ТЕОРИЯ ПЕЧАТИ КАРТРИДЖА

от Майка Иоси

            За эти годы мы транслировали немного информации относительно теории печати картриджа из ряда источников; Служебные руководства производителя комплексного оборудования (OEM), патенты, учебные пособия OEM и т.д. Многое из этого вошло в различные статьи о картриджах, но многое было лишним, или не вошедшим в статьи. Знание теории печати картриджа не обязательно, чтобы перезаправить картридж, но оно становится действительно полезным для диагностики проблемы.

Некоторые из секций характерны единственному картриджу, а некоторые очень широкие. В любом случае, информация поможет решить проблему, с которой вы ранее не сталкивались. Пока технологии очень быстро улучшают компоненты картриджей и принтера, основа, на которой они работают, слабо изменилась. Наибольшее изменение, которое я увидел, было, когда HP и Canon перешли от проводов коронирования до вала первичного заряда. Кроме этого, размер частицы тонера стал более маленьким, пункты плавки ниже, необходимые нагрузки меньше, и конечно были добавлены чипы, но картриджи целиком по-прежнему работают, так как они работали, когда их основной стиль был впервые выпущен. Пока невозможно увидеть, что случится в будущем, от патентов, которые я видел, могу сказать, что эта тенденция будет продолжаться еще долгое время.

1.Магнитный тонер (монохромный HP LaserJet)

Процесс печати картриджа происходит как серии шагов или стадий. На первой стадии, вал первичного заряда помещает однородный негативный первичный заряд на поверхность фоторецептора. Настройки интенсивности печати принтера управляют количеством негативного первичного заряда, размещенного на барабане. Этот процесс называется приведением к требуемым (техническим) условиям.

На второй стадии (Визуализационной стадии), лазерный луч направляется на вращающееся зеркало (называемое сканером). Когда зеркало вращается, луч направляется на набор фокусирующихся линз. Потом луч попадает на поверхность фоторецептора, оставляя скрытое электростатическое изображение на барабане. В большинстве картриджей, фоторецептор делает приблизительно три оборота для каждой 11-дюймовой напечатанной страницы.

На третий стадии (Развивающей Стадии) - тонер появляется на барабане (или бункером подачи), который содержит частицы тонера. Тонер держится на рукаве магнитного вала благодаря стационарному магниту внутри рукава, и первичный заряд снабжается высоким напряжением электропитания. Этот первичный заряд управляется настройками интенсивности печати принтера, и приводит в большей или меньшей мере к появлению тонера на барабане. Это в свою очередь также увеличит или уменьшит плотность печати. Вал первичного заряда и магнитный вал первичного заряда постоянного напряжения также управляются настройками интенсивности печати принтера.

Количеством тонера на рукаве магнитного вала управляет резиновое дозирующее лезвие, которое использует давление, чтоб количество тонера на рукаве магнитного вала не изменялось. Это лезвие также вызывает наращиваемый статический заряд на тонер, который помогает удерживать нанесенный тонер, и позволяет легко передавать тонер к фоторецептору. В то же время сигнал переменного тока также размещается на рукаве магнитного вала. Этот сигнал уменьшает притяжение тонера к рукаву магнитного вала, и увеличивает отталкивающие действие тонера от областей барабана, которые не были подвергнуты лазерному лучу. Этот потенциал переменного тока улучшает плотность, и контрастность тонера на напечатанной странице. Так как лазер засвечивает области фоторецептора рядом с магнитным валом, частицы тонера попадают на поверхность барабана благодаря противоположным потенциалам напряжения тонера, и лазер засвечивает поверхность барабана.

На четвертой стадии (Стадии Передачи) тонер появляется при нанесении на бумагу, так как проходит ниже барабана благодаря передачи валом первичного заряда, который размещает положительный заряд на обратной стороне бумаги. Эта положительная нагрузка вызывает отрицательно заряженный тонер на поверхности барабана, чтоб нанести его на страницу. Малый диаметр барабана, комбинирующийся с жесткостью бумаги, приводит к снятию бумаги с барабана.

На пятой стадии (Стадии Разделения) - бумага отделяется от барабана. Статический заряд ослабляет притягивающие силы между отрицательно заряженной поверхностью барабана, и положительно заряженной бумагой. Это предотвращает светлые полосы на бумаге при низких температурах и низкой влажности, а также препятствует бумаге обертываться вокруг барабана.

На шестой стадии (Стадии Плавления) - изображение наносится на бумагу термофиксатором, который состоит из верхнего и нижнего валов термофиксации. Бумажные проходы между нагретым верхним элементом плавления и мягким низшим резиновым валом, который вызывает верхнюю страницу на верхнем вале. Верхний вал нагревает элементы и растапливает тонер на бумаге. Верхний вал может быть твердым, покрытым тефлоном, нагретым с галогенной лампой внутри или рукавом тефлона с керамическим элементом нагревания внутри. Все новейшие машины имеют керамические нагреватели, потому что они используют меньше энергии и быстрее печатают.

На седьмой стадии (Протирочная Стадия Барабана) – фоторецептор чистится. В среднем, приблизительно 95% тонера попадает на бумагу в процессе печати. Так как барабан вращается в течение печати, оставшиеся 5% тонера попадают на фоторецептор, и чистится с помощью лезвия очистки. Этот остаток помещается и хранится в бункере отработки. Как только цикл печати был завершен, вал первичного заряда размещает переменное напряжение на поверхность барабана, которое стирает любые остаточные заряды, оставшиеся на поверхности барабана. Фоторецептор сейчас готов кондиционироваться валом первичного заряда, используя отрицательный первичный заряд и запускать цикл печати снова. В старых системах, вал первичного заряда и вал передачи заменяются первичным проводом коронирования, и проводом коронирования передачи. Эти провода делают ту же работу, но требуют для этого большей энергии. Преимущества систем, которые используют вала первичного заряда в том, что они работают при меньших затратах энергии, чем старый провод коронирования, не производят озон и они также заменяют, и стирают индикаторы, которые были в старых моделях лазерных принтеров.

КОМПОНЕНТЫ МАГНИТНЫХ КАРТРИДЖЕЙ

Магнитный тонер:                                                         Комбинация углерода, порошкового железа, и другие добавок, которые управляют потоком и зарядом тонера. Магнитный тонер используется во всех лазерных принтерах HP/Canon.

Магнитный вал:                                                          Это самый главный компонент для создания твердой плотности печати. Так как магнитный вал вращается, он привлекает к себе тонер постоянной магнитной осью, которая установлена внутри рукава и электрическими сигналами от высокого напряжения электропитания в принтере.

Дозирующее лезвие:                                                Физически регулирует количество тонера на вал проявителя, используя давления из его металлического лезвия, трущегося о рукав вала проявителя. Это трение также помогает статически заряжать тонер таким образом, что ровный слой тонера образуется на рукаве магнитного вала.

Вал первичного заряда:                                          Вал первичного заряда имеет две функции. Первая - применить постоянное напряжение к поверхности барабана, таким образом, чтоб лазер принтера мог бы писать. Вторая – когда прикладной первичный заряд направлен к барабану, чтобы помочь стереть любые остаточные заряды, оставшиеся на поверхности барабана после печати.

Барабан:                                                                       Барабаны, используемые в картриджах - это OPC или «OrganicPhotoconductors», что соответствует типу химикатов, которые используются для того, чтобы покрыть алюминиевую трубку, которая находится в барабане. Все барабаны - светочувствительны. Существует три различных слоя химикатов, с которых сделан барабан. Первый - изолятор, второй - реактопласт, который оказывает сопротивление свету, и третий - защитный слой. От этого защитного слоя и зависит, как долго будет работать барабан.

Лезвие очистки:                                                                      Резиновая прокладка лезвия очистки чистит любые краски, которые не попали на страницу. Лезвие ездит непосредственно по барабану и это одна из главных причин изнашивания барабана.

Чистящее лезвие:                                                           Чистящее лезвие – это очень тонкая майларное (искусственная пленка, напр., для магнитных лент или дисков) лезвие, которое отправляет тонер, очищенный с барабана в бункер отработки. При отсутствии этого лезвия или при его повреждении тонер будет попадать на напечатанные страницы.

Бункер отработки:                                                     Собирает и хранит остатки тонера. Он также содержит в себе барабан, вал первичного заряда, чистящее лезвие и лезвие очистки.

Бункер подачи:                                                          Содержит весь не использованный тонер, рукав магнитного вала и дозирующее лезвие.

2. Немагнитные тонера (монохромные LEXMARK & SAMSUNG)

Процесс печати немагнитного тонер-картриджа лучше всего объясняется сериями шагов или стадий. На первой стадии печатного процесса - это этап приведения к требуемым (техническим) условиям. Вал первичного заряда помещает отрицательное постоянное напряжение на поверхность фоторецептора. Количество отрицательного постоянного напряжения, размещаемого на барабане, контролируется настройками интенсивности печати принтера.

На второй стадии (Визуализационной стадии), лазерный луч направляется на вращающееся зеркало (называемое сканером). Когда зеркало вращается, луч направляется на набор фокусирующихся линз. Тогда луч ударяется о поверхность фоторецептора, оставляя скрытое электростатическое изображение на барабане. В большинстве картриджей, фоторецептор делает приблизительно три оборота для каждой 11-дюймовой напечатанной страницы.

На третий стадии (Распространяемой Стадии) – тонер наносится на барабан подающей секцией (или бункером подачи), который содержит частицы тонера. Тонер держится на рукаве магнитного вала благодаря стационарному магниту внутри рукава, и первичный заряд снабжается высоким напряжением электропитания. Этот первичный заряд управляется настройками интенсивности печати принтера, и приводит в большей или меньшей мере к появлению тонера на барабане. Это в свою очередь также увеличивает или уменьшает плотность печати. Тонер подается на вал проявителя подающим механизмом, который, как правило, в виде поропласта с открытыми порами. Количество тонера на вале проявителя контролируется дозирующим лезвием, которое использует давление для того, чтобы количество тонера на вале не изменялось. Так как лазер засвечивает области фоторецептора методом магнитного вала, частицы тонера попадают на поверхность барабана благодаря противоположным потенциалам напряжений тонера, и лазер засвечивает поверхность барабана.

Изображение соединяется с бумагой с помощью, которая состоит из верхнего и нижнего термофиксаторных валов. Нижний термофиксатор вала нажимает на страницу вверх до верхнего термофиксаторного вала, который расплавляет тонер на бумаге. Верхний термофиксатор вала сложный, покрытый тефлоном нагретый вал, который сохраняет чистоту благодаря felt wand.

На четвертой стадии фоторецептор чистится. В среднем, приблизительно 90% тонера попадает на бумагу в процессе печати. Оставшиеся 10% тонера попадают на фоторецептор, и чистится с помощью лезвия очистки. Этот тонер попадает в бункер отработки и хранится там. Этот процесс позволяет совершать чистящее лезвие.

Финальная стадия совершается с помощью вала первичного заряда. Этот вал помещает первичный заряд вдоль поверхности фоторецептора, который уберет любые оставшиеся заряды на поверхности фоторецептора. Фоторецептор сейчас отвечает стандарту постоянного напряжения вала первичного заряда и можно снова начать печать.

КОМПОНЕНТЫ НЕМАГНИТНЫХ КАРТРИДЖЕЙ

 Немагнитный тонер:                                                    Используется в немагнитных однокомпонентных системах. В этих тонерах используется очень малое количество порошкового железа, а иногда оно вообще не используется. Большинство принтеров Lexmark используют немагнитные тонерные системы. Преимущество немагнитного тонера в производительности. 500 грамм немагнитного тонера хватает на 20 000 страниц, когда 500 грамм магнитного тонера – на 10 000 стр.

Вал проявителя:                                                        Вал проявителя состоит из металлического вала со спрессованной резиной вокруг его и проводящим рукавом снаружи. Тонер попадает на вал с помощью электрических сигналов высокого напряжения в принтере. Электромагниты или что-либо другое не используются для притягивания тонера.

Дозирующее лезвие:                                                Физически регулирует количество тонера на вале проявителя, используя давление металлического лезвия на поверхность вала проявителя. Это трение также помогает статически заряжать тонер таким образом, что ровный слой тонера образуется на рукаве магнитного вала. Немагнитные тонер-картриджы практически всегда имеют металлическое дозирующее лезвие.

 Вал первичного заряда:                                              Вал первичного заряда имеет две функции. Первая - применить постоянное напряжение к поверхности барабана, таким образом, чтоб лазер принтера мог бы писать. Вторая – когда прикладной первичный заряд направлен к барабану, чтобы помочь стереть любые остаточные заряды, оставшиеся на поверхности барабана после печати. Для многих не магнитных картриджных машин, вал первичного заряда фактически устанавливается в принтере, а  не в картридже.

 Барабан:                                                                      Барабаны, используемые в картриджах - это OPC или «OrganicPhotoconductors», что соответствует типу химикатов, которые используются для того, чтобы покрыть алюминиевую трубку, которая находится в барабане. Все барабаны - светочувствительны. Существует три различных слоя химикатов, из которых сделан барабан. Первый - изолятор, второй - реактопласт, который оказывает сопротивление свету, и третий - защитный слой. От этого защитного слоя и зависит, как долго будет работать барабан.

3. Немагнитный однократно проходимый цветной тонер (COLOR HP CLJ-4600)

Однократно проходимая цветная печать – это когда цветной картридж проходит один раз по бумаге и все картриджи выстроены в один ряд. Это гораздо высокоскоростная и более точная система в отличии от carousel style system. Эта система используется в более дорогих машинах. Процесс печати однократно проходимого цветного тонер-картриджа лучшее всего описывается сериями шагов или стадий.

Первая стадия в процессе печати. Свет с первичного светодиода (который находится внутри картриджа) попадает на барабан. Это устраняет любые остаточные заряды на поверхности барабана и обеспечивает постоянную интенсивность заряда. 

На второй стадии вал первичного заряда помещает отрицательное постоянное напряжение на поверхность фоторецептора. Количество отрицательного постоянного напряжения, помещаемого на барабане, контролируется настройками интенсивности печати принтера.

На третий стадии - лазерный луч направляется на вращающееся зеркало (называемое сканером). Когда зеркало вращается, луч направляется на набор фокусирующихся линз. Тогда луч ударяется о поверхность барабана, нейтрализуя отрицательный заряд и оставляя латентное электростатическое изображение на барабане.

На четвертой стадии (Распространяемой Стадии) – тонер наносится на барабан подающей секцией (или бункером подачи), который содержит частицы тонера. Развивающая стадия состоит из 2-х шагов: заряд тонера и распространение. На стадии зарядки тонера, тонер stirring blade turns inside the hopper. Во время вращения, трение вызывает отрицательный потенциал для распространения тонера. К тому же, он также помещает отрицательное напряжение на тонер. Эти два заряда обеспечивают постоянный заряд на тонере. Когда тонер зарядился, он покроет вал проявителя. Тонер будет удерживаться на вале проявителя другим отрицательным постоянным напряжением. Это напряжение контролируется настройками интенсивности печати принтера и по-этому большее или меньшее количество тонера будет притянуто валом проявителя. Это в свою очередь также увеличивает или уменьшает плотность печати. Тонер подается на вал проявителя подающим механизмом, который, как правило, в виде поропласта с открытыми порами. Количество тонера на вале проявителя контролируется дозирующим лезвием, которое использует давление для того, чтобы количество тонера на вале не изменялось. Так как лазер засвечивает области фоторецептора методом магнитного вала, частицы тонера попадают на поверхность барабана благодаря противоположным потенциалам напряжений тонера, и лазер засвечивает поверхность барабана.

Пятая стадия – это блок передачи. На этой стадии видно некоторые большие отличия от монохромных принтеров. Первый шаг – это блок передачи, когда подключенный вал распределяет позитивный заряд на бумаге. Подключенный вал давит на бумагу снизу вверх на электростатическую транспортную ленту или на конец подаваемого блока. Положительное постоянное напряжение размещается на вал, который находится непосредственно напротив фоторецептора и на задней стороне конца подаваемого блока. Каждый тонер-картридж имеет отдельный вал. Так как конец подаваемого блока проводит вал позитивный заряд принимается и выводит отрицательно заряженный тонер с барабана на бумагу. Этот процесс повторяется для каждого цветного картриджа. По-этому заряд возрастает на вал для каждого следующего цвета. Бумага отделяется от ETB ленты так как лента достигает вершины этого пути и возвращается, чтоб заново начать процесс.

На шестой стадии (Стадии Плавления) - изображение наносится на бумагу термофиксатором, который состоит из верхнего и нижнего валов термофиксации. Нижний вал давления нажимает на страницу снизу вверх до верхней зоны нагрева, которая потом расплавляет тонер на бумаге. Верхняя зона нагрева состоит из гибкого рукава и всасывающим типом нагревательной спирали внутри. Этот тип термофиксатора позволяет сократить затраты энергии.

На финальной стадии ETB лента и барабан чистятся.

Чистка ETB

ETB лента чистится, когда принтер включен, когда крышка принтера закрыта, при запуске задания на печать и после конкретного числа страниц. Положительные и отрицательные напряжения используются валами. Эти напряжения отталкивают любые оставшиеся тонера с ETB на фоторецептор, где они чистятся чистящим лезвием. После печати остаются как положительно так и отрицательно заряженные тонера на ETB. Вот по-этому нужны эти два напряжения. С того времени как вал проявителя всегда в контакте с фоторецептором, нужны меры предосторожности, чтобы бункер подачи тонера не забит старым тонером. В то время как чистится ETB, вал проявителя не должен быть в контакте с барабаном. Чтобы это достичь, нижняя половина картриджа была сделана так, что вал проявителя уходит от барабана. Маленький блок находится под задней стороной каждого картриджа, который нажимается вверх, чтобы достать вал проявителя. 

Чистка фоторецептора

Барабан чистится, после того как изображение перенесено на бумагу чистящим лезвием. Это стандартная часть; лезвие очистки счищает тонер с барабана, и чистящее лезвие направляет его в бункер отработки. Затем отходы тонера направляются назад в бункер отработки с помощью платы транспортировки отходов тонера. Различие здесь в том, что другие валы нужно также почистить. На протяжении печати, тонер прилипает к валу первичного заряда и к вал. Отрицательные постоянные напряжения применяется в разных значениях к обоим валам и по-этому тонер перемещается от валов на барабан, когда лезвие очистки перемещает его. Вал первичного заряда и процесс вала происходит, когда принтер включен, когда крышки принтера закрыты, при запуске задания на печать и после конкретного числа страниц.

Калибровка принтера

Запуск всего этого называется калибровкой принтера. Принтер откалибрирует себя сам, когда он включен, когда новый тонер-картридж установлен, после 8 часов включенного состояния и при определенных интервалах между страницами. Калибровка состоит из неразборного блока и полутона каждого цвета, напечатанного ETB. Когда напечатанные зоны достигнут вершины ленты, сенсор их обнаружит, определит степень плотности и установит принтер соответственно. Существуют также физические калибровки зубчатых механизмом и различных валом.

КОМПОНЕНТЫ НЕМАГНИТНЫХ ЦВЕТНЫХ КАРТРИДЖЕЙ

Немагнитный цветной тонер:                                                Используется в новейших HP ColorSystems. В отличии от традиционного порошкообразного тонера, эти тонера полимеризованные или высокохимичеческие. Полимеризованные тонера имеют однородные круглые частички, которые вызывают меньшее изнашивание, и позволяют более точно делать цветную калибровку. Тонера используют очень малое количество порошкового железа, а иногда и вообще его не используют.

Вал проявителя:                                                                             Вал проявителя состоит из металлического вала со спрессованной резиной вокруг него и проводящим рукавом снаружи. Тонер попадает на вал с помощью электрических сигналов высокого напряжения в принтере. Электромагниты или что-либо другое не используются для притягивания тонера.

Вал:                                                                                                 Вал фактически подает заряд на вал проявителя. Избыточный заряд обеспечивает большее количество однородного заряда на вале проявителя, позволяя тем самым более четкую цветную печать.

Дозирующее лезвие:                                                   Физически регулирует количество тонера на вале проявителя, используя давление металлического лезвия на поверхность вала проявителя. Это трение также помогает статически заряжать тонер таким образом, что ровный слой тонера образуется на рукаве магнитного вала. Немагнитные тонер-картриджы практически всегда имеют металлическое дозирующее лезвие.

Вал первичного заряда:                                                               Вал первичного заряда имеет две функции. Первая - применить постоянное напряжение к поверхности барабана, таким образом, чтоб лазер принтера мог бы писать. Вторая – когда прикладной первичный заряд направлен к барабану, чтобы помочь стереть любые остаточные заряды, оставшиеся на поверхности барабана после печати. Для многих не магнитных картриджных машин, вал первичного заряда фактически устанавливается в принтере, а  не в картридже.

Барабан:                                                                                     Барабаны, используемые в картриджах - это OPC или «OrganicPhotoconductors», что соответствует типу химикатов, которые используются для того, чтобы покрыть алюминиевую трубку, которая находится в барабане. Все барабаны - светочувствительны. Существует три различных слоя химикатов, из которых сделан барабан. Первый - изолятор, второй - реактопласт, который оказывает сопротивление свету, и третий - защитный слой. От этого защитного слоя и зависит, как долго будет работать барабан.

 Лезвие очистки:                                                                          Резиновая прокладка лезвия очистки чистит любые краски, которые не попали на страницу. Лезвие ездит непосредственно по барабану и это одна из главных причин изнашивания барабана.

Чистящее лезвие:                                                                        Чистящее лезвие – это очень тонкая майларное (искусственная пленка, напр., для магнитных лент или дисков) лезвие, которое отправляет тонер, очищенный с барабана в бункер отработки. При отсутствии этого лезвия или при его повреждении тонер будет попадать на напечатанные страницы.

Бункер отработки:                                                                      Собирает и хранит остатки тонера. Он также содержит в себе барабан, вал первичного заряда, чистящее лезвие и лезвие очистки. HP-4600 включает primary Exposure LED bar

Бункер подачи:                                                                           Содержит весь не использованный тонер.

-1-2-