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

5.2.3.
Принципы построения основных блоков аналоговых копировальных аппаратов

5.2.3.1.
Оптический блок

Функция Оптический блокоптического блока - создание на поверхности фоторецептора оптического изображения Оригиналоригинала и сообщения участкам фоторецептора экспозиций, необходимых для получения электрофотографического изображения. То есть блок должен создать оптическое изображение и обеспечить заданную величину фоновой экспозиции H0. Блок включает Оригиналодержательоригиналодержатель (стекло оригинала), источник света (лампу экспонирования), проекционную оптическую систему и контрольные элементы. Помимо лампы экспонирования в копировальных аппаратах обычно есть специальная лампа для стирания кромок изображения и сгибов (при копировании книг).

В аналоговых аппаратах используют три оптические системы:

  • систему покадрового экспонирования, когда на фоторецептор проецируется сразу целый кадр (изображение оригинала целиком);

  • систему с построчной разверткой изображения оригинала и подвижным стеклом оригинала;

  • систему с построчной разверткой изображения оригинала и неподвижным стеклом оригинала.

В первом случае изображение проецируется на фоторецептор целиком. Поэтому поверхность фоторецептора в зоне экспонирования - плоская (рис. 5.5Рис. 5.5. Оптическая система с покадровым экспонированием 1 - стекло оригинала; 2 - лампа экспонирования; 3 - объектив; 4 - ленточный фоторецептор), что возможно лишь для ленточных фоторецепторов. Источниками света являются импульсные лампы. Время экспонирования оригинала при покадровом способе мало, следовательно, он больше подходит для скоростных аппаратов. Система экспонирования может не содержать зеркал (рис. 5.5Рис. 5.5. Оптическая система с покадровым экспонированием 1 - стекло оригинала; 2 - лампа экспонирования; 3 - объектив; 4 - ленточный фоторецептор) или их содержать (рис. 5.6Рис. 5.6. Оптическая система с покадровым экспонированием в копировальном аппарате фирмы «Осе»: 1 - оригинал; 2 - импульсные лампы; 3 - объектив; 4 - зеркало; 5 - фоторецептор; 6 - оптическое изображение; 7 - коротрон заряда). Зеркала позволяют изменять направление оптического пути (рис. 5.6Рис. 5.6. Оптическая система с покадровым экспонированием в копировальном аппарате фирмы «Осе»: 1 - оригинал; 2 - импульсные лампы; 3 - объектив; 4 - зеркало; 5 - фоторецептор; 6 - оптическое изображение; 7 - коротрон заряда). Благодаря им копировальные аппараты более компактны, чем без зеркал. Копировальные аппараты с ленточными фоторецепторами сейчас применяются, норедко.

Копировальные аппараты с цилиндрическими фоторецепторами и подвижным стеклом оригинала имеют простую и дешевую оптическую систему (рис. 5.7Рис. 5.7. Оптическая система с подвижным стеклом оригинала: 1 - стекло оригинала; 2 - планка упора; 3 - белая контрольная полоса; 4 - лампа с отражателем; 5 - датчик; 6 - самофокусирующийся объектив; 7 - фоторецептор; 8 - коротрон заряда). Система неподвижна и не позволяет изменять масштаб изображения. Рассмотрим, как работает такая оптическая система на примере копировального аппарата персонального типа, выпускаемого фирмой «Ксерокс» (рис. 5.7Рис. 5.7. Оптическая система с подвижным стеклом оригинала: 1 - стекло оригинала; 2 - планка упора; 3 - белая контрольная полоса; 4 - лампа с отражателем; 5 - датчик; 6 - самофокусирующийся объектив; 7 - фоторецептор; 8 - коротрон заряда).

Источник света - люминесцентная или галогенная ламп в отражателе, направляющем свет на стекло оригинала 1. На краю оригиналодержателя за пределами кадра, ограниченного планкой упора 2, находится эталонная белая полоса 3. Ее назначение - автоматическая регулировка экспозиции. При включении лампы 4 свет попадает прежде всего на белую полосу и, отражаясь от нее, - на датчик автоэкспонирования 5. Поддерживание постоянной величины экспозиции обеспечивается регулировкой напряжения на лампе экспонирования 4. По мере перемещения стекла оригинала полоска света, выделяемая щелевой диафрагмой, начинает двигаться вдоль Оригиналоригинала, а отраженный свет фокусируется на поверхности синхронно вращающегося фоторецептора 7 с помощью самофокусирующегося объектива 6. Объектив включает набор волоконно-оптических линз (граданов) и представляет собой линейку, вытянутую параллельно лампе экспонирования по всей ширине стекла оригинала(рис. 5.8Рис. 5.8. Самофокусирующийся объектив: 1 - волоконно-оптические линзы (граданы); 2 - оригинал; 3 - копия).

Особенности граданового объектива - малые габариты и низкая стоимость, но из-за жестко заданных плоскостей изображений и предметов такой объектив работает только в масштабе 1:1 и не переворачивает изображение. На основе оптической системы с подвижным стеклом оригинала функционируют низкоскоростные копировальные аппараты персонального типа (Формат А4формат А4).

Копировальные аппараты с цилиндрическими фоторецепторами и с неподвижным стеклом оригинала содержат лампу экспонирования, объектив и систему зеркал, причем лампа и часть зеркал подвижны (рис. 5.9Рис. 5.9. Оптическая система с неподвижным стеклом оригинала).

При воспроизведении оригинала вдоль него и перпендикулярно образующей фоторецептора перемещается каретка, на которой находятся трубчатая лампа и зеркало. Каретка совершает полный ход вдоль оригинала синхронно с вращением фоторецептора. Свет, отраженный от оригинала, попадает на зеркало через щелевую диафрагму, образуя на нем узкую полоску оптического изображения. Далее свет попадает на зеркала половинного хода. Каретка, где они расположены, движется с меньшей скоростью, чем первая, и за время экспонирования проходит лишь половину пути. Задача этих зеркал - поддерживать постоянный масштаб воспроизводимого изображения на всех его участках. От зеркал половинного хода свет направляется в объектив и фокусируется им на зеркале изображения. В процессе съемки это зеркало неподвижно. Оно передает оптическое изображение на вращающийся фоторецептор. Сложная система перемещения зеркал обеспечивает постоянное соотношение длины оптического пути от оригинала до объектива a и от объектива до фоторецептора b. Таким образом, масштаб изображения M = b/a остается неизменным в процессе копирования оригинала, несмотря на то что лампа и зеркало полного хода перемещаются относительно неподвижного объектива.

Оптическая система позволяет получать копии в любом масштабе в диапазоне 70-141%, а в некоторых аппаратах - в диапазоне 50-200%. На панели аппарата устанавливается одна из 4-6 заданных кратностей, например 70, 81, 86, 100, 141%, и постепенным изменением кратности с шагом 1% можно получить любой масштаб от 70 до 141% или от 50 до 200%.

Получив команду об установке необходимого масштаба копирования, микропроцессорная система контроллера, управляющего аппаратом, подает сигналы двигателям объектива и оптической системы. Масштаб по ширине задается перемещением объектива (изменением b/a) и изменением его фокусного расстояния (в копировальных аппаратах используют вариобъективы с переменным фокусным расстоянием). Установка кратности по длине производится изменением скорости вращения двигателя оптической системы. Это, в свою очередь, приводит к изменению отношения скорости перемещения зеркала полного хода и линейной скорости вращения фоторецептора, например при уменьшении масштаба относительная скорость перемещения зеркал оптической системы возрастает. Обратная связь с контроллером осуществляется сигналами датчиков оптической системы.

Источник света в аналоговых аппаратах должен быть по спектральному составу близок к дневному свету, в котором мощность излучения практически равномерно распределена по спектру. Применяют галогенные лампы накаливания, содержащие в колбе пары иода или другого галогена. Преимущества этих ламп перед вакуумными лампами накаливания: долговечность, большой световой поток (большая яркость лампы), стабильность светового потока во времени и достаточно равномерное распределение мощности излучения по спектру. Главное достоинство галогенных ламп накаливания - возможность регулировать яркость лампы, изменяя подаваемое на нее напряжение. Этот способ используют в копировальных аппаратах для регулирования экспозиции H0 и поддержания стабильного качества изображения при эксплуатации аппарата (см. 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). Так как лампы выделяют большое количество тепла, предусмотрено их охлаждение (см. 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, позиция 6). Аппараты высокой производительности нуждаются в импульсных лампах, мгновенно освещающих всю площадь оригинала, что необходимо при покадровом экспонировании. Газоразрядные лампы дневного света отвечают всем перечисленным требованиям, но регулирование величины светового потока в необходимом диапазоне затруднено.

Зеркала в копировальных аппаратах имеют отражающую поверхность с внешней стороны, то есть эта поверхность не защищена стеклом от повреждения. Однако они обеспечивают высокую резкость оптического изображения, так как падающий и отраженный свет не проходит через толщу стекла, как в обычных зеркалах.

5.2.3.2.
Электрофотографический блок

Электрофотографический блокЭлектрофотографический блок включает устройства зарядки, проявления, переноса изображения и очистки фоторецептора. Рассмотрим эти узлы блока.

Зарядные устройства

В качестве зарядных устройств в копировальных аппаратах используют в основном коротрон и скоротрон.

КоротронКоротрон (рис. 5.10Рис. 5.10. Схема коротрона: 1 - фоторецептор; 2 - коронная проволочка; 3 - экран; 4 - высоковольтный источник питания) содержит одну или две тонкие проволочки (их иногда называют струнами), натянутые в зарядном устройстве параллельно образующей фоторецептора. Они изготавливаются из материала, устойчивого к высокому напряжению и нагреву, например из вольфрама. Диаметр проволок - 0,025-0,90 мм. Коронные проволочки подключены к высоковольтному источнику питания, заряжающему их до потенциала в несколько киловольт.

Коронные проволочки заключены в заземленный экран, служащий для стабилизации коронного разряда. Ток разряда течет от проволочки (один электрод) к фоторецептору и экрану (другой электрод). По мере накопления заряда на поверхности фоторецептора ток экрана составляет все большую долю тока разряда, пока не станет преобладающим. Таким образом, хотя зарядка фоторецептора почти не происходит, разряд не гаснет. Максимальный потенциал заряженной поверхности можно регулировать, заземляя экран через переходной резистор. Знак заряда зависит от типа Фоторецептор (фотопроводник)фоторецептора. Органические фоторецепторы, являющиеся в современной копировальной аппаратуре основными, заряжают отрицательно. Отрицательная корона очень чувствительна к чистоте коронных проволочек, при их загрязнении она становится неравномерной. Поэтому в коротронах предусмотрен механизм для очистки проволочки. Очистка проводится автоматически в течение 40 с. Двигатель механизма включается сигналом. полученным из микропроцессора, если к этому есть показания, или через каждые 2000 копий.

Поддержание потенциала зарядки на заданном уровне облегчается при использовании скоротронов (рис. 5.11Рис. 5.11. Схема коротрона: 1 - фоторецептор; 2 - коронная проволочка; 3 - заземленный экран; 4 - сетка; 5 - высоковольтные источники питания).

Скоротрон представляет собой коротрон, снабженный сеткой, куда подается потенциал смещения (рис. 5.11Рис. 5.11. Схема коротрона: 1 - фоторецептор; 2 - коронная проволочка; 3 - заземленный экран; 4 - сетка; 5 - высоковольтные источники питания). Этот потенциал имеет тот же знак, что и коронная проволочка. Его величина равна потенциалу, до которого следует зарядить фоторецептор (0,5-1,0 кВ). Ток течет на фоторецептор через сетку. Когда разность потенциалов между сеткой и фоторецептором приближается к нулю, ток ионов к фоторецептору прекращается. Расстояние между коронирующей проволочкой и сеткой равно 6-12 мм, между сеткой и фоторецептором - 4-10 мм, между проволочкой и экраном - 8-15 мм. Экран заземлен для поддержания тока разряда. Регулирование и контроль потенциала смещения на сетке скоротрона необходимы для поддерживания на одинаковом и оптимальном уровне потенциала на темных участках изображения, от чего зависит контраст получаемого изображения (см. 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).

Второй вариант скоротрона имеет сетку, не подключенную к источнику питания, а заземленную вместе с экраном через варистор - полупроводниковое устройство, которое до определенного заданного потенциала имеет свойства резистора, а по достижении заданного значения - «открывается». Сетка с экраном оказывается заземленной, и ток разряда начинает течь на землю, а зарядка фоторецептора прекращается.

В аппаратах есть датчики, контролирующие величину заряда и потенциал фоторецептора. Управление величиной потенциала и поддерживание оптимальных значений потенциала зарядки, потенциалов экспонированных и неэкспонированных участков и остаточного потенциала производится изменением напряжения, подаваемого на проволочку зарядного устройства и на сетку, если зарядное устройство - скоротрон. Потенциалы экспонированных участков и на краях изображения (остаточный потенциал) определяются не только потенциалом зарядки, но и экспозицией, полученной от лампы экспонирования и лампы для стирания кромок.

Отрицательная корона (в современных копировальных аппаратах) загрязняет воздух озоном, вредным для здоровья человека. Поэтому в копировальных аппаратах с органическими фоторецепторами, заряжаемыми отрицательно, предусмотрены средства защиты, например озоновый фильтр (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, позиция 21).

Проявочные устройства

В аналоговых аппаратах Проявочное устройствопроявочные устройства - с черным тонером. Однако в некоторых аппаратах есть дополнительные проявочные устройства с цветным тонером (красным, зеленым, синим) (рис. 5.12Рис. 5.12. Устройства проявления в копировальном аппарате: 1 - узел черно-белого проявления; 2 - узел цветного проявления; 3 - узел прижима к фоторецептору проявочного устройства; Q17 и Q18 - датчики, контролирующие наличие тонера и его подачу над стрелками указаны сигналы, которыми обмениваются узлы проявления с контроллером постоянного тока). Это позволяет менять цвет изображения. Если в аппарате имеется специальное цифровое лазерное устройство для редактирования изображения, можно получать двухцветное изображение (черно-белое с цветной вставкой).

Основной способ проявления - двухкомпонентное проявление магнитной кистью. A фирма CanonCanon использует в своих черно-белых аппаратах однокомпонентные Проявитель однокомпонентныймагнитные проявители. На рис. 5.12Рис. 5.12. Устройства проявления в копировальном аппарате: 1 - узел черно-белого проявления; 2 - узел цветного проявления; 3 - узел прижима к фоторецептору проявочного устройства; Q17 и Q18 - датчики, контролирующие наличие тонера и его подачу над стрелками указаны сигналы, которыми обмениваются узлы проявления с контроллером постоянного тока схематично представлены проявочные устройства: черно-белое (магнитная кисть и двухкомпонентное проявление) и цветное (однокомпонентный проявитель).

Проявочное устройство с двухкомпонентным проявителем (рис. 5.13Рис. 5.13. Проявочное устройство с двухкомпонентным магнитным проявителем: 1 - узел бункера; 2 - устройство подачи тонера внутри проявочного узла; 3 - устройство перемешивания носителя с тонером; 4 - устройство для срезания щетинок магнитной кисти; 5 - проявляющий цилиндр (магнитный валик); 6 - устройство транспортировки отработанного носителя для перемешивания его со свежим тонером; 7 - фоторецептор) содержит узел бункера тонера, устройство для смешивания тонера с носителем и магнитный валик. Узел бункера тонера (тонер-картридж) несет запас тонера, который по мере надобности поступает в проявочное устройство. Бункер снабжен дозировочным устройством в виде специальной щетки или вспененного валика, плотно прилегающего к отверстию. При вращении валика тонер подается к отверстию. Скорость подачи регулируется. Управляет подачей специальный датчик количества тонера, находящийся в проявочном устройстве. Сигнал идет в контроллер аппарата, посылающий, в свою очередь, сигнал к включению двигателя бункера. В бункере также помещен датчик, сигнализирующий об израсходовании тонера. При получении сигнала об отсутствии тонера копировальный аппарат отключается, выдавая на панель управления информацию о необходимости добавления Тонертонера или замене Тонер-картриджтонер-картриджа. Скорость подачи тонера в проявочное устройство может также регулироваться согласно сигналам датчика, измеряющего оптическую плотность тонерного контрольного изображения на фоторецепторе (см. 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).

Проявочное устройство содержит зону, куда подается тонер из бункера (2 на рис. 5.13Рис. 5.13. Проявочное устройство с двухкомпонентным магнитным проявителем: 1 - узел бункера; 2 - устройство подачи тонера внутри проявочного узла; 3 - устройство перемешивания носителя с тонером; 4 - устройство для срезания щетинок магнитной кисти; 5 - проявляющий цилиндр (магнитный валик); 6 - устройство транспортировки отработанного носителя для перемешивания его со свежим тонером; 7 - фоторецептор) и откуда тонер дозированно поступает в узел перемешивания проявителя 3. Здесь происходит перемешивание носителя, в том числе снятого с проявляющего цилиндра, со свежим тонером. Образующиеся вследствие трибоэлектризации частицы двухкомпонентного проявителя подаются на проявляющий цилиндр магнитного валика, проходя через устройство, ограничивающее высоту магнитной кисти (ракельный нож 4). На проявляющем цилиндре 5 частицы проявителя, располагаясь по силовым линиям магнитного поля, образуют кисть. Так как скорости вращения магнитного стержня, создающего магнитное поле, и немагнитного проявляющего цилиндра различны, кисть скользит по поверхности проявляющего цилиндра. Это в сочетании с ребристой поверхностью проявляющего цилиндра обеспечивает перемешивание частиц, составляющих магнитную кисть, и повышает равномерность проявления.

В зоне проявления между проявляющим цилиндром и фоторецептором возникает электрическое поле проявления, напряженность которого регулируется величиной потенциала смещения, подаваемого на магнитный валик. Величина этого потенциала должна быть не меньше фонового. Так как заряд фоторецептора падает до фонового под действием экспозиции, полученной от фоновых участков Оригиналоригинала (бумаги), то потенциал смещения устанавливается автоматически в соответствии с экспозицией. Однако его можно менять вручную на панели управления - задавать несколько режимов плотности копии. Изменяя режим, мы изменяем Потенциал смещенияпотенциал смещения. При его уменьшении увеличивается напряженность электрического поля, и количество осаждаемого тонера и оптическая плотность копии возрастают. Увеличение потенциала приводит к противоположному результату. Для контроля тонерного изображения служат микроденситометрические датчики и специальный тестовый рисунок, располагаемый за пределами кадра.

Отработанный проявитель снимается с поверхности проявляющего цилиндра с помощью специального устройства (6 на рис. 5.13Рис. 5.13. Проявочное устройство с двухкомпонентным магнитным проявителем: 1 - узел бункера; 2 - устройство подачи тонера внутри проявочного узла; 3 - устройство перемешивания носителя с тонером; 4 - устройство для срезания щетинок магнитной кисти; 5 - проявляющий цилиндр (магнитный валик); 6 - устройство транспортировки отработанного носителя для перемешивания его со свежим тонером; 7 - фоторецептор) и переносится в зону формирования проявителя, где он перемешивается со свежим тонером.

Проявление однокомпонентным магнитным проявителем описано в разделе 2.6.2, а схемы устройств приведены на рис. 2.30Рис. 2.30. Схема проявляющего устройства для однокомпонентного магнитного проявителя: 1 - бункер с тонером; 2 - тонер; 3 - дозирующее устройство; 4 - магнитная кисть; 5 - магнит; 6 - фоторецептор; 7 - проявляющий цилиндр и рис. 2.31Рис. 2.31. Электрическое напряжение, подаваемое на проявляющий цилиндр при проявлении однокомпонентным магнитным проявителем. На рис. 5.12Рис. 5.12. Устройства проявления в копировальном аппарате: 1 - узел черно-белого проявления; 2 - узел цветного проявления; 3 - узел прижима к фоторецептору проявочного устройства; Q17 и Q18 - датчики, контролирующие наличие тонера и его подачу над стрелками указаны сигналы, которыми обмениваются узлы проявления с контроллером постоянного тока однокомпонентным является цветное проявочное устройство.

Узел переноса изображения

Этот узел содержит устройство для Перенос предварительныйпредварительного переноса, устройство переноса изображения на Подложка приемнаяприемную подложку (бумагу) и устройство для отделения бумаги от фоторецептора.

Предварительный перенос заключается в ослаблении скрытого электростатического изображения. Уменьшить заряд можно засветкой специальной лампой (рис. 5.14Рис. 5.14. Устройство переноса изображение с помощью заряженного полотна: 1 - заряженное полотно; 2 - лампа предварительного переноса; 3 - пальцы отделения бумаги после переноса; 4 - фоторецептор; 5 - бумага, позиция 2) или коротроном предварительного переноса (рис. 5.15Рис. 5.15. Схема управления процессом формирования изображения в копировальном аппарате. Аппарат - аналоговый, но имеет узел лазерной записи для редактирования изображения).

Перенос изображения осуществляется нанесением на оборот бумаги (или другой приемной подложки) заряда, противоположного по знаку заряду тонера (см. рис. 3.1Рис. 3.1. Перенос тонерного изображения на бумагу с помощью коротрона переноса: 1 - фоторецептор; 2 - бумага; 3 - коротрон переноса; 4 - копия (тонерное изображение на бумаге); 5 - высоковольтный источник питания). На коротрон переноса (см. рис. 5.1Рис. 5.1. Схема простейшего копировального аппарата с подвижным стеклом оригинала фирмы Rank Xerox, 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, рис. 5.15Рис. 5.15. Схема управления процессом формирования изображения в копировальном аппарате. Аппарат - аналоговый, но имеет узел лазерной записи для редактирования изображения) может быть подано переменное напряжение. Он является основным устройством, используемым для этой цели в копировальных аппаратах. Однако потенциал подается на бумагу и другим способом. Так, в некоторых копировальных аппаратах фирмы Ricoh есть ремень переноса из электропроводящей резины, поверхности которой сообщают отрицательный потенциал (рис. 5.16). Бумага с помощью ремня переноса заряжается и перемещается, вступая в контакт с вращающимся фоторецептором. Положительно заряженные частицы тонера переходят в образовавшемся электрическом поле с фоторецептора на бумагу. Копия, удерживаемая ремнем переноса, передвигается к закрепляющему устройству.

При использовании коротрона переноса необходимо оторвать бумагу от фоторецептора, так как она притягивается силами электрического поля, образовавшегося между заряженным оборотом бумаги и заземленной подложкой фоторецептора. Чтобы отделить бумагу, сразу же за коротроном переноса устанавливают коротрон отделения (см. рис. 3.2Рис. 3.2. Отделение копии от фоторецептора с помощью коротрона отделения, 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, рис. 5.15Рис. 5.15. Схема управления процессом формирования изображения в копировальном аппарате. Аппарат - аналоговый, но имеет узел лазерной записи для редактирования изображения). На коротрон отделения подается переменное напряжение. Генерируются положительные и отрицательные ионы. В результате действия коротрона происходит нейтрализация части отрицательного заряда бумаги и ослабление связи бумаги с фоторецептором.

Во всех копировальных аппаратах устройства для отделения бумаги (пальцы отделения) - механические (см. 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, позиция 13; рис. 5.14Рис. 5.14. Устройство переноса изображение с помощью заряженного полотна: 1 - заряженное полотно; 2 - лампа предварительного переноса; 3 - пальцы отделения бумаги после переноса; 4 - фоторецептор; 5 - бумага, позиция 3).

Потенциалы, подаваемые на коротроны узла переноса, устанавливаются и контролируются автоматически.

Узел закрепления изображения

Основной способ Закрепление изображениязакрепления изображения в копировальных аппаратах - термосиловое. Принцип действия и простейшая схема узла закрепления описаны в разделе 3.2 и показаны на рис. 3.4Рис. 3.4. Схема процесса термосилового закрепления: 1 - прижимной валик; 2 - фьюзерный валик; 3 - копия и рис. 3.5Рис. 3.5. Прохождение копии через закрепляющее устройство. На рис. 5.16Рис. 5.16. Узел термосилового закрепления изображения также приведена схема одного из устройств термосилового закрепления, где 1 - узел прижима, создающий необходимое давление между прижимным валиком, покрытым резиной 2, и нагревательным валиком 3. Давление составляет 0,3-0,6 кг/см. Внутри нагревательного валика расположен нагреватель, например лампа накаливания 4. Несмотря на то что поверхность нагревательного валика - из тефлона (антипригарное покрытие), на него подается смазка (фьюзерное масло) с помощью смазочного валика 5. Узел смазки помимо смазочного валика содержит валик подпитки 6, щуп 7 и нож-отсекатель 8, регулирующие подачу масла 9, находящегося внутри корпуса узла смазки 12. Бумага подается шестеренками 11 между рабочими валиками и направляющими 10 выводится из устройства.

В устройстве обязательно предусматриваются пальцы отделения, отделяющее лезвие или другое аналогичное приспособление. Температура валиков контролируется датчиком и регулируется термистором. Имеется термопредохранитель для аварийного отключения устройства и аппарата.

Узел очистки фоторецептора

Очистка фоторецептораОчистка фоторецептора от остатков тонера и от скрытого электростатического изображения проходит три стадии: предочистку, очистку от тонера и стирание заряда. Устройство очистки включает узел очистки, узел транспортировки тонера из зоны очистки и узел, выполняющий задачу сбора отработанного тонера с целью его выброса или повторного использования.

На фоторецепторе после переноса остается до 30% тонера, который не так просто снять, так как он удерживается на поверхности электростатическими силами. Поэтому устройства для очистки содержат два очистных элемента - щетку и ракель. Щетка делает черновую очистку, а ракельный нож - окончательную (см. рис. 4.2Рис. 4.2. Схема устройства очистки фоторецептора от тонера, включающего щетку и ракель: 1 - щетка; 2 - стряхиватель; 3 - ракель; 4 - устройство для отвода отработанного тонера; 5 - пальцы отделения бумаги от фоторецептора). В случае однокомпонентного магнитного проявителя черновая очистка проводится магнитным валиком, с которого тонер счищается скребком, а окончательная очистка - ракелем. Если в аппарате имеется устройство предочистки, то достаточно одного ракельного устройства (см. рис. 4.3Рис. 4.3. Схема устройства ракельной очистки).

В устройстве очистки присутствует элемент для отвода тонера - винт или вакуумный отсос. Далее тонер транспортируется в емкость для отработанного тонера. Обычно для этой цели служит шнек. На рис. 5.17Рис. 5.17. Узел транспортировки отработанного тонера внутрь фоторецептора (светочувствительного барабана) показана схема транспортировки отработанного тонера внутрь полого фоторецептора. Количество отработанного тонера регистрируется и при заполнении емкости на дисплее панели управления появляется соответствующее сообщение. В современной аппаратуре существует тенденция к повторному использованию отработанного тонера. Устройство очистки снабжается фильтрами (для очистки тонера) и приспособлениями для возврата тонера в работу.

Для стирания заряда скрытого электростатического изображения служат специальные лампы или коротроны стирания (см. раздел 4).

5.2.4.
Особенности электрографических печатающих устройств цифровых копировальных аппаратов

Как было сказано ранее, цифровые копировальные аппараты состоят из сканера, процессора и электрографического печатающего устройства. В данном пособии выявляются отличия печатающего устройства цифрового аппарата от печатающего устройства аналогового аппарата. Цветные аппараты не рассматриваются.

5.2.4.1.
Оптические системы цифровых копировальных аппаратов

В отличие от аналоговых, ЭФ-аппарат копировальный цифровойцифровые копировальные аппараты формируют изображение из отдельных точек, размер и расположение которых определяются сигналами, поступающими из процессора изображений. Для записи такого точечного (растрового) изображения применяются лазеры и светодиодные линейки с инфракрасным излучением. При лазерной записи используется капстановый метод, в основе которого - веерная развертка модулированного лазерного луча в горизонтальной плоскости. Для этого используют вращающееся с большой скоростью многогранное зеркало (рис. 5.18Рис. 5.18. Схема записи изображения с помощью лазерной развертки: 1 - лазерный блок; 2 - коллиматорная линза; 3 - многогранное зеркало; 4 - двигатель лазерного сканера; 5 - корректирующая линза; 6 - отражающее зеркало; 7 - фоторецептор; 8 - датчик начала строки). Угловое перемещение лазерного луча идет с постоянной скоростью. Веер лазерной развертки попадает на зеркало, отражающее излучение в сторону фоторецептора. Это зеркало параллельно образующей фоторецептора, и лазерное световое пятно перемещается строго по образующей цилиндра. Линейная скорость пятна по поверхности зеркала и фоторецептора непрерывно изменяется, так как изменяется угол его падения на зеркало. Чтобы этого не было, на пути лазерного веера размещают корректирующую линзу сложной формы. Ее задача - линеаризация, в результате которой лазерный луч движется по зеркалу и фоторецептору равномерно. Однако такой способ позволяет проводить линеаризацию при угле падения луча до 60°, что соответствует в копировальных аппаратах формату изображения до А3. Для больших форматов (А2-А0) необходим другой способ записи, например с помощью светодиодных линеек.

Разрешающая способность записи по горизонтали зависит от того, сколько лазерных световых пятен умещается в миллиметре или в дюйме (25,4 мм). Каждому пробегу лазерного луча вдоль образующей цилиндрического фоторецептора соответствует поворот цилиндра на один шаг, величина которого определяет разрешение аппарата по вертикали. При разрешающей способности 400-600 dpi (16-24 мм-1) шаг смещения линии лазерной записи составляет 0,04-0,06 мкм.

Модулирование лазерного луча осуществляется включением и выключением лазера в соответствии с программой и изменением интенсивности луча. От фокусировки лазерного луча и возможностей его модулирования зависит разрешающая способность аппарата по горизонтали.

Все более широкое применение находит экспонирование с помощью светодиодных линеек. Линейки представляют собой матрицу, включающую более 5000 отдельных лазерных светодиодов (по одному для каждой точечной позиции) на полосе экспонирования цилиндрического фоторецептора (рис. 5.19Рис. 5.19. Запись изображения на фоторецепторе с помощью светодиодной линейки: 1 - узел экспонирования; 2 - фоторецептор). Частота расположения светодиодов в линейке определяет разрешающую способность аппарата. По мере вращения фоторецептора светодиоды включаются и выключаются в соответствии с программой. Светодиодные линейки нашли основное применение в принтерах и цифровых печатных машинах.

В быстродействующих аппаратах, где на экспонирование отводится короткий промежуток времени, актиничность падающего на фоторецептор излучения должна быть как можно выше. Фоторецептор и источник света (лазер) подбираются так, чтобы фоторецептор имел высокую чувствительность к излучению лазера.

В электрофотографических аппаратах используют Лазер полупроводниковыйполупроводниковые лазеры - с длиной волны излучения в диапазоне 700-800 нм и выходной мощностью 5-15 мВт. Таковы GaAlAs-лазерGaAlAs-лазеры, имеющие длину волны излучения 780 нм. К этим излучениям чувствительны практически все используемые для современных фоторецепторов фотопроводники: органические фотопроводники, аморфный кремний, многокомпонентные халькогениды. Основной тип фоторецепторов в цифровых копировальных аппаратах - органические.

5.2.4.2.
Особенности проявления скрытого электростатического изображения в цифровых копировальных аппаратах

В цифровых аппаратах легко реверсировать работу лазерной развертки, записывая вместо позитивного негативное изображение. Поэтому можно сделать позитивную копию двумя путями.

  1. Получать Скрытое электростатическое изображение (СЭИ) позитивноепозитивное скрытое электростатическое изображение (СЭИ) и проявлять его прямым способом. При этом тонер имеет заряд противоположного знака и осаждается в большей степени на участках СЭИ с высокой плотностью заряда (большим потенциалом). Неэкспонированные участки, темные на оригинале, выходят темными и на изображении, так как СЭИ этих участков - с большой плотностью заряда.

  2. Получать Скрытое электростатическое изображение (СЭИ) негативноенегативное СЭИ, а для его визуализации использовать обращенное проявление, при котором Тонертонер имеет одинаковый заряд с СЭИ. На проявляющий электрод подается потенциал чуть меньше максимального потенциала СЭИ (эта разница составляет потенциал смещения, обеспечивающий чистый фон). Возникает электрическое поле, напряженность которого в участках СЭИ, имеющих большие потенциалы, будет маленькой, так как эти потенциалы почти не отличаются от потенциала проявляющего электрода. В участках СЭИ, где потенциал мал или равен нулю, напряженность поля большая и тонер, отталкиваясь от одноименно заряженного проявляющего электрода, летит к фоторецептору.

Обращенное проявление используется в ряде цветных аппаратов и в цифровых печатных машинах.

© Центр дистанционного образования МГУП