1 Der innere Aufbau des Laserdruckers
Die interne Struktur des Laserdruckers besteht aus vier Hauptteilen, wie in Abbildung 2-13 dargestellt.
Abbildung 2-13 Die interne Struktur des Laserdruckers
(1) Lasereinheit: sendet einen Laserstrahl mit Textinformationen aus, um die lichtempfindliche Trommel zu belichten.
(2) Papierzufuhreinheit: steuert, dass das Papier zum richtigen Zeitpunkt in den Drucker eingezogen und aus dem Drucker ausgezogen wird.
(3) Entwicklungseinheit: Bedecken Sie den freiliegenden Teil der lichtempfindlichen Trommel mit Toner, um ein mit bloßem Auge erkennbares Bild zu erzeugen, und übertragen Sie es auf die Papieroberfläche.
(4) Fixiereinheit: Der Toner auf der Papieroberfläche wird durch Druck und Hitze geschmolzen und fest auf dem Papier fixiert.
2 Funktionsprinzip des Laserdruckers
Ein Laserdrucker ist ein Ausgabegerät, das Laserscantechnologie und elektronische Bildgebungstechnologie kombiniert. Laserdrucker haben je nach Modell unterschiedliche Funktionen, Arbeitsablauf und Prinzip sind jedoch gleich.
Am Beispiel handelsüblicher HP-Laserdrucker ist der Arbeitsablauf wie folgt.
(1) Wenn der Benutzer über das Computerbetriebssystem einen Druckbefehl an den Drucker sendet, werden die zu druckenden Grafikinformationen zunächst über den Druckertreiber in Binärinformationen umgewandelt und schließlich an die Hauptsteuerplatine gesendet.
(2) Die Hauptsteuerplatine empfängt und interpretiert die vom Treiber gesendeten binären Informationen, passt sie an den Laserstrahl an und steuert den Laser so, dass er entsprechend dieser Informationen Licht emittiert. Gleichzeitig wird die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel durch das Ladegerät aufgeladen. Anschließend erzeugt der Laserabtastteil den Laserstrahl mit den grafischen Informationen, um die lichtempfindliche Trommel zu belichten. Nach der Belichtung bildet sich auf der Oberfläche der Tonertrommel ein elektrostatisches latentes Bild.
(3) Nachdem die Tonerkartusche mit dem Entwicklungssystem in Kontakt gekommen ist, wird das latente Bild zu einer sichtbaren Grafik. Beim Durchlaufen des Übertragungssystems wird der Toner unter der Einwirkung des elektrischen Felds des Übertragungsgeräts auf das Papier übertragen.
(4) Nach Abschluss der Übertragung berührt das Papier den elektrisch ableitenden Sägezahn und leitet die Ladung auf dem Papier zur Erde ab. Schließlich gelangt es in das Hochtemperatur-Fixiersystem, und die vom Toner erzeugten Grafiken und Texte werden in das Papier integriert.
(5) Nachdem die grafischen Informationen gedruckt wurden, entfernt das Reinigungsgerät den nicht übertragenen Toner und beginnt mit dem nächsten Arbeitszyklus.
Alle oben genannten Arbeitsvorgänge müssen sieben Schritte durchlaufen: Laden, Belichten, Entwickeln, Übertragen, Stromabschaltung, Fixieren und Reinigen.
1>. Aufladen
Damit die lichtempfindliche Trommel den Toner entsprechend den Grafikinformationen aufnimmt, muss die lichtempfindliche Trommel zuerst aufgeladen werden.
Derzeit gibt es auf dem Markt zwei Lademethoden für Drucker: die Koronaladung und die Ladewalzenladung. Beide Methoden haben ihre Besonderheiten.
Koronaladung ist ein indirektes Ladeverfahren, bei dem das leitfähige Substrat der lichtempfindlichen Trommel als Elektrode dient und ein sehr dünner Metalldraht in der Nähe der lichtempfindlichen Trommel als zweite Elektrode platziert wird. Beim Kopieren oder Drucken wird eine sehr hohe Spannung an den Draht angelegt, wodurch sich im Raum um den Draht ein starkes elektrisches Feld bildet. Unter Einwirkung des elektrischen Feldes fließen Ionen mit der gleichen Polarität wie der Koronadraht zur Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel. Da der Fotorezeptor auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel im Dunkeln einen hohen Widerstand aufweist, fließt die Ladung nicht ab, sodass das Oberflächenpotenzial der lichtempfindlichen Trommel weiter ansteigt. Sobald das Potenzial das höchste Akzeptanzpotenzial erreicht, endet der Ladevorgang. Der Nachteil dieses Ladeverfahrens ist die leichte Entstehung von Strahlung und Ozon.
Das Laden über Ladewalzen erfolgt über Kontakt, benötigt keine hohe Ladespannung und ist relativ umweltfreundlich. Daher verwenden die meisten Laserdrucker Ladewalzen zum Laden.
Um den gesamten Arbeitsvorgang des Laserdruckers zu verstehen, nehmen wir das Laden der Ladewalze als Beispiel.
Zunächst erzeugt der Hochspannungsschaltkreis Hochspannung, die die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel über die Ladekomponente gleichmäßig negativ auflädt. Nachdem sich die lichtempfindliche Trommel und die Ladewalze einen Zyklus lang synchron drehen, wird die gesamte Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel gleichmäßig negativ aufgeladen (siehe Abbildung 2-14).
Abbildung 2-14 Schematische Darstellung des Ladevorgangs
2>. Belichtung
Die Belichtung erfolgt um eine lichtempfindliche Trommel herum, die mit einem Laserstrahl belichtet wird. Die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel ist eine lichtempfindliche Schicht, die lichtempfindliche Schicht bedeckt die Oberfläche des Aluminiumlegierungsleiters und der Aluminiumlegierungsleiter ist geerdet.
Die lichtempfindliche Schicht ist ein lichtempfindliches Material, das sich dadurch auszeichnet, dass es bei Lichteinwirkung leitfähig und vor der Belichtung isolierend ist. Vor der Belichtung wird die gleichmäßige Ladung durch das Ladegerät aufgeladen. Die bestrahlte Stelle wird nach der Laserbestrahlung schnell leitend und leitet mit dem Leiter aus Aluminiumlegierung. Dadurch wird die Ladung zur Erde abgegeben und bildet den Textbereich auf dem Druckpapier. Die nicht vom Laser bestrahlte Stelle behält ihre ursprüngliche Ladung und bildet einen leeren Bereich auf dem Druckpapier. Da dieses Zeichenbild unsichtbar ist, spricht man von einem elektrostatisch latenten Bild.
Im Scanner ist außerdem ein Synchronsignalsensor installiert. Die Funktion dieses Sensors besteht darin, einen konstanten Scanabstand sicherzustellen, damit der auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel gestrahlte Laserstrahl die beste Bildgebungswirkung erzielen kann.
Die Laserlampe sendet einen Laserstrahl mit Zeicheninformationen aus, der auf ein rotierendes, mehrfacettiges Reflexionsprisma trifft. Dieses reflektiert den Laserstrahl durch die Linsengruppe auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel und tastet diese dadurch horizontal ab. Der Hauptmotor treibt die lichtempfindliche Trommel kontinuierlich an, um die vertikale Abtastung der lichtempfindlichen Trommel durch die Laserlampe zu ermöglichen. Das Belichtungsprinzip ist in Abbildung 2-15 dargestellt.
Abbildung 2-15 Schematische Darstellung einer Belichtung
3>. Entwicklung
Bei der Entwicklung wird das Prinzip der gleichgeschlechtlichen Abstoßung und gegengeschlechtlichen Anziehung elektrischer Ladungen genutzt, um das für das bloße Auge unsichtbare elektrostatische latente Bild in sichtbare Grafiken umzuwandeln. In der Mitte der Magnetwalze (auch Entwicklungsmagnetwalze oder kurz Magnetwalze genannt) befindet sich ein Magnet. Der Toner im Pulverbehälter enthält magnetische Substanzen, die vom Magneten absorbiert werden können. Daher muss der Toner vom Magneten in der Mitte der Entwicklungsmagnetwalze angezogen werden.
Wenn sich die lichtempfindliche Trommel in die Position dreht, in der sie mit der entwickelnden Magnetwalze in Kontakt kommt, hat der Teil der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel, der nicht vom Laser bestrahlt wird, die gleiche Polarität wie der Toner und absorbiert keinen Toner; der vom Laser bestrahlte Teil hingegen hat die gleiche Polarität wie der Toner. Im Gegenteil: Nach dem Prinzip der Abstoßung des gleichen Geschlechts und der Anziehung des anderen Geschlechts wird Toner auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel, auf die der Laser strahlt, absorbiert, und dann werden auf der Oberfläche sichtbare Tonergrafiken erzeugt, wie in Abbildung 2-16 dargestellt.
Abbildung 2-16 Diagramm des Entwicklungsprinzips
4>. Transferdruck
Wenn der Toner mithilfe der lichtempfindlichen Trommel auf das Druckpapier übertragen wird, übt ein Übertragungsgerät auf der Papierrückseite einen hohen Druck auf die Papierrückseite aus. Da die Spannung des Übertragungsgeräts höher ist als die Spannung im Belichtungsbereich der lichtempfindlichen Trommel, werden die vom Toner erzeugten Grafiken und Texte durch das elektrische Feld des Ladegeräts auf das Druckpapier übertragen (siehe Abbildung 2-17). Die Grafiken und Texte erscheinen auf der Oberfläche des Druckpapiers (siehe Abbildung 2-18).
Abbildung 2-17 Schematische Darstellung des Transferdrucks (1)
Abbildung 2-18 Schematische Darstellung des Transferdrucks (2)
5. Elektrizität ableiten
Beim Übertragen des Tonerbildes auf das Druckpapier bedeckt der Toner nur die Papieroberfläche. Die durch den Toner gebildete Bildstruktur kann beim Transport des Druckpapiers leicht zerstört werden. Um die Integrität des Tonerbildes vor der Fixierung zu gewährleisten, durchläuft es nach der Übertragung eine Antistatikvorrichtung. Diese eliminiert die Polarität, neutralisiert alle Ladungen und neutralisiert das Papier, sodass es problemlos in die Fixiereinheit einlaufen und die Druckqualität gewährleisten kann (Abbildung 2-19).
Abbildung 2-19 Schematische Darstellung der Leistungseliminierung
6>. Befestigung
Beim Erhitzen und Fixieren wird Druck und Hitze auf das auf dem Druckpapier adsorbierte Tonerbild ausgeübt, um den Toner zu schmelzen und in das Druckpapier einzutauchen, sodass auf der Papieroberfläche eine feste Grafik entsteht.
Der Hauptbestandteil des Toners ist Harz, der Schmelzpunkt des Toners liegt bei etwa 100°C, und die Temperatur der Heizwalze der Fixiereinheit beträgt etwa 180°C.
Während des Druckvorgangs, wenn die Temperatur der Fixiereinheit eine vorgegebene Temperatur von etwa 180 erreicht°C. Wenn das toneraufnehmende Papier den Spalt zwischen der Heizwalze (auch obere Walze genannt) und der Druckwalze (auch untere Druckwalze genannt) passiert, ist der Fixiervorgang abgeschlossen. Die entstehende hohe Temperatur erhitzt den Toner, wodurch dieser auf dem Papier schmilzt und ein festes Bild und Text entsteht, wie in Abbildung 2-20 dargestellt.
Abbildung 2-20 Prinzipdarstellung der Befestigung
Da die Oberfläche der Heizwalze mit einer Beschichtung versehen ist, an der der Toner nicht so leicht haftet, haftet der Toner aufgrund der hohen Temperatur nicht an der Oberfläche der Heizwalze. Nach dem Fixieren wird das Druckpapier durch die Trennklaue von der Heizwalze getrennt und über die Papiereinzugswalze aus dem Drucker befördert.
Der Reinigungsvorgang besteht darin, den Toner auf der lichtempfindlichen Trommel abzukratzen, der nicht von der Papieroberfläche in den Resttonerbehälter übertragen wurde.
Während des Übertragungsvorgangs kann das Tonerbild auf der lichtempfindlichen Trommel nicht vollständig auf das Papier übertragen werden. Wird die Trommel nicht gereinigt, wird der auf der Oberfläche verbleibende Toner in den nächsten Druckvorgang übertragen und zerstört das neu erzeugte Bild. Dies beeinträchtigt die Druckqualität.
Der Reinigungsvorgang erfolgt durch einen Gummischaber, der die lichtempfindliche Trommel vor dem nächsten Druckvorgang reinigt. Da die Klinge des Gummischabers verschleißfest und flexibel ist, bildet sie einen Schnittwinkel zur Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel. Wenn sich die lichtempfindliche Trommel dreht, wird der Toner von der Oberfläche durch den Schaber in den Resttonerbehälter geschabt, wie in Abbildung 2-21 dargestellt.
Abbildung 2-21 Schematische Darstellung einer Reinigung
Veröffentlichungszeit: 20. Februar 2023