Das Prinzip des Laserbetriebs. Wie ein Laserdrucker funktioniert und funktioniert

Farblaserdrucker beginnen aktiv den Druckmarkt zu erobern. War der Farblaserdruck noch vor wenigen Jahren für die meisten Unternehmen und noch mehr für den einzelnen Bürger unerreichbar, kann sich heute ein sehr breiter Anwenderkreis den Kauf eines Farblaserdruckers leisten. Die schnell wachsende Flotte von Farblaserdruckern führt zu einem wachsenden Interesse seitens der technischen Supportdienste an ihnen.

Prinzipien des Farbdrucks

In Druckern wird es wie beim Drucken zur Erstellung von Farbbildern verwendet. subtraktiv Farbmodell und nicht additiv wie bei Monitoren und Scannern, bei denen jede Farbe und jeder Farbton durch Mischen von drei Primärfarben erhalten wird - R(Rot), G(Grün), B(Blau). Das subtraktive Farbseparationsmodell wird so genannt, weil es zur Bildung eines beliebigen Farbtons notwendig ist, „zusätzliche“ Komponenten von der weißen Farbe zu subtrahieren. Um in Druckgeräten einen beliebigen Farbton zu erzielen, werden als Primärfarben verwendet: Cyan(blau, türkis), Magenta(lila), Gelb(Gelb). Dieses Farbmodell heißt CMY durch die Anfangsbuchstaben der Grundfarben.

Beim subtraktiven Modell entstehen Komplementärfarben, wenn zwei oder mehr Farben gemischt werden, indem einige Lichtwellen absorbiert und andere reflektiert werden. Blaue Farbe beispielsweise absorbiert Rot und reflektiert Grün und Blau; Lila Farbe absorbiert Grün und reflektiert Rot und Blau; und gelbe Farbe absorbiert Blau und reflektiert Rot und Grün. Durch Mischen der Hauptkomponenten des subtraktiven Modells können verschiedene Farben erhalten werden, die im Folgenden beschrieben werden:

Blau + Gelb = Grün

Magenta + Gelb = Rot

Magenta + Cyan = Blau

Magenta + Cyan + Gelb = Schwarz

Es ist erwähnenswert, dass zum Erhalten von Schwarz alle drei Komponenten gemischt werden müssen, d. h. Cyan, Magenta und Gelb, aber auf diese Weise ein hochwertiges Schwarz zu erhalten, ist fast unmöglich. Die resultierende Farbe wird nicht Schwarz, sondern ein schmutziges Grau sein. Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird den drei Hauptfarben eine weitere Farbe hinzugefügt – Schwarz. Dieses erweiterte Farbmodell heißt CMYK(C Yan- M agenta- Y gelb-schwarz K – Cyan-Magenta-Gelb-Schwarz). Die Einführung der schwarzen Farbe kann die Qualität der Farbwiedergabe erheblich verbessern.

HP Color LaserJet 8500 Drucker

Nachdem wir die allgemeinen Prinzipien des Aufbaus und Betriebs von Farblaserdruckern besprochen haben, lohnt es sich, sich genauer mit deren Aufbau, Mechanismen, Modulen und Blöcken vertraut zu machen. Dies geschieht am besten am Beispiel eines Druckers. Nehmen wir als Beispiel den Drucker Hewlett-Packard Color LaserJet 8500.

Seine Hauptmerkmale sind:
- Auflösung: 600 DPI;
- Druckgeschwindigkeit im „Farb“-Modus: 6 Seiten pro Minute;
- Druckgeschwindigkeit im „Schwarzweiß“-Modus: 24 Seiten pro Minute.

Die Hauptkomponenten des Druckers und ihre relative Position sind in Abb. 5 dargestellt.

Die Bilderzeugung beginnt damit, dass Restpotentiale von der Oberfläche der Fototrommel entfernt (neutralisiert) werden. Dies geschieht, damit die anschließende Aufladung der Fototrommel gleichmäßiger ist, d. h. Vor dem Laden wird es vollständig entladen. Die Entfernung von Restpotentialen erfolgt durch Beleuchten der gesamten Oberfläche der Trommel mit einer speziellen Vorbelichtungslampe (Konditionierungslampe), bei der es sich um eine Reihe von LEDs handelt (Abb. 7).

Anschließend wird auf der Oberfläche der Fototrommel ein negatives Hochspannungspotential (bis zu -600 V) erzeugt. Die Trommel wird mit einem Korotron in Form einer Walze aus leitfähigem Gummi beladen (Abb. 8). Das Korotron wird mit einer sinusförmigen Wechselspannung mit negativem Gleichanteil versorgt. Der Wechselanteil (AC) sorgt für eine gleichmäßige Ladungsverteilung auf der Oberfläche und der Gleichanteil (DC) lädt die Trommel auf. Der DC-Wert kann durch Ändern der Druckdichte (Tonerdichte) angepasst werden, was über den Druckertreiber oder durch Anpassungen über das Bedienfeld erfolgt. Eine Erhöhung des negativen Potentials führt zu einer Abnahme der Dichte, d.h. zu einem helleren Bild, während das Potenzial abnimmt – im Gegenteil zu einem dichteren (dunkleren) Bild. Die Fototrommel (ihre interne Metallbasis) muss „geerdet“ sein.

Anschließend erzeugt ein Laserstrahl auf der Oberfläche der Fototrommel ein Bild in Form geladener und ungeladener Bereiche. Der Laserlichtstrahl, der auf die Oberfläche der Trommel trifft, entlädt diesen Bereich. Der Laser beleuchtet die Bereiche der Trommel, in denen sich der Toner befinden sollte. Die Bereiche, die weiß sein sollten, werden vom Laser nicht beleuchtet und es verbleibt ein hohes negatives Potenzial auf ihnen. Der Laserstrahl bewegt sich mithilfe eines rotierenden sechseckigen Spiegels, der sich in der Laserbaugruppe befindet, über die Oberfläche der Trommel. Das Bild auf der Trommel wird als latentes elektrografisches Bild bezeichnet, weil es wird als unsichtbare elektrostatische Potentiale dargestellt.

Das latente elektrografische Bild wird sichtbar, nachdem es die Entwicklungseinheit durchlaufen hat. Das Entwicklungsmodul für schwarzen Toner ist stationär und steht in ständigem Kontakt mit der Fototrommel (Abb. 9).

Das Farbentwicklungsmodul ist ein Karussellmechanismus mit abwechselnder Zufuhr von „Farbpatronen“ zur Oberfläche der Trommel (Abb. 10). Schwarzes Tonerpulver ist einkomponentig magnetisch, während farbiges Tonerpulver einkomponentig, aber nicht magnetisch ist. Eventuelles Tonerpulver wird durch die Reibung an der Oberfläche der Entwicklungswalze und der Dosierrakel auf ein negatives Potential aufgeladen. Aufgrund der Potentialdifferenz und der Coulomb-Wechselwirkung der Ladungen werden negativ geladene Tonerpartikel von den Bereichen der Fototrommel angezogen, die vom Laser entladen werden, und von Bereichen mit hohem negativem Potential, d. h. von den Bereichen der Fototrommel, abgestoßen. von denen, die nicht vom Laser beleuchtet wurden. Zu jedem Zeitpunkt wird nur eine Tonerfarbe entwickelt. Während der Entwicklung wird an die Entwicklungswalze eine Vorspannung angelegt, die bewirkt, dass Toner von der Entwicklungswalze auf die Trommel übertragen wird. Bei dieser Spannung handelt es sich um eine rechteckförmige Wechselspannung mit negativem Gleichanteil. Der Gleichstrompegel kann angepasst werden, wenn sich die Tonerdichte ändert. Nach Abschluss des Entwicklungsprozesses wird das Bild auf der Trommel sichtbar und muss auf die Transfertrommel übertragen werden.

Daher besteht der nächste Schritt beim Erstellen eines Bildes darin, das entwickelte Bild auf die Übertragungstrommel zu übertragen. Diese Stufe wird als primäre Übertragungsstufe bezeichnet. Die Übertragung von Toner von einer Trommel zur anderen erfolgt aufgrund einer elektrostatischen Potentialdifferenz, d. h. Negativ geladene Tonerpartikel sollten vom positiven Potenzial auf der Oberfläche der Transfertrommel angezogen werden. Dazu wird von einer speziellen Stromquelle eine positive DC-Vorspannung an die Oberfläche der Transfertrommel angelegt, wodurch die gesamte Oberfläche dieser Trommel ein positives Potenzial aufweist. Beim Vollfarbdruck muss die Vorspannung an der Transfertrommel ständig erhöht werden Nach jedem Durchgang nimmt die Menge des negativ geladenen Toners auf der Trommel zu. Und damit der Toner übertragen und auf dem vorhandenen Toner liegen kann, erhöht sich die Übertragungsspannung mit jeder neuen Farbe. Dieses Bildgebungsstadium ist in Abb. 11 dargestellt.

Während der Tonerübertragung auf die Übertragungstrommel können einige Tonerpartikel auf der Oberfläche der Bildtrommel verbleiben und müssen entfernt werden, um eine Verzerrung des nachfolgenden Bildes zu vermeiden. Zur Entfernung von Resttoner verfügt der Drucker über eine Trommelreinigungseinheit (siehe Abbildung 17). Dieses Modul enthält einen speziellen Schaft – eine Bürste zum Entfernen der Ladung vom Toner und der Fototrommel – dadurch wird die Anziehungskraft des Toners auf die Fototrommel geschwächt. Es gibt auch eine herkömmliche Reinigungsrakel, die den Toner in einen speziellen Trichter schabt, wo er aufbewahrt wird, bis das Reinigungsmodul ausgetauscht oder gereinigt wird.

Anschließend wird die Fototrommel erneut aufgeladen (nach vorheriger Entladung) und der Vorgang wiederholt, bis das Bild der entsprechenden Farbe vollständig auf der Übertragungstrommel abgebildet ist. Daher muss die Größe der Transfertrommel vollständig dem Druckformat entsprechen, d.h. Bei diesem Druckermodell entspricht der Umfang dieser Trommel der Länge eines A3-Blatts (420 mm). Nach dem Auftragen von Toner einer Farbe wird der Bilderzeugungsprozess vollständig wiederholt, mit dem einzigen Unterschied, dass eine Entwicklungseinheit einer anderen Farbe verwendet wird. Um eine andere Entwicklungseinheit zu verwenden, dreht sich der Karussellmechanismus in einem bestimmten Winkel und bringt die „neue“ Entwicklungswelle an die Oberfläche der Fototrommel. Wenn also ein Vollfarbbild aus vier Farbkomponenten erzeugt wird, wird die Übertragungstrommel viermal gedreht, und bei jeder Drehung wird dem vorhandenen Toner ein Toner einer anderen Farbe hinzugefügt. In diesem Fall wird zuerst gelbes Pulver aufgetragen, dann lila, dann blaues und zuletzt schwarzes Pulver. Dadurch entsteht auf der Übertragungstrommel ein vollfarbiges sichtbares Bild, das aus Partikeln von vier mehrfarbigen Tonerpulvern besteht.

Nachdem das Tonerpulver auf der Oberfläche der Transfertrommel gelandet ist, durchläuft es die zusätzliche Ladeeinheit. Dieser Block (Abb. 12) ist ein Drahtkoroton, dem eine sinusförmige Wechselspannung (AC) mit einem negativen Gleichanteil (DC) zugeführt wird. Mit dieser Spannung wird das Tonerpulver zusätzlich aufgeladen, d.h. sein negatives Potenzial wird höher, was zu einer effizienteren Übertragung des Toners auf das Papier beiträgt. Darüber hinaus reduziert die zusätzliche Spannung das positive Potenzial der Transfertrommel, was dazu beiträgt, dass der Toner korrekt auf der Transfertrommel positioniert wird und verhindert, dass sich der Toner bewegt. Das Ergebnis ist eine genaue Reproduktion von Farbtönen. Die zusätzliche Ladespannung wird beim Auftragen des gelben Toners an die Transfertrommel angelegt, d.h. ganz am Anfang des Bildentstehungsprozesses. Beim Auftragen von gelbem Tonerpulver wird die zusätzliche Ladespannung auf einen minimalen Wert eingestellt und nach dem Auftragen jeder neuen Farbe erhöht sich diese Spannung. Die maximale Boost-Spannung wird angelegt, während schwarzer Toner aufgetragen wird.

Als nächstes muss das sichtbare Vollfarbbild von der Übertragungstrommel auf Papier übertragen werden. Dieser Übertragungsvorgang wird als Sekundärübertragung bezeichnet. Der Sekundärtransfer erfolgt durch ein weiteres Korotron in Form eines Transportbandes (Abb. 13). Der Toner wird durch elektrostatische Kräfte auf das Papier bewegt, d.h. aufgrund der Potentialdifferenz zwischen dem Tonerpulver (negativ) und dem sekundären Transferkorotron, an das eine positive Vorspannung angelegt wird. Da die Sekundärübertragung erst nach vier Umdrehungen der Übertragungstrommel erfolgt, darf das Korotron-Übertragungsband das Papier erst dann vorschieben, wenn alle Farben aufgetragen wurden, d. h. Während der vierten Umdrehung und bis zu diesem Zeitpunkt sollte sich das Band in einer solchen Position befinden, dass das Papier die Transfertrommel nicht berührt.

Somit wird das Transportband während der Bilderzeugung abgesenkt und kommt nicht mit der Übertragungstrommel in Kontakt, während es zum Zeitpunkt der Sekundärübertragung angehoben wird und diese Trommel berührt. Das Korotron-Transportband wird von einer Exzenternocke bewegt, die auf Befehl des Mikrocontrollers von einer elektrischen Kupplung angetrieben wird (Abb. 14).

Beim sekundären Transfer kann ein Blatt Papier aufgrund des Unterschieds im elektrostatischen Potential von der Oberfläche der Transfertrommel angezogen werden. Dies kann dazu führen, dass sich das Blatt Papier um die Trommel wickelt und es zu einem Papierstau kommt. Um dieses Phänomen zu verhindern, verfügt der Drucker über ein System zum Trennen des Papiers und zum Entfernen statischer Elektrizität. Das System ist ein Korotron, dem eine sinusförmige Wechselspannung mit einem positiven Konstantanteil zugeführt wird. Die Position des Korotrons relativ zum Papier und zur Übertragungstrommel ist in Abb. 15 dargestellt.

Während der sekundären Übertragungsstufe werden einige Tonerpartikel nicht auf das Papier übertragen, sondern verbleiben auf der Oberfläche der Trommel. Um zu verhindern, dass diese Partikel die Erstellung des nächsten Blattes stören und das Bild verfälschen, ist es notwendig, die Transfertrommel zu reinigen und den restlichen Toner zu entfernen. Das Reinigen der Transfertrommel ist ein ziemlich komplexer Vorgang. Bei diesem Verfahren werden eine spezielle Reinigungswalze, eine Bildtrommel und eine Bildtrommel-Reinigungseinheit verwendet. Die Übergabetrommel sollte nicht kontinuierlich gereinigt werden, sondern erst nach der Nachübergabe, d.h. Das Reinigungssystem sollte ähnlich wie das Transferkorotron gesteuert werden. Während das Bild erstellt wird, ist das Reinigungssystem nicht aktiv und schaltet sich ein, wenn der Toner auf das Papier zu übertragen beginnt. Der erste Reinigungsschritt besteht darin, das restliche Tonerpulver wieder aufzuladen, d. h. sein Potenzial ändert sich von negativ zu positiv. Hierzu wird eine Reinigungswalze verwendet, die mit einer sinusförmigen Wechselspannung mit positivem Gleichanteil versorgt wird. Diese Walze wird beim Reinigen gegen die Oberfläche der Trommel gedrückt und bei der Bilderzeugung zurückgeklappt. Die Rolle wird von einer Exzenternocke gesteuert, die wiederum von einem Magneten angetrieben wird (Abb. 16).

Der positiv geladene Toner wird dann auf die Bildtrommel übertragen, die immer noch eine negative Vorspannung aufweist. Und bereits von der Oberfläche der Fototrommel wird der Toner mit einem Reinigungsrakel der Fototrommel-Reinigungseinheit gereinigt (Abb. 17).

Die Erstellung eines Vollfarbbildes endet mit der Fixierung des Toners auf dem Papier durch Temperatur und Druck. Ein Blatt Papier läuft zwischen zwei Walzen des Fixierblocks (Ofen) hindurch, wird auf eine Temperatur von etwa 200 °C erhitzt, der Toner wird geschmolzen und in die Oberfläche des Papiers gedrückt. Um zu verhindern, dass Toner an der Fixiereinheit haften bleibt, wird an die Heizwalze eine negative Vorspannung angelegt, wodurch das negative Tonerpulver auf dem Papier und nicht auf der Teflonwalze verbleibt.

Wir haben das Funktionsprinzip nur eines Druckers eines Unternehmens untersucht. Andere Hersteller verwenden möglicherweise andere Prinzipien der Bilderzeugung und andere technische Lösungen bei der Konstruktion von Druckern, alle diese Lösungen werden jedoch den zuvor besprochenen sehr nahe kommen.

Viele Leute glauben, dass ein Laserdrucker so genannt wird, weil er Bilder mit einem Laser auf Papier brennt. Ein Laser allein reicht jedoch nicht aus, um einen hochwertigen Druck zu erhalten.

Das wichtigste Element eines Laserdruckers ist der Fotoleiter. Es handelt sich um einen Zylinder, der mit einer lichtempfindlichen Schicht beschichtet ist. Ein weiterer notwendiger Bestandteil von Toner ist Farbpulver. Seine Partikel werden zu einem Blatt Papier verschmolzen und hinterlassen darauf das gewünschte Bild.

Die Bildtrommel und der Tonerbehälter sind meist Teil einer festen Kartusche, die darüber hinaus viele weitere wichtige Teile enthält – Lade- und Entwicklungswalzen, eine Reinigungsklinge und einen Resttonerbehälter.

Schauen wir uns nun genauer an, wie das alles geschieht.

Schritte zum Druckerbetrieb

Das elektronische Dokument wird zum Drucken gesendet. An diesem Punkt wird es von der Leiterplatte verarbeitet und der Laser sendet digitale Impulse an die Kartusche. Durch das Aufladen der Fototrommel mit Negativpartikeln überträgt der Laser das zu druckende Bild oder den zu druckenden Text darauf.

Wenn der Laserstrahl auf die Trommel trifft, wird die Ladung entfernt und auf der Oberfläche bleiben ungeladene Zonen zurück. Jedes Tonerteilchen ist negativ geladen und bei Kontakt mit der Fototrommel haftet der Toner unter dem Einfluss statischer Elektrizität an ungeladenen Fragmenten. Dies nennt man Bildentwicklung.

Eine spezielle Walze mit positiver Ladung drückt das Blatt Papier gegen die Fototrommel. Da sich entgegengesetzt geladene Teilchen anziehen, bleibt der Toner am Papier haften.

Anschließend wird das Papier mit Toner über einen Thermoschacht des sogenannten Ofens auf eine Temperatur von etwa 200 Grad erhitzt. Dadurch dehnt sich der Toner aus und das Bild wird sicher auf dem Papier fixiert. Daher sind frisch auf einem Laserdrucker gedruckte Dokumente immer warm.

Im letzten Schritt wird die Ladung aus der Fototrommel entfernt und sie wird vom restlichen Toner gereinigt, wofür eine Reinigungsklinge und ein Resttonerbehälter verwendet werden.

So funktioniert der Druckvorgang. Der Laser malt mit geladenen Teilchen ein zukünftiges Bild. Die Fototrommel fängt das Tintenpulver auf und überträgt es auf das Papier. Durch statische Elektrizität bleibt der Toner am Papier haften und verschmilzt mit diesem.

Kopierer funktionieren nach dem gleichen Prinzip.

Vorteile eines Laserdruckers

Man geht davon aus, dass die Druckgeschwindigkeit eines Laserdruckers höher ist als die eines Tintenstrahldruckers. Im Durchschnitt sind dies 27-28 Ausdrucke pro Minute. Daher werden sie zum Drucken einer großen Anzahl von Dokumenten verwendet.

Im Betrieb macht das Gerät kaum Geräusche. Die Druckqualität ist sehr hoch bei niedrigen Kosten pro Druck, was durch den geringen Verbrauch und Preis des Toners erreicht wird. Auch die Kosten für die meisten Laserdruckermodelle sind recht günstig.

Seit vielen Jahren wird darüber kontrovers diskutiert, ob Laserdrucker gesundheitsschädlich sind. Die beim Laserdruck verwendeten Tonerpartikel sind so klein, dass sie leicht in den menschlichen Körper eindringen, sich dort absetzen und dort ansammeln. Bei ständigem Kontakt mit Toner über 15–20 Jahre können Kopfschmerzen, Asthma und andere Krankheiten auftreten.

Druckerhersteller versichern jedoch, dass die tägliche Nutzung des Druckers keinen Schaden anrichtet. Die Produktionstechnologien werden ständig verbessert und die Kartuschen werden in Laboren getestet.

Gefahren können nur entstehen, wenn Sie versuchen, die Kartusche selbst zu öffnen und wieder aufzufüllen. Tonerpartikel können in die Lunge gelangen und sind nur sehr schwer aus dem Körper zu entfernen, daher ist es besser, das Nachfüllen des Druckers einem Spezialisten anzuvertrauen.

Geschwindigkeit, Lebensdauer und Druckqualität von Laserdruckern sind wirklich hervorragend. Dieses Gerät ist im Arbeits- und Alltagsleben vieler Nutzer unverzichtbar und nicht so skurril wie kapriziöse Tintenstrahldrucker, die beim Nachfüllen oft Probleme mit dem Drucken haben.

Wenn Sie immer noch nicht das erfolgreichste Modell eines Laserdruckers bekommen haben und es nicht oft genutzt haben, dann verzweifeln Sie nicht. KupimToner kauft neue Drucker verschiedener Marken sowie deren Komponenten zu einem angemessenen Preis.

Enthält sieben aufeinanderfolgende Vorgänge zum Erstellen eines bestimmten Bildes auf einem Blatt Papier. Dies ist ein sehr interessanter und technologischer Prozess, der in zwei Hauptphasen unterteilt werden kann: das Anbringen des Bildes und das Fixieren. Der erste Schritt ist mit dem Betrieb der Kartusche verbunden, der zweite findet in der Fixiereinheit (Ofen) statt. Dadurch erhalten wir in Sekundenschnelle das Bild, das uns interessiert, auf einem weißen Blatt Papier.

Was passiert also in so kurzer Zeit im Drucker? Lassen Sie uns das herausfinden.

Aufladung

Denken Sie daran, dass Toner eine fein verteilte Substanz (5–30 Mikrometer) ist und dass seine Partikel sehr leicht jede elektrische Ladung aufnehmen können.

In der Patrone sorgt die Ladewalze für eine gleichmäßige Übertragung der negativen Ladung auf die Fototrommel. Dies geschieht, wenn die Ladewalze gegen die Fototrommel gedrückt wird und sich durch Drehung in die eine Richtung (wobei die Fototrommel gleichmäßig negativ statisch aufgeladen wird) in die andere Richtung dreht.

Somit weist die Oberfläche der Fototrommel eine gleichmäßig über die Fläche verteilte negative Ladung auf.

Ausstellung

Im nächsten Prozess wird das zukünftige Bild auf einer Fototrommel belichtet.

Dies geschieht dank eines Lasers. Wenn ein Laserstrahl auf die Oberfläche der Fototrommel trifft, wird an dieser Stelle die negative Ladung entfernt (der Punkt wird neutral geladen). Somit formt der Laserstrahl das zukünftige Bild entsprechend den im Programm angegebenen Koordinaten. Ausschließlich dort, wo es notwendig ist.

Auf diese Weise erhalten wir den belichteten Teil des Bildes in Form von negativ geladenen Punkten auf der Oberfläche der Fototrommel.

Entwicklung

Anschließend wird mit einer Entwicklungswalze in einer gleichmäßigen dünnen Schicht Toner auf das belichtete Bild auf der Oberfläche der Fototrommel aufgetragen. Die Tonerpartikel nehmen eine negative Ladung an und bilden ein zukünftiges Bild auf der Oberfläche der Trommel.

Überweisen

Der nächste Schritt besteht darin, das negativ geladene Tonerbild von der Trommel auf ein leeres Blatt Papier zu übertragen.

Dies geschieht, wenn die Übertragungswalze mit einem Blatt Papier in Kontakt kommt (das Blatt läuft zwischen der Übertragungswalze und der Bildtrommel hindurch). Die Übertragungswalze hat ein hohes positives Potenzial, wodurch alle negativ geladenen Tonerpartikel (in Form eines erzeugten Bildes) auf das Blatt Papier übertragen werden.

Konsolidierung

Der nächste Schritt beim Laserdruck ist das Fixieren des Tonerbildes auf einem Blatt Papier in einer Fixiereinheit (im Ofen).

Im Kern handelt es sich dabei um den Prozess des „Backens“ auf Papier. Ein Tonerblatt, das zwischen einer Thermowalze und einer Druckwalze hindurchläuft, wird einer thermobarischen Behandlung (Temperatur und Druck) unterzogen, wodurch der Toner auf dem Blatt fixiert wird und gegen äußere mechanische Einflüsse beständig wird.

Auf unserem Bild sehen Sie einen Thermoschacht und eine Andruckrolle. Thermowalzen werden in einer Reihe von Laserdruckgeräten verwendet. Im Inneren des Thermoschachts wird eine Halogenlampe eingesetzt, die für die Heizung sorgt (Heizelement).

Es gibt andere Modelle von Laserdruckgeräten, bei denen anstelle einer Thermowalze (als Heizelement) eine Thermofolie verwendet wird. Der Unterschied besteht darin, dass der Betrieb der Halogenheizung länger dauert. Es ist zu beachten, dass Geräte mit Thermofolie sehr anfällig für mechanische Einflüsse durch Fremdkörper (Büroklammern, Heftklammern eines Hefters) auf einem Blatt Papier sind. Dies ist mit einem Versagen des Thermofilms selbst behaftet. Sie reagiert sehr empfindlich auf Beschädigungen.

Reinigung

Da während dieses gesamten Vorgangs eine kleine Menge Toner auf der Oberfläche der Fototrommel verbleibt, ist in der Kartusche ein Rakel (Reinigungsklinge) installiert, um restliche Mikropartikel des Toners von der Welle der Fototrommel zu entfernen.

Durch die Rotation wird die Welle gereinigt. Das restliche Pulver landet im Resttonerbehälter.

Ladung entfernen

Im letzten Schritt kommt die Welle der Fototrommel mit der Ladewalze in Kontakt. Dies führt dazu, dass die „Karte“ der negativen Ladung wieder auf der Oberfläche der Trommel ausgerichtet wird (bis zu diesem Zeitpunkt blieben sowohl negativ geladene als auch neutral geladene Stellen auf der Oberfläche – sie waren die Projektion des Bildes).

Somit verleiht die Ladewalze wieder ein gleichmäßig verteiltes negatives Potenzial an die Oberfläche der Fototrommel.

Damit ist der Zyklus zum Drucken eines Blattes beendet.

Abschluss

Somit umfasst die Laserdrucktechnologie sieben aufeinanderfolgende Stufen der Übertragung und Fixierung eines Bildes auf Papier. Auf modernen Geräten dauert dieser Vorgang des Druckens eines Bildes auf A4-Papier nur wenige Sekunden.

Bei Verschleiß werden Innenteile wie Fototrommel, Ladewalze oder Magnetwelle ausgetauscht. Diese Komponenten befinden sich im Inneren der Kartusche und sind im Bild oben zu sehen. Durch den Verschleiß dieser Elemente verschlechtert sich die Druckqualität erheblich.

Ein wenig über die Geschichte des Laserdrucks

Und zum Schluss noch ein wenig zur Entwicklung der Laserdrucktechnologie. Überraschenderweise erschien die Laserdrucktechnologie früher, beispielsweise die gleiche Matrixdrucktechnologie. Chester Carlson erfand 1938 ein Druckverfahren namens Elektrographie. Es wurde in Fotokopierern der damaligen Zeit (60-70er Jahre des letzten Jahrhunderts) verwendet.

Die eigentliche Entwicklung und Herstellung des ersten Laserdruckers wurde von Gary Starkweather geleitet. Er war ein Angestellter von Xerox. Seine Idee war, mithilfe der Kopiertechnik einen Drucker zu entwickeln.

Erstmals erschienen im Jahr 1971 erster Laserdrucker Xerox-Unternehmen. Es wurde das elektronische Drucksystem Xerox 9700 genannt. Die Serienproduktion begann später – im Jahr 1977.

Laserdrucker bieten eine höhere Qualität als Tintenstrahldrucker. Die bekanntesten Unternehmen, die Laserdrucker entwickeln, sind Hewlett-Packard und Lexmark.

Das Funktionsprinzip eines Laserdruckers basiert auf der Methode der trockenen elektrostatischen Bildübertragung, die 1939 von C.F. Carlson erfunden und auch in Kopiergeräten implementiert wurde. Das Funktionsdiagramm des Laserdruckers ist in Abb. dargestellt. 5.6. Das Hauptdesignelement ist rotierende Trommel Es dient als Zwischenmedium, mit dem das Bild auf Papier übertragen wird.

Reis. 5.6. Funktionsdiagramm eines Laserdruckers

Trommel ist ein Zylinder, der mit einer dünnen Schicht aus lichtleitendem Halbleiter beschichtet ist. Typischerweise wird als solcher Halbleiter Zinkoxid oder Selen verwendet. Die statische Aufladung wird gleichmäßig über die Oberfläche der Trommel verteilt. Dies wird durch einen feinen Draht oder ein feines Netz gewährleistet, das als Koronadraht oder Korotron bezeichnet wird. An diesen Draht wird eine Hochspannung angelegt, wodurch um ihn herum ein leuchtender ionisierter Bereich, eine sogenannte Korona, erscheint.

Laser, Von einem Mikrocontroller gesteuert, erzeugt es einen dünnen Lichtstrahl, der von einem rotierenden Spiegel reflektiert wird. Das Bild wird auf die gleiche Weise wie bei einer Fernsehbildröhre abgetastet: durch Bewegen des Strahls entlang der Linie und des Rahmens. Mit Hilfe eines rotierenden Spiegels gleitet der Strahl entlang des Zylinders und ändert seine Helligkeit schlagartig: von völligem Licht zu völliger Dunkelheit, und der Zylinder wird auf die gleiche schlagartige Weise (punktuell) aufgeladen. Dieser Strahl, der die Trommel erreicht, verändert sie elektrische Ladung am Kontaktpunkt. Die Größe der geladenen Fläche hängt von der Fokussierung des Laserstrahls ab. Der Strahl wird mithilfe einer Linse fokussiert. Ein Zeichen für eine gute Fokussierung ist das Vorhandensein klarer Kanten und Ecken im Bild. Bei einigen Druckertypen sinkt während des Ladevorgangs das Potenzial der Trommeloberfläche von 900 auf 200 V. Dadurch erscheint eine versteckte Kopie des Bildes in Form eines elektrostatischen Reliefs auf der Trommel, dem Zwischenmedium.

Im nächsten Schritt wird es auf die Fotosatztrommel aufgetragen. Toner- Farbe, also kleinste Partikel. Unter dem Einfluss einer statischen Aufladung werden Partikel an exponierten Stellen leicht von der Oberfläche der Trommel angezogen und bilden ein Bild in Form eines Farbreliefs.

Papier wird aus der Zuführschale gezogen und über ein Rollensystem zur Trommel bewegt. Kurz vor der Trommel lädt das Coroton das Papier statisch auf. Das Papier kommt dann mit der Trommel in Kontakt und zieht durch seine Ladung die zuvor auf die Trommel aufgetragenen Tonerpartikel an.

Um den Toner zu fixieren, wird das Papier bei einer Temperatur von etwa 180 „C zwischen zwei Walzen hindurchgeführt. Nach Abschluss des Druckvorgangs wird die Trommel vollständig entladen, von anhaftenden überschüssigen Partikeln gereinigt, um einen neuen Druckvorgang durchzuführen. Ein Laserdrucker Ist Seite für Seite, d. h. es bildet eine ganze Seite zum Drucken.

Der Betriebsprozess eines Laserdruckers, vom Empfang eines Befehls vom Computer bis zur Ausgabe des gedruckten Blattes, kann in mehrere miteinander verbundene Phasen unterteilt werden, an denen funktionale Komponenten des Druckers wie der Zentralprozessor beteiligt sind; Scan-Prozessor; Spiegelmotor-Steuerplatine; Strahlhelligkeitsverstärker; Temperaturkontrolleinheit; Steuereinheit für den Blatteinzug; Steuerplatine für den Papiereinzug; Schnittstellenkarte; Netzteil; Bedienfeldtasten und Anzeigetafel; zusätzliche RAM-Erweiterungskarten. Im Wesentlichen funktioniert ein Laserdrucker wie ein Computer: die gleiche Zentraleinheit, die die wichtigsten Verbindungs- und Steuerfunktionen beherbergt; RAM, in dem sich Daten und Schriftarten befinden, Schnittstellenkarten und eine Bedienfeldplatine, die den Drucker mit anderen Geräten kommuniziert, eine Druckeinheit, die Informationen auf ein Blatt Papier ausgibt.

Viele Menschen haben Laserdrucker verwendet, einige haben sie zu Hause, aber weiß jeder, wie ein Laserdrucker funktioniert? Die Antwort auf diese Frage findet der Leser in diesem Artikel.

Ein Laserdrucker ist ein Peripheriegerät, das Text- und Grafikobjekte schnell und effizient auf normales Büro- und Spezialpapier druckt. Die Hauptvorteile dieser Drucker, wie niedrige Druckkosten, hohe Arbeitsgeschwindigkeit, hohe Ressourcen und Auflösung, Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und Ausbleichen, haben sie nicht nur bei Büroangestellten, sondern auch bei normalen Benutzern zu den am häufigsten verwendeten Druckern gemacht.

Kreation und Entwicklung von Laserdruckern

Das erste Bild mit trockener Tinte und statischer Elektrizität wurde 1938 von Chester Carlson erstellt. Und erst 8 Jahre später gelang es ihm, den Hersteller der von ihm erfundenen Geräte zu finden. Es war ein Unternehmen, das heute jeder als Xerox kennt. Und im selben Jahr 1946 kam der erste Kopierer auf den Markt. Es handelte sich um eine riesige und komplexe Maschine, die eine Reihe manueller Vorgänge erforderte. Erst Mitte der 1950er Jahre entstand der erste vollautomatische Mechanismus, der den Prototyp des modernen Laserdruckers darstellte.

Seit Ende 1969 begann Xerox mit der Entwicklung von Laserdruckern und fügte den damals vorhandenen Mustern einen Laserstrahl hinzu. Aber es kostete nach diesen Maßstäben eine Drittelmillion Dollar und war enorm groß, was den Einsatz eines solchen Geräts selbst in kleinen Unternehmen, geschweige denn im Alltag, nicht zuließ.

Das Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen den aktuellen Giganten der Druckindustrie Canon und HP war die Veröffentlichung einer Reihe von LaserJet-Druckern, die bis zu 8 Seiten Text pro Minute drucken können. Solche Geräte wurden zugänglicher, nachdem die erste austauschbare Laserdruckerpatrone auf den Markt kam.

Arbeitsprinzip

Grundlage der Bildentstehung ist der im Toner enthaltene Farbstoff. Unter dem Einfluss statischer Elektrizität bleibt es haften und prägt sich regelrecht in das Papier ein. Aber wie passiert das?

Jeder Laserdrucker besteht aus drei Hauptfunktionsblöcken: einer Leiterplatte, einer Bildübertragungseinheit (Kartusche) und einer Druckeinheit. Die Papiereinzugseinheit liefert das Papier zum Drucken. Sie sind in zwei Ausführungen konzipiert: Papierzuführung aus dem unteren Fach und Papierzuführung aus dem oberen Fach.

Sein Aufbau ist recht einfach:

• Walze – wird zum Aufnehmen von Papier benötigt;
• Einheit zum Erfassen und Zuführen eines Blattes;
• eine Walze, die eine statische Ladung auf das Papier überträgt.
• Eine Laserdruckerkartusche besteht aus zwei Teilen – einem Toner und einer Trommel oder einem Fotozylinder.

Toner

Der Toner besteht aus mikroskopisch kleinen Polymerpartikeln, die mit Farbstoff, einschließlich Magnetit und einem Ladungsregler, beschichtet sind. Jedes Unternehmen stellt Pulver mit einzigartigen Eigenschaften für seine eigenen Drucker und Multifunktionsgeräte her. Alle Pulver unterscheiden sich in Magnetismus, Dichte, Dispersion, Korngröße und anderen physikalischen Indikatoren. Daher sollten Sie Patronen nicht mit beliebigem Toner nachfüllen. Die Vorteile von Toner gegenüber Tinte liegen in der Klarheit des Druckbildes und der Feuchtigkeitsbeständigkeit, die durch das Eindrucken des Pulvers in das Papier gewährleistet wird. Zu den Nachteilen zählen die geringe Farbtiefe, die Sättigung beim Farbdruck und die negativen Auswirkungen auf den menschlichen Körper bei der Interaktion mit dem Toner, beispielsweise beim Laden der Kartusche.

Struktur und Schritte des Bilddrucks

Die Fototrommel besteht aus einem länglichen Aluminiumschaft, der mit einer dünnen Materialschicht beschichtet ist, die bei bestimmten Parametern auf Lichtstrahlen empfindlich reagiert. Der Zylinder ist mit einer Schutzschicht überzogen. Neben Aluminium bestehen Fässer aus anorganischen lichtempfindlichen Substanzen. Die Haupteigenschaft einer Fototrommel ist eine Änderung der Leitfähigkeit (Ladung) unter dem Einfluss eines Laserstrahls. Das bedeutet, dass der Zylinder, wenn er aufgeladen wird, diese über einen längeren Zeitraum speichert. Wenn Sie jedoch einen beliebigen Bereich des Schafts mit Licht beleuchten, verlieren diese aufgrund einer Erhöhung der Leitfähigkeit (d. h. einer Verringerung des elektrischen Widerstands) in diesen Zonen sofort ihre Ladung und werden neutral geladen. Die Ladung fließt von der Oberfläche durch die innere leitende Schicht.

Wenn ein Dokument zum Drucken eintrifft, verarbeitet die Leiterplatte es und sendet entsprechende Lichtimpulse an die Bildübertragungseinheit, wo das digitale Bild in ein Bild auf Papier umgewandelt wird. Die Fototrommel dreht sich mithilfe einer Welle und erhält von einer nahegelegenen Walze eine primäre negative oder positive Ladung. Sein Wert wird durch die von der Leiterplatte gemeldeten Druckeinstellungen bestimmt.

Nach dem Aufladen wird der Zylinder von einem horizontalen Laserstrahl mit enormer Frequenz abgetastet. Die belichteten Bereiche des Fotozylinders werden, wie oben erwähnt, entladen. Diese ungeladenen Zonen bilden spiegelbildlich das gewünschte Bild auf der Rolle. Damit das Bild auf dem Papier erscheint, müssen anschließend die ungeladenen Bereiche mit Toner gefüllt werden. Die Laserscaneinheit besteht aus einem Spiegel, einem Halbleiterlaser, mehreren Formlinsen und einer Fokussierlinse.

Die Trommel steht in Kontakt mit einer Walze, die hauptsächlich aus Magnesium besteht, und versorgt den Fotozylinder aus dem Patronentank mit Toner. Die Walze, in der sich der Permanentmagnet befindet, hat die Form eines Hohlzylinders mit einer leitfähigen Schicht. Unter dem Einfluss eines Magnetfelds wird der Toner aus dem Trichter durch die Kraft des magnetisierten Kerns von der Walze angezogen.

Unter dem Einfluss der elektrostatischen Spannung wird der Toner von der Walze auf das Bild übertragen, das vom Laserstrahl auf der Oberfläche der nahe an der Walze rotierenden Fototrommel erzeugt wird. Der Toner kann nirgendwo hingehen, da seine negativ geladenen Partikel von den positiv geladenen Bereichen des Fotozylinders angezogen werden, auf denen das gewünschte Bild entsteht. Die negative Ladung der Trommel drückt unerwünschten Toner zurück und füllt damit die lasergescannten Bereiche.

Beachten wir eine Nuance. Es gibt zwei Arten der Bildgebung. Am häufigsten wird Toner mit positiver Ladung verwendet. Dieses Pulver verbleibt auf neutral geladenen Bereichen des Fotozylinders. Das heißt, der Laser beleuchtet die Bereiche, in denen unser zukünftiges Bild sein wird. Die Trommel ist negativ geladen. Der zweite Mechanismus ist weniger verbreitet und verwendet einen Toner mit negativer Ladung. Der Laserstrahl „entlädt“ Bereiche des positiv geladenen Fotozylinders, an denen sich kein Bild befinden sollte. Dies ist bei der Auswahl eines Laserdruckers zu beachten, da im ersten Fall die Details genauer übertragen werden und im zweiten Fall eine gleichmäßigere und dichtere Füllung erzielt wird. Die ersten Drucker eigneten sich perfekt zum Drucken von Textdokumenten und verbreiteten sich daher.

Bevor das Papier den Zylinder berührt, wird es mithilfe einer Ladungsübertragungswalze statisch aufgeladen. Unter dessen Einfluss wird der Toner im Moment seines engen Kontakts mit der Trommel vom Papier angezogen. Unmittelbar danach wird die Ladung vom Papier durch einen Neutralisator für statische Aufladung entfernt. Dadurch wird die Anziehungskraft des Blattes auf den Fotozylinder eliminiert. Während das Papier durch die Laserscaneinheit läuft, macht sich das erzeugte Bild auf dem Blatt bemerkbar, das bei der kleinsten Berührung leicht zerstört werden kann. Für seine Haltbarkeit ist es notwendig, ihn durch Schmelzen der im Toner enthaltenen Zusatzstoffe zu fixieren. Dieser Vorgang findet in der Bildfixierungseinheit statt – dies ist die dritte Schlüsseleinheit des Laserdruckers. Er wird auch „Herd“ genannt. Kurz gesagt: Die im Toner enthaltenen Stoffe schmelzen. Nach dem Einpressen und Aushärten scheinen diese Polymere die Tinte zu bedecken und sie so vor äußeren Einflüssen zu schützen. Jetzt wird der Leser verstehen, warum die bedruckten Blätter, die aus dem Drucker kommen, so warm sind.

Der sogenannte „Ofen“ besteht konstruktionsbedingt aus zwei Schächten, von denen einer ein Heizelement enthält. Der zweite, oft der unterste, ist notwendig, um das geschmolzene Polymer in das Papier zu drücken. Heizelemente werden in Form von Thermistoren in Form von Thermofolien hergestellt. Wenn an sie Spannung angelegt wird, erhitzen sich diese Elemente im Bruchteil einer Sekunde auf hohe Temperaturen (ca. 200 °C). Die Druckwalze drückt das Blatt gegen die Heizung, die flüssige, mikroskopisch kleine Tonerpartikel in die Struktur des Papiers drückt. Am Ausgang des Fixierblocks befinden sich Trennelemente, damit das Papier nicht an der Thermofolie klebt.