Электрофотография¶

Электрофотография — это технология копирования и печати изображений, основанная на использовании электрических зарядов и светочувствительных материалов. Она позволяет получать отпечатки с оригиналов или цифровых файлов на бумаге, плёнке и других носителях. Электрофотография является основой работы лазерных принтеров, копировальных аппаратов и многофункциональных устройств, а также широко применяется в офисной и производственной сферах.

¶История

¶Предпосылки и изобретение

Идея использования фотопроводимости для создания изображений была впервые реализована американским изобретателем Честером Карлсоном в 1938 году. Он экспериментировал с покрытием цинковой пластины серой, которая при облучении светом теряла электрический заряд. Первый успешный отпечаток был получен 22 октября 1938 года: на листе бумаги было воспроизведено слово «10-22-38 Astoria» (дата и место проведения эксперимента). Карлсон назвал своё изобретение «электрофотографией», но позже компания Battelle Memorial Institute, которая финансировала разработку, ввела термин «ксерография» (от греч. «xeros» — сухой и «grapho» — писать).

¶Коммерциализация

В 1947 году права на технологию приобрела компания Haloid Company (позже переименованная в Xerox Corporation). Первый коммерческий копировальный аппарат Xerox 914 был выпущен в 1959 году. Он позволял делать копии на обычной бумаге, что стало революцией в офисной работе. В 1970-х годах технология была адаптирована для цифровой печати, что привело к созданию лазерных принтеров. Первый лазерный принтер IBM 3800 был представлен в 1976 году, а в 1984 году компания Hewlett-Packard выпустила первый настольный лазерный принтер HP LaserJet.

¶Развитие в России

В СССР электрофотография начала развиваться в 1960-х годах. В 1965 году был создан первый советский копировальный аппарат «Эра-1», работавший на основе электрофотографии. В 1970-х годах появились более совершенные модели, такие как «РЭМ-600» и «Ксерокс-1» (производства НИИ «Электрон»). Однако массовое распространение технология получила только в 1990-х годах с приходом зарубежных производителей.

¶Принцип работы

¶Основные стадии процесса

Электрофотографический процесс состоит из нескольких последовательных этапов:

Зарядка фотобарабана. Фоточувствительный цилиндр (обычно из селена, органических фотопроводников или кремния) равномерно заряжается электрическим зарядом с помощью коронного разряда или контактного ролика. Заряд может быть положительным или отрицательным в зависимости от материала.

Экспонирование. На поверхность барабана проецируется изображение оригинала (в копировальных аппаратах) или лазерный луч (в принтерах). В освещённых участках фотопроводник теряет заряд, а в тёмных — сохраняет его. В результате на барабане формируется скрытое электростатическое изображение.

Проявление. Тонер — мелкодисперсный порошок, состоящий из пигмента, полимера и магнитных частиц, — притягивается к заряженным участкам барабана. В зависимости от конструкции, тонер может быть сухим или жидким (в некоторых промышленных системах). Обычно используется сухой тонер, который переносится на барабан с помощью магнитного вала или ролика.

Перенос изображения. Бумага или другой носитель прижимается к барабану, и под действием электрического поля тонер переносится с барабана на бумагу. Для этого на бумагу подаётся заряд противоположного знака.

Закрепление. Тонер на бумаге нагревается до температуры плавления (обычно 150–200 °C) и прижимается к поверхности с помощью нагретого вала (фьюзера). Полимер в составе тонера расплавляется и фиксирует изображение на бумаге.

Очистка барабана. Остатки тонера с барабана удаляются механическим скребком или щёткой, а затем барабан разряжается для подготовки к следующему циклу.

¶Варианты технологии

Существуют два основных типа электрофотографических устройств:

Аналоговые копировальные аппараты — используют оптическую проекцию оригинала на барабан.
Цифровые лазерные принтеры — изображение формируется на основе цифрового файла с помощью лазерного сканирования.

¶Классификация

¶По типу тонера

Сухой тонер — наиболее распространённый тип. Представляет собой порошок с размером частиц 5–15 мкм. Может быть магнитным (для проявления с помощью магнитного вала) и немагнитным.
Жидкий тонер — используется в некоторых промышленных и цветных системах. Состоит из пигмента, растворённого в диэлектрической жидкости. Обеспечивает более высокое разрешение, но требует специального оборудования.

¶По цветности

Монохромная (чёрно-белая) электрофотография — использует один тонер (обычно чёрный). Применяется в большинстве офисных принтеров и копиров.
Цветная электрофотография — использует четыре тонера (циан, маджента, жёлтый, чёрный — CMYK). Изображение формируется последовательным наложением слоёв тонера на барабан или бумагу. Цветные лазерные принтеры появились в 1990-х годах.

¶По скорости печати

Персональные принтеры — скорость до 20 страниц в минуту (стр/мин).
Офисные принтеры — 20–50 стр/мин.
Промышленные принтеры — более 50 стр/мин, до 200 стр/мин в высокопроизводительных системах.

¶Применение

¶Офисная техника

Электрофотография является основой для:

Лазерных принтеров (монохромных и цветных).
Копировальных аппаратов.
Многофункциональных устройств (МФУ), объединяющих функции принтера, сканера, копира и факса.

¶Промышленная печать

Цифровая печать книг и документов — позволяет печатать малые тиражи без изготовления печатных форм.
Печать на упаковке — используется для нанесения текста и изображений на картон, плёнку и другие материалы.
Печать на текстиле — с помощью специальных тонеров и термофиксации.

¶Специализированные области

Медицина — печать рентгеновских снимков и медицинских изображений.
Картография — печать карт и планов.
Архитектура и дизайн — печать чертежей и проектов на больших форматах (плоттерах).

¶Преимущества и недостатки

¶Преимущества

Высокая скорость печати (до десятков страниц в минуту).
Высокое разрешение (до 2400 dpi в современных моделях).
Возможность печати на обычной бумаге.
Долговечность отпечатков (тонирование устойчиво к выцветанию и воде).
Низкая стоимость отпечатка при больших тиражах.

¶Недостатки

Высокая стоимость оборудования и расходных материалов (тонер, фотобарабан, фьюзер).
Чувствительность к влажности и температуре.
Необходимость регулярного обслуживания и замены расходных элементов.
Возможность выделения озона при работе коронного разряда (в старых моделях).

¶Интересные факты

Первый лазерный принтер IBM 3800 весил около 900 кг и стоил более 300 000 долларов США.
В 1980-х годах компания Xerox разработала технологию «сухой тонер», которая позволила значительно уменьшить размер частиц и улучшить качество печати.
В 2010-х годах появились цветные лазерные принтеры, способные печатать со скоростью до 70 стр/мин.
В России электрофотография активно используется в государственных учреждениях, банках и образовательных организациях.

¶Источники

«Электрофотография: история и современность» — журнал «Полиграфия», 2015.
«Основы ксерографии» — учебное пособие для вузов, 2018.
«Технологии цифровой печати» — М.: Издательство «Мир», 2020.
«Лазерные принтеры: устройство и принцип работы» — техническая документация HP, 2021.
«Электрофотография в России: от первых копиров до современных МФУ» — статья в журнале «Офисная техника», 2022.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →