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Le principe de fonctionnement d'une imprimante laser Samsung. Le monde des périphériques PC. Principes de l'impression couleur

Aujourd'hui, je veux parler de appareil et principe de fonctionnement imprimante laser . Tout le monde connaît cet appareil, mais peu connaissent le principe de son fonctionnement et les raisons de ses dysfonctionnements. Dans cet article, je vais essayer d'expliquer clairement le principe de fonctionnement des « imprimantes laser », et dans les articles suivants sur les dysfonctionnements des imprimantes laser, la raison de leur apparition et comment les éliminer.

Périphérique d'imprimante laser

Le fonctionnement de toute imprimante laser moderne est basé sur la photoélectriqueprincipe xérographie. Sur la base de cette méthode, toutes les imprimantes laser sont structurellement composées de trois parties principales (assemblages) :

- Unité d'assainissement laser.

- Unité de transfert d'images.

- Unité de fixation d'image.

L'unité de transfert d'image signifie généralement une cartouche d'imprimante laser et un rouleau de transfert de charge (Transfertrouleau) dans l'imprimante elle-même. Nous parlerons plus en détail de la structure de la cartouche laser plus tard, mais dans cet article nous ne considérerons que le principe de fonctionnement. Il convient également de noter qu'au lieu de numériser au laser dans certaines imprimantes (principalement OKІ» ) Le balayage LED est utilisé. Il remplit les fonctionseCependant, seul le rôle d'un laser est assuré par les LED.

Par exemple, considérons imprimante laser HP LaserJet 1200 (Fig.1). Le modèle connaît beaucoup de succès et a fait ses preuves en termes de longue durée de vie, de commodité et de fiabilité.

Nous imprimons sur certains supports (principalement du papier), et l'unité d'alimentation papier se charge de l'envoyer vers la « bouche » de l'imprimante. En règle générale, il est divisé en deux types structurellement différents l'un de l'autre. Mécanisme d'alimentation du plateau inférieur, s'appelle - Bac 1, et mécanisme d'alimentation par le haut(bypass) - Bac 2. Malgré les différences de conception dans leur composition, ils présentent (voir Fig. 3) :

- Rouleau d'entraînement du papier- nécessaire pour tirer le papier dans l'imprimante,

- Plaquette de frein et bloc séparateur requis pour séparer et ramasser une seule feuille de papier.

Directement impliqué dans la formation de l’image cartouche d'imprimante(Fig. 4) et unité de numérisation laser.

Une cartouche d'imprimante laser se compose de trois éléments principaux (voir Fig. 4) :

Photocylindre,

Arbre de précharge,

Arbre magnétique.

Photocylindre

Photocylindre(SRO- organiquephotoconducteurtambour), ou encore photoconducteur, est un arbre en aluminium recouvert d'une fine couche de matériau photosensible, qui est en outre recouverte d'une couche protectrice. Auparavant, les photocylindres étaient fabriqués à base de sélénium, c'est pourquoi ils étaient également appelés arbres en sélénium, ils sont désormais fabriqués à partir de composés organiques photosensibles, mais leur ancien nom est encore largement utilisé.

Propriété principale photocylindre– changer de conductivité sous l’influence de la lumière. Qu'est-ce que ça veut dire? Si une charge est donnée au photocylindre, il restera chargé assez longtemps, mais si sa surface est éclairée, alors aux endroits où il est illuminé, la conductivité du photorevêtement augmente fortement (la résistance diminue), la charge " coule » de la surface du photocylindre à travers la couche interne conductrice et à cet endroit une zone chargée de manière neutre apparaîtra.

Riz. 2 Imprimante laser HP 1200 avec capot retiré.

Les chiffres indiquent : 1 - Cartouche ; 2 - Unité de transfert d'images ; 3 - Unité de fixation d'image (poêle).

Riz. 3 Unité d'alimentation papierPlateau 2 , vue de l'arrière s.

1 - Rouleau d'entraînement du papier ; 2 - Plateforme de freinage (bande bleue) avec séparateur (non visible sur la photo) ; 3 - Rouleau de transfert de charges (transfertrouleau), transmettant le papier a une charge statique.

Riz. 4 Cartouche d'imprimante laser à l'état démonté.

1- Photocylindre ; 2- Arbre de précharge ; 3- Arbre magnétique.

Processus de superposition d'images.

Photocylindre utilisant un arbre de précharge (RAP) reçoit une charge initiale (positive ou négative). Le montant des frais lui-même est déterminé par les paramètres d'impression de l'imprimante. Une fois le photocylindre chargé, le faisceau laser passe sur la surface du photocylindre en rotation et les zones éclairées du photocylindre deviennent chargées de manière neutre. Ces zones neutres correspondent à l'image souhaitée.

L'unité de numérisation laser se compose de :

Laser à semi-conducteur avec lentille de focalisation,
- Miroir rotatif sur le moteur,
- Groupes de lentilles formatrices,
- Des miroirs.

Riz. 5 Unité de numérisation laser avec couvercle retiré.

1,2 - Laser à semi-conducteur avec lentille de focalisation; 3- Miroir rotatif; 4- Groupe de lentilles formatrices; 5- Miroir.

Le tambour a un contact direct arbre magnétique m (Magnétiquerouleau), qui alimente le toner depuis la trémie de cartouche jusqu'au cylindre photo.

L'arbre magnétique est un cylindre creux avec un revêtement conducteur, à l'intérieur duquel est insérée une tige magnétique permanente. Le toner situé dans la trémie dans la trémie est attiré vers l'arbre magnétique sous l'influence du champ magnétique du noyau et d'une charge supplémentaire fournie, dont la valeur est également déterminée par les paramètres d'impression de l'imprimante. Cela détermine la densité de l’impression future. Depuis l'arbre magnétique, sous l'influence de l'électrostatique, le toner est transféré à l'image formée par le laser sur la surface du photocylindre, car il a une charge initiale ; il est attiré vers les zones neutres du photocylindre et repoussé de la même manière. ceux chargés. C'est l'image dont nous avons besoin.

Il convient de noter ici deux mécanismes principaux de création d'une image. La plupart des imprimantes (HP,Canon, Photocopier) un toner avec une charge positive est utilisé, restant uniquement sur les surfaces neutres du photocylindre, c'est-à-dire que le laser n'éclaire que les zones où l'image doit être. Dans ce cas, le cylindre photo est chargé négativement. Le deuxième mécanisme (utilisé dans les imprimantesEpson, Kyocera, Frère) consiste à utiliser un tuner chargé négativement et le laser décharge les zones du photocylindre où il ne devrait pas y avoir de toner. Le photocylindre reçoit initialement une charge positive et le toner chargé négativement est attiré vers les zones chargées positivement du photocylindre. Ainsi, dans le premier cas, on obtient un rendu des détails plus fin, et dans le second, un remplissage plus dense et uniforme. Connaissant ces fonctionnalités, vous pouvez choisir plus précisément une imprimante pour résoudre vos problèmes (impression de texte ou impression de croquis).

Avant d'entrer en contact avec le photocylindre, le papier reçoit également une charge statique (positive ou négative) grâce au rouleau de transfert de charge (Transfertrouleau). Cette charge statique provoque le transfert du toner du cylindre photo vers le papier lors du contact. Immédiatement après, le neutraliseur de charge statique élimine cette charge du papier, ce qui élimine l'attraction du papier vers le cylindre photo.

Tonique

Nous devons maintenant dire quelques mots sur le toner. Tonique est une poudre finement dispersée constituée de billes de polymère recouvertes d'une couche de matériau magnétique. L'accordeur de couleurs contient également des colorants. Chaque entreprise, dans ses modèles d'imprimantes, MFP et copieurs, utilise des toners originaux qui diffèrent par leur dispersion, leur aimantncolonne vertébrale et propriétés physiques. Par conséquent, vous ne devez en aucun cas remplir les cartouches avec des toners aléatoires, sinon vous pourriez très rapidement ruiner votre imprimante ou MFP (testé par l'expérience).

Si, après avoir fait passer le papier dans l'unité de numérisation laser, nous retirons le papier de l'imprimante, nous verrons une image déjà formée, qui peut être facilement détruite au toucher.

Unité de fixation d’image ou « poêle »

Pour que l'image devienne durable, elle a besoin réparer. Geler l'image se produit à l'aide d'additifs inclus dans le toner qui ont un certain point de fusion. Le troisième élément principal de l'imprimante laser est chargé de fixer l'image (Fig. 6) - unité de fixation d’image ou « poêle ». D'un point de vue physique, la fixation s'effectue en pressant du toner fondu dans la structure du papier puis en le solidifiant, ce qui confère à l'image une durabilité et une bonne résistance aux influences extérieures.

Riz. 6 Unité de fixation d'image ou poêle. En haut se trouve la vue assemblée, en bas avec la bande séparatrice de papier retirée.

1 - Film thermique ; 2 - Arbre de pression ; 3 - Barre séparatrice de papier.

Riz. 7 Élément chauffant et film thermique.

Structurellement, le « poêle » peut être constitué de deux arbres : celui supérieur, à l'intérieur duquel se trouve un élément chauffant, et l'arbre inférieur, qui est nécessaire pour presser le toner fondu dans le papier. Dans l'imprimante HP 1200 en question, le « poêle » est constitué de films thermiques(Fig. 7) - un matériau spécial flexible et résistant à la chaleur, à l'intérieur duquel se trouvent un élément chauffant et un rouleau de pression inférieur, qui presse le papier grâce au ressort de support. Surveille la température du film thermique capteur de température(thermistance). En passant entre le film thermique et le rouleau presseur, aux points de contact avec le film thermique, le papier chauffe jusqu'à environ 200°C˚ . À cette température, le toner fond et est pressé sous forme liquide dans la texture du papier. Pour éviter que le papier ne colle au film thermique, des séparateurs de papier sont présents à la sortie du four.

C'est ce que nous avons réellement examiné - "comment fonctionne une imprimante". Ces connaissances nous aideront à l'avenir à découvrir les causes des pannes et à les éliminer. Mais vous ne devez en aucun cas accéder vous-même à l'imprimante si vous n'êtes pas sûr de pouvoir la réparer, cela ne fera qu'empirer les choses. Il vaut mieux ne pas économiser d'argent, mais confier cette affaire à des professionnels, car l'achat d'une nouvelle imprimante vous coûtera beaucoup plus cher.

Comprend sept opérations séquentielles pour créer une image donnée sur une feuille de papier. Il s'agit d'un processus technologique très intéressant qui peut être divisé en deux étapes principales : l'application de l'image et sa fixation. La première étape est associée au fonctionnement de la cartouche, la seconde se déroule dans l'unité de fusion (four). En conséquence, en quelques secondes, nous obtenons l'image qui nous intéresse sur une feuille de papier blanche.

Alors, que se passe-t-il en si peu de temps dans l’imprimante ? Voyons cela.

Charge

Rappelons que le toner est une substance finement dispersée (5-30 microns) et que ses particules acceptent très facilement toute charge électrique.

Dans la cartouche, le rouleau de charge assure un transfert uniforme de la charge négative vers le phototambour. Cela se produit lorsque le rouleau de charge est pressé contre le phototambour et qu'il tourne dans un sens (tout en transmettant uniformément une charge statique négative au phototambour), ce qui le fait tourner dans l'autre.

Ainsi, la surface du phototambour a une charge négative uniformément répartie sur la zone.

Exposition

Dans le processus suivant, la future image est exposée sur un phototambour.

Cela se produit grâce à un laser. Lorsqu'un faisceau laser frappe la surface du phototambour, il enlève la charge négative à cet endroit (le point devient chargé de manière neutre). Ainsi, le faisceau laser forme la future image selon les coordonnées spécifiées dans le programme. Exclusivement dans les endroits où cela est nécessaire.

De cette façon, nous obtenons la partie exposée de l'image sous la forme de points chargés négativement sur la surface du phototambour.

Développement

Ensuite, le toner est appliqué sur l'image exposée sur la surface du phototambour en une couche encore fine à l'aide d'un rouleau de développement. Les particules de toner prennent une charge négative et forment une future image sur la surface du tambour.

Transfert

L'étape suivante consiste à transférer l'image du toner chargé négativement du tambour vers une feuille de papier vierge.

Cela se produit lorsque le rouleau de transfert entre en contact avec une feuille de papier (la feuille passe entre le rouleau de transfert et le tambour d'image). Le rouleau de transfert a un potentiel positif élevé, provoquant le transfert de toutes les particules de toner chargées négativement (sous la forme d'une image formée) sur la feuille de papier.

Consolidation

L'étape suivante de l'impression laser consiste à fixer l'image du toner sur une feuille de papier dans une unité de fusion (au four).

À la base, il s’agit du processus de « cuisson » sur papier. Une feuille de toner, passant entre un rouleau thermique et un rouleau presseur, est soumise à un traitement thermo-barique (température et pression), à la suite de quoi le toner se fixe sur la feuille et devient résistant aux influences mécaniques extérieures.

Sur notre photo, vous voyez un arbre thermique et un rouleau presseur. Le rouleau thermique est utilisé dans un certain nombre d’appareils d’impression laser. Une lampe halogène est utilisée à l'intérieur du puits thermique, qui assure le chauffage (élément chauffant).

Il existe d'autres modèles d'appareils d'impression laser, dans lesquels un film thermique est utilisé à la place d'un rouleau thermique (comme élément chauffant). La différence entre eux est que le radiateur halogène met plus de temps à fonctionner. Il convient de noter le fait que les appareils dotés d'un film thermique sont très sensibles aux influences mécaniques de corps étrangers (trombones, agrafes d'une agrafeuse) sur une feuille de papier. Cela entraîne une défaillance du film thermique lui-même. Elle est très sensible aux dommages.

Nettoyage

Étant donné que pendant tout ce processus, une petite quantité de toner reste à la surface du phototambour, une raclette (lame de nettoyage) est installée dans la cartouche pour nettoyer les microparticules résiduelles de toner de la tige du phototambour.

Au fur et à mesure qu'il tourne, l'arbre est nettoyé. La poudre résiduelle finit dans la poubelle de toner usagé.

Suppression des frais

Au cours de la dernière étape, l'arbre du phototambour entre en contact avec le rouleau de charge. Cela conduit au fait que la "carte" de charge négative est à nouveau alignée sur la surface du tambour (jusqu'à ce point, les endroits chargés négativement et ceux chargés neutrement restaient à la surface - ils étaient la projection de l'image).

Ainsi, le rouleau de charge transmet à nouveau un potentiel négatif uniformément réparti à la surface du phototambour.

Ceci termine le cycle d'impression d'une feuille.

Conclusion

Ainsi, la technologie d'impression laser comprend sept étapes successives de transfert et de fixation d'une image sur papier. Sur les appareils modernes, ce processus d'impression d'une image sur du papier A4 ne prend que quelques secondes.

En cas d'usure, les pièces internes, telles que le phototambour, le rouleau de charge ou l'arbre magnétique, sont remplacées. Ces composants sont situés à l’intérieur de la cartouche et vous pouvez les voir sur l’image ci-dessus. En raison de l'usure de ces éléments, la qualité d'impression se dégrade considérablement.

Un peu sur l'histoire de l'impression laser

Et enfin, un peu sur le développement de la technologie d'impression laser. Étonnamment, la technologie d'impression laser est apparue plus tôt, par exemple la même technologie d'impression matricielle. Chester Carlson a inventé une méthode d'impression appelée électrographie en 1938. Il était utilisé dans les photocopieurs de cette époque (années 60-70 du siècle dernier).

Le développement et la création de la première imprimante laser ont été dirigés par Gary Starkweather. Il était un employé de Xerox. Son idée était d'utiliser la technologie des photocopieurs pour créer une imprimante.

Apparu pour la première fois en 1971 première imprimante laser Société Xérox. Il s’appelait le système d’impression électronique Xerox 9700. La production en série a été lancée plus tard, en 1977.

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DANS article est à l'étude principe Actions et appareil moderne laser imprimantes. Elle ouvre série des articles, dédié des principes et des problèmes laser planches.

L'image obtenue à l'aide d'imprimantes laser modernes (ainsi que d'imprimantes matricielles et à jet d'encre) est constituée de points. Plus ces points sont petits et plus ils sont localisés fréquemment, plus la qualité de l'image est élevée. Le nombre maximum de points qu'une imprimante peut imprimer séparément sur une section de 1 pouce (25,4 mm) est appelé résolution et est caractérisé en points par pouce, et la résolution peut être de 1 200 dpi ou plus. La qualité du texte imprimé sur une imprimante laser avec une résolution de 300 dpi est approximativement la même que celle de la typographie. Toutefois, si la page contient des dessins contenant des nuances de gris, vous aurez besoin d'une résolution d'au moins 600 dpi pour obtenir une image graphique de haute qualité. Avec une résolution d'imprimante de 1 200 dpi, l'impression est d'une qualité presque photographique. Si vous devez imprimer un grand nombre de documents (par exemple plus de 40 feuilles par jour), une imprimante laser semble être le seul choix raisonnable, car pour les imprimantes laser personnelles modernes, les paramètres standard sont une résolution de 600 dpi et une vitesse d'impression de 8...12 pages par minute.

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D'UNE IMPRIMANTE LASER

L'imprimante laser a été introduite pour la première fois par Hewlett Packard. Il utilisait le principe électrographique de création d’images – le même que celui des photocopieurs. La différence résidait dans la méthode d'exposition : dans les photocopieurs, elle se faisait à l'aide d'une lampe, et dans les imprimantes laser, la lumière de la lampe remplaçait le faisceau laser.

Le cœur d’une imprimante laser est un photoconducteur organique, souvent appelé tambour d’impression ou simplement tambour. Il est utilisé pour transférer des images sur papier. Le phototambour est un cylindre métallique recouvert d'un mince film de semi-conducteur photosensible. La surface d'un tel cylindre peut être munie d'une charge positive ou négative, qui reste jusqu'à ce que le tambour soit illuminé. Si une partie du tambour est exposée, le revêtement devient conducteur et la charge s'éloigne de la zone éclairée, créant ainsi une zone non chargée. C’est un point clé pour comprendre le fonctionnement d’une imprimante laser.

Un autre élément important de l'imprimante est le laser et le système optique-mécanique de miroirs et de lentilles qui déplacent le faisceau laser le long de la surface du tambour. Le laser de petite taille génère un faisceau de lumière très fin. Réfléchi par des miroirs rotatifs (généralement tétraédriques ou hexagonaux), ce faisceau illumine la surface du phototambour, éliminant sa charge au point d'exposition.

Pour obtenir une image ponctuelle, le laser est allumé et éteint à l'aide d'un microcontrôleur de contrôle. Le miroir rotatif transforme le faisceau en une ligne d'image latente sur la surface du phototambour.

Une fois la ligne formée, un moteur pas à pas spécial fait tourner le tambour pour former la suivante. Ce décalage correspond à la résolution verticale de l'imprimante et est généralement de 1/300 ou 1/600 de pouce. Le processus de formation d’une image latente sur un tambour rappelle la formation d’une trame sur un écran de télévision.

Deux méthodes principales de chargement préliminaire (primaire) de la surface du photocylindre sont utilisées :

Ø à l'aide d'un fil ou d'un treillis fin appelé « fil corona ». Haute tension, appliqué sur le fil, entraîne l'apparition autour de celui-ci d'une zone lumineuse ionisée, appelée couronne, et confère au tambour la charge statique nécessaire ;

Ø en utilisant préchargé arbre en caoutchouc(PCR).

Ainsi, une image invisible sous la forme de points déchargés statiquement est formée sur le tambour. Et après?

APPAREILCARTOUCHE

Avant de parler du processus de transfert et de fixation d'une image sur papier, examinons le dispositif de la cartouche pour l'imprimante Laser Jet 5L de Hewlett Packard. Cette cartouche typique comporte deux compartiments principaux : le compartiment de toner usagé et le compartiment de toner.

Principaux éléments structurels du compartiment du toner usagé :

1 - Tambour d'image(Tambour à photoconducteur organique (OPC)). Il s'agit d'un cylindre en aluminium recouvert d'un matériau organique photosensible et photoconducteur (généralement de l'oxyde de zinc) capable de conserver l'image créée par le faisceau laser ;

2 - Arbre primaire charge(Rouleau de charge primaire (PCR)). Fournit une charge négative uniforme au tambour. Fabriqué à partir d’une base conductrice en caoutchouc ou en mousse appliquée sur une tige métallique ;

3 - « Vipère» , raclette, nettoyage lame(Balai d'essuie-glace, lame de nettoyage). Efface le tambour de tout toner restant qui n'a pas été transféré sur le papier. Structurellement, il est réalisé sous la forme d'une armature métallique (estampage) avec une plaque de polyuréthane (lame) à l'extrémité ;

4 - Lame nettoyage (Récupération Lame). Couvre la zone située entre le tambour et le bac à toner usagé. La lame de récupération fait passer le toner restant sur le tambour dans la trémie et l'empêche de se répandre dans la direction opposée (de la trémie vers le papier).

Principaux éléments structurels du compartiment toner :

1 - Magnétique arbre(Rouleau de développement magnétique, rouleau magnétique, rouleau de développement). Il s’agit d’un tube métallique à l’intérieur duquel se trouve un noyau magnétique fixe. Le toner est attiré par l'arbre magnétique qui, avant d'être fourni au tambour, acquiert une charge négative sous l'influence d'une tension continue ou alternative ;

2 - « Médecin» (Doctor Blade, lame de dosage). Fournit une répartition uniforme d’une fine couche de toner sur le rouleau magnétique. Structurellement, il est réalisé sous la forme d'une armature métallique (estampage) avec une plaque flexible (lame) à son extrémité ;

3 - Scellage lame magnétique arbre(Mag Rouleau Scellage Lame). Une plaque mince dont la fonction est similaire à celle de la lame de récupération. Couvre la zone située entre le rouleau magnétique et le compartiment d'alimentation en toner. La lame d'étanchéité du rouleau magnétique permet au toner restant sur le rouleau magnétique de s'écouler dans le compartiment, empêchant le toner de fuir vers l'arrière ;

4 - Bunker Pour tonique (Tonique Réservoir). À l’intérieur se trouve le toner « de travail », qui sera transféré sur le papier pendant le processus d’impression. De plus, un activateur de toner (Toner Agitator Bar) est intégré dans la trémie - un cadre métallique conçu pour mélanger le toner ;

5 - Joint, vérifier (Joint). Dans une cartouche neuve (ou régénérée), la trémie de toner est scellée avec un joint spécial qui empêche le toner de se renverser pendant le transport de la cartouche. Ce sceau est retiré avant utilisation.

PRINCIPE DE L'IMPRESSION LASER

L'image montre une coupe transversale de la cartouche. Lorsque l'imprimante s'allume, tous les composants de la cartouche commencent à bouger : la cartouche est préparée pour l'impression. Ce processus est similaire au processus d’impression, mais le faisceau laser n’est pas activé. Ensuite, le mouvement des composants de la cartouche s'arrête - l'imprimante passe dans un état prêt à imprimer.

Après l'envoi d'un document pour impression, les processus suivants se produisent dans la cartouche de l'imprimante laser :

Chargeur tambour. Le rouleau de charge primaire (PCR) transfère uniformément une charge négative à la surface du tambour rotatif.

Exposition. La surface chargée négativement du tambour n'est exposée au faisceau laser qu'aux endroits où le toner sera appliqué. Lorsqu'elle est exposée à la lumière, la surface photosensible du tambour perd partiellement sa charge négative. Ainsi, le laser expose au tambour une image latente sous forme de points avec une charge négative affaiblie.

Application tonique. A ce stade, l'image latente sur le tambour est convertie en image visible à l'aide de toner, qui sera transférée sur papier. Le toner situé à proximité du rouleau magnétique est attiré vers sa surface sous l'influence du champ de l'aimant permanent à partir duquel est constitué le noyau du rouleau. Lorsque l'arbre magnétique tourne, le toner passe à travers une fente étroite formée par le « docteur » et l'arbre. En conséquence, il acquiert une charge négative et adhère aux zones exposées du tambour. « Doctor » assure une application uniforme du toner sur le rouleau magnétique.

Transfert tonique sur papier. En continuant à tourner, le tambour avec l'image développée entre en contact avec le papier. AVEC verso le papier est pressé contre le rouleau de transfert, qui porte une charge positive. En conséquence, les particules de toner chargées négativement sont attirées vers le papier, ce qui produit une image « saupoudrée » de toner.

Consolidation Images. Une feuille de papier avec une image non fixée est déplacée vers un mécanisme de fixation composé de deux arbres en contact, entre lesquels le papier est tiré. Le rouleau de pression inférieur le presse contre le rouleau de fusion supérieur. Le rouleau supérieur est chauffé et lorsqu'il le touche, les particules de toner fondent et adhèrent au papier.

Nettoyage tambour. Une partie du toner ne se transfère pas sur le papier et reste sur le tambour, celui-ci doit donc être nettoyé. Cette fonction est assurée par la « vipère ». Tout le toner restant sur le tambour est éliminé par un essuyeur et jeté dans le bac à toner usagé. Dans le même temps, la lame de récupération couvre la zone située entre le tambour et la trémie, empêchant ainsi le toner de se répandre sur le papier.

"Effacer" Images. A ce stade, l'image latente créée par le faisceau laser est « effacée » de la surface du tambour. À l'aide de l'arbre de charge primaire, la surface du phototambour est uniformément « recouverte » d'une charge négative, qui est restaurée aux endroits où elle a été partiellement éliminée sous l'influence de la lumière.

L’histoire des imprimantes laser commence en 1938 avec le développement de la technologie d’impression à l’encre sèche. Chester Carlson, travaillant à l'invention d'une nouvelle façon de transférer des images sur papier, a utilisé l'électricité statique. La méthode s'appelait électrographie et a été utilisée pour la première fois par la société Xerox, qui a lancé le copieur modèle A en 1949. Cependant, pour que ce mécanisme fonctionne, certaines opérations devaient être effectuées manuellement. Dix ans plus tard, la Xerox 914 entièrement automatique a été créée, considérée comme le prototype des imprimantes laser modernes.

L'idée de « dessiner » ce qui sera ensuite imprimé directement sur le tambour de copie avec un faisceau laser est venue de Gary Starkweather. Depuis 1969, la société développe et lance en 1977 l'imprimante laser série Xerox 9700, qui imprime à une vitesse de 120 pages par minute.

L'appareil était très volumineux, coûteux et destiné exclusivement aux entreprises et aux institutions. Et la première imprimante de bureau a été développée par Canon en 1982, un an plus tard - nouveau modèle LBP-CX. HP, grâce à sa coopération avec Canon, a commencé la production de la série Laser Jet en 1984 et a immédiatement pris une position de leader sur le marché des imprimantes laser à usage domestique.

Actuellement, les appareils d'impression monochromes et couleur sont produits par de nombreuses entreprises. Chacun d'eux utilise ses propres technologies, qui peuvent varier considérablement, mais le principe général de fonctionnement d'une imprimante laser est typique de tous les appareils et le processus d'impression peut être divisé en cinq étapes principales.

Chargement du tambour

Le tambour d'impression (Optical Photoconductor, OPC) est un cylindre métallique recouvert d'un semi-conducteur photosensible sur lequel une image est formée pour une impression ultérieure. Dans un premier temps, l'OPC est alimenté par une charge (positive ou négative). Cela peut être fait de deux manières en utilisant :

corotron (Corona Wire), ou coronateur ;
rouleau de charge (Primary Charge Roller, PCR) ou arbre de charge.

Un corotron est un bloc de fil entouré d’une armature métallique.

Le fil Corona est un filament de tungstène recouvert de carbone, d'or ou de platine. Sous l'influence de la haute tension, une décharge se produit entre le fil et le cadre, une zone lumineuse ionisée (couronne), un champ électrique est créé qui transfère une charge statique au phototambour.

Habituellement, un mécanisme est intégré à l'unité pour nettoyer le fil, car sa contamination altère considérablement la qualité d'impression. L'utilisation d'un corotron présente certains inconvénients : les rayures, l'accumulation de poussière, les particules de toner sur le filament ou sa courbure peuvent entraîner une augmentation du champ électrique à cet endroit, une forte diminution de la qualité des impressions, et éventuellement des dommages à la surface de la batterie.

Dans la deuxième option, un film flexible en plastique spécial résistant à la chaleur enveloppe la structure de support avec un élément chauffant à l'intérieur. La technologie est considérée comme moins fiable et est utilisée dans les imprimantes destinées aux petites entreprises et à un usage domestique, où de lourdes charges d'équipement ne sont pas attendues. Pour éviter que la tôle ne colle au poêle et ne s'enroule autour du fût, une bande avec séparateurs en papier est prévue.

Impression couleur

Quatre couleurs primaires sont utilisées pour former une image couleur :

noir,
jaune,
violet,
bleu.

L'impression s'effectue selon le même principe que le noir et blanc, mais l'imprimante divise d'abord l'image à obtenir en images monochromes pour chaque couleur. Pendant le fonctionnement, les cartouches couleur transfèrent leurs dessins sur papier et leur superposition les unes sur les autres donne le résultat final. Il existe deux technologies d'impression couleur.

Multipasse

Cette méthode utilise un support intermédiaire - un rouleau ou un ruban de transfert de toner. En un tour, l'une des couleurs est appliquée sur la bande, puis une autre cartouche est introduite à l'emplacement souhaité et la seconde est superposée sur la première image. En quatre passes, une image complète est formée sur le support intermédiaire et transférée sur papier. La vitesse d'impression des images couleur dans les imprimantes utilisant cette technologie est quatre fois plus lente que celle du monochrome.

Passe unique

L'imprimante comprend un complexe de quatre mécanismes d'impression distincts sous Direction générale. Les cartouches couleur et noire sont alignées, chacune avec une unité laser et un rouleau de transfert séparés, et le papier passe sous les tambours, collectant séquentiellement les quatre images monochromes. Ce n'est qu'après que la feuille passe au four, où le toner est fixé sur le papier.

Amusez-vous à taper.

Les imprimantes laser sont moins gourmandes en papier que, par exemple, les imprimantes à jet d'encre, et le coût d'impression d'une page document texte le leur est plusieurs fois inférieur. Dans le même temps, des modèles bon marché d'imprimantes monochromes laser et LED sont déjà en mesure de rivaliser en prix avec les imprimantes couleur de haute qualité. imprimantes à jet d'encre.

La plupart des imprimantes laser du marché sont conçues pour l’impression en noir et blanc ; Les imprimantes laser couleur sont assez chères et sont destinées aux utilisateurs en entreprise.

Les imprimantes laser impriment sur n'importe quel papier épais (à partir de 60 g/m2) à une vitesse de 6 à... (ce chiffre est en constante augmentation) feuilles par minute (ppm – page par minute), tandis que la résolution peut être de 1 200 dpi ou plus. . La qualité du texte imprimé sur une imprimante laser avec une résolution de 300 dpi est approximativement la même que celle de la typographie. Cependant, si la page contient des dessins contenant des dégradés de gris, alors pour obtenir une qualité image graphique Une résolution d'au moins 600 dpi sera requise. Avec une résolution d'imprimante de 1 200 dpi, l'impression est presque qualité photographique. Si vous devez imprimer un grand nombre de documents (par exemple plus de 40 feuilles par jour), une imprimante laser semble être le seul choix raisonnable, car pour les imprimantes laser personnelles modernes, les paramètres standard sont une résolution de 600 dpi et une vitesse d'impression de 8 à 12 pages par minute.

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D'UNE IMPRIMANTE LASER

L'imprimante laser a été introduite pour la première fois par Hewlett Packard. Il utilisait le principe électrographique de création d’images – le même que celui des photocopieurs. La différence résidait dans la méthode d'exposition : dans les copieurs, elle se faisait à l'aide d'une lampe, et dans les imprimantes laser, la lumière de la lampe remplaçait le faisceau laser (Fig. 1).

Riz. 1. Imprimante laser

Le cœur d’une imprimante laser est un cylindre photoconducteur (Organic Photo Conductor), souvent appelé tambour d’impression ou simplement tambour. Il est utilisé pour transférer des images sur papier. Le phototambour est un cylindre métallique recouvert d'un mince film de semi-conducteur photosensible. La surface d'un tel cylindre peut être munie d'une charge positive ou négative, qui reste jusqu'à ce que le tambour soit illuminé. Si une partie du tambour est exposée, le revêtement devient conducteur et la charge s'éloigne de la zone éclairée, créant ainsi une zone non chargée. C’est un point clé pour comprendre le fonctionnement d’une imprimante laser.

Deux méthodes principales de chargement préliminaire (primaire) de la surface du photocylindre sont utilisées :
en utilisant un fil ou un treillis fin appelé « fil corona ». La haute tension appliquée au fil crée autour de lui une zone ionisée lumineuse, appelée couronne, et donne au tambour la charge statique nécessaire ;
à l’aide d’un rouleau en caoutchouc préchargé (PCR).

Ainsi, une image invisible sous la forme de points déchargés statiquement est formée sur le tambour. Et après?

CONCEPTION DE LA CARTOUCHE

Avant de parler du processus de transfert et de fixation d'une image sur papier, examinons le dispositif de la cartouche pour l'imprimante Laser Jet 5L de Hewlett Packard. Cette cartouche typique comporte deux compartiments principaux :
compartiment de toner usagé et compartiment de toner.

Les principaux éléments structurels du compartiment du toner usagé (Fig. 2) :

1 – Tambour à photoconducteur organique (OPC). Il s'agit d'un cylindre en aluminium recouvert d'un matériau organique photosensible et photoconducteur (généralement de l'oxyde de zinc) capable de conserver l'image créée par le faisceau laser ;

2 – Rouleau de charge primaire (PCR). Fournit une charge négative uniforme au tambour. Fabriqué à partir d’une base conductrice en caoutchouc ou en mousse appliquée sur une tige métallique ;

3 – « Wiper », raclette, lame de nettoyage (Wiper Blade, Cleaning Blade). Efface le tambour de tout toner restant qui n'a pas été transféré sur le papier. Structurellement, il est réalisé sous la forme d'une armature métallique (estampage) avec une plaque de polyuréthane (lame) à l'extrémité ;

4 – Lame de récupération. Couvre la zone située entre le tambour et le bac à toner usagé. La lame de récupération fait passer le toner restant sur le tambour dans la trémie et l'empêche de se répandre dans la direction opposée (de la trémie vers le papier).

Les principaux éléments structurels du compartiment toner (voir Fig. 3) :

1 – Arbre magnétique (Magnetic Developer Roller, Mag Roller, Developer Roller). Il s’agit d’un tube métallique à l’intérieur duquel se trouve un noyau magnétique fixe. Le toner est attiré vers le rouleau magnétique qui, avant d'être amené au tambour, acquiert une charge négative sous l'influence d'une tension continue ou alternative ;

2 – « Docteur » (Doctor Blade, Metering Blade). Fournit une répartition uniforme d’une fine couche de toner sur le rouleau magnétique. Structurellement, il est réalisé sous la forme d'une armature métallique (estampage) avec une plaque flexible (lame) à son extrémité ;

3 – Lame de scellage du rouleau magnétique. Une plaque mince dont la fonction est similaire à celle de la lame de récupération. Couvre la zone située entre le rouleau magnétique et le compartiment d'alimentation en toner. La lame d'étanchéité du rouleau magnétique permet au toner restant sur le rouleau magnétique de s'écouler dans le compartiment, empêchant le toner de fuir vers l'arrière ;

4 – Réservoir de toner. À l’intérieur se trouve le toner « de travail », qui sera transféré sur le papier pendant le processus d’impression. De plus, un activateur de toner (Toner Agitator Bar) est intégré dans la trémie - un cadre métallique conçu pour mélanger le toner ;

5 – Sceller, vérifier (Sceller). Dans une cartouche neuve (ou régénérée), la trémie de toner est scellée avec un joint spécial qui empêche le toner de se renverser pendant le transport de la cartouche. Ce sceau est retiré avant utilisation.

PRINCIPE DE L'IMPRESSION LASER

En figue. La figure 4 montre une vue en coupe de la cartouche. Lorsque l'imprimante s'allume, tous les composants de la cartouche commencent à bouger : la cartouche est préparée pour l'impression. Ce processus est similaire au processus d’impression, mais le faisceau laser n’est pas activé. Ensuite, le mouvement des composants de la cartouche s'arrête - l'imprimante passe à l'état Prête.

Riz. 4. Vue en coupe de la cartouche

Après l'envoi d'un document pour impression, les processus suivants se produisent dans la cartouche de l'imprimante laser :
Chargement du tambour (Fig. 5). Le rouleau de charge primaire (PCR) transfère uniformément une charge négative à la surface du tambour rotatif.

Riz. 5. Chargement du tambour

Exposition (Fig. 6). La surface chargée négativement du tambour n'est exposée au faisceau laser qu'aux endroits où le toner sera appliqué. Lorsqu'elle est exposée à la lumière, la surface photosensible du tambour perd partiellement sa charge négative. Ainsi, le laser expose au tambour une image latente sous forme de points avec une charge négative affaiblie.

Riz. 6. Exposition

Application du toner (Fig. 7). A ce stade, l'image latente sur le tambour est convertie en image visible à l'aide de toner, qui sera transférée sur papier. Le toner situé à proximité du rouleau magnétique est attiré vers sa surface sous l'influence du champ de l'aimant permanent à partir duquel est constitué le noyau du rouleau. Lorsque l'arbre magnétique tourne, le toner passe à travers une fente étroite formée par le « docteur » et l'arbre. En conséquence, il acquiert une charge négative et adhère aux zones exposées du tambour. « Doctor » assure une application uniforme du toner sur le rouleau magnétique.

Riz. 7. Application du toner

Transfert du toner sur le papier (Fig. 8). En continuant à tourner, le tambour avec l'image développée entre en contact avec le papier. Au verso, le papier est pressé contre le rouleau de transfert, qui porte une charge positive. En conséquence, les particules de toner chargées négativement sont attirées vers le papier, ce qui produit une image « saupoudrée » de toner.

Riz. 8. Transfert du toner sur le papier

Fixation de l'image (Fig. 9). Une feuille de papier avec une image volante est déplacée vers un mécanisme de fixation composé de deux arbres en contact, entre lesquels le papier est tiré. Le rouleau de pression inférieur le presse contre le rouleau de fusion supérieur. Le rouleau supérieur est chauffé et lorsqu'il le touche, les particules de toner fondent et adhèrent au papier.

Riz. 9. Épinglez l'image

Nettoyage du tambour (Fig. 10). Une partie du toner ne se transfère pas sur le papier et reste sur le tambour, celui-ci doit donc être nettoyé. Cette fonction est assurée par la « vipère ». Tout le toner restant sur le tambour est éliminé par un essuyeur et jeté dans le bac à toner usagé. Dans le même temps, la lame de récupération couvre la zone située entre le tambour et la trémie, empêchant ainsi le toner de se répandre sur le papier.

Riz. 10. Nettoyage du tambour

« Effacer » l'image (Fig. 11). A ce stade, l'image latente créée par le faisceau laser est « effacée » de la surface du tambour. À l'aide de l'arbre de charge primaire, la surface du phototambour est uniformément « recouverte » d'une charge négative, qui est restaurée aux endroits où elle a été partiellement éliminée sous l'influence de la lumière.

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