Лазерная печать: однокомпонентная немагнитная система

(Samsung, Lexmark, Xerox, Epson, Oki)

Принцип работы. Возможные проблемы.

Часть 1

Все нижесказанное является результатом осмысления автором сведений из сервис-мануалов и проведенных им экспериментов (которые очень легко повторить). Статья ни в коей мере не претендует на признание ее истиной в последней инстанции; более того, примитивизм моего подхода очевиден.

Отдельное спасибо DIMMka как «катализатору» процесса осмысления, и Sherl, как главному оппоненту и цензору этой статьи. Без них она бы не появилась на свет.

Итак, первым делом мы определим «подопытного кролика». Им станет принтер Xerox Phaser 3130 (он же Samsung ML1750). Я бы назвал этот принтер «классическим», и то, что мы получим после его изучения, смело бы распространил (ну иногда с небольшими модификациями) на все прочие принтеры с такой системой. Заглянув в мануал, нарисуем упрощенную схему формирования изображения в этом принтере.

А теперь, глядя на эту схему, начинаем по пунктам разбирать, как же оно работает.

Нормальная работа (цикл печати)

Все потенциалы относительно «земли» взяты из сервис-мануала.
Ролик заряда: -1,55кВ. Напряжение это, скорее всего, импульсное с отрицательными ступенями.
Барабан: -930В высокий (незасвеченные лазером области), -180В низкий (засвеченные лазером области)
Подложка барабана -130В (на земле через зенеровский диод)
Вал проявки: -370В
Ролик подачи тонера и дозирующее лезвие: - 570В
Ролик переноса: около +1кВ (от +300В до +2800В в зависимости от температуры и влажности). Напряжение это импульсное с положительными ступенями (амплитуда +5кВ) и регулировкой по скважности.

В бункере тонера частички не имеют своего потенциала. Попадая на ролик подачи тонера, они приобретают потенциал -570В. Под разностью потенциалов +200В (-370+570) между дозирующим лезвием/валом подачи тонера и валом проявки тонер активно налипает на вал проявки. Итоговый потенциал на частице тонера в области проявки – некий средний между -370В и -570В. Пусть будет -470В.

Во время проявки:
Разность потенциалов между частицей тонера и незасвеченным участком барабана -460В (-930+470) – большой «запорный» потенциал.
Разность потенциалов между частицей тонера и засвеченным участком изображения +290В (-180+470) – частицы тонера переносятся на барабан. Итоговый потенциал частицы тонера на поверхности барабана после проявки и до переноса некий средний между -180В и -470В. Пусть будет -325В.

Во время переноса:
Потенциал, удерживающий частицу тонера на барабане, +195В (-130+325). Если бы на подложке барабана был ноль, а не -130В, то удерживающий потенциал был бы +325В. Вероятно, установка отрицательного потенциала на подложке – дополнительная мера для улучшения переноса. Любой положительный потенциал на ролике переноса выше +195В будет переносить тонер на бумагу. Имея напряжение +1кВ на ролике переноса, получаем уверенный перенос практически всех частиц тонера. Итоговый потенциал оставшихся на барабане после переноса частиц тонера должен быть в диапазоне от -325В до -130В (при потенциале выше -130В частицы не будут держаться на поверхности барабана). Причем, потенциал оставшихся частиц тонера из-за сильного влияния тока переноса должен сильно отличаться от исходных -325В. Пусть будет -140В.

Во время очистки:
Крупные частицы пыли снимаются «пылевым лезвием» и падают прямо на бумагу. Оставшиеся частицы тонера с потенциалом -140В «встречаются» с роликом заряда с потенциалом -1,55кВ. «Запорная» разность потенциалов -1,41 кВ отталкивает частицы тонера от ролика заряда. Прилипшая к ролику заряда бумажная пыль и редкие частицы тонера снимаются щеткой. Переменная составляющая напряжения на ролике заряда стирает остатки скрытого изображения. Также зарядный ролик дает оставшимся частицам тонера потенциал, приблизительно равный потенциалу заряженного барабана -930В. Частицы с таким потенциалом далее встречаются с валом проявки и под действием разности потенциалов +560В возвращаются обратно на вал проявки, а через него в бункер тонера. Так замыкается рецикл. За счет того, что эффективность переноса при нормальной работе близка к 100% частицы тонера оставшиеся на барабане в области между роликом заряда и валом проявки не мешают лучу лазера формировать новое изображение.

Проведенные эксперименты:
1. Останов посередине печати при нормальной работе. Изображение на барабане четко прослеживается только до кромки переноса. Далее изображения практически не видно. Эффективность переноса близка к 100%, но не равняется 100% - едва просматриваемое изображение присутствует, и «тест чистой салфеткой» показывает наличие тонера.

2. Снимаем ролик переноса, обеспечивая эффективность переноса 0%. Останавливаем посередине печати. На барабане наблюдаем четкое изображение в области между роликом заряда и валом проявки. Изображение в области отсутствующего ролика переноса имеет слабо заметный повтор – т.е. рецикл неполный. После долгого «жужжания» принтера перед следующим заданием поверхность барабана очищается полностью.

Работа с заклеенным контактом вала проявки (цикл печати)

На вал проявки НЕ подается принудительно потенциал -370В («подвешен в воздухе»). В таком состоянии потенциал на нем равен потенциалу на связанном с ним ролике подачи тонера -570В.

В бункере тонера частички не имеют своего потенциала. Попадая на ролик подачи тонера и вал проявки, они приобретают потенциал -570В. Итоговый потенциал на частице тонера в области проявки – приблизительно -570В.

Во время проявки:
Разность потенциалов между частицей тонера и незасвеченным участком барабана -360В (-930+570) – по-прежнему, большой «запорный» потенциал.
Разность потенциалов между частицей тонера и засвеченным участком изображения +390В (-180+570) – частицы тонера переносятся на барабан. Причем, в отличие от нормальной работы, их должно переноситься больше (повышается плотность изображения на барабане). Итоговый потенциал частицы тонера на поверхности барабана после проявки и до переноса некий средний между -180В и -570В. Пусть будет -375В (выше, чем при нормальной работе).

Во время переноса: Потенциал, удерживающий частицу тонера на барабане, +245В (-130+375). Любой положительный потенциал на ролике переноса выше +245В будет переносить тонер на бумагу. Но, по отношению к нормальной работе, мы имеем более высокий удерживающий потенциал, поэтому перенос в этом случае будет менее эффективен. Итоговый потенциал оставшихся на барабане после переноса частиц тонера должен быть немного выше потенциала при нормальной работе. Пусть будет -150В.

Работа очистки и рецикла в данной ситуации не отличается от нормальной работы. НО эффективность переноса снизилась, эксперимент со снятым роликом переноса показывает, что рецикл неполный, и в нашем случае он еще ухудшился (разность потенциалов, «двигающая» остатки тонера на вал проявки снизилась на 200В). Итог – должен быть слабый повтор изображения с интервалом барабана. Эксперимент это подтверждает (картинку тестовой страницы с повтором отсканировать так, чтобы был заметен повтор, не удалось – повтор едва заметен глазом). Второй вывод, который проверяется экспериментально – плотность печати должна возрасти (если ухудшение переноса не компенсирует «улучшение» проявки). Печатаем лист с 50% заливкой и видим ощутимую разницу в плотности с заклеенным и не заклеенным контактом вала проявки. Третий эксперимент – останов посередине печати с заклеенным контактом – видим, что перенос действительно стал хуже.

Работа с заклеенным контактом ролика подачи тонера и дозирующего лезвия (цикл печати)

На ролик подачи тонера и дозирующее лезвие НЕ подается принудительно потенциал -570В («подвешен в воздухе»). В таком состоянии потенциал на нем равен потенциалу на связанном с ним ролике валу проявки -370В. По аналогии с предыдущими пунктами, констатируем, что должна снизиться плотность изображения на барабане, улучшиться перенос, а эффективность рецикла останется прежней.
Эксперимент – заклеиваем контакт и печатаем страницу с 50% заливкой. Плотность действительно снижается. Снижение едва заметно глазом, но денситометр стабильно на нескольких листах констатирует разницу в плотности 0,04D.

Работа с заклеенными контактами вала проявки, ролика подачи тонера и дозирующего лезвия (цикл печати)

При двух заклеенных контактах одновременно «подвешиваются в воздухе» три элемента - вал проявки, дозирующее лезвие и ролик подачи тонера. В этом случае, потенциал на них задается заряженным барабаном и очень близок к нему.

Итог такого заклеивания:
Потенциал частиц тонера на валу проявки немного ниже -930В, пусть будет -880В.
Запорная разность потенциалов между незасвеченными участками барабана -50В слишком мала – появится фон на барабане.
Разность потенциалов, «двигающая» частицы тонера на засвеченные участки изображения +700В – изображение на барабане намного темнее, чем при нормальной работе.
Удерживающая частицы тонера на поверхности барабана разность потенциалов – около +770В – перенос неэффективен.
Разность потенциалов при рецикле около +50В дает практически полное отсутствие рецикла.
Таким образом, отпечаток должен быть очень темным, с сильным фоном, сильными повторами изображения с интервалом барабана, серым фоном с обратной стороны листа (т.к. при предварительном «прогоне» принтера перед печатью фон с барабана «снимается» роликом переноса). При этом принтер начинает сильно «загаживаться» тонером. Проводим эксперимент – заклеиваем оба контакта, тестовая печать и все наши выводы подтверждаем.

Работа с заклеенным контактом на ролик заряда больших пояснений не требует. Отпечаток будет абсолютно черным, перенос сильно неэффективным, рецикл отсутствует практически полностью; ролик заряда, ролик переноса и многое другое моментально «загаживаются» тонером.