Ксерография – это метод сухого фотокопирования . [1] Первоначально называвшаяся электрофотографией, она была переименована в ксерографию — от греческих корней ξηρός xeros , что означает «сухой» и -γραφία -graphia , что означает «письмо», — чтобы подчеркнуть, что в отличие от используемых тогда методов воспроизведения, таких как цианотипия , процесс в ксерографии не использовались жидкие химикаты . [2]
Ксерография была изобретена американским физиком Честером Карлсоном , во многом на основе вклада венгерского физика Пала Селени . Карлсон подал заявку и получил патент США № 2 297 691 6 октября 1942 года.
Инновация Карлсона объединила электростатическую печать с фотографией , в отличие от процесса сухой электростатической печати , изобретенного Георгом Кристофом Лихтенбергом в 1778 году . [3] Первоначальный процесс Карлсона был громоздким и требовал нескольких этапов ручной обработки с использованием плоских пластин.
В 1946 году Карлсон подписал соглашение с Haloid Photographic Company о разработке коммерческого продукта. До этого года Карлсон предложил свою идею более чем дюжине компаний, но ни одна из них не заинтересовалась. Президент Haloid Джозеф К. Уилсон увидел перспективу изобретения Карлсона и позаботился о том, чтобы Haloid усердно работал над созданием работающего коммерческого продукта.
Прошло почти 18 лет, прежде чем был разработан полностью автоматизированный процесс, ключевым прорывом которого стало использование цилиндрического барабана, покрытого селеном , вместо плоской пластины. В результате в 1960 году компания Haloid/Xerox выпустила первый коммерческий автоматический копировальный аппарат Xerox 914 .
Ксерография сейчас используется в большинстве фотокопировальных аппаратов, а также в лазерных и светодиодных принтерах .
Первым коммерческим использованием была ручная обработка плоского фотодатчика (электростатического компонента, который обнаруживает присутствие видимого света) с помощью копировальной камеры и отдельного блока обработки для изготовления офсетных литографических пластин. Сегодня эта технология используется в фотокопировальных аппаратах , лазерных принтерах и цифровых печатных машинах , которые постепенно заменяют многие традиционные офсетные машины в полиграфической промышленности для более коротких тиражей.
Использование цилиндра для переноски фотодатчика позволило обеспечить автоматическую обработку. В 1960 году был создан автоматический копировальный аппарат , и с тех пор было выпущено много миллионов экземпляров. Тот же процесс используется в принтерах микроформ и компьютерных лазерных или светодиодных принтерах . Металлический цилиндр, называемый барабаном, установлен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси. Барабан вращается со скоростью вывода бумаги. За один оборот поверхность барабана проходит этапы, описанные ниже.
Сквозной размер — это ширина отпечатка плюс большой допуск. Барабаны в копировальных аппаратах, первоначально разработанных корпорацией Xerox, были изготовлены с поверхностным покрытием из аморфного селена (в последнее время керамического или органического фотопроводника или OPC), нанесенного методом вакуумного осаждения . Аморфный селен будет удерживать электростатический заряд в темноте и проводить его на свету. В 1970-х годах корпорация IBM стремилась обойти патенты Xerox на селеновые барабаны, разработав органические фотопроводники в качестве альтернативы селеновым барабанам. В исходной системе копировальные аппараты, работающие на кремнии или селене (и их сплавах), при использовании заряжаются положительно (следовательно, работают с отрицательно заряженным « тонерным » порошком). Фотопроводники, в которых используются органические соединения, электрохимически заряжаются наоборот по сравнению с предыдущей системой, чтобы использовать их собственные свойства при печати. [4] В настоящее время предпочтение отдается органическим фотопроводникам, поскольку их можно наносить на гибкую овальную или треугольную ленту вместо круглого барабана, что позволяет значительно уменьшить размер устройства.
Фотобарабаны лазерных принтеров изготавливаются из сэндвич-структуры легированных кремниевых диодов со светозаряжаемым слоем легированного водородом кремния, выпрямляющим (диодообразующим) слоем нитрида бора , минимизирующим утечку тока, и поверхностным слоем кремния, легированного кислородом или азотом. ; Нитрид кремния – устойчивый к истиранию материал.
Ниже описаны этапы процесса применительно к цилиндру, как в копировальном аппарате. Некоторые варианты описаны в тексте. Каждый этап процесса имеет варианты дизайна. Физика ксерографического процесса подробно обсуждается в книге. [5]
Электростатический заряд -600 вольт равномерно распределяется по поверхности барабана с помощью коронного разряда от коронирующего устройства (коротрона), выходная мощность которого ограничивается управляющей сеткой или экраном. Такого эффекта можно достичь и при использовании контактного ролика с нанесенным на него зарядом. По сути, коронный разряд генерируется очень тонкой проволокой на расстоянии от 1 ⁄ 4 до 1 ⁄ дюйма (от 6,35 до 12,7 мм) от фотопроводника. На проводе помещается отрицательный заряд , который ионизирует пространство между проводом и проводником, поэтому электроны будут отталкиваться и отталкиваться на проводник. Проводник устанавливается на проводящую поверхность, на которой поддерживается потенциал земли. [6]
Полярность выбирается в соответствии с положительным или отрицательным процессом. Позитивный процесс используется для изготовления черно-белых копий. Негативный процесс используется для изготовления черно-белых изображений с негативных оригиналов (в основном микрофильмов), а также для цифровой печати и копирования. Это сделано для экономии использования лазерного света с помощью метода экспонирования «черное письмо» или «запись черным».
Копируемый документ или микроформа освещается лампами-вспышками на валике и либо проходит над линзой, либо сканируется с помощью движущегося света и линзы, так что его изображение проецируется на движущуюся поверхность барабана и синхронизируется с ней. В качестве альтернативы изображение можно экспонировать с помощью ксеноновой вспышки на поверхности движущегося барабана или ленты, достаточно быстро, чтобы получить идеальное скрытое изображение. Если на документе есть текст или изображение, соответствующая область барабана останется неосвещенной. При отсутствии изображения барабан будет освещен и заряд рассеется. Заряд, который остается на барабане после экспонирования, представляет собой «скрытое» изображение и является негативом исходного документа. [6]
Будь то сканирование или стационарная оптическая система, для проецирования исходного изображения с валика (поверхности сканирования) на фотопроводник используются комбинации линз и зеркал. Дополнительные линзы с различным фокусным расстоянием или зум-объективы используются для увеличения или уменьшения изображения. Однако система сканирования должна изменять скорость сканирования, чтобы адаптироваться к элементам или сокращениям. [4]
Барабан уступает ремню в том смысле, что он хотя и проще ремня, но его необходимо постепенно демпфировать в частях, катящихся по барабану. В результате ремень эффективнее использовать за одну экспозицию для создания прямого прохода. [4]
В лазерном или светодиодном принтере модулированный свет проецируется на поверхность барабана, создавая скрытое изображение. Модулированный свет используется только для создания позитивного изображения, отсюда и термин «черное письмо».
В копировальных аппаратах большого объема барабан представляет собой медленно турбулентную смесь частиц тонера и более крупных, железных, многоразовых частиц носителя. Тонер представляет собой порошок; его ранней формой был углеродный порошок, затем смешанный в расплаве с полимером. Частицы носителя имеют покрытие, которое при перемешивании генерирует трибоэлектрический заряд (разновидность статического электричества), который притягивает покрытие из частиц тонера. Кроме того, смесью манипулируют с помощью магнитного валика, чтобы нанести на поверхность барабана или ленты кисть тонера. При контакте с носителем каждая нейтральная частица тонера имеет электрический заряд полярности, противоположной заряду скрытого изображения на барабане. Заряд притягивает тонер, образуя видимое изображение на барабане. Чтобы контролировать количество переносимого тонера, на валик проявки подается напряжение смещения, чтобы противодействовать притяжению между тонером и скрытым изображением.
Если требуется негативное изображение, например, при печати с негатива микроформы, тонер имеет ту же полярность, что и корона на этапе 1. Электростатические силовые линии отталкивают частицы тонера от скрытого изображения к незаряженной области, которая является область, подверженная воздействию негатива.
Ранние цветные копировальные аппараты и принтеры использовали несколько циклов копирования для каждой страницы с использованием цветных фильтров и тонеров. Современные устройства используют только одно сканирование четырех отдельных миниатюрных технологических блоков, работающих одновременно, каждый со своими собственными коронами, барабаном и блоком проявки.
Бумага проходит между барабаном и короной переноса, полярность которой противоположна заряду тонера. Тонерное изображение переносится с барабана на бумагу под действием давления и электростатического притяжения. На многих цветных и высокоскоростных машинах корону переноса обычно заменяют одним или несколькими роликами переноса с заряженным смещением, которые оказывают большее давление и создают изображение более высокого качества.
Электрические заряды на бумаге частично нейтрализуются переменным током второй короны, обычно создаваемой одновременно с передаточной короной и сразу после нее. В результате бумага, содержащая большую часть (но не все) тонерного изображения, отделяется от поверхности барабана или ленты.
Тонерное изображение прочно фиксируется на бумаге с помощью механизма нагрева и давления (горячеролловый фьюзер) или технологии лучистого термозакрепления (печной фьюзер) для плавления и связывания частиц тонера с печатаемым носителем (обычно бумагой). Раньше также были доступны «автономные» паровые термозакрепители. Это были подносы, покрытые хлопчатобумажной марлей, сбрызнутые летучей жидкостью, например эфиром. Когда перенесенное изображение было поднесено к парам испаряющейся жидкости, в результате получилась идеально зафиксированная копия без каких-либо искажений или миграции тонера, которые могут возникнуть при использовании других методов. Этот метод больше не используется из-за выбросов дыма.
Барабан, уже частично разряженный при откреплении, дополнительно разряжается светом. Любой оставшийся тонер, который не был перенесен на этапе 6, удаляется с поверхности барабана вращающейся щеткой под всасыванием или ракелем, известным как чистящее лезвие. Этот «отработанный» тонер обычно направляется в отсек для отработанного тонера для последующей утилизации; однако в некоторых системах он направляется обратно в блок проявки для повторного использования. Этот процесс, известный как регенерация тонера, гораздо более экономичен, но может привести к снижению общей эффективности тонера из-за процесса, известного как «загрязнение тонера», при котором уровни концентрации тонера/проявителя с плохими электростатическими свойствами могут накапливаться в блок проявителя, что снижает общую эффективность использования тонера в системе.
Некоторые системы отказались от отдельного разработчика (перевозчика). Эти системы, известные как монокомпонентные, работают так же, как указано выше, но используют либо магнитный тонер, либо плавкий проявитель. Нет необходимости заменять изношенный проявитель, поскольку пользователь фактически заменяет его вместе с тонером. Альтернативная система проявки, разработанная KIP на основе заброшенного направления исследований Xerox, полностью заменяет манипулирование магнитным тонером и систему очистки серией управляемых компьютером различных смещений. Тонер печатается непосредственно на барабане путем прямого контакта с резиновым проявляющим валиком, который, меняя направление смещения, удаляет весь нежелательный тонер и возвращает его в блок проявки для повторного использования.
Развитие ксерографии привело к появлению новых технологий, которые могут в конечном итоге вытеснить традиционные офсетные печатные машины. Эти новые машины, которые печатают в полном цвете CMYK , такие как Xeikon, используют ксерографию, но обеспечивают качество, близкое к качеству традиционных струйных отпечатков.
Ксерографические документы (и близкие к ним распечатки на лазерном принтере) могут иметь превосходную долговечность при архивировании , в зависимости от качества используемой бумаги. Если используется некачественная бумага, она может пожелтеть и испортиться из-за остаточной кислоты в необработанной целлюлозе; в худшем случае старые экземпляры могут буквально рассыпаться на мелкие частицы при обращении. Высококачественные ксерографические копии на бескислотной бумаге могут храниться так же долго, как и машинописные или рукописные документы на той же бумаге. Однако ксерографические копии уязвимы к нежелательному переносу тонера, если они хранятся в прямом контакте или в непосредственной близости от пластификаторов , которые присутствуют в переплетных листах , изготовленных из ПВХ . В крайних случаях чернильный тонер прилипает непосредственно к крышке переплета, отрываясь от бумажной копии и делая ее неразборчивой.
Уб Иверкс адаптировал ксерографию, чтобы исключить этап рисования вручную в процессе анимации, печатая рисунки аниматора непосредственно на кадрах. Первым полнометражным анимационным фильмом, в котором использовался этот процесс, был «Сто один далматинец» (1961), хотя этот метод уже был опробован в «Спящей красавице» , вышедшей двумя годами ранее. Сначала были возможны только черные линии, но в 1977 году серые линии были введены и использовались в « Спасателях» , а в 1980-х годах были введены и использованы цветные линии в таких анимационных фильмах, как «Тайна НИПЗ» . [7]
Ксерография использовалась фотографами по всему миру в качестве процесса фотографирования с прямым изображением, художниками-книжниками для публикации уникальных книг или мультипликаций, а также сотрудничающими художниками в портфолио, например, созданном Международным обществом художников-копиристов, основанным американцем. гравер и книжный художник Луиза Одес Неадерланд . [8] Искусствовед Рой Проктор сказал о художнице и кураторе Луизе Нидерланд во время ее резиденции на выставке Art ex Machina в галерее 1708 в Ричмонде, штат Вирджиния: «Она является живым доказательством того, что, когда новая технология начнет массово производиться, художники будут будьте достаточно любопытны и достаточно изобретательны, чтобы исследовать его творческое использование .
электрофор вольта.
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )Бодлер считал, что машины станут смертью искусства», — заявила на этой неделе нью-йоркская художница Луиза Нидерланд во время беседы в 1708 East Main [Gallery]. «С другой стороны, если бы у Леонардо да Винчи был ксерокс, я думаю, он бы использовал его.