TISK 2 - uni-lj.si

TISK 2

Elektrofotografija 2015/16

1

2

Elektrofotografija je ena od vodilnih digitalnih tehnologij tiska, ki se uporablja pri

majno formatnih tiskalnikih in kopirnih strojih, kot tudi pri produkcijskih,

industrijskih, visoko-hitrostnih strojih.

3

UVOD

trg EP je naraščajoč

tisk: knjig, brošur, katalogov, embalaže, delno etiket

tisk časopisov se bo prenesel na IJ

Pira International:

„In 2013, the digital print market was worth $120.9 billion in constant 2012

dollar values, or $131.0 billion in current dollar terms that take into account

inflation and currency exchange rate fluctuations. This is the equivalent of 1.13

trillion A4 size prints manufactured by print-for-profit service providers and

packaging converters. The total digital market will reach 225% of the 2013

value by 2024, according to a new market report by Smithers Pira.“

UVOD

4

Tehnologija tiska temelji na elektrofotografskem kopirnem procesu (l. 1939

izumil Chester Carlson), patentirana l. 1942, na tržišču okoli l. 1960.

ELEKTROFOTOGRAFIJA

5

ELEKTROFOTOGRAFIJA

6

1. upodabljanje (imaging)

2. razvijanje (developing)

3. prenos tonerja (transfer)

4. utrjevanje (fusing)

5. čiščenje (cleaning unit)

FOTOPREVODNI MATERIAL

Nosilec slike (angl. Image carrier) - upodobitveni boben (ali trak iz fleksibilnega

materiala), navadno osnova - Al, prekrita s slojem fotoprevodnega materiala.

Vrste fotoprevodnega materiala:

1. arzenov triselenid (As2Se3) oziroma podobne snovi, ki vsebujejo selen

2. cinkov oksid (ZnO)

3. OPC (organic photocondutor) večslojni material

4. amorfni silicij ali α-Si ali a-Si

ELEKTROFOTOGRAFIJA

7

As2Se3

ima visoko mehansko in fotoelektrično stabilnost, dober prenos tonerja in

dolgo življenjsko dobo. Osvetljujejo se z laserji.

ZnO

omogoča visoko ločljivost odtisov, nižja trdnost in fotoelektrična stabilnost

kot As2Se3, lahko oksidira pod vplivom korone. Osvetljevanje z laserjem.

OPC materiali

občutljivi na svetlobo različnih valovnih dolžin, osvetljevanje z laserji in LED

diodami, niso odporni na abrazijo, imajo krajšo življenjsko dobo.

Amorfni silicij

visoka ločljivost odtisov, osvetljevanje z laserji in LED diodami, vzdržljiv,

višji stroški proizvodnje.

ELEKTROFOTOGRAFIJA

8

9

ELEKTROFOTOGRAFIJA

ELEKTROFOTOGRAFIJA

UPODOBITVENA ENOTA IN KORONA

- nanos homogenega naboja na površini

Nabijanje:

s pomočjo korotrona (angl. corotron) oz. korone.

tanko volframovo žično navitje in ozemljeno ohišje.

pod vplivom visoke napetosti (nekaj tisoč voltov) žično navitje zažari, zrak v

okolici se ionizira.

slabost sistema - možnost tvorbe nehomogenega polja naboja – slabša

kakovost reprodukcije.

10

Izboljšava - skorotorn (angl. scorotron)

med žičnim navitjem in fotoprevodno plastjo je nameščena žična mreža -

deluje kot sito in omogoča enakomerno razporeditev naboja.

ELEKTROFOTOGRAFIJA

skorotronkorotron

11

Upodabljanje latentne slike na površini bobna (- ali +). Ločimo dva načina:

razvijanje razelektrenega dela DAD (angl. Discharged area developement),

kjer se osvetlijo deli, kamor se kasneje nanese toner, in

razvijanje nabitega dela CAD (angl. Charged area developement), kjer se

osvetljuje ozadje oziroma mesta, kjer se toner ne bo nanesel.

Primerjava značilnost naboja in tonerja glede na fotoprevodni material.

ELEKTROFOTOGRAFIJA

12

ELEKTROFOTOGRAFIJA

Upodabljanje se lahko izvaja z laserji ali z LED diodami.

Poznamo več sistemov upodabljanja:

ROS sistem (angl. Raster output scanner), kjer se eden ali več

laserskih žarkov razprši s pomočjo kompleksnega optičnega sistema,

LED vrstični niz diod, tiskovna glava v širini formata in osvetljuje

upodobitveni boben,

svetlobni vir in DMD (angl. Digital micromirror device), kjer se poleg

svetlobnega vira uporablja še čip z mikro ogledali,

svetlobni vir in svetlobni ventil iz keramike, omogoča doseganje

večjih hitrosti upodabljanja.

13

14

ELEKTROFOTOGRAFIJA

15

ELEKTROFOTOGRAFIJA

Valovne dolžine, ki se uporabljajo za upodabljanje glede na fotoprevoden

material:

ELEKTROFOTOGRAFIJA

Spektralne občutljivosti posameznih fotoprevodnih materialov.17

RAZVIJALNA ENOTA

razvitje latentne slike.

sistem za prenos tonerja je odvisen od naboja na povšini upodobitvenega

bobna, vrste tonerja ter želene hitrosti in kakovosti odtisa.

primer: sistemi z enokomponentnim (magnetni) tonerjem in

dvokomponentnim tonerjem (magnetni nosilec).

ELEKTROFOTOGRAFIJA

18

UTRJEVANJE TONARJA

Utrjevanje je nuno - elektrostatične (Van der Vaalsove) vezi med tonerjem in

TM so prešibke; kontaktno ali nekontaktno.

Kontaktno - s pomočjo T in P (angl. heat fusing process). Dva valja; zgornji

segret ,T 150 - 200 °C. Segreje toner in TM, staljen toner se hkrati izpostavi

mehanskemu pritisku spodnjega valja.

ELEKTROFOTOGRAFIJA

19

UTRJEVANJE TONARJA

Nekontaktno – s toplotnim sevanjem (angl. radiation fusing) - toner se

segreje s pomočjo elektromagnenega valovanja sijalk. Ko doseže primerno

viskoznost, omoči TM in penetrira med vlakna, ustvari se adhezija.

ELEKTROFOTOGRAFIJA

20

ČIŠČENJE

Upodobitveni boben se očisti, ko se toner prenese na TM.

Sistem za mehansko čiščenje je sestavljen iz:

krtač in

gumijastih strgal

lahko tudi razelektritvene svetilke

Toner, ki se ni prenesel na TM se vrne v razvijalno enoto, ponovna

uporaba.

ELEKTROFOTOGRAFIJA

21

TB mora biti prilagojena - fizikalno - kemijskim lastnostim latentne slike.

potrebno je uporabiti TB s prilagojeno polarnostjo.

TONERJI

Sistemi, ki uporabljajo toner:

elektrofotografija (xerografija),

ionografija,

elektrostatični tisk,

magnetografija,

…

TISKARSKE BARVE EP

22

23

ELEKTROFOTOGRAFIJA

TONER

enokomponentni

dvokomponentni (trdni, tekoči)

TRDNI ENOKOMPONENTNI TONER

magnetni

nemagnetni

Običajna struktura dvokomponentnega trdnega tonerja.

TISKARSKE BARVE EP

komponenta sestava %

pigment anorganski / organski (saje za K) 5 - 15

sredstva za vzdrževanje naboja 1 - 3

polimerno vezivo smola (stiren-akrilna, poliester) 80 – 90

aditivi olje (silikonsko) , vosek (polietilenski) ali silika 224

TRDNI ENOKOMPONENTNI TONER

Magnetni toner

se uporabljajo predvsem v ionografiji in tudi v magnetografiji ter

elektrofotografskih kopirnih in tiskovnih sistemih.

sestojijo iz jedra, ki je FeO (50-70% celotne strukture), ki ga obdajajo

barvne sestavine (pigmenti, veziva, dodatki za čiščenje).

zaradi FeO (toner ne potrebuje nosilca)

tonerje težko pripraviti v barvah, zato jih uporabljajo predvsem pri

enobarvnem tisku.

TISKARSKE BARVE EP

25

TRDNI ENOKOMPONENTNI TONER

Nemagnetni toner

prenos tonerja na osnovi statičnega naboja, ki nastane s trenjem in

omogoča prenos tonerja na gumijasti tiskovni valj

uporabljajo predvsem v sistemih z nizko hitrostjo tiskanja

težaven enakomerno obarvanje večjih površin

prihaja lahko do nekontroliranega odpadanja delcev, prašenja, slabša

kakovost tiska

TISKARSKE BARVE EP

26

TRDNI DVOKOMPONENTNI TONER

uporaba bolj razširjena kot enokomponentnih (90% kopirnih in tiskovnih

sistemov).

(Xeikon, Canon, Xerox, Heidelberg NextPress).

poleg tonerja (3‐30 μm odvisno od resolucije odtisa), delci nosilca (80 μm).

toner se porabi, delci nosilca se vrnejo v razvijalni sistem, ponovna uporaba.

na barvilnem valju lahko ostane do 20% tonerja, potrebno naknadno odstraniti.

Struktura dvokomponentnega tonerja Oce.

TISKARSKE BARVE EP

27

TEKOČI (DVOKOMPONENTNI) TONER

(Indigo, Mitsubishi, Ricoh)

delci tonerja velikosti (1-2 μm), debelina odtisa 1-3 μm

nosilec tekočina (npr. izoparafin), polimeri za boljšo stabilizacijo in taljenje

dodatki za vzdrževanje elektrostatičnega naboja), se vrne v proces

visoka kakovost odtisa - kakovost ofsetnega tiska

TISKARSKE BARVE EP

28

29

NOVE TEHNOLOGIJE RAZVOJA TONERJEV

V-toner

Mikrodisperzna sestava voska, toner 5,5 μm, večji barvni obseg (kot ofset),

brezoljno fiksiranje, visoka stopnja ponovljivosti, stabilnosti.

TISKARSKE BARVE EP

namenjeni za posredno/neposredno tiskanje, možne vse tiskovne

geometrije

tiskajo eno/obojestransko, na pole/zvitke

večbarvni stroji se razlikujejo glede na način tiska večbarvnih izvlečkov.

neposredno na papir

posredno na valj / trak nato na papir

TISKARSKI STROJI ZA EP

30

Večprehodni sistemi (multipass systems)

barvni izvlečki se upodobijo eden za drugim na polprevodnem valju ali

traku, od tod pa zaporedoma ali sočasno na papir

Enoprehodni sistemi (singlepass systems)

izvlečki se natisnejo vsak s svojo upodobitveno enoto (kot ofsetni tisk)

Dodatne možnosti:

obosestranski tisk (duplex)

tisk na pole / zvitke

In line povezava z dodelavnimi enotami

TISKARSKI STROJI ZA EP

31

Večprehodni sistemi:

upodobitvena površina in vmesni nosilci

lahko konstruirani kot bobni/valji, ali kot trakovi.

barvne enote zaporedoma povezane s

polprevodnim bobnom/valjem.

brvni izvlečki so zbrani neposredno na

upodobitvenem valju in prenešeni na papir v

enem kontaktu – sočasno.

TISKARSKI STROJI ZA EP

32

Večprehodni sistemi

Barvne enote razporejene kot vrtiljak. Upodobitev se izvede na

polprevodnem valju, ki prihaja v kontakt z vsako barvno enoto in papirjem

zaporedno. Papir je s pomočjo elektrostatičnih sil voden po obodu

tiskovnega valja. Za prenos vseh izvlečkov mora papir opraviti 4 rotacije.

TISKARSKI STROJI ZA EP

33

Večprehodni sistemi

Enostavnejši sistem: V štirih rotacijah se 4 barvne separacije zaporedoma

prenesejo preko vmesnega valja na papir. Razvijanje latentne slike se

izvede preko preklopnega barvnega sistema.

TISKARSKI STROJI ZA EP

34

Večprehodni sistemi – slabša produktivnost!

Enoprehodni sistemi:

vključuje po eno upodobitveno in tiskovno enoto za vsako posamezno

procesno barvo.

TM potuje skozi zaporedne tiskovne člene, da doseže končni odtis

to se zgodi v enem prehodu – zato ime singlepass.

Produktivnost enoprehodnih sistemov je pri CMYK tisku 4 x večja.

TISKARSKI STROJI ZA EP

35

• Enoprehodni sistemi:

TISKARSKI STROJI ZA EP

36

tiskovni format B2 (maximum)

ločljivost tiska 1400 do 2400 dpi

tisk je že mogoč na folije (fleksibilna embalaža, etikete), karton

Primeri najnovejših EP tehnologij:

37

TISKARSKI STROJI ZA EP

Primeri najnovejših EP tehnologij:

38

TISKARSKI STROJI ZA EP

Magnetografija – tehnologija neposrednega upodabljanja, Oce

Elektrofotografija – do sedaj veljala za monopolno, saj obstaja že več kot

štirideset let.

Posebnosti magnetografije (Oce Direct imaging and Copy press) so:

uporaba sedmih procesnih barv (CMYK in RGB)

nanos TB v eni plasti (monolayer), barva ob barvo

optično mešanje brez subtraktivnega mešanja!

reproduciranje po principu dinamičnega mešanja barv

vsaka TB ima posebej predpisano liniaturo in kot rastra

X-GRAFIJA

ni občutljivosti na klimatske spremembe!

stabilen proces!

opačni toner!

X-GRAFIJA

41

• uporaba opačnih TB

• CMY kombinacija ne reproducira sekundarnih barv (ni subtraktivnega mešanja)

• gre za nizanje posameznih TB ob TB

Nujno! Dodatek 3 barv stabilizira proces in poveča barvni obseg.

X-GRAFIJA

42

Rastriranje z dinamičnim mešanjem določa frekvenco in kot za vsako TB.

K, C & Y M & G B & R

X-GRAFIJA

43

Klasično mešanje

Uporablja 6 različnih kombinacij barv.

Za ciljno barvo se uporabi mešanje

3 tonerjev.

Na splošno se ciljna barva reproducira

z uporabo:

• eno od R, G, B barv

• eno od C, M, Y barv

• belo podlago papirja ali črno

X-GRAFIJA

44

Dinamično mešanje

uporablja 8 kombinacij barv

Ciljna barva se generera iz:

• 3 različnih barv

• črne ali bele kot barve podlage

8 segmentov brez črne (a) in s črno (b).

X-GRAFIJA

45

Primer reproduciranja modre barve:

1. Klasično mešanje (uporaba B barve in beline papirja) – večji kot je

kontrast, bolj moteč je odtis (marmoriranje, vidne pike rastra)

2. Dinamično mešanje, svetlo modra nastane z uporabo M in C – manjši

kontrast z belino papirja, manjše marmoriranje, za temnejše tone pa

uporabimo še B.

X-GRAFIJA

46

X-GRAFIJA

Oce (Canon) tehnologija – neposredni tisk (direct press).

LITERATURA

KUMAR, M. Tehnologija grafičnih procesov. Ljubljana : Center RS

za poklicno izobraževanje, 2008. 480 str.

KIPPHAN, H. Handbook of print media. Berlin : Springer, Heidelberg :

Heidelberg, 2001. 1207 str.

GOLDMANN, G. The world of printers : technologies of Océ printing systems.

Poing : Océ printing systems, maj 2004. 394 str.

Océ Direct Imaging a revolutionary seven-‐color technology [dostopno na

daljvo]. Océ, 2010, http://global.oce.com/technologies/direct imaging.aspx

SIPI, K. Toner-paper interactions induced by the fixing process in

electrophotographic printing, doctor thesis, University of technology, Helsinki.

Rosen, M., Ohta, N. Color Desktop Printer Technology, CRC

http://www.kao.com/jp/en/corp_rd/development_03_02.html

http://www.youtube.com/watch?v=TdWYXhG0rJ4

47

http://www.youtube.com/watch?v=96_QLLCetz0

http://www.youtube.com/watch?v=U1GV5b6UYRI

http://www.youtube.com/watch?v=LHUw8VP7qKw

http://www.youtube.com/watch?v=Jw2GwwgQi8M

http://www.youtube.com/watch?v=Y8kt6jOOOWE

http://www.piworld.com/article/pira-forecasts-55-growth-

electrophotographic-digital-printing-market-2015/1#

OCÉ. White papers

http://www.memjethomeandoffice.com/technology/videos

JeTrix-ApplPhysLett_89_073505

48

LITERATURA