Құрғақ көшіру технологиясы

Кіріспе

Құрғақ фотокөшіру әдісі

Ксерография – құрғақ фотокөшіру әдісі. Алғашында электрофотография деп аталған, кейін грек тілінен алынған "ξηρός xeros" ("құрғақ") және "γραφή graphē" ("жазу") сөздерінен құралған ксерография атауы берілді. Бұл атау, сол кезде қолданылған цианотип сияқты көшіру әдістерінен өзгешелігін көрсету үшін, ксерография процесінде сұйық химиялық заттар қолданылмайтынын нақтылай түсті.

Тарих

Ксерографияны американ физигі Честер Карлсон ойлап тапты, бұл венгр физигі Пал Селеньидің зерттеулеріне көп қарызды. Карлсон 1942 жылғы 6 қазанда өтініш беріп, патент алды. Карлсонның инновациясы 1778 жылы Георг Кристоф Лихтенберг ойлап тапқан құрғақ электростатикалық басу процесінен ерекшеленеді, ол электростатикалық басуды фотографиямен біріктірді. Карлсонның алғашқы процесі қиын болды, бірнеше қолмен өңдеу қадамдары қажет болды. 1946 жылы Карлсон Haloid Photographic Company компаниясымен оны коммерциялық өнім ретінде дамыту туралы келісім жасады. Осы жылға дейін Карлсон өзінің идеясын оннан астам компанияға ұсынған, бірақ ешқайсысы қызығушылық танытпады. Haloid президенті Джозеф С. Уилсон Карлсонның өнертабысының перспективасын көріп, Haloid компаниясының жұмыс істейтін коммерциялық өнімді жасау үшін тығыз жұмыс істеуін қамтамасыз етті. Толық автоматтандырылған процестің жасалуына шамамен 18 жыл уақыт кетті, маңызды табыс – жалпақ пластинаның орнына селенмен жабылған цилиндрлі барабанды пайдалану болды. Бұл 1960 жылы Haloid/Xerox компаниясының алғашқы коммерциялық автоматты көшіргіші Xerox 914-тің шығарылуына әкелді. Ксерография қазір көптеген көшіргіштерде, сондай-ақ лазерлік және жарықдиодты (LED) принтерлерде қолданылады.

Процесс

Бірінші коммерциялық қолданылу – офсеттік литографиялық пластиналарды өндіру үшін фотокамерамен және жеке өңдеу блогымен бірге жазық фотосенсорды (көрінетін жарықтың бар екенін анықтайтын электростатикалық компонент) қолмен өңдеу. Бүгінде бұл технология фотокөшіру машиналарында, лазерлік принтерлерде және цифрлық баспа машиналарын қолданылады, олар қысқа тиражды баспа өнеркәсібінде көптеген дәстүрлі офсеттік баспа машиналарын баяу алмастыруда. Фотосенсорды таситын цилиндрді пайдалану арқылы автоматты өңдеуге мүмкіндік берілді. 1960 жылы автоматты фотокөшіру машинасы жасалды және содан бері миллиондаған данасы өндірілді. Осы процесс микроформалық принтерлерде және компьютерлік лазерлік немесе жарықдиодты (LED) принтерлерде қолданылады. Барабан деп аталатын металл цилиндр көлденең осьтің айналуына орнатылған. Барабан қағаз шығару жылдамдығымен айналады. Бір айналым төменде сипатталған қадамдар арқылы барабан бетінен өтеді. Барабанның ұзындығы шығарылатын баспаның енінен кем болмауы тиіс, сондай-ақ қосымша толеранттылық қарастырылады. Бастапқыда Xerox Corporation әзірлеген көшірме машиналарының барабандары вакуумдық жабын арқылы аморфты селеннен (жақында керамикалық немесе органикалық фотоөткізгіштен немесе OPC) жасалған беткі қабатпен жабдықталған. Аморфты селен қараңғыда электростатикалық зарядты сақтайды және жарық түскенде осы зарядты өткізеді. 1970 жылдары IBM Corporation селен барабандарына қатысты Xerox патенттерінен қашу үшін органикалық фотоөткізгіштерді селен барабандарына балама ретінде жасады. Бастапқы жүйеде кремнийге немесе селенге (және олардың қоспаларына) негізделген фотокөшіру машиналары пайдалану кезінде оң заряд алады (сондықтан теріс зарядталған "тонер" ұнтағымен жұмыс істейді). Органикалық қосылыстарды пайдаланатын фотоөткізгіштер басып шығарудағы олардың табиғи қасиеттерін пайдалану үшін алдыңғы жүйеге кері зарядталады. Органикалық фотоөткізгіштер қазір артықшылыққа ие, өйткені оларды дөңгелек барабанның орнына икемді, сопақ немесе үшбұрышты белбеуге жабыстыруға болады, бұл құрылғының өлшемдерін едәуір кішірейтеді. Лазерлік принтерлердегі фото барабандар допингтелген кремний диодты құрылымнан жасалады, олар сутегімен допингтелген кремнийдің жарықпен зарядталатын қабатын, токтың ағып кетуін азайтатын бор нитридінің түзетуші (диодты тудыратын) қабатын және оттегімен немесе азотпен допингтелген кремнийдің беткі қабатын қамтиды; кремний нитриді сызатқа төзімді материал болып табылады. Процесс қадамдары фотокөшіру машинасына ұқсас цилиндрде қолданылғандай төменде сипатталған. Кейбір нұсқалары мәтінде келтірілген. Процестің әр қадамының әртүрлі конструкциялық нұсқалары бар. Ксерографиялық процестің физикасы бір кітапта кеңінен талқыланған. 1-қадам. Зарядтау
-600 вольт электростатикалық заряд корона разряды арқылы барабан бетіне біркелкі таратылады (Corotron), оның шығысы басқару торымен немесе экранмен шектеледі. Бұл эффектті зарядталған контактілік ролик арқылы да қол жеткізуге болады. Корона разряды фотоөткізгіштен 1/4-тен 1/2 дюймге (6,35-тен 12,7 мм-ге) қашықтықта орналасқан өте жұқа сым арқылы туындайды. Сымға теріс заряд беріледі, ол сым мен өткізгіш арасындағы кеңістікті иондайды, сондықтан электрондар итергіш күшпен өткізгішке қарай жылжиды. Өткізгіш жерге қосылған өткізгіш бетіне орнатылады. Полярлық оң немесе теріс процесске сәйкес таңдалады. Ақ түсті көшірмелерді қара түспен шығару үшін оң процесс қолданылады. Теріс процесс теріс түпнұсқалардан (негізінен микрофильмдерден) және барлық цифрлық басып шығару мен көшіру үшін қара-ақ түсті көшірмелерді жасау үшін қолданылады. Бұл "қара жазу" немесе "қараға жазу" әдісімен лазерлік жарықты пайдалануды үнемдеуге мүмкіндік береді. 2-қадам. Көшіру
Көшірілетін құжат немесе микроформа пластинаға шамдармен жарықтандырылады және линза арқылы өтеді немесе жылжымалы жарық пен линза арқылы сканерленеді, нәтижесінде оның бейнесі жылжымалы барабан бетіне проекцияланып, синхрондалады. Балама ретінде, бейнені жылжымалы барабанның немесе белбеудің бетін жарықтандыратын ксенон стробосын пайдалану арқылы көрсетуге болады, бұл нақты жасырын бейне жасау үшін жеткілікті жылдамдықпен жасалады. Құжатта мәтін немесе бейне болған жағдайда, барабанның сәйкес бөлігі жарықтанбайды. Егер бейне болмаса, барабан жарықтандырылады және заряд таратылады. Осы экспозициядан кейін барабанда қалған заряд "жасырын" бейне болып табылады және ол түпнұсқа құжаттың кері бейнесі болып табылады.

The first commercial use was hand processing of a flat photosensor (an electrostatic component that detects the presence of visible light) with a copy camera and a separate processing unit to produce offset lithographic plates. Today this technology is used in photocopy machines, laser printers, and digital presses which are slowly replacing many traditional offset presses in the printing industry for shorter runs. By using a cylinder to carry the photosensor, automatic processing was enabled. In 1960, the automatic photocopier was created and many millions have been built since. The same process is used in microform printers and computer output laser or LED printers. A metal cylinder called the drum is mounted to rotate about a horizontal axis. The drum rotates at the speed of paper output. One revolution passes the drum surface through the steps described below. The end to end dimension is the width of print to be produced plus a generous tolerance. The drums in the copiers originally developed by Xerox Corporation were manufactured with a surface coating of amorphous selenium (more recently ceramic or organic photoconductor or OPC), applied by vacuum deposition. Amorphous selenium will hold an electrostatic charge in darkness and will conduct away such a charge under light. In the 1970s, IBM Corporation sought to avoid Xerox's patents for selenium drums by developing organic photoconductors as an alternative to the selenium drum. In the original system, photocopiers that rely on silicon or selenium (and its alloys) are charged positively in use (hence work with negatively charged "toner" powder). Photoconductors using organic compounds are electrochemically charged vice versa to the preceding system in order to exploit their native properties in printing. Organic photoconductors are now preferred because they can be deposited on a flexible, oval or triangular, belt instead of a round drum, facilitating significantly smaller device build size. Laser printer photo drums are made with a doped silicon diode sandwich structure with a hydrogen doped silicon light chargeable layer, a boron nitride rectifying (diode causing) layer that minimizes current leakage, and a surface layer of silicon doped with oxygen or nitrogen; silicon nitride is a scuff resistant material. The steps of the process are described below as applied on a cylinder, as in a photocopier. Some variants are described within the text. Every step of the process has design variants. The physics of the xerographic process are discussed at length in a book. Step 1. Charging
An electrostatic charge of −600 volts is uniformly distributed over the surface of the drum by a corona discharge from a corona unit (Corotron), with output limited by a control grid or screen. This effect can also be achieved by using a contact roller with a charge applied to it. Essentially, a corona discharge is generated by a very thin
wire 1/4 to 1/2 inch (6.35 to 12.7 mm) away from the photoconductor. A negative charge is placed on the wire, which will ionize the space between the wire and conductor, so electrons will be repelled and pushed away onto the conductor. The conductor is set on top of a conducting surface, kept at ground potential. The polarity is chosen to suit the positive or negative process. Positive process is used for producing black on white copies. Negative process is used for producing black on white from negative originals (mainly microfilm) and all digital printing and copying. This is to economize on the use of laser light by the "blackwriting" or "write to black" exposure method. Step 2. Exposure
The document or microform to be copied is illuminated by flash lamps on the platen and either passed over a lens or scanned by a moving light and lens, such that its image is projected onto and synchronized with the moving drum surface. Alternatively, the image may be exposed using a xenon strobe illuminating the surface of the moving drum or belt, fast enough to render a perfect latent image. Where there is text or image on the document, the corresponding area of the drum will remain unlit. Where there is no image the drum will be illuminated and the charge will be dissipated. The charge that remains on the drum after this exposure is a 'latent' image and is a negative of the original document.

Өнердегі қолданысы

Ксерографияны фотографтар халықаралық деңгейде тікелей бейнелеу фотографиялық процесі ретінде, кітап суретшілері бірегей немесе көп даналы кітаптарды басып шығару үшін, ал американдық гравюрашы және кітап суретшісі Луиза Одес Нейдерланд құрған Халықаралық көшірмелеуші суретшілер қоғамының мүшелері портфолиолар жасау үшін пайдаланды. Өнер сыншысы Рой Проктор Вирджиния штатының Ричмонд қаласындағы 1708 галереясында өткен «Art ex Machina» көрмесінде Луиза Нейдерленд туралы былай деді: «Ол жаңа технология жаппай өндіріле бастағанда, суретшілер оның шығармашылық мүмкіндіктерін зерттеу үшін жеткілікті қызығушылық пен қиялға ие болатынын дәлелдейді».