Фотофизические способы бессеребряной фотографии

Электростатическая фотография послужила основой для создания перспективных способов получения изображения. Наиболее ярким примером может служить ксерография.

Ксерография (лат. xeros - сухой и graphos - писать) лежит в основе работы копировальных аппаратов, монохромных и цветных лазерных принтеров.

Ксерография является многоступенчатым процессом и включает ряд стадий:

1) Зарядка фоторецептора - это процесс нанесения равномерного заряда определенной величины на поверхность фоторецептора в коронном разряде. Для этого фоторецептор в темноте пропускают под коронирующим устройством (коротроном). При этом поверхности фоторецептора сообщается избыточный заряд. Если фоторецептор не освещать, то заряд может сохраняться на его поверхности достаточно долгое время.

2) Формирование и экспонирование изображения. После зарядки на фоторецептор подается изображение, которое в копировальных аппаратах формируется мощным источником света и проецируется через систему зеркал. Обычно для освещения оригинала используется каретка с лампой как в сканерах. Однако в некоторых копировальных аппаратах, например Xerox 1075 (с ленточным фоторецептором), используется лампа-вспышка, которая освещает весь оригинал сразу. Для изменения параметров изображения (увеличения и уменьшения) служит объектив с переменным фокусным расстоянием. Те участки на фоторецепторе, на которые падает свет, теряют свой потенциал, что приводит к формированию "скрытого" изображения оригинала в виде заряженных участков.

3) Проявление - это процесс формирования изображения на фоторецепторе тонером, которое происходит при контакте светочувствительного барабана с тонером, несущим заряд противоположного знака. При этом частицы тонера прилипают к участкам поверхности фоторецептора несущим заряд, образуя видимое изображение. Электрофотографический тонер представляет собой порошок черной или цветной легкоплавкой смолы или смесь порошка с носителем - стеклянная, полимерная или металлическая дробь (рис. 23). Хотя собственно частицы тонера довольно компактны, в состоянии аэрозоля они склонны образовывать конгломераты частиц, размер которых не всегда можно контролировать.

4) В процессе переноса изображения бумага контактирует с фоторецептором в результате чего ей сообщается такой электростатический заряд, что частички тонера отрываются от поверхности фоторецептора и притягиваются к бумаге. В результате большая часть тонера переносится на бумагу, а остатки тонера удаляются с фоторецептора на этапе очистки.

Для улучшения качества изображения и уменьшения расхода тонера в некоторых аппаратах осуществляется предварительный перенос, в процессе которого ослабляется заряд фоторецептора. Для этого либо фоторецептор предварительно освещается, либо на коротрон переноса подается переменное напряжение.

5) Отделение бумаги от фоторецептора осуществляется как механическим, так и электрическим способом. В первом случае используются либо пальцы отделения, находящиеся в непосредственной близости к фоторецептору, либо отделяющие ремешки, устанавливаемые с одного края фоторецептора. Кромка бумаги скользит по ремешку и затем легко отделяется от фоторецептора.

Во втором случае используется коротрон отделения совместно с механическими средствами.

6) Закрепление. После переноса копия уже практически готова. Но изображение, полученное на бумаге, может быть удалено при механическом воздействии (например, трением). Естественно такая копия не пригодна для работы с ней. Для увеличения сцепления тонера с бумагой используется механизм закрепления.

Существует несколько способов закрепления. Наиболее распространенный - это термомеханический способ, при котором копия подвергается нагреву и механическому прижиму.

Механизм закрепления носит название фьюзер (печка). Механизм состоит из нагреваемого тефлонового вала с кварцевой лампой внутри, и резинового прижимного вала. Иногда вместо тефлонового вала устанавливается специальный керамический термоэлемент, который отделяется от бумаги термопленкой. Такие копиры имеют меньший срок прогрева и меньшее энергопотребление, однако, срок службы термопленки значительно меньшее, при этом снижается количество копий и повышается вероятность ее повреждения при неаккуратном извлечении бумаги.

При термическом закреплении копия проходит под ИК-лампой. В этом случае тонер расплавляется и застывает без какого-либо механического воздействия.

Очистка - это процесс удаления остатков тонера с фоторецептора после переноса на бумагу. Непосредственно перед очисткой может производиться предварительная очистка с помощью засветки фоторецептора или коротрона предочистки.

Оставшиеся частицы тонера удаляются с помощью ракельного ножа, находящегося в непосредственном контакте с фоторецептором. Отработанный тонер попадает в бункер отработки. Последний этап очистки - это удаление остаточного заряда, которое осуществляется с помощью либо источника света, либо коротрона, знак напряжения которого противоположен знаку заряда фоторецептора.

Всё множество электрофотографических аппаратов можно разделить по способу обработки сигнала на две большие группы - аналоговые и цифровые. В первом случае сканируемое изображение проецируется при помощи оптической системы линз и зеркал, во втором - обрабатывается микропроцессорной системой и переводится в цифровой вид, а затем лазерный луч, отклоняемый быстровращающимся полигонным зеркалом проецирует изображение на светочувствительный цилиндр.

Данные системы нашли реализацию в цифровых цветных копировальных аппаратах.

Цветная электрография

Цветной электрографический процесс значительно проще трехцветной субтрактивной фотографии. Проявление в цветной электрографии можно производить каскадным способом или магнитной кистью; проявитель содержит пигменты, диспергированные в смолах. Выбор цветов в этом процессе довольно широк, так как пигменты составляют незначительную часть проявляющего порошка и поэтому не оказывают заметного влияния на электрические свойства частиц проявителя.

Ксерография является позитивным процессом. Для проявления скрытого электростатического изображения, полученного при экспонировании через цветоделительные светофильтры основных цветов применяются проявители дополнительных цветов. Весь процесс цветной электрографии включает несколько этапов. Сенсибилизация пластины коронным разрядом и экспонирование цветного оригинала через цветоделящие светофильтры. При экспонировании через красный светофильтр происходит проявление голубым проявителем и последующий перенос его на бумагу. При экспонировании через зеленый светофильтр происходит проявление пурпурным проявителем и перенос его на тот же лист бумаги. При экспонировании через синий светофильтр происходит проявление желтым проявителем и его перенос на бумажный носитель.

Эта последовательность электрографических операций аналогична процессам трехцветной фотографии. Важным в данном случае является точное совмещение частичных изображений при экспонировании и переносе на бумагу.

Достоинства ксерографической печати:

· высокая скорость печати (от 4 до 40 и выше страниц в минуту);

· скорость печати не зависит от разрешения;

· высокое качество печати;

· низкая себестоимость копии (на втором месте после матричных принтеров);

· бесшумность.

К недостаткам следует отнести:

· высокую стоимость аппарата, в особенности для цветной печати;

· высокое потребление электроэнергии.

Наиболее характерной особенностью изображений, полученных при использовании цветной ксерографии, являются блестящая поверхность и не достаточно точная цветопередача. Если рассмотреть изображение, полученное на лазерном принтере, при помощи увеличительного стекла, то можно увидеть, что оно состоит из крупных цветных точек, образующих характерный растр, очень часто отчетливо просматривается линейчатая структура изображения. Краситель лежит на бумаге достаточно толстым слоем и на перегибах часто осыпается.

Запись изображения в электрографических принтерах производится световым лучом на барабан, покрытый светочувствительным материалом. Поверхностное распределение зарядов соответствует рисунку. К заряженным участкам барабана притягивается порошок красителя, затем он переносится на бумагу и фиксируется нагревом, либо давлением. К печатающим устройствам данного типа относятся лазерные, светодиодные (LED), жидкокристаллические (LCD) и ионно-депозиционые принтеры.

Принцип действия лазерного принтера несколько отличается от принципов работы копировального аппарата. Источником света здесь служит лазер, который уменьшает потенциал в определенных участках фоторецептора. При этом фоновые участки фоторецептора остаются заряженными. Тонер заряжается противоположным зарядом. При контакте тонер притягивается подложкой в участки с низким потенциалом, пробитые лазером.

Лазерная засветка осуществляется следующим способом. Лазерная пушка светит на зеркало, которое вращается с высокой скоростью. Отраженный луч через систему зеркал и призму попадает на барабан и за счет поворота зеркала выбивает заряды по всей длине барабана. Затем происходит поворот барабана на один шаг (этот шаг измеряется в долях дюйма и именно он определяет разрешение принтера по вертикали) и вычерчивается новая линия. В некоторых принтерах кроме поворота барабана используется поворот зеркала по вертикали, которое позволяет на одном шаге поворота барабана вычертить два ряда точек. В частности первые принтеры Lexmark с разрешением 1200 dpi использовали именно этот принцип.

Скорость вращения зеркала очень высока. Она составляет порядка 7-15 тыс. об/мин. Для того, чтобы увеличить скорость печати не увеличивая скорость зеркала, его выполняют в виде многогранной призмы.

Оттенки черного и серого цвета соответствуют различным положениям зеркала. В момент А зеркало повернуто под одним углом (красное положение зеркала). В следующий момент времени, соответствующий частоте работы лазера, зеркало поворачивается и занимает черное положение. Отраженный луч попадает в другую точку фоторецептора. Естественно, в реальности существуют еще дополнительные зеркала, призмы и световоды отвечающие за фокусировку и изменение направления луча.

В светодиодных принтерах вместо лазера работает светодиодная панель. Теоретически светодиодная технология более надежна, отличается простотой и компактностью конструкции. По этой же причине светодиоды часто используют в ксерографических цифровых плоттерах. Однако на практике большинство производителей предпочитает лазерную технологию, поскольку она обеспечивает высокое качество и высокую скорость печати.

Основная тенденция в области копировальных аппаратов - постепенный отказ от аналоговых и переход на цифровые печатающие и копирующие устройства, трансформация в принтер-копиры иногда совмещенные со сканирующим устройством и факс-модемом. Преимуществами цифровой печати являются высокое качество, низкий расход тонера, более точная передача оттенков и полутонов.

Электронная запись информации используется в видеокамерах и цифровых фотоаппаратах. Она существенно отличается от других светорегистрирующих процессов тем, что изображение, сформированное на фоторегистрирующей поверхности, сканируется строчно-кадровым способом и регистрируется последовательно во времени. Полученная визуальная информация после специальной обработки может быть использована:

· для непосредственного отображения визуальной информации на экране монитора;

· для записи на магнитные носители или статические ОЗУ;

· для передачи информации по телекоммуникационным проводным и беспроводным каналам связи.

Поиск по сайту: