Aparat za kopiranje je uređaj dizajniran za izradu kopija od originala izrađenih na različitim materijalima - papiru, filmu. Njegov rad se zasniva na principu kserografije. Prema definiciji Instituta inženjera elektrotehnike i elektronike (IEE) SAD, kserografija je grana elektrostatičke elektrofotografije koja koristi fotokonduktere za formiranje latentne elektrostatičke slike koristeći infracrveno vidljivo ili ultraljubičasto zračenje, a potonje služi za dobijanje vidljivog slika. Kserografija se zasniva na dva fizička fenomena: interakciji elektrostatičkih naboja i fotoelektričnog efekta.
Princip prenošenja slike kopiranjem izmislili su stručnjaci engleske kompanije XEROX, zbog čega se mašine za kopiranje često nazivaju kopir aparatima, iako se ova definicija, naravno, odnosi samo na uređaje koje proizvodi ova kompanija. Ostalo bi jednostavno trebalo nazvati "kopirnim mašinama", a sam rad bi trebao biti nazvan "kopiranjem".
Kserografija - (kserografsko kopiranje) (od grčkog xeros - suhi i graphein - grafija, za razliku od "mokre" fotografije), najčešća metoda brzog kopiranja dokumenata u crno-bijeloj ili boji pomoću metoda elektrofotografije, koja koristi suhi razvoj pomoću obojene čestice praha.
U tradicionalnoj fotografiji, slike objekata se snimaju na fotoosjetljivim slojevima, u kojima se pod utjecajem svjetlosti događaju nepovratne kemijske promjene. U kserografiji, svjetlost ne utječe na kemijska, već na električna svojstva fotoosjetljivog sloja. Kao takav sloj, američki izumitelj Charles Carlson predložio je korištenje električnih svojstava fotosemiprovodnika, koja zavise od osvjetljenja. Na svjetlu su provodnici, a u mraku su dielektrici. Fotopoluprovodnici su sumpor, selen i cink oksid. Charles Carlson je premazao metalnu ploču slojem selena. Zatim ga je naelektrisao u mraku i na njega projektovao sliku objekta. U ovom slučaju, osvijetljena područja sloja postala su provodnici, a električni naboji iz njih su otišli u metalnu podlogu, a neeksponirana područja su postala dielektrici, a naboji na njima su zadržani. Ovo je formiralo latentnu elektrostatičku sliku. Da bi se to razvilo, ploča je posuta fino usitnjenim prahom boje. U ovom slučaju, čestice ovog praha su se zalijepile samo za područja poluvodičkog sloja na kojima su sačuvani električni naboji. Prvi kserografski otisak dobili su Ch. Carlson i njegov pomoćnik O. Korney 1938. godine.
Prevedeno na ruski, izraz "Xerox" znači "suv". Ovaj izraz se koristi kada govorimo o višekratnoj upotrebi ravne ili cilindrične površine sa fotokonduktivnim slojem, kao što je sloj amorfnog selena.
Suština Xerox metode je sljedeća. Ako se fotopoluprovodnički sloj debljine 10-100 mikrona sa visokim otporom (oko 10 13 -10 14 Ohm? cm) nanese na bilo koju podlogu, a zatim se ovaj sloj ravnomjerno nabije po cijeloj površini do visokog električnog potencijala, tada električni potencijal sloja u mraku neće se značajno promijeniti dugo vremena. Ovaj fenomen se naziva fotoelektrični efekat. Kada se takav fotopoluprovodnički sloj izloži osvijetljenim područjima koja odgovaraju bijelim područjima originala, dolazi do potpune ili djelomične neutralizacije električnih naboja, dok se u neosvijetljenim područjima koja odgovaraju tamnim područjima originala održava originalna raspodjela naboja, što rezultira formiranje takozvane latentne elektrostatičke slike. Da bi se dobila vidljiva slika, površina eksponiranog fotopoluprovodnika je premazana posebnim tamnim prahom - tonerom (ili njegovom suspenzijom), čiji je naboj suprotan znaku naboju fotopoluvodičkog sloja. Prah se privlači na površinu fotopoluprovodničkog sloja na mjestima latentne elektrostatičke slike koja su zadržala visok potencijal i slika se tako manifestira. Međutim, razvijena slika je krhka, lako se ošteti ako je dodirnete, pa se ova slika fiksira na samom poluprovodniku ili prenosi na drugu površinu, gdje se također fiksira. Razvijena slika se prenosi kontaktnom metodom - stavljanjem papira ili nekog drugog medija na razvijenu površinu fotopoluprovodnika. Nakon kontakta, površina na koju se slika prenosi ravnomjerno je nabijena visokim potencijalom istog predznaka kao fotopoluprovodnik, pa se najveći dio praha privlači na nosač. Proces fiksiranja uključuje topljenje praha koji se koristi za razvijanje elektrostatičke slike i njegovo čvrsto vezivanje za površinu, stvarajući trajnu, dugotrajnu sliku. Površina fotopoluprovodnika, sa koje se elektrostatička slika prenosi na drugu površinu, može se više puta koristiti, čisteći je za kasniju upotrebu.
Dakle, osnova tehnologije kserografske metode sa prijenosom slike je sljedećih šest operacija:
Elektrifikacija fotopoluvodičkog sloja;
Izložite sloj za stvaranje latentne elektrostatičke slike;
Razvoj latentne slike sa spojem u razvoju;
Prenošenje razvijene slike na papir ili drugi medij;
Zakačite sliku;
Čišćenje fotopoluprovodničkog sloja za ponovnu upotrebu.
Prenos slike se može odvijati i sa ravne površine fotopoluprovodnika i sa cilindrične (bubanj).
Kserografija
Chester F. Carlson
Electrography izumio Chester Carlson. On i njegov pomoćnik Otto Korney dobili su prvi otisak u svojoj kućnoj laboratoriji u New Yorku 22. oktobra godine. Patent za ovu tehnologiju primili su 6. oktobra SAD. Patent 2,297,691 (engleski). Carlson je dugo vremena bezuspješno pokušavao predstaviti svoj izum, dokazujući da je apsolutno neophodan za poslovanje, ali je svuda bio odbijen, pozivajući se na činjenicu da je njegov izum previše glomazan i da je jako zaprljao čaršave, štoviše, čovjek se mogao nositi s mnogo bolje sa zadatkom kopiranja. Fortuna mu se nasmiješila 1944. godine na Institutu Battelle, smještenom u Ohaju. Tamo mu je ponuđeno da poboljša tehnologiju i čak je pronašao tačnu riječ za naziv ovog procesa - "elektrofotografija". Nakon čega je licencu za dalji razvoj i proizvodnju fotokopirnih mašina stekla kompanija Haloid. Tada je odlučeno da je riječ "elektrofotografija" previše naučna i da može uplašiti potencijalnog kupca. Lokalni profesor filolog pomogao je u pronalaženju boljeg imena. Izmislio je pojam "kserografija" od grčkih riječi "xeros" - "suh" i "graphos" - "pisanje", a onda je sam pronalazač Carlson smislio skratiti riječ na običnu "kopirnu mašinu". Kao rezultat toga, 1948. godine na tržištu su se pojavili prvi fotokopirni uređaji, a prvi model je jednostavno nazvan Model A. Nakon objavljivanja prvog potpuno automatskog modela Xerox 914 1959., Haloid je promijenio ime u
Nezavisno od Chestera Carlsona, godine, u Njemačkoj, pronalazač dr. Eisben osnovao je kompaniju za proizvodnju kopir mašine po vlastitom dizajnu. Njegova kompanija se zove Develop Corp. Danas nastavlja sa proizvodnjom opreme za kopiranje, ne priznajući Carlsonov primat, budući da je dobio 16 patenata za izum dr. Eisbena.
Pojednostavljeni princip kserografije
Pre štampanja, OPC se puni pomoću koronatora (tj. dobija pozitivan ili negativan potencijal), nakon čega se izlaže pomoću lampe i sistema ogledala. Premaz fotobubnja na mjestima ozračenim svjetlom gubi dielektrična svojstva, što dovodi do strujanja električnog naboja na tlo na tim mjestima (fotobubanj je s njim povezan, po pravilu, preko svoje metalne osnove). Sljedeća faza se zove manifestacija. Toner iz valjka za razvijanje prenosi se na ispražnjena područja fotobubnja zbog njegovog suprotnog naboja. Zatim se list papira (karton, prozirna folija, itd.) namota preko fotobubnja, na kojem se štampa. Nakon toga list ulazi u jedinicu za topljenje (fuser), koja se topi i utiskuje toner u strukturu lista.
Sličan princip se koristi u laserskim štampačima, samo što se kod njih bubanj isprazni laserom u skladu sa informacijama primljenim za štampanje.
U savremenim digitalnim laserskim fotokopir aparatima i štampačima tamni delovi slike se nanose laserskim snopom i toner, zbog svojstava bubnjeva koji se koriste u laserskoj štampi, „lepi“ se za svoja nenaelektrisana područja, a odbija se od naelektrisanih područja isti električni naboj. Ovaj princip vam omogućava da produžite vijek trajanja lasera, jer u većini slučajeva tamna područja zauzimaju mnogo manju površinu kada se štampaju.
Prava raspodjela napona u elektrografskoj metodi stvaranja slike na papiru u laserskom štampaču.(Ova stranica je kreirana na zahtjev članova trade-print foruma.)
Često se u štamparskoj industriji postavljaju pitanja o poboljšanju kvaliteta štampe kada se koriste nestandardni režimi štampača. Na primjer, kada se štampa na medijima koji su mnogo gušći nego u tim uslovima rada ili se koriste nestandardni tipovi medija (gumirani i drugi tipovi papira).
Najbolja kompanija po ovom pitanju bila je Xante Ilumina. Zaposlenici kompanije uzimaju standardni štampač i modificiraju njegov hardver i softver: visokonaponske jedinice, brzine ispisa, vrijednosti napona za metodu kserografskog prijenosa slike. Kao rezultat toga, štampač savršeno štampa na papiru gustoće od 500 grama, umesto pasoša 300, a cena štampača Xante raste 2 - 3 puta. ZNANJE JE MOĆ!
Znanje naprednih korisnika završava se na nivou teorije prijenosa slike, naime, nabijena čestica tonera prelazi na bubanj sa suprotnim potencijalom, koji stvara laserski snop. Međutim, u praksi je sve mnogo komplikovanije.
Kako nastaje slika na bubnju?
Proces kreiranja slike na papiru kserografskom metodom može se podijeliti na tri dijela.
1.
Priprema slikovnog bubnja za kreiranje slike.
Fotobubanj (sistem za kreiranje slike) zasniva se na fotoosjetljivom sloju, koji je dielektrik i može se puniti naponom koji se na njega primjenjuje. Međutim, čim svjetlost udari u fotoosjetljivi sloj, on postaje provodnik i potencijal pada na nulu na mjestu gdje svjetlost pada. Fotosloj se može smatrati kondenzatorom na čijoj jednoj ploči postoji potencijal koji je primijenjen valjkom punjenja, a druga ploča je uzemljena.
- mehaničko čišćenje fotobubnja od ostataka tonera pomoću posebne oštrice - brisača.
- osvjetljenje fotobubnja kako bi se uklonili ostaci prethodno primijenjene elektrostatičke slike (nije dostupno svugdje).
- napunite fotobubanj posebnim visokim naponom pomoću valjka za punjenje. Ovaj napon se koristi kao osnova za naknadnu primjenu nevidljive slike.
2. Primjena slike na fotobubanj.
- Primjena nevidljive ili potencijalne slike na bubanj osvjetljavanjem laserskim snopom ili LED linijom. Nevidljiva slika je slika različitih potencijala. Nulti potencijal na mjestu gdje je laser osvijetljen (toner i potencijal koji primjenjuje valjak za punjenje će pasti na ovo mjesto.
- Nanošenje tonera sa magnetnog valjka na kome se nalazi napunjeni toner na mesta fotobubnja sa nultim potencijalom. Tako se slika pojavljuje, postaje vidljiva.
3. Prijenos slike na papiru.
- Papir prolazi između slikovnog bubnja i prijenosnog valjka Slika 2. Potencijal se primjenjuje na valjak za prijenos, koji privlači sliku tonera s bubnja na sebe. Međutim, slika završava na papiru, koji u ovom trenutku prolazi između prijenosnog valjka i fotobubnja.
On Slika 1. Prikazani su stvarni tipovi i veličine naprezanja u kserografskoj metodi baziranoj na HP LaserJet 5N štampaču. Na drugim štampačima, uključujući laserske štampače u boji, vrednosti napona i tajming mogu se razlikovati, ali ideja će ostati ista.
Aparat za kopiranje je uređaj dizajniran za izradu kopija različitih originala.
Rad fotokopir aparata zasniva se na principu suve kserografije (xeros-dry, graphein-write). Kserografija je fotografski proces zasnovan na fizičkim fenomenima koji koristi fotoprovodljivost poluprovodnika. Pod uticajem svetlosti, takvi poluprovodnici menjaju svoju otpornost.
Chester F. Carlson (1906-1968) smatra se izumiteljem kserografskog procesa. Godine 1947. Haloid Company je kupio prava na korištenje Carlsonovih patenata. U isto vrijeme, naziv je dobio i kserografiju, proces suvog elektrostatičkog prijenosa slike, koji je izumio Carlson. Nakon toga, kompanija je nekoliko puta transformisana i sada se zove The Document Company Xerox.
Glavni element fotokopirne mašine je fotoosetljivi bubanj. U pravilu, šuplji metalni cilindar s poluprovodnikom visoke otpornosti nanesenog na njegovu površinu. Poluprovodnici su slojevi na bazi Se sa dodatkom Te, Cd, itd., slojevi na bazi CdS ili organske poluprovodničke prevlake.
Fotoreceptor selena sastoji se od nekoliko slojeva: „sloj zamke“, koji je oksidni film, služi za sprječavanje tamnog ubrizgavanja nosača naboja. Nakon toga slijedi fotokonduktivni sloj, zatim film od aluminijskog oksida i supstrat.
Organski fotoreceptor dvoslojni. Prvi sloj je sloj prijenosa nosioca (CTL) električnog naboja, drugi sloj je sloj za generiranje nosača (CGN) električnog naboja. Nakon toga slijedi tanak sloj oksidnog filma, koji sprječava curenje naboja u podlogu, zatim podloga - posljednji sloj aluminija.
Fotoreceptori su uglavnom dva tipa: trakasti i cilindrični. Ribbon fotoreceptori su zatvorena široka vrpca s fotokonduktivnim slojem nanesenim na njegovu površinu. Koriste se u uređajima visokih performansi, jer vam omogućavaju da projicirate cijelu sliku originala odjednom. Cilindrični fotoreceptor je šuplji metalni cilindar (obično aluminijum) sa fotokonduktivnim slojem nanešenim na njegovu površinu. Koristi se u fotokopir aparatima niske i srednje produktivnosti.
Rad fotokopirnog uređaja sastoji se od nekoliko glavnih faza, koje su sve međusobno povezane. Dobar kvalitet kopiranja zavisi od pravilnog izvođenja svih faza rada kopir mašine.
1. Punjenje
U ovoj fazi na površini fotokonduktora bubnja formiraju se ravnomjerno raspoređeni naboji određene veličine. Punjenje se odvija pomoću glavnog korotrona (charging corotron). Korotron se napaja naponom iz visokonaponske jedinice. Između fotoreceptora i korotrona nastaje razlika potencijala od nekoliko kilovolti, što dovodi do udarne ionizacije zraka (koronsko pražnjenje). Nabijeni joni se akumuliraju na površini fotoreceptora. Kada se fotoreceptor rotira, njegova površina je prekrivena jednoličnim slojem naboja, zbog čega se priprema za ekspoziciju.
2. Ekspozicija
U ovoj fazi, na bubnju se formira latentna elektrostatička slika. Svetlost lampe za kopiranje usmerava se na dokument, odbija se od dokumenta i kroz sistem ogledala i sočiva optička slika se projektuje na bubanj. Svjetlo reflektirano od svijetlih područja dokumenta ima visok intenzitet, a svjetlost reflektovano od tamnih područja ima nizak intenzitet. Kada svjetlost udari u bubanj, u sloju za generiranje nosača formiraju se pozitivni i negativni naboji. Pozitivni naboji formirani u SGN sloju kreću se u smjeru negativnih naboja na površini fotokonduktora, negativni naboji se kreću u smjeru pozitivnih naboja aluminijskog sloja. Tako se pozitivni i negativni naboji u aluminijumskom sloju i na površini fotokonduktora međusobno neutrališu, a potencijal površine bubnja se shodno tome smanjuje. Sposobnost sloja SGN da stvara električne naboje povećava se proporcionalno intenzitetu svjetlosti koja pada na bubanj. Posljedično, visoki intenzitet svjetlosti reflektiranog od svjetlosnog područja dokumenta dovodi do većeg broja električnih naboja koje stvara SGN sloj. U tom slučaju dolazi do neutralizacije velikog broja negativnih naboja na površini fotokonduktora, što dovodi do smanjenja potencijala površine fotoprovodnika. Nizak intenzitet svjetlosti iz tamnih područja dokumenta dovodi do manjeg stvaranja električnih naboja u SGN sloju, dok se manji broj negativnih naboja na površini fotokonduktora neutralizira. Shodno tome, potencijal površine bubnja se smanjuje za manji iznos. Potencijal površine bubnja koji odgovara svetlijoj oblasti dokumenta manji je od potencijala koji odgovara tamnijoj oblasti dokumenta. Tako se formira latentna elektrostatička slika.
3. Manifestacija
U ovoj fazi, čestice tonera koje padaju na bubanj pokazuju skrivenu elektrostatičku sliku, čineći je vidljivom. Višekomponentne mješavine obojenih čestica sintetičkih i prirodnih smola koriste se kao toneri.
Postoje dva sistema ispoljavanja: jednokomponentni i dvokomponentni.
U jednokomponentnom sistemu, toner je napravljen od mešavine čestica magnetnog materijala, polimera i boje. Jedinica za razvijanje sastoji se od magnetne osovine (trajni magnet okružen rotirajućim rukavom) i noža od magnetnog materijala. Nož reguliše količinu tonera nanešenog na bubanj i puni čestice tonera do željene vrijednosti (znak naboja je suprotan od naboja fotoreceptora). Prijenos tonera sa magnetnog valjka na bubanj vrši se korištenjem napona prednapona koji se primjenjuje na magnetni valjak. Bias napon je naizmjenični napon sa konstantnom komponentom, koja po predznaku odgovara predznaku naboja fotoreceptora. Tokom perioda sa predznakom suprotnim od predznaka napunjenosti bubnja, toner se prenosi na fotoreceptor; tokom drugog perioda, toner iz pozadinskih područja se vraća u magnetnu osovinu. Veličina DC pristranosti utiče na gustinu kopije i formiranje vela: što je potencijal prednapona manje negativan (što se približava 0 V), to je veća gustina i formiranje vela.
U dvokomponentnom sistemu, toner se u malim porcijama unosi u rezervoar sa nosačem (razvijačem). Nosač je magnetni prah, s promjerom čestica od oko 20-150 mikrona, koji se koristi za prijenos tonera na bubanj. Adhezija tonera na nosač nastaje zbog triboelektričnog efekta (čestice tonera i nosača, u kontaktu jedni s drugima, nabijaju se suprotnim nabojima). Toner ravnomjerno pokriva medij. Zauzvrat, nosač je ravnomjerno raspoređen duž magnetne osovine - šupljeg metalnog cilindra s trajnim magnetima koji se nalaze unutra. Magnetni valjak se nalazi u neposrednoj blizini fotoreceptora, tako da se čestice tonera nabijene suprotnim predznakom od fotoreceptora privlače u njegova nabijena područja. Površinski potencijal fotokonduktora u područjima koja odgovaraju tamnijoj slici je visok (veliki broj negativnih naboja) i privlači više čestica tonera. Površinski potencijal u područjima koja odgovaraju svjetlijoj slici je nizak (manje negativnih naboja) i privlači manje čestica tonera. Tako se na fotoreceptoru formira vidljiva slika koja se sastoji od čestica tonera. Tokom procesa razvoja, medij se ne troši, ali ipak zahtijeva zamjenu nakon nekog vremena, jer gubi svoja magnetna svojstva i počinje otpadati sa magnetne osovine. Tokom procesa razvoja, na magnetni valjak se primjenjuje prednapon reda od 100 - 500 volti kako bi se spriječilo prenošenje tonera preostalim naponom (približno 80 - 100 volti) karakterističnim za područja koja odgovaraju svijetlim područjima. slike.
4. Prijenos slike
Proces prijenosa slike uključuje prijenos čestica tonera, koje formiraju vidljivu sliku, smještenu na površini fotoreceptora na papir. Papir na koji se slika prenosi prenosnim korotronom nabijen je do nivoa većeg od potencijala površine fotoreceptora. U ovom slučaju, privlačna sila između površine lista i čestica tonera je veća od privlačne sile između površine bubnja i tonera, što uzrokuje da toner bude privučen papiru. Nakon transfera, mala količina tonera ostaje na fotoreceptoru, koji se zatim uklanja tokom faze čišćenja bubnja.
5. Odvajanje papira
U ovoj fazi, list papira sa originalnom slikom odštampanom na njemu se odvaja od bubnja. Tokom procesa prijenosa, papir se nabije jače od fotoreceptora, pa shodno tome između njih nastaje privlačna sila. Da bi smanjio ovu silu, korner za ljuštenje stvara naizmjenični naboj na površini lista (da bi smanjio potencijal papira na potencijal bubnja). Kao rezultat, sila privlačenja između bubnja i papira slabi, a papir se odvaja od bubnja svojom vlastitom težinom. Ako se to ne dogodi, papir se odvaja od bubnja mehanički, pomoću odvajajućih prstiju (zuba).
Nakon faze odvajanja papira, kopija je gotovo spremna, ali je još uvijek treba pričvrstiti, inače se može oštetiti bilo kojom mehaničkom silom (na primjer, obrisati prstom). Za osiguranje kopije koristi se poseban uređaj - grijač (šporet). Peć se sastoji od teflonskog i gumenog vratila. Unutar teflonskog okna nalazi se grijaća lampa koja zagrijava ovu osovinu na temperaturu od oko 200 °C. List se uvlači između teflonskih i gumenih osovina i kotrlja između njih. Tako se toner koji se nalazi na listu papira sinteruje i formira se kopija originala koja je otporna na vanjske utjecaje. Postoji nekoliko vrsta peći. Na primjer, umjesto teflonskog valjka koristi se keramički grijaći element, odvojen od papira termičkim filmom. Takav sistem ima kraće vrijeme zagrijavanja i manju potrošnju energije, ali ima svoje nedostatke: film se vrlo lako pokida (oštećuje), a ako ne uklonite pažljivo zaglavljeni papir iz mašine.
6. Čišćenje bubnja
Preostali toner na površini fotoreceptora, nakon procesa prijenosa slike, uklanja se u ovoj fazi pomoću oštrice za čišćenje (ragala). Otpadni toner se nakuplja u posebnoj kanti. Kako se otpadni toner nakuplja, ovu kantu je potrebno očistiti.
7. Pražnjenje
U ovoj fazi, preostali potencijal se uklanja sa površine bubnja. Kada se bubanj osvijetli svjetlošću lampe na pražnjenje, u sloju za generiranje nosača stvaraju se pozitivni i negativni naboji, što dovodi do neutralizacije i nestanka zaostalih naelektrisanja na površini sloja aluminija i površini bubnja. Kao rezultat toga, potencijal površine bubnja nakon ove faze približava se nuli.
Mogu postojati male razlike u implementaciji procesa kserografije u fotokopir aparatima različitih proizvođača.
