Электрография - печать без печатных форм

Процесс формирования электрофотографической печати осуществляется в пять этапов:
1. Формирование изображения.«Скрытое» изображение получают на поверхности фоторецептора с помощью управляемого источника света (это может быть лазер или светодиодная линейка). Позиционирование светового сигнала на фоторецепторе соответствует запечатываемому изображению. При экспонировании изменяется заряд отдельных участков поверхности фоторецептора.

Нанесение тонера

Для электрофотографии применяют специальные красящие материалы, называемые тонером. Это могут быть порошковые или жидкие тонеры, которые различны по своему составу и содержат цветной пигмент. Нанесение тонера происходит с помощью систем, обеспечивающих перенос мелких частиц тонера (размером от 6 до 8 мкм) на фоторецептор. Частицы тонера попадают на заряженные участки поверхности фотополупроводникового слоя, происходит формирование изображения. После нанесения тонера на фоторецептор скрытое электростатическое изображение становится видимым.

Перенос тонера (печать)

Тонер может переноситься прямо на бумагу или же на промежуточную систему, например, в виде цилиндра или ленты. В большинстве случаев тонер передается прямо с фоторецептора на запечатываемый материал. Чтобы перенести заряженные частицы тонера с поверхности барабана на бумагу, необходимы электростатические силы. Они создаются источником коронного разряда с одновременным прижимом бумаги к барабану.

Закрепление тонера

Чтобы частицы тонера закреплялись на носителе информации для создания стабильного печатного изображения, необходимо зафиксировать тонер на бумаге. При нагревании бумаги с тонером происходит его оплавление и тем самым закрепление.

Очистка

После переноса изображения с фоторецептора на бумагу, на светочувствительном барабане могут находиться остаточные заряды и отдельные частицы тонера. Чтобы подготовить барабан для воспроизведения следующего изображения, необходима механическая «очистка» (нейтрализация) и, кроме того, снятие электрических зарядов на отдельных его участках. Удаление частиц тонера осуществляют щеткой и отсосом. Поверхностные заряды нейтрализуются коронным разрядом. После этого поверхность барабана станет электрически нейтральной и освобожденной от частиц тонера. Как и на первом этапе процесса, затем снова проводится зарядка фоторецептора и формирование изображения на барабане соответственно оригиналу.

Из описания процессов становится ясно, что электрофотография работает без традиционной в полиграфии печатной формы с печатными элементами. Скрытое электростатическое изображение формируется на фотополупроводниковом слое каждый раз, когда необходимо получить оттиск с оригинала. (Для унификации терминологии принято название «оттиск» вместо употребляемого «отпечаток»).

Если электрофотографическим способом необходимо произвести печать тиражом более ста одинаковых экземпляров, то, в отличие от печати с печатной формой, нужно для каждого оттиска заново воспроизводить одно и то же изображение, используя свойство фотополупроводниковых материалов изменять свой поверхностный заряд. Это может привести к изменению печатного изображения, с одной стороны, из-за отклонений его параметров при формировании на материале и, с другой стороны, из-за нарушения параметров процесса при нанесении тонера на фоторецептор и впоследствии на бумагу. Поэтому при использовании бесконтактных способов печати можно получить большие искажения в воспроизведении оригинала по сравнению со способами печати с печатной формой.

Однако, преимущество этой технологии заключается в том, что в процессе печати можно получать один за одним абсолютно разные оттиски. Отпадает необходимость изготавливать для каждой новой полосы традиционную печатную форму. Самые маленькие тиражи (до одного экземпляра) при этом будут экономически выгодны - печать по требованию. Кроме того, для одной брошюры, например, можно последовательно печатать отдельные страницы от первой до последней, затем также отпечатать страницы для второго экземпляра и т.д. Возможна, наконец, персонализация каждого издания, т. е. изменение части печатного изображения, например, внесение адреса или дополнительной информации, специальной для каждого адресата.

Рассмотрим в качестве примера представлена электрофотографическая печатная система для многокрасочной печати. Построение этой системы отвечает секционному принципу, который реализуется, например, в листовых офсетных машинах. В системе установлены четыре электрофотографические печатные секции, при помощи которых тонер, имеющий соответственно черный, голубой, пурпурный и желтый цвета, последовательно наносится на печатный лист.

В указанном примере формирование изображения на фоторецепторе происходит через оптическую систему, в которой на барабан поступают узконаправленные световые импульсы от лазера. Используются различные устройства для того, чтобы в соответствии с оригиналом манипулировать размером и местом расположения точек изображения на барабане. Разрешение зависит от скорости вращения зеркала и частоты лазерных импульсов, угловой скорости барабана. Указанная система называется системой растрового вывода изображения Р05.

В подобных печатающих устройствах специфично решены вопросы подачи бумаги, например, с помощью ленточного транспортера. Для подачи листа бумаги не применяется захват. Лист удерживается только электростатическими зарядами, образующимися на ленте. Относительная точность приводки при многоцветной печати уступает (примерно в 2-4 раза) результатам, достигаемым в способах печати с традиционной технологией, например, в офсетной.

Цифровые данные оригиналов, копии которых должны быть отпечатаны подобными машинами, могут быть получены, с одной стороны, считыванием их сканером, встроенным в печатную систему или присоединенным через интерфейс в виде отдельного устройства. С другой стороны, в электрофотографическую систему может вводиться непосредственно цифровая информация об оригинале с помощью носителя или из сети: локальной или глобальной.
В систему включен отдельно планшетный сканер, с помощью которого изобразительный оригинал считывается. Печатный процесс проходит самостоятельно. В традиционных копировальных устройствах, использующихся для однокрасочной печати офисной документации, оригинал экспонируется соответствующими элементами прямо на фоторецептор. О печатных системах с такой технологией переноса изображения оригинала на бумагу говорят как о «копировальных устройствах» в противоположность «печатающим устройствам», использующим цифровые данные об оригинале для печати.

Скорость печати в бесконтактных устройствах значительно отличается, например, от скорости листовой офсетной машины. Существует система (относительно скоростная благодаря секционному построению), которая может печатать 1200 страниц формата АЗ в час, в то время как листовая офсетная машина обычно производит от 10 до 15 тысяч оттисков за то же время. Разница в производительности связана с применяемой технологией воспроизведения изображения для печати - для каждого оттиска оно должно быть всегда заново сформировано, даже когда выполняются тиражные работы. Скорость печати определяется как выбором технического и программного обеспечения, так и физическими процессами, способом построения систем нанесения тонера и подачи бумаги.

При проектировании отдельных частей и всей электрофотографической машины в целом необходимо ставить такие же требования, как для обычных печатных машин. Например, важны такие показатели, как прочность корпуса, точность изготовления барабана, обработка его поверхности. Транспортировка бумаги должна обеспечиваться высококачественной технической системой. Часто динамические требования и нагрузки при малой скорости печати делают возможным реализовать более дешевый и простой принцип построения.

Качество печати, получаемое электрофотографическими способамина базе имеющихся в распоряжении технологических компонентов, может достигать высокого уровня, но все-таки оно значительно ниже, чем при способах печати с применением традиционных форм. Качественные показатели бесконтактных способов печати различаются в зависимости от разрешения (число уровней пикселей - на единицу длины), количества уровней градаций, связанных с используемой технологией нанесения тонера. Манипулировать можно размером точек путем сокращения длительности импульса лазерного источника, в результате чего уменьшается и площадь участка на барабане, где заряд удерживает тонер. Благодаря увеличению разрешающей способности становится возможным воспроизведение мелких структур изображения и передача тоновых градаций и цветовых пространств.

Кроме того, на качество печати влияют характеристики тонера, размер его частиц, геометрическая форма, химическое или физическое строение. В целом для качественной печати применяют тонеры с малым отклонением размера частиц от 6 до 8 мкм. Порошковый тонер может привести к ухудшению качества из-за распыления, т.е. из-за попадания «блуждающих» частиц тонера на участки изображения, которые не должны нести информации.

Решающим условием и гарантом высокого качества выпуска продукции в традиционных способах печати является то, что используется постоянная механическая форма. В электрофотографии, вследствие необходимости постоянного формирования изображения для каждого последующего оттиска, самой системой обусловлены отклонения и их различия.

Электрофотографические способы печати могут работать с порошковыми или жидкими тонерами. Применение жидких тонеров пока не получило широкого распространения. Однако они имеют существенное преимущество, так как вследствие меньшего размера частиц (около 1-2 мкм) должны обеспечить более высокое качество оттиска.

В способах бесконтактной печати, в особенности в способах со скрытым промежуточным изображением, таких, как электрофотография, длина развертки окружности светочувствительного барабана не должна совпадать с длиной оттиска. Часто диаметры светочувствительных барабанов меньше, чем требуется для максимального изображения. Поэтому даже при печати идентичных оттисков скрытое изображение и тонер не попадают на одно и то же место поверхности барабана. Расщепление слоя краски, имеющее место в офсетной печати, в электрофотографии недопустимо, независимо от того, применяются порошковые или жидкие тонеры.