Chester Carlson demonstrating an early model Xerox copier

Винайдення ксерографии

Процес ксерографії, який в 1938 році розробив Честер Карлсон (Chester Carlson), а корпорація Xerox згодом удосконалила і представила на ринку, широко використовується в даний час для отримання високоякісного тексту і зображень на паперових носіях.

Спочатку Карлсон називав цей процес електрофотографією. В його основі лежать два природних явища, що виражаються в тому, що матеріали з протилежними електричними зарядами притягуються, і в тому, що деякі матеріали краще проводять електричний струм при впливі світла. Карлсон винайшов процес, що складається з шести етапів, для перенесення зображення з однієї поверхні на іншу з використанням зазначених ефектів.

По-перше, фотопровідній поверхні передається позитивний електричний заряд. Потім на цю фотопровідну поверхню експонується зображення документа. На ділянках з яскравим освітленням (де немає зображення) збільшується провідність струму, тому заряд на них розсіюється. Негативно заряджений порошок, нанесений на цю поверхню, утримується силами електростатичного притягання на ділянках зображення з позитивним зарядом.

Паперовий носій поміщається на зображення, сформоване за допомогою порошку, а потім цьому носію передається позитивний електричний заряд. Негативно заряджений порошок притягається до паперу, відділяючись від фотопровідника. На завершення зображення, створене на основі порошку, закріплюється на папері за допомогою нагрівання, відтворюючи оригінал.

Six Step Process:

Заряд

Заряд У кожному копіювальному пристрої і лазерному принтері є світлочутлива поверхня, звана фоторецептором. Вона складається з тонкого шару світлопровідного матеріалу, який нанесений на гнучку стрічку або барабан. У темряві фоторецептор є ізолятором (не проводить струм), але при висвітленні перетворюється в провідник. В умовах темряви його заряджають, подаючи змінний струм з високою напругою на розташовані поруч дроти, в результаті чого в просторі навколо проводів утворюється сильне електричне поле, що призводить до іонізації молекул повітря. Іони з тієї ж полярністю, що й проводи зі струмом, розподіляються на поверхні фоторецептора, створюючи на ньому електричне поле.

Експозиція

В цифрових копіювальних пристроях і принтерах зображення експонується на фоторецепторі за допомогою скануючого модульованого лазера або панелі зі світлодіодів, які формують зображення. У старих аналогових моделях копіювальних пристроїв зображення за допомогою підсвічування проектувалося на фоторецептор. У будь-якому випадку на ділянках фоторецептора, куди потрапить світло, заряд зменшується, що призводить до відповідного зменшення величини електричного поля. На темних ділянках заряд зберігається.

Прояв

Для формування зображення застосовується пігментний порошок, званий тонером. Частинки тонера складаються з барвника і пластичного полімеру, володіють точно керованими електростатичними характеристиками і мають розмір від 5 до 10 мікрометрів в діаметрі. Вони змішуються з сферичними частинками носія, отримують від них заряд і переносяться в зону прояви. Ці частинки отримують заряд за рахунок ефекту електризації тертям (що часто позначається як статична електрика). Електричне поле, утворене сформованим зображенням на фоторецепторі, електростатично впливає на заряджений тонер, який прилипає до цього зображення. Кольорові документи друкуються принтером з чотирма окремими електрофотографічними вузлами, які окремо створюють і проявляють зображення блакитного, фіолетового, жовтого і чорного кольорів. Поєднання цих зображень, отриманих на основі відповідного порошку, формує кольорові документи.

Перенесення

Паперовий матеріал приводиться в контакт з тонером, і зображення, сформоване за допомогою порошку, переноситься з фоторецептора на цей носій за рахунок передачі йому заряду з протилежним знаком по відношенню до заряду тонера. Величина цього заряду повинна бути досить великою, щоб подолати силу, яка утримує тонер на фоторецепторі. За допомогою другого заряду з точно розрахованою величиною паперовий носій із зображенням відділяється від фоторецептора.

Закріплення

В ході процесу закріплення тонер, що формує зображення, розплавляється і проникає всередину паперового матеріалу. Це здійснюється шляхом пропускання паперу між двома валами. Нагрітий вал розплавляє тонер, який проникає всередину паперового носія за допомогою тиску, створюваного другим валом.