静电复印技术进展与发展趋势

来源：［中国机电企业网］

　　自1938年美国物理学士查斯特·卡尔逊（Chester Carlson）发明静电复印技术至今已经历了60多年，静电复印技术也已发展成一门成熟的技术，并广泛运用到复印机（模拟式、数字式）、激光打印机和普通纸传真机中。从1959年9月，美国施乐公司制成世界上第一台落地式办公用XEROX914型全自动复印机至今，世界上开展静电复印技术研究的企业有：施乐、柯达、IBM、RCA、佳能、理光、东芝、柯尼卡、夏普、美能达、三田、奥西等十多家大公司，使得当今世界复印机工业已发展成为一个巨大的产业群体，其年收入已达数亿美元之多。与此同时。静电复印技术随着计算机技术、激光技术、新材料技术、数字技术、网络技术的迅猛发展及信息时代的到来，使静电复印技术日新月异地发展。不仅使复印机本身由模拟式转化为数字式；使黑白复印机变成双色、多色及全彩色复印；使单功能复印变成多功能复印，而且把静电复印技术应用到打印机、传真机上，使得形成全新的激光打印机和普通纸传真机，使得计算机和办公设备、通讯设备紧密融合在一起，真正形成了办公自动化系统行业。
　　以静电复复印技术为基础原理的办公自动化设备的未来发展将向全自动办公系统数字化、全自动通讯系统网络化、办公设备系统彩色化、办公自动化设备多功能复合化、信息多媒体化方向发展。使办公活动数字化、自动化，以达到最大限度地提高工作质量和效率及改善工作环境之目的。
　　静电复印技术的发展
　　一、卡尔逊发明静电复印机
　　20世纪30年代，当时世界上只有用于仅有基于银盐照相直接影印的复印方法时，而卡尔逊则采用将带电的绝缘体利用光导电性媒介，能放电形成静电潜像和带有静电的粉体可以对潜像进行显影的两种想法揉合在一起的思路，研究成功了在光导电性绝缘膜层上能形成静电潜像的方法，并由此导致他发明了静电复印技术。1938年10月，在奥托·科涅（Otto Kornei）的帮助下，取得了第一台复印机的专利；1939年卡尔逊还成功地制造了一台复印装置模型。直到1959年9月，美国施乐公司制成了世界第一台落地式办公用Xerox914型全自动复印机后，才掀开了世界办公用复印机历史上崭新的一页。
　　二、模拟式静电复印机
　　从60年代到80年代的30年时间里，静电复印技术的发展突飞猛进，日新月异。这30多年中，前20年复印技术研究主要针对光导体技术。IBM公司研究了单组份显影系统和有机光导体方面的技术。在1970年到1972年先后研制出两种复印机，使用了把涂在铅箔上的有机光导体，取代非晶形硒，后将有机光导体做成长带状并绕在鼓内，提高了光导体的使用寿命。RCA公司则研究了被称为直接法的另一种复印方法。这种方法将光导体作为纸张上的涂层，用氧化锌（ZnO）感光材料与粘合剂混合后，薄薄地涂到纸上作为感光复印纸。例如：1963-1964年美国施乐制成的Xerox813型静电复印机，以及1400型、3600型复印机；1965年日本理光公司研制成功的用硫化镉作为光导材料，具有绝缘膜表面的静电摄影光导体；日本小西六公司与奥西公司研制成功将氧化锌做成的光导体等。目前使用的硒、硫化镉、氧化锌、有机光导体（OPC）都是这个时期研制成功的。1970-1980年期间，日本在静电复印技术上取得了重要的发展。这期间，日本理光公司生产了液体显影体系的复印机，其液体显影体系节省了显影器，降低了技术成本，提高了机器可靠性。日本佳能公司也取得了许多重要的新发现。首先开发出发新的光导体，该光导体由上下两层薄膜组成，上层是绝缘层，下层是硫化镉感光体膜层，曝光和充电同时进行，由此产生静电潜像，潜像的电荷留存在两层膜之间的界面上。他们将其称为“新方法”（New Process）简称“NP”法。1970年佳能公司向市场推出NP型复印机。1980年又推出了第一台采用绝缘型磁性色调剂的单组份显影体系的NP-200型台式复印机。这种显影体系省去了瀑布显影体系和磁刷显影体系中所采用的载体，适用于真正的普通纸复印过程，其体积小，又有利于设计出小型廉价的台式复印机。
　　三、数字式静电复印机
　　20世纪80年代初到90年代末期，复印机有效地实现了智能化、复合化、自动化，使复印机提高到一个新的阶段。随着数字技术、激光技术、微电子技术、网络技术的迅速发展，应用静电复印技术原理的复印机基本实现了由模拟式静电复印机向数字式复印机转化，实现了黑白静电复印机向双色、多色、全彩色复印机转化，实现了单功能的复印机向多功能复合机（传真、打印、扫描）转化；实现了将复印机更加小型化的个人用复印机向家庭SOHO—族用户转化；实现了应用静电复印技术使热敏传真机向普通纸传真机转化；实现了应用静电复印技术使针式打印机向激光打印机转化。
　　数字技术、信息技术、网络技术的发展，推动了静电复印技术的数字化进程。在20世纪末，静电复印机采用数字化技术的优越性受到办公动化操作者的关注和认可，数字复印机给办公自动化工作者提供了一个编辑和处理文件的工具。另外，数字复印机可以通过计算机通用标准接口将数字编码信号与Internet联结，充分利用计算机的大密度数据存储，多动能的图像处理的编辑，既可以为独立的复印机使用，也可以作为网络打印机使用。近年来，数字复印机已经发展成为一机多用的多功能复印机。同时，随着电子商务、电子政务、Internet互联网和影像数字化的普及，数字复印机（包括彩色复印机）的需求量也越来越大。
　　数字复印机的工作原理与过程是：将来自原稿的反射光经光学系统成像于电荷耦合器CCD表面上，进行光电转换；通过A/D转换器将模拟信号变成数字信号并进行量值化；通过图像处理器输出数字信号来调制激光束；通过多面体棱镜，使激光束在光导鼓上扫描曝光并形成静电潜影，然后进行显影，定影等静电复印。
　　在20世纪80年代中期，日本理光公司、佳能公司、柯尼卡公司相继推出了数字复印机。理光公司首先推出了Imagio3208型数字复印机，佳能公司推出了NP9030、NP9330型数字复印机。20世纪末到21世纪初，国外各公司对以前的机型进行了改进，出现了许多崭新的数字复印机。如理光公司的Aficio、Gi200/400，佳能公司的GP30F、GP215，夏普公司的AR5040，东芝公司的3850D等数字复印机。这些数字复印机具有以下功能：
　　1、各种图像编辑功能，如原稿指定区图像移到复印品任意位置，指定区域图像抽出或消除；图像分离合成功能，如正负象变换，马斯克拼图等，可自动缩放、单项缩放、自动启动、双面复印、重叠复印、图像旋转、黑白反转等。
　　2、一次扫描，多次复印功能，并具有文稿、图片、复印稿、低密度稿、浅色稿等多项模式功能，256级灰度，400-600dpi的分辨率充分保证了复印品的整洁、清晰。
　　3、电子分页功能，一次复印，分页可达999份。
　　4、可升级为A3幅面3秒高速激光传真机，整洁传送书本杂志，装订文稿，直接传送三维稿件等。
　　5、可升级为20张/分-45张/分的高速A3幅面双面激光打印机，分辨率达600dpi，不仅直接可以与计算机联结，成为高速激光网络打印机，同时，经扫描到内存的原稿，可以经过电脑编辑后，以400dpi的清晰度进行多达999份打印。
　　6、具有较大的存储量。数字复印机具有图像压缩系统，如存储器选择16MB，其存储量可达400页；如配合硬盘驱动器，储存量能达500页，同时可实现图像叠加功能，使5种不同灰度级扫描或存储的图形中的任意一个复制在文件上。
　　四、多功能复合机
　　随着信息网络时代的到来，高品质、高效率、快节奏的办公室自动化已成为当今时代的强烈要求，而数字技术、激光技术、网络技术的发展，复合化又为实现这一强烈需求奠定了坚实的技术基础。因此，集复印、打印、传真、扫描为一身的多功能复合机进入办公设备市场是必然趋势。多功能复合机不是简单地把复印机、打印机、传真机、扫描仪打包在一起，而是应用数字化技术把复印、打印、传真、扫描等组件通过硬件、软件等的有机结合，最大限度地共享功能部件。例如，在复印机中的打印部件既是传真机的输出，又是复印机的输出，而扫描部件也同时担负着打印机和传真机的输入功能。这是多功能复合机具有特色的基本优势。复合机由于多功能共享 大量的部件，使整机成本大大降低，同时一台复合机的体积与激光打印机体积基本相当。再者，由于多种功能的结合，可以减少重复劳动，节约打印纸张和墨粉。复合机可以大大提高工作效率，尤其对于系列工作更可节省时间。一台复合机的维护费用比多台分离设备的维护费低。另外，复合机多功能集成使其性能更进一步扩大，服务进一步发挥。复合机中由于彩色扫描仪与彩色打印机的组合，从而实现了彩色复印机功能，这也是复合机最有魅力的特征。总之，通过这些有效的结合，不仅提高了整体运行效率，还提高了设备的可靠性。多功能复合机以完全数字化的方式大大加快了数字办公的步伐。
　　日本理光公司在20世纪90年代初期先后推出了imagioMF530II、III型传真/复印组合复印机，并在1993年又推出了智能传真系统（Ricoh Intelligent Facsimile. System. IFS），可以实现复印、打印、扫描功能，即多功能复合机。1995年日本美能达也推出了多功能高速数字复印机，从20世纪末到今，世界各个公司都看到了多功能复合机在市场上显示出来的巨大优势，都将开发多功能复合机放到了重要位置，在市场上相继推出了各种品牌的数字式多功能复合机，并形成了系列。如理光公司推出了Aficio220/270/551等多功能数字复合机；日本美能达公司先后推出了Di181、250、620、520、350等多功能数字复合机；日本东芝公司也相继推出了e-stupio168、208、258、458型多功能复合机。另外，HP、联想、方正、佳能等公司也推出了以打印功能为主的多功能复合机。
　　五、数字全彩色复印机
　　随着数字技术的发展，人们对获得信息彩色化和图形逼真的形象需求也越来越迫切。1985年以来，日本佳能、东芝、理光、柯尼卡、美国施乐和利盟等相继研制成功数字彩色复印机，并都推向了市场。特别是近年来，A4幅面的彩色激光多功能复合机也纷纷进入市场，成为普及的商用彩色打印机。其中，有的是采用数字技术和激光扫描电子照相印字系统相结合的方式；有的采用数字技术和热转移印字系统相结合的方式。
　　应用数字技术进行彩色复印其最大的优点是可以对彩色分离特性和彩色平衡通过计算机进行校正和调节，从而得到优质的彩色复印品。无论是进行彩色分离或彩色合成，数字彩色复印机都比模拟彩色复印机有更大的优越性。
　　一般的数字技术所产生的图像轮廓总是不齐，而且细节不清。而彩色复印机采用激光扫描数字图像处理技术，可以获得16pils/mm的解象力，同时通过8位模拟——数字变换电路可获得64级灰度等级。
　　佳能公司1992年以来研制成功的CLC—550、650型数字式彩色激光复印机是采用先进的数字图像处理技术、激光扫描技术和彩色复印技术有机结合的产物，是高科技的结晶，它代表了当今一流的技术水平，并且集数字化、彩色化、多功能于一体，反映了时代的新潮流。由于采用高解象力的CCD传感器，图形分辨率可达400dpi，具有256级灰度等级，因而，对中间色调和连续色调图像的复印效果极佳。这种数字彩色复印机具有双重功能，它可以作为独立的复印机使用，而且如果配上智能处理单元（IPU），它就能把录像机、摄像机、视频磁盘、胶片投影仪、电脑监视器等得到的彩色图像生动地再现出来，构成一个完整的多重媒介系统，开辟了复印机的一个崭新应用领域。
　　静电复印技术经历了半个多世纪的发展，使复印机产品从手动到全自动，从单一功能到多功能，从模拟式到数字式，从单色到多色、全彩色的发展，说明静电复印技术随着信息时代的到来走向更加完善、更加成熟的道路，也给以人们享受着现代办公自动化的快乐。
　　静电复印技术的发展趋势
　　静电复印技术已经达到高度成熟的阶段，静电复印技术的应用更加广泛。为了适应信息时代的要求，应用静电复印技术的产品将向着更深化的复合化、彩色化及商务化和网络化迈进。这是21世纪发展的大势所趋。
　　一、多功能复合化
　　随着数字技术和网络技术的日益发展，电脑的普及和进入家庭，办公自动化设备成为办公室和家庭不可缺少的工具。但是，原来的各种独立的办公自动化设备不仅占用了大量空间，而且价格昂贵，维护费用极高，还可能因连接等问题引起诸多不便。SOHO（小型办公及家庭办公）要求新的办公设备能在有限空间内实现尽量多的功能，少花经费，且对产品的个性化、占地空间都有严格的要求，因此集多种功能为一体的复合机将成为未来SOHO一族的主流办公自动化设备。
　　二、印品彩色化
　　随着信息时代的到来，广大人群对信息彩色化和图像逼真的形象要求日趋提高。未来的复印机、打印机、传真机的印品将实现彩色化，可以使人的理解力提高，注意力持续延长，信息搜寻更加轻松。更加办公环境里的电话屏幕彩色化，世界将变得五彩缤纷，鲜艳夺目，呈现出一个多采的新世界。从企业角度上讲，办公的多彩化可以让员工工作效率得到提高；从商业意义上说，彩色化的办公环境，实际上是对人性化的一次大推动，使彩色化的商业价值日益明显。
　　三、办公自动化设备网络化
　　随着电脑的普及和互联网的发展，人们每时每刻都想及时准确地得到技术信息、商务信息、政务信息等，以便使人们为下一步工作定好方向和目标，免得误入歧途。由于网络的普及，办公设备具备网络化是潮流所向。网络办公（打印等）的优势十分明显：1、更低的TCO（总体拥有成本）；2、强大的管理性；3、打印速度快，打印容量大；4、网络中间打印更稳定可靠，减少了为维护设备而投入的时间和精力；5、提高了网络用户的工作效率及满意度。

　　总之，以静电复印技术为原理的复印机诞生60多年来，产品已从手动到全自动，从单一功能到多功能，从模拟式向数字式，从单色向多色、彩色化方向不断发展，使复印机产品真正成为办公自动化不可缺少的设备，以达到最大限度地提高人们的工作效率，改善劳动强度之目的。