Принцип работы ксерокса с точки зрения физики

Популярная офисная техника, которую в народе еще называют ксероксом, стала неотъемлемым атрибутом всех современных офисов. Сейчас просто невозможно себе представить нормальную работу без такого полезного изобретения. Вспомните, как было раньше? Еще 10 лет назад, ксероксы были большой редкостью, не говоря уже о далеких 80-х и 90-х.

Люди ограничивались обычной шариковой ручкой, трафаретами, копиркой и печатной машинкой. Но, слава богу, прогресс не стоит на месте! Теперь нам не составляет большого труда мгновенно распечатать текст или сделать ксерокопию документа. И мы даже особо не задумываемся об устройстве, и как работает ксерокс. А знаете ли вы, кому обязано человечество в таком полезном печатном изобретении?

Еще в середине прошлого века прообразом фотоксерокса стал мимеограф. Этот прибор изобрел Томас Эдисон в начале 20 столетия. Технология печати довольно сложная и трудоемкая: сначала заготавливались бумажные трафареты, затем их прикладывали к вращающемуся валу. Этот вал внутри себя содержал специальный пигмент, который переносился на заготовку, а уже потом сам трафарет отпечатывал изображение на прокатывающуюся под ним бумагу. Вот так все не просто.

Наверное, после такого экскурса в историю копировального аппарата, многие захотят узнать принцип работы ксерокса в настоящее время?

Технология печати современного ксерокса

Сейчас, по сравнению с древними аппаратами, сама техника работает на вас. Не стоит слишком задумываться, что да как: вставил в лоток бумагу и отправил ему задание, нажав на зелененькую кнопочку. Сама же машина, кроме того, что печатает, она еще и понимает, что от нее хочет пользователь. В ксероксе, как и в любом принтере есть форматор – другими словами, мозг аппарата. Как раз его правильная работа является самым важным критерием техники. Он влияет на качество печати, бесперебойную работу в печке, на хороший захват бумаги и ее прокат через устройство без замятия.

И наконец, остановимся вкратце на основных этапах, которые помогут вам узнать, как работает ксерокс.

1. Стадия зарядки – положительный заряд переносится на вращающийся барабан.
2. Перенос изображения на барабан – тонер наносится на фотовал посредством светодиодной планки или лазера через оптику.
3. Перенос тонера на бумагу – перемещение лазерного порошка с барабана на лист с помощью губчатого коротрона. Далее следует фиксация изображения при температуре 180 градусов в узле термозакрепления, через который непосредственно проходит бумага с нанесенным изображением.

Теперь и вы знаете, что за кажущейся простотой в использовании, скрывается мощный и серьезный копировальный аппарат.

Принцип работы копировального аппарата

Технический центр. Обслуживание копировальных аппаратов, МФУ, принтеров. Поставка расходных материалов и оборудования. Заправка и восстановление картриджей. Техническая поддержка.

Принцип формирования изображения в копировальном аппарате.

1. Сканирование
Свет от лампы сканирования, отражаясь от оригинала, попадает на ПЗС матрицу. Аналоговый сигнал преобразуется в цифровой, обрабатывается и сохраняется в памяти копировального аппарата. В момент печати данные извлекаются из памяти и направляются в блок формирования изображения (лазер-юнит). Для нескольких копий оригинала нет необходимости в повторных сканированиях — используются сохраненные в памяти данные.

2. Заряд фотобарабана
Полностью затемненной области фотобарабана роликом заряда сообщается отрицательный заряд, который остается на поверхности, так как OPC слой фотобарабана имеет высокое электрическое сопротивление в темноте.

3. Экспозиция лазером
Обработанные данные с отсканированного оригинала извлекаются из памяти и передаются на фотобарабан с помощью лазерного луча, который формирует электрическое скрытое изображение на поверхности фотобарабана. Количество оставшегося заряда, как скрытое изображение на барабане, зависит от интенсивности лазерного луча, который управляется блоком IPU (имидж-процессор).

4. Проявление
Магнитная щетка блока девелопера контактирует со скрытым изображением на поверхности фотобарабана. Частицы тонера электростатически переносятся на поверхность фотобарабана, отрицательный заряд которых был уменьшен лазером на предыдущем этапе.

5. ID сенсор
Так как в процессе эксплуатации зарядные параметры фотобарабана могут меняться, необходимо корректировать управляющие электрические сигналы. Механизм обратной связи реализован с помощью ID сенсора. На тестовом участке лазер формирует эталонное изображение. ID датчик измеряет отражательную способность образца. Выходной сигнал является одним из факторов, используемых для контроля подачи тонера. Кроме того, датчик ID измеряет отражательную способность поверхности барабана. Выходной сигнал используется для управления напряжением валика заряда.

6. Перенос изображения
Бумага подается в область между поверхностью фотобарабана и роликом переноса, фиксируется валом регистрации для синхронизации бумаги и проявленного изображения на поверхности барабана. Затем на ролике переноса создается высокий положительный заряд, который притягивает частицы тонера с поверхности вращающегося фотобарабана на бумагу. В то же время, бумага электростатически притягивается к валу переноса.

7. Отделение бумаги
Бумага отделяется от фотобарабана в результате электростатического притяжения между бумагой и роликом переноса. Разрядная пластина помогает отделить бумагу от фотобарабана.

8. Очистка
Лезвие очистки удаляет остатки тонера с поверхности фотобарабана.

9. Засветка
Свет от лампы засветки фотобарабана нейтрализует заряд на поверхности фотобарабана.

Ксерокс — это что за устройство? Характеристики и применение ксерокса

Практически каждый человек знает, что это – ксерокс. Это копировальный аппарат, который есть почти в каждом офисе. Его единственное назначение – делать копии документов (чаще всего стандарта А4), рисунков, фотографий и т. д. Однако мало кто знает основные характеристики ксерокса, а некоторые люди и вовсе услышали о нем впервые. Давайте попробуем детально разобрать, что это за устройство, как оно работает и как им правильно пользоваться.

Ксерокс – это устаревшее название данного прибора и отчасти неверное. Само устройство для создания копий текста называется копир, и когда люди употребляют термин «ксерокс», то чаще всего они имеют в виду именно копир (если не говорят про компанию Xerox).

Дело в том, что первой компанией, которая реализовала технологию копирования текста, была Xerox. И когда приборы данного бренда заполонили рынок, то все начали употреблять название бренда, когда имели в виду сам копировально-множительный аппарат.

Принцип работы

Современные модели копиров сильно отличаются от тех, которые компания Xerox выпускала в шестидесятых годах предыдущего столетия. Они стали более функциональными, быстрыми и компактными.

Принцип работы состоит из четырех этапов:

1. Галогенная лампа с высокой яркостью освещает исходный документ.
2. Свет отражается от документа и посредством системы зеркал формирует на фотобарабане изображение. При этом на поверхности барабана образуются положительные и отрицательные заряды.
3. При переносе картинки на бумагу частицы тонера магнитятся к барабану (к засвеченному участку) и затем переносятся на чистый лист бумаги.
4. После этого лист с нанесенным тонером нагревается до высокой температуры, из-за чего тонер плавится и впитывается в сам бумажный носитель.

В результате получается точная копия исходного документа. В зависимости от модели копира в течение одной минуты может быть сделано 20-40 копий. Несложно посчитать, сколько копий можно сделать за целый час.

Теперь вы понимаете, что это – ксерокс. Устройство агрегата в целом несложно для понимания: в верхней части находится сканирующий элемент, на фронтальной – панель управления и дисплей, снизу установлены лотки для бумаги, а лоток для подачи выполненных копий располагается посередине. Конечно, разные модели могут иметь отличные друг от друга конструктивные исполнения.

Технические характеристики

Ксерокс – это технически сложное цифровое устройство, которое обладает определенными характеристиками.

1. Самый первый и важный параметр – это разрешение печати, которое измеряется в dpi. Данный параметр говорит о том, сколько точек копир сможет отпечатать на одном дюйме (больше – лучше). Однако при этом важно отметить, что разрешение не может улучшить качество оригинала, но оно позволит напечатать копию, максимально приближенную к нему.
2. Скорость – второй важный параметр. Чем выше будет скорость, тем быстрее оператор сможет получить готовый результат. Данный фактор играет решающую роль, если речь идет о выборе копира для использования в промышленных масштабах. Для крупных компаний, где документы печатают огромными партиями, необходимы очень быстрые ксероксы, способные за минуту выполнять 30 или больше копий. Для домашнего использования этот параметр имеет второстепенное значение.
3. Число копий за цикл. При регулярном использовании и печати документов в больших масштабах оператор имеет возможность задать настройки цикла. Стандартное значение – 999 копий за цикл.
4. Масштабирование исходного документа – дополнительный функционал, который ранее мог присутствовать в более дорогих моделях. Хотя большинство современных копиров на данный момент обладает функцией изменения масштаба копии от 25 до 400 %.

Функционал

Указанные характеристики являются стандартными. Ими обладает практически каждый копир, хотя современные модели могут иметь более широкие возможности:

1. Одно- или двухсторонняя печать.
2. Автоматическая подача листов.
3. Настройка через ПК.
4. Печать с флэшки или телефона.
5. Управление по Wi-Fi.
6. Копирование двухсторонних документов.
7. Корректировка контрастности изображения.
8. Блок памяти, позволяющий сохранять определенные настройки.
9. Энергосберегающий режим или автоматическое отключение при длительном неиспользовании.

Экономичность

При выборе копира покупатели обращают внимание на такой параметр, как цена отпечатки одного листа. У одного копира она может составлять 50 копеек, у другого – 3 рубля, поэтому данный критерий важен. Дело в том, что заправка ксерокса – это платная услуга. И если выбирать устройство с небольшой вместительностью картриджа, то заправлять его придется довольно часто и каждый раз за заправку платить деньги. В результате стоимость одной копии будет высокой.

Как пользоваться ксероксом?

Производители этой техники делают все возможное для того, чтобы упростить процесс эксплуатации для пользователя. Им это удается. Для создания копии необходимо всего лишь:

1. Положить бумагу в специальный лоток.
2. Приложить оригинал документа к стеклянной панели, прикрыть документ крышкой.
3. Нажать на кнопку печати.

Через несколько секунд копия документа будет готова. Как видите, ничего сложного нет.

Заключение

Теперь вы понимаете, что это – ксерокс. Данный инструмент совмещает в себе функции сканера и принтера. То есть он сначала сканирует/фотографирует исходный образец как сканер, а затем распечатывает его как принтер.

Отметим, что на данный момент ксероксы как отдельные устройства себя изжили. Сейчас почти все производители предлагают технические решения типа 3 в 1: принтер, сканер, копир.

В деловых, производственных сферах всегда остро стоял вопрос изготовления копий с документов, чертежей, инструкций, размножения технической документации. Раньше все эти бумаги переписывали от руки, перепечатывались на пишущей машинке, закладывая под копирку пять-шесть экземпляров. Потом появились машины. «ЭРА» (электро-репродукционный аппарат). На ней можно было сделать копию на простой бумаге. «ЭРА» занимала почти полкомнаты, а получение всего одной копии длилось несколько минут, поэтому настоящий переворот произвела английская фирма Rank Xerox , которая в начале 60-х годов прошлого века продемонстрировала аппарат размером с небольшой письменный стол, который вышвыривал копии каждую секунду.

Ксерокс — копировальный аппарат электрографического типа с порошковым красящим элементом.

В данной курсовой работе необходимо описать принцип работы и условия эксплуатации ксерокса. Будут подробно рассмотрены состав и конструкция данного устройства. В ходе курсовой работы будут описаны две неисправности ксерокса, будут выявлены причины их возникновения и способы устранения. Так же будут описаны оборудование и оснастка, применяемые при устранении неполадки; настройка и проверка устройства после устранения неполадки.

В графической части курсового проекта необходимо разработать структурную схему ксерокса, алгоритмы поиска неисправностей, которые должны быть оформлены на плакатах, а так же маршрутные карты с технологическим процессом устранения неисправностей.

Принцип работы и условия эксплуатации устройства

Основные этапы принципа работы ксерокса

— зарядка. На данном этапе на поверхности фотопроводника барабана формируются равномерно расположенные заряды определенной величины. зарядка происходит при помощи главного коротрона (коротрона зарядки). На коротрон подается напряжение с высоковольтного блока. Возникает разность потенциалов в несколько киловольт между фоторецептором и коротроном, что приводит к ударной ионизации воздуха (коронный разряд). На поверхности фоторецептора скапливаются заряженные ионы. При вращении фоторецептора его поверхность покрывается равномерным слоем заряда; — экспонирование. Формируется скрытое электростатическое изображение на барабане. Свет от лампы копирования направляется на документ, отражается от документа и через систему зеркал, объектив, оптическое изображение проецируется на барабан. Свет, отраженный от светлых участков документа имеет высокую интенсивность, а отраженный от темных участков имеет низкую интенсивность. При попадании света на барабан, в слое генерирования носителей заряда, образуются положительные и отрицательные заряды. Положительные заряды, образованные в слое генерирования носителей движутся в направлении отрицательных зарядов на поверхности фотопроводника, отрицательные заряды движутся в направлении положительных зарядов алюминиевого слоя. Таким образом, положительные и отрицательные заряды в алюминиевом слое и на поверхности фотопроводника, взаимно нейтрализуются, соответственно уменьшается потенциал поверхности барабана. Способность слоя генерирования носителей порождать электрические заряды увеличивается пропорционально интенсивности света падающего на барабан. Следовательно, высокая интенсивность света отраженного от светлого участка документа, приводит к большему числу электрических зарядов порожденных слоем генерирования носителей. При этом нейтрализуется большое количество отрицательных зарядов на поверхности фотопроводника, что приводит к уменьшению потенциала поверхности фотопроводника. Низкая интенсивность света от темных участков документа, приводит к меньшему порождению электрических зарядов в слое генерирования носителей , при этом нейтрализуется меньшее количество отрицательных зарядов на поверхности фотопроводника. Соответственно потенциал поверхности барабана уменьшается на меньшую величину. Потенциал поверхности барабана, соответствующий более светлому участку документа, меньше потенциала, соответствующего более темному участку документа. Формируется скрытое электростатическое изображение; — проявление. На данном этапе частички тонера, попадая на барабан, проявляют скрытое электростатическое изображение, делая его видимым. В качестве тонера используются многокомпонентные смеси окрашенных частиц синтетических и натуральных смол;

— перенос изображения. Процесс переноса изображения заключается в переносе частичек тонера, формирующих видимое изображение, расположенных на поверхности фоторецептора на бумагу. Бумага, на которую переносится изображение, заряжается коротроном переноса до уровня более высокого, чем потенциал поверхности фоторецептора. При этом сила притяжения между поверхностью листа и частицами тонера выше, чем сила притяжения между поверхностью барабана и тонером, что вызывает притяжение тонера к бумаге. После переноса все же небольшая часть тонера остается на фоторецепторе, что впоследствии удаляется на стадии очистки барабана; — отделение бумаги. На этом этапе лист бумаги с нанесенным на него изображением оригинала, отделяется от барабана. В процессе переноса бумага заряжена более сильно, чем фоторецептор, соответственно между ними возникает сила притяжения. Для того чтобы ослабить эту силу, коротрон отделения формирует на поверхности листа заряд переменного тока (для снижения потенциала бумаги до уровня потенциала барабана). В результате этого сила притяжения между барабаном и бумагой ослабевает, и бумага под действием собственного веса отделяется от барабана. если этого не происходит, то бумага отделяется от барабана механическим способом, отделительными пальцам. После этапа отделения бумаги, копия почти готова, но еще требуется закрепление, иначе ее возможно испортить любым механическим воздействием (например, стереть пальцем). Для закрепления копии используется специальное приспособление фьюзер (печка). Печка состоит из тефлонового вала и резинового вала. Внутри тефлонового вала располагается нагревательная лампа, которая разогревает этот вал, до температуры порядка 200 градусов. Лист подается между тефлоновым и резиновым валом и как бы прокатывается между ними. Таким образом, тонер, расположенный на листе бумаги, спекается, и образуется устойчивая к внешним воздействиям копия оригинала. Существуют несколько разновидностей печек. Например, вместо тефлонофого вала используется керамический нагревательный элемент, отделенный от бумаги термопленкой. Такая система имеет меньшее время прогрева, меньшее энергопотребление, но есть свои недостатки: пленку очень легко порвать (повредить), при не аккуратном извлечении застрявший бумаги из аппарата; — очистка барабана. Оставшийся тонер на поверхности фоторецептора, после процесса переноса изображения, удаляется на данном этапе при помощи лезвия очистки (ракеля). Отработанный тонер скапливается в специальном бункере. По мере накопления отработанного тонера, этот бункер требует очистки; — разрядка. На этом этапе происходит удаление остаточного потенциала с поверхности барабана. При освещении барабана светом от лампы разрядки, происходит генерирование положительных и отрицательных зарядов в слое генерирования носителей, что приводит к нейтрализации и исчезновению остаточных зарядов на поверхности алюминиевого слоя и поверхности барабана. В итоге потенциал поверхности барабана после этого этапа приближается к нулю.

Указания по безопасной эксплуатации

— иметь отдельную комнату, где будет находиться ксерокс;

— не ставить ксерокс к стенам ближе, чем на 1,5 метра;

— не устанавливать принтер вблизи нагревательных приборов, в местах повышенной влажности и запыленности. Все это не лучшим образом сказывается на качестве отпечатков и сроке службы картриджа и самого принтера;

— ксерокс подключить к сети электропитания с заземлением;

— не размещать на сетевом шнуре никаких предметов.

НАШИ
УСЛУГИ

• КОПИЦЕНТР
• Копирование и печать из файла
• Широкоформатная печать и копирование чертежей
• Полноцветная печать и копирование А4-А0
• Сканирование А4-А0
• Послепечатная обработка

• ФОТОЦЕНТР
• Фото на документы
• Печать фотографий
• Услуги фотографа
• Обработка фотографий
• Портреты на холсте
• Фотоколлажи

• ПЕЧАТЬ РЕКЛАМНОЙ ПРОДУКЦИИ
• Визитки
• Листовки и флаеры
• Буклеты
• Брошюры
• Календари
• Приглашения, открытки, персонализация
• Дипломы
• Фирменные бланки
• Меню
• Печать на самоклеющейся бумаге
• Печать на конвертах

Копировальные аппараты и МФУ

Расходные материалы и запчасти

Принцип работы копировального аппарата

Глоссарий

О необходимости профилактики

О совместимом тонере

Платформа HyPAS

вход
для пользователей

Товаров: шт.
На сумму: руб.

Обзор раздела «Общие темы»

Принцип работы копировального аппарата

В основе работы как копировального аппарата, так и лазерного принтера лежит процесс сухой ксерографии (лат. xeros — сухой и graphos — писать). В свою очередь он базируется на электростатической фотографии. Ксерографический процесс был изобретен американским инженером Честером Карлсоном в 1938 г. В ноябре 1940 г. он получил патент на свое изобретение. В 1947 г. американская компания «Халоид Компани» купила данное изобретение для разработки первого копировального аппарата, который и был произведен в 1950 г. В последствии эта компания несколько раз преобразовывалась и в настоящее время мы знаем ее под названием Xerox.

В основе электростатической фотографии лежит способность некоторых полупроводников уменьшать свое удельное сопротивление под действием света. Такие полупроводники называются фотопроводниками и используются для изготовления фоторецепторов.

Основные характеристики фотопроводников перечислены ниже.

• Спектральная чувствительность — характеризует способность фотопроводника реагировать на излучение различных длин волн. Ни один фотопроводник не может одинаково реагировать на различные длины волн. Некоторые типы фоторецепторов слабо реагируют на голубой цвет, который вообще не воспроизводится на копии, некоторые слабо реагируют на желтый цвет, при этом копия, выполненная с оригинала, напечатанного на желтой бумаге приобретает темный фон. В идеале фотопроводник должен одинаково хорошо передавать все цвета, однако обычно этого не происходит.
• Фотоэлектрическая чувствительность (скорость формирования изображения) — это величина, характеризующая скорость уменьшения заряда на фоторецепторе при освещении его светом заданной интенсивности. Чем меньше остаточная величина заряда на фоторецепторе после его экспонирования, тем выше качество копии. Эта величина может зависеть от материала, срока эксплуатации и состояния проводника.
• Скорость темновой утечки — величина, характеризующая, как быстро фотопроводник теряет заряд в темноте. Это связано с тем, что полупроводник, из которого изготовлен фоторецептор хотя и приобретает в темноте свойства диэлектрика, но все же не может хранить заряд так долго, как это могут делать диэлектрики.
• Усталость материала — это явление, возникающее при многократном и частом экспонировании фоторецептора. Усталость материала может возникать и при засветке солнечным светом (пользователь вытащил картридж и оставил его на солнце барабаном вверх). Усталость материала приводит к увеличению скорости темновой утечки заряда, а в некоторых случаях наоборот к сохранению заряда на поверхности после экспонирования.
• Устойчивость к внешним воздействиям — эта характеристика определяет способность фотопроводника сохранять свои свойства как можно дольше при механическом контакте с бумагой. Бумага, при правильном использовании аппарата, является наиболее важным фактором естественного износа фоторецептора. Поэтому шероховатая бумага, неправильно обрезанная и т.д. сокращает срок службы фоторецептора. Хотя сама бумага практически не контактирует с фоторецептором, однако жесткие волокна бумаги могут попадать под ракельный нож. Кроме того, срок его службы сокращают различные химические вещества, которые могут попасть на него с бумаги или с другого источника, а также механические повреждения.
• Кристаллизация — процесс преобразования атомов фотопроводника из аморфной структуры в упорядоченную, кристаллическую. При этом фотопроводник теряет свои свойства. Такой процесс нельзя остановить, но можно замедлить при правильном обращении с проводником.
• Начальный потенциал — это потенциал на поверхности фоторецептора, при котором накапливаемый заряд равен заряду, утекающему в подложку. Обычно фоторецептор заряжают до потенциала ниже начального, чтобы избежать его повреждения.
• Остаточный потенциал — потенциал, который остается на освещенных участках фоторецептора после экспонирования. При экспонировании фоторецептор быстро теряет заряд до определенной величины, затем скорость утекания заряда значительно снижается. Высокий остаточный потенциал способствует притягиванию частиц тонера на освещенные участки, что приводит к фону на копии.

Эти характеристики фотопроводника тщательно анализируются при выборе его в качестве фоторецептора для копировального аппарата либо принтера.

Технология изготовления фоторецепторов

Фоторецепторы обычно наносятся на алюминиевый полый цилиндр. В качестве фоторецептора служил либо селен и его соединения, либо органические соединения (подложка).Органический фоторецептор двухслойный. Первый слой — слой, в котором осуществляется перенос заряда, под ним — слой в котором генерируется заряд. За ним идет тонкий слой оксидной пленки, который предотвращает утекание заряда в подложку. Подложка — последний алюминиевый слой.

Селеновый фоторецептор состоит из «ловушечного слоя», представляющего собой естественную оксидную пленку. Этот слой уменьшает скорость темновой утечки заряда. За ним идет фотопроводящий слой, алюминиевая оксидная пленка и подложка. Существует два вида фоторецепторов: ленточные и цилиндрические. Первые обычно используются в аппаратах с очень высокой скоростью, поскольку позволяют обеспечивать более высокую скорость экспонирования.

Зарядка фоторецептора — это процесс нанесения равномерного заряда определенной величины на поверхность фоторецептора. Зарядка производится коротроном. Существует несколько их видов, которые мы рассмотрим ниже.Для зарядки на коротрон подается высокий потенциал с помощью высоковольтного блока. Между коротроном и фоторецептором образуется разность потенциалов в несколько киловольт, что приводит к ударной ионизации воздуха (коронный разряд) и ионы накапливаются на поверхности фоторецептора. Часть электронов с заземленной подложки стекает на землю, при этом в материале подложки, вблизи границы с фотопроводником возникает избыточный заряд, противоположный заряду на поверхности фоторецептора. Экран коротрона заземляют, чтобы разность потенциалов между фоторецептором и коронной проволокой не уменьшалась, поскольку эта разность должна превышать пороговое напряжение короны (напряжение, ниже которого не возникает коронный разряд).

Обычный коротрон представляет собой тонкую проволоку из устойчивого к окислению материала, натянутую на металлическом экране. При загрязнении или окислении проволоки происходит ухудшение качества копии. При загрязнении экрана возможно проскакивание искры между экраном и коротроном, что приводит к необратимому выгоранию фоторецептора.

Скоротрон — зарядное устройство, позволяющее получить более равномерный заряд поверхности фоторецептора. В нем кроме проволоки используется сетка, на которую также подается напряжение.

Дикоротрон — позволяет еще более точно регулировать величину заряда. Он состоит из двух активных элементов: коронода и экрана. На коронод подается переменное напряжение порядка 5-6 кВ, а на экран — постоянное 1-3 кВ. Про этом положительные ионы перемещаются от коронода к экрану, а отрицательные — к фоторецептору.

Коротрон служит источником характерного запаха озона, исходящего от копировального аппарата во время работы. Следует отметить, что при использовании хороших фильтров и их своевременной замене запах не ощущается. В настоящее время фирмы-произвотели переходят на безозоновую технологию.

После зарядки на фоторецептор подается изображение, которое в копировальных аппаратах освещается мощным источником света и проецируется через систему зеркал. Обычно для освещения оригинала используется каретка с лампой как в сканерах, однако в машине Xerox 1075 (с ленточным фоторецептором) например используется лампа-вспышка, которая освещает весь оригинал сразу. Для увеличения и уменьшения изображения служит объектив с изменяемым фокусным расстоянием. Скорость барабана и каретки должна быть согласована. Изображение со стекла экспонирования освещается лампой и через систему зеркал проецируется на фоторецептор. Те места на фоторецепторе, на которые падает свет теряют свой потенциал. Таким образом на фоторецепторе остается рисунок оригинала в виде заряженных участков.

По способу формирования изображения аппараты можно разделить на аппараты с подвижным столом, где оригинал вместе со стеклом экспонирования перемещается относительно источника света, неподвижным столом, где существует каретка и система зеркал (либо сканер) и аппараты с лампой-вспышкой, в которой весь оригинал освещается сразу. На широкоформатных копировальных аппаратах используется протяжка оригинала относительно стекла экспонирования и источника света.

Принцип действия каретки здесь описан не будет, поскольку наша статья посвящена теории и практике ксерографической печати.

На этапе экспонирования на поверхности фоторецептора получается скрытое электростатическое изображение. Рассмотрим этот процесс более подробно.

До начала экспонирования поверхностный заряд фоторецептора удерживается на месте за счет взаимодействия с зарядом противоположного знака, находящегося на границе заземленной подложки и фоторецептора.До попадания света на фотопроводящий слой количество свободных носителей зарядов в нем мало, а удельное сопротивление — велико. Фактически электроны в фотопроводнике после зарядки смещаются из равновесного положения, но они еще находятся в своих молекулах. Такое смещение положительных и отрицательных зарядов в молекуле называется поляризацией.

Рассмотрим упрощенную модель процесса, который происходит при освещении фоторецептора. Будем считать, что фоторецептор заряжен положительным зарядом.

При попадании света на фотопроводник в нем происходит генерация свободных носителей заряда. Электрон той молекулы, которая расположена ближе к поверхности слоя перемещается по направлению к положительном иону на поверхности. Это перемещение нейтрализует часть положительных ионов на поверхности. В то же время молекула в верхнем слое остается положительно заряженной. Отсутствие электронов в молекуле называют «дыркой». Тип проводимости, при котором основными носителем заряда являются дырки называют дырочной. При дырочной проводимости происходит перемещение электронов из одного атома в соседний. Результатом этого является перемещение положительных зарядов — дырок — в направлении, противоположном движению электронов.

После попадания света на фоторецептор электростатическое поле на поверхности фотопроводника изменяется. Оно действует уже не между зарядом на поверхности фоторецептора и подложкой, а межу «верхней» молекулой и подложкой.

Электроны, находящиеся снизу от «верхней» молекулы, немедленно реагируют на положительный заряд и начинают перемещаться к «верхней» молекуле, чтобы нейтрализовать часть возникшего заряда. Миграция электронов приводит к тому, что положительный заряд от «верхней» молекулы переходит к молекуле из следующего, «второго» слоя молекул фотопроводника.

При этом электростатическое поле возникает между молекулой «второго» слоя и подложкой. Дырка соответственно перемещается от «верхней» молекулы к молекуле из «второго» слоя. Процесс повторяется до тех пор, пока дырка не перейдет к молекуле фотопроводника, ближайшего к подложке. В этом случае электроны перемещаются от подложки к фотопроводнику, чтобы нейтрализовать положительный заряд.

Проявление — это процесс формирования изображения на фоторецепторе тонером.

Тонер представляет собой мелкодисперсный порошок, частицы которого состоят из полимера или резины и красящего вещества (для черного тонера обычно используется сажа).Возможны два варианта проявления — однокомпонентное и двухкомпонентное. Рассмотрим вначале двухкомпонентный способ.

Двухкомпонентный способ используется только в случае отрицательной зарядки фоторецептора.

Тонер из бункера через специальное дозирующее устройство подается в бункер с носителем. Носитель (девелопер) представляет собой частицы магнитного материала, покрытого полимером.Прилипание тонера к носителю происходит за счет трибоэлектризации (электризации трением). В процессе трения частицы тонера и носителя приобретают различные заряды и тонер равномерно покрывает носитель.Носитель в свою очередь прилипает к магнитному валу, который представляет собой полый вал с постоянными магнитами внутри. Вал, покрытый носителем с тонером входит в непосредственный контакт с фоторецептором, в результате чего частицы тонера, имеющие заряд, противоположный заряду фоторецептора притягиваются к его заряженным участкам.

Чистый носитель с остатками тонера вновь попадает в бункер. Носитель вновь смешивается с тонером и попадает на магнитный вал. Сам носитель не расходуется в процессе проявки. Однако в результате трения носитель теряет полимерный слой, что приводит к его неспособности притягивать тонер. Кроме того, такой носитель может вызывать механическое повреждение фоторецептора.

Для того, чтобы тонер не переносился на слабозаряженные участки фоторецептора на магнитный вал подается напряжение смещения порядка 100-500 В, знак которого совпадает со знаком заряда на фоторецепторе. За счет этого сила притяжения тонера к валу увеличивается и тонер не переносится на слабозаряженные участки. Регулируя величину напряжения смещения можно регулировать насыщенность копии, например для создания хорошей копии с плохого оригинала. Современные аппараты обычно сами достаточно хорошо регулируют качество копии, практически не требуя вмешательства оператора.

Однокомпонентное проявление обычно используется в аппаратах малого класса и лазерных принтерах. В этом случае требуется тонер другого состава. Естественно такой тонер стоит дороже. Однокомпонентное проявление не предусматривает наличия носителя. В этом случае тонер изготавливается из смести частиц магнитного материала, полимера и красителя.

Из бункера тонер попадает на магнитный вал. Над валом, на выходе из бункера располагается заряжающее лезвие (ракель), которое выполняет две функции:

Регулирует количество тонера на валу

Заряжает частицы тонера

Трение частиц тонера о лезвие приводит к зарядке тонера знаком, противоположным знаку заряда фоторецептора.Перенос тонера с вала на фоторецептор осуществляется с помощью напряжения смещения, прикладываемого к магнитному валу. В данном случае напряжение смещения представляет собой переменное напряжение с постоянной составляющей, которая по знаку соответствует знаку заряда фоторецептора. Во время периода, со знаком, противоположным знаку заряда фоторецептора тонер переносится на фоторецептор, во время периода, со знаком, соответствующим знаку заряда фоторецептора тонер с фоновых участков возвращается на магнитный вал.

Процесс переноса — процесс, при котором тонер переносится на бумагу.

Бумага проходит между коротроном переноса и фоторецептором, на котором находится тонерный рисунок. Коротрон переноса сообщает бумаге заряд, соответствующий заряду фоторецептора. В подложке фоторецептора существует заряд, по знаку противоположный заряду бумаги. За счет этого бумага притягивается к фоторецептору.Для того, чтобы тонер переносился на бумагу, сила притяжения между ней и тонером должна быть больше чем сила притяжения между тонером и фоторецептором. Не весь тонер переносится на бумагу. Поэтому его остатки удаляются в процессе очистки фоторецептора.

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.

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, обычно использующийся совместно с механическими средствами. Для отделения бумаги от фоторецептора на коротрон отделения подается переменное напряжение. Он генерирует положительные и отрицательный ионы. Часть из них ослабляют силу притяжения бумаги к фоторецептору, а часть — обеспечивают прилипание тонера к бумаге.

После переноса копия уже практически готова. Но изображение, полученное на бумаге может быть стерто практическим любым механическим воздействием (например легким трением). Естественно такая копия не пригодна для практического использования. 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 и ходит термопленка значительно меньшее количество копий и повредить ее значительно легче при неправильном извлечении бумаги.

В части аппаратов предусмотрена смазка нагреваемого вала силиконовой смазкой. Это позволяет избежать прилипания тонера к валику. Кроме того может использоваться специальное полотенце, для удаления остатков тонера или другой грязи, прилипшей к валу.

Для отделения бумаги от вала применяются пальцы отделения.

Очистка — это процесс удаления остатков тонера с фоторецептора после переноса на бумагу.

Непосредственно перед очисткой может использоваться предочистка с помощью засветки фоторецептора или коротрона предочистки, который генерирует положительные и отрицательные ионы. Оставшиеся частицы тонера удаляются с помощью ракельного ножа, находящегося в непосредственном контакте с фоторецептором. Ракель изготавливается и точно позиционируется относительно фоторецептора, для того, чтобы не повредить его. Отработанный тонер попадает в бункер отработки. Повторное его использование не рекомендуется, поскольку тонер слипается и загрязняется.

Возможное также удаление тонера мягкой щеткой, внутри которой устанавливается система вакуумной откачки.

Последний этап очистки — это удаление остаточного заряда, которое осуществляется с помощью либо источника света, либо коротрона, знак напряжения которого противоположен знаку заряда фоторецептора.

Общая схема процесса копирования приведена на следующем рисунке:

Практическая сторона ксерографии

После того, как мы разобрались с физическими основами работы копировального аппарата перейдем к вопросам конкретной реализации ксерографической технологии в тех или иных аппаратах.

В больших машинах тонер, фоторецептор, девелопер, ракельный нож, коротрон меняются раздельно, после прохождения определенного количества копий. В малых принтерах и копирах все эти части объединяются в один картридж (т.н. супер-картридж). В части аппаратов такой картридж разделяют на два: копи-картридж (фоторецептор с системой очистки и зарядки) и тонер-картридж (тонер с магнитным валом). По правилам эксплуатации все такие картриджи имеют определенный срок службы и должны заменяться после его окончания. В частности картридж с тонером меняется по окончании в нем тонера.

В некоторых аппаратах замена определенных расходных материалов, таких как копи-картридж должна выполняться сервисным инженером, потому, что машина отсчитывает количество копий после установки нового картриджа и останавливается после того, как пройдено определенное количество копий. Сервисный инженер при замене таких расходных материалов должен сбросить счетчик. Однако практика показывает, что практически все такие расходники (я не имею в виду тонер) без особых проблем ходят 1,5-2 срока их реальной службы. Поэтому зачастую сервисный инженер просто сбрасывает счетчик копий для данных расходников без их замены. Пользователю это обходится дешевле. Информацию о кодах сброса счетчика фирмы-производители держат в секрете. Современные машины заранее предупреждают о необходимости скорой замены такой детали.

Как был изобретён ксерокс

Создатель ксерокса

Человека, которому офисные работники и не только они обязаны созданием копировального аппарата, звали Честер Карлсон. Его отец практически всю свою жизнь работал парикмахером, но из-за обнаружившегося заболевания туберкулёзом был вынужден оставить работу. Вскоре выяснилось, что мать тоже больна.

Для семейства Карлсон настали совсем трудные времена. В 14 лет Честер оставил учёбу в школе и устроился на свою первую в жизни работу. В 17 лет Честер лишился матери и остался вдвоём с тяжело больным отцом, по настоянию которого поступил в Калифорнийский технологический институт на физический факультет. Чтобы оплатить учёбу и прокормить семью, молодой человек работал в трёх разных местах. В 24 года, как раз во время выпускных экзаменов, Честер Карлсон лишился и отца.

Разразившаяся через несколько лет Великая депрессия лишила молодого мистера Карлсона даже работы, что у него была. Надо отдать должное упорствую будущего миллионера: он не опустил руки, а продолжал рассылать свои резюме и ходить на собеседования, даже когда отказы сыпались один за другим.

По словам его биографов, Честер Карлсон получил место фотографа заявок в патентном бюро после 82 или 83 отказов в других местах. Работы в бюро было много, несмотря на экономический кризис, но вот скорость выполнения оставляла желать лучшего: Честер порой засиживался на работе до трёх часов ночи.

Молодому человеку хотелось хоть немного оптимизировать производственный процесс и он решил сделать так, чтобы можно было скопировать заявку без использования фотографирования. Ему было 28 лет.

Изобретение копировального аппарата

Над созданием чудо-аппарата пришлось работать дома. Первый ксерографический процесс, осуществлённый Карлсоном, был проведён 22 октября 1938 года и «изнутри» выглядел следующим образом: на стеклянном листе Карлсон чернилами написал дату и место эксперимента: 10-22-38 Astoria. Астория – это громкое имя большого сарая, где производился опыт.

Потом из всех сил потёр хлопчатобумажной тряпочкой покрытую серой металлическую пластинку, чтобы она наэлектризовалась. Затем подставил эту пластинку под стекляшку с надписью и включил яркую лампу.

Под действием света электрический заряд «стекает» с тех участков пластинки, которые не накрыты буквами. Затем изобретатель посыпал пластинку ликоподием (это порошок из спор плауна), сдул излишки, и прижал к пластинке навощённую бумагу.

Так была получена первая ксерокопия. В современных копировальных аппаратах происходят ровно те же процессы. Только ликоподий заменили тонером, который яркая лампа «приваривает» к поверхности бумаги.

Распространение ксерокопирования

Убедившись, что копировальный метод вполне осуществим, Честер отправился по крупным компаниям, предлагая своё изобретение. Его рабочий инструмент не производил на потенциальных потребителей должного впечатления и на первых порах новое устройство никого особо не интересовало.

Производством копировальных аппаратов заинтересовалась компания «Haloid» из Рочестера, выпускавшая в те годы фотоплёнку. Дела компании шли не лучшим образом, требовалось найти новый продукт. Поэтому руководство просматривало все сообщения об изобретениях и патентах.

В апреле 1945 года им попалась заметка о достижениях Карлсона. Президент компании Джо Уилсон приехал в институт и сам повторил все опыты, после чего решил вложить в это дело деньги. Развернули активную маркетинговую кампанию, результаты которой были не особо позитивными. Потенциальные потребители задавали вопросы о стоимости аппарата, его производительности и размерах новой чудо-техники.

Несмотря на возникшие сложности, «Haloid» выступила инвестором проекта. Ксерографическую машину принялись доводить до ума. Следующей трудностью стал поиск сотрудников: выпускники технических факультетов предпочитали работать над радарами и ракетами.

Руководство решило пойти на хитрость: по соседству с лабораторией, где велась работа над усовершенствованием копировального аппарата, была открыта лаборатория космических исследований, куда потянулись молодые специалисты. Конечно же они заглядывали в лабораторию ксерокопии. Многие заинтересовавшиеся оставались там работать.

Признание изобретение Честера Карлсона получило только в 1948 году, ровно через 10 лет с момента «рождения». Случилось это благодаря вмешательству Филиппа Роджерса Маллори, основателя компании Duracell по производству батареек.

К 1950 году был собран первый серийный аппарат. Чтобы получить одну копию, нужно было совершить с этим деревянным ящиком 12 разных манипуляций. Для офисов такая машина была слишком медленной, но машине нашли другое применение: её дешевизна (37 центов за форму-ксерокопию) и возможность относительно быстрого изготовления копий заинтересовала книгоиздателей.

Теперь для подготовки печатной формы не надо было выплавлять шрифт, чтобы получить первый оттиск – им могла быть ксерокопия. Теперь книгу в 200 страниц можно было напечатать всего лишь за полгода.

Ещё через 10 лет на свет появилась и была запущена в массовое производство та самая модель копировального аппарата, которую мечтал создать Карлсон: положил страницу, нажал кнопку, и вышла копия.

Схема работы ксерокса

В общих чертах процесс копирования можно описать следующим образом:

• считывается информация с оригинала,
• информация об оригинале переносится на копию в виде придания различного
• электростатического заряда на поверхности листа копии,
• тонер распределяется на листе копии в соответствии с распределением зарядов,
• изображение копии закрепляется высокотемпературным валиком.

Для считывания информации используется сочетание галогеновой лампы холодного свечения и датчика. В зависимости от размеров аппарата либо движется крышка аппарата с оригиналом, а лампа неподвижна, либо лампа движется, а оригинал остается неподвиж­ным.

Схема работы копировального аппарата представлена на схеме справа и состоит из следующих основных этапов:

1. Зарядка,
2. Экспонирование,
3. Проявление,
4. Перенос изображения,
5. Отделение бумаги,
6. Очистка барабана,
7. Разрядка.

И напоследок — пара интересных фактов из истории этой замечательной офисной техники:

У первых копировальных аппаратов краска плохо закреплялась на странице, ее приходилось сильно нагревать. Поэтому первые ксероксы время от времени загорались. С 1950 по 1960 годы они выпускались со встроенным огнетушителем.

Генеральный менеджер компании «Xerox» («Ксерокс») решил сам представить аппарат представителям разных торговых организаций. Он собрал их на конференцию и сказал: «Ребята наконец сделали такой аппарат, что даже я работать могу». Потом взял страницу какого-то документа, положил ее куда следует и нажал кнопку. Из машины выполз совершенно белый лист.

Менеджер всего лишь перепутал и положил лист белой стороной вниз. Первым это понял начальник службы связей с общественностью. Он тут же подбежал к аппарату и перевернул страницу. Вышла прекрасная копия. Менеджер после долго трясся и повторял: «Нельзя перегружать менеджеров инженерными задачами».