Jak działa kserokopiarka?

Ola

Proces kserograficzny, wynaleziony przez Chester Carlson w 1938 roku i opracowany oraz skomercjalizowany przez Xerox Corporation, jest szeroko stosowany do produkcji wysokiej jakości obrazów tekstowych i graficznych na papierze. Ponieważ firma Xerox wprowadziła na rynek pierwsze kopiarki na zwykły papier, kserokopiarki innych firm są czasami nazywane "kserokopiarkami" przez tych, którzy nie zdają sobie sprawy z niewłaściwego wykorzystania znaku towarowego firmy. Ponadto, proces kserograficzny jest w rzeczywistości wykorzystywany do wykonywania zarówno kopii, jak i wydruków.

Carlson pierwotnie nazywał proces elektrofotografii. Opiera się ona na dwóch zjawiskach naturalnych: że materiały o przeciwnych ładunkach elektrycznych przyciągają i że niektóre materiały stają się lepszymi przewodnikami elektryczności pod wpływem światła. Carlson wynalazł sześciostopniowy proces przenoszenia obrazu z jednej powierzchni na drugą za pomocą tych zjawisk. Po pierwsze, powierzchnia fotoprzewodząca otrzymuje dodatni ładunek elektryczny. Następnie powierzchnia fotoprzewodząca jest poddawana działaniu obrazu dokumentu. Ponieważ podświetlane fragmenty (obszary nieobrazkowe) stają się bardziej przewodzące, ładunek ten rozprasza się w miejscach naświetlanych. Ujemnie naładowany proszek rozprowadzony na powierzchni przylega poprzez przyciąganie elektrostatyczne do dodatnio naładowanych obszarów obrazu. Na obrazie proszkowym umieszcza się kartkę papieru, a następnie podaje się ładunek dodatni. Naładowany ujemnie proszek jest przyciągany do papieru, ponieważ jest on oddzielony od bębna światłoczułego. Na koniec, ciepło łączy obraz proszkowy z papierem, tworząc kopię oryginalnego obrazu.

Pierwszy obraz Carlsonów, wyprodukowany 22 października 1938 r., powstał z ujemnie naładowanymi żółtawymi zarodnikami mchu (likopodium) na pokrytej siarką płycie cynkowej, która została naładowana dodatnio przez pocieranie chusteczką. Współczesne kopiarki i drukarki zautomatyzowały i udoskonaliły wszystkie kroki, przesuwając papier z prędkością ponad 250 stóp na minutę, tworząc i naświetlając cyfrowo obrazy oraz tworząc obrazy w tęczy kolorów.

Jak ten proces działa dzisiaj:

• Załaduj. Wewnątrz każdej kopiarki i drukarki laserowej znajduje się światłoczuła powierzchnia zwana fotoreceptorem. Składa się ona z cienkiej warstwy materiału fotokondukcyjnego, która jest nakładana na elastyczny pas lub bęben. Fotoreceptor izoluje w ciemności, ale po wystawieniu na działanie światła staje się przewodzący. Ładuje się go w ciemności poprzez przyłożenie wysokiego napięcia prądu stałego do sąsiednich przewodów, co wytwarza w ich pobliżu intensywne pole elektryczne, które powoduje jonizację cząsteczek powietrza. Jony o tej samej polaryzacji co napięcie na przewodach osadzają się na powierzchni fotoreceptora, tworząc w poprzek pole elektryczne.
• Naświetl. W kopiarce cyfrowej lub drukarce obraz jest naświetlany na fotoreceptorze za pomocą lasera z modulacją skanującą lub paska obrazu z diodami świetlnymi. W starszych kopiarkach analogowych światło odbite od podświetlonego obrazu jest rzutowane na fotoreceptor. W obu przypadkach obszary fotoreceptora wystawione na działanie światła są selektywnie rozładowywane, co powoduje zmniejszenie pola elektrycznego. Ciemniejsze obszary zachowują swój ładunek elektryczny.
• Rozwiń. Pigmentowy proszek używany do wywołania obrazu nazywany jest tonerem. Cząstki tonera wykonane z barwnika i żywicy z tworzywa sztucznego mają precyzyjnie kontrolowane właściwości elektrostatyczne i wahają się od około pięciu do 10 mikrometrów średnicy. Są one mieszane z i ładowane przez namagnesowane kulki nośne, które transportują je do strefy rozwoju. Cząstki są ładowane przez zjawisko trójelektryczności (często nazywane elektrycznością statyczną). Pole elektryczne związane z układem ładowania obrazu na fotoreceptorze wywiera siłę elektrostatyczną na naładowany toner, który przylega do obrazu. Kolorowy dokument jest tworzony przez drukarkę z czterema oddzielnymi jednostkami kserograficznymi, które tworzą i rozwijają oddzielne obrazy cyjanowe, magenta, żółte i czarne. W wyniku nałożenia się tych obrazów proszkowych powstają dokumenty w pełnym kolorze.
• Transferuj. Obraz proszkowy jest przenoszony z fotoreceptora na papier poprzez zetknięcie się papieru z tonerem, a następnie nałożenie ładunku o polaryzacji przeciwnej do tej z toneru. Ładunek musi być wystarczająco silny, aby przezwyciężyć przyczepność proszku do fotoreceptora. Drugi precyzyjnie kontrolowany ładunek uwalnia papier, zawierający teraz obraz, z fotoreceptora.
• Połącz. W procesie fusingu toner składający się na obraz jest topiony i przyklejany do papieru. Odbywa się to poprzez przepuszczenie papieru przez parę wałków. Podgrzana rolka topi toner, który jest łączony z papierem za pomocą nacisku z drugiej rolki.
• Wyczyść. Przenoszenie toneru z fotoreceptora na papier nie jest wydajne w 100%, a pozostały toner musi zostać usunięty z fotoreceptora przed następnym cyklem drukowania. Większość średnich i szybkich kopiarek i drukarek wykonuje to za pomocą obracającej się szczotki czyszczącej.

Kserografia jest unikalnym procesem, który zależy od wiedzy chemicznej, elektrycznej, mechanicznej i oprogramowania. Dzięki szybkiemu i ekonomicznemu procesowi druku cyfrowego z łatwością można uzyskać jeden wydruk lub setki identycznych wydruków w czerni i bieli lub w kolorze. Co ważniejsze, możliwość obrazowania zmiennego od strony do strony za pomocą kserografii umożliwia drukowanie na żądanie kompletnych dokumentów, takich jak broszury i książki. Taki druk na żądanie może zaoszczędzić czas, obniżyć koszty i wyeliminować starzenie się dokumentów, ich przekroczenie i magazynowanie.