Зарядка [2]
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).
Виды коротронов [2]
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. При
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.
Формирование изображения [2]
После зарядки на фоторецептор подается изображение, которое в
копировальных аппаратах освещается мощным источником света и проецируется
через систему зеркал. Для увеличения и уменьшения изображения служит
объектив с изменяемым фокусным расстоянием. Скорость барабана 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.
Экспонирование [2]
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 [1]
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:
1. Регулирует количество тонера на валу
2. 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.
Регулировка качества копий происходит за счет изменения постоянной
составляющей.
Следует заметить, что в двухкомпонентной системе проявления гораздо
сложнее достичь равномерной заливки черным цветом. Это связано с тем, что
носитель не успевает принять достаточно тонера. Эта проблема решается
использованием двух или трех валов, вращающихся в разные стороны. Однако
такая конструкция увеличивает стоимость аппарата.
Рис.3.2 фотографии тонера, значительно увеличенные.
Перенос [2]
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 [2]
Отделение бумаги от фоторецептора осуществляется как механическим, так и
