Dette er en fremragende artikel som er værd at læse.

Elektrofotografering

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning
Elektrofotografisk princip
Klassisk kopimaskine baseret på processen udviklet af Xerox

Elektrofotografi , xerografi eller electrofacsimile -processen er en elektrofotografisk proces til informationsoverførsel ved hjælp af elektrisk ladet farvet pulver. Det er en fotoelektrisk udskrivningsproces til kopiering af dokumenter ved hjælp af en elektrofotografisk printer (afhængigt af eksponeringstypen skelnes der mellem kopimaskiner, LED-printere og laserprintere [1] ). Til dette formål udsættes en fotoleder for det optiske billede af en original, hvilket skaber et latent billede fra elektriske ladninger. Blæk i form af en toner klæber til de opladede områder, som derefter kan bruges til at udskrive en kopi af originalen.

I daglig sprog bruges udtrykket kopi (eller fotokopi , xerokopi eller tør kopi ) synonymt, selvom elektrofotografi ikke er den eneste fotografiske kopieringsproces.

Elektrofotografisk metode

Der skelnes mellem direkte og indirekte samt våd og tør elektrofotografering. Den våde proces anvender en suspension af et alifatisk opløsningsmiddel med en lav dielektrisk konstant og toneren som fremkalder (se også vådskalningsproces ), mens den tørre proces anvender et pulver.

Direkte procedure

Den direkte metode anvender et fotokonduktivt lag på selve substratet ( f.eks. Zinkoxid på papir); udviklingen foregår vådt med en suspension af toner i en isolerende væske (f.eks. let petroleum) eller med tørt blæk.

Indirekte metode

Ligesom xerografimaskinerne anvender den indirekte våde proces en lysfølsom tromle; dette befugtes dog med en tonerophæng. Den klæbende toner påføres direkte på papiret og skal kun tørre for at reparere.

Tør proces

Den indirekte, tørre proces, der udelukkende bruges i dag, anvender lysfølsomme tromler eller bånd, hvis tonerbillede overføres i pulverform til bæreren (papir, kopimaskinfolie) efter udvikling og fastgøres der termisk. Processen fungerer med tør toner; det kaldes derfor også xerografi (græsk for "tør skrift").

Matrixproces med flydende maling

Ved risografi udsættes en matrix først for elektrofotografisk. De resulterende fine huller overfører derefter trykfarven til papiret. Processen muliggør billig masseudskrivning med store udgaver, høj hastighed med op til 180 sider i minuttet i A3 -format, i fuld farveudskrivning eller med 16 monokrome farver og papirvægte i området 40–400 g / m². [2] Kopierne eller udskrifterne kan produceres med differentierede gråværdier genereret ved screening . Risografi er kendetegnet ved, at farven påføres papiret uden brug af kemikalier eller varme. Den økologiske fordel ledsages af lave forbrugsomkostninger.

xerografi

Xerografi er en proces til tørkopiering af for det meste monokrome papiroriginaler (f.eks. Filer), som bruges i alle kopimaskiner og laserprintere, der normalt bruges i dag. Resultaterne af disse tørre kopimaskiner overlegne i forhold til inkjet printere eller processer under anvendelse af termisk papir ( termisk kopimaskine , termisk printer ) i forhold til opløsning, lysægthed og holdbarhed.

historie

Elektrofotografi er en kopieringsproces opfundet af amerikaneren Chester F. Carlson sammen med sin assistent Otto Kornei .

Patentet blev ansøgt den 27. oktober 1937. Det første vellykkede forsøg fandt sted den 22. oktober 1938 ved hjælp af en metalplade, der var elektrisk ladet med en klud, svovlpulver, støvfine bjørnemossporer og en voksplade. Den første fotokopi (tør kopi) lød “10.-22.-38 ASTORIA”. Disse var datoen for den første fotokopi, 22. oktober 1938, og placeringen, Astoria, New York .

Haloid Company købte patentet i 1947 og lancerede den første kommercielle kopimaskine i 1949. I 1961 blev Haloid Company omdøbt til Xerox . I Tyskland blev licensen givet til den engelske Rank Group , hvorfra Rank Xerox -virksomheden opstod. Navnet Xerox Machine bruges også til selve kopimaskinen i engelsktalende lande.

funktionalitet

Funktionelt diagram over billedtromlen
Behandl trin i den elektrofotografiske udskrivningsproces
Gul udviklerrulle (to-komponent toner)

Det centrale element i xerografi er tromlen, som er forsynet med en lysfølsom belægning, i det følgende benævnt det aktive lag eller fotoleder . Det har egenskaben at være elektrisk ikke-ledende i mørket, men tillader elektricitet at lede, når lyset falder på det. Amorft selen blev anvendt indtil omkring 1975; i dag bruges amorfe organiske halvledere , amorft silicium eller arsen triselenid (As 2 Se 3 ).

behandle

Corona -opladning af det aktive lag

En række tynde rustfrit stål eller wolframtråde oplades positivt i forhold til det aktive lag ved hjælp af en spænding på normalt 5 kV . På grund af højspændingen ioniseres den omgivende luft , negative ioner trækkes til det positivt ladede aktive lag, hvor de aflejres og oplader det negativt, da det ikke er ledende i mørket. Rullen er negativt ladet, lag for lag.

eksponering

Det aktive lag på rullen eller det fleksible bælte er udsat:

  • Med kopimaskinen (eller den analoge kopimaskine) belyses originalen af ​​en stærk lyskilde (f.eks. Halogenlampe ). Originalen er afbildet på det aktive lag via en objektiv.
  • Med en laserprinter eller digital kopimaskine opsamles det reflekterede lys først af en linjesensor , der kan sammenlignes med en scanner . Om nødvendigt skrives det digitaliserede printbillede efter billedbehandling på fotohalvlederen med en laser eller en LED -linje (se laserprinter ).

Forekomsten af ​​lys genererer ladningsbærere i det aktive halvlederlag (intern fotoelektrisk effekt ). Ladningsbærerne aflader de positive overfladeladninger til den elektrisk ledende bagside (aluminiumstromle) ved de udsatte områder - det latente billede består af ladningsfrie zoner.

udvikling

Toneren bringes så jævnt som muligt til den udsatte rulle, nemlig overalt, både til de udsatte og til de ueksponerede områder, der er forladt. Dette gøres ved hjælp af en anden rulle kaldet en “børste”, som er magnetisk, hvorved toneren (to-komponent tonere indeholder jernpartikler, en-komponent tonere selv er magnetisk) klæber til den, hvorved partiklerne står op som børster til magnetfeltlinjernes retning. Tonerpartiklerne (diameter 3–15 µm) overføres til kontaktpunktet mellem de to ruller på grund af elektrostatisk tiltrækning og klæber til de ueksponerede, dvs. ladede områder af fotolaget ( sort skrift eller udvikling af ladet område ). Hvis toneren oplades med samme navn, kan den også holde sig til de tidligere udsatte områder, dvs. udladede områder ( hvid skrift eller udvikling af afladet område ).

I den såkaldte springudvikling transporteres toneren kun i nærheden af ​​fotolederen ved hjælp af en rulle. Den resterende luftspalte springer over (engl. For at hoppe), toneren skyldes på grund af den elektrostatiske tiltrækning. Fordelen ved denne metode i forhold til børsteudviklingen er, at børsten ikke pletter den udviklede toner igen, og at billedtromlen slides mindre. En-komponent tonere bruges i næsten alle billige patron systemer; partiklerne lander fuldstændigt på tromlen og bæreren. Med to-komponent toner forbliver den magnetiske komponent; der bruges kun tonerpartikler.

Overfør tromle

Overførsel af toner

Tonerbilledet skal overføres fra tromlen til mediet, der skal udskrives (papir eller kopi -gennemsigtighed). Til dette formål anvendes en anden opladningskilde (tromle eller bælte), som er stærkere ladet (normalt ved 15 kV) end tromlen og derfor tiltrækker toneren. Hvis udskrivningsmaterialet føres mellem de to på dette tidspunkt, overføres toneren til det.

Fiksering

For at gøre billedet holdbart, skal det rettes, det vil sige normalt passeres gennem to opvarmede ruller (med nogle enheder også gennem et varmekammer uden tryk), hvorved tonerpartiklerne smelter og binder fast til substratet.

For at forhindre toneren i at klæbe til fuserrullerne, er de enten lavet af et specielt materiale (f.eks. Teflon) eller er belagt med et meget tyndt lag fuserolie (normalt silikoneolie). Sidstnævnte metode blev hovedsageligt brugt med systemer i fuld farve , da disse anordninger kan føre til en tyk påføring af maling og elastiske ruller (gummi) skal bruges. Derudover var den glans, som fikseringsolien efterlader, ganske ønskelig for nogle trykte produkter. I nyere apparater bruges en elastisk plast, hvilket gør fikseringsolien overflødig. Fikseringen ved hjælp af stærke lysglimt, der bruges i ældre SW -enheder, er en ideel kontaktløs metode, men bruges ikke længere i dag, fordi den ikke er egnet til farvenheder. Den mest almindelige metode bruger en varmevals og en presserulle. Fixeringstemperaturen er mellem 165 og 190 ° C. Fikseringen er afgørende for kopiens holdbarhed. Varmekildens levetid (f.eks. En halogen -glødelampe i form af en stang inde i en rulle) kan være 50.000 til 500.000 eksemplarer.

Fuld udledning og rengøring

Efter at toneren er overført til mediet, skal den resterende opladning på tromlen fjernes inden næste opladning og eksponering. Dette gøres gennem fuld eksponering (stangformet lyskilde) og elektrisk fjernelse af ladningerne.

Til sidst rengøres tromlen for rester af toner med en skraber eller en børste. Spildtoneren bortskaffes i en beholder, der er indbygget i enheden. I nogle enheder genbruges toneren også og føres tilbage til udviklingsprocessen.

krav

Kravene til det aktive lag af tromlen er ret høje: den skal have et lavt ledningsevne i mørket sammen med en høj grad af lysfølsomhed. Under eksponering skal den kortvarigt have høj ledningsevne i området med små laterale afstande, ellers går opløsningen eller skarpheden tabt. Det skal være mekanisk stabilt og modstå virkningerne af ultraviolet stråling og ioner eller radikaler .

levetid

Tromler kan laves af forskellige materialer; OPC ( Organic Photo Conductor ) eller a-Si ( amorft silicium ) er almindelige. Levetiden for disse tromler er imidlertid begrænset. Producenterne giver et omtrentligt antal mulige fradrag. Mens OPC-tromler, der hovedsageligt bruges i kontorudstyr, har en levetid på 25.000 til 60.000 sider, kan a-Si-tromler have en levetid på en million til fem millioner sider, hvilket gør dem velegnede til store systemer som eksempelvis telekommunikationsselskaber bruger at printe deres regninger.

Antallet af udskrifter er dog kun en ideel værdi - alderen og frem for alt brugstypen er også afgørende: Hvis en kopimaskine eller laserprinter kun tændes, når det er nødvendigt, og der kun foretages nogle få udskrifter, bliver tallet af mulige kopier reduceres. Slibende fyldstoffer i papiret eller andre mekaniske skader (f.eks. Når fastklemte sider trækkes ud) kan permanent ruge eller ridse det lysfølsomme lag.

holdbarhed

I modsætning til inkjet- eller termotryk er xerografer meget holdbare og frem for alt lysægte. Toneren klæber imidlertid kun til overfladen og kan fjernes fra holderen. Nogle gange sker dette af sig selv i årenes løb.Toneren kan også skrælle af ved knæk. Der findes nu polymertonere med finere og mere ensartede partikler. Dette flager ikke længere af ved de foldede kanter.

Papirer trykt på begge sider kan klæbe til hinanden; Nogle gange klæber en del af toneren til gennemsigtige ærmer.

Forskellige rapporter bekræfter, at xerograferne og laserprinterne er arkiveret i over halvtreds år. Våde kopier siges at vare længere end xerografer - disse produkter, der ikke længere er i brug, har ikke vist nogen begrænsninger i levetiden.

Begrænsninger af proceduren

På grund af den optiske scanning af originalen er billedkvaliteten og opløsningen på linjesensoren eller tromlen afgørende for opløsningen. I rækkevidden af ​​gråværdier med mindre end ti procent farvedækning viser selv enheder af høj kvalitet svagheder i form af støj eller såkaldte snavseffekter . Homogeniteten, gradueringen og fargetroskaben er blevet forbedret i de sidste par år, men ringere end andre reproduktionsprocesser.

Især med farvesystemer sætter de anvendte farvepigmenter grænser, da de forskellige farvede tonere alle skal opfylde de samme høje krav, som ikke nødvendigvis er kompatible med et godt printresultat.

Med digitalisering er det muligt at forberede halvtonebilleder på en sådan måde, at der som ved andre trykprocesser udskrives fint strukturerede overflader. På denne måde kan områder med dårlig blækdækning være mere pålidelige på bekostning af opløsning.

Sundhedsfare

Xerografiske kopimaskiner, ligesom laserprintere , bruger tør toner , der indeholder et sort pigment sod og, for visse typer, tungmetaller såsom bly og cadmium , og derfor kan være sundhedsskadelige.

Problemet med dette er ikke kun tonersammensætningen, men også dens (ønskede) finhed. Selvom tonerpulveret har partikelstørrelser over det åndbare fine støv , deponeres det stadig i bronchi, fordi det ikke bare kan fjernes ved hoste op: Toner ændrer sin tilstand ved kropstemperatur og kan klæbe til slimhinderne. Det betyder, at tonerforurenende stoffer kan have en permanent og direkte effekt på slimhinderne, især luftvejene eller huden.

Toner indåndes ikke kun, men sluges også ved et uheld på grund af forurening. Især dem, der er beskæftiget i service-, genopfyldnings- og genbrugssektorer, er naturligt udsat for forurenende stoffer over en lang periode.

Coronaudledninger (coronatråd), der bruges til at generere ladninger, genererer ozon : I området med høje feltstyrker ioniseres den omgivende luft, hvilket blandt andet skaber ozon. Ozon er sundhedsskadeligt og genererer igen skadelige frie radikaler fra andre stoffer. De fleste af sådanne apparater har imidlertid ozonfiltre lavet af aktivt kul , som fjerner en stor del af forurenende stoffer.

Trykningsenheder, der oplader billedtromlen ved hjælp af en opladningsrulle, er fuldstændig ozonfrie. Dette er i direkte kontakt med billedtromlen; der kræves ingen coronaudledning, og der dannes derfor ingen ozon.

Kopiering af dokumenter eller sedler

Kopiering af visse dokumenter eller gyldige pengesedler er forbudt, hvis der er trussel om straf. I nogle tilfælde har producenterne implementeret funktioner, der forhindrer eller gør sådanne kopier vanskeligere.

Efter at billeddataene er forberedt til udskrivning ( RIP ), undersøges det igen for bestemte mønstre , der kun bruges på sedler eller bestemte dokumenter. Hvis et sådant mønster opdages, er der forskellige måder at reagere på. Mange enheder udskriver en sort overflade i stedet for en kopi, forvrænger farverne eller dækker dokumentet med det tydelige aftryk "Kopi". Andre enheder simulerer en enhedsfejl og beder om kundeservice.

Tydelig identificerbarhed (tildeling af hver kopi til den anvendte kopimaskine)

Nogle producenter af kopimaskiner gemmer elektroniske identifikatorer (f.eks. Maskinens identifikationskode ) på kopierne. Dette gøres for eksempel ved at anvende et defineret bitmønster over et bredt område i farven gul for farveenheder og for sort-hvide enheder som en svag farvetone på bæreren.

Hos en producent er enhedens serienummer ætset næsten usynligt på bagsiden af ​​glaspladen og registreres ved hver kopieringsproces.

Disse foranstaltninger gør det muligt for producenter og undersøgelsesmyndigheder at udlede selve kopimaskinen, placeringen og muligvis endda den person, der laver kopien. Databeskyttelsespersoner ser forfatningsmæssigt garanterede grundlæggende rettigheder i fare (f.eks. Gennem den enkle mulighed for at afdække presseinformanter).

pålidelighed

Kopimaskiner er meget pålidelige, men ikke vedligeholdelsesfrie. På grund af det fine tonerpulver kan en stor del af fejlene stadig spores tilbage til snavs. Af tekniske årsager er enhederne ikke helt hermetisk lukkede, så der ofte aflejres tonerpulver på eksponeringsenheden.

Transportsystemet på en kopimaskine består af gummivalser , som kan ældes og derefter enten regenereres eller udskiftes.

Analog og digital kopieringsteknologi

Kopimaskiner kan opdeles i analoge og digitale kopimaskiner. Indtil omkring midten af ​​1980'erne blev der kun fremstillet analoge kopimaskiner. Siden da er flere og flere digitale kopimaskiner blevet udviklet. Den analoge kopimaskine er blevet fortrængt af digitale kopimaskiner omkring år 2000; analoge kopimaskiner fremstilles ikke længere. Undtagelser herfra er små A4 -kopimaskiner til personligt brug med en hastighed på omkring fire A4 -kopier i minuttet. Disse er stadig produceret af nogle producenter (fra april 2011).

I analoge kopimaskiner er tromlen udviklet direkte fra originalen ved hjælp af en linse og et spejl; billedet af originalen gengives optisk på tromlen. Eksponering og udvikling kører synkront i en enhed. Den digitale kopimaskine består derimod af to separate enheder, scanneren og printeren. Som regel er disse enheder imidlertid placeret i en enhed som en analog kopimaskine. Med en digital kopimaskine digitaliseres originalen med scanneren og gemmes midlertidigt i en hukommelse ( RAM eller harddisk ). Billedet af den skabelon, der er gemt her, overføres derefter elektronisk til printeren (laserprinter) og udskrives.

En fordel ved digital teknologi er, at sider kan kopieres flere gange fra bufferen uden at skulle eksponere originalen igen. Ud over ren kopiering kan der også tilbydes yderligere funktioner såsom udskrivning, faxning, scanning og afsendelse af skabeloner elektronisk via e-mail eller i netværksmapper. En anden fordel er muligheden for mellembehandling af en kopi i enheden. Den mest anvendte funktion her er kantslibning for skrifttyper, hvilket eliminerer problemet med kantsløring kendt fra analoge systemer og betyder en betydelig forbedring af kvaliteten, især for dokumenter.

Den vigtigste fordel er imidlertid det mere kompakte og billige design, da der ikke er behov for optik, membraner og spejle i det forurenede område mellem eksponeringsenheden og tromlen. Derudover behøver scanningen ikke at køre synkront med udviklingen.

Digital kopieringsteknologi kan gøre halvtons gengivelser mere pålidelige ved at udskrive mikroskopiske strukturer i stedet for en overflade. Dette, såvel som den muligvis utilstrækkeligt præcise digitalisering og skarphed af kanterne, kan være uønsket eller irriterende med halvtones originaler.

Yderligere funktioner til kopimaskiner

Moderne, digital multifunktionel kopimaskine med en række ekstra funktioner

Kopimaskiner, især dem, der er beregnet til professionel brug, har normalt et stort antal ekstra funktioner, mest i form af vedhæftede filer:

  • Den automatiske dokumentføder (ADF, automatisk dokumentføder) tillader automatisk kopiering af dokumenter med flere sider. Dokumentføderen placerer en side på glaspladen, hvor den vil blive eksponeret. Derefter fjernes siden fra glaspladen, og den næste side af originalen fra dokumentføderen placeres på glaspladen. Recirkulerende automatiske dokumentfremførere (RADF) kan også automatisk placere bagsiden af ​​en side af originalen på glaspladen. En alternativ metode er at indføre de sider, der indføres af ADF'en, forbi en fast scanningslinje, hvor originalen scannes, mens den bevæger sig. Såkaldte dual-scan dokumentskiftere er blevet fremstillet siden omkring 2005, som har en separat, integreret scannelinje på bagsiden af ​​arket og sammen med den faste scanningslinje kan læse både forsiden og bagsiden af ​​et ark i et gennemløb (uden mekanisk drejning). Regelmæssig vedligeholdelse af ADF er nødvendig for pålidelig drift. Puden til adskillelse af siderne er normalt lavet af gummi og kork. Denne gummiseparator ældes. Hvis den ikke rengøres og regenereres eller udskiftes, vil der opstå fejl i foderet.
  • Dupleksenheden muliggør automatisk udskrivning på bagsiden af ​​kopier. Det betyder, at papirforbruget kan halveres i forhold til enkeltsidet kopiering.
  • Papirforsyning : Papir opbevares i kassetter og magasiner.
    • Papirstørrelser fra A5 til A3 eller A3 + eller SRA3 (oversize) kan normalt opbevares i kassetter. Kassetterne betegnes som universelle kassetter, hvis de kan justeres til de forskellige papirstørrelser. Kapaciteten på en kassette er cirka 500 til 1000 ark papir.
    • Papirbakker er normalt designet til A4 -størrelse . Magasiner til DIN A3 er også tilgængelige til produktionssystemer. Som regel kan blade ikke indstilles til en anden papirstørrelse. Magasinets kapacitet er omkring 2.500 til 4.000 sider.
  • Efterbehandler og sorterer bruges til at modtage de færdige kopier eller udskrifter. Med digitale kopimaskiner kaldes outputenheden efterbehandleren, med analoge kopimaskiner kaldes den sorteringsenhed. I efterbehandlere og sorterere sorteres kopierne automatisk efter dokumenter og sider. Med mange efterbehandlere og sorterere kan de sorterede stakke også hæftes og / eller stanses; kopisættene kan indeholde op til 50 eller 100 sider. Efterbehandler kan også oprette brochurer med flere sider. For at gøre dette foldes de færdige udskrevne sider i midten og hæftes to gange med tråd. Mulige formater er DIN A5 brochurer (en halv DIN A4 side) og DIN A4 brochurer (en halv DIN A3 side).
  • Stansenhed gør det muligt at stanse kopierne. Kopierne stanses individuelt, så der ikke er nogen grænse for antallet af sider (eller tykkelse) i et sæt kopier. I mange kopimodeller kan punchenheden skiftes mellem de forskellige standarder, så stansning i henhold til ISO standard 838 og i henhold til 4-hullers udvidelse af ISO standard 838 er mulig. Den svenske perforering tilbydes normalt i en separat hulenhed, hvilket ikke tillader skift til de ovennævnte standarder.
  • Udskrivningsfunktionen gør det muligt at udskrive dokumenter fra en computerarbejdsstation i netværket eller fra en databærer.
  • Scanfunktionen gør det muligt at gemme den scannede original i netværket, på en databærer eller sende direkte via e-mail .
  • Faxfunktionen fungerer som en traditionel faxmaskine. Dokumenter scannes ind via glaspladen og overføres til den anden ende via en telefonforbindelse. Faxer kan også modtages og udskrives. Derudover kan modtagne faxmeddelelser sendes direkte til forskellige destinationer som f.eks B. E-mail-adresser eller biblioteker i netværk videresendes.

Se også

litteratur

  • R. Schaffert: Elektrofotografi. Focal Press, 1975. ISBN 978-0240507811
  • R. Hoffmann: Modellering og simulering af en elektrostatisk billedoverførsel. Shaker-Verlag, 2004, ISBN 3-8322-3427-6 .

Weblinks

Commons : Kopimaskiner - samling af billeder, videoer og lydfiler

Individuelle beviser

  1. Hans F. Ebel , Claus Bliefert : Forelæsninger i naturvidenskab, teknologi og medicin. 1991; 2., redigeret udgave 1994, VCH, Weinheim ISBN 3-527-30047-3 , s. 297-299 og 304.
  2. Ofte stillede spørgsmål om risoprint.de ( Memento fra 19. august 2013 i internetarkivet )