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Il principio di funzionamento di una stampante laser Samsung. Il mondo delle periferiche per PC. Principi della stampa a colori

Oggi voglio parlare di dispositivo e principio di funzionamento di una stampante laser. Tutti conoscono questo dispositivo, ma pochi conoscono il principio del suo funzionamento e le ragioni dei suoi malfunzionamenti. In questo articolo cercherò di spiegare chiaramente il principio di funzionamento delle "stampanti laser" e negli articoli successivi sui malfunzionamenti delle stampanti laser, il motivo del loro verificarsi e come eliminarli.

Dispositivo stampante laser

Il funzionamento di qualsiasi stampante laser moderna si basa sul fotoelettricoprincipio xerografia. Sulla base di questo metodo, tutte le stampanti laser sono strutturalmente composte da tre parti principali (assiemi):

- Unità di sanificazione laser.

- Unità di trasferimento immagini.

- Unità di fissaggio immagine.

L'unità di trasferimento dell'immagine solitamente significa una cartuccia per stampante laser e un rullo di trasferimento della carica (Trasferimentorullo) nella stampante stessa. Parleremo più dettagliatamente della struttura della cartuccia laser in seguito, ma in questo articolo considereremo solo il principio di funzionamento. Va inoltre notato che invece della scansione laser in alcune stampanti (principalmente OKІ» ) Viene utilizzata la scansione LED. Esegue le funzionieTuttavia, i LED svolgono solo il ruolo del laser.

Ad esempio, considera stampante laser HP LaserJet 1200 (figura 1). Il modello ha un discreto successo e si è dimostrato con una lunga durata, praticità e affidabilità.

Stampiamo su del materiale (principalmente carta) e l'unità di alimentazione della carta è responsabile di inviarlo alla “bocca” della stampante. Di norma, è diviso in due tipologie strutturalmente diverse l'una dall'altra. Meccanismo di alimentazione del vassoio inferiore, si chiama - Vassoio 1, e meccanismo di alimentazione dall'alto(bypass) - Vassoio 2. Nonostante le differenze di progettazione nella loro composizione, hanno (vedere Fig. 3):

- Rullo di prelievo carta- necessario per inserire la carta nella stampante,

- Pastiglia freno e blocco separatore necessario separare e prelevare un solo foglio di carta.

Direttamente coinvolto nella formazione dell'immagine cartuccia della stampante(Fig. 4) e unità di scansione laser.

Una cartuccia per stampante laser è composta da tre elementi principali (vedi Fig. 4):

Fotocilindro,

Albero di precarica,

Asta magnetica.

Fotocilindro

Fotocilindro(ORS- biologicofotoconduttivotamburo), o anche fotoconduttore, è un albero in alluminio rivestito con un sottile strato di materiale fotosensibile, ulteriormente ricoperto da uno strato protettivo. In precedenza, i fotocilindri venivano realizzati a base di selenio, motivo per cui venivano anche chiamati alberi di selenio, ora sono costituiti da composti organici fotosensibili, ma il loro vecchio nome è ancora ampiamente utilizzato.

Proprietà principale fotocilindro– cambiare la conduttività sotto l’influenza della luce. Cosa significa? Se viene data una carica al fotocilindro, rimarrà carico per un periodo piuttosto lungo, ma se la sua superficie è illuminata, nei luoghi in cui è illuminato, la conduttività del rivestimento fotografico aumenta bruscamente (la resistenza diminuisce), la carica “ scorre” dalla superficie del fotocilindro attraverso lo strato interno conduttivo e in questo punto apparirà un'area caricata in modo neutro.

Riso. 2 Stampanti laser HP 1200 con coperchio rimosso.

I numeri indicano: 1 - Cartuccia; 2 - Unità di trasferimento immagini; 3 - Gruppo fissaggio immagine (stufa).

Riso. 3 Unità di alimentazione cartaVassoio 2 , vista dal retro S.

1 - Rullo di prelievo carta; 2 - Pedana frenante (striscia blu) con separatore (non visibile in foto); 3 - Rullo di trasferimento carica (trasferimentorullo), trasmettendo la carta ha una carica statica.

Riso. 4 Cartuccia per stampante laser smontata.

1- Fotocilindro; 2- Albero di precarica; 3- Albero magnetico.

Processo di sovrapposizione delle immagini.

Fotocilindro con albero di precarica (PCR) riceve una carica iniziale (positiva o negativa). La quantità di carica stessa è determinata dalle impostazioni di stampa della stampante. Dopo che il fotocilindro è stato caricato, il raggio laser passa sopra la superficie del fotocilindro rotante e le aree illuminate del fotocilindro si caricano in modo neutro. Queste aree neutre corrispondono all'immagine desiderata.

L'unità di scansione laser è composta da:

Laser a semiconduttore con lente di focalizzazione,
- Specchio rotante sul motore,
- Gruppi di lenti formanti,
- Specchi.

Riso. 5 Unità di scansione laser con coperchio rimosso.

1,2 - Laser a semiconduttore con lente di focalizzazione; 3- Specchio rotante; 4- Gruppo di lenti formatrici; 5- Specchio.

Il tamburo ha un contatto diretto albero magnetico M (Magneticorullo), che fornisce il toner dal contenitore delle cartucce al cilindro fotografico.

L'albero magnetico è un cilindro cavo con rivestimento conduttivo, all'interno del quale è inserita un'asta magnetica permanente. Il toner situato nella tramoggia viene attratto dall'albero magnetico sotto l'influenza del campo magnetico del nucleo e di una carica aggiuntiva fornita, il cui valore è determinato anche dalle impostazioni di stampa della stampante. Ciò determina la densità della stampa futura. Dall'albero magnetico, sotto l'influenza elettrostatica, il toner si trasferisce all'immagine formata dal laser sulla superficie del fotocilindro, poiché ha una carica iniziale; viene attratto dalle zone neutre del fotocilindro e respinto da altre parti quelli caricati. Questa è l'immagine di cui abbiamo bisogno.

Vale la pena notare qui due meccanismi principali per creare un'immagine. La maggior parte delle stampanti (HP,Canone, Xerox) viene utilizzato un toner con carica positiva, che rimane solo sulle superfici neutre del cilindro fotografico, ovvero il laser illumina solo quelle aree in cui dovrebbe trovarsi l'immagine. In questo caso il fotocilindro viene caricato negativamente. Il secondo meccanismo (utilizzato nelle stampantiEpson, Kyocera, Fratello) consiste nell'utilizzare un sintonizzatore caricato negativamente e il laser scarica le aree del cilindro fotografico dove non dovrebbe esserci toner. Il fotocilindro riceve inizialmente una carica positiva e il toner caricato negativamente viene attratto dalle aree caricate positivamente del fotocilindro. Pertanto, nel primo caso si ottiene una resa dei dettagli più fine e nel secondo un riempimento più denso e uniforme. Conoscendo queste funzionalità, puoi scegliere con maggiore precisione una stampante per risolvere i tuoi problemi (stampa di testo o stampa di schizzi).

Prima di entrare in contatto con il fotocilindro, la carta riceve anche una carica statica (positiva o negativa) utilizzando il rullo di trasferimento della carica (Trasferimentorullo). Questa carica statica fa sì che il toner si trasferisca dal cilindro fotografico alla carta durante il contatto. Subito dopo, il neutralizzatore di carica statica rimuove questa carica dalla carta, eliminando così l'attrazione della carta sul cilindro fotografico.

Tonico

Ora dobbiamo dire alcune parole sul toner. Tonicoè una polvere finemente dispersa costituita da sfere polimeriche rivestite da uno strato di materiale magnetico. Il sintonizzatore di colori contiene anche coloranti. Ogni azienda nei suoi modelli di stampanti, MFP e fotocopiatrici utilizza toner originali che differiscono per dispersione, magneteNcolonna vertebrale e proprietà fisiche. Pertanto, in nessun caso dovresti ricaricare le cartucce con toner casuali, altrimenti potresti rovinare molto rapidamente la tua stampante o multifunzione (testato dall'esperienza).

Se, dopo aver fatto passare la carta attraverso l'unità di scansione laser, rimuoviamo la carta dalla stampante, vedremo un'immagine già formata, che può essere facilmente distrutta al tocco.

Unità di fissazione dell'immagine o “stufa”

Affinché l'immagine diventi durevole, è necessario aggiustare. Congelamento dell'immagine avviene con l'aiuto di additivi inclusi nel toner che hanno un certo punto di fusione. Il terzo elemento principale della stampante laser è responsabile del fissaggio dell'immagine (Fig. 6) - unità di fissazione dell'immagine o “stufa”. Da un punto di vista fisico, il fissaggio viene effettuato premendo il toner fuso nella struttura della carta e quindi solidificandolo, il che conferisce all'immagine durabilità e buona resistenza alle influenze esterne.

Riso. 6 Unità di fissazione dell'immagine o fornello. In alto c'è la vista assemblata, in basso con la striscia separatrice di carta rimossa.

1 - Pellicola termica; 2 - Albero di pressione; 3 - Barra separatrice carta.

Riso. 7 Elemento riscaldante e film termico.

Strutturalmente, la “stufa” può essere costituita da due alberi: quello superiore, all'interno del quale è presente un elemento riscaldante, e l'albero inferiore, necessario per pressare il toner fuso nella carta. Nella stampante HP 1200 in questione il “fornello” è costituito da pellicole termiche(Fig. 7) - uno speciale materiale flessibile e resistente al calore, all'interno del quale è presente un elemento riscaldante e un rullo di pressione inferiore, che preme la carta grazie alla molla di supporto. Monitora la temperatura del film termico termometro(termistore). Passando tra il film termico ed il rullo pressore, nei punti di contatto con il film termico, la carta si riscalda fino a circa 200° C˚ . A questa temperatura, il toner si scioglie e viene pressato in forma liquida nella trama della carta. Per evitare che la carta si attacchi alla pellicola termica, all'uscita del forno sono presenti dei separatori di carta.

Questo è ciò che abbiamo effettivamente osservato: "come funziona una stampante". Questa conoscenza ci aiuterà in futuro a scoprire le cause dei guasti ed eliminarli. Ma in nessun caso dovresti entrare tu stesso nella stampante se non sei sicuro di poterlo riparare, questo non farà altro che peggiorare le cose. È meglio non risparmiare denaro, ma affidare la questione ai professionisti, perché acquistare una nuova stampante ti costerà molto di più.

Comprende sette operazioni sequenziali per creare una determinata immagine su un foglio di carta. Questo è un processo molto interessante e tecnologico che può essere suddiviso in due fasi principali: applicare l'immagine e fissarla. La prima fase è associata al funzionamento della cartuccia, la seconda avviene nell'unità di fusione (forno). Di conseguenza, in pochi secondi otteniamo l'immagine che ci interessa su un foglio di carta bianco.

Allora, cosa succede in un periodo di tempo così breve nella stampante? Scopriamolo.

Carica

Ricordiamo che il toner è una sostanza finemente dispersa (5-30 micron) e le sue particelle accettano molto facilmente qualsiasi carica elettrica.

Nella cartuccia, il rullo di carica garantisce il trasferimento uniforme della carica negativa al tamburo fotografico. Ciò accade quando il rullo di carica viene premuto contro il tamburo fotografico e, ruotando in una direzione (imprimendo uniformemente una carica statica negativa al tamburo fotografico), lo fa ruotare nell'altra.

Pertanto, la superficie del tamburo fotografico presenta una carica negativa distribuita uniformemente sull'area.

Esposizione

Nel processo successivo, l'immagine futura viene esposta su un tamburo fotografico.

Questo avviene grazie ad un laser. Quando il raggio laser colpisce la superficie del tamburo fotografico, rimuove la carica negativa presente in questo punto (il punto diventa carico neutro). Pertanto, il raggio laser forma l'immagine futura secondo le coordinate specificate nel programma. Esclusivamente nei luoghi in cui è necessario.

In questo modo otteniamo la parte esposta dell'immagine sotto forma di punti caricati negativamente sulla superficie del tamburo fotografico.

Sviluppo

Successivamente, il toner viene applicato all'immagine esposta sulla superficie del tamburo fotografico in uno strato uniforme e sottile utilizzando un rullo di sviluppo. Le particelle di toner assumono una carica negativa e formano un'immagine futura sulla superficie del tamburo.

Trasferimento

Il passaggio successivo consiste nel trasferire l'immagine del toner caricato negativamente dal tamburo a un foglio di carta bianco.

Ciò si verifica quando il rullo di trasferimento entra in contatto con un foglio di carta (il foglio passa tra il rullo di trasferimento e il tamburo di stampa). Il rullo di trasferimento ha un elevato potenziale positivo, che fa sì che tutte le particelle di toner caricate negativamente (sotto forma di immagine formata) vengano trasferite sul foglio di carta.

Consolidamento

Il prossimo passo avanti stampa laser consiste nel fissare un'immagine da un toner su un foglio di carta in un'unità di fusione (nel forno).

Fondamentalmente, questo è il processo di “cottura” su carta. Un foglio di toner, passando tra un rullo termico e un rullo di pressione, viene sottoposto a trattamento termobarico (temperatura e pressione), a seguito del quale il toner viene fissato sul foglio e diventa resistente alle influenze meccaniche esterne.

Nella nostra immagine si vede un albero termico e un rullo pressore. Il rotolo termico viene utilizzato in numerosi dispositivi di stampa laser. All'interno del pozzo termico viene utilizzata una lampada alogena che fornisce il riscaldamento (elemento riscaldante).

Esistono altri modelli di dispositivi di stampa laser, in cui viene utilizzata la pellicola termica al posto del rullo termico (come elemento riscaldante). La differenza tra loro è che il riscaldatore alogeno impiega più tempo per funzionare. Vale la pena notare che i dispositivi con pellicola termica sono molto sensibili agli effetti meccanici di oggetti estranei (graffette, punti metallici di una cucitrice) su un foglio di carta. Ciò è irto di guasti al film termico stesso. È molto sensibile ai danni.

Pulizia

Poiché durante l'intero processo rimane una piccola quantità di toner sulla superficie del tamburo fotografico, nella cartuccia viene installata una spatola (lama di pulizia) per pulire le microparticelle residue di toner dall'albero del tamburo fotografico.

Mentre ruota, l'albero viene pulito. La polvere residua finisce nel contenitore del toner di scarto.

Rimozione della carica

Nell'ultima fase l'albero del fototamburo entra in contatto con il rullo di carica. Ciò porta al fatto che la "mappa" della carica negativa è nuovamente allineata sulla superficie del tamburo (fino a questo punto, sia i luoghi caricati negativamente che quelli caricati neutri rimanevano sulla superficie - erano la proiezione dell'immagine).

Pertanto, il rullo di carica impartisce nuovamente un potenziale negativo distribuito uniformemente alla superficie del tamburo fotografico.

Questo termina il ciclo di stampa di un foglio.

Conclusione

Pertanto, la tecnologia di stampa laser comprende sette fasi successive di trasferimento e fissaggio dell'immagine su carta. Sui dispositivi moderni, questo processo di stampa di un'immagine su carta A4 richiede solo pochi secondi.

Quando le parti interne usurate, come il tamburo fotografico, il rullo di carica o l'albero magnetico, vengono sostituite. Questi componenti si trovano all'interno della cartuccia e puoi vederli nell'immagine sopra. A causa dell'usura di questi elementi, la qualità di stampa si deteriora notevolmente.

Un po' di storia della stampa laser

E infine, qualcosa sullo sviluppo della tecnologia di stampa laser. Sorprendentemente, la tecnologia di stampa laser è apparsa prima, ad esempio la stessa tecnologia di stampa a matrice. Chester Carlson inventò nel 1938 un metodo di stampa chiamato elettrografia. Era usato nelle fotocopiatrici dell'epoca (anni '60 -'70 del secolo scorso).

Lo sviluppo e la creazione della prima stampante laser sono stati diretti da Gary Starkweather. Era un dipendente della Xerox. La sua idea era quella di utilizzare la tecnologia della fotocopiatrice per creare una stampante.

Apparso per la prima volta nel 1971 prima stampante laser Azienda Xerox. Si chiamava Sistema di stampa elettronica Xerox 9700. La produzione in serie fu lanciata più tardi, nel 1977.

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IN articolo viene preso in considerazione principio Azioni e dispositivo moderno laser stampanti. Lei apre serie articoli, dedicato i principi e problemi laser tavole.

L'immagine ottenuta utilizzando le moderne stampanti laser (nonché stampanti a matrice e a getto d'inchiostro) è costituita da punti. Quanto più piccoli e frequenti sono questi punti, tanto migliore è la qualità dell'immagine. Il numero massimo di punti che una stampante può stampare separatamente su una sezione da 1 pollice (25,4 mm) è chiamato risoluzione ed è caratterizzato in punti per pollice e la risoluzione può essere pari o superiore a 1200 dpi. La qualità del testo stampato su una stampante laser con una risoluzione di 300 dpi è approssimativamente la stessa di quella tipografica. Tuttavia, se la pagina contiene disegni contenenti sfumature di grigio, per ottenere un'immagine grafica di alta qualità sarà necessaria una risoluzione di almeno 600 dpi. Con una risoluzione della stampante di 1200 dpi, la stampa ha una qualità quasi fotografica. Se è necessario stampare un gran numero di documenti (ad esempio, più di 40 fogli al giorno), una stampante laser sembra essere l'unica scelta ragionevole, poiché per le moderne stampanti laser personali i parametri standard sono una risoluzione di 600 dpi e un velocità di stampa di 8...1 2 pagine al minuto.

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DI UNA STAMPANTE LASER

La stampante laser è stata introdotta per la prima volta da Hewlett Packard. Utilizzava il principio elettrografico per creare immagini, lo stesso delle fotocopiatrici. La differenza stava nel metodo di esposizione: nelle fotocopiatrici avviene utilizzando una lampada, mentre nelle stampanti laser la luce della lampada sostituisce il raggio laser.

Il cuore di una stampante laser è un fotoconduttore organico, spesso chiamato tamburo di stampa o semplicemente tamburo. Viene utilizzato per trasferire immagini su carta. Il tamburo fotografico è un cilindro metallico rivestito da una sottile pellicola di semiconduttore fotosensibile. La superficie di tale cilindro può essere dotata di una carica positiva o negativa, che rimane finché il tamburo non viene illuminato. Se una qualsiasi parte del tamburo è esposta, il rivestimento diventa conduttivo e la carica scorre lontano dall'area illuminata, creando una zona priva di carica. Questo è un punto chiave per comprendere come funziona una stampante laser.

Un'altra parte importante della stampante è il laser e il sistema ottico-meccanico di specchi e lenti che muove il raggio laser lungo la superficie del tamburo. Il laser di piccole dimensioni genera un fascio di luce molto sottile. Riflettendo da specchi rotanti (solitamente tetraedrici o esagonali), questo raggio illumina la superficie del tamburo fotografico, rimuovendone la carica nel punto di esposizione.

Per ottenere un'immagine spot, il laser viene acceso e spento utilizzando un microcontrollore di controllo. Lo specchio rotante trasforma il raggio in una linea di immagine latente sulla superficie del tamburo fotografico.

Dopo aver formato una linea, uno speciale motore passo-passo fa ruotare il tamburo per formare quella successiva. Questo offset corrisponde alla risoluzione verticale della stampante ed è in genere 1/300 o 1/600 di pollice. Il processo di formazione di un'immagine latente su un tamburo ricorda la formazione di un reticolo sullo schermo di un monitor televisivo.

Vengono utilizzati due metodi principali di caricamento preliminare (primario) della superficie del fotocilindro:

Ø utilizzando un filo sottile o una rete denominata “filo corona”. Alta tensione, applicato al filo, fa sì che attorno ad esso si formi una zona ionizzata luminosa, detta corona, e conferisce al tamburo la necessaria carica statica;

Ø utilizzando precaricato albero in gomma(PCR).

Quindi, sul tamburo si forma un'immagine invisibile sotto forma di punti scaricati staticamente. Qual è il prossimo?

DISPOSITIVOCARTUCCIA

Prima di parlare del processo di trasferimento e fissaggio di un'immagine su carta, diamo un'occhiata al dispositivo della cartuccia per la stampante Laser Jet 5L di Hewlett Packard. Questa cartuccia tipica è dotata di due scomparti principali: lo scomparto del toner di scarto e lo scomparto del toner.

Principali elementi strutturali del vano toner di scarto:

1 - Tamburo di immagine(Tamburo fotoconduttore organico (OPC)). Si tratta di un cilindro di alluminio rivestito di materiale organico fotosensibile e fotoconduttivo (solitamente ossido di zinco) in grado di trattenere l'immagine creata dal raggio laser;

2 - Lancia primario carica(Rullo di carica primario (PCR)). Fornisce una carica negativa uniforme al tamburo. Realizzato con una base conduttiva in gomma o schiuma applicata ad un albero metallico;

3 - « Vipera» , tergipavimento, pulizia lama(Spazzola tergicristallo, Lama di pulizia). Elimina dal tamburo eventuali residui di toner che non sono stati trasferiti sulla carta. Strutturalmente è realizzato sotto forma di un telaio metallico (stampaggio) con una piastra in poliuretano (lama) all'estremità;

4 - Lama pulizia (Recupero Lama). Copre l'area tra il tamburo e la vaschetta di recupero toner. La lama di recupero fa passare il toner rimasto sul tamburo nella tramoggia e ne impedisce la fuoriuscita nella direzione opposta (dalla tramoggia sulla carta).

Principali elementi strutturali del vano toner:

1 - Magnetico lancia(Rullo sviluppatore magnetico, Rullo magnetico, Rullo sviluppatore).È un tubo metallico, all'interno del quale è presente un nucleo magnetico stazionario. Il toner è attratto dall'albero magnetico che, prima di essere fornito al tamburo, acquisisce una carica negativa sotto l'influenza della tensione continua o alternata;

2 - « Medico» (Racla, Lama dosatrice). Fornisce una distribuzione uniforme di un sottile strato di toner sul rullo magnetico. Strutturalmente è realizzato sotto forma di un telaio metallico (stampaggio) con una piastra flessibile (lama) all'estremità;

3 - Sigillatura lama magnetico lancia(Magg Rullo Sigillatura Lama). Una piastra sottile simile nella funzione alla lama di recupero. Copre l'area tra il rullo magnetico e lo scomparto di alimentazione del toner. La lama sigillante del rullo magnetico consente al toner rimasto sul rullo magnetico di fluire nello scomparto, impedendo al toner di fuoriuscire all'indietro;

4 - Bunker Per tonico (Tonico Serbatoio). Al suo interno si trova il toner “funzionante”, che verrà trasferito sulla carta durante il processo di stampa. Inoltre, nella tramoggia è integrato un attivatore del toner (Toner Agitator Bar): un telaio metallico progettato per miscelare il toner;

5 - Foca, controllo (Foca). In una cartuccia nuova (o rigenerata), il contenitore del toner è sigillato con un sigillo speciale che impedisce la fuoriuscita del toner durante il trasporto della cartuccia. Questo sigillo viene rimosso prima dell'uso.

PRINCIPIO DELLA STAMPA LASER

L'immagine mostra una sezione trasversale della cartuccia. Quando la stampante si accende, tutti i componenti della cartuccia iniziano a muoversi: la cartuccia è pronta per la stampa. Questo processo è simile al processo di stampa, ma il raggio laser non è acceso. Quindi il movimento dei componenti della cartuccia si interrompe: la stampante entra nello stato pronto per la stampa.

Dopo aver inviato un documento per la stampa, nella cartuccia della stampante laser si verificano i seguenti processi:

Caricabatterie tamburo. Il rullo di carica primaria (PCR) trasferisce uniformemente una carica negativa alla superficie del tamburo rotante.

Esposizione. La superficie caricata negativamente del tamburo è esposta al raggio laser solo nei punti in cui verrà applicato il toner. Se esposta alla luce, la superficie fotosensibile del tamburo perde parzialmente la sua carica negativa. Pertanto, il laser espone un'immagine latente sul tamburo sotto forma di punti con una carica negativa indebolita.

Applicazione tonico. In questa fase, l'immagine latente sul tamburo viene convertita in un'immagine visibile con l'aiuto del toner, che verrà trasferita sulla carta. Il toner situato vicino al rullo magnetico viene attratto dalla sua superficie sotto l'influenza del campo del magnete permanente di cui è costituito il nucleo del rullo. Quando l'albero magnetico ruota, il toner passa attraverso una stretta fessura formata dal “dottore” e dall'albero. Di conseguenza, acquisisce una carica negativa e si attacca alle aree esposte del tamburo. “Doctor” garantisce un'applicazione uniforme del toner sul rullo magnetico.

Trasferimento tonico SU carta. Continuando a ruotare, il tamburo con l'immagine sviluppata entra in contatto con la carta. CON rovescio la carta viene premuta contro il rullo di trasferimento, che trasporta una carica positiva. Di conseguenza, le particelle di toner caricate negativamente vengono attratte dalla carta, producendo un'immagine “cosparsa” di toner.

Consolidamento immagini. Un foglio di carta con un'immagine non fissata viene spostato su un meccanismo di fissaggio, costituito da due alberi a contatto, tra i quali viene tirata la carta. Il rullo di pressione inferiore lo preme contro il rullo fusore superiore. Il rullo superiore viene riscaldato e, quando lo tocca, le particelle di toner si sciolgono e aderiscono alla carta.

Pulizia tamburo. Parte del toner non si trasferisce sulla carta e rimane sul tamburo, pertanto è necessario pulirlo. Questa funzione è svolta dalla “vipera”. Tutto il toner rimasto sul tamburo viene rimosso da una spazzola nel contenitore del toner di scarto. Allo stesso tempo, la lama di recupero copre l'area tra il tamburo e la tramoggia, evitando che il toner si riversi sulla carta.

"Cancellare" immagini. In questa fase l'immagine latente creata dal raggio laser viene “cancellata” dalla superficie del tamburo. Utilizzando l'albero di carica primaria, la superficie del tamburo fotografico viene “coperta” uniformemente con una carica negativa, che viene ripristinata nei punti in cui è stata parzialmente rimossa sotto l'influenza della luce.

La storia delle stampanti laser inizia nel 1938 con lo sviluppo della tecnologia di stampa a inchiostro secco. Chester Carlson, lavorando all'invenzione di un nuovo modo per trasferire le immagini su carta, usò l'elettricità statica. Il metodo si chiamava elettrografia e fu utilizzato per la prima volta dalla società Xerox, che lanciò la fotocopiatrice Modello A nel 1949. Tuttavia, affinché questo meccanismo funzionasse, alcune operazioni dovevano essere eseguite manualmente. Dieci anni dopo fu creata la Xerox 914 completamente automatica, considerata il prototipo delle moderne stampanti laser.

L'idea di "disegnare" con un raggio laser ciò che sarebbe poi stato stampato direttamente sul tamburo fotocopiatore è venuta a Gary Starkweather. Dal 1969, l'azienda ha sviluppato e nel 1977 ha rilasciato la stampante laser seriale Xerox 9700, che stampava a una velocità di 120 pagine al minuto.

Il dispositivo era molto grande, costoso e destinato esclusivamente alle imprese e alle istituzioni. E la prima stampante desktop fu sviluppata da Canon nel 1982, un anno dopo... nuovo modello LBP-CX. HP, come risultato della collaborazione con Canon, ha iniziato la produzione della serie Laser Jet nel 1984 e ha subito assunto una posizione di leadership nel mercato delle stampanti laser per uso domestico.

Attualmente, i dispositivi di stampa monocromatici e a colori sono prodotti da molte aziende. Ognuno di essi utilizza le proprie tecnologie, che possono variare in modo significativo, ma il principio generale di funzionamento di una stampante laser è tipico di tutti i dispositivi e il processo di stampa può essere suddiviso in cinque fasi principali.

Carica del tamburo

Il tamburo di stampa (Optical Photoconductor, OPC) è un cilindro metallico rivestito con un semiconduttore fotosensibile sul quale si forma un'immagine per la successiva stampa. Inizialmente l'OPC viene alimentato con una carica (positiva o negativa). Questo può essere fatto in due modi utilizzando:

corotron (Corona Wire), o coronatore;
rullo di carica (rullo di carica primario, PCR) o albero di carica.

Un corotron è un blocco di filo e una struttura metallica attorno ad esso.

Il filo corona è un filamento di tungsteno rivestito di carbonio, oro o platino. Sotto l'influenza dell'alta tensione, si verifica una scarica tra il filo e il telaio, un'area ionizzata luminosa (corona), viene creato un campo elettrico che trasferisce una carica statica al tamburo fotografico.

Di solito nell'unità è integrato un meccanismo che pulisce il filo, poiché la sua contaminazione compromette notevolmente la qualità di stampa. L'uso di un corotron presenta alcuni svantaggi: graffi, accumulo di polvere, particelle di toner sul filamento o la sua piegatura possono portare ad un aumento del campo elettrico in questo punto, a un forte calo della qualità delle stampe e possibilmente a danni alla superficie del il tamburo.

Nella seconda opzione, una pellicola flessibile in speciale plastica resistente al calore avvolge la struttura portante con all'interno un elemento riscaldante. La tecnologia è considerata meno affidabile e viene utilizzata nelle stampanti per piccole imprese e per uso domestico, dove non sono previsti carichi pesanti di attrezzature. Per evitare che il foglio si attacchi alla stufa e si attorcigli attorno al fusto, viene fornita una striscia con separatori di carta.

Stampa a colori

Per formare un'immagine a colori vengono utilizzati quattro colori primari:

nero,
giallo,
viola,
blu.

La stampa viene eseguita secondo lo stesso principio del bianco e nero, ma prima la stampante divide l'immagine che deve essere ottenuta in immagini monocromatiche per ciascun colore. Durante il funzionamento, le cartucce a colori trasferiscono i loro disegni sulla carta e la loro sovrapposizione l'una sull'altra dà il risultato finale. Esistono due tecnologie di stampa a colori.

Multipassaggio

Questo metodo utilizza un supporto intermedio: un rullo o un nastro di trasferimento del toner. In un giro, uno dei colori viene applicato al nastro, quindi un'altra cartuccia viene alimentata nella posizione desiderata e la seconda viene sovrapposta alla prima immagine. In quattro passaggi si forma un'immagine completa sul supporto intermedio e la si trasferisce su carta. La velocità di stampa delle immagini a colori nelle stampanti che utilizzano questa tecnologia è quattro volte più lenta rispetto a quella monocromatica.

Pass singolo

La stampante include un complesso di quattro meccanismi di stampa separati di seguito gestione generale. Le cartucce a colori e nere sono allineate, ciascuna con un'unità laser e un rullo di trasferimento separati, e la carta scorre sotto i tamburi, raccogliendo in sequenza tutte e quattro le immagini monocromatiche. Solo dopo il foglio entra nel forno, dove il toner viene fissato sulla carta.

Divertiti a digitare.

Le stampanti laser richiedono meno carta rispetto, ad esempio, alle stampanti a getto d'inchiostro e costano meno per stampare una pagina documento di testo il loro è parecchie volte inferiore. Allo stesso tempo, i modelli economici di stampanti laser e LED monocromatiche sono già in grado di competere nel prezzo con stampanti a colori di alta qualità. stampanti a getto d'inchiostro.

La maggior parte delle stampanti laser sul mercato sono progettate per la stampa in bianco e nero; Le stampanti laser a colori sono piuttosto costose e sono rivolte agli utenti aziendali.

Le stampanti laser stampano su qualsiasi carta spessa (da 60 g/m2) ad una velocità da 6 a... (questo dato è in continua crescita) fogli al minuto (ppm – pagina al minuto), mentre la risoluzione può essere di 1200 dpi o più . La qualità del testo stampato su una stampante laser con una risoluzione di 300 dpi è approssimativamente la stessa di quella tipografica. Tuttavia, se la pagina contiene disegni contenenti gradazioni di grigio, sarà necessario ottenere un'alta qualità immagine grafica Sarà richiesta una risoluzione di almeno 600 dpi. Con una risoluzione della stampante di 1200 dpi la stampa è quasi qualità fotografica. Se è necessario stampare un gran numero di documenti (ad esempio, più di 40 fogli al giorno), una stampante laser sembra essere l'unica scelta ragionevole, poiché per le moderne stampanti laser personali i parametri standard sono una risoluzione di 600 dpi e un velocità di stampa di 8...12 pagine al minuto.

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DI UNA STAMPANTE LASER

Riso. 1. Dispositivo stampante laser

Il cuore di una stampante laser è un cilindro fotoconduttivo (Organic Photo Conductor), spesso chiamato tamburo di stampa o semplicemente tamburo. Viene utilizzato per trasferire immagini su carta. Il tamburo fotografico è un cilindro metallico rivestito da una sottile pellicola di semiconduttore fotosensibile. La superficie di tale cilindro può essere dotata di una carica positiva o negativa, che rimane finché il tamburo non viene illuminato. Se una qualsiasi parte del tamburo è esposta, il rivestimento diventa conduttivo e la carica scorre lontano dall'area illuminata, creando una zona priva di carica. Questo è un punto chiave per comprendere come funziona una stampante laser.

Vengono utilizzati due metodi principali di caricamento preliminare (primario) della superficie del fotocilindro:
utilizzando un filo sottile o una rete denominata "filo corona". L'alta tensione applicata al filo crea attorno ad esso un'area ionizzata luminosa, chiamata corona, e conferisce al tamburo la carica statica necessaria;
utilizzando un rullo di gomma precaricato (PCR).

Quindi, sul tamburo si forma un'immagine invisibile sotto forma di punti scaricati staticamente. Qual è il prossimo?

DESIGN DELLA CARTUCCIA

Prima di parlare del processo di trasferimento e fissaggio di un'immagine su carta, diamo un'occhiata al dispositivo della cartuccia per la stampante Laser Jet 5L di Hewlett Packard. Questa tipica cartuccia ha due scomparti principali:
scomparto del toner di scarto e scomparto del toner.

I principali elementi strutturali del vano toner di scarto (Fig. 2):

1 – Tamburo fotoconduttore organico (OPC). Si tratta di un cilindro di alluminio rivestito di materiale organico fotosensibile e fotoconduttivo (solitamente ossido di zinco) in grado di trattenere l'immagine creata dal raggio laser;

2 – Rullo di carica primario (PCR). Fornisce una carica negativa uniforme al tamburo. Realizzato con una base conduttiva in gomma o schiuma applicata ad un albero metallico;

3 – “Tergicristallo”, tergipavimento, lama di pulizia (Wiper Blade, Cleaning Blade). Elimina dal tamburo eventuali residui di toner che non sono stati trasferiti sulla carta. Strutturalmente è realizzato sotto forma di un telaio metallico (stampaggio) con una piastra in poliuretano (lama) all'estremità;

4 – Lama di recupero. Copre l'area tra il tamburo e la vaschetta di recupero toner. La lama di recupero fa passare il toner rimasto sul tamburo nella tramoggia e ne impedisce la fuoriuscita nella direzione opposta (dalla tramoggia sulla carta).

I principali elementi strutturali del vano toner (vedi Fig. 3):

1 – Albero magnetico (Rullo sviluppatore magnetico, Rullo magnetico, Rullo sviluppatore). È un tubo metallico, all'interno del quale è presente un nucleo magnetico stazionario. Il toner è attratto dal rullo magnetico che, prima di essere fornito al tamburo, acquisisce una carica negativa sotto l'influenza della tensione continua o alternata;

2 – “Dottore” (Lama dosatrice, Lama dosatrice). Fornisce una distribuzione uniforme di un sottile strato di toner sul rullo magnetico. Strutturalmente è realizzato sotto forma di un telaio metallico (stampaggio) con una piastra flessibile (lama) all'estremità;

3 – Lama saldante a rullo magnetico. Una piastra sottile simile nella funzione alla lama di recupero. Copre l'area tra il rullo magnetico e lo scomparto di alimentazione del toner. La lama sigillante del rullo magnetico consente al toner rimasto sul rullo magnetico di fluire nello scomparto, impedendo al toner di fuoriuscire all'indietro;

4 – Serbatoio del toner. Al suo interno si trova il toner “funzionante”, che verrà trasferito sulla carta durante il processo di stampa. Inoltre, nella tramoggia è integrato un attivatore del toner (Toner Agitator Bar): un telaio metallico progettato per miscelare il toner;

5 – Sigillare, controllare (Seal). In una cartuccia nuova (o rigenerata), il contenitore del toner è sigillato con un sigillo speciale che impedisce la fuoriuscita del toner durante il trasporto della cartuccia. Questo sigillo viene rimosso prima dell'uso.

PRINCIPIO DELLA STAMPA LASER

Nella fig. La Figura 4 mostra una vista in sezione della cartuccia. Quando la stampante si accende, tutti i componenti della cartuccia iniziano a muoversi: la cartuccia è pronta per la stampa. Questo processo è simile al processo di stampa, ma il raggio laser non è acceso. Quindi il movimento dei componenti della cartuccia si interrompe: la stampante entra nello stato Pronta.

Riso. 4. Vista in sezione della cartuccia

Dopo aver inviato un documento per la stampa, nella cartuccia della stampante laser si verificano i seguenti processi:
Caricare il tamburo (Fig. 5). Il rullo di carica primaria (PCR) trasferisce uniformemente una carica negativa alla superficie del tamburo rotante.

Riso. 5. Caricare il tamburo

Esposizione (Fig. 6). La superficie caricata negativamente del tamburo è esposta al raggio laser solo nei punti in cui verrà applicato il toner. Se esposta alla luce, la superficie fotosensibile del tamburo perde parzialmente la sua carica negativa. Pertanto, il laser espone un'immagine latente sul tamburo sotto forma di punti con una carica negativa indebolita.

Riso. 6. Esposizione

Applicazione del toner (fig. 7). In questa fase, l'immagine latente sul tamburo viene convertita in un'immagine visibile con l'aiuto del toner, che verrà trasferita sulla carta. Il toner situato vicino al rullo magnetico viene attratto dalla sua superficie sotto l'influenza del campo del magnete permanente di cui è costituito il nucleo del rullo. Quando l'albero magnetico ruota, il toner passa attraverso una stretta fessura formata dal “dottore” e dall'albero. Di conseguenza, acquisisce una carica negativa e si attacca alle aree esposte del tamburo. “Doctor” garantisce un'applicazione uniforme del toner sul rullo magnetico.

Riso. 7. Applicazione del toner

Trasferimento del toner sulla carta (Fig. 8). Continuando a ruotare, il tamburo con l'immagine sviluppata entra in contatto con la carta. Sul retro, la carta viene premuta contro il rullo di trasferimento, che trasporta una carica positiva. Di conseguenza, le particelle di toner caricate negativamente vengono attratte dalla carta, producendo un'immagine “cosparsa” di toner.

Riso. 8. Trasferimento del toner sulla carta

Fissare l'immagine (Fig. 9). Un foglio di carta con un'immagine sciolta viene spostato su un meccanismo di fissaggio, costituito da due alberi a contatto tra i quali viene tirata la carta. Il rullo di pressione inferiore lo preme contro il rullo fusore superiore. Il rullo superiore viene riscaldato e, quando lo tocca, le particelle di toner si sciolgono e aderiscono alla carta.

Riso. 9. Appunta l'immagine

Pulizia del cestello (Fig. 10). Parte del toner non si trasferisce sulla carta e rimane sul tamburo, pertanto è necessario pulirlo. Questa funzione è svolta dalla “vipera”. Tutto il toner rimasto sul tamburo viene rimosso da una spazzola nel contenitore del toner di scarto. Allo stesso tempo, la lama di recupero copre l'area tra il tamburo e la tramoggia, evitando che il toner si riversi sulla carta.

Riso. 10. Pulizia del tamburo

“Cancellare” l'immagine (Fig. 11). In questa fase l'immagine latente creata dal raggio laser viene “cancellata” dalla superficie del tamburo. Utilizzando l'albero di carica primaria, la superficie del tamburo fotografico viene “coperta” uniformemente con una carica negativa, che viene ripristinata nei punti in cui è stata parzialmente rimossa sotto l'influenza della luce.

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