Электрическое поле

План

Введение

1. Проявляющее электрическое  поле

2. Способы проявления  скрытого изображения

Заключение

Список литературы

Приложение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Проявление - химическая обработка материала. При этом скрытое изображение, усиливаясь, переходит в видимое. Строго говоря, проявление - процесс не обязательный. Если при съемке увеличить во много раз продолжительность экспонирования, то центры скрытого изображения станут настолько крупными, что проявлять материал не потребуется.

Однако такая технология получения видимого изображения совершенно не рациональна. Когда предусматривается проявление, световая энергия расходуется чрезвычайно экономно, для получения лишь атомарных количеств продукта фотолиза. Несоизмеримо большие массы серебра, необходимые для построения видимого изображения, образуются в результате химического процесса. Именно в проявлении, как средстве химического усиления результата действия света, состоит причина непревзойденно высокой чувствительности галогенидо-серебряных материалов. Это прекрасно показал В. И. Шеберстов, подсчитав, что на крупнозернистой эмульсии проявление дает приблизительно в 1010 раз большую массу серебра, чем экспонирование1.

Проявление основано на том, что центры скрытого изображения изменяют химические свойства содержащих их микрокристаллов. Они катализируют восстановление ионов серебра некоторыми восстановителями, называемыми в фотографии проявляющими веществами. Таким же свойством, но выраженным в меньшей степени, обладают и центры вуалирования.

Центры скрытого изображения и вуалирования, катализирующие восстановление ионов серебра, носят общее название центров проявления. Их рассматривают как частицы гетерогенного катализатора, снижающего энергию активации восстановления ионов серебра проявляющими веществами.

Цель данной курсовой работы является исследование процесса проявления скрытого изображения.

Задачи курсовой работы:

1. Раскрыть понятие «проявляющее  электрическое поле»

2. Рассмотреть  способы  проявления скрытого изображения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Проявляющее  электрическое поле

 

При равномерном заряжении поверхности фоторецептора электрическое поле над поверхностью практически равно 0. Чтобы проявляющее поле имело необходимое для проявления достаточно высокое значение, нужно ввести над поверхностью проявляющий электрод. Это следует из рассмотрения электрической цепи, составленной из двух конденсаторов: емкости фоторецептора и воздушного зазора между поверхностью фоторецептора и проявляющим электродом (рис. 1) Если на поверхности фоторецептора плотность поверхностного заряда равна s, то для двойного конденсатора справедливо:

Отсюда следует, что при L < d потенциал поверхности близок к потенциалу фоторецептора в отсутствие проявляющего электрода. При d   ∞ электрическое поле над поверхностью диэлектрика отсутствует:

Для оценки качества изображения на регистрирующий слой проецируют оригинал в виде решетки с синусоидальным распределением оптической плотности по заданному направлению. В случае ЭФ-регистрации электростатическое изображение на фоторецепторе достаточно хорошо передает оригинал при разрешении, меньшем ~ 103мм-1. Поэтому оригинал, соответствующий этим условиям, при экспонировании заряженного фоторецептора с большой степенью вероятности создаст скрытое электростатическое изображение, изменяющееся по закону

 

где σ0 - амплитуда неизменяющейся части заряда; σk - амплитуда переменной составляющей поверхностного заряда.

Пространственная частота k равна 2π/λ (λ - период заряженной решетки). Приведенная синусоида хорошо аппроксимирует решетку с шириной штриха λ/2. Изменяя k, можно моделировать решетку с любой шириной линий, вплоть до непрерывно заряженной плоскости (k   ∞). Сложные изображения с резкими границами обрабатываются обычным способом, используя преобразования Фурье. Конечное видимое изображение определяется распределением проявляющего поля, созданного над поверхностью фоторецептора электростатическим изображением, так как заряженные частицы тонера движутся по силовым линиям поля2. Распределение поля получается в результате решения уравнения Лапласа:

где V - потенциал выше поверхности фоторецептора.

В любой точке пространства вектор электрического поля F может быть разложен на две компоненты: Fz (перпендикулярно поверхности) и Fy (перпендикулярно штрихам по поверхности). В отсутствие проявляющего электрода (d = ∞)

и

Из уравнения   следует, что нормальная компонента поля максимальна на поверхности фоторецептора и экспоненциально спадает с расстоянием от его поверхности. Скорость падения возрастает с увеличением пространственной частоты k. На рис. 2(а) показан ход силовых линий поля для синусоидального распределения зарядов на фоторецепторе (рис. 2(в)). Касательная в каждой точке линии дает направление поля, а плотность (частота) линий - величину поля. В проявлении участвуют только частицы тонера, сосредоточенные непосредственно у поверхности фоторецептора, и проявленное изображение существенно отличается от СЭИ. В присутствии проявляющего электрода, находящегося под потенциалом V см, вертикальная и горизонтальная составляющие поля представлены уравнениями

и

На рис. 2(б) показано, что в этом случае направление силовых линий кардинально меняется. Они заполняют все пространство: начинаются на проявляющем электроде, заканчиваются на фоторецепторе в местах максимальной плотности поверхностного заряда и только у поверхности фоторецептора имеют ненулевое значение горизонтальной составляющей поля. Проявляющий электрод создает оптимальные условия для проявления электростатического изображения: в проявлении участвуют все частицы тонера, находящиеся между проявляющим электродом и фоторецептором, и проявленное изображение полностью совпадает с СЭИ. В уравнениях

при расчете характеристик поля изменяются только члены, содержащие координаты выбранной точки y, z. Остальные члены постоянны и рассчитываются один раз для данного фоторецептора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Способы проявления  скрытого изображения

 

Проявление электростатического изображения можно осуществлять несколькими способами, основными из которых являются: каскадное; с помощью меховой щетки или магнитной кисти; натиском; порошковым облачком; жидкостным разбрызгиванием; электрофорезное; тепловое.

При каскадном проявлении электростатических изображений проявляющий состав прокатывают (каскадируют) по поверхности электрографического слоя 1 (рис 3).

Этот способ основан на использовании эффекта трибоэлектризации, суть которого состоит в том, что если два различных материала привести в соприкосновение, то каждый из них становится электрически заряженным, при этом их заряды приобретают противоположную полярность. Если мелкий порошок - проявитель 2 смешать с относительно крупнозернистым материалом - носителем 3, то в соответствии с эффектом трибоэлектризации мелкие и более легкие частицы проявителя будут удерживаться на поверхности носителя. При перемещении частиц проявителя с носителем по поверхности слоя электростатические силы скрытого изображения отрывают частицы проявителя от носителя, частицы проявителя притягиваются к поверхности заряженного слоя, а носитель ссыпается в бункер3.

Способ приспособлен для проявления по схеме позитив - позитив и негатив – позитив. Каскадное проявление широко используется в промышленной ксерографии для проявления штриховых изображений в большинстве современных аппаратов плоскостного ротационного типа.

Способ проявления с помощью меховой щетки в принципе мало отличается от способа каскадного проявления. Роль носителя выполняет меховая щетка. При соприкосновении с частицами проявителя последние электрически заряжаются и притягиваются к меху щетки. Для цилиндрических щеток используется мех с мягким ворсом, как, например, у бобра. Принцип проявления меховой щеткой основан на непрерывной подаче проявителя на щетку, которая одновременно вибрирует и вращается, слегка касаясь пластины. Контроль проявления с использованием меховой щетки в условиях переменной влажности из-за гигроскопичности шерстяного волоса сложен. Способ проявления меховой щеткой также применяется для штриховых изображений.

Устройство проявления с помощью магнитной кисти упрощенно можно представить в виде обычного магнита с притянутыми к нему железными опилками или другими ферромагнитными частицами, которые образуют цепочки, напоминающие по внешнему виду волоски кисти. Если частицы порошкового проявителя смешать с ферромагнитными частицами, то они взаимно электризуются. Например, если железные опилки смешать с пигментированными частицами смолы, то опилки заряжаются отрицательно, а частицы смолы (проявителя) - положительно. Проявленное изображение получается в результате проведения кистью по электрографической поверхности. При соответствующем подборе носителя «девелопера» (железных опилок) и проявителя «тонера» этот способ можно успешно использовать в аппаратах ротационного типа. Он позволяет ослабить влияние «краевого эффекта», повысить скорость проявления, уменьшить массу и габариты устройств проявления. В последние годы наметилась тенденция применения именно этого способа в промышленной ксерографии. Он уже реализован в аппаратах Brining (США) и в серии аппаратов марки U-bix, Canon (Япония) и др.

В устройстве проявления с помощью магнитной кисти (рис. 4) доставка проявителя в зону проявления осуществляется с помощью вращающегося цилиндра, внутри которого находится магнит, удерживающий ферромагнитный носитель на поверхности цилиндра. Цилиндр изготовляется из немагнитного материала. При больших оборотах цилиндра под действием силы тяжести и центробежной силы возможно отделение частиц порошка от носителя и, тем самым, увеличение фона на пробельных участках ксерокопии; для предотвращения этого явления необходимо правильно рассчитать все элементы устройства.

Расчет максимальной линейной скорости υп проявителя проводится по формуле

 где R - радиус магнитной  кисти, образованной на цилиндре; q - заряд частицы порошка; Sк - площадь контакта частицы порошка с частицей носителя; т

- масса частицы порошка; g - ускорение свободного падения.

Максимальная линейная скорость проявителя, вычисленная по этой формуле, приблизительно равна 180 м/мин. При соотношении линейных скоростей передвижения светочувствительного слоя и магнитной кисти (в случае совпадения направлений движения) 1:5 максимальная скорость проявления одним проявляющим цилиндром будет 36 м/мин.

Для расчета максимальной линейной скорости V поверхности магнитной кисти можно использовать формулу:

 где χ - коэффициент  намагниченности; Δ - магнитная проницаемость; μ - напряженность поля в частице  носителя, находящейся в поле  Но; Но/Δχ - градиент намагничивающего поля; d - плотность материала частицы носителя.

Максимальная линейная скорость, при которой начинается отрыв частиц носителя от вращающегося цилиндра - 60-70 м/мин, т. е. скорость проявления 12—14 м/мин.

Способ проявления натиском основан на проявлении электростатического изображения при помощи системы валиков; он напоминает работу красочного аппарата в печатных машинах. В серийных ксерокопировальных аппаратах этот способ пока не применяется.

Сущность способа проявления порошковым облачком состоит в том, что порошковое облачко образуется вдуванием в камеру частиц проявителя через металлические трубки малого диаметра, препятствующие сосредоточению и контактированию заряженных частиц. В качестве проявителя применяется тонко измельченный порошок. Этот способ можно применять для проявления полутоновых изображений с использованием проявляющего электрода, однако в литературе пока нет сведений об использовании проявления порошковым облачком в серийных ксерокопировальных аппаратах.

 Проявление разбрызгиванием  отличается от предыдущего лишь  тем, что вместо облачка при  разбрызгивании красок или окрашенных  растворов пульверизатором под  действием электростатической индукции образуется туман. Капельки заряжаются во время распыления.

Преимуществом этого способа является простота переноса скрытого изображения на бумагу и исключение операции закрепления.

Жидкостное электрофорезное проявление можно реализовать двумя способами: погружением светочувствительной пластины в раствор проявителя или накатыванием на нее проявляющего раствора с помощью различных приспособлений например, валика).

Если погрузить такую пластину с электростатическим изображением в жидкий проявитель, то на скрытом изображении осаждаются частицы пигмента проявителя. Это явление известно под названием электрофореза. Количество осажденного материала определяется плотностью зарядов изображения. Проявитель приготавливается диспергированием тонко размолотых пигментов в жидком углеводородном диэлектрике, например толуоле. Электризация частиц пигмента происходит в процессе диспергирования. Второй способ реализован в электрографических читально-копировальных аппаратах типа «Фильмак» (США), использующих метод устойчивой внутренней проводимости.

Тепловое проявление применяется при использовании термопластичного фотополупроводникового материала. Изображение становится видимым в результате ретикуляции (сморщивания) нагретой пластической основы. Проявление скрытого изображения производится с помощью кратковременного нагрева термопластика до точки его плавления. Под действием электростатических сил на поверхности термопластика происходит вдавливание участков его поверхности в местах размещения электростатических зарядов. После охлаждения пленки ниже точки плавления термопластика, ретикуляции поверхности, соответствующие изображению, сохраняются в течение длительного времени.