Устройство лазерного картриджа

В принтерах, печатающих по лазерной технологии, картриджи являются неотъемлемой частью системы воспроизведения изображения. В сменном блоке, заправленном красящим составом, сосредоточено почти 70% всех деталей, участвующих в создании печати.

Конструктивные элементы картриджа

В общем виде, сменный блок представляет собой герметичный бункер имеющий отсек с красящим составом – черным, красным, желтым или синим и электромеханические детали для создания оттиска. Различают два вида сменных устройств для лазерных принтеров, со встроенным фотобарабаном или без него. Во втором случае, светочувствительный вал устанавливается в корпусе принтера и продолжительность работы барабана значительно увеличивается.  

Рис. 1 Основные детали лазерного картриджа

Детали и конструкции тонерного бункера

В этом отсеке, кроме самого порошка, располагаются элементы для нанесения краски на поверхность фотоцилиндра. Это:

• магнитный ролик;
• нож для дозирования красящего состава;
• лезвие, уплотняющее смыкание магнитного вала и корпуса;
• активатор для смешивания тонера и поддержания рекомендуемой плотности.

MagRoller (магнитный валик). Изготавливается или из алюминиевой трубки с защитным покрытием и магнитным стержнем внутри, или плотной резины с магнитными свойствами. Крепление вала к стенкам корпуса выполнено втулками, позволяющими ему свободно вращаться.

Магнитное поле, притягивая металлизированные частицы краски, обеспечивает тонер отрицательным зарядом. Ровная поверхность вала, залог качественной печати.

Doctor Blade (дозатор тонера). Прямоугольный металлический каркас, длина которого соответствует размерам намагничивающего валика, оборудованный гибкой пластиной. Материалом пластины может быть металл или полиуретан.

Назначение дозирующего ножа, оставлять на магнитном ролике ровно столько тонера, сколько необходимо для печати на данном этапе. Износ лезвия отражается на качестве оттисков, металлическая гибкая пластина может получить царапины или сколы, полиуретан служит дольше, но все равно истончается со временем и хуже дозирует. Регулярная чистка дозирующей пластины или ее своевременная замена при сильном износе, позволят восстановить качество печати.

Mag Roller Sealing Blade (уплотнительное лезвие). Изготавливается из гибких материалов, не травмирующих поверхность магнитного вала. Чаще всего, это полиуретан.

После передачи тонера на фоторецептор, та его часть, что оказалась невостребованной для проявки рисунка, остается на поверхности магнитного ролла. Уплотнительное лезвие снимает остатки краски и оставляет ее в тонерном отсеке для повторного использования.

Toner Agitator Bar (рамка-активатор). Металлическая вращающаяся рамка. Предотвращает слипание и комкование красящего порошка. Тонер оптимальной плотности легко и равномерно притягивается к магнитному валу.

Toner (тонер). Тонкодисперсный порошок из полимеров или восков. Цвет придается соответствующими пигментами, а для получения магнитных свойств обрабатывается оксидами металлов.

Отделение отработанного тонера

В этом отделении происходит экспонирование и проявка изображения. Основные элементы:

• фотобарабан;
• коронатор;
• лезвие очистки барабана;
• лезвие подбора тонера.

Organic Photo Conductor (OPC) Dram (фотобарабан). Основной элемент воспроизведения изображения. Выполняется в виде полого цилиндра покрытого органической светочувствительной пленкой или оксидом цинка,  имеющего фотопроводящий эффект.

Отрицательно заряженный фоторецептор облучается лазерным лучом. Экспонирование изображения производится программатором, на участках воспроизводящих рисунок, лазер нейтрализует отрицательный заряд. В результате экспонирования, на эти участки притягивается тонер с магнитного вала.

Срок жизни светочувствительной пленки невысок, поэтому эту деталь приходится часто менять. Барабаны с металлическим покрытием более живучи, но также подвержены засвечиванию или деформациям при неаккуратной эксплуатации.

Primary Charge Roller (вал первичного заряда). Изготавливается в виде вала с упругим покрытием, внутри находится проводник, пропускающий коронный разряд.

Задача коронатора, равномерно зарядить поверхность фотоцилиндра отрицательным зарядом. До начала работы, фотобарабан не имеет полярности, то есть его поверхность является диэлектриком. Прохождение разряда создает вокруг вала первичного заряда электрическое поле, которое воздействуя на светочувствительную поверхность фотобарабана, придает ему отрицательный заряд.

Именно работа коронатора сопровождается выделением озона. После переноса изображения на бумажный носитель и очистки фотобарабана от остатков тонера, коротрон опять вступает в действие для снятия с фотоцилиндра запрограммированного изображения.

Wiper Blade (чистящий нож, ракель). Нож выполнен в виде легкой металлической пластины с наклеенным лезвием из резины или полиуретана.

Не весь тонер попадает на лист бумаги, некоторая его часть остается на фотокондукторе. Вайпер убирает остатки красящего состава в отсек отработки.

RecoveryBlade (подбирающее лезвие). Изготавливается из полиуретана. Предназначено для предотвращения попадания тонера, снимаемого ракелем, на бумагу.

 

Таблица. Ресурсы работы узлов картриджа (в циклах)

Картридж	Вал первичного заряда	Фотобарабан	Ракель	Магнитный вал	Дозатор
HP	6	2	7	3	2
BX	10	4	6	5	5
EX	10	3	7	5	5
LX	5	6	3	4	4
AX	10	5	7	3	5

 

Принципы взаимодействия элементов картриджа при печати

Картридж первый вступает в работу при подаче сигнала «на печать». Происходят следующие действия.

Рис. 2 Схема работы картриджа в лазерном принтере

1. Обработка фотобарабана коронатором (PCR) для придания поверхности цилиндра отрицательной полярности.
2. Включение лазерного блока, находящегося в корпусе принтера. Лазер, управляемый программатором, снимает часть заряда с тех точек фотореагентной поверхности цилиндра, где запрограммировано изображение. Этот процесс называется экспонированием. В результате получается комплекс точечных зарядов с разным уровнем полярности. Более сильно отрицательно заряженные точки поверхности будут отталкивать одноименно заряженный тонер. Соответственно, экспонированные части поверхности притянут краску и заданное изображение проявится.
3. Параллельно с работой лазера, включается магнитный вал. Он притягивает тонер из бункера и придает ему отрицательную полярность. Взаимодействие полей магнитного вала и фотобарабана способствует переносу красящего порошка на светочувствительную поверхность. Отключение аппарата в этот момент работы, позволит рассмотреть нанесенный на фотоцилиндр рисунок. Такой метод применяют для диагностики износа поверхности фотобарабана.
4. С фотокондуктора изображение переносится на поданный лист бумаги. Предварительно лист протягивается через валики, придающие ему положительную полярность. Изображение, сформированное отрицательно заряженным тонером на поверхности барабана, попадает на бумагу. Для закрепления текста и рисунков, бумажный лист протягивается через подогретые валы, расплавляющие тонер.
5. Следующим этапом проводится очистка фотоцилиндра от остатков краски. Процедура выполняется чистящим ножом.
6. Далее, коронатор снимает предыдущее экспонированное изображение и подготавливает фотокондуктор к следующему этапу печати.

После восстановления исходных данных, процесс повторяется. Печать одного листа формата А4, может включать несколько последовательно выполняемых процессов переноса текста.

Оснащение лазерных картриджей чипами

В настоящее время, все производители оснащают сменные блоки для принтеров программируемыми модулями – ЧИПами. Наличие подобных аксессуаров в картриджах имеет как положительные, так и отрицательные стороны.

Что хорошего в ЧИПах

1. Фиксируют количество неотработанного тонера.
2. Определяют объем использованной краски, возвращенной в отсек отработки.
3. Взаимодействуют с системой автоматической калибровки аппарата. Система отслеживает чистоту цветопередачи и качество печати.
4. Оптическая система, расположенная в картридже, записывает данные в модуль.

Рис. 3 Картриджи для цветной лазерной печати

Что плохого в ЧИПах

1. Может быть запрограммирован на определенное количество отпечатанных листов или даже поворотов фотобарабана.
2. После сообщения об окончании тонера, нарушается взаимосвязь с системой калибровки. На отпечатках появляется сопутствующий фон и снижается цветопередача в цветных принтерах.
3. Некоторые модули могут работать только с определенными моделями принтеров и картриджей. К примеру, в цветном лазерном принтере нельзя поменять чипы на картриджах, с красного на зеленый или черный блок.
4. Бесконтактные радиочипы сложно обнаружить и заменить.
5. После окончания краски, ЧИП может заблокировать работу принтера.
6. Не перепрограммируемые ЧИПы, стоят довольно дорого.

Клиентам не стоит грешить на жадность компании производящей повторную заправку картриджей. Помимо стоимости тонера, приходится заменять некоторые детали, подвергшиеся значительному износу или деформациям при экстремальной эксплуатации. Но, самую значительную часть стоимости повторной заправки составляют программируемые модули.