Основы ксерографии. Основные причины возникновения белого и черного листа Основы ксерографии учебное пособие

Лекция 16 . Ксерография

1.Ксерографический процесс

2. Процесс копирования

1.Ксерографический процесс

Множительнаятехника. Процесс ксерографии (состоит из двух латинских слов: ксерокс в переводе сухой и графос- запись) был изобретен и запатентован в 1938 г. Честером Карл­соном, американским изобретателем из Нью-Йорка. Через 10 лет после этого был выпущен первый аппарат. В середине 50-х гг. была создана первая специализированная фирма RANK XEROX, которая была монополистом до начала 70-х гг. В настоящее время идет конкурентная война между американской фирмой XEROX и японскими фирмами CANON, RICOH и SHARP.

Принцип работы ксерографического аппарата (рис.1) за­ключается в следующем. Поток светового облучения формиру­ется в соответствии с элементами изображения на оригинале. Далее этот поток воздействует на барабан. В местах, отражаю­щих контур изображения на барабане, образуется электростати­ческий заряд. За счет этого заряда образовавшийся на барабане порошок (или тонер) укладывается на его поверхность, копируя изображение оригинала. Затем барабан при повороте контакти­рует с бумагой, на которую переносится порошок и закрепляется на ней при обогреве.

Конструкции ксерографического аппарата различаются в за­висимости от его производительности и технических возможно­стей копирования:

Формат оригинала и копии - это размер листа бумаги, с которого и на который переносится изображение. Основной формат - это А4 (210-297 мм). Некоторые виды ксеро­графического аппарата могут исполнять форматы А2; А1; АО и A3 (297-420 мм). Иногда применяются форматы бумаги, при­нятые в США - В4 (250-354 мм); Letter (8-11 дюймов, или 216-279 мм) и Legal (8-14 дюймов, или 216-356 мм).

Ксерографические аппараты по своему назначению и воз­можностям копирования можно разбить на пять групп.

1. Портативные копировальные аппараты (portable copiers ):

Формат оригинала и копии - А4;

Скорость копирования до 5-6 копий/мин.;

2. Низкосортные копировальные аппараты (low - volume copiers ):

Формат оригинала - А4 (A3);

Формат копии - А4 (A3);

Скорость копирования 10-15 копий/мин.;

Назначение: обслуживание потребностей небольшого офи­са.

3. Офисные копиры среднего класса (middle - volume copiers ):

Формат оригинала - A3;

Формат копии - A3;

Скорость копирования до 15-30 копий/мин для А4 и 10-20 копий/мин для A3;

Назначение: обслуживание потребностей офиса средних размеров с большим документооборотом, требующим хорошего оформления документов - выделение цветом, масштабирование (Xerox-5331, Ricoh, FT-4222).

4. Копиры для рабочих групп (high - volume copiers ):

Формат оригинала - А2;

Формат копии - А2;

Скорость копирования 40-80 копий/мин для формата А4;

Черно-белое копирование с возможностью выделения цветом;

Назначение: обслуживание потребностей больших офисов и бизнес-центров; большие объемы копирования, необходимость брошюрования и сортировки документов (Xerox 5352).

5. Специальные копировальные аппараты: полноцветные и широкоформатные аппараты - копия и оригинал до АО (1194-814 мм); для копирования цветных фотографий, инженер­ных чертежей, вывода изображений на твердый носитель с ком­пьютера иди слайдов.

Большинство цветных ксероксов имеют невидимый код, рас­познаваемый при специальном освещении, или обладают способ­ностью к смещению цвета в случае копирования банкнот (Canon CLC-10, Xerox 5760).

В дополнение к перечисленным характеристикам аппаратов по группам отметим обобщенные технические данные:

Масштаб изображения копии в зависимости от оригина­ла - 25-400%;

Допустимая плотность бумаги 45-130 г/м;

Количество копий до полного использования ресурса све­точувствительного селенового барабана 10 тыс. - 1,5 млн;

Габаритные размеры (350-350-100)-(650-720-1200) мм;

Масса 8,5-200 кг.

На панели ксерографического аппарата расположены следу­ющие органы управления и контроля.

1. Кнопки для выполнения процесса копирования:

Пуска и остановки работы;

Набора количества копируемых копий;

Выбора масштаба фиксированного или произвольного;

Регулятора экспозиции для ручного или автоматическо­го режима и т. д.

2. Табло для отражения масштаба копирования и количества изготовляемых копий.

3. Система сигнализации для контроля за проведением про­цесса копирования.

Главное требование к качеству копии - это воспроизведение изображения в наиболее благоприятном для зрительного воспри­ятия виде, что предполагает отсутствие на копии каких-либо инородных вкраплений, пятен, пропусков, а также физических повреждений листа копии. Технические характеристики изобра­жения копии определяют следующие параметры:

1. Плотность изображения - мера насыщенности чер­ным элементом черно-белого изображения или темными тонами полноцветного изображения.

2. Контраст - разница между плотностями самого тем­ного и самого светлого участков изображения. Если взять для аналогии характеристики телевизионного изображения, то мож­но утверждать, что плотность изображения определяет яркость, а контраст - контрастность копии.

3. Фон. На высококачественных копиях тон пространства, не покрытого элементами изображения, визуально не должен отли­чаться от цвета чистой бумаги до копирования.

4. Разрешение - возможность различать отдельные тон­кие вертикальные или горизонтальные линии на изображении. Измеряется в количестве линий на единицу длины (линий/мм) путем проведения под микроскопом анализа копии с текстового листа:

очень хорошо 4,5-5 л/мм;

хорошо 3,5-4,4 л/мм;

удовлетворительно 2,5-3,4 л/мм.

5. Четкость - это возможность передачи при копировании мелких фигурных элементов изображения. Существует специ­альный тест по европейскому стандарту DIN 19051-2 с изо­бражением ряда фигур с указанием градаций этого параметра. Четкость должна мало изменяться при расположении элемен­тов изображения в любом месте на рабочей поверхности ко­пии.

6. Точность передачи линейных размеров изображе­ния. При показателе масштабирования 1:1 в большинстве копи­ровальных машин ошибки передачи линейных размеров не пре­вышают 1%.

7. Смещение изображения на копиях относительно краев стандартного листа и перекос. В отрегулированном копире данные смещения должны укладываться в заданные рам­ки - обычно 2-3 мм.

8. Низкая чувствительность к определенным цветам изображения оригинала. Физические особенности электро­графических аппаратов черно-белого копирования не позволяют различать полную цветовую гамму оригиналов. Подавляющее большинство современных копиров не "чувствует" желтого цвета (при получении черно-белой копии с полноцветного оригина­ла желтые детали передаются, как белые).

2. Процесс копирования

Современный копировальный аппарат, работающий на принципе сухого электростатическо­го копирования, состоит из следующих узлов:

> оптическая система,которая обеспечивает перенос изображения на фоточувствитель­ный барабан

> система подачи и транспортировки бумаги

> узел проявки, который наносит тонер на барабан и делает скрытое электростатическое изображение видимым

> узел закрепления, в котором перенесенное на бумагу изображение закрепляется путем нагрева.

Процесс сухого электростатического копирования состоит из следующих этапов:

1. Предварительная зарядка отрицательным потенциалом светочувствительного барабана

Фоточувствительный барабан - это сердце копировального аппарата. Наружная поверх­ность фоточувствительного барабана образована слоем органического фотопроводника, нане­сенного на проводящий цилиндр (рис. 1).

В фотопроводящем слое под действием света формируется скрытое электростатическое поле, представляющее собой точную проекцию оригинала, первоначально отразившего этот свет.

2. Воздействие первичного коронного разряда

Первичный коронный разряд (отрицательный потенциал) формирует равномерный слой от­рицательных зарядов по поверхности барабана. Величина потенциала поверхности барабана с помощью специального устройства поддерживается постоянной.

3. Сканирующее экспонирование

Свет от оригинала проецируется на поверхность барабана. Области, которые на копии дол­жны получиться светлыми, разряжаются светом из узла сканирования, и на поверхности бара­бана остаются отрицательно заряженными лишь те участки, на которые должен быть нанесен тонер. Заряды на освещенных участках поверхности барабана нейтрализуются благодаря фотопроводящим свойствам вещества, нанесенного на поверхность барабана. Таким образом, на поверхности барабана формируется скрытое электростатическое изображение.

4. Проявление

Скрытое электростатическое изображение, сформированное в слое фотопроводника пада­ющими на него лучами света, отраженными от сканируемого оригинала, необходимо сделать видимым, нанеся на заряженные участки барабана равномерный тонкий слой тонера, т. е. на те участки, которые на копии должны получиться темными.

Частицы тонера заряжены положительно и, будучи расположены в непосредственной близо­сти от барабана, легко переносятся на его отрицательно заряженные области.

Тонер содержится в узле проявки, который расположен рядом с барабаном. Иногда узел проявки составляет с барабаном один узел, как, например, в картриджах Е-16/Е-30.

Узел проявки состоит из проявляющего цилиндра (постоянный магнит, окруженный вращаю­щейся втулкой) и ножа, выполненного из магнитного материала. Вращающийся проявляющий цилиндр притягивает к себе тонер из бункера. При этом на поверхности проявляющего цилинд­ра формируется тонкий однородный слой тонера.

Тонер бывает двух типов: однокомпонентный и двухкомпонентный. Красящие частицы одно­компонентного тонера сами обладают магнитными свойствами, благодаря чему они удержива­ются на проявляющем цилиндре. Красящие же частицы двухкомпонентного тонера не могут самостоятельно удерживаться на проявляющем цилиндре, но прилипают к находящимся в ем­кости для тонера частицам специального магнитного порошка, который называется девелопером или носителем, и попадают вместе с ним на проявляющий цилиндр.

Сила магнитного притяжения красящих частиц к девелоперу или магнитному проявляющему цилиндру подобрана таким образом, чтобы она была меньше электростатического притяжения к заряженной поверхности барабана и не препятствовала переносу частиц на него.

При использовании двухкомпонентного тонера девелопер остается на проявляющем цилин­дре и продолжает служить дальше. В инструкциях по эксплуатации многих аппаратов написано, что девелопер вообще не требует восполнения или замены, однако практика показала, что у любых моделей рабочие характеристики девелопера со временем начинают ухудшаться, и это сказывается на качестве копий.

Итак, в процессе проявки на поверхность барабана наносится в виде тончайшего слоя тоне­ра зеркальное позитивное изображение оригинала.

5. Перенос изображения

Позитивное зеркальное изображение на барабане может быть перенесено на проходящую под барабаном бумагу простым совмещением поверхностей, при котором выполнится обратная зеркальная трансформация и получится точная копия.

Однако простой механический контакт бумаги с барабаном не обеспечивает достаточно хо­роший перенос тонера. Поэтому на обратной стороне копировальной бумаги с помощью коротрона переноса, размещенного под проходящим через аппарат листом бумаги, создается допол­нительный потенциал коронного разряда. В результате все притягиваемые его отрицательным зарядом частицы тонера отрываются от барабана и попадают на поверхность бумаги, создавая там копию оригинала.

Коротроны переноса бывают проволочными, игольчатыми или губчатыми. Проволочный ко-ротрон представляет собой туго натянутую тонкую (около 70 мкм в диаметре) металлическую нить со специальным напылением. Игольчатый коротрон имеет форму металлической пласти­ны с частыми острыми зубцами, а губчатый коротрон представляет собой металлический вал, обтянутый специальным пенистым полимером, на который подано напряжение. Губчатый ко­ротрон вплотную прижимается к барабану и выполняет еще и функцию дополнительного ролика подачи.

Нить коротрона, находясь под высоким напряжением, производит значительное количество озона. Игольчатые и губчатые коротроны выделяют значительно меньше озона. В любом слу­чае, воздействие озона в больших дозах на организм человека довольно неблагоприятно, по­этому копировальные аппараты обычно снабжены озоновыми фильтрами, которые расположе­ны в вытяжном вентиляторе и преобразуют озон в кислород.

6. Отделение бумаги с барабана

Статически заряженный лист бумаги имееттенденцию прилипать кбарабану.Поэтому для его отделения используется специальная техника.

Конструкция копировального аппарата рассчитана таким образом, чтобы копировальный лист отделялся под действием собственного веса и жесткости.

Следует при этом отметить, что тонкая бумага лишена необходимой жесткости и может заво­рачиваться вокруг барабана вместо того, чтобы отделяться от него.

Чтобы избежать этого, используется устройство снятия статического заряда или специальный коротрон отделения. На это устройство подается положительное напряжение, которое ослабляет притяжение между барабаном и копировальной бумагой. Это обеспечивает беспрепятственное отделение бумаги от барабана.

Кроме того, на некоторых моделях копировальных аппаратов рядом с барабаном установле­ны специальные отделительные лапки.

После отделения от барабана полученная копия подается в узел термического закрепления, где проходит заключительная стадия процесса копирования - закрепление. J

7. Термическое закрепление изображения

Перенесенный на бумагу тонер необходимо каким-то образом зафиксировать, иначе он про­сто обсыплется. Фиксация осуществляется путем нагрева копии под определенным давлением. Для этого копировальная бумага обжимается между двумя нагретыми валиками.

Часть копировального аппарата, осуществляющая термическое закрепление копии называ­ется узлом закрепления или термоблоком.

В большинстве узлов закрепления в качестве нагревательного элемента используются лам­пы накаливания, обеспечивающие специальному закрепительному валу, изготовленному из алю­миния и покрытому тефлоном (этот вал принято называть тефлоновым валом), температуру, достаточную для закрепления тонера на копии, проходящей под ним. К тефлоновому валу копия прижимается резиновым прижимным валом.

Для того чтобы тонер не переносился на следующую копию, поверхности закрепительного и прижимного валиков очищают очистительным валиком.

В последние годы фирма Canon использует технологию, в которой вместо нагревательной лампы и тефлонового вала используются керамический термоэлемент и тефлоновая пленка. При использовании этой технологии энергия расходуется более эффективно и практически не требуется времени на предварительный прогрев копировального аппарата для приведения его в рабочее состояние.

8. Очистка барабана

На этом этапе поверхность барабана подготавливается к следующей операции копирования. Часть тонера, оставшаяся после переноса на барабане, счищается с него специальным ре­зиновым лезвием - ракелем, и попадает в бункер для отработанного тонера, предусмотренный конструкцией аппарата.

Основные этапы работы копировального аппарата.

1.Зарядка.
Н а данном этапе на поверхности фотопроводника барабана формируются равномерно расположенные заряды определенной величины. Зарядка происходит при помощи главного коротрона (коротрона зарядки). На коротрон подается напряжение с высоковольтного блока. Возникает разность потенциалов в несколько киловольт между фоторецептором и коротроном, что приводит к ударной ионизации воздуха (коронный разряд). На поверхности фоторецептора скапливаются заряженные ионы. При вращении фоторецептора его поверхность покрывается равномерным слоем заряда, в результате чего, он подготавливается к экспозиции.

2.Экспонирование.
Н а этом этапе формируется скрытое электростатическое изображение на барабане. Свет от лампы копирования направляется на документ, отражается от документа и через систему зеркал, объектив, оптическое изображение проецируется на барабан. Свет, отраженный от светлых участков документа имеет высокую интенсивность, а отраженный от темных участков имеет низкую интенсивность. При попадании света на барабан, в слое генерирования носителей заряда, образуются положительные и отрицательные заряды. Положительные заряды, образованные в СГН-слое движутся в направлении отрицательных зарядов на поверхности фотопроводника, отрицательные заряды движутся в направлении положительных зарядов алюминиевого слоя. Таким образом, положительные и отрицательные заряды в алюминиевом слое и на поверхности фотопроводника, взаимно нейтрализуются, соответственно уменьшается потенциал поверхности барабана. Способность СГН-слоя порождать электрические заряды увеличивается пропорционально интенсивности света падающего на барабан. Следовательно, высокая интенсивность света отраженного от светлого участка документа, приводит к большему числу электрических зарядов порожденных СГН-слоем. При этом нейтрализуется большое количество отрицательных зарядов на поверхности фотопроводника, что приводит к уменьшению потенциала поверхности фотопроводника. Низкая интенсивность света от темных участков документа, приводит к меньшему порождению электрических зарядов в СГН-слое, при этом нейтрализуется меньшее количество отрицательных зарядов на поверхности фотопроводника. Соответственно потенциал поверхности барабана уменьшается на меньшую величину. Потенциал поверхности барабана, соответствующий более светлому участку документа, меньше потенциала, соответствующего более темному участку документа. Таким образом, формируется скрытое электростатическое изображение.

3.Проявление.
Н а данном этапе частички тонера, попадая на барабан, проявляют скрытое электростатическое изображение, делая его видимым. В качестве тонера используются многокомпонентные смеси окрашенных частиц синтетических и натуральных смол.
С уществуют две системы проявления: однокомпонентная и двухкомпонентная.
В однокомпонентной системе тонер изготавливается из смеси частиц магнитного материала, полимера и красителя. Блок проявки состоит из магнитного вала (постоянный магнит, окруженный вращающейся втулкой) и ножа, выполненного из магнитного материала. Нож регулирует количество тонера наносимого на барабан и заряжает частицы тонера до нужной величины (знак заряда противоположен заряду фоторецептора). Перенос тонера с магнитного вала на барабан осуществляется с помощью напряжения смещения прикладываемого к магнитному валу. Напряжение смещения представляет собой переменное напряжение с постоянной составляющей, которая по знаку соответствует знаку заряда фоторецептора. Во время периода, со знаком, противоположным знаку заряда барабана тонер переносится на фоторецептор, во время другого периода, тонер с фоновых участков возвращается на магнитный вал. Величина смещения постоянного тока влияет на плотность копии и образование вуали: чем, менее отрицательным является потенциал смещения (чем ближе он подходит к 0 в), тем выше оказывается плотность и вуалеобразование.
В двухкомпонентной системе тонер небольшими порциями подается в бункер с носителем (девелопером). Носитель - магнитный порошок, с диаметром частиц порядка 20-150 мкм, служит для переноса тонера на барабан. Прилипание тонера к носителю, происходит за счет трибоэлектрического эффекта (частицы тонера и носителя, контактируя друг с другом, заряжаются противоположными зарядами). Тонер равномерно покрывает носитель. В свою очередь носитель равномерно распределен по магнитному валу - полый металлический цилиндр, с расположенными внутри постоянными магнитами. Магнитный вал расположен в непосредственной близости от фоторецептора, таким образом, частицы тонера, заряженные противоположным знаком, чем фоторецептор, притягиваются к его заряженным участкам. Потенциал поверхности фотопроводника на участках соответствующих более темному изображению, является высоким (большое количество отрицательных зарядов) и притягивает большее количество частиц тонера. Потенциал поверхности на участках соответствующих более светлому изображению, является низким (меньше отрицательных зарядов) и притягивает меньшее количество частиц тонера. Таким образом, формируется видимое изображение на фоторецепторе, состоящее из частичек тонера. В процессе проявления носитель не расходуется, но все же требует замены через некоторое время, так как теряет свои магнитные свойства и начинает осыпаться с магнитного вала. В процессе проявления на магнитный вал подается напряжение смещения порядка 100 - 500 вольт, для того чтобы предупредить перенос тонера остаточным зарядом (приблизительно 80 - 100 вольт), характерным для участков, соответствующих светлым участкам изображения.

4.Перенос изображения.
П роцесс переноса изображения заключается в переносе частичек тонера, формирующих видимое изображение, расположенных на поверхности фоторецептора на бумагу. Бумага, на которую переносится изображение, заряжается коротроном переноса до уровня более высокого, чем потенциал поверхности фоторецептора. При этом сила притяжения между поверхностью листа и частицами тонера выше, чем сила притяжения между поверхностью барабана и тонером, что вызывает притяжение тонера к бумаге. После переноса все же небольшая часть тонера остается на фоторецепторе, что впоследствии удаляется на стадии очистки барабана.

5.Отделение бумаги.
Н а этом этапе лист бумаги с нанесенным на него изображением оригинала, отделяется от барабана. В процессе переноса бумага заряжена более сильно, чем фоторецептор, соответственно между ними возникает сила притяжения. Для того чтобы ослабить эту силу, коротрон отделения формирует на поверхности листа заряд переменного тока (для снижения потенциала бумаги до уровня потенциала барабана). В результате этого сила притяжения между барабаном и бумагой ослабевает, и бумага под действием собственного веса отделяется от барабана. Если этого не происходит, то бумага отделяется от барабана механическим способом, отделительными пальцами (зубьями).
П осле этапа отделения бумаги, копия почти готова, но еще требуется закрепление, иначе ее возможно испортить любым механическим воздействием (например, стереть пальцем). Для закрепления копии используется специальное приспособление - фьюзер (печка). Печка состоит из тефлонового вала и резинового вала. Внутри тефлонового вала располагается нагревательная лампа, которая разогревает этот вал, до температуры порядка 200 °С. Лист подается между тефлоновым и резиновым валом и как бы прокатывается между ними. Таким образом, тонер, расположенный на листе бумаги, спекается, и образуется устойчивая к внешним воздействиям копия оригинала. Существуют несколько разновидностей печек. Например, вместо тефлонофого вала используется керамический нагревательный элемент, отделенный от бумаги термопленкой. Такая система имеет меньшее время прогрева, меньшее энергопотребление, но есть свои недостатки: пленку очень легко порвать (повредить), при не аккуратном извлечении застрявший бумаги из аппарата.

6.Очистка барабана.
О ставшийся тонер на поверхности фоторецептора, после процесса переноса изображения, удаляется на данном этапе при помощи лезвия очистки (ракеля). Отработанный тонер скапливается в специальном бункере. По мере накопления отработанного тонера, этот бункер требует очистки.

7.Разрядка.
Н а данном этапе происходит удаление остаточного потенциала с поверхности барабана. При освещении барабана светом от лампы разрядки, происходит генерирование положительных и отрицательных зарядов в слое генерирования носителей, что приводит к нейтрализации и исчезновению остаточных зарядов на поверхности алюминиевого слоя и поверхности барабана. В итоге потенциал поверхности барабана после этого этапа приближается к нулю.
В копировальных аппаратах разных производителей возможны незначительные отличия в реализации процессов ксерографии.

Лекция 16 . Ксерография

1.Ксерографический процесс

2. Процесс копирования

1.Ксерографический процесс

Множительнаятехника. Процесс ксерографии (состоит из двух латинских слов: ксерокс в переводе сухой и графос запись) был изобретен и запатентован в 1938 г. Честером Карлсоном, американским изобретателем из Нью-Йорка. Через 10 лет после этого был выпущен первый аппарат. В середине 50-х гг. была создана первая специализированная фирма RANK XEROX, которая была монополистом до начала 70-х гг. В настоящее время идет конкурентная война между американской фирмой XEROX и японскими фирмами CANON, RICOH и SHARP.

Принцип работы ксерографического аппарата (рис.1) заключается в следующем. Поток светового облучения формируется в соответствии с элементами изображения на оригинале. Далее этот поток воздействует на барабан. В местах, отражающих контур изображения на барабане, образуется электростатический заряд. За счет этого заряда образовавшийся на барабане порошок (или тонер) укладывается на его поверхность, копируя изображение оригинала. Затем барабан при повороте контактирует с бумагой, на которую переносится порошок и закрепляется на ней при обогреве.

Конструкции ксерографического аппарата различаются в зависимости от его производительности и технических возможностей копирования:

Формат оригинала и копии это размер листа бумаги, с которого и на который переносится изображение. Основной формат это А4 (210-297 мм). Некоторые виды ксерографического аппарата могут исполнять форматы А2; А1; АО и A3 (297-420 мм). Иногда применяются форматы бумаги, принятые в США В4 (250-354 мм); Letter (8-11 дюймов, или 216-279 мм) и Legal (8-14 дюймов, или 216-356 мм).

Ксерографические аппараты по своему назначению и возможностям копирования можно разбить на пять групп.

1. Портативные копировальные аппараты (portable copiers):

формат оригинала и копии А4;

скорость копирования до 5-6 копий/мин.;

2. Низкосортные копировальные аппараты (low volume copiers):

формат оригинала А4 (A3);

формат копии А4 (A3);

скорость копирования 10-15 копий/мин.;

Назначение: обслуживание потребностей небольшого офиса.

3. Офисные копиры среднего класса (middle volume copiers):

формат оригинала A3;

формат копии A3;

скорость копирования до 15-30 копий/мин для А4 и 10-20 копий/мин для A3;

Назначение: обслуживание потребностей офиса средних размеров с большим документооборотом, требующим хорошего оформления документов выделение цветом, масштабирование (Xerox-5331, Ricoh, FT-4222).

4. Копиры для рабочих групп (high volume copiers):

формат оригинала А2;

формат копии А2;

скорость копирования 40-80 копий/мин для формата А4;

черно-белое копирование с возможностью выделения цветом;

Назначение: обслуживание потребностей больших офисов и бизнес-центров; большие объемы копирования, необходимость брошюрования и сортировки документов (Xerox 5352).

5. Специальные копировальные аппараты: полноцветные и широкоформатные аппараты копия и оригинал до АО (1194-814 мм); для копирования цветных фотографий, инженерных чертежей, вывода изображений на твердый носитель с компьютера иди слайдов.

Большинство цветных ксероксов имеют невидимый код, распознаваемый при специальном освещении, или обладают способностью к смещению цвета в случае копирования банкнот (Canon CLC-10, Xerox 5760).

В дополнение к перечисленным характеристикам аппаратов по группам отметим обобщенные технические данные:

масштаб изображения копии в зависимости от оригинала 25-400%;

допустимая плотность бумаги 45-130 г/м;

количество копий до полного использования ресурса светочувствительного селенового барабана 10 тыс. 1,5 млн;

габаритные размеры (350-350-100)-(650-720-1200) мм;

масса 8,5-200 кг.

На панели ксерографического аппарата расположены следующие органы управления и контроля.

1. Кнопки для выполнения процесса копирования:

пуска и остановки работы;

набора количества копируемых копий;

выбора масштаба фиксированного или произвольного;

регулятора экспозиции для ручного или автоматического режима и т. д.

2. Табло для отражения масштаба копирования и количества изготовляемых копий.

3. Система сигнализации для контроля за проведением процесса копирования.

Главное требование к качеству копии это воспроизведение изображения в наиболее благоприятном для зрительного восприятия виде, что предполагает отсутствие на копии каких-либо инородных вкраплений, пятен, пропусков, а также физических повреждений листа копии. Технические характеристики изображения копии определяют следующие параметры:

1. Плотность изображения мера насыщенности черным элементом черно-белого изображения или темными тонами полноцветного изображения.

2. Контраст разница между плотностями самого темного и самого светлого участков изображения. Если взять для аналогии характеристики телевизионного изображения, то можно утверждать, что плотность изображения определяет яркость, а контраст контрастность копии.

3. Фон. На высококачественных копиях тон пространства, не покрытого элементами изображения, визуально не должен отличаться от цвета чистой бумаги до копирования.

4. Разрешение возможность различать отдельные тонкие вертикальные или горизонтальные линии на изображении. Измеряется в количестве линий на единицу длины (линий/мм) путем проведения под микроскопом анализа копии с текстового листа:

очень хорошо 4,5-5 л/мм;

хорошо 3,5-4,4 л/мм;

удовлетворительно 2,5-3,4 л/мм.

5. Четкость это возможность передачи при копировании мелких фигурных элементов изображения. Существует специальный тест по европейскому стандарту DIN 19051-2 с изображением ряда фигур с указанием градаций этого параметра. Четкость должна мало изменяться при расположении элементов изображения в любом месте на рабочей поверхности копии.

6. Точность передачи линейных размеров изображе ния. При показателе масштабирования 1:1 в большинстве копировальных машин ошибки передачи линейных размеров не превышают 1%.

7. Смещение изображения на копиях относительно краев стандартного листа и перекос. В отрегулированном копире данные смещения должны укладываться в заданные рамки обычно 2-3 мм.

8. Низкая чувствительность к определенным цветам изображения оригинала. Физические особенности электрографических аппаратов черно-белого копирования не позволяют различать полную цветовую гамму оригиналов. Подавляющее большинство современных копиров не "чувствует" желтого цвета (при получении черно-белой копии с полноцветного оригинала желтые детали передаются, как белые).

2. Процесс копирования

Современный копировальный аппарат, работающий на принципе сухого электростатического копирования, состоит из следующих узлов:

> оптическая система,которая обеспечивает перенос изображения на фоточувствительный барабан

> система подачи и транспортировки бумаги

> узел проявки, который наносит тонер на барабан и делает скрытое электростатическое изображение видимым

> узел закрепления, в котором перенесенное на бумагу изображение закрепляется путем нагрева.

Процесс сухого электростатического копирования состоит из следующих этапов:

1. Предварительная зарядка отрицательным потенциалом светочувствительного барабана

Фоточувствительный барабан это сердце копировального аппарата. Наружная поверхность фоточувствительного барабана образована слоем органического фотопроводника, нанесенного на проводящий цилиндр (рис. 1).

Перед операцией воздействия первичного коронного разряда, свет от ламп предварительного кондиционирующего экспонирования направляется на поверхность барабана. Этот процесс обеспечивает удаление остаточных зарядов и способствует выравниванию плотности копии.

В фотопроводящем слое под действием света формируется скрытое электростатическое поле, представляющее собой точную проекцию оригинала, первоначально отразившего этот свет.

2. Воздействие первичного коронного разряда

Первичный коронный разряд (отрицательный потенциал) формирует равномерный слой отрицательных зарядов по поверхности барабана. Величина потенциала поверхности барабана с помощью специального устройства поддерживается постоянной.

3. Сканирующее экспонирование

Свет от оригинала проецируется на поверхность барабана. Области, которые на копии должны получиться светлыми, разряжаются светом из узла сканирования, и на поверхности барабана остаются отрицательно заряженными лишь те участки, на которые должен быть нанесен тонер. Заряды на освещенных участках поверхности барабана нейтрализуются благодаря фотопроводящим свойствам вещества, нанесенного на поверхность барабана. Таким образом, на поверхности барабана формируется скрытое электростатическое изображение.

4. Проявление

Скрытое электростатическое изображение, сформированное в слое фотопроводника падающими на него лучами света, отраженными от сканируемого оригинала, необходимо сде

В переводе на русский язык термин «Xerox» означает «сухой». Данный термин используется в случае, когда речь идет о многократном использовании плоской или цилиндрической поверхности с фотопроводящим слоем, например слоем аморфного селена.

Сущность метода «Ксерокс» состоит в следующем. Если на какую-либо основу нанести слой фотополупроводника толщиной 10-100 мкм с высоким удельным сопротивлением (порядка 10 13 -10 14 Ом?см), а затем равномерно зарядить этот слой по всей поверхности до высокого электрического потенциала, то электрический потенциал слоя в темноте длительное время существенно не изменится. Это явление называется фотоэлектрическим эффектом. При экспонировании такого фотополупроводникового слоя на освещенных участках, соответствующих пробельным участкам оригинала, происходит полная или частичная нейтрализация электрических зарядов, в то время как на неосвещенных участках, соответствующих тёмным участкам оригинала, сохраняется первоначальное распределение зарядов, в результате чего образуется так называемое скрытое электростатическое изображение. Для получения видимого изображения поверхность экспонированного фотополупроводника покрывают специальным темным порошком - тонером (или его суспензией), заряд которого противоположен по знаку заряду фотополупроводникового слоя. Порошок притягивается к поверхности фотополупроводникового слоя в местах скрытого электростатического изображения, сохранивших высокий потенциал, и изображение таким образом проявляется. Однако проявленное изображение является непрочным, оно легко нарушается, если прикоснуться к нему, поэтому это изображение закрепляется на самом полупроводнике или переносится на другую поверхность, где также закрепляется. Перенос проявленного изображения производится контактным способом - наложением бумаги или какого-либо другого носителя на проявленную поверхность фотополупроводника. При контакте поверхность, на которую переносится изображение, равномерно заряжается большим потенциалом того же знака, что и фотополупроводник, поэтому большая часть порошка притягивается к носителю. Процесс закрепления состоит в том, что порошок, с помощью которого было проявлено электростатическое изображение, расплавляется и прочно соединяется с поверхностью, образуя постоянное и длительно сохраняющееся изображение. Фотополупроводниковую поверхность, с которой переносится электростатическое изображение на другую поверхность, можно использовать многократно, очищая ее для последующего использования.

Таким образом, основу технологии ксерографического метода с переносом изображения составляют шесть следующих операций:

Электризация фотополупроводникового слоя;

Экспонирование слоя для создания скрытого электростатического изображения;

Проявление скрытого изображения проявляющим составом;

Перенос проявленного изображения на бумагу или другие носители;

Закрепление изображения;

Очистка фотополупроводникового слоя для повторного использования.

Перенос изображения может происходить как с плоской фотополупроводниковой поверхности, так и с цилиндрической (барабана).

Реальный расклад напряжений при электрографическом способе создания изображения на бумаге в лазерном принтере. (Данная страница создана по просьбе участников форума trade-print.)

Нередко в полиграфии возникают вопросы по улучшению качества печати при использовании нестандартных режимов принтера. Например при печати на носителях гораздо более плотных, чем по тех условиям эксплуатации или использование не стандартных типах носителей (прорезиненная и другие типы бумаги).
Лучше всех в этом вопросе оказалась компания Xante Ilumina. Сотрудники компании берут стандартный принтер дорабатывают его аппаратно программную часть: высоковольтные блоки, скорости печати, величины напряжений ксерографического способа переноса изображения. В итоге принтер отлично печатает на бумаге плотностью 500 грамм, вместо паспортных 300 и цена принтера Xante увеличивается в 2 - 3 раза. ЗНАНИЕ - СИЛА!
Познания продвинутых пользователей заканчиваются на уровне теории переноса изображения, а именно заряженная частица тонера переходит на барабан с противоположным потенциалом, который создан лучом лазера. Однако на практике все гораздо сложнее.

Как создается изображение на фотобарабане?

Процесс создания изображения на бумаге ксерографическим способом можно разделить на три части.

1. Подготовка фотобарабана к созданию изображения.
В основе фотобарабана (системы создания изображения) лежит фоточувствительный слой, который является диэлектриком и способен заряжаться подаваемым на него напряжением. Однако как только на фоточувствительный слой попадает свет, он становится проводником и в месте попадания света потенциал падает до нуля. Фото слой можно рассмотреть как конденсатор на одной обкладке которого находится потенциал нанесенный роликом заряда, другая обкладка заземлена.
- механическая чистка фотобарабана от остатков тонера с помощью специального лезвия - ракель.
- засветка фотобарабана с целью удаления остатков ранее нанесенного электростатического изображения (есть не везде).
- заряд фотобарабана специальным высоким напряжением при помощи ролика заряда. Данное напряжение используется как основа для последующего нанесения невидимого изображения.

2. Нанесение изображения на фотобарабан.
- Нанесение невидимого или потенциального изображения на барабан путем засветки лучом лазера или светодиодной линейкой. Невидимое изображение представляет из себя картинку из разных потенциалов. Нулевой потенциал в месте засветки лазера (в это место и будет попадать тонер и потенциал нанесенный роликом заряда.
- Нанесение тонера с магнитного вала на котором находится заряженный тонер на места фотобарабана с нулевым потенциалом. Таким образом изображение проявляется, становится видимым.

3. Перенос изображения на бумагу.
- Бумага проходит между фотобарабаном с изображением и роликом переноса Рис 2 . На ролик переноса подается потенциал, который притягивает тонерное изображение с фотобарабана на себя. Однако изображение попадает на бумагу, которая проходит в этот момент между роликом переноса и фотобарабаном.

На Рис 1. показаны реальные типы и величины напряжений при ксерографическом способе на основе принтера HP LaserJet 5N. На других принтерах, включая цветные лазерные принтеры могут отличаться величины и временные интервалы напряжений, однако идея останется неизменной.