Professori Pirkko Oittinen

TEKNILLINEN KORKEAKOULU Puunjalostustekniikan osasto Pia Räsänen YKSITYISKOHTIEN TOISTOKYKY PULVERITOONERIPOHJAISESSA DIGITAALISESSA ELEKTROFOTOGRAFIASSA Diplomityö, joka on jätetty opinnäytteenä tarkastettavaksi diplomi-insinöörin tutkintoa varten Espoossa 19.3.2004. Valvoja Professori Pirkko Oittinen Ohjaaja Diplomi-insinööri Hussain AL-Rubaiey

TEKNILLINEN KORKEAKOULU DIPLOMITYÖN TIIVISTELMÄ Tekijä: Pia Räsänen Työn nimi: Yksityiskohtien toistokyky pulveritooneripohjaisessa digitaalisessa elektrofotografiassa Päivämäärä: 19.3.2004 Sivumäärä: 108 Osasto, professuuri Puunjalostustekniikan osasto AS-75 Graafinen tekniikka Työn valvoja Professori Pirkko Oittinen Työn ohjaaja Diplomi-insinööri Hussain AL-Rubaiey Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää elektrofotografiaan perustuvien digitaalisten painokoneiden tämän hetkistä yksityiskohtien toistumisen mittauksellista tasoa koepainatusten avulla. Referenssiksi valittiin toimistotulostimet. Mitattujen kuvanlaadullisten tunnuslukujen perusteella pyrittiin selvittämään minkälaiset tekijät vaikuttavat yksityiskohtien toistumiseen. Tutkimus rajattiin käsittämään ainoastaan pulveritoonereihin perustuvia elektrofotografiaprosesseja. Diplomityön kirjallisuusosassa käsiteltiin elektrofotografiamenetelmää, elektrofotografiseen tulostus- ja painolaatuun vaikuttavia tekijöitä sekä tulostus- ja painolaadun subjektiivista ja objektiivista mittaamista. Kirjallisuuden perusteella yksityiskohtien toistumiseen vaikuttavat muun muassa varauskuvion leviäminen fotojohteella, toonerikoko, reunakohina sekä pisteenleviäminen. Koeaineisto tämän työn kokeellista osaa varten saatiin tulostamalla työtä varten laadittu testikuva kolmella toimistotulostimella sekä painamalla viidellä digitaalisella painokoneella. Työn piiriin ei kuulunut paperin laatuvaikutusten tutkiminen, vaan painatukset ja tulostukset tehtiin ainoastaan yhdelle paperilajille. Yksityiskohtien toistumisen tutkimiseen valittiin vakiintuneet mikrodensitometrillä mitattavat taajuusriippuvaiset tunnusluvut dynaaminen alue, kontrastinsiirtofunktio sekä signaali-kohina-suhde (SNR). Mikrodensitometristen mittausten lisäksi yksityiskohtien toistumista mitattiin kuva-analyyttisillä menetelmillä, joiden avulla määritettiin tulostetuista ja painetuista viivapalkeista terävyyttä kuvaavia tunnuslukuja. Tarkoituksena oli selvittää kuva-analyyttisesti mitattavien tunnuslukujen soveltuvuutta yksityiskohtien toistumisen karakterisointiin. Koetulostuksista ja -painatuksista tehtiin densitometrisiä mittauksia makroskooppisen laadun selvittämiseksi ja lisäksi laatua arvioitiin subjektiivisin mittauksin. Koepainatuksista mitatuista kontrastinsiirtokäyristä määritettynä pienin toistettavissa oleva yksityiskohtakoko oli 57 µm. Yksityiskohtien toistumista havaittiin rajoittavan pisteenleviämisen sekä tooneripartikkelien siroamisen painetun pinnan ulkopuolelle. Minkään yksittäisen prosessimuuttujan ei havaittu vaikuttavan laatuun, vaan laadun pääteltiin muodostuvan useiden tekijöiden yhteisvaikutuksena siirto- ja kiinnitysvaiheissa. SNR-lukua rajoittavaksi tekijäksi korkeilla taajuuksilla havaittiin muodostuvan kopiopaperin pintarakenteen. Yksityiskohtien havaittiin toistuvan paremmin paperikoneen suunnassa (kuituorientaatiosuunta). Mikrodensitometristen tunnuslukujen ja kuva-analyyttisten tunnuslukujen välillä havaittiin tilastollisesti merkitseviä yhteyksiä. Mikrodensitometriset tunnusluvut korreloivat myös subjektiivisen terävyyden kanssa.

HELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY ABSTRACT OF MASTER S THESIS Author: Pia Räsänen Title of the Thesis: Detail rendering of dry toner based digital electrophotography Date: 19.3.2004 Number of pages: 108 Department, Professorship Department of Forest Products Technology AS-75 Graphic Arts Technology Supervisor Professor Pirkko Oittinen Instructor M.Sc. Hussain AL-Rubaiey The objective of this research was to define the current level of detail rendering of digital printing presses based on electrophotography by collecting samples printed by commercial digital presses. For the study, electrophotographic office printers were selected as a reference. From the printed samples various print quality measures were determined in order to find out the factors affecting detail rendering in electrophotography. In this study only dry toner based electrophotography was considered. In the literature survey electrophotographic process, factors affecting electrophotographic print quality and measurement of print quality were discussed. According to the literature detail rendering is affected for example by spreading of the charge pattern on photoconductor, toner particle size, edge noise and dot spreading. Samples for the experimental part were gathered by printing a test image designed for this study using three office printers and five digital printing presses. The effect of paper on print quality was beyond the scope of this study. Thus, the samples were printed only on one paper grade. Detail rendering was studied using microdensitometer to measure dynamic range, contrast transfer and signal-to-noise ratio (SNR). In addition to microdensitometric measurements detail rendering was measured by image analysis methods which were used primarily to determine sharpness measures from the printed line patterns. The objective was to study the applicability of these measures determined image analytically in characterizing detail rendering. From the samples also densitometric measurements were carried out in order to define quality in macro scale. In addition to objective measures also subjective measures were used to evaluate print quality. Smallest reproducible detail size determined from the CTF curves of samples was 57 microns. Detail rendering was found to be limited by dot spreading and scattering of toner particles outside the printed image area. According to the results no single process parameter studied was found to affect the quality. Instead, print quality was concluded to be a result of various factors in the transfer and fusing stages. The limiting factor of SNR at high frequencies was concluded to be the surface structure of the copy paper used. Detail rendering was found to be better in paper machine direction that is, in the direction of fiber orientation. Microdensitometric quality measures and image analytical quality measures were found to have statistically significant connections. Microdensitometric measurements were also found to correlate with subjective sharpness assessments.

ALKUSANAT Tämä diplomityö on tehty Viestintätekniikan laboratoriossa. Diplomityön on rahoittanut Graafisen teollisuuden tutkimussäätiö, jota kiitän lämpimästi. Työni valvojalle, professori Pirkko Oittiselle, kuuluvat tuhannet kiitokset asiantuntevista neuvoista ja ohjeista työn aikana. Kiitos myös työni ohjaajalle, Hussain AL-Rubaieylle. Kiitos kuuluu myös Otamedia Oy:lle, Tekstitaso Oy:lle sekä Stora Enso Oyj:lle diplomityötäni varten painetuista näytteistä. Teollisuuden ympäristötekniikan osastoa haluan kiittää mikroskooppikameran käyttömahdollisuudesta. Haluan kiittää myös kaikkia visuaalisiin testeihini osallistuneita henkilöitä. Merviä, Tuirea, Tiinaa ja Leenaa kiitän piristävistä juttutuokioista. Merville esitän lisäksi suuret kiitokseni mittausavusta. Haluan myös muistaa huoneen 2538 porukkaa mahtavasta työilmapiiristä. Lopuksi haluan kiittää erityisesti äitiä ja Pasia, kaikesta! Espoossa 19.3.2004 Pia Räsänen

109 SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO... 1 1.1 TAUSTA JA TAVOITTEET... 1 1.2 YKSITYISKOHTIEN TOISTOKYKY JA TERÄVYYS... 2 2 ELEKTROFOTOGRAFIAMENETELMÄ... 3 3 TULOSTUSLAADUN MUODOSTUMINEN... 6 3.1 YLEISTÄ... 6 3.2 RESOLUUTIO JA LINJATIHEYS... 7 3.3 VALOTUS... 8 3.4 TOONERIKEHITYS... 10 3.4.1 Toonerityypit... 10 3.4.2 Toonerin koostumus... 10 3.4.3 Toonerin ominaisuudet... 11 3.5 PAPERILLE ASETETUT VAATIMUKSET... 13 3.5.1 Vaikutus yksityiskohtien toistumiseen... 13 3.5.2 Vaatimukset ajettavuudelle ja painettavuudelle... 13 3.6 SIIRTO PAPERILLE JA KIINNITYS... 16 3.7 RASTERIPISTEET JA VIIVAPALKIT... 18 3.7.1 Pisteenleviäminen ja reunakohina... 18 3.7.2 Reunaprofiili... 19 4 TULOSTUS- JA PAINOLAADUN MITTAAMINEN... 22 4.1 LAATUA KUVAAVAT OBJEKTIIVISET TUNNUSLUVUT... 22 4.1.1 Mikro- ja makromittakaava... 22 4.1.2 Dynaaminen alue... 23 4.1.3 Kontrastin- ja modulaationsiirtofunktio... 24 4.1.4 Pienin toistuva yksityiskohdan koko... 24 4.1.5 Signaali-kohina-suhde...25 4.1.6 Densitometriset tunnusluvut... 25 4.1.7 Rasteripisteistä ja viivapalkeista määritettäviä laatuominaisuuksia... 27 4.2 SUBJEKTIIVINEN TULOSTUSLAADUN MÄÄRITTÄMINEN... 28 5 KOESUUNNITELMA JA KOKEIDEN TOTEUTUS... 31 5.1 TUTKIMUKSEN TAVOITTEET JA RAJAUKSET... 31 5.2 KOKEIDEN TOTEUTUS... 32 6 TUTKIMUSMENETELMÄT JA LAITTEET... 35 6.1 TULOSTIMET... 35 6.1.1 Epson AcuLaser C1000... 35 6.1.2 HP LaserJet 5 Si Mopier... 36 6.1.3 Lexmark Optra C... 36 6.2 DIGITAALISET PAINOKONEET... 37 6.2.1 Canon CLC 1000... 37 6.2.2 Canon CLC 5000... 38 6.2.3 Xerox DocuColor 2060... 38 6.2.4 Xerox DocuTech 135... 39 6.2.5 NexPress 2100... 39 6.3 KUVANLAADUN OBJEKTIIVISET MITTAUKSET... 42

6.3.1 Mikrodensitometrimittaukset... 42 6.3.2 Densitometrimittaukset...43 6.3.3 Rasteripisteiden ja viivapalkkien digitaalikamerakuvaus... 43 6.4 KUVANLAADUN SUBJEKTIIVISET MITTAUKSET... 45 6.5 MITTAUSTULOSTEN VÄLISTEN YHTEYKSIEN ANALYYSI... 46 7 OBJEKTIIVISET MITTAUSTULOKSET JA NIIDEN TARKASTELU... 48 7.1 MIKRODENSITOMETRISET MITTAUKSET... 49 7.1.1 Dynaaminen alue... 50 7.1.2 Kontrastinsiirtofunktio... 57 7.1.3 Signaali-kohina-suhde...63 7.1.4 Pienin toistettavissa oleva yksityiskohdan koko... 67 7.2 DENSITOMETRISET MITTAUSTULOKSET... 68 7.2.1 Suhteellinen kontrasti... 68 7.2.2 Pisteprosentit... 69 7.3 RASTERIPISTEISTÄ JA VIIVAPALKEISTA MÄÄRITETYT TUNNUSLUVUT... 70 7.3.1 Viivapalkin reunakohina... 71 7.3.2 Viivapalkin rosoisuus... 75 7.3.3 Viivapalkin terävyysprosentti... 78 7.3.4 Rasteripisteiden reunakohina... 82 7.4 OBJEKTIIVISTEN TUNNUSLUKUJEN VÄLINEN KORRELAATIO... 84 7.5 LAITTEIDEN MUUTTUJIEN YHTEYS OBJEKTIIVISIIN KUVANLAATUMITTOIHIN... 86 7.6 OBJEKTIIVISTEN MITTAUSTULOSTEN TARKASTELUA... 87 7.6.1 Dynaaminen alue ja SNR... 87 7.6.2 CTF ja pienimmän toistuvan yksityiskohdan koko... 88 7.6.3 Densitometriset mittaukset... 90 7.6.4 Viivapalkeista määritetyt tunnusluvut... 90 7.6.5 Virheanalyysi... 93 8 SUBJEKTIIVISET TUNNUSLUVUT... 95 8.1 PARIVERTAILUN TULOKSET... 95 8.2 OBJEKTIIVISTEN JA SUBJEKTIIVISTEN TUNNUSLUKUJEN VÄLINEN YHTEYS... 97 8.3 SUBJEKTIIVISTEN MITTAUSTEN PÄÄTELMÄT... 99 9 YHTEENVETO... 100 110 LÄHDELUETTELO LIITTEET

1 1 JOHDANTO 1.1 Tausta ja tavoitteet Ensimmäinen digitaalinen painokone esiteltiin vuonna 1992 ja sen jälkeen kehitys digitaalisen painamisen alueella on ollut voimakasta. Digitaalinen painaminen edustaa tämän vuosituhannen nopeasti yleistyvää ja kehittyvää teknologiaa. Digitaalisessa painokoneessa koko painotyö ripataan ensin, kun taas tulostimissa rippaus ja tulostus tapahtuvat samanaikaisesti. Uusimmilla painokoneilla laadussa on jo saavutettu offset-laatua. Digitaalisen painamisen tuomia etuja perinteisiin painomenetelmiin nähden edustavat muun muassa tarvepohjainen ja hajautettu painaminen sekä personoidut painotuotteet. Yksityiskohtien toistuminen painotuotteessa on tärkeää painolaadun kannalta. Viime aikoina kiinnostusta on herättänyt myös muun muassa sähköisten mikrorakenteiden painaminen, mikä mahdollistaisi uusia ominaisuuksia painotuotteessa, kuten esimerkiksi erilaiset yksilöidyt koodit ja merkinnät pakkauksissa. Tällaiset sovellukset asettavat yksityiskohtien toistumisen vaatimukset painatuksessa aivan uudenlaiseen valoon. Elektrofotografiaan perustuvien digitaalisten painokoneiden nimellisten resoluutioiden mahdollistamat yksityiskohdan koot ovat kuitenkin vielä liian suuria tällaisia sovelluksia varten, sillä mikrorakenteet edellyttävät 1 µm kokoisia yksityiskohtia, kun esimerkiksi 1000 dpi:n laitteilla toistettavan pikselin koko on 25 µm. Lisäksi viime aikoina spatiaalisen resoluution kasvattamisen sijaan on keskitytty bittisyvyyden lisäämiseen. Kysymyksenä onkin, voidaanko tuotantomittakaavaisen elektrofotografiaan perustuvan digitaalisen painamisen yksityiskohtien toistokykyä parantaa tulevaisuudessa kilpailemaan myös tämän tyyppisistä markkinoista. Yksityiskohtien toistuminen on tärkeää myös valokuvissa terävyyden ja sävyjen tasaisen toistumisen kannalta. Digitaalisten kameroiden yleistyminen on synnyttänyt uudenlaisia palveluja, kuten esimerkiksi digitaalisen kuvanvalmistuksen (photofinishing) työnkulun. Elektrofotografiaan perustuvassa digitaalisessa painatuksessa kuvanvalmistusmahdollisuutta voitaisiin hyödyntää esimerkiksi pakkausten räätälöintiin.

2 Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää tämänhetkisten tuotantomittakaavaisten elektrofotografiaan perustuvien digitaalisten painokoneiden ja vertailukohteena toimistotulostimien yksityiskohtien mittauksellisen toistokyvyn tasoa koepainatuksista ja -tulostuksista määritettävien tunnuslukujen avulla. Tarkoituksena on selvittää tulostus- ja painolaadun muodostumista laitteiden teknologioiden näkökulmasta sekä pyrkiä selvittämään mahdollisia yksityiskohtien toistumista rajoittavia prosessiteknisiä tekijöitä. Laitteiden mittauksellista yksityiskohtien toistokykyä tutkitaan perinteisten mikrodensitometristen mittausten lisäksi myös mittaamalla tulostus- ja painojäljestä erilaisia terävyyttä kuvaavia tunnusluja. Yksityiskohtien toistokyky ja terävyys ovat toisiinsa liittyviä laatuominaisuuksia ja siten terävä tulostus- tai painojälki edellyttää laitteelta hyvää pienten yksityiskohtien toistokykyä. Tulostus- ja painolaatua tutkitaan mikro- ja makromittakaavaisten objektiivisten mittausten lisäksi myös subjektiivisten mittausten avulla. Tässä työssä tarkastellaan ainoastaan kuiviin pulveritoonereihin perustuvien laitteiden laadun muodostumista. Tutkimuksen ulkopuolelle rajataan lisäksi erilaisten prosessimuuttujien, kuten esimerkiksi toonerikoon mittaaminen. 1.2 Yksityiskohtien toistokyky ja terävyys Laitteen nimellisellä yksityiskohtien toistokyvyllä ymmärretään tulostimen tai digitaalisen painokoneen nimellisen resoluution määrittelemää pikselikokoa. Niin ikään yksityiskohtien toistuminen edellyttää tulostus- ja painoprosessilta kykyä toistaa hyvä kontrasti riittävän pienissä yksityiskohdissa. Teoriassa pienin toistettavissa oleva pikselikoko esimerkiksi 400 dpi:n laitteelle on noin 64 µm ja 1200 dpi:n laitteelle 21 µm. Todellinen toistettavissa oleva tulostuspikselin koko on kuitenkin näitä suurempi johtuen laadun heikkenemisestä elektrofotografiaprosessissa erilaisten tekijöiden vaikutuksesta. Yksityiskohtien toistuminen on edellytys korkean tulostuslaadun saavuttamiselle. Esimerkiksi tulostettavien ja painettavien elementtien, kuten pisteiden ja viivojen toistuminen riippuu laitteen yksityiskohtien toistokyvystä. Elektrofotografiaprosessin yksityiskohtien toistokyvyn muodostuminen on monien muuttujien vaikutuksen yhteistulos. Siihen vaikuttavat niin käytetyn paperin ja toonerin ominaisuudet ja vuorovaikutukset kuin myös prosessin eri osavaiheiden muuttujat ja ilmiöt. Elektrofotografiassa yksityiskohtien toistumista rajoittavia tekijöitä ovat muun muassa laserspotin diffraktiorajoittuneisuus, varauksen leviäminen, toonerin partikkelikoko, reunakohina sekä pisteenleviäminen.

3 Reunakohina on tulostus- ja painojäljen terävyyttä alentava ilmiö. Terävyys on visuaalinen mitta, jota objektiivisin tunnusluvuin pyritään karakterisoimaan. Pisteenleviämisen ja tooneripartikkelien siroamisen aiheuttaman reunakohinan seurauksena tulostettu tai painettu reuna poikkeaa ideaalisesta reunasta. Hyvä yksityiskohtien toistuminen edellyttää laitteelta siten muun muassa hyvää toonerin kohdistusta paperille, painetun pinnan reunoille syntyvien kohinaa aiheuttavia partikkelien minimoimiseksi. Yksityiskohtien toistuminen tulostus- ja painojäljessä vaikuttaa siten myös terävyyteen. 2 ELEKTROFOTOGRAFIAMENETELMÄ Elektrofotografiamenetelmä kuuluu niin sanottuihin non-impact -tekniikoihin ja sitä sovelletaan kopiokoneissa, tulostimissa sekä digitaalisissa painokoneissa. Se on yleisin sovellettu menetelmä mustavalkoisessa ja värillisessä digitaalisessa painamisessa. Elektrofotografiaa kutsutaan myös xerografiaksi, mutta todellisuudessa xerografia on yksi elektrofotografian muoto, jossa toonerin varaus on vakiollinen ja tooneriin vaikuttava sähkökenttä vaihtelee erotuksena tavasta, jossa sähkökenttä on vakiollinen ja toonerin varaus vaihtelee. Kaupallisten elektrofotografiaprosessien perusvaiheet ovat Chester Carlsonin jo vuonna 1938 kehittämän xerografian periaatteen mukaisia. Ainoa ero on prosessivaiheiden kehittyneisyydessä./16,40,69,75/ Elektrofotografiaprosessi /16,27,71/ koostuu yleisimmin kuudesta eri vaiheesta, jotka ovat varaus, valotus, kehitys, siirto, kiinnitys ja puhdistus. Prosessi voidaan myös jakaa seitsemään osavaiheeseen /2/, kun yhdeksi erilliseksi vaiheeksi luetaan toonerin varaaminen. Kuvassa 1 on esitetty elektrofotografiamenetelmän osavaiheet. Kuva 1. Elektrofotografiaprosessi /53/

4 Elektrofotografia perustuu puolijohteisiin, niin sanottuihin fotojohteisiin, joiden sähkönjohtokyky pimeässä on hyvin alhainen, mutta kasvaa valotettaessa huomattavasti. Fotojohteet voidaan valmistaa rummuille tai hihnoille. Suurin osa fotojohteista on nykyään kahdesta tai kolmesta kerroksesta koostuvia orgaanisia fotojohteita./20,27,36,53/ Kuvanmuodostus tapahtuu varaamalla fotojohteen pinta ensin tasaisella sähkövarauksella ja purkamalla tämän jälkeen varausta halutuista kohdista valonlähteen avulla. Fotojohteen pinnan tasainen varaaminen toteutetaan yleensä koronan avulla. Varausvaiheessa pyritään saavuttamaan prosessinopeuden määräämässä ajassa niin suuri potentiaali fotojohteella, että valotuksen jälkeen sähkövarauskuvion modulaatio kuvakohtien ja ei-kuvakohtien välillä on seuraavien prosessivaiheiden kannalta riittävä. Valotus saa aikaan varausten purkautumista valoa saaneilta kohdin, mikä johtaa latentin eli piilevän kuvan (sähköinen varauskuvio) syntymiseen. Tulostuksessa valotus tapahtuu digitaalisen kuva- ja tekstitiedon ohjaamana yhden tai useamman valonlähteen avulla./11,16,27,40,53,71/ Valonlähteenä valotuksessa käytetään yleisimmin puolijohde- ja kaasulasereita sekä LEDmatriiseja. Laserin hallitseva asema valotusmenetelmänä perustuu sillä aikaansaatavaan pieneen tulostuspisteeseen. Lisäksi lasersädettä on mahdollista ohjata nopeasti ja tarkasti. Tulostuspisteen tarkka kohdistaminen fotojohteelle edellyttää yleisimmin mekaanista peililinssi-järjestelmää. Jakamalla lasersäde osiin ja moduloimalla kutakin sädettä erikseen, saavutetaan korkean tulostusresoluution lisäksi myös korkea tulostusnopeus. Esimerkiksi Xeroxin DocuTech 135:ssa, joka on yksi laitteista, joilla hankittiin koeaineistoa tähän työhön, kahta lasersädettä moduloidaan erikseen./11,16,78/ Rivimuotoisuudesta johtuen LED-matriisilla /16/ on kompakti rakenne, eikä poikkeutusta tarvita, vaan modulointi toteutetaan suoraan sähkövirralla ja se voi siten olla useampitasoista. LED-valotuksessa kuitenkin myös skannaaminen laserin tapaan on mahdollinen, mistä esimerkkinä voidaan mainita Xeroxin DocuColor 2060, jossa valotus tapahtuu skannaamalla kahta yksittäistä LED-valonlähdettä /59/. Elektrofotografiassa sovellettavien LED-matriisien valon määrä tulostuspisteessä on säädettävissä ja siten jokaisella tulostuspisteellä voi olla useita harmaasävyjä. Kun latentti kuva on muodostettu, se muutetaan kehitysvaiheessa näkyväksi siirtämällä sähköisesti varattu tooneri fotojohteelle. Kehityksessä tooneripartikkelit tarttuvat vastakkaismerkkisesti varautuneeseen latenttiin kuvaan ( charged area development, CAD). Toisessa kehitystavassa toonerin varaus on latentin kuvan kanssa samanmerkkinen ja tooneri tarttuu valottuneisiin alueisiin, joihin on valotuksen jälkeen indusoitu sähkövarauksia ( discharged area development, DAD). Seuraavassa vaiheessa fotojohteelle kehitetty toonerikuvio siirretään sähkökentän tai puristuksen tai näiden molempien avulla paperille. Siirrossa voidaan käyttää lisäksi offset-sylinteriä tai erillistä siirtohihnaa./11,16,27,40,53/

5 Kiinnitysvaiheessa kiinteät tooneripartikkelit saadaan tarttumaan paperille joko lämmön, mekaanisen puristuksen tai näiden yhdistelmän avulla. Kiinnitysvaiheen tarkoituksena on sulattaa tooneri, levittää se tasaiseksi kerrokseksi paperin pinnalle ja saada tooneri tarttumaan paperiin. Hyvän tulostusjäljen saavuttamiseksi kiinnitysvaiheelta edellytetään hyvää toonerin adheesiota paperiin sekä tietynasteista kiiltoa, jotka edellyttävät toonerin riittävää kuumenemista. Kiinnittyminen tapahtuu kolmessa vaiheessa. Ensimmäisen vaiheen muodostaa sintrautuminen eli tooneripartikkelien yhtyminen toisiinsa lämpötilan ylittäessä niiden sulamis- tai lasittumispisteen. Tämän jälkeen pehmennyt tai sulanut tooneri leviää paperin pinnalle ja tooneri penetroituu paperiin ulkoisen puristuksen sekä paperin kapillaarirakenteen synnyttämän imun vaikutuksesta. Kaikissa kolmessa vaiheessa käyttövoimana on pintaenergia ja vastustavana voimana reologisista ominaisuuksista riippuvainen toonerin virtausvastus./11,27,40,53,75/ Toimistotulostimissa yleisin kiinnitysmenetelmä on kuuman nipin kiinnitys. Siinä tooneri kiinnitetään paperiin yleensä puristustelan ja kuuman telan välisessä nipissä. Kylmän nipin menetelmässä ei käytetä lämpöä, vaan tooneri kiinnittyy paperiin kahden kovapintaisen telan välisessä nipissä paineen vaikutuksesta. Digitaalisissa painokoneissa sekä suuren nopeuden tulostimissa käytettyjä kiinnitysmenetelmiä kuuman nipin lisäksi ovat säteily-, säteilypulssi- (flash), IR- sekä liuotinhöyrykiinnitys. Puhdistusvaiheessa fotojohteelta poistetaan siihen jäänyt tooneri ja sähkövaraukset mekaanisen käsittelyn sekä sähkökenttien avulla ennen seuraavan kierroksen varausvaihetta./11,16,22,27,40,53,76/

6 3 TULOSTUSLAADUN MUODOSTUMINEN 3.1 Yleistä Digitaalisten painokoneiden painolaatua verrataan usein offset-laatuun, joka onkin ollut elektrofotografialaitteiden laadullisena tavoitteena erityisesti suuren nopeuden laitteissa. Offset-laadun saavuttamista on kuitenkin rajoittanut muun muassa elektrofotografiaprosessissa esiintyvä kohina. Elektrofotografista tulostuslaatua on rajoittanut myös huono tooneriadheesio, kuva-alueen ulkopuolella olevat tooneripartikkelit sekä rasteripintojen epätasaisuus./42,46,82/ Tulostus- ja painolaatuun vaikuttavat prepress -vaiheen, käytetyn ohjelmiston sekä prosessin ja laitetekniikan lisäksi käytetyt materiaalit, tooneri ja paperi. Materiaalien yhteiskäyttäytymisellä on voimakas vaikutus painotuotteessa saavutettavan resoluution lisäksi myös värikylläisyyteen ja sävyalueeseen. Paperin ja toonerin väliset vuorovaikutukset vaikuttavat myös mikromittakaavaisten tunnuslukujen, kuten esimerkiksi rasteripisteiden laatuun. Materiaalien yhteensopimattomuus saattaa johtaa alhaiseen tulostuslaatuun./1,16,35,36/ Vakionopeudella toimivien digitaalisten painokoneiden painojäljen laatua on mahdollista säätää ainoastaan rajoitetusti. Useimmat resoluutio- ja nopeusrajoitukset riippuvat laitteen teknisestä toteutuksesta. Nopeus- ja resoluutiopotentiaalia ei välttämättä saavuteta samassa laitteessa, sillä tulostusnopeuden ja saavutettavissa olevan resoluution välillä vallitsee yleensä käänteinen yhteys. Nykyään tuotantomittakaavainen digitaalinen painaminen vastaa painolaadultaan ja painonopeudeltaan alhaisen suorituskyvyn offset-painamista. /3,11,30,36,40/ Seuraavissa luvuissa on tarkasteltu tulostuslaatuun vaikuttavia tekijöitä. Luvuissa 3.2-3.7 on tarkasteltu resoluution ja rasteroinnin, prosessin eri osavaiheiden, toonerin, paperin ja pisteenleviämisen sekä reunakohinan vaikutusta tulostuslaatuun. Kehitysvaiheen vaikutusta tulostuslaatuun on tarkasteltu toonerin ominaisuuksien muodossa ja siirron sekä kiinnityksen vaikutusta muun muassa näiden vaiheiden vaikutuksena työn kokeellisessa osassa tutkittuihin tulostetun ja painetun alueen reunoilla esiintyviin efekteihin, joita on käsitelty luvussa 3.7.

7 3.2 Resoluutio ja linjatiheys Tulostusresoluutio sekä rasterin linjatiheys vaikuttavat saavutettavaan tulostuslaatuun. Digitaalisten tulostusmenetelmien kehitystä dominoi pitkään pyrkimys kasvattaa spatiaalista resoluutiota. Viime aikoina laatua on kuitenkin pyritty parantamaan spatiaalisen resoluution kasvattamisen sijaan lisäämällä sävytasojen lukumäärää nostamalla pikseliä kohti käytettävien bittien määrää /16/. Hyvä yksityiskohtien toistuminen on edellytys korkean tulostus- ja painolaadun saavuttamiselle. Laitteiden yksityiskohtien toistokykyä kuvataan niiden nimellisen resoluution avulla, joka ilmaisee tulostettavissa tai painettavissa olevien pisteiden tai pikselien lukumäärää pituusyksikköä kohti, yleensä yksikössä dpi (dots per inch). Koska tulostimet kykenevät yleensä tulostamaan ainoastaan kahta sävyä, kuvat pitää rasteroida useamman värisävyn saavuttamiseksi kuvassa. Rasteri- eli linjatiheys ilmaisee linjojen tuumakohtaiseen määrän (lpi) ja se määrittää pikselimatriisin koon. Esimerkiksi 300 dpi:n tulostimessa yksittäiset pikselit voidaan tulostaa paperille 1/300 tuuman välein kussakin suunnassa. Näiden pikselien jakaminen 4x4 kokoisiin pikselimatriiseihin tuottaisi 300 / 4 = 75 pikselimatriisia tuumaa kohti./9,36,53,62,92/ Käytetty linjatiheys riippuu resoluutiosta. Korkeampi resoluutio mahdollistaa tiheämpien pikselimatriisien tulostamisen ja johtaa siten yksityiskohtien parempaan toistumiseen. Sävyjen määrä kuitenkin pienenee linjatiheyden kasvaessa ja yksityiskohtien pienentyessä. Jos sävyjen määrä halutaan säilyttää, tulee tulostusresoluutiota vastaavasti kasvattaa. Suurempi tulostuspikselien määrä pikselimatriisia kohti siten mahdollistaa enemmän toistettavia sävyjä. Mikäli tulostettavan yksityiskohdan koko ei ole riittävän pieni, kuva näyttää rakeiselta, eivätkä sävyt toistu tasaisina. Tulostuslaatu ei kuitenkaan määräydy ainoastaan resoluution perusteella, sillä useissa tulostimissa on mahdollista tuottaa eri sävyisiä tulostuspikseleitä. Toistettavien sävyjen määrä saadaan kaavan 1 avulla, kun paperi muodostaa yhden sävyn /9,16,36,50,62,81,92/: 2 A G = 1+ ( n 1) (1) L missä G = toistettavissa olevien sävyjen määrä A = tulostusresoluutio (dpi) L = linjatiheys (lpi) n = pikselikohtainen sävyjen lukumäärä

8 Kun kukin tulostuspikseli voi saada useampia sävyjä, kasvaa pikselimatriisia kohti toistettavien sävyjen määrä siis huomattavasti /36/. Kaavasta 1 havaitaan, että laitteella, jonka nimellinen resoluutio on pienempi, on mahdollista saavuttaa yhtä monta sävyä kuin korkeamman resoluution laitteella, kun pikselikohtaisten sävyjen määrää voidaan säätää. Kun digitaalisen painokoneen tulostuspikselin koko on riittävän pieni, määrää rajan linjatiheydelle käytetyn paperin kyky toistaa pieniä yksityiskohtia, toisin sanoen korkeita taajuuksia. Tulostuslaatua on mahdollista parantaa soveltamalla perinteisen amplitudimoduloidun (AM) rasteroinnin sijasta taajuusmoduloitua (FM) eli stokastista rasterointia. AMrasteroinnissa värisävyt muodostetaan varioimalla pisteen kokoa yksittäisten rasteripisteiden välisen etäisyyden pysyessä vakiona. FM-rasteroinnissa yksittäisten pisteiden koko on vakio ja sävyt muodostetaan vaihtelemalla pisteiden välisiä etäisyyksiä. FM-rasteroinnilla on mahdollista saavuttaa AM-rasterointia parempi yksityiskohtien toistokyky./16,36,50,53/ 3.3 Valotus Elektrofotografialaitteiden resoluutio määräytyy horisontaalisen osoitettavuuden, vertikaalisen osoitettavuuden sekä laserin spotin ominaisuuksien perusteella. Horisontaalinen osoitettavuus tapahtuu poikkeuttamalla lasersädettä ja vertikaalinen osoitettavuus pyörivän rummun avulla rummun pyörähtämän vakiollisen matkan määrittäessä osoitettavuuden. Laserin spotin resoluutioon vaikuttavia ominaisuuksia ovat spotin koko ja muoto./43,80/ Korkean resoluution saavuttaminen latentissa kuvassa on edellytys korkean tulostuslaadun saavuttamiselle. Orgaanisessa fotojohteessa varaus generoidaan varausten generointikerroksessa (charge generation layer, CGL) ja kuljetetaan varausten kuljetuskerroksessa (charge transport layer, CTL). Valo kulkee fotojohteen läpi ja absorboituu varausten generointikerrokseen, joka sijaitsee varausten kuljetuskerroksen alapuolella. Absorptio synnyttää liikkuvia varauksia, jotka kulkevat fotojohteen läpi ja saavat aikaan varauskuvion neutraloitumisen fotojohteen pinnalla. Yksityiskohtien toistumiseen latentissa kuvassa vaikuttavat varausten sivusuuntainen liike valotuksen aikana sekä varausten keskinäinen repulsio, jotka molemmat toimivat sähkövarauskuvion leviämistä aiheuttavina tekijöinä. Liikkuvien varausten sivusuuntainen liike on suuruusluokkaa 10 µm ja varausten keskinäisestä repulsiosta johtuva leviäminen luokkaa 1 µm./5,53,54,87/

9 Valonlähteellä aikaansaadun valopisteen koon eli spottikoon fotojohteella tulee siten olla yhteensopiva tavoitellun resoluution kanssa. Parempi resoluutio saavutetaan pienemmällä spottikoolla. Pisteen koon pienentyessä kuitenkin myös varausten keskinäinen repulsio voimistuu, sillä keskinäinen repulsiovoima on verrannollinen varaustiheyden neliöön. /53,58,87/ Varausten sivusuuntaiseen liikkeeseen voimakkaimmin vaikuttava tekijä on orgaanisten fotojohteiden paksuus. Mitä ohuempi fotojohde on, sitä lyhyempi aika kuluu valotuksessa sähkövarauksen purkautumiseen varauksen kulkiessa fotojohteen läpi. Saman ajan tapahtuu myös pisteenleviämistä aiheuttavaa varausten sivusuuntaista liikkumista. Sähkövarauskuvion leviäminen tapahtuu siten ensisijaisesti varausten kuljetuskerroksessa, jonka tulisi olla fotojohteen kokonaispaksuuteen nähden pieni. Kehittyneiden orgaanisten fotojohteiden CGL on tyypillisesti luokkaa 0,1-0,5 µm ja CTL 25-30 µm. Yleensä varauksesta puretun spotin halkaisija ei voi olla CTL -kerroksen paksuutta pienempi. Kehityssuuntana on siten ollut kerrospaksuuden pienentäminen fotojohteissa./16,46,54/ Fotojohteen herkkyys määrää potentiaalin purkautumiseen tarvittavan valoenergian. Spektraalisen herkkyyden tulee olla yhteensopiva käytetyn valonlähteen aallonpituuden kanssa. Fotojohteen herkkyyttä vastaavalla aallonpituusalueella valo absorboituu fotojohteeseen ja aikaansaa varausten purkautumisen. Vaihtelu fotojohteen herkkyydessä tai laserin intensiteetissä johtaa vaihteluun varauksesta puretun spotin koossa. Fotojohteen valoherkkyyden vaihtelu on seurausta varausten generointikerroksen ja varausten kuljetuskerroksen paksuuksien vaihtelusta./46,53,71/ Lasersäteen spotin diffraktiorajoittuneisuudesta johtuen fotojohteen pinnalle tulevan valospotin muoto on likimäärin gaussinen ja purkaus leviää edelleen varausten keskinäisen repulsion seurauksena. Saavutettavissa oleva resoluutio riippuu voimakkaasti lasersäteen spottikoosta fotojohteella ja esimerkiksi 1200 dpi:n resoluutiotason saavuttaminen on vaikeaa, sillä lasersäteen todellinen spottikoko useimmissa sovelluksissa on huomattavasti tällaisen resoluutiotason edellyttämää 21 µm spottikokoa suurempi. Diffraktiorajoittuneen lasersäteen spotin koko fotojohteella saadaan kaavan 2 avulla./37,46,84/ Spottikoko fotojohteella = λ R 1,1 d (2) missä λ = laserin aallonpituus d = aukon leveys R = käytetyn linssin polttoväli

10 Lähellä infrapuna-aluetta (800 nm) emittoivien laserien käyttö on johtanut pidemmille aallonpituuksille herkkien fotojohteiden kehittämiseen. Kaavasta 2 kuitenkin havaitaan, että punaista laseria lyhyempien aallonpituuksien, kuten esimerkiksi sinisellä alueella emittoivan laserin käyttäminen mahdollistaisi lasersäteen fokusoimisen pienempään spottikokoon ja siten korkeamman optisen resoluution saavuttamisen. Sinisen laserin käyttäminen edellyttää fotojohteen herkkyyttä 400 nm aallonpituudelle./37,46,53,71,84/ 3.4 Toonerikehitys 3.4.1 Toonerityypit Elektrofotografiaprosessissa kehitys tapahtuu joko nestemäisten tai kuivien 1- ja 2-komponenttisten pulveritoonerien avulla. Nestemäisiä ja 2-komponenttisia kuivia pulveritoonereita sovelletaan keski- ja suurnopeusalueella. Suurin osa käytetyistä toonereista on kuivia 2- komponenttitoonereita. Niissä on tooneripartikkelien lisäksi kantajapartikkeleita, joiden tehtävänä on sähkövarauksen synnyttäminen ja toonerin kuljettaminen kehitysalueelle. Tooneri sekoitetaan kantoainejauheeseen ja varautuminen tapahtuu kontaktissa kantajan kanssa (ns. triboelektrifikaatio)./11,16,50,56/ Mono- eli 1-komponenttiset pulveritoonerit /53,54,57,71/ voivat olla magneettisia tai eimagneettisia. Niissä yleisin varautumistapa on kontaktivarautuminen syöttölaitteen pintojen kanssa. Magneettisia aineita sisältävät yksikomponenttiset tooneripartikkelit kuljetetaan säiliöstä kehitysalueelle magneettivoimien avulla. Ei-magneettisten tooneripartikkelien kuljetus fotojohteelle tapahtuu telojen avulla. Yksikomponenttisia toonereita käytetään piennopeusalueella. Kaikki tämän työn tutkimusta varten hankitut näytteet painettiin ja tulostettiin kuiviin pulveritoonereihin perustuvilla laitteilla. 3.4.2 Toonerin koostumus Taulukossa 1 on esimerkki toonerin tyypillisimmistä ainesosista. Toonerit koostuvat ensisijaisesti värin antavasta pigmentistä sekä termoplastisista hartseista. Niihin lisätään myös lisäaineita. Hartsi valitaan kiinnitysmenetelmän perusteella ja sen tehtävä on kiinnittää pigmentti paperiin. Valintaan vaikuttavat hartsin sulamis-, termiset, mekaaniset sekä sähköiset ominaisuudet. Pigmentit valitaan hartsiin dispergoitavuuden perusteella ja niiden osuus määräytyy yleensä tavoitellun kontrastin tai densiteetin ja toonerin varautumisvaatimusten perusteella. Pigmentit voivat olla orgaanisia tai epäorgaanisia. Hiilimustaa käytetään usein mustissa toonereissa ja orgaanisia pigmenttejä (tai väriaineita) värillisissä toonereissa. Orgaaniset pigmentit vaikuttavat myös toonerin varauksen voimakkuuteen ja polaarisuuteen./20,22,27,31,69/

11 Taulukko 1. Pulveritoonerin tyypillinen koostumus /31/ Komponentti Keskimääräinen osuus [%] Käyttötarkoitus Hartsi 90 sideaine Pigmentti 5 väri Sähkövarauksensäätöaine 2 kontaktivaraus Vaha 3 kiinnitys Virtauksen säätöaine 0,5 virtaus Lisäaineita ovat sähkövarauksensäätöaineet, pintalisäaineet ja magneettiset lisäaineet. Varauksensäätöaineita käytetään säätelemään toonerin varausta silloin, kun käytetty pigmentti ei saa aikaan riittävää varaustasoa tai -nopeutta. Niillä voidaan kumota muiden toonerikomponenttien varausvaikutus ja valita tooneri varautumaan negatiivisesti tai positiivisesti. Pintalisäaineilla parannetaan toonerin virtausominaisuuksia ja estetään partikkelien tarttumista toisiinsa. Niillä voidaan myös tehostaa toonerin siirtymistä fotojohteelta paperille alentamalla toonerin adheesiota fotojohteeseen. Käyttämällä vahaa estetään sulan toonerin tarttuminen kiinnitystelalle kiinnityksen aikana./22,31/ 3.4.3 Toonerin ominaisuudet Tärkeimmät toonereita karakterisoivat ominaisuudet ovat pintakemialliset ja viskoelastiset ominaisuudet, partikkelikoko sekä varaus/massa-suhde (q/m). Toonerin pintakemialliset ja viskoelastiset ominaisuudet säätelevät toonerin käyttäytymistä kiinnityksessä. Tooneripartikkelit ovat halkaisijaltaan noin 5-20 µm ja kantajien koko partikkeleihin nähden on noin viisin - kymmenkertainen. Partikkelikoolla ja partikkelikokojakaumalla on huomattava vaikutus tulostuslaatuun. Kokojakauman tulee olla kapea, sillä laajan kokojakauman pienet partikkelit aiheuttavat pölyyntymistä ja suuret partikkelit heikentävät kuvanlaatua. Myös oikeanlaisen varauksen saavuttaminen kaikissa partikkeleissa on vaikeaa jakauman ollessa laaja, sillä toonerin optimaalinen varaus riippuu partikkelikoosta./11,22,36,57,69/ Kehitysvaihe asettaa yleensä rajan parhaalle saavutettavissa olevalle tulostuslaadulle. Toonerin partikkelikoon tulee olla yhteensopiva tulostuslaitteen resoluution kanssa. Johtuen pienellä partikkelikoolla saavutettavasta korkeammasta resoluutiosta ja sitä kautta paremmasta kuvanlaadusta, on toonerin partikkelikokoa pyritty jatkuvasti pienentämään. Resoluutiota rajoittavaksi tekijäksi elektrofotografiassa ei muodostu tarve fokusoida valospotti pienempään pisteeseen fotojohteella, vaan rajan saavutettavalle resoluutiolle muodostaa toonerin partikkelikoko./5,16,27,30,56,62,71/

12 Pulveritoonereilla pienin hallittava partikkelikoko 5-10 µm /5,12,57/ on jo saavutettu kehittyneissä laitteissa. Tätä pienempien partikkelien hallinta on hyvin vaikeaa ja paperin sijasta partikkelit saattavat ajautua ilmaan. Korkeamman resoluution saavuttamiseksi tooneripartikkelit dispergoidaan nesteeseen /5,11,40/. Nestemäisten toonerien partikkelikoot /11,16,40/ ovat suuruusluokkaa 1 µm tai sen alle. Tällä hetkellä kuivaa pulveritooneria soveltavien kaupallisten elektrofotografialaitteiden resoluutiotaso on 400-600 dpi /11/. Indigon E-Print 1000 /16,40/ on esimerkki nestemäistä tooneria käyttävästä laitteesta ja sen resoluutioksi on määritelty 812 dpi. Käytetty valmistustekniikka vaikuttaa toonerin partikkelikokoon ja partikkelikokojakaumaan. Perinteisen jauhatustekniikan rinnalla toonereiden valmistuksessa käytetään myös muita valmistustekniikoita, kuten esimerkiksi partikkelien polymerointia, joilla saavutetaan jauhatustekniikkaa pienempiä partikkelikokoja. Vaikka teoriassa toonerin pienemmällä partikkelikoolla saavutetaankin korkeampi tulostuslaatu, ei käytännössä näin aina ole. Tulostuslaatu riippuu voimakkaasti myös itse elektrofotografiaprosessista, eikä pieni partikkelikoko siten takaa korkeaa tulostuslaatua kaikissa laitteissa./22,24,56,91/ Tooneripartikkelien siirtyminen kehitysvaiheessa ainoastaan varauskuvion määräämiin kohtiin fotojohteella edellyttää partikkelien varaamista tasaisella sähkövarauksella sekä mahdollisimman kapeaa varausjakaumaa. Tavoiteltuun tooneripartikkelin varaukseen nähden vastakkaismerkkisen toonerin osuuden on havaittu vaikuttavan voimakkaasti taustakohinan muodostumiseen kehitysvaiheessa. Taustatoonerin määrää vähennetään alentamalla vääränmerkkisen toonerin osuutta keskimääräistä varaus/massa -suhdetta nostamalla. /11,53,71,85/ Majava /45/ havaitsi tutkimuksissaan, ettei toonerin koolla ollut selkeää vaikutusta tulostuslaadun muodostumisessa, vaan laadun pääteltiin olevan voimakkaammin riippuvainen juuri vääränmerkkisestä toonerista, joka johtaa tooneripartikkelien siroamiseen painetun pinnan reunoille.

13 3.5 Paperille asetetut vaatimukset 3.5.1 Vaikutus yksityiskohtien toistumiseen Resoluution kasvun ja siihen liittyvän toonerin partikkelikoon pienenemisen seurauksena erityisesti paperin sileysvaatimukset ovat lisääntyneet. Paperin pintarakenteen on havaittu vaikuttavan yksityiskohtien toistumiseen resoluutiotasolla 600 dpi. Resoluution ylittäessä 900 dpi paperiominaisuuksien vaikutus tulostusjälkeen voimistuu edelleen. Tämä johtuu siitä, että pienin toistettava yksityiskohta on tavallisen kopiopaperin pinnan dimensioita, kuituja ja karheutta, pienempi. Karheilla papereilla korkean linjatiheyden mahdollistamien pienten yksityiskohtien toistamista rajoittaa muun muassa pisteenkasvu. Elektrofotografiassa käytetyt paperit ovat pääosin päällystämättömiä hienopapereita ja erityisesti värillisessä elektrofotografiassa myös päällystetyt laadut ovat yleisiä./1,9,27,38,57,82/ Lindberg /42/ havaitsi tutkimuksissaan paperilaadun vaikuttavan selvästi yksityiskohtien toistumiseen offset-painamisessa. Sen sijaan tutkituilla digitaalisilla painokoneilla paperin vaikutus havaittiin kuitenkin vähäiseksi ja joillain digitaalisilla painokoneilla yksityiskohtien toistuminen oli tutkituista paperilaaduista riippumaton. Tutkitut paperit vaihtelivat puupitoisesta, päällystämättömästä 70 g/m 2 paperista puuvapaaseen, päällystettyyn kiiltävään 170 g/m 2 paperiin. Korkeamman resoluution seurauksena paperin rakenteellisten ominaisuuksien lisäksi myös vaatimukset sähköisten ja termisten ominaisuuksien pienimittakaavaiselle tasaisuudelle korostuvat /57/. Seuraavassa luvussa on tarkasteltu paperin painettavuuteen vaikuttavien ominaisuuksien lisäksi paperin ajettavuuteen vaikuttavia ominaisuuksia. 3.5.2 Vaatimukset ajettavuudelle ja painettavuudelle Paperin soveltuvuutta elektrofotografiaprosessiin voidaan arvioida sen ajettavuuden ja painettavuuden avulla. Hyvä ajettavuus edellyttää paperin kulkua ongelmitta tulostus- tai painoprosessin läpi. Vastaavasti painettavuusominaisuuksiin luetaan kaikki tulostus- tai painojäljen laatuun vaikuttavat tekijät. Painettavuutta karakterisoidaan tulostusjäljestä määritettävillä ominaisuuksilla, kuten yksityiskohtien toistumisella, kontrastilla ja sävytasojen määrällä. Painettavuuden kannalta kriittisimmät prosessivaiheet elektrofotografiassa ovat toonerin siirto ja kiinnitys. Ajettavuuteen ja painettavuuteen liittyvät vaatimukset ovat usein ristiriidassa keskenään./40,75/

14 Paperilla tulisi olla riittävän suuri jäykkyys, sillä paperin taipuminen aiheuttaa tukoksia tulostimessa. Liian jäykkä paperi ei kuitenkaan taivu riittävästi kulkeakseen tulostimessa kuljettimia pitkin. Kasvavan jäykkyyden on myös havaittu lisäävän siirtymättömän toonerin määrää sähköisessä siirrossa. Toonerin siirtotehokkuuden paikallinen vaihtelu aiheuttaa kuvanmuodostavalla alueella kohinaa. Jäykkyys on riippuvainen paperin neliömassasta siten, että neliömassan kasvattaminen parantaa jäykkyyttä./1,29,40,44/ Paperin kitkaominaisuudet vaikuttavat ajettavuuteen /44/ siten, että liian alhaisen kitkakertoimen paperin käyttö johtaa epäonnistuneeseen syöttöön ja liian suuren kitkakertoimen paperi puolestaan voi aiheuttaa kaksoissyöttöjä arkkien tarttuessa toisiinsa. Tärkeintä ajettavuuden kannalta kuitenkin on, että kitkaerot paperien välillä ovat mahdollisimman pieniä. Hyvä mittapysyvyys on tärkeää erityisesti kaksipuolisessa tulostuksessa ja väritulostuksessa. Riittämätön mittapysyvyys voi aiheuttaa käyristymistä, kupruilua sekä tulostumattomia kuvia. Suurin osa paperin syötössä ja kuljetuksessa esiintyvistä ongelmista on seurausta paperin käyristymisestä. Se voi johtua paperin epätasaisista jännityksistä tai eroista hienoja täyteainepitoisuudessa, tiheydessä tai kuituorientaatiossa paperin puolten välillä. Jännitysten purkautuminen ympäristön kosteuspitoisuuden muutoksen tai kiinnityksessä käytetyn lämpötilan aiheuttaman kosteusmuutoksen seurauksena johtaa paperin käyristymiseen. Käyristymistä tapahtuu erityisesti sellaisissa laitteissa, joissa ainoastaan toinen nipin teloista on kuumennettu. Tällöin paperi käyristyy kuumennettuun telaan päin./44,57,63,74,75/ Paperin pinnan karheudella on huomattava merkitys elektrofotografiassa. Sileillä papereilla sähköinen varautuminen on tasaisempaa kuin karheilla papereilla, mikä näkyy toonerin tasaisempana siirtymisenä. Mekaaniseen siirtoon perustuvassa elektrofotografiassa siirtotehokkuus paranee sileyden kasvaessa johtuen paperin ja fotojohteen paremmasta kontaktista. Lisääntyneellä sileydellä on myös edullinen vaikutus esimerkiksi reunojen terävyyteen, mikä paranee sulan toonerin tasaisemman leviämisen kautta. Lisäksi sileillä papereilla saavutetaan parempi densiteetti ja tooneriadheesio. Karheuden tulee kuitenkin olla riittävän suuri paperin irtoamiseksi ongelmitta fotojohteelta tai kiinnitystelalta. Myös taustakohinaa aiheuttavien kuva-alueen ulkopuolella esiintyvien tooneripartikkelien on todettu olevan vähäisempää karheilla papereilla. Sileyden parantamiseksi paperi usein kalanteroidaan, mikä vaikuttaa paperin jäykkyyttä sekä paksuutta alentavasti./1,21,34,38,40,41,44,53/