent des propriétés électrostatiques très précises et présentent des diamètres compris entre 5 et 10 micromètres. Elles sont mélangées et chargées par des billes magnétisées qui les transportent vers la zone de développement. Ces particules sont chargées par le phénomène de triboélectricité (souvent désigné sous l'appellation d'électricité statique). Le champ électrique associé à la configuration de charge de l'image sur le photorécepteur exerce une force électrostatique sur le toner chargé, lequel adhère à l'image. Un document couleur est obtenu par une imprimante dotée de quatre unités xérographiques qui créent et développent des images de couleur cyan, magenta, jaune et noire. La superposition de ces images formées par la poudre permet de produire des documents en couleur.

Pour que l'image formée par la poudre soit transférée depuis le photorécepteur vers le papier, le papier entre en contact avec le toner, tandis qu'une charge d'une polarité opposée à celle du toner est appliquée. La charge doit être suffisamment forte pour surmonter l'adhésion de la poudre sur le photorécepteur. Une nouvelle charge très précise libère le papier du photorécepteur et l'image figure désormais sur le papier.

Lors du processus de fusion, le toner qui contient l'image est fondu et collé au papier. Pour ce faire, le papier est acheminé à travers une paire de rouleaux. Un rouleau chauffant fait fondre le toner, lequel est fusionné au papier à l'aide de la pression exercée par le second rouleau.

Le transfert du toner du photorécepteur au papier n’est pas efficace à 100 %. Le toner résiduel doit être éliminé du photorécepteur avant le cycle suivant d’impression. La plupart des copieurs et imprimantes à débit moyen ou élevé l’éliminent à l’aide d’une brosse de nettoyage rotative.