facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip
Перевод страницы
 

Аналитическое исследование фотоэлектростатической записи-воспроизведения информации, перспектива развития

Аналитическое исследование фотоэлектростатической записи-воспроизведения информации, перспектива развития
Yevgeniy Travnikov, кандидат технических наук, доцент

Участник первенства: Национальное первенство по научной аналитике - "Украина";

6Ф7,Р35,УДК 681.327.1.

В статье рассматриваются аналитически вопросы развития и перспективы дальнейшего развития фотоэлектростатической (ксероксы) записи-воспроизведения изображений различной информации (иллюстраций , текстов, документов, книг, статей журнальных и др.)

Ключевыеслова :электростатика и принтеры

In the article the analytical development and perspectives of further development foto?lektrostati?eskoj (copiers) record-playback of images of various information (images, texts, documents, books, articles, magazines, etc.)

Keywords: electrostatics and printers.

Что такое в жизни «ксерокс» скажет Вам любой студент,  
Который копии с лекций и лабораторок  снимал в один момент! 
ЕНИТ,ХХ1 век.

В обзорной аналитической исследовательской статье рассматривается фотоэлектростатическая запись-воспроизведение, нам более понятные устройства её для этого «ксероксы», с которыми мы знакомимся, когда надо снять копии с каких-либо общих документов ( паспорта, трудовой книжки), учебных материалов (конспектов лекций, лабораторок ), журнальных статей, книг ,домовых планов и др. Название ксерокс- происходит от древнегреческого слова, обозначающего «сухой», потому что есть снятие копий чертежей в парах аммиака (полумокрый способ). Изобретателем является Ч. Карл- сон, продал компании, которая ввела термин «ксерография» и есть сейчас как фирма «Ксерокс» с 1947 года. Различаю два понятия: электрофотографию и электростатографию. Поскольку первым элементом является линейный объектив и есть общие сходства с фотографией, часто этот способ име нуется как фотоэлектростатическая запись. 

Благодаря простоте, оперативности и дешевизне этот способ регистрации информации нашел такое широкое применение в быту, учебе, производстве, научных исследованиях, картографии, военной тематике и др., что наверно нет другого, ему равного. Изобретателем ксерографического процесса считается Честер Ф. Карлсон (1906-1968). В 1947году фирма HaloidCompanyперекупила права на использование патентов Карлсона . Тогда же было дано название- ксерография (ксерокс-древнегреческое- сухой) и фирма периеменована на обозначение TheDokument Xerox. Сухая копия в отличие от мокрой синьковки калек чертежей и текста в парах аммиака, применяющегося ранее процесса размножения документации.

Фотоэлектростатическая запись - это процесс нанесения и сохранения различного вида информации, представленной электрическими (электростатическими) сигналами (зарядами), на диэлектрическом носителе (ДН) посредством создания на нем того или иного  распределения электрических зарядов (зарядного рельефа), несущего в себе скрытое изображение записанной информации. Фотоэлектростатические способы регистрации изображений обычно используют носитель инф- формации в виде стандартной бумаги формата А11 (А4), А12 (А3), широко применяемой для печати с компьютера. Фотоэлектростатическая регистрации именуется также, что  кроме наличия объектива  имеет   светочувствительный (фоточувствительный) барабан, покрытый тонким слоем селена или другим, и заряжаемого электростатическим изображением снимаемого объекта (чертежа и др.). К за ряженному слою вращающегося барабана прилипают частицы тонкодисперсного порошка (черного, если ксерокс черно-белый), заряженного противоположным по знаку заряда на барабане. Барабан при контакте с бумагой отдает ей заряженный порошок и виде изображения, которое после термо-фиксируется на ней с хорошей адгезией. Это кратко по физике процессов, а более подробно станет ясно при рассмотрении разреза стандартного ксерокса (рис.1). Полный ксерографический цикл включает в себя восемь основных этапов. Эти этапы взаимосвязаны, для получения копий хорошего качества необходимо правильное проведение каждого из этапов. Вот они- фоторецептор или светочувствительный барабан (СБ):

1. Зарядка. На этапе зарядки на поверхность фоторецептора наносится равномерно распределенный электростатический заряд определенной величины

2. Формирование изображения. На этом этапе на поверхности фоторецептора создается оптическое изображение оригинала, установленного на поверхности стеклянной платформы. Полученное опти-ческое изображение должно обладать требуемыми геометрическими параметрами, иметь распрде-ление освещенностей, соответствующее оптическим плотностям оригинала

3. Экспонирование. На этом этапе на поверхности фоторецептора создается невидимый электростатический рельеф, соответствующий исходному оптическому изображению. При этом величина поверхностного заряда на участках, содержащих  изображения, отличается от величины заряда на участках, не содержащих изображение

 4. Проявление. На этом этапе на участки поверхности фоторецептора, содержащие скрытое изобра-жение , наносятся частички тонера (порошка), заряженного противоположным знаком от электроста- тического заряда фоторецептора, которые формируют на его поверхности видимое изображение (этапы 2,3,4 алогичны фотографии и киносъёмке)

5. Перенос. На этом этапе бумага приводится в механический контакт с фоторецептором и бумаге сообщается такой электростатический заряд (противоположный), что частицы тонера отрывается от поверхности фоторецептора и притягиваются к бумаге. В результате большая часть тонера переносится на бумагу, а остатки тонера удаляются с фоторецептора на этапе очистки

6. Отделение. На данном этапе бумага с нанесенным на неё тонером отделяется от вращающегося фоторецептора, на котором она удерживалась электростатическими силами

7. Закрепление (фиксация). На этом этапе бумага проходит между нагревательным и прижимным ва ликами узла термофиксации. При этом под воздействием температуры (150-1800С) и давлении частички тонера впрессовываются в бумагу, создавая устойчивое и хорошо адгезионное сцепление бумаги и тонера , устойчивое к внешним воздействиям изображение

8. Очистка. На этом этапе выполняются две операции: разрядка фоторецептора и механическое уда-ление остатков тонера.

При этом все этапы выполняются при вращающимся фоторецепторе и возвратно- поступательном движении стеклянной плиты, которые строго синхронизированы между собой. В настоящее время применяются два основных типа фоторецепторов: цилиндрический и ленточный. Есть две системы построения оптической схемы аппаратов: с длинной и короткой оптической схемой. Разрез типового ксерокопировального аппарата (рис.2) с большим диаметром светочувствительного  барабана часто применяется для офисных центров, причем его диаметр выбирается с расчетом, чтобы длина окружности  была равна длине формата бумаги А3 (чуть более 420мм)., тогда за один оборот барабана бу-дет полная копия документа ксерокопирования. Здесь были  рассмотрены фотоэлектро-статические  аппараты аналоговой системы, а есть еще цифровые копировальные  аппараты (ЦКА) или так называемые «лазерники» (рис.3). Лазерные принтеры, получившие широкое распространение, особенно в производственных целях большого количества документации, также основана на ксерографии и применении фоторецептора (фотобарабана) в виде метал-лического барабана , покрытого фотопроводящим полупроводником (обычно оксид цинка). По поверхности барабана равномерно распределяется электростатический заряд с помощью проволоки, называемой коронирующим проводом. На этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение вокруг него светящейся ионизированной области, называемой короной. Всё  как и в обычных аналоговых ксероксах. Отличие состоит в том, что изображение с оригинала сканируется лучом лазера и помощью вращающеегося многогранного зеркала (4-8 граней). На следующем рабочем шаге с помощью другого барабана, называемого девелопером, на фтотобарабан наносится тонер- мельчайшая кра-сящая пыль (порошок). А дальше как в известных аналоговых ксероксах- под действием статического заряда мелкие частицы тонера притягиваются в поверхности барабана и формируется на нем изображение, переносится на движущуюся отрицательно заряженную бумагу и далее термофиксируется. Для печати за один проход обычно применяется гибкая свето чувствительная лента, покрытая слоем селена и лента переноса, на которой формируется изображения для всех четырех цветов (рис.4,б,в). Изображение, сформированное на ленте переноса, переносится на бумагу, а затем закрепляется нагреванием. Универсальные ксероксы , представляющие собой совмещение в одном аппарате сканера и ксерокса имеют довольно широкое распространение ввиду меньшей стоимости, чем раздельные конструкции  (рис.5). Причем они имеют простое бытовое исполнение (рис.5,а) и профессиональное офисные (рис.5,б). Эти аппараты обычно имеют аналоговое исполнение, более дешевое, чем цифровые лазерники.

Плоттеры - это широкоформатное устройство, позволяющее выводить на бумагу всевозможные изоб ражения (чертежи, графики. рекламные плакаты и др.). Плоттер предназначен для высокоточного автоматического вычерчивания схем, рисунков, карт, сложных чертежей и прочей графической информации на кальке. Бумаге, размер которых не превышает формат А0. Плоттеры бывают перьевые, струйные, электростатические, на основе термопередачи, лазерные. Нас интересуют только эле ктростатические и лазерные (рис.6). Основные параметры плоттеров: максимальный размер листа, размер рабочего поля носителя или ширина рабочего поля, длина носителя для рулонных плоттеров. Электростатические плоттеры осуществляют перенос тонера при помощи электромагнитных свойств тонера и используют для этого специальную электростатическую бумагу. По конструкции плоттеры бывают планшетные, рулонные и барабанные, отличающиеся как кинематической схемой так и габаритными размерами.

Принцип работы: Электростатическая технология основывается на создании скрытого электростати-ческого изображения (потенциального рельефа) на поверхности носителя- специальной электростатческой бумаги, рабочая поверхность которой покрыта тонким слоем диэлектрика, а основа пропитана гидрофильными солями для обеспечения требуемых влажности и электропроводности. Потенциальный рельеф формируется при осаждении на поверхность диэлектрика свободных зарядов, образующихся при возбуждении тончайших электродов записывающей головки высоковольтными импульсами напряжения. Когда бумага проходит через проявляющий узел с жидким намагниченным тонером, частицы тонера оседают на заряженных участках. Полная цветовая гамма получается за четыре цикла создания скрытого изображения и прохода носителя через четыре проявляющих (печатающих) узла с соответствующими тонерами. Печатающая головка состоит из нескольких тысяч электродов, выполненных в виде игл и расположенных по всей ширине бумаги с плотностью 40-200 штук на дюйм (25,4 мм). Между печатной головкой  и опорным электродом располагается бумага, на которую наносится отрицательный заряд. При прохождении бумаги под печатающей головкой на её поверхности сохраняется электростатический рельеф, который притягивает тонер и красит бумагу в заряженных областях и оставляет чистой в электронейтральных. При этом наносить изображения можно не только на бумагу, печатать можно на пленках, пластиках и других синтетических и натуральных материа-лах. Электростатические плоттеры можно было бы считать идеальными устройствами печати, если бы не необходимость поддержания стабильной температуры и влажности в помещении, необходимость тщательного обслуживания и их высокая стоимость, вследствие их приобретают пользователи с высокой степени автоматизации в солидных организациях и в геоинформационных системах. Стоимость электростатической бумаги в настоящее время не превышает стоимости обычной типографской бумаги высокого качества , скорость работы электростатического плоттера значительно превышает скорость любых аналогов принтеров. К недостатку относится также четырех цветное  по отношению к шестицветному струйному принтеру.

Самые простейшие из плоттеров являются планшетные (плоские), которые могут иметь настольное малогабаритное исполнение (рис.6), причем могут иметь кинематическую схему с перемещением но сителя информации (бумаги) и перемещением пишущего узла (ри.6,а) так и с неподвижной бумагой, расположенной в горизонтальной плоскости и перемещающимся пишущим узлом. Более сложными и крупногабаритными являются плоттеры со  средним горизонтальным столом (рис.7,а) и большим горизонтальным столом (рис.7,б). Они имеют напольное исполнение, имеющее резиновые ножки для изменения места работы (рис.7,а) или неподвижное стационарное размещение (рис.7,б). Инте-ресны плоттеры барабанного исполнения конструкции, устанавливаемой стационарно на полу (рис. 8). Барабан большого диаметра (150-180 мм) вращается в одну сторону от шагового с редуктором  электродвигателя (ЭД), пишущая головка перемещается прямолинейно возвратно-поступательно тоже от шагового электродвигателя с винтовым валом или другим её перемещением. Есть ещё ряд интересных конструкций плоттеров так называемых рулонного исполнения, в которых носитель выполнен в виде рулона бумаги небольшой длины (до 3-5 м.), намотанной на подающую катушку и нача-лом на приемную. Плоский горизонтальный участок бумаги опирается на столик и сверху взаимодействует с пишущей головкой. Кинематическая схема таких плоттеров похожа на пишущие машинки или телеграфные аппараты. Самое простейшее конструктивное исполнение имеют настольные плоттеры (рис.9). В зоне столика (на выходе его) имеется обрезиненный приводной вал с боль-шим (180о) углом обхвата, что позволяет при заданном натяжении бумаги выполнять её надежное пошаговое фрикционное транспортирование при высокой стабильности и точности. Пишущая головка также имеет возвратно-поступательное прямолинейное перемещение как и в предыдущих плоттерах. Стационарные рулонные принтеры , рассчитанные на большие емкости широкой  рулонной бумаги (100-200м) имеют как и в предыдущей конструкции подающий рулон, устанавливаемый на плоттере, а  вместо приемного рулона бумага опускается ненапряженными петлями на чистый пол (рис.10) и когда надо отрезается по частям.

Ещё есть ряд  электростатических плоттеров, но применяющая лазерные  технологии, аналогичные с рассмотренными ранее ксероксами. Промежуточный носитель изображения- вращающийся селено- вый барабан в  темноте может быть заряжен до потенциала в сотни вольт. Луч лазера снимает этот заряд, создавая скрытое электростатическое изображение, которое притягивает  намагниченный  мелкодисперсный тонер, переносимый затем механическим путем на бумагу. После этого бумага с нанесенным  тонером проходит через нагреватель , в результате чего частицы тонера запекаются, создавая изображение. Лазерные плоттеры ввиду их быстродействия удобно использовать как сетевые устройства, применять в сложном техническом дизайне, архитектуре, картографии.

Выводы:

1. Фотоэлектростатические  аппараты ( ксероксы) имеют наибольшее распространение среди остальных устройств для бытовых, учебных, почтовых и профессиональных целей ввиду низкой стоимости, оперативности снятия копий.

2. Универсальные ксероксы со сканерами имеют также широкое распространение ввиду низкой стоимости и малым габаритным размерам, особенно среди студенчества.

3. Лазерные принтеры имеют широкое применение для офисов крупных компаний, имеют самое высокое быстродействие и способны  выполнять большие объемы печати, но очень дороги

4. Электростатические плоттеры имеют распространение для небольших фирм и крупных корпораций, для учебных заведений  (выполнение чертежей формата А1 с чертежей формата А4  и формата А3 для дипломных работ выпускных студентов, учебных плакатов по многим курсам- автор часто давал студентам выполнение таких плакатов по всем читаемым им курсам и др.), выполнение различных картографических работ, сетевых графиков и др

5. Фотоэлектростатические аппараты как множительная и печатная техника оперативного дейст-вия никогда не исчезнет с техники регистрации информации и наоборот, буде ещё дальше совершенствоваться и развиваться

6. Недостатком электростатических аппаратов является наличие тонеров только 4-х цветов, поэтому по качеству изображения они уступают 6-ти цветным  струйным принтерам.        

 

             

     

 

Литература:  

  1. Травников Е.Н. Основы и техника записи-воспроизведения изображений. Электронный вариант учебника ,2004г.  Киев, КПИ
  2. Богданов-Катьков. Струйные принтеры дл дома и офиса. БХВ-Петербург,Арлит, 2002г
  3. Грейнберг М.Г. Электростатическая запись. М.»Энергия», 1974г
  4. Материалы из интернета по электростатической записи. Внешние устройства: Плоттер.
0
Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (1 голос)
Комментарии: 2

Тестов Борис Викторович

В статье очень убедительно и наглядно аппаратов показаны возможности использования копировальных (ксероксов) для копирования различной документации. Они безусловно будут достаточно долго и широко использоваться до появления новых способов копирования документов. Хотелось бы автора спросить мнение автора о том в каком направлении должна развиваться конструкторская мысль для уменьшения габаритов копировальных аппаратов. Тесбор

Травников Евгений Николаевич

Спасибо за положительную оценку, фотоэлектростатическая регистрация будет долго ещё жить для широких кругов населения за её простоту и дешевизну. Успехов Вам в делах и творениях Ваш ЕНИТ.
Комментарии: 2

Тестов Борис Викторович

В статье очень убедительно и наглядно аппаратов показаны возможности использования копировальных (ксероксов) для копирования различной документации. Они безусловно будут достаточно долго и широко использоваться до появления новых способов копирования документов. Хотелось бы автора спросить мнение автора о том в каком направлении должна развиваться конструкторская мысль для уменьшения габаритов копировальных аппаратов. Тесбор

Травников Евгений Николаевич

Спасибо за положительную оценку, фотоэлектростатическая регистрация будет долго ещё жить для широких кругов населения за её простоту и дешевизну. Успехов Вам в делах и творениях Ваш ЕНИТ.
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.