1. КРИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. История факсимильной аппаратуры.

Первый телефакс был запатентован в 1843 году шотландским изобретателем А. Бейном. Его "записывающий телеграф" работал на телеграфных линиях и был способен передавать только черные и белые изображения, без полутонов. Однако для того времени это было огромным достижением. Спустя несколько лет некоторые идеи А. Бейна нашли свое применение в различных сферах. В 1865 г. возможности факсимильной техники впервые были использованы в коммерческих целях Д. Кассели. Его пантелеграф (Pantelegraph) обеспечивал передачу документов по линии, соединяющей Париж с Лондоном. Позднее к ним присоединились и многие другие города. Сконструированный Д. Кассели электромеханический аппарат мог передавать изображение текста, чертежа или рисунка, предварительно нанесённого на свинцовую фольгу специальным изолирующим лаком так, что оригинал представлял собой совокупность перемежающихся элементов с большой (фольга) и ничтожно малой (лак) электропроводностью. Передающее устройство посредством контактного штифта, скользящего по оригиналу, "считывало" элементы изображения, передавая в линию связи токовые и бестоковые сигналы. Принятое изображение записывалось электрохимическим способом на увлажнённой бумаге, пропитанной раствором железосинеродистого калия (феррицианида калия).

Несовершенство таких аппаратов и главным образом необходимость переноса передаваемого изображения на фольгу ограничили область их применения. К 30-м годам XX в. системы, использующие основные принципы, разработанные А. Бэйном и Дж. Кассели, уже широко применялись в офисах издательств (для передачи свежих выпусков газет), служб защиты правопорядка (для передачи фотографий и других графических материалов). Используемые в те годы факсимильные аппараты не были стандартизованы и отличались большим многообразием как используемых для изготовления технологий, так и основных принципов, что затрудняло или даже делало невозможным их совместное применение.

В 1868 немецкий изобретатель Б. Мейер предложил способ записи принимаемого изображения с помощью одновитковой спирали, покрытой слоем типографской краски. На обычной бумаге, прижимаемой в определённые моменты времени к вращающейся спирали, оставались мелкие штрихи, из которых и складывалось изображение. Этот способ применяется в усовершенствованном виде и в современных факсимильных аппаратах

Качественно новые способы и технические средства факсимильной связи начали развиваться с 20-х гг. 20 в. после открытия фотоэффекта, изобретения электронных ламп, усилителей электрических колебаний и создания разветвленной сети линий и каналов связи, по которым осуществляется факсимильная передача. В 30-х гг. в СССР были разработаны и получили распространение фототелеграфные аппараты (например, ЗФТ-А4, ФТ-37, ФТ-38), основанные на использовании при записи изображения фотографических методов и материалов. В Германии подобная аппаратура носила название бильдтелеграф, в США – телефакс, телеавтограф. С 50-х – 60-х гг. факсимильная связь применяется для передачи не только фототелеграмм, но и изображений картографических материалов и газетных полос.

Кроме фотографического, появились и другие методы записи изображения, поэтому ранее использовавшийся термин "Фототелеграфная связь" по рекомендации Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ) в 1953 был заменен более общим – "Факсимильная связь".

Сегодня большинство компьютерных модемов могут работать в качестве факса. Простые факсы (имеются в виду факсы как отдельные устройства, не имеющие дополнительных функций типа сканера, принтера и т.п.) могут исчезнуть в течение ближайшего десятилетия.

На сегодняшний день можно выделить 4 основных направления выпуска аппаратуры факсимильной связи:

·        производство универсальных стационарных факсимильных аппаратов;

·        производство портативных малогабаритных факсимильных аппаратов;

·        разработка высокоскоростных телефаксов для работы по специальным цифровым каналам связи;

·        разработка встраиваемых в ЭВМ факсимильных контроллеров с модемами на основе сверхбольших интегральных схем (СБИС) и управляющего программного обеспечения.

Современная факсимильная связь является наиболее совершенным средством для передачи текстовой и графической информации, а также любых документов по телефонным каналам связи. Сегодняшние факсимильные аппараты могут передавать и принимать большое количество оригиналов, работать даже на плохих телефонных линиях, в них применим автоматический набор, возможна передача с отставанием по времени и поллинг (запрос). Факсимильные аппараты могут работать как сканер, принтер, непосредственно как факсимильный аппарат или копировальная машина. В некоторых случаях эти операции доступны одновременно.

1.2. Факсимильная аппаратура.

Факсимильный аппарат - это комплекс механических, оптических и электронных устройств, предназначенный для передачи и приема изображений неподвижных плоских объектов (оригиналов) по электрическим каналам связи.

Факсимильные аппараты подразделяются на передающие и приёмо-передающие.

Передающий факсимильный аппарат содержит:

1)    Анализирующую систему - служит для преобразования изображения оригинала видеосигнал и состоит из:

·        светооптического устройства, формирующего узкий световой пучок, который образует на поверхности оригинала “точечное” световое пятно;

·        развертывающего устройства, которое направляет световой пучок поочередно (в заданной последовательности) на все элементарные площадки, в результате чего от поверхности отражается световой поток, модулируемый по интенсивности с отражающей способностью площадок;

·        фотоэлектрического преобразователя, преобразующего отражённый световой поток в пропорциональный ему электрический ток (видеосигнал).

2)    Электронный узел - предназначенный для преобразования видеосигнала в форму, удобную для передачи по каналу связи.

Приёмный факсимильный аппарат содержит:

1)    Электронный узел выделения видеосигнала, предназначенный для демодуляции принимаемых модулированных колебаний.

2)    Синтезирующую систему, формирующую копию передаваемого изображения, которая состоит из развертывающего и записывающего устройств.

В качестве носителя записи используется фотобумага, фотопленка, электрография, электрохимия, электротермия (может использоваться и обычная писчая бумага).

Развертывающие устройства приёмного и передающего факсимильных аппаратов часто аналогичны. Конструктивно они подразделяются на механические и электронные. Наибольшее распространение получили факсимильные аппараты с механической разверткой барабанного, плоскостного и дугового типа.

В факсимильном аппарате с барабанной разверткой оригинал (носитель записи) закрепляется на поверхности цилиндра. Развертка осуществляется в результате вращения цилиндра и его поступательного перемещения вдоль оси при неподвижном развертывающем элементе (световом пятне) либо в результате вращения цилиндра и одновременного перемещения развертывающего элемента вдоль образующей цилиндра.

В факсимильном аппарате с плоскостной разверткой оригинал укрепляется между протягивающими валиками. Развертка по строкам осуществляется развертывающим элементом, перемещаемым по оригиналу при помощи качающегося зеркала, а по кадру (переход развертывающего элемента на следующую строку) - перемещением самого оригинала.

В факсимильном аппарате с дуговой разверткой оригинал (или носитель записи) размещается внутри цилиндрической камеры. Развертка осуществляется в результате вращения оптической системы и перемещения камеры – на один шаг за каждый оборот оптической системы.

Синхронизация развертывающих устройств передающего и приемного факсимильных аппаратов осуществляется либо автономно. В этом случае электродвигатели развертывающих устройств питаются от высокостабильных по частоте генераторов независимо друг от друга. Либо принудительно по сигналам синхронизирующей частоты, поступающим от передающего факсимильного аппарата на приёмный аппарат. Или посредством включения синхронных двигателей в единую электроэнергетическую систему. Фазирование развертывающих устройств осуществляется в приёмном факсимильном аппарате автоматически, полуавтоматически или вручную.

Передача и прием факсимильной информации.

Рисунок 1. SEQ Рис. * ARABIC s 2 1.

Принцип работы современного факсимильного аппарата.

В передающей части факсимильного аппарата световой луч просматривает (сканирует) неподвижное изображение и образует на светочувствительном приемнике его электрическую копию (Рисунок 1.2).

                  Процесс факсимильной передачи и приема.

Рисунок 1. SEQ Рис. * ARABIC s 2 2.

Каждой точке (ячейке) изображения оригинала соответствует электрический сигнал. В процессе считывания он превращается в последовательность «0» и «1» – цифровую кодовую комбинацию. Цифровые комбинации преобразуются далее в аналоговые сигналы – в последовательность импульсов, которые и поступают в канал связи. На приемной стороне процесс происходит в обратном порядке. Аналоговые сигналы демодулируются и преобразуются в оцифрованное изображение, которое распечатывается на бумаге.

Перечисленные операции в том или ином виде реализованы в факсимильном аппарате любой системы и постоянно совершенствуются с появлением новых технических решений. Современный факсимильный аппарат является по существу специализированным компьютером для передачи изображений по обычным телефонным каналам.

1.2.1. Факсимильный аппарат «Штрих».

Приёмопередающий факсимильный аппарат «Штрих» предназначен для передачи обычных телеграмм из отделений связи на городской телеграф, организации внутрипроизводственной связи при передаче графических и текстовых материалов, выполненных тушью или чернилами, а также для передачи данных на вычислительные центры. Общий вид аппарата «Штрих» показан на рисунке 1.3.

Общий вид факсимильного аппарата «Штрих».

Рисунок 1.3.

Передача сигналов с передающего на приёмный аппарат производится по физическим цепям и линиям городской телефонной сети со скоростью развёртки 120 стр/мин (первая скорость) или 240 стр/мин (вторая скорость), а также по каналам тональной частоты (ТЧ) с двухпроводным окончанием со скоростью 120 стр/мин. Запись изображения при приёме осуществляется чернилами для авторучки на писчую бумагу №0 и №1 или на термочувствительную бумагу. Размер факсимильного бланка не превышает 210х297 мм (полезное поле записи 193х277 мм).

В аппарате «Штрих» применяется барабанная развёртка (шаг развёртки = 0,265, модуль взаимодействия = 264, направление развёртки – левое), обеспечивается разрешающая способность 4 лин/мм, реализована возможность получения сигнала от тонких (не менее 0,1 мм) линий на оригинале и воспроизведения их штрихами толщиной 0,25 мм. Применяется автономная или принудительная (от сети электропитания) синхронизация. Потребляемая одним аппаратом мощность 110 Вт. Номинальный уровень сигнала при передаче  - 10 Дб, минимальный уровень сигнала при приёме – 40 ДБ. В передаче бланка на первой скорости – 9,0 линий, на второй – 4,5 линий.

Кинематическая схема аппарата показана на рисунке 1.4.

Редуктор развёртки по строке предназначен для передачи вращательного движения от двигателя к устройству крепления бланков. Редуктор двухступенчатый, открытого типа с прямозубыми цилиндрическими шестернями.

Редуктор развёртки по кадру, служащий для поступательного перемещения устройства крепления бланков, имеет двухступенчатый редуктор открытого типа, состоящий из пары шестерен в первой ступени и двух параллельных, отличающихся передаточными числами пар шестерён во второй ступени; муфты сцепления, управляемой электромагнитом; муфты обгона; ходового винта; полугайки включения подачи, управляемой электромагнитом. Муфта сцепления служит для обеспечения ускоренной подачи, а муфта обгона для обеспечения свободного проворота устройства крепления бланков. Номинальный шаг развёртки = 0,266 об/мм, а ускоренный = 0,389 об/мм.

Датчик фазовых импульсов, предназначенный для образования фазовых сигналов, состоит из диска, изготовленного из изоляционного материала с двумя разнесёнными на 90º и заземлёнными на корпус токопроводящими вставками и двух пружинных контактных групп.

Кинематическая схема факсимильного аппарата «Штрих».

Рисунок 1.4.

1 – электромагнит

2 – муфта обгона

3,4,6,7 – шестерни

5 – муфта зубчатая

8 – контактные группы

9 – диск фазовый

10 – контактные вставки

11, 12, 13, 14, 15, 16 – шестерни

17 – двигатель

18 – труба подвижная

19 – труба неподвижная

20 – вал главный

21 – диск

22 – лапка прижимная

23 – рекордер

24- ролик опорный

25 – электромагнит  рекордера

26 – пружина прижима бумаги

27 – шарик контакт

28 – пружина

29 – каретка

Оптическая схема факсимильного аппарата «Штрих».

Рисунок 1.5.

Устройство крепления бланков служит для фиксирования листа бумаги или документа. Оно состоит из диска с шестью подпружиненными зажимами, насаженного на неподвижную труду и имеющего возможность осевого перемещения вдоль трубы, поворотного кулачка подъёма зажимов. Максимальный размер бланка 210х297 мм.

Электронно-оптический преобразователь, предназначенный для освещения элементарной площадки оригинала и преобразования отражённого от него светового потока в электрический сигнал, состоит из осветителя, конденсора, объектива, диафрагмы и фотоэлектрического умножителя (Рисунок 1.5.).

1.2.2. Передающий и приемный факсимильные аппараты «ИЗОТОП-1».

Технические характеристики сведём в таблицу 1.1.

Технические характеристики факсимильного аппарата «Изотоп-1».

Таблица 1.1.

Передающий аппарат (Рисунок 1.6.) предназначен для передачи по каналам тональной частоты и физическим линям связи цветных изображений в виде цветоделенных сигналов, соответствующих голубому, пурпурному, желтому и черному цветам; передача этих сигналов на приемный аппарат осуществляется последовательно по кадрам.

Данный аппарат изготовлен в микросхемном исполнении, конструктивно оформлен в виде соединенных между собой оптико-механического и электронного блоков. Имеет ряд преимуществ перед аналогичными зарубежными аппаратами: в 1,6 раза выше скорость фототелеграфирования, в 1,3 раза больше разрешающая способность, увеличены размеры и расширен диапазон передаваемых цветных изображений.

Передающий аппарат «Изотоп - 1».

Рисунок 1.6.

Приёмный аппарат «Изотоп - 1».

Рисунок 1.7.

Приемный аппарат (Рисунок 1.7.) предназначен для приема по каналам тональной частоты и физическим линиям связи полутоновых черно-былых и цветоделенных изображений с воспроизведением их на фотопленке, которую используют затем в месте приема при печатании изображений полиграфическим способом. Изготовлен, как и передающий аппарат, в микросхемном исполнении, конструктивно оформлен в виде соединенных между собой оптико-механического и электронного блоков. Имеет такие же, как и передающий аппарат, преимущества перед аналогичными зарубежными аппаратами.

1.2.3. Факсимильный аппарат Panasonic KX-FLB758RU.

Технические характеристики этого факсимильного аппарата сведены в таблицу 1.2.

Технические характеристики факсимильного аппарата

Panasonic KX-FLB758RU.

Таблица 1.2.

В аппарате Panasonic KX-FLB758RU (Рисунок 1.8.) использована планшетная конструкция, которая позволяет сканировать и отправлять по факсу, например, копии с книг. Это лазерный факс: удобный, эргономичный, компактный, с автоподатчиком на 15 листов. С передней панели управления открыт доступ ко всем функциям: копированию, сканированию, распечатке списков и сообщений (журнал на 30 последних), сортировке при копировании, включению режима автоматического ответа, выбору разрешения, доступу к телефонным функциям (ожидание, переадресация вызова). Присутствует набор программируемых кнопок для быстрого набора двенадцати номеров. Управление факсом осуществляется с помощью четырёхпозиционной клавиши. Вся необходимая информация отображается на двухстрочном монохромном дисплее без подсветки. Имеется память на 150 страниц текста для хранения входящих сообщений на тот случай, если закончится бумага. Сохранённые факсы можно просмотреть на компьютере. Присутствует и функция отложенной передачи факсов. Процесс сканирования, независимо от того, что дальше будет происходить с документом – отправка факсом или копирование, предваряет возможность выбора разрешения (в режиме копирования дополнительно спрашивается о масштабировании). Возможно три варианта сканирования: чёткое – для типографских или печатных оригиналов с мелкими буквами, сверхчёткое — для оригиналов с очень мелкими буквами и фото – для оригиналов с иллюстрациями. Будучи подключённым к компьютеру, факс способен работать в роли принтера и сканера с максимальным разрешением 1200х1200, что достигается с помощью интерполяции. Печатает факс со скоростью около 10 страниц в минуту и выдаёт довольно качественные отпечатки. Оптический блок KX-FA78A рассчитан на 6000, а тонер вида KX-FA76A – на 2000 страниц.

Телефаксимильный аппарат Panasonic KX-FLB758RU.

Рисунок 1.8.

1.2.4. Высокоскоростной лазерный факс с копиром Panasonic КХ-FL513RU.

Лазерный факс Panasonic КХ-FL513RU.

Рисунок 1.9.

1 – телефонная трубка

2 – громкоговоритель

3 – направляющие документов

4 – лоток для бумаги

5 – входная прорезь для бумаги

6 – прижимная планка

7 – накопитель бумаги

8 – накопитель документов

9 – место выхода бумаги для печати

10 – место выхода документов

11 – передняя крышка

12 – место входа документов

Лазерный факсимильный аппарат Panasonic KX-FL513RU (Рисунок 1.9.) способен печатать до двенадцати страниц в минуту и обладает увеличенным ресурсом оптического блока (до 10000 копий). Он оборудован лотком для бумаги на 220 листов, автоподатчиком бумаги на двадцать листов и встроенной памятью на 170 страниц. Ресурс картриджа при печати с пятипроцентным заполнением страницы составляет 2500 листов.

В отличие от некоторых других лазерных факсов, в этой модели тонер-картридж и оптический блок располагаются отдельно. Это экономически выгодно: когда ресурс одной из частей закончится, можно будет заменить только её, а не менять весь блок целиком.

Устройство отличается понятной системой управления. На двустрочном ЖК-экране отображается сопутствующая информация. Есть возможность однокнопочного набора 22 номеров и ускоренного набора 100 номеров. Кроме того, Panasonic KX-FL513RU поддерживает отложенную отправку факсов. О необходимости замены картриджа сигнализирует соответствующий индикатор.

Устройство может использоваться как копир, причём размер копии можно регулировать. Минимальный размер копии может быть вдвое меньше размера оригинала, а максимальный - вдвое больше.

Эта модель снабжена функцией идентификации вызывающего абонента.

Для передачи факсимильных сообщений используется обычная бумага формата А4. Эффективная зона сканирования около 208 мм. Минимальный размер сканируемого документа составляет 128х128 мм, а максимальный – 216х600 мм. Есть функция сканирования с разным качеством: «сверхчёткое» - для оригиналов с очень мелкими буквами, «фото» - для оригиналов, содержащих фотографии, тёмные рисунки и «фото с текстом» - для оригиналов, содержащих фото и текст.

Срок службы барабана составляет приблизительно 10000 листов формата А4, реальный срок службы определяется различными факторами (температурой, влажностью, типом бумаги). Технические характеристики сведены в таблицу 1.3.

Технические характеристики.

Таблица 1.3.

1.2.5. Многофункциональный факс HP LaserJet 3030.

Многофункциональный факс HP LaserJet 3030.

Рисунок 1.10.

Многофункциональный факс HP LaserJet 3030 (Рисунок 1.10) обеспечивает скорость печати до десяти страниц в минуту с разрешением 600 точек на дюйм. Устройство снабжено параллельным портом и портом USB 1.1 для подключения к компьютеру и может использоваться в качестве традиционного лазерного принтера или монохромного сканера. 

Факс оснащен трёхстрочным дисплеем, лотком на 150 листов и электронным регулятором громкости,  а также системой исправления ошибок (ЕСМ). Возможен однокнопочный набор десяти номеров, ускоренный набор 100 дополнительных номеров, кроме того, предусмотрена функция отложенной передачи факсов. Оптический блок имеет ресурс - 6000 копий. Есть возможность приема факсов в память (до 150 страниц), их последующего просмотра в электронном виде на компьютере и распечатки только нужных факсов. Это позволяет сберечь расходные материалы и увеличивает срок эксплуатации картриджа. Ресурс картриджа составляет 2000 копий при условии распечатки документов с пятипроцентным заполнением страницы.

Управление осуществляется посредством нескольких функциональных кнопок и диска Jog Dial.  Фактически, этот аппарат содержит пять устройств: копир, телефон, сканер,  лазерный принтер и факс.

В аппарате используется лазерная печать на писчей бумаге формата А4 и А3. При копировании возможно масштабирование от 50% до 200% и выбор качества печати.

Режим выравнивания контуров сглаживает неровные края изображения и облегчает прочтение документа.

Потребляемая мощность: резервная – до 10 Вт, пиковая – до 170 Вт. Масса 8 кг.

1.2.6. Факсимильный струйный аппарат Samsung

SF-340/345TP.

Факсимильный струйный аппарат Samsung SF-340/345TP.

Рисунок 1.11.

Технические характеристики сведём в таблицу 1.4.

Технические характеристики.

Таблица 1.4.

1.3. Копировальная аппаратура.

Процесс сухого электростатического копирования, ставший фактическим стандартом для офисной копировальной техники, состоит из следующих этапов:

·        Предварительная зарядка отрицательным потенциалом фоточувствительного барабана.

·        Проецирование изображения на барабан таким образом, чтобы лучи, отраженные от светлых участков оригинала, нейтрализовали соответствующие области фоторецептора, оставляя отрицательно заряженными лишь те части барабана, на которые в дальнейшем будет накладываться тонер для переноса на бумагу.

·        Перенос частиц тонера с магнитного вала узла проявки на отрицательно заряженные участки поверхности фотобарабана.

·        Перенос тонера с барабана на бумагу.

·        Отделение бумаги от барабана.

·        Термическое закрепление копии.

Сердцем копировального аппарата является фотобарабан. Часто фотобарабан рассматривается целиком - как неразделимый узел, включающий в себя: несущие крепления, ракель для счистки отработанного тонера, бункер, куда этот тонер попадает после снятия с барабана, коротрон переноса, лампы предварительной засветки и бланкирования, специальные печатные платы барабана.

Основная функциональная часть фотобарабана - светочувствительный слой, в котором при попадании фотонов света формируется скрытое электростатическое поле, представляющее собой точную проекцию оригинала, первоначально отразившего этот свет.

Кроме узлов, непосредственно участвующих в процессе электростатического копирования, в копировальных аппаратах имеются узлы, предназначенные для транспортировки бумаги. В небольших портативных аппаратах транспортировку осуществляют всего несколько роликов подачи и соленоидов, но на более серьезной технике эту функцию выполняют следующие устройства:

·        поддоны (кассеты) с механизмом определения формата находящейся в них бумаги;

·        дуплексы, которые существенно упрощают производство двусторонних копий, поскольку накапливают в себе копии, отпечатанные на одной стороне бумаги, чтобы затем повторно подать их для копирования с другой стороны, когда оригинал на стекле экспозиции будет, перевернут вручную или автоматически;

·        автоподатчики (обозначающиеся ADF/SADF/RADF в зависимости от своего типа) - обычно на них можно поместить сразу стопку оригиналов, из которой они смогут самостоятельно забирать по одному листу;

·        сортеры, выполняющие разделение тиража по отдельным стопкам в различных режимах, задаваемых оператором;

·        финишеры, которые отличаются от сортеров тем, что вместо обоймы пластин используют для разделения тиража всего один подвижный лоток;

Если при проектировании портативных моделей в качестве приоритетов выступают дешевизна, относительная простота устройства и компактность узлов, то в высокопроизводительных копировальных аппаратах конструкторы могут позволить себе применить сложную электронику и последние достижения техники, например вакуумную подачу бумаги. Тем не менее, основные принципы копировального процесса одинаковы для одного из первых портативных копиров Canon FC-2, уже достаточно давно снятого с производства, и для современного крупнотиражного агрегата Sharp SD-2275, использующего графический дисплей и прочие передовые технологии.

Оптическая система:

В копировальных аппаратах используется как подвижный экспозиционный стол, так и неподвижную оптическую систему с зеркалами и тросовой передачей. Подвижный стол устроен довольно просто, но не очень удобен в эксплуатации и не позволяет масштабировать изображение. Его обычно применяют в не слишком дорогих «персональных» копировальных аппаратах, рассчитанных на производство 50 копий в день и стоящих до 1000 долларов.

Оптическая система предназначена для плавного перемещения узкого направленного луча света сканирующей лампы по оригиналу, чтобы отраженный от поверхности оригинала пучок фотонов падал на синхронно вращающуюся поверхность барабана и под его воздействием в слое фоторецептора возникало статическое поле, соответствующее изображению на оригинале.

Система подачи и транспортировки бумаги:

Современные копировальные аппараты в большинстве своем работают с обычной офисной бумагой. Лишь немногие модели, например ризографы (Riso) и припорты (Ricoh), требуют бумагу со специальным покрытием или очень чувствительны к ее капиллярным свойствам.

Размеры и ориентация подаваемых для копирования листов могут быть различными. Максимальный размер определяется размерами экспозиционного стекла и шириной тракта подачи конкретной модели, а минимальный - лишь характеристиками тракта подачи и в среднем колеблется от размера визитной карточки до размера почтовой открытки. Бумага для производства копий может подаваться либо с ручного лотка, либо с поддона. В некоторых моделях листы автоматически забираются по одному из пачки, помещенной в лоток ручной подачи. Модели, в которых закладывается всего по одному листу, несколько проще по конструкции. С бокового лотка бумага подается напрямую, не изгибаясь, как при подаче с поддона, поэтому требования к бумаге, поступающей в копировальный аппарат таким способом, значительно ниже. Поддоны, рассчитанные на хранение большого количества листов с автоматической подачей их по мере надобности, имеют механические ограничители, выставляемые оператором в соответствии с форматом бумаги, которую он собирается загружать.  Бумага, поступающая с ручного лотка или с поддона, останавливается для синхронизации перед барабаном, и как только на валик (шторку) синхронизации приходит сигнал от процессора, копирование начинается. Бумага проходит под фотобарабаном, на нее переносится тонер, далее она отделяется от поверхности барабана коротроном отделения (для этих целей также используются пальцы отделения и рассчитанная кривизна листа, когда бумага отходит от барабана под действием собственного веса). После этого бумага транспортируется - как правило, с помощью одного или нескольких резиновых ремней - в термоблок, где лежащий на ее поверхности тонер расплавляется и впрессовывается, образуя готовую копию.

Узел проявки:

Скрытое электростатическое изображение, сформированное в слое фоторецептора падающими на него лучами света, отраженными от сканируемого оригинала, необходимо сделать видимым, нанеся на заряженные участки барабана равномерный тонкий слой тонера. Для выполнения этой задачи фоторецептор перед экспонированием заряжается отрицательно. Затем области, которые на копии должны получиться светлыми, разряжаются светом из узла сканирования, и на фоторецепторе остаются отрицательно заряженными лишь те участки, на которые должен быть нанесен тонер. Тонер содержится в специальном блоке проявки, соседствующем в аппарате с фотобарабаном, а иногда и составляющем с ним один узел. Частицы тонера заряжены положительно и, будучи помещенными в непосредственной близости от фоторецептора, легко переносятся на его отрицательно заряженные области. Обеспечить необходимое расположение и добиться равномерного притока тонера для переноса его на барабан позволяет конструкция узла проявки, на примыкающем к фотобарабану крае которого имеется вращающийся магнитный вал, притягивающий к себе тонер из бункера. Существует два типа тонера:

однокомпонентный (его красящие частицы сами по себе обладают магнитными свойствами)

двухкомпонентный (его красящие частицы, предназначенные для переноса на фотобарабан, не могут самостоятельно удерживаться на магнитном валу узла проявки, но прилипают к находящимся в бункере частицам специального магнитного порошка, называемого девелопером или носителем, и попадают вместе с ними на магнитный вал).

Тонер формирует на магнитном валу блока проявки, так называемую, магнитную кисть, то есть нарастает, подобно металлической стружке, на магнит. В зависимости от модели аппарата и свойств тонера, девелопера и магнитного вала эта «кисть» может быть либо вполне различимой для человеческого глаза, либо представлять собой тонкий полупрозрачный слой частиц тонера, равномерно распределенных по металлической поверхности магнитного вала. В случае однокомпонентной системы сила притяжения частиц тонера к девелоперу или магнитному валу подобрана таким образом, чтобы она была меньше электростатического притяжения к заряженной поверхности барабана и соответственно не препятствовала переносу частиц на него. В двухкомпонентной системе девелопер остается на магнитном валу узла проявки и продолжает служить дальше. Таким образом, в процессе проявки на поверхность фотобарабана наносится зеркальное позитивное изображение в виде тончайшего слоя тонера.

Перенос изображения на бумагу и ее отделение от фотобарабана:

Скрытое и затем проявленное изображение на фотобарабане представляет собой зеркальное отображение оригинала и потому может быть перенесено на проходящую под барабаном бумагу простым совмещением поверхностей, при котором выполнится обратная зеркальная трансформация и получится точная копия. Ввиду низкой адгезии тонера и обычной офисной бумаги простой механический контакт поверхности листа с фоторецептором не обеспечит должного переноса красящего порошка. Поэтому приходится использовать более сильное, чем сформированное на барабане, статическое поле, перетягивающее положительно заряженные частицы тонера на бумагу. Для этого служит коротрон переноса, размещенный под проходящим через аппарат листом бумаги. В результате такого расположения все притягиваемые его отрицательным зарядом частицы тонера отрываются от фоторецептора и попадают на поверхность бумаги, создавая там копию оригинала. Коротрон переноса может быть как проволочным, представляющим собой туго натянутую тонкую (около 70 мкм в диаметре) металлическую нить со специальным напылением, так и игольчатым в виде металлической пластины с частыми острыми зубцами, или губчатым - в форме обтянутого специальным пенистым полимером металлического вала, находящегося под напряжением, который вплотную прижимается к барабану и выполняет, таким образом, еще и функцию дополнительного ролика подачи.

Часть тонера, оставшаяся на фоторецепторе после переноса, счищается с него специальным резиновым лезвием, ракелем, и попадает в бункер для отработанного тонера, предусмотренный конструкцией аппарата.

Чтобы исключить прилипание статически заряженного листа бумаги к барабану, используется специальная техника его отделения. Преимущественно это отделение по кривизне: конструкция рассчитывается так, чтобы дать листу отделиться под действием собственного веса и жесткости. В сочетании с такой техникой часто применяется специальный коротрон отделения, воздействующий на проходящую за барабан бумагу положительным зарядом и нейтрализующим ее статическим полем. Этот метод очень полезен в случаях, когда копии изготовляются на слишком тонкой бумаге, не обладающей достаточным весом и жесткостью, чтобы отделиться «по кривизне».

После отделения от барабана незакрепленная копия подается в термоблок, где проходит заключительная стадия процесса копирования - закрепление.

Узел закрепления:

Аппараты, копирующие изображение методом электростатического переноса, используют не жидкую краску, а сухой красящий порошок, который необходимо каким-то образом фиксировать после нанесения на бумагу. Это достигается путем нагрева под определенным давлением. Часть аппарата, отвечающая за этот процесс, называется узлом закрепления, термоблоком, фьюзером (от английского слова fuse- плавка, плавить) или просто печкой. В узел термозакрепления входят:

·        нагревательный элемент;

·        резиновый прижимной вал;

·        направляющие подачи, обеспечивающие правильное попадание еще не закрепленной копии в термоблок;

·        отделительные лапки, предотвращающие наматывание закрепленной копии на валы термоблока;

·        температурные датчики, контролирующие температуру нагревательного элемента;

·        термостат (термопредохранитель), обрывающий питание нагревательного элемента в случае, если температура превысит критическое значение.

В большинстве узлов закрепления в качестве нагревательного элемента используются лампы накаливания, обеспечивающие специальному валу, изготовленному из алюминия и покрытому тефлоном (этот вал принято называть тефлоновым).

1.3.1. Портативная копировальная машина Canon FC-2.

Копировальная машина “CANON” FC-2 (Рисунок 1.11.) предназначена для получения копий оригинала размером 210 Х 297 см и меньше. Технические данные этой копировальной машины сведены в таблицу 1.5.

Технические данные.

Таблица 1.5.

Устройство портативной копировальной машины "Canon" FC-2.

Рисунок 1.11. 

Принцип работы (Рисунок 1.12.):

Важнейшим конструктивным элементом ксерокса является вращающийся барабан, с помощью которого производится перенос изображение на бумагу.

Барабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой светопроводящего полупроводника (оксида цинка). На поверхности барабана равномерно распределяется статический заряд. Для этого служит тонкая проволока, называемая коронирующим проводом. На этот провод подается высокое напряжение, вызывающее вокруг него светящуюся ионизированную область называемой короной. Отраженное изображение от оригинала проходит через щель,  отклоняющее зеркало и попадает на вращающийся барабан. Под действием лучей света полупроводниковый слой барабана изменяет электрический заряд. Таким образом, на барабане возникает скрытая копия изображения.

На следующем рабочем шаге, на фотобарабан наносится тонер (мельчайшая красящая пыль). Под действием статического заряда эти мелкие частицы легко притягиваются к поверхности барабана в точках, подвергнувшихся экспозиции, и формируется видимое изображение.

Бумага втягивается из подающего лотка и с помощью системы валиков перемещается к барабану. Перед барабаном бумаге сообщается статический заряд. Бумага под действием заряда соприкасается с барабаном и притягивает, благодаря заряду, частицы тонера от барабана.

Для фиксации тонера бумага пропускается между двумя нагретыми до температуры около 180º С роликами.

После процесса печати барабан полностью разряжается и очищается от прилипших частиц.

Функциональная схема ксерокса.

Рисунок 1.12.

1.3.2. Копировальный аппарат Canon IR 1018.

Схема копировального аппарата «Canon IR 1018».

Рисунок 1.13.

1 – главная плата. Используется для управления всеми узлами и схемами копировального аппарата

2 – плата копировальной лампы

3 – плата питания постоянного тока. Она формирует напряжения для питания элементов и узлов копировального аппарата

4 – плата панели управления. Используется для индикации режимов работы и управления аппаратом

5 – плата разрядной лампы

6 – плата нейтрализующей лампы

7 – плата сенсора автоматической экспозиции

8 – плата сенсора наличия кассеты с бумагой. Используется для определения наличия кассеты в аппарате и управления подачей бумаги

9 – узел высоковольтного трансформатора. Используется для формирования высоких напряжений

10 – плата управления двигателем зеркал

Все основные технические данные сведём в таблицу 1.6.

Технические характеристики.

Таблица 1.6.

Федеральное агентство по культуре и кинематографии

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский Государственный Университет

Кино и Телевидения

Факультет приборов и систем кино и телевидения

Кафедра киновидеоаппаратуры

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

на разработку дипломного проекта телефаксимильного аппарата

Шифр: СПбГУКиТ ДП 11 00 00 ТЗ

Санкт – Петербург

2008

1.     Цель и назначение разработки.

Цель разработки – создание факсимильного аппарата системы телефакс для приёма и передачи штриховых изображений.

2.     Источники разработки.

Задание по подготовке дипломного проекта, утверждённое кафедрой КВА.

Богданов – Катьков Н.В., «Струйные принтеры для дома и офиса» - СПб.: БХВ – Петербург; Арлит, 2002г.

Шарыгин М.Е., «Сканеры и цифровые камеры» - СПб.: БХВ – Петербург; Арлит, 2001г.

3.     Технические требования.

Состав изделия: факсимильный аппарат включает в себя анализирующее устройство, печатающее устройство, приводной механизм.

Требования к конструкции:

                 Конструкция аппарата должна обеспечивать равномерное поступательное перемещение бланка оригинала.

Конструкция аппарата должна обеспечивать возможность быстрой и простой зарядки бланка оригинала в тракт транспортирования вручную.

                 Конструкция аппарата должна обеспечивать автоматическую остановку механизма транспортирования бланка после выхода оригинала из аппарата.

Конструкция аппарата должна обеспечивать сохранность оригинала.

                 Конструкция аппарата должна обеспечивать свободный доступ к механизмам транспортирования бланков оригинала и кипи анализирующего и печатающего устройств.

                 Конструкция аппарата должна обеспечивать возможность быстрой замены носителя.

                 В анализирующем устройстве применить способ развёртки изображения на основе граданов.

                 Масса аппарата должна быть не боле 5 кг.

                 Габаритные размеры должны быть не более:

- длина – 350мм;

- ширина – 230мм;

- высота – 100мм.

Показатели назначения:

                        Модуль взаимодействия М = 350.

                 Скорость развёртки не менее 120 строк/мин.

                 Время передачи документа формата А4: 15 секунд.

                 Полезная длина строки 205 мм.

                 Ширина бланка оригинала не должна превышать 210 мм.

                 Разрешающая способность печатающего устройства не менее 16 лин/мм.

Требования к надёжности:

                 Режим работы аппарата – по требованию.

                 Изготовитель должен гарантировать безотказную работу аппарата в течение гарантийного срока при соблюдении потребителем условий эксплуатации. Наработка на отказ.

Требования к технологичности:

Технологически аппарат должен быть рассчитан на мелкосерийное производство в условиях приборостроительного оптико-механического завода.

В конструкции аппарата должны быть использованы детали из серийно выпускаемой продукции промышленности средств связи и копировальной аппаратуры, не снижающие качественных показателей технологичности, требований техники безопасности, эстетических  и эргономических показателей.

Конструкция аппарата должна обеспечивать возможность приведения в рабочее состояние после транспортировки или хранения не более чем за 30 минут.

Конструкция аппарата должна обеспечивать удобство сборки и регулировки.

Требования к безопасности:

Меры безопасности при работе с аппаратом должны удовлетворять «Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителем и правилам техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителем», ГОСТ 12.1.019-79.

Требования безопасности к конструкции аппарата должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.007.0-75. Все источники электропитания и элементы аппарата, находящиеся под напряжением более 36В должны иметь защиту от случайных проникновений оператора.

Корпус аппарата должен быть выполнен из токонепроводящего материала.

В конструкции аппарата должна быть исключена возможность накопления статического заряда.

Эстетические и эргономические требования:

Внешний вид конструкции аппарата должен соответствовать современным требованиям технической эстетики.

Конструкция аппарата должна удовлетворять требованиям эргономики.

Условия эксплуатации:

Рабочая среда: относительная влажность 30-80%.

Диапазон рабочих температур: +10 - +40°С.

Воздействие солнечной радиации: случайное, преимущественно при транспортировке.

Пониженное воздействие пыли.

Периодическое обслуживание.

                 Обслуживающий персонал: оператор без спецподготовки (пользователь).

Требования к упаковке:

Транспортировку аппарата осуществлять в специальной упаковке.

Другие требования:

                              Конструкция аппарата должна обеспечивать возможность оперативного контроля (индикации) показателей качества функционирования аппарата.

                              В конструкции аппарата должны быть предусмотрены меры защиты от резкого неквалифицированного обращения.

                              Уровень шума при работе не должен превышать 20 ДБ.

                              Мощность, потребляемая аппаратом, должна быть не более 120 Вт.

Составила                                                       31.03.2008   Кагальникова Е.А.

Согласовано                                                   02.04.2008    Трубникова Т.А.

3. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБРАННОЙ КОНСТРУКЦИИ

Данный дипломный проект посвящён модернизации факсимильного аппарата. Разработанный факсимильный аппарат обеспечивает хорошее качество приёма и передачи текстовой и графической информации формата А4.

Разработанный аппарат относится к наиболее распространенной группе – факсам с термопечатью. Хотя сегодня широкое распространение получают факсы на основе лазерной печати, но их эксплуатация обходится намного дороже, ведь они нуждаются в периодической смене тонера и барабана. Тогда как принцип работы термофаксов очень прост, поставил рулон термобумаги и не требуется больше никаких расходных материалов и технического обслуживания. Себестоимость одной копии на телефаксе с термопечатью составляет около 40-70 копеек. Ещё одним достоинством этого аппарата является то, что используется рулонная термобумага. Ширина, по которой ограничивается размер получаемого бланка, составляет 205 мм, а по длине ограничения нет. Такая бумага всегда есть в наличии, и различается по качеству и плотности. Соответственно от качества бумаги зависит и качество печати.

Разработанный аппарат имеет достаточно хорошие характеристики (7-10 точек/мм и порядка 20 – 40 уровней серого). Этого разрешения достаточно для неплохой чёткости документов, включающих в себя текст и фотографии.

Печать полученных документов в факсимильном аппарате осуществляется с помощью граданов. Граданы – это класс волоконно-оптических элементов, способных самостоятельно формировать и передавать оптические изображения. Градиентные линзы представляют собой отрезки самофокусирующихся волноводов. Единичный градан эквивалентен линзе. Для изображения строки оригинала применён блок из ряда одиночных граданов со стандартным диаметром оболочки, равным 0,1 мм. Искажений оптического изображения граданы не создают. Фокусировка изображений элементов строки оригинала производится прямо на фоточувствительную поверхность линейки ПЗС. Всё это значительно улучшает качество изображения, передаваемого по каналу связи, а также сокращает габариты аппарата (фокусные расстояния граданов не превышают 20 мм).

В разработанном факсе используется плоскостная электромеханическая развёртка – закрепление документа происходит автоматически во время транспортирования документа. Такая конструкция обеспечивает возможность быстрой и простой зарядки бланка-оригинала в тракт транспортирования. Плюс ко всему такой аппарат довольно компактный и простой при сборке.

Приводной шаговый электродвигатель с помощью транспортирующего вала копию в направлении кадровой развёртки и  обеспечивает неподвижное положение копии в процессе синтеза изображения строки.

В целом, конструкция факса максимально удобна, проста в эксплуатации и компактна. Человек, даже никогда не имевший опыта работы с факсами, может за несколько минут установить и настроить аппарат. Всё техническое обслуживание может производить сам пользователь, не имея специальной подготовки.

Для снижения стоимости в конструкции аппарата используются детали из серийно выпускаемой продукции промышленности средств связи и копировальной аппаратуры, что нисколько не снижает качественных, эстетических и эргономических показателей. Наоборот, такой подход позволяет снизить до минимума стоимость производства факса. Используется блочно-модульная сборка. Это упрощает в случае поломки какой-либо детали замену. Ещё одной немаловажной особенностью конструкции данного аппарата является взаимозаменяемость отдельных групп деталей. Да и в конструкции общее количество деталей снижено до минимума.