Elektrograafia  alused

 

                Elektrograafiline protsess jaguneb viieks erinevaks astmeks, milledeks on:

*  Kujutise loomine

*  Tooneri pealekandmine ( ilmutamine )

*  Tooneri ülekandmine (trükkimine )

*  Tooneri kinnitamine

*  Puhastamine ( ettevalmistus )

Need protsessid järgnevad üksteisele ja selle töö tulemusena kantakse vastuvõtvale materjalile  ja saadakse sellel kujutis.

Elektrograafias omab erilist tähtsust kujutist kandev kiht. Harilikult on vastuvõttev kiht konstrueeritud silindri kujul, mis harilikult valmistatakse alumiiniumist. Samuti võib vastuvõttev kiht olla elastse lindi kujuline. Sellele , nagu ka silindrile on kantud valgustundlik kiht.

Valgustundlik kiht võib koosneda järgmistest ainetest:

*  As Se või sarnased ühendid, mis sisaldavad seleeni

*  Orgaanilised pooljuhid OPC (Organic Photo Conductor)

*  Amorfne räni ( tähistatakse a-Si )

Kui kuni viimase ajani kasutati seleeniühendeid, siis praegu üha enam tuleb kasutusele mitmekihilised kihid orgaanilistest fotoretseptoritest .Samuti kasutatakse laialdaselt räniühendeid. Kuid nende levikut raskendavad valmistamise tunduvalt suurem maksumus. Räniühenditega kihid aga on tunduvalt vastupidavamad, 

OPC kiht kaetakse ühtlase negatiivse laenguga. Kihile langev valgus neeldub põhikihi poolt mis genereerib positiivse laengu CGL (Charge Generating Layer) mis transporteeriva kihi ( Charge Transport Layer ) abil satub pinnale, mille tulemusena moodustub elektriliselt neutraalne pind.

OPC kaetud pind omab negatiivset laengut. Seleeniga ja räniühenditega kaetud kihid omavad aga positiivset laengut

 

Kujutise tekkimine

Kujutise tekkimiseks on vaja muuta laeng valgustundliku kihi pinnal. See saavutatakse tänu juhitava valgusallika kiire abil. Selleks võib olla laserkiir, või valgus mida kiirgavad laserdioodid. Harilikes kopeerseadetes tagab üleskirjutuse sene originaali projekteerimine valgustundlikule kihile. Valguse impulsside mõju silindri fotoretseptoritele vastab kujutisele. Valguse mõjul ühtlaselt laengut kandev pind kaotab oma laengu vastavalt tekkivale kujutisele .Kopeerseadetes kasutatakse valgustamiseks halogeenvalgusteid. Valgusti  tuleb valida vastavalt valgustundliku kihi valgustundlikkusele.

 

Tooneri pealekandmine (ilmutamine)

    Elektrograafias kasutatakse spetsiaalseid värvaineid. Tooner võib olla kuiv või vedeliku kujul. Tooner kantakse valgustundlikule kihile kasutades spetsiaalset värvisüsteemi. Tänu elektriväljade erinevale potensiaalile tooneri kõige väiksemad osakesed kanduvad laengut omavatele pindadele. Laengut omavad kujutise osakesed  tõmbavad oma poole tooneri osakesi. Tänu sellele nähtamatu kujutis muutub vaadeldavaks.

 

      Tooneri ülekandmine ( trükkimine )

    Tooneri võib silindrilt või lindilt üle kanda otse paberile. Kuid võib samuti kasutada vahepealset ülekandeseadet või silindrit. Selleks, et kujutis läheks üle paberile luuakse valgustundliku kihi ja paberi kokkupuutepunktis elektrostaatiline väli (Corona).Samuti peab olema kontaktikohas surve, mis surub paberi valgustundliku silindri vastu.

 

    Tooneri Kinnitamine ( sulatamine )

   Selleks, et kujutis kinnituks paberi külge on vajalik fikseeriv seade. Ta tagab saadud kujutise kuumutamise. Selle tulemusena tooneris olevad spetsiaalsed ained vedelduvad ja peale jahtumist kinnituvad paberi külge.

 

    Puhastamine

     Peale  kujutise ülekandmist pooljuhtmaterjali pinnalt võivad trükisilindrile jääda mõned üksikud tooneri osakesed. Samuti võib silindrile jääda üksikud laengu osakesed. Selleks, et valmistada silinder ette järgmise kujutise edasiandmiseks, on vaja pinna mehaaniline puhastus ja ühtlase laengu taastamine kogu silindri pinnal .Silindri mehaaniline puhastus võib toimuda kasutades mehaanilisi harju või väljatõmmet. Selleks, et neutra-liseerida laengud toimub kogu pinna mõjutamine elektrivälja abil. Peale seda muutub silinder elektriliselt neutraalseks. Ta on valmis uueks töötsükliks. Nii nagu protsessi esimeses staadiumis toimub fotoretseptori laadimine kogu silindri ulatuses ja peale seda luuakse uus kujutis

 

     Tooner

 Tooner koostatakse olenevalt kastatavast protsessist. Tooner koosneb termoplastilisest materjalist, mis musta värvi puhul omab ka tahma. Kasutatakse nelja tüüpi toonereid:

*  Ühekomponentsed

*  Kahekoponentsed

*  Kolmekomponentsed

*  Vedelad

Ühekomponentsed ilmutid koosnevad rauasooladest, mis asuvad tooneri keskel .Teda ümbritsevad pigmendid, sideained ja muud lisandid. Selline tooner kandub valgustundlikule kihile suhteliselt kergelt kasutades võlli magnetharjaga. Sellise ilmuti puuduseks on aga see,et raua suulad ei võimalda luua standardseid värve. Selle tõttu kasutatakse mittemagnetilisi toonereid. Neid kasutatakse seadmeis, millede kiirus pole eriti suur. Ühekomponentseid toonereid pole võimalik  ühtlaselt kanda suurtele pindadele. Samuti on nad lenduvad.

Kahekomponentsed toonerid on kõige rohkem kasutatavad toonerid. Nad koosnevad kahest osast - toonerist ja laengut kandvatest osakestest. Sellist toonerit kasutatakse mitmevärviliseks trükiks. ja siis kui on tähtis seadmete tootlikus. Sellise tooneri pealekandmiseks kasutatakse keerulisi värviaparaate.

 

     Valgustundlikuks  pinnaks on lintretseptor 1 .Tema kulgemise peri-meetrias  asuvad masina kõik funktsionaalsed sõlmed, mis võtavad osa mitmevärvilise kujutise loomisest. Joonisel on näha neli blokki, mis loovad  värvieralduslikud kujutised.

    Iga plokk koosneb  elektrilise välja loomise seadmeist 2 ja3, laserkirjutusseadest 4 ja ilmutusseadest 5. Elektrivälja loovad seadmed 2 ja 3 tagavad vajaliku potensiaali loomise ,mida on vaja peidetud kujutise loomiseks. Laserseade 4 kirjutab kujutise.

    Edasi toimub kujutise ilmutamine seadmes 5 , mis omab võlli 6 .Ülekanne toimub seadme 7 abil. Ülekandetsoonis   on lame osa, millega fotoretseptor kontakteerub.

    Joonisel on ülekandesõlm  8 ja eraldussõlm 9.Ülekandesõlmes fotoretseptori siseküljel on piesoelektriline seade ultraheli loomiseks. See tagab tooneri parema ülemineku paberile, mille pind pole eriti sile. Ultraheli loob tooneri pilve, mis paremini liigub paberi pooridesse.

    Loodud mitmevärviline kujutus satub kinnitusseadmesse 10 . Fotoretseptor koos varjatud kujutisega ja tooneri jääkidega satub puhastusseadmesse 11.

    Kõigepealt toimub jääklaengu eemaldamine  kasutades selleks ühtlast valgustust. Selleks valgustatakse retseptori tööpinda ja valgusdioodidega lindi teisel küljel.

   Tooneri jäägid eraldatakse kasutades positiivset laengut kandvate harjadega. Edasi algab juba uus töötsükkel ja kõik eelpool toodud tööd korduvad.

 

Elektrograafia puudused ja head küljed

 

            Elektrograafia laialdane areng maailmas  näitab ,et sellel trükiviisil on terve rida omadusi, mis puuduvad teistel trükiliikidel. Sellisteks omadusteks on:

*  Võimalus trükkida muutuvaid andmeid. Traditsioonilised trükiliigid võimaldavad vaid trükiste numereerimist.

*  Operatiivsus. Väikeste tiraazide puhul see trükiviis pole võrreldav. Harilike trükiviiside puhul tuleb teostada filmi väljastamine, trükivormi valmistamine ja trükimasinas tuleb teostada trükivormi sissevõtmine . Ofsettrükis üleminek ühelt tiraazilt teisele võtab aega.

*  Teenendamise lihtsus. Elektrograafiliste seadmete teenendamine on lihtne ja neid nimetatakse seadmete operaatoriteks. Enamus reguleerimisi teostatkse automaatselt. Kuid samal ajal seadmete kasutusaeg on väikemad, kui ofsetmasinatel.

*  Tellimuste täitmise aja garanteerimine. Harilikult teostatakse töö päeva jooksul. Ofsettrükis on see võimalik vaid erandkorras.

*  Trüki omahind. Elektrograafias  ühe trükise omahind ei olene trükise tiraazist. Kuid samal ajal üksiku trükise omahind on kõrgem. Selle tõttu suure tiraazilisi trükiseid on kasulikum valmistada ofsettrükis. Ofsettrükis üksiku trükise omahind väheneb ,mida suurem on trükise tiraaz.

*  Tootlikus. Ofsettrüki eelis tootlikkuses on vaid suurte tiraazide puhul. Väikeste tiraazide puhul on elektrograafia operatiivsem

*  Kvaliteet. Siin on ofsettrükk parem. Kuid samal ajal elektrograafiliste seadmete trüki kvaliteet pidevalt tõuseb ja on käesolevaks ajaks saavutanud arvestatava kvaliteedi taseme. Kvaliteedi erinevuse suudavad kindlaks teha vaid antud ala professionaalid.

*  Tulemuste stabiilsus. Juhul, kui trükiprotsessi para-meetrid on programmides arvestatud, siis elektrograafilised seadmed tagavad tulemuse stabiilsuse. Samal ajal värvi ja vee tasakaalu saavutamine ja tagamine ofsettrükis on omaette probleem ja sellele mõjuvad väga paljud näitajad.

*  Trükiste säilitamine. Omaette probleemiks on trükiste säilitamine. Ofsetvärvide kasutamisel on pikaaegsed kogemused. Kuid samal ajal on tooneri koosseis hoopis erinev trükivärvist. Tooneris kasutatav vaha aga teatavatel tingimustel võib emigreeruda kõrvalasetsevale materjalile. Selle tõttu käivad tööd tooneri säilimise parandamiseks

  

         Seaded kujutise loomiseks

      Kujutise loomiseks elektrograafilistes seadmetes kasutatakse erinevaid valgustusseadmeid. Tänapäeval kasutatakse selleks nii lasereid, kui ka laserdioode.

     Esmalt kasutati paljukülgset pöörlevalt peeglit. Laseri kiir kaldub kõrvale tänu peeglile.

     Teise viisina kasutatakse valgusdioode rida - joonlauda. Selliste seadete tootlikus on tunduvalt suurem. Valgusdioodide kiirgus on vahemikus 660 - 740 nm. Praegu on hakatud kasutama laserdioode, millede lainepikkus on 430 nm. Neid nimetatakse sinisteks laserdioodideks. Nad omavad tunduvalt teravamat kujutise edasiandmise võimet.

     Veel on kasutusel seaded, mis kasutavad mikropeegleid DMD (Digital Mirror Device ).On ka seade, mis kasutab valgusluuke

 

     Trükisektsioon

 

       Trükisüsteemis me omame kokkupuudet laenguga, valgustundliku kihiga silindril ja paberiga. Selleks, et ülekanne toimuks ilma kõrvalekalleteta on vajalik, et kõik oleks tasakaalus. Ülekandele mõjub peale kõigi muu veel temperatuur ja niiskus. Peenikese tooneri puhul võib tekkida ka tolm, mis mõjub trükise kvaliteedile.

       Füüsilised ja keemilised protsessid, mis toimuvad elektrograafilise seade trükisektsioonis on tunduvalt keerulisemad ja mitmekesisemad, kui ofsettrükis trükisektsioonis vee ja värvi vahel. Selleks, et need protsessid oleks kontrolli all on seadmetes terve rida kontrollseadeid, mis tagavad protsesside mõõtmise ja reguleerimise.

       Trükisektsioonis on eriline tähtsus teenendusel. Tuleb täpselt täita ettenähtud seadmete kasutamise eeskirju. Elektrograafiliste seadmete puhul on eriline tähtsus õigete toonerite kasutamisel Valede toonerite puhul võib tekkida enneaegne väga vajalike detailide kulumine.

 

     KINNITAMINE

 

      Peale tooneri ülekannet vastuvõtvale paberile tuleb ta kinnitada. Kinnitamine toimub surve ja soojuse mõjul. Selle staadiumi mõjul toimub tooneri vedeldumine.(küpsemine). Samuti võib paraneda värvikihi pind.

      Kinnitamise probleemid seisnevad kuumuse liiga suurel mõjul, mille tulemusena paber kuivab liigselt. Samuti võib muutuda värvikihi struktuur. Selle tulemusena väljuv paber keerdub. -Survevõlli  pinnale võib samuti jääda toonerit, mis määrib järgmist tõmmist. Sellest hoidumiseks kasutatakse silikoonõli. Temperatuur kinnitussektsioonis on harilikult 150°.Fikseerivad võllid on kaetud   spetsiaalse kattematerjaliga, mis tagavad tooneri minimaalse ülekande.

 

       Elektograafia eraldusvõime

      Suhteliselt madal trüki eraldusvõime on elektrograafia üks nõrku kohti. Selle tõttu on elektrograafiale omane rasterkujutiste gradatsiooniised kaod ja peente joonte edasiandmise puudused.

     Gradatsioonilisi puudusi on püütud parandada muutes punktide optilist tihedust. Selleks muudetakse edasiandva tooneri hulka. Nii on võimalik edasi anda kuni 256 gradatsiooniastet.

     Kahjuks joongraafika edasiandmise kvaliteeti on võimalik parandada vaid suurendades  trükiseade füüsilist eraldusvõimet. Enamike elektrograafi-liste seadete eraldusvõime piir on 600 - 1200 dpi. Selle tõttu annab elektrograafia halvemini  edasi joonkujutisi, kui ofsettrükk. On valmistatud esimesed elektrograafilised seaded millede eraldusvõime on juba 2400 dpi.

 

    Trükitavad materjalid

     Elektrograafilistes seadetes on nõuded kasutavatele paberitel ja teistele materjalidele erilised Need nõuded tulenevad kujutise ülekande mehhanismidest.

     Kui ülekanne toimub põhiliselt tänu  elektrostaatilisele väljale ja vähesele survele, siis materjal peab omama teatavaid elektrilisi omadusi. Sellel juhul ülekandele omab mõju õhu niiskus ja materjali niiskus. Samuti kujutise ülekandele mõjub kasutatava materjali paksus. Kvaliteetne elektrostaatiline trükk on võimatu juhul, kui kasutatav materjal omab releefi ( faktuuri ).

     Need puudused on ületatud seadmetes, kus ülekanne toimub kasutades suurt survet. Sellisteks seadeteks on uued elektrostaatilised trükimasinad  NexPress 2100 ja Xerox iGen3. Kuiva tooneri ülekanne survega on väga keeruline ja raskelt teostatav protsess.

 

     Trükisilindrite puhastamine

 

      Peale tooneri ülekannet paberile või muule materjalile tuleb fotopololjuht valgustundliku kihi pind trükisilindril puhastada. Selleks kasutatakse mitut erinevat viisi:

                        Elektrostaatilisi jõude

                        Mehaanilist

                        Valguse mõju

      Mehaaniliseks eemaldamiseks kasutatakse harju ja kasutamata tooneri eemaldamist väljatõmbeseadmete abil. Kasutatakse selleks ka kummiraaklit. Seega on eemaldamiseks kasutatavad viisid erinevad. Kuid puhastamise kvaliteedist oleneb järgneva tõmmise kvaliteet