Xerografi - Xerography
| En del av en serie om | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Historie om utskrift | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Xerografi er en tørr kopieringsteknikk . Opprinnelig kalt elektrofotografi, ble det omdøpt til xerografi - fra de greske røttene ξηρός xeros , "tørr" og -γραφία -graphia , "skriving" - for å understreke at i motsetning til reproduksjonsteknikker som var i bruk som cyanotype , brukte xerografiprosessen ingen flytende kjemikalier .
Historie
Xerografi ble oppfunnet av den amerikanske fysikeren Chester Carlson , basert betydelig på bidrag fra den ungarske fysikeren Pál Selényi . Carlson søkte om og ble tildelt US patent 2 297 691 den 6. oktober 1942.
Carlsons innovasjon kombinerte elektrostatisk utskrift med fotografering , i motsetning til den tørre elektrostatiske utskriftsprosessen oppfunnet av Georg Christoph Lichtenberg i 1778. Carlsons opprinnelige prosess var tungvint, og krevde flere manuelle behandlingstrinn med flate plater. Det gikk nesten 18 år før en helautomatisert prosess ble utviklet, og det viktigste gjennombruddet var bruken av en sylindrisk trommel belagt med selen i stedet for en flat plate. Dette resulterte i at den første kommersielle automatiske kopimaskinen, Xerox 914 , ble utgitt av Haloid / Xerox i 1960. Før det året hadde Carlson foreslått ideen sin til mer enn et dusin selskaper, men ingen var interessert. Xerography brukes nå i de fleste kopimaskiner og i laser- og LED-skrivere .
Prosess
Den første kommersielle bruken var håndbehandling av en flat fotosensor (en elektrostatisk komponent som oppdager tilstedeværelsen av synlig lys) med et kopikamera og en separat prosessorenhet for å produsere offset litografiske plater. I dag brukes denne teknologien i kopimaskiner , laserskrivere og digitale presser som sakte erstatter mange tradisjonelle offsetpresser i trykkbransjen for kortere løp.
Ved å bruke en sylinder til å bære fotosensoren ble automatisk behandling aktivert. I 1960 ble den automatiske kopimaskinen opprettet og mange millioner har blitt bygget siden. Den samme fremgangsmåte benyttes i mikro skrivere og utdata fra datamaskinen laser eller LED-skrivere . En metallsylinder kalt trommelen er montert for å rotere rundt en horisontal akse. Trommelen roterer med hastigheten på papirutmatingen. En revolusjon fører trommeloverflaten gjennom trinnene beskrevet nedenfor.
End-to-end-dimensjonen er bredden på utskriften som skal produseres pluss en sjenerøs toleranse. Trommlene i kopimaskinene som opprinnelig ble utviklet av Xerox Corporation, ble produsert med et overflatebelegg av amorft selen (mer nylig keramisk eller organisk fotoleder eller OPC), påført ved vakuumavsetning. Amorft selen vil holde en elektrostatisk ladning i mørket og vil lede bort en slik ladning under lys. På 1970-tallet forsøkte IBM Corporation å unngå Xerox patenter for selentrommer ved å utvikle organiske fotoledere som et alternativ til selentrommelen. I det originale systemet er kopimaskiner som er avhengige av silisium eller selen (og dets legeringer) ladet positivt i bruk (arbeid derfor med negativt ladet "toner" pulver). Fotoledere som bruker organiske forbindelser, er elektrokjemisk ladet omvendt i det foregående systemet for å utnytte deres opprinnelige egenskaper ved utskrift. Organiske fotoledere er nå foretrukket fordi de kan avsettes på et fleksibelt, ovalt eller trekantet belte i stedet for en rund trommel, noe som muliggjør betydelig mindre størrelse på enheten.
Laserskriver foto tromler er laget med et dopet silisiumdiode sandwich-struktur med en hydrogen-dopet silisium lys-belastbar lag, et bor- nitrid likerett (diode fremkallende) sjikt som reduserer strømlekkasje, og et overflatesjikt av silisium dopet med oksygen eller nitrogen ; silisiumnitrid er et slitesterk materiale.
Trinnene i prosessen er beskrevet nedenfor som påført på en sylinder, som i en kopimaskin. Noen varianter er beskrevet i teksten. Hvert trinn i prosessen har designvarianter. Fysikken til den xerografiske prosessen er diskutert i en lengre periode i en bok.
- Trinn 1. Lading
En elektrostatisk ladning på -600 volt fordeles jevnt over overflaten av trommelen ved en koronautladning fra en koronaenhet (Corotron), med utgang begrenset av et kontrollgitter eller skjerm. Denne effekten kan også oppnås ved bruk av en kontaktrulle med en belastning på den. I hovedsak er en koronautladning genereres av en meget tynn tråd Anmeldelse for 1. / 4 for å Anmeldelse for 1. / 2- vekk fra fotoleder tommer (6,35 til 12,7 mm). En negativ ladning plasseres på ledningen, som vil ionisere rommet mellom ledningen og lederen, slik at elektroner blir frastøtt og dyttet bort på lederen. Lederen er plassert på toppen av en ledende overflate, holdt på jordpotensialet.
Polariteten velges for å passe til den positive eller negative prosessen. Positiv prosess brukes til å produsere svart på hvite kopier. Negativ prosess brukes til å produsere svart på hvitt fra negative originaler (hovedsakelig mikrofilm) og all digital utskrift og kopiering. Dette for å spare penger på bruk av laserlys ved "blackwriting" eller "skriv til svart" eksponeringsmetoden.
- Trinn 2. Eksponering
Dokumentet eller mikroformen som skal kopieres, blir belyst av blitslamper på glassplaten og enten ført over en linse eller skannet av et bevegelig lys og en linse, slik at bildet projiseres på og synkroniseres med den bevegelige trommeloverflaten. Alternativt kan bildet eksponeres ved hjelp av en xenon-strobe på overflaten av den bevegelige trommelen eller beltet, raskt nok til å gi et perfekt latent bilde. Der det er tekst eller bilde på dokumentet, forblir det tilsvarende området på trommelen ubelyst. Hvis det ikke er noe bilde, vil trommelen bli opplyst og ladningen forsvinner. Ladningen som er igjen på trommelen etter denne eksponeringen er et 'latent' bilde og er negativt fra originaldokumentet.
Enten det er i skanning eller i et stasjonært optisk system, brukes kombinasjoner av linser og speil for å projisere originalbildet på glassplaten (skanneoverflaten) på fotolederen. Ekstra linser med forskjellige brennvidder eller zoomlinser brukes til å forstørre eller redusere bildet. Skannesystemet må imidlertid endre skannerhastigheten for å tilpasse seg elementer eller reduksjoner.
En trommel er dårligere enn et belte i den forstand at selv om den er enklere enn et belte, må den bufres gradvis i deler som triller på trommelen. Som et resultat er beltet mer effektivt å bruke en eksponering for å gjøre en direkte passasje.
I en laser- eller LED-skriver projiseres modulert lys på trommeloverflaten for å skape det latente bildet. Det modulerte lyset brukes bare til å skape et positivt bilde, derav begrepet "svart skriving".
- Trinn 3. Utvikling
I kopimaskiner med høyt volum presenteres trommelen med en langsomt turbulent blanding av tonerpartikler og større, jern, gjenbrukbare bærerpartikler. Toner er et pulver; den tidlige formen var karbonpulver, deretter blandet med en polymer. Bærepartiklene har et belegg som under omrøring genererer en triboelektrisk ladning (en form for statisk elektrisitet), som tiltrekker seg et belegg av tonerpartikler. I tillegg manipuleres blandingen med en magnetisk rulle for å presentere overflaten av trommelen eller beltet en tonerbørste. Ved kontakt med bæreren har hver nøytral tonerpartikkel en elektrisk ladning av polaritet motsatt ladningen av det latente bildet på trommelen. Ladningen tiltrekker seg toner for å danne et synlig bilde på trommelen. For å kontrollere mengden overført toner påføres utviklingsvalsen en forspenning for å motvirke tiltrekningen mellom toner og latent bilde.
Der det kreves et negativt bilde, som når det skrives ut fra et mikroformt negativt, har toneren samme polaritet som koronaen i trinn 1. Elektrostatiske kraftlinjer driver tonerkartiklene vekk fra det latente bildet mot det uladede området, som er området utsatt fra det negative.
Tidlige fargekopimaskiner og skrivere brukte flere kopisykluser for hver sideutskrift ved hjelp av fargede filtre og tonere. Moderne enheter bruker bare en enkelt skanning til fire separate, miniatyrprosessenheter, som fungerer samtidig, hver med sine egne koroner, trommel og utviklerenhet.
- Trinn 4. Overføring
Papir føres mellom trommelen og overføringskoronaen, som har en polaritet som er det motsatte av ladningen på toneren. Tonerbildet overføres fra trommelen til papiret ved en kombinasjon av trykk og elektrostatisk tiltrekning. På mange farger og høyhastighets maskiner er det vanlig å erstatte overføringskoronaen med en eller flere ladede forspenningsoverføringsruller, som bruker større trykk og gir et bilde av høyere kvalitet.
- Trinn 5. Separasjon eller detack
Elektriske ladninger på papiret blir delvis nøytralisert av vekselstrøm fra en annen korona, vanligvis konstruert sammen med overføringskoronaen og umiddelbart etter den. Som et resultat blir papiret, komplett med det meste (men ikke alt) av tonerbildet, skilt fra trommel- eller belteoverflaten.
- Trinn 6. Fiksering eller smelting
Tonerbildet er permanent festet til papiret ved hjelp av enten en varme- og trykkmekanisme (varmvalsefikseringsenhet) eller en strålende fikseringsteknologi (stekeovnfiksering) for å smelte og binde tonerkartiklene i mediet (vanligvis papir) som skrives ut. Det pleide også å være tilgjengelige "offline" dampfusere. Dette var skuffer dekket av bomullsgasbind bestrøket med en flyktig væske, som eter. Når det overførte bildet ble brakt i nærheten av dampen fra fordampningsvæsken, ble resultatet en perfekt fast kopi uten noen forvrengning eller tonermigrering som kan oppstå med de andre metodene. Denne metoden brukes ikke lenger på grunn av utslipp av røyk.
- Trinn 7. Rengjøring
Trommelen, som allerede har blitt delvis utladet under avlastning, blir ytterligere utladet av lys. Eventuell gjenværende toner som ikke ble overført i trinn 6, fjernes fra trommeloverflaten ved hjelp av en roterende børste under suging, eller en nal som er kjent som rengjøringsbladet. Denne "avfallstoner" føres vanligvis inn i et avfallstonerom for senere avhending. i noen systemer blir den imidlertid ført tilbake til utviklerenheten for gjenbruk. Denne prosessen, kjent som toner-gjenvinning, er mye mer økonomisk, men kan muligens føre til redusert total tonereffektivitet gjennom en prosess kjent som 'tonerforurensende', hvor konsentrasjonsnivåer av toner / fremkaller med dårlige elektrostatiske egenskaper tillates å bygge seg opp i utviklerenhet, noe som reduserer den totale effektiviteten til toneren i systemet.
Noen systemer har forlatt den separate utvikleren (operatøren). Disse systemene, kjent som monokomponent, fungerer som ovenfor, men bruker enten en magnetisk toner eller smeltbar utvikler. Det er ikke behov for å erstatte utslitt utvikler, ettersom brukeren effektivt bytter den sammen med toneren. Et alternativt utviklingssystem, utviklet av KIP fra en forlatt forskningslinje fra Xerox, erstatter fullstendig magnetisk tonermanipulering og rengjøringssystemet med en serie datastyrte, varierende forstyrrelser. Toneren skrives ut direkte på trommelen ved direkte kontakt med en gummivalserulle som, ved å reversere skjevheten, fjerner all uønsket toner og returnerer den til utviklerenheten for gjenbruk.
Utviklingen av xerografi har ført til nye teknologier som har potensial til å til slutt utrydde tradisjonelle offsettrykkmaskiner . Disse nye maskinene som skriver ut i full CMYK- farge, for eksempel Xeikon , bruker xerografi, men gir nesten kvaliteten på tradisjonelle blekkutskrifter.
Varighet
Xerografiske dokumenter (og de nært beslektede laserskriverutskriftene) kan ha utmerket arkivholdbarhet , avhengig av kvaliteten på papiret som brukes. Hvis papir av lav kvalitet brukes, kan det gulne og brytes ned på grunn av gjenværende syre i ubehandlet masse; i verste fall kan gamle eksemplarer bokstavelig talt smuldre til små partikler når de håndteres. Xerografiske kopier av høy kvalitet på syrefritt papir kan vare så lenge som maskinskrevne eller håndskrevne dokumenter på samme papir. Imidlertid er xerografiske kopier sårbare for uønsket overføring av toner hvis de lagres i direkte kontakt eller i nærheten av myknere , som er tilstede i løst blokkerte permer laget med PVC . I ekstreme tilfeller vil blekktoneren klebe seg direkte til permedekselet, trekke seg bort fra papirkopien og gjøre den uleselig.
Bruker i animasjon
Ub Iwerks tilpasset xerografi for å eliminere håndfargingstrinnet i animasjonsprosessen ved å trykke animatortegningene direkte på cellene. Den første animerte spillefilmen som brukte denne prosessen var Hundre og En Dalmatiner (1961), selv om teknikken allerede ble testet i Tornerose , utgitt to år tidligere. Først var det bare svarte linjer som var mulige, men på 1980-tallet ble fargede linjer introdusert og brukt i animerte funksjoner som The Secret of NIMH .
Bruk i kunst
Xerography har blitt brukt av fotografer internasjonalt som en direkte bildebehandling, av bokkunstnere for å publisere enestående bøker eller multipler, og av samarbeidende kunstnere i porteføljer som de produsert av International Society of Copier Artists grunnlagt av American Louise Odes Neaderland . Kunstkritiker Roy Proctor sa om kunstneren / kuratoren Louise Neaderland under sitt opphold for utstillingen Art ex Machina på 1708 Gallery i Richmond, Virginia, "Hun er et levende bevis på at når en ny teknologi begynner å bli masseprodusert, vil kunstnere være nysgjerrige nok —Og fantasifull nok — til å utforske dens kreative bruksområder.
Referanser
Videre lesning
- Owen, David (2004). Kopier i sekunder: Hvordan en enslig oppfinner og et ukjent selskap skapte det største kommunikasjonsgjennombruddet siden Gutenberg . New York: Simon & Schuster. ISBN 0-7432-5117-2 .
- Schein, LB (1988). Elektrofotografi og utviklingsfysikk . Springer Series in Electrophysics. 14 . Berlin: Springer-Verlag.
- Eichhorn, Kate (2016). Justert marg: Xerografi, kunst og aktivisme i slutten av det tjuende århundre. Cambridge: MIT Press. ISBN 978-0262033961
Eksterne linker
- "Static Pops bilder på papir" detaljert 1949 Popular Science artikkel om historien og teknologi xerografi