Особенности электрографических печатающих устройств цифровых копировальных аппаратов

Как было сказано ранее, цифровые копировальные аппараты состоят из сканера, процессора и электрографического печатающего устройства.

Оптические системы цифровых копировальных аппаратов

В отличие от аналоговых, цифровые копировальные аппараты формируют изображение из отдельных точек, размер и расположение которых определяются сигналами, поступающими из процессора изображений. Для записи такого точечного (растрового) изображения применяются лазеры и светодиодные линейки с инфракрасным излучением. При лазерной записи используется капстановый метод, в основе которого - веерная развертка модулированного лазерного луча в горизонтальной плоскости. Для этого используют вращающееся с большой скоростью многогранное зеркало (рисунок ниже).

Схема записи изображения с помощью лазерной развертки:

1 - лазерный блок; 2 - коллиматорная линза; 3 - многогранное зеркало; 4 - двигатель лазерного сканера; 5 - корректирующая линза; 6 - отражающее зеркало; 7 - фоторецептор; 8 - датчик начала строки

Угловое перемещение лазерного луча идет с постоянной скоростью. Веер лазерной развертки попадает на зеркало, отражающее излучение в сторону фоторецептора. Это зеркало параллельно образующей фоторецептора, и лазерное световое пятно перемещается строго по образующей цилиндра. Линейная скорость пятна по поверхности зеркала и фоторецептора непрерывно изменяется, так как изменяется угол его падения на зеркало. Чтобы этого не было, на пути лазерного веера размещают корректирующую линзу сложной формы. Ее задача - линеаризация, в результате которой лазерный луч движется по зеркалу и фоторецептору равномерно. Однако такой способ позволяет проводить линеаризацию при угле падения луча до 60°, что соответствует в копировальных аппаратах формату изображения до А3. Для больших форматов (А2-А0) необходим другой способ записи, например с помощью светодиодных линеек.

Разрешающая способность записи по горизонтали зависит от того, сколько лазерных световых пятен умещается в миллиметре или в дюйме (25,4 мм). Каждому пробегу лазерного луча вдоль образующей цилиндрического фоторецептора соответствует поворот цилиндра на один шаг, величина которого определяет разрешение аппарата по вертикали. При разрешающей способности 400-600 dpi (16-24 мм^-1) шаг смещения линии лазерной записи составляет 0,04-0,06 мкм.

Модулирование лазерного луча осуществляется включением и выключением лазера в соответствии с программой и изменением интенсивности луча. От фокусировки лазерного луча и возможностей его модулирования зависит разрешающая способность аппарата по горизонтали.

Все более широкое применение находит экспонирование с помощью светодиодных линеек. Линейки представляют собой матрицу, включающую более 5000 отдельных лазерных светодиодов (по одному для каждой точечной позиции) на полосе экспонирования цилиндрического фоторецептора (рисунок ниже).

Запись изображения на фоторецепторе с помощью светодиодной линейки: 1 - узел экспонирования; 2 - фоторецептор

Частота расположения светодиодов в линейке определяет разрешающую способность аппарата. По мере вращения фоторецептора светодиоды включаются и выключаются в соответствии с программой. Светодиодные линейки нашли основное применение в принтерах и цифровых печатных машинах.

В быстродействующих аппаратах, где на экспонирование отводится короткий промежуток времени, актиничность падающего на фоторецептор излучения должна быть как можно выше. Фоторецептор и источник света (лазер) подбираются так, чтобы фоторецептор имел высокую чувствительность к излучению лазера.

В электрофотографических аппаратах используют полупроводниковые лазеры - с длиной волны излучения в диапазоне 700-800 нм и выходной мощностью 5-15 мВт. Таковы GaAlAs-лазеры, имеющие длину волны излучения 780 нм. К этим излучениям чувствительны практически все используемые для современных фоторецепторов фотопроводники: органические фотопроводники, аморфный кремний, многокомпонентные халькогениды. Основной тип фоторецепторов в цифровых копировальных аппаратах - органические.

Особенности проявления скрытого электростатического изображения в цифровых копировальных аппаратах

В цифровых аппаратах легко реверсировать работу лазерной развертки, записывая вместо позитивного негативное изображение. Поэтому можно сделать позитивную копию двумя путями.

1. Получать позитивное скрытое электростатическое изображение (СЭИ) и проявлять его прямым способом. При этом тонер имеет заряд противоположного знака и осаждается в большей степени на участках СЭИ с высокой плотностью заряда (большим потенциалом). Неэкспонированные участки, темные на оригинале, выходят темными и на изображении, так как СЭИ этих участков - с большой плотностью заряда.

2. Получать негативное СЭИ, а для его визуализации использовать обращенное проявление, при котором тонер имеет одинаковый заряд с СЭИ. На проявляющий электрод подается потенциал чуть меньше максимального потенциала СЭИ (эта разница составляет потенциал смещения, обеспечивающий чистый фон). Возникает электрическое поле, напряженность которого в участках СЭИ, имеющих большие потенциалы, будет маленькой, так как эти потенциалы почти не отличаются от потенциала проявляющего электрода. В участках СЭИ, где потенциал мал или равен нулю, напряженность поля большая и тонер, отталкиваясь от одноименно заряженного проявляющего электрода, летит к фоторецептору.

Обращенное проявление используется в ряде цветных аппаратов и в цифровых печатных машинах.