Электрография

Электрогра́фия, ксерогра́фия (от др.-греч. ξερός [kseros], лат. xeros «сухой» + графия^[1][2]) — метод репрогра́фии, использующий для переноса тонера (сухих чернил) электрический заряд. На принципе электрографии работают лазерные принтеры и копировальные аппараты.

Ксерографию придумал американский изобретатель и физик Честер Карлсон. Первый оттиск он и его помощник Отто Корнеи^[нем.] получили в своей домашней лаборатории в Нью-Йорке 22 октября 1938 года^[3][4]. Патент на эту технологию был получен 6 октября 1942 года^[5].

Долгое время Карлсон безуспешно пытался внедрить своё изобретение, доказывая, что оно абсолютно необходимо для бизнеса, но везде ему отказывали, ссылаясь на то, что его изобретение слишком громоздко и сильно пачкает листы, к тому же человек может значительно лучше справиться с задачей копирования. Удача улыбнулась ему в 1944 году в Мемориальном институте Баттеля, расположенном в штате Огайо. Там ему предложили усовершенствовать технологию и даже нашли точное слово для названия данного процесса — «электрофотография». После чего лицензию на дальнейшую разработку и производство копировальных аппаратов приобрела фирма Haloid Company. Именно тогда было решено, что слово «электрофотография» слишком научное и может отпугнуть потенциального покупателя. Помощь в поиске более удачного названия оказал местный профессор-филолог. Он придумал термин «ксерография» от др.-греч. ξερός «сухой» и γράφω «пишу», а потом уже сам изобретатель Карлсон додумался сократить слово до простого «xerox». В итоге в 1948 году первые аппараты «xerox» появились на рынке, а первая модель называлась просто — Model A. После выпуска в 1959 году первой полностью автоматической модели Xerox 914 компания Haloid сменила название на Xerox Corporation.

Независимо от Честера Карлсона, в 1948 году, в Германии, изобретатель доктор Эйсбен основал фирму Develop Corp по выпуску копировального аппарата собственной конструкции. Компания, основанная Эйсбеном, и сегодня продолжает выпускать копировальную технику, так и не признав первенства Карлсона, поскольку получила 16 патентов на изобретение своего основателя.

Перед печатью фотобарабан (OPC) заряжается при помощи коротрона — провода, на которое подаётся высокое напряжение, из-за чего в нём происходит коронный разряд, за счёт которого заряд с провода перетекает на барабан. После этого производится его экспонирование — либо отражённым от оригинала светом, либо изображением, формируемым при помощи лазерного луча или линейки светодиодов. Покрытие фотобарабана в местах, облучённых светом, теряет свои диэлектрические свойства, что приводит к стеканию в этих местах электрического заряда на массу^[6].

На следующей стадии происходит проявление изображения. На этом этапе фотобарабан проходит мимо вала с порошкообразным, реже жидким тонером. Тонер с вала проявки переносится на заряжённые участки фотобарабана за счёт своего противоположного заряда. На этой стадии важно обеспечить равномерное распределение тонера по поверхности барабана^[6].

Затем барабан прокатывается по листу бумаги, или другого носителя, на котором должна производиться печать. Бумага при этом также получает заряд противоположного знака, за счёт этого тонер переносится с поверхности фотобарабана на носитель, а сам барабан теряет свой электрический заряд. Небольшое количество тонера остаётся на барабане, поэтому после переноса тонера барабан должен быть очищен, а также разряжен при помощи дополнительной лампы^[7].

После осаждения тонер должен быть закреплён, в противном случае он может легко осыпаться. Для этого лист бумаги пропускается между валиками, один из которых нагревается, чтобы расплавить тонер и вдавить его в лист бумаги^[7]. Валик имеет термостойкое покрытие, как правило из фторопласта, которое позволяет не прилипать тонеру к валу.

Таким образом сразу же формируется позитивное изображение, что удобно для копирования документов, так как исключается фаза получения негатива и последующей печати с него позитива, как это приходится делать при химической фотографии. Однако электрография может использоваться и для печати позитивных изображений с негативов, например, с микрофильмов. В этом случае используется тонер, имеющий одноимённый заряд с фотобарабаном, который отталкивается от заряженных участков, но прилипает к незаряженным. Негативный процесс не может передавать градации плотности и для печати полутоновых изображений требует растрирования. В современных цифровых лазерных копировальных аппаратах и принтерах тёмные части изображения наносятся лазерным лучом а проявление изображения осуществляется по негативному процессу. Данный принцип позволяет увеличить срок эксплуатации лазера, так как в большинстве случаев тёмные участки при печати занимают намного меньшую площадь.

Многоцветная печать значительно усложняет и удорожает конструкцию аппарата. Для получения цветного отпечатка требуется провести лист бумаги последовательно под четырьмя или более фотобарабанами, при этом важно правильно совместить изображения на всех барабанах и минимизировать потери тонера. Для протяжки бумаги при этом используется конвейерная лента, к которой лист бумаги прижимается за счёт электростатических сил. При этом погрешность сведения цветов как правило в 2−4 раза выше, чем при офсетной печати^[8].

• R.S. Gairns. 4. Electrophotography // Chemistry and Technology of Printing and Imaging Systems (англ.) / P. Gregory. — Springer Netherlands, 2012. — P. 76−112. — 226 p. — ISBN 9789401106016.
• 1.3.3.1. Electrophotography // Handbook of Print Media: Technologies and Production Methods (англ.) / Helmut Kipphan. — Springer Berlin Heidelberg, 2014. — ISBN 9783540299004.