До теми 10. Іонографія, магнітографія

Одним з принципів цифрового друку, що набуло широкого поширення останніми роками, є магнітографія (від греч. magnetis - магніт і графия), або ферографія, спосіб отримання на звичайному папері буквених, цифрових і інших відбитків за допомогою магнітного порошку. Найчастіше магнітографія реалізується за так званою схемою з проміжним магнітним носієм.

Мінімальний розмір відбитку знаку, що отримується при магнітографіи складає 2-3 мм; швидкість друку на пристрої, виконаному за розглянутою схемою, зазвичай складає 6000 рядків/мін, але може бути значно збільшена.

Найчастіше проміжним носієм служить магнітний барабан, по колу якого послідовно розташовані магнітні записуючі голівки, вузол прояву, скупуватий ролик, вузол очищення і стираюча голівка. В процесі роботи пристрою магнітний барабан обертається рівномірно, у його магнітному шарі утворюється приховане магнітне зображення записуваного знаку у вигляді мозаїки з окремих магнітних відбитків, створених відповідними магнітними голівками запису. Зазвичай магнітний барабан покритий FeNi-шаром (близько 50 мкм). Далі на поверхню нанесений шар Co-Ni-P (близько 25 мкм), а потім захисний шар (близько 1 мкм), який забезпечує зносостійкість.

У вузлі прояву до намагнічених ділянок прихованого магнітографічного зображення на поверхні барабана притягуються частки феромагнітного порошку (проявника), утворюючи видиме зображення записаних знаків. Стикаючись з папером, порошок "прилипає" до її поверхні. Виявлене зображення переноситься на папір в зоні вузла перенесення (притискного валу).

Отримані таким чином відбитки закріплюються, в простому випадку втискуванням часток порошку в папір при плющенні між валяннями. Для кращого зчеплення з папером феромагнетик покривають термопластичною смолою, а валяння нагрівають. При прокатуванні паперу через валяння смола розплавляється і міцно спаює порошкове зображення з папером.

Що залишився на магнітному барабані після перенесення зображення на папір порошок знімається у вузлі очищення хутряними щітками і струменем повітря, а приховане магнітне зображення стирається магнітною голівкою - барабан готовий до нового запису. Якщо вимагається отримати декілька копій, приховані магнітні зображення знаків не стирають; процес друку може бути повторений практично необмежене число разів.

Запис зображення здійснюється за допомогою магнітних голівок, що пишуть, які змінюють спрямованість магнітних диполів у верхньому шарі магнітного матеріалу. У найпростішому варіанті голівка, що пише, є шматком дроту або наконечником з м'якого заліза, обмотаним ізольованим мідним дротом. У той момент, коли наконечник підводиться близько до поверхні феромагнітного матеріалу носія зображення, імпульс струму, що пропускається через магнітну обмотку, створює зовнішнє магнітне поле.

Зовнішнє магнітне поле голівок відповідно до формованого зображення переорієнтовує напрями намагнічення окремих ділянок носія зображення. При знятті магнітного поля, коли його напруженість дорівнює нулю, із-за явища залишкового намагнічення, записане зображення залишається в "пам'яті матеріалу" і в принципі може використовуватися для багатократного друку. Проте цей ефект досі не використовується із-за складності технічної реалізації і дестабілізуючих чинників матеріалів і зовнішнього середовища, погіршуючих якість друку.

Для видалення магнітного зображення використовується стираюча голівка у вигляді спеціального магніта, який перемагнічує області зображення до нейтрального (ненамагніченого) стану.

Прояв зображення здійснюється за допомогою порошків з феромагнітних матеріалів сухим або рідинним методами. Техніка нанесення проявника залежить від швидкості друку і режимів технологічного процесу. В більшості випадків використовується сухий однокомпонентний тонер. Ядро намагніченого тонера містить окисел заліза, що його оточено фарбувальною речовиною. Тонер намагнічується на останньому етапі його виробництва.

Проявочна секція складається з намагніченого валу, який обертається та забирає тонер з контейнера. За допомогою елементу, схожого на ракель, тонер доставляється до намагніченої поверхні циліндра для формування зображення. Частки тонера притягуються до ділянок прихованого зображення. Оскільки в каналі, що підводить, є надлишок тонера, захоплюються і частки, які можуть привести до спотворення зображення. Надмірні частки тонера віддаляються спеціальними механічними або витяжними пристроями

Перенесення тонера на паперове полотно проводять під тиском. Закріплення зображення виробляється подачею тепла і оплавленням тонера. Для цього зворотну сторону паперу нагрівають за допомогою термоелементів. Додатково може нагріватися безконтактно з боку зображення. Темні кольори зображення сприяють хорошому поглинанню тепла. Вбудовують також пристрої з імпульсними ксеноновими лампами для додаткового закріплення тонера світловим потоком.

Принципи магнітографіи знаходять застосування у виготовленні офсетних друкарських форм на металевих циліндрах. За допомогою систем мікромагнітних голівок здійснюється запис зображення. Потім слідують операції нанесення тонера і наступного його оплавлення для підвищення стійкості друкарської форми. Матеріал, що покриває поверхню формового циліндра, і тонер, що наплавляється, мають бути узгоджені за властивостями так, щоб забезпечити офсетний друк. Пристрій очищення повинен складатися з компонентів механічного і хімічного очищення наплавленого тонера. Фірма NIPSON, що лідирує в цій області, назвала цей спосіб магнітолітографиєю. Цей напрям поки що знаходиться у стадії розвитку.

Іонографія припускає формування зарядового зображення на носієві системою з іонним джерелом. Цей спосіб не вимагає попереднього вирівнювання зарядів на поверхні носія зображення.

Зображення формується джерелом іонів, яке при сучасних технологіях може бути сконструйоване у вигляді лінійки, розташованої по усій ширині листа (наприклад, 310 мм) з роздільною здатністю 600 dpi. Візуалізація зображення виробляється тонером, як і в ЭФГ. Після перенесення зображення на папір потрібне очищення поверхні циліндра за допомогою механічних або електричних пристроїв. Непровідне діелектричне покриття поверхні циліндра для формування зображення має дуже високу механічну міцність. Очищення його за допомогою систем ракелів, що мають контакт з поверхнею, може вироблятися ефективно і просто. У ЭФГ при покриттях органічним ФПС це набагато дорожче, ніж на твердіших покриттях, наприклад, з аморфного кремнію.

На відміну від ЭФГ фіксація виробляється вже в зоні контакту і додатково оплавленням тонера на папері теплом, що випромінюється імпульсною ксеноновою лампою.

Іонографія іноді називається електронно-променевим друком. Фірма Delphax в 1990г. вийшла на ринок з цифровими одноколірними друкарськими системами Х- 90, що працюють за цією технологією і дозволяють друкувати із швидкістю 80 листів формату А4 в хвилину. Зображення формується іонним джерелом, що складається з 16 лав елементів і забезпечує дозвіл від 240 до 300 dpi.

Центральним вузлом в іонографії є пристрій для формування зображення у вигляді іонного джерела.

Іони (позитивно або негативно заряджені одно- або багатокомпонентні частки), що утворюються з навколишньої атмосфери і від іонного джерела в полі високої напруги, доставляються на поверхню циліндра з діелектричним покриттям. Контроль вологості повітря навколо іонного джерела має особливе значення. При занадто високій вологості може з'являтися дуговий розряд, який призводить до зносу і руйнування як джерела, так і поверхні. Тому при формуванні зображення забезпечують нагрів циліндра (існують моделі, в яких зображення формується в середовищі захисного газу для скорочення зносу іонного джерела).

Застосовувалися іонні джерела багаторядкової конструкції, довжина відповідала ширині листа, а дозвіл - 300 dpi. Відстань між іонними джерелами в одному ряду близько 1,35 мм, а між рядками - близько 300 мкм. Новіші розробки на основі тонкоплівкової і технологій фотолітографії мікроструктурування дозволили створити системи з дозволом в 600 dpi. Існують концепції іонних джерел із застосуванням мікромеханічних структур, що дозволяють отримувати дозвіл в 1000 dpi. Сучасні матеріали і технології дозволили створити джерела з тривалим терміном служби (декілька мільйонів відбитків).

Питання для самоперевірки до теми.

17. Дайте характеристику магнітографічної голівки.

18. Що використовується для видалення магнітного зображення в магнітографії?

19. Які особливості має тонер в магнітографії?

20. Для чого служить проявкова секція в магнітографічному друці?

21. Назвіть синонім терміну "іонографія".

22. З якими відомими пристроями схожа за принципом дії іонографічна голівка?

23. Яку роздільну здатність забезпечує при друці іонографія?

24. Яку роздільну здатність забезпечує при друці магнітографія?

25. Для якого друку рекомендується використання магнітографії і іонографії?

26. Які системи застосовуються при багатофарбному друці на основі іонографії?

27. Що є основною проблемою при магнітографічному друці?

28. Яким чином здійснюється управління потоком іонів в іонографічній друкарській голівці?