Московский государственный университет печати

Ванников А.В.
Уарова Р.М.


         

Электрография

Учебное пособие


Ванников А.В.
Электрография
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление

Предисловие

Введение

1.

Получение и характеристики скрытого электростатического изображения

1.1.

Краткий обзор электрофотографических систем

1.2.

Краткий обзор фоторецепторов

1.3.

Заряжение поверхности фоторецептора

1.4.

Темновой спад поверхностного потенциала

1.5.

Фотоиндуцированная разрядная кривая

1.6.

Эффект усиления изображения в ЭФ-процессе

1.7.

Механизм генерации свободных носителей заряда

1.8.

Инжекция носителей заряда из генерационного слоя в транспортный слой

1.9.

Генерационный слой

1.10.

Механизм транспорта свободных носителей заряда

1.11.

Проявляющее электрическое поле

2.

Проявление скрытого электростатического изображения

2.1.

Общие сведения о проявлении

2.2.

Электрическое поле проявления и его связь с характеристиками проявленного изображения

2.2.1.

Проявляющий электрод

2.2.2.

Характеристическая кривая проявления

2.2.3.

Влияние поля проявления на коэффициенты контрастности проявления &#947;<sub>0</sub> и &#947;<sub>w</sub>

2.2.4.

Физический смысл параметров поля проявления

2.3.

Кинетика электрофотографического проявления

2.4.

Проявление скрытого электростатического изображения магнитной кистью

2.4.1.

Двухкомпонентный магнитный проявитель

2.4.2.

Блок проявления магнитной кистью

2.4.3.

Факторы, влияющие на оптическую плотность изображения, проявленного магнитной кистью. Расчет проявления

2.5.

Жидкостное проявление

2.5.1.

Электрофоретическое проявление.

2.5.2.

Факторы, влияющие на оптическую плотность проявленного изображения. Расчет проявления

2.5.3.

Проявление аэрозолем жидкого проявителя

2.6.

Однокомпонентное сухое проявление

2.6.1.

Метод пылевого облака

2.6.2.

Проявление однокомпонентным магнитным проявителем

2.7.

Обращенное проявление

3.

Перенос тонерного изображения. Получение копии.

3.1.

Перенос изображения

3.2.

Закрепление изображения на копии

3.2.1.

Бесконтактное термическое закрепление изображения

3.2.2.

Термосиловой метод закрепления

3.2.3.

Расчет процесса закрепления изображения

3.3.

Перенос изображения в цветных копировальных аппаратах

4.

Очистка фоторецептора

5.

Электрографическое оборудование

5.1.

Общие сведения об оборудовании

5.2.

Копировальные аппараты

5.2.1.

Типы копировальных аппаратов

5.2.2.

Общие сведения о строении и работе черно-белых копировальных аппаратов аналогового типа

5.2.3.

Принципы построения основных блоков аналоговых копировальных аппаратов

5.2.3.1.

Оптический блок

5.2.3.2.

Электрофотографический блок

5.2.4.

Особенности электрографических печатающих устройств цифровых копировальных аппаратов

5.2.4.1.

Оптические системы цифровых копировальных аппаратов

5.2.4.2.

Особенности проявления скрытого электростатического изображения в цифровых копировальных аппаратах

Список использованной и рекомендуемой литературы

Указатели
11  именной указатель
240  предметный указатель
121  указатель иллюстраций
6  указатель компаний

5.
Электрографическое оборудование

ЭлектрографияЭлектрография благодаря оперативности, автоматизации и широким возможностям компьютеризации процесса получения изображений применяется во многих областях деятельности современного человека, охватывая сферы деловой активности и частной жизни людей. К первой относятся: создание и копирование деловой документации, рекламное хозяйство, полиграфия, техника, архитектура, строительство и военная область. Ко второй - оперативное получение копий документов, журналов, книг и других Оригиналоригиналов, распечатка информации, полученной на персональных компьютерах, и др.

Многообразие практических приложений привело к созданию обширного парка электрографического оборудования, как узкоспециализированного, так и многофункционального, как дорогого, так и доступного для индивидуальных пользователей, черно-белого и цветного.

5.1.
Общие сведения об оборудовании

С учетом назначения и функциональных возможностей электрографическое оборудование принято делить на следующие виды:

  1. ЭФ-аппарат копировальныйКопировальные аппараты предназначены для получения копий с оригиналов различного типа. Это автономные аппараты, не требующие для получения копий дополнительного оборудования. Различаются: черно-белые аналоговые, черно-белые цифровые и цветные копировальные аппараты. Все они являются автоматами. Они функционируют на основе сухого проявления, потому их еще называют ксероксами (ксерокопировальными аппаратами).

  2. Принтер лазерныйЛазерные принтеры - это печатающие устройства к компьютерам. Лазерные принтеры бывают черно-белыми и цветными. К электрофотографическим принтерам относятся также печатающие устройства, где лазер заменен на светодиодную линейку. Принтеры работают совместно с компьютерами или компьютерной сетью (сетевые принтеры).

  3. ЭФ-копировальный аппарат цветнойЦифровые копировальные аппараты, снабженные принтерным интерфейсом или серверами печати (цветные аппараты) выполняют функции копировального аппарата, принтера и сканера.

  4. Машина печатная цифроваяЦифровые печатные машины - машины, в которые воспроизводимое изображение поступает в виде электронного файла. Лидирующее положение среди них занимают печатные машины, использующие электрофотографический способ записи изображения. Они состоят из печатающего устройства и развитой программно-аппаратной системы управления, позволяют осуществлять оперативную печать («печать по запросу») и персонализацию оттисков в тираже.

  5. Машина инженернаяИнженерные машины - широкоформатные копировальные аппараты, предназначенные для копирования конструкторской или архитектурно-строительной документации. Это аналоговые ксероксы, электростатические аппараты или светодиодные плоттеры. Плоттеры представляют собой специализированные широкоформатные принтеры.

  6. Аппарат факсимильныйФаксимильные аппараты и рабочие центры на их основе позволяют принимать и передавать изображения через телефонную сеть и получать копии на обычной бумаге.

  7. Аппарат для микрофильмированияАппараты для микрофильмирования позволяют получать микрокопии с уменьшением до 42 раз и микрофиши с 6 и 60 микрокадрами. Для увеличения микрокопий используют копировальные аппараты с фильм-проекторами.

  8. Автомат электростатический формныйЭлектростатические формные автоматы служат для изготовления офсетных печатных форм на электрофотографических материалах.

Рассмотрим принципы построения электрографических аппаратов на примере копировальных аппаратов.

5.2.
Копировальные аппараты

5.2.1.
Типы копировальных аппаратов

В копировальных аппаратах используется технологическая схема электрофотографического процесса, предложенная изобретателем электрофотографии Карлсоном, состоящая из операций: зарядка фоторецептора, экспонирование, сухое проявление изображения, его перенос на приемную подложку и очистка фоторецептора. Патенты на процесс, действующий по этой схеме, принадлежат фирме «Ксерокс», что заставило другие фирмы изобретать свои технологии, например процесс CanonCanon. По окончании срока действия этих патентов большинство фирм вернулось к схеме Карлсон Ч.Карлсона, как к наиболее удобной. Копировальные аппараты, работающие по указанной технологической схеме, различаются способом выполнения каждой из операций, конструкцией узлов и аппарата в целом и программным обеспечением.

ЭФ-аппарат копировальныйКопировальные аппараты делятся на три основные группы:

  • ЭФ-аппарат копировальный аналоговый черно-белыйаналоговые черно-белые аппараты;

  • ЭФ-аппарат копировальный аналоговый цветнойцифровые черно-белые аппараты;

  • ЭФ-аппарат копировальный цветнойцветные копировальные аппараты.

В аналоговых аппаратах оптическое изображение на фоторецепторе образуется светом, отраженным от Оригиналоригинала и поступающим на фоторецептор через проекционную оптическую систему.

Цифровые аппараты состоят из трех компонентов. Сканер считывает изображение и формирует электрические сигналы, поступающие в процессор. Процессор обрабатывает полученную информацию в соответствии с программами обработки и вырабатывает сигналы, управляющие записью изображения в печатающем устройстве. Запись проводится с помощью лазера или светодиодной линейки.

Цветные копировальные аппараты - сложные цифровые устройства, отличающиеся от черно-белых наличием цветного сканера, программного обеспечения, позволяющего проводить цветокорректирование, а также усложненным печатающим устройством, которое обеспечивает получение однокрасочных изображений тонерами четырех цветов (голубого, пурпурного, желтого и черного) и синтез полноцветного изображения наложением одноцветных изображений друг на друга.

От способа записи изображения (аналоговый или цифровой) зависят строение оптического устройства и требования к фоторецептору. Технологические процессы, лежащие в основе обработки изображения и очистки фоторецептора, могут быть одинаковыми для всех типов аппаратов и зависят от фирмы-изготовителя аппарата, его модели, быстродействия, цены и т.д.

Поэтому принцип действия копировального аппарата и его узлов рассмотрим на примере черно-белых аналоговых аппаратов. При рассмотрении других групп аппаратов будет обращено внимание лишь на особенности, присущие этим группам, то есть на специфику, вызванную цифровым способом записи, и на специфику получения полноцветных изображений.

5.2.2.
Общие сведения о строении и работе черно-белых копировальных аппаратов аналогового типа

Несмотря на разнообразие аппаратов, в их строении можно выделить три основные части: оптический блок, электрофотографический блок и бумагопроводящую систему.

Оптический блокОптический блок создает на поверхности фоторецептора оптическое изображение оригинала. Включает оригиналодержатель (стекло оригинала) с системой подачи оригиналов, источник света и оптическую систему из объектива и зеркал.

Электрофотографический блокЭлектрофотографический блок состоит из фоторецептора (цилиндрического или ленточного) и расположенных по его периферии узлов обработки изображения, каждый из которых выполняет одну из операций технологического процесса: зарядку, проявление. перенос изображения и очистку фоторецептора. Узлы расположены относительно вращающегося фоторецептора так, что на каждом из его участков последовательно выполняются операции зарядки, экспонирования, проявления, переноса изображения и очистки фоторецептора, а на разных участках фоторецептора одновременно выполняется несколько операций. Если фоторецептор цилиндрический, то запись изображения и его обработка происходят пополосно, т.е. в работе находится полоска изображения, выделяемая из оригинала щелевой диафрагмой, расположенной вдоль образующей фоторецептора. Схемы аппаратов с цилиндрическим фоторецептором показаны на рис. 5.1Рис. 5.1. Схема простейшего копировального аппарата с подвижным стеклом оригинала фирмы Rank Xerox и рис. 5.2Рис. 5.2. Схема копировального аппарата с неподвижным стеклом оригинала :1 - фоторецептор; 2 - коротрон зарядки; 3 - зеркала оптической системы (лампа экспонирования на схеме не показана); 4 - объектив; 5 - лампа для стирания кромок изображения; 6 - вентилятор для охлаждения оптической системы; 7 - проявляющее устройство; 8 - устройство подачи тонера; 9 - обходной лоток; 10 - лоток для автоматической подачи бумаги; 11 - коротрон переноса; 12 - коротрон отделения; 13 - пальцы отделения; 14 - устройство очистки фоторецептора; 15 - устройство термосилового закрепления изображения; 16 - прижимной валик устройства; 17 - фьюзерный (нагревательный валик); 18 - устройство отделения копии от фьюзерного валика; 19 - приемный лоток; 20 - вытяжное устройство; 21 - озоновый фильтр, 22 - резервуар для использованного тонера; 23 - ракель; 24 - лампа стирания заряда; 25 - ролики бумагопроводящей системы. Если фоторецептор ленточный, идет покадровая запись и обработка изображения (в работе одновременно находится все изображение оригинала). Схема такого аппарата приведена на рис. 5.3Рис. 5.3. Схема копировального аппарата с ленточным фоторецептором фирмы «Осе»: 1 - импульсная лампа; 2 - оригинал; 3 - объектив; 4 - зеркало; 5 - оптическое изображение; 6 - фоторецептор; 7 - зарядное устройство; 8 - проявочное устройство; 9 - полотно из силиконовой резины для переноса и закрепления изображения, нагреваемое до 90°-120°С; 10 - прижимное полотно из силиконовой резины. Бумага проходит между полотнами 9 и 10.

Бумагопроводящая системаБумагопроводящая система включает лотки для бумаги, механизм ее подачи и транспортировки, устройство переноса изображения (этот узел у данного блока общий с электрофотографическим блоком), устройство закрепления изображения, приемные лотки. Если аппарат снабжен сортером (листоподборщиком), то копии поступают в это устройство. Для копировальных аппаратов нужна листовая бумага, допустимые размеры и вес которой указываются изготовителями аппарата. Если предусмотрено получение двусторонних копий, аппарат включает дуплексное устройство (для поворота листа на другую сторону и подачи его в печатающее устройство).

Строение аппарата модульное, поэтому приспособления, расширяющие его функциональные возможности, но не являющиеся необходимыми для осуществления электрофотографического процесса (автоподатчик оригиналов, сортер, степлер, редакционный планшет и др.), поставляются как вместе с аппаратом, так и отдельно. Базовый копировальный аппарат может оборудоваться этими приспособлениями по мере надобности.

Управление работой аппарата

ЭФ-аппарат копировальныйКопировальные аппараты - автоматы, работой которых управляет микропроцессор. Функции микропроцессорной системы такие:

    1) обеспечение автоматической работы аппарата;

    2) самодиагностика, заключающаяся в контроле за состоянием основных узлов аппарата и выполнением ими рабочих функций. На табло аппаратов (за исключением дешевых настольных моделей) появляются сведения о нарушениях функционирования аппарата и указания по их исправлению;

    3) автоматический контроль копировального процесса, обеспечивающий стабильность качества изображения и автоматическое определение оптимальных режимов электрофотографического процесса.

При наладке аппарата на заводе или специалистом по обслуживанию и ремонту с помощью специальных тестов производится установка оптимальных режимов (экспозиция, подача тонера в проявочное устройство и т.п.), после чего аппарат действует без вмешательства пользователя. Последний устанавливает на пульте режим («фото» или «текст») причем режим «текст» основной), масштаб воспроизведения и количество копий, а также указания по редактированию изображения (если оно необходимо и может быть сделано аппаратом). Указания аппарат выполняет автоматически. Единственная ручная регулировка режима работы, доступная пользователю, - изменение напряжения смещения на проявляющем электроде («оптическая плотность»). Увеличение «оптической плотности» улучшает качество воспроизведения малоконтрастных изображений, уменьшение позволяет очистить фон копии от пятен и других нежелательных загрязнений.

При небольших изменениях контраста оригинала, внешних условий и качества применяемых материалов аппарат производит автоматическое регулирование режимов работы. Система автоматического регулирования содержит:

  • чувствительные элементы (датчики). Они измеряют фактическое значение регулируемой величины, например потенциал фоторецептора до и после экспонирования, температуру фьюзерного валика и др. В датчике вырабатывается сигнал, передаваемый в микропроцессор;

  • систему сравнения фактической величины с заданной, включающую устройство, задающее требуемое значение величины, орган сравнения фактической и заданной величин и усилитель сигнала рассогласования;

  • регулятор, ликвидирующий рассогласование в соответствии с полученным сигналом управления.

Управление качеством изображения

Продукция аналоговых аппаратов - копии Оригиналоригиналов, в которых основное информационное содержание имеют штриховые изображения: текст и штриховые рисунки (например, чертежи и графики). Поэтому качество изображения определяется оптическими плотностями элементов и фона, резкостью границ элементов и разрешающей способностью процесса.

Структурометрические характеристики изображения определяются возможностями Электрофотографический
процессэлектрографического процесса. Резкость элементов улучшается за счет краевого эффекта, присущего изображениям, получаемым в аналоговых электрофотографических аппаратах. Разрешающая способность в основном ограничивается тем, что элементы формируются из частиц тонера размером 6-15 мкм, и составляет при сухом проявлении 4-10 мм-1. Контраст изображения (разность оптических плотностей элементов и фона) зависит от режимов процесса: потенциала зарядки, экспозиции, полученной фоторецептором на участках фона, и режимов проявления.

Схема контроля и поддержания стабильного качества изображения приведена на рис. 5.4Рис. 5.4. Схема контроля и управления качеством изображения: 1 - фоторецептор; 2 - скоротрон; 3 - скрытое электростатическое изображение (СЭИ); 4 - проявляющее устройство; 5 - система очистки фоторецептора; 6 - лампа экспонирования; H0 - экспозиция на участках фона изображения; V лампы - напряжение на лампе экспонирования; V сетки - потенциал на сетке скоротрона; V смещения - потенциал смещения на проявляющем электроде; лампа EL - для стирания кромок; QI - лампа для стирания заряда; ID - оптическая плотность изображения; TD - плотность тонера. В оригиналодержателе с краю за пределами рабочей зоны расположены черный и белый тестовые элементы. В соответствующих им участках фоторецептора измеряют потенциалы скрытого изображения Vч и Vб с помощью датчика. Микропроцессор сравнивает эти сигналы с заданными, определяя величину рассогласования. Рассогласование по потенциалу темных участков устраняется изменением потенциала, подаваемого на сетку скоротрона зарядки. Рассогласование потенциала на светлом участке с заданным значением величины устраняется изменением напряжения на лампе экспонирования, определяющего ее яркость. Оптические плотности изображения измеряются датчиком плотности изображения. Плотность изображения зависит от количества тонера на шариках носителя, поэтому специальным датчиком определяют плотность тонера. Сигналы от этих датчиков поступают в микропроцессор, и рассогласование с заданными величинами устраняется изменением подачи тонера в бункер проявления.

Датчик потенциала размещен перед секцией проявления, датчик оптической плотности изображения - между секциями переноса и очистки фоторецептора. При измерении оптической плотности изображения перенос не производится. Это один из примеров управления контрастом изображения, в других аппаратах система контроля может отличаться от описанной.

© Центр дистанционного образования МГУП