レーザープリンターカートリッジの動作原理。インクジェットやレーザープリンターの印刷原理は何ですか? インクジェットプリンターはどのようにして印刷するのでしょうか？レーザープリンターの開発・開発

25.12.2020

レーザープリンターは独自に開発されたプリンターの一つです電子機器、その作品はゼログラフィーまたは電子写真に基づいています。しかし、それらがどのように機能するかに興味がある場合は、レーザープリンター、鮮明で均一な印刷ページを作成できる場合は、この記事を読むことに興味があるでしょう。この記事では、レーザープリンターの動作原理を簡単に説明します。

レーザープリンタは、古いドットマトリクスプリンタやインクジェットプリンタよりも高速にページを印刷できます。レーザープリンタは、他のプリンタに比べて速度に優れているだけでなく、印刷精度にも優れています。しかし、単色の光線であるレーザーは、プリンターの印刷プロセスにどのように寄与するのでしょうか? この記事では、レーザープリンターの動作原理がどのような原理に基づいているのかを調べてみましょう。この記事を読めば、この驚くべき電子発明の良さがさらにわかるはずです。

レーザープリンターについて

ゲイリー・スタークウェザーは、1969 年にコピー機で働いていたときにレーザープリンターを発明しました。彼は電子写真印刷の原理を使用し、それによって数十年にわたって印刷速度を向上させました。このプリンターすぐに市場を征服しました。最初の商用レーザープリンタは IBM 3800 で、大きな部屋ほどの大きさがありました。技術開発の過程で、レーザープリンタも改良され、サイズがはるかに小さくなり、より正確になり、ページをはるかに速く印刷できるようになりました。当初は数千ドルの費用がかかった生産技術は現在では大きく変わり、レーザープリンターのコストは 100 ドルを超えません。ほとんどの教育機関では、ポータブルレーザープリンタが第一の選択肢となります。それでは、レーザープリンターが毎分約 200 ページを印刷できる仕組みを考えてみましょう。

レーザープリンターはどのように動作するのでしょうか?

レーザープリンターがどのように動作するかを理解するには、「同じ電荷は引き付けられ、同じ電荷は反発する」という 1 つの物理法則だけを理解する必要があります。ページを印刷する各ステップでのレーザープリンタの動作を観察してみましょう。プリンタコンパートメントにきれいな用紙をセットし、数秒後に印刷コマンドを発行すると、きれいに印刷されたページが表示されます。しかし、この数秒で何が起こるのか!?

ステップ 1: プリンターコントロールがデータセットを受信し、ビットマップを作成します。
プリンターに印刷を命令するとすぐに、パソコン特別なマシン「印刷制御言語」を使用してページ情報をエンコードします。次に、エンコードされた情報はプリンタ制御装置によって受信され、それを読み取って元の印刷条件に従ってページを準備し、次にラスタースキャンデバイスに信号を送信し、ラスタースキャンデバイスがその信号をビットマップまたはラスターイメージに変換します。画像はプリンタのメモリに一時的に保存され、その後印刷プロセスが開始されます。
ステップ 2: 感光体の回転ドラムが正に帯電する
レーザープリンターの中心部分は、レーザー光が照射されるまで一定の電荷を保持する光導電性表面を備えたドラムで、レーザー光が照射されるとこの表面が放電されます。ドラム表面の特定の領域に到達すると、この場所の光の光子（素粒子、電磁放射線の量子）が導電率を高め、この領域を放電させます。それらの。光の光子は、光子が回転ドラムの表面に当たる領域から電荷を除去すると言えます。
ドラム表面の一定の電荷の維持は、スコトロン (ドラムに対して通電される引き伸ばされたワイヤー) の使用によって行われます。表面の電荷は正または負のいずれかになります。将来的にはドラムがプラスに帯電することに同意しましょう。
ステップ 3: レーザーが感光面上にページの静電パターンを作成します。
印刷プロセス中、回転ドラムはレーザービームにさらされます。ミラーとレンズの複合体全体を使用して、レーザースケッチを作成します。ビットイメージドラムの表面に。印刷条件に従って、ラスタープロセッサーはドラムの移動する感光面にレーザービームを照射します。光子が表面に当たる領域は放電され、回転ドラムの正に帯電した表面に負電荷のネットワークが形成されます。ビットまたはラスターイメージ全体が、負の静電イメージとして表面に少しずつエッチングされます。窓ガラスが埃で覆われていると想像してください。指でガラスのほこりを拭き取ることで、そのような窓に何かを描くことができます。また、レーザーはドラムの表面に目的の絵を描き、そこからプラスの電荷を消去します。
Step:4 マイナスに帯電した部分にプラスに帯電したトナー（カラーパウダー）の粒子を埋め込む
回転ドラムは、動作中、特別なホッパー内にある正に帯電したトナー粒子と相互作用します。トナーは、顔料とプラスチックポリマーから作られた乾燥粉末です。なぜなら電荷が引き合うのとは異なり、電荷が反発するのと同様に、正に帯電したドラムの表面がトナー粒子を反発します。しかし、ページ全体の静電パターンを構成するこの表面のマイナスに帯電した (放電した) 領域は、トナー粒子を引き寄せます。このようにして、トナー粒子がドラムの表面、ページの静電パターンに直接導入されます。
ステップ5: 白紙のページがドラムを通過し、印刷が行われます。
このとき、ドラム表面のトナーはマイナスに帯電したトナーと接触します。白紙の状態紙。紙の表面がドラムと接触するとすぐに、すでにプラスに帯電したトナー粒子が紙に付着し、必要なページが作成されます。この後、トナー粒子が付着した紙がドラムから転がり出ます。
ステップ 6: 加熱ローラーを使用して、トナーを紙に定着させます。
トナーが塗布された紙は、特別に設計されたローラーの加熱されたテフロン表面を通過し、トナーに含まれるプラスチックが溶解し、最終的にトナーが紙に付着します。そして最終的には、私たちが持っているものの正確な物理コピーを手に入れることができます。電子フォーム書類！ 1 枚の紙がプリンターから出てきて、印刷された文書を自分の目的に使用できます。

したがって、電子写真印刷技術であるレーザーを使用して、ページの静電画像が特殊な回転ドラムの正に帯電した感光面にエッチングされ、帯電したトナー粒子がドラムの感光面に正確に付着します。。このすべてのおかげで、レーザープリンターは異常な速度で鮮明に印刷されたページを提供します。高速印刷します。レーザーと比較してみると、インクジェットプリンター、この場合のレーザープリンターは、まさに使用されているテクノロジーのせいで競争から外れてしまいます。インクジェットプリンタではインクをスプレーする必要がありますが、レーザープリンタではトナー粒子を感光面に付着させるだけでよいため、当然のことながら印刷プロセスが簡単かつクリーンになります。レーザープリンターの仕組みについてのこの短い説明が興味を持っていただければ幸いです。レーザーの原理は、単純な科学法則の組み合わせが人間にうまく役立つことを示す優れた実証です。

レーザー印刷デバイスはオフィスのニーズで大きな需要があります。このテクニックは家庭でも使われています。優れた消費者向け品質は、レーザープリンタの動作原理によるものです。この資料では、デバイスの設計上の特徴と同様に、その長所と短所についても説明します。

レーザー印刷技術の真髄

レーザープリンタの印刷プロセスは、乾燥したインクを使用して紙に印影を形成する技術に基づいています。静電気、1938年に発明されました。 70 年代後半、コピー機の作業を自動化するためにレーザー光線が使用され始めました。それから約20年が経ち、技術の進歩により、レーザー装置デスクトップの配置。

最新のレーザープリンタ、およびスキャナやコピー機を備えた MFP では、画像は光電ゼログラフィーによって形成され、熱にさらされる特殊なトナーで定着され、交換可能なカートリッジの詰め替えに使用されます。

レーザープリンターの構成要素

モデルに関係なく、レーザー印刷機は次の部品で構成されるモジュール設計になっています。

レーザー走査モジュール (プリント基板);
画像形成ユニット（カートリッジ）；
給紙ユニット。
サーマルユニット。

プリント基板はカバーで保護されたモジュールで、ビームを集光するレンズを備えた半導体レーザー、モーターで回転するミラー、レーザービームを導くレンズ群、ミラーで構成されています。

重要！プリント回路基板によって生成されたレーザービームは、画像形成モジュール、つまりカートリッジに向けられます。

カートリッジ設計の特徴

レーザープリンタ用のカートリッジの設計は、内部に要素を備えた独立した交換可能なハウジングですが、「ダミー用」という目的はあまり明確ではありません。その中で：

感光体ドラム。
帯電ローラー。
残留インク粒子から写真層をクリーニングするためのスキージ。
トナーリザーバー。
コア付き磁気シャフト。
着色粉末ディスペンサー、いわゆる「ドクター」。
シール（プリンターに取り付けるときに剥がします）。

プロセッサーからプリントヘッドに送信された文字がインクリボンまたはインク滴を使用して紙上に再現されるマトリックスプリンターやインクジェットプリンターのモデルとは異なり、レーザーマシンの印刷プロセスは複数のステップからなります。したがって、最初にフォトドラムが事前に帯電され、次に潜像がレーザーで露光され、その後印刷が紙に転写され、その後熱処理が行われます。

基本的な消耗品

レーザー印刷装置の主な消耗品はカートリッジです。重要なノードのリソースが使い果たされた後、ユーザーには 3 つのメンテナンスオプションがあります。

新しいものを購入するオリジナルの代替コピーは非常に高価です。
互換性のあるものを購入するサードパーティメーカーのプリント回路アセンブリ。これは許容できる経済的なオプションです。
オフィス機器の修理・メンテナンスを専門とするサービス会社のサービスをご利用ください。 カートリッジの修復・詰め替え。これは非常に経済的なオプションです。ただし、3、4 回補充するとフォトドラムが消耗するため、オプション 1 または 2 を使用する必要があります。

紙に印影を形成するプロセス

電源を入れると印刷可能な状態になります。プリンターの内部要素が動き始め、サーマルユニットが加熱し、印刷特有の音を伴いますが、この時点ではレーザー光線は点灯しません。その後、デバイスは静かになり、本体のインジケーターが点灯し、操作の準備ができたことを示します。デバイスがドキュメントを印刷するコマンドを受信すると、印刷シートを生成する複数段階のプロセスが開始されます。

注記！紙に画像を印刷するプロセスを制御するレーザー印刷装置には、プロセッサが内蔵されています。また、高速オフィスモデルの多くは内蔵メモリを搭載しています。

ドラムチャージ

使用準備が整ったデバイスが印刷コマンドを受信すると、プリント基板、カートリッジ、給紙など、このプロセスを担当するすべての機構が作動します。カートリッジも事前に印刷されており、その間に光帯電が実行されます。回転する PCR ローラーが接触すると、電荷がドラムの感光要素に転送されます。後者は、プリンタの電源がオンになると再充電されます。

印刷機器のメーカーや使用するトナーによっては、転送料金が異なります。 ネガティブにもポジティブにもなり得る。デジタルモデルの場合 HP、ゼロックス、キヤノン、リコー、サムスンの組み合わせトナーとフォトシリンダーの電荷は両方ともマイナスです。したがって、エプソン、京セラ、ブラザーはいずれもプラスとなっている。

レーザービーム露光

画像形成の第二段階ではレーザー光が点灯し、露光が行われます。集束されたレーザービームはミラーで反射されてレンズガイドシステムに当たり、回転するフォトシリンダー上の目的の位置に送られます。

重要！感光層上の文字線は、順次方向を変えられたレーザービームによって作成される、照射された個々のドットから形成されます。その影響下で、写真のドットは電荷を失います。したがって、ページの潜像は中性に帯電した点から形成される。

イメージ開発

次の段階は、特別な帯電添加剤を含む染料で構成されるトナーの塗布です。この手順の結果、画像が感光層上に現れる。プロセスは次のように発生します。

充填コンパートメント内にある磁気シャフトの一部が粉体粒子を吸引し、粉体粒子は測定された部分ごとに「ドクター」を通って感光体ドラムに送られます。
粒子は帯電領域 (レーザービームで処理されていない領域) からはじかれ、電荷を失った点に付着します。したがって、隠されていた画像が表示されます。

紙に印刷して画像を定着させる

ドラムユニットが転写ローラーにより搬送される用紙に接触した場合 逆に電荷、染料がシートに引き寄せられます、印象を形成します。静電気により塗料粒子が保持されます。ドラム内に残ったトナー粒子はスキージで掻き取られ、ゴミ箱に捨てられます。

画像は熱を利用して撮影されます。トナーが塗布されたシートは、加圧要素と加熱要素の間で引っ張られます。 ストーブの影響で、着色粒子が紙の構造に溶け込みます。。染料は放出されるとすぐに硬化し、印刷された画像が安定します。

紙に画像を形成する工程が完了すると、 帯電ローラーを使用してドラムの光電荷を回復しますその後、周期的なパターンに従って、次のページの印刷作業が続行されます。

カラーレーザー印刷技術

紙上にカラーで印刷物を形成して取得する基本原理は、モノクロレーザー印刷と同じです。マルチカラー画像を再現するには、カラー印刷で使用される、黒、シアン、マゼンタ、イエローの 4 つの異なる色合いの画像を作成し、それらを重ね合わせます。

注記！フルカラーイメージは、マルチパステクノロジを使用するか、シングルパステクノロジを使用する 2 つの方法のいずれかで作成できます。

マルチパス印刷原理

マルチパス原理を使用してカラープリントを形成する場合、プリンタには 4 つのトナーリザーバを備えたリボルバーが装備されています。この技術には補助キャリア (ベルト) の使用も含まれており、その上に各パスで同じ色の画像が転写されます。 4 つのマルチカラーデザインがすべて生成された後、転写ベルトからのフルカラー画像が紙に印刷され、得られた印刷物が熱で定着されます。マルチパス技術 かなり遅いで使用されています。予算モデルレーザーカラー印刷機。

シングルパスイメージング

フルカラー画像を 1 回のパスで形成するために、レーザー装置には同時に連携して動作する 4 つのカラー機構が装備されています。それぞれに独自のイメージドラムとディスペンサー付きのトナーリザーバーが備わっています。紙はローラーコンベアを使用して各感光性エレメントの下を通過し、そこでトナーが転写されます。 1 回のパスで形成されたカラー画像は、発熱体に沿って引っ張られると定着します。シングルパス印刷サイクルを搭載高速高価なモデル。

レーザー印刷のメリットとデメリット

レーザーオフィス機器は非常に人気があり、ハイテクで生産性が高いです。多くのユーザーは、次の利点のためにこれを好みます。

高い生産性。
大規模なリソース機能。
印刷コストが低い。
メンテナンスの気取らないこと。
プリントの速乾性。
印刷された画像の耐性外部の影響(湿気、熱);
動作中の騒音レベルが低い。
トナーを長期保管し、塗料の乾燥を防ぎます。
印刷速度が速いなど。

これらは、レーザー技術が需要をリードしているおかげで、すべての価格セグメントの代表者の主な利点です。

しかし技術仕様レーザー出力デバイスは、複雑な 3D グラフィックス、写真、gif ファイルの印刷には適していません。もう 1 つの欠点はデバイスのコストです。最も手頃な価格のデバイスはインクジェットデバイスより 2 ～ 3 倍高価です。

上記の情報を簡単に要約すると、オフィス機器のレーザーモデルは、大量かつ迅速に印刷する必要がある場合に需要があることに注意する必要があります。ただし、これは写真プリントには当てはまりません。写真プリントでは、レーザーデバイスでは提供できない演色性の要件が厳しくなるからです。このような印刷技術の詳細については、テーマ別ビデオでご覧いただけます。

2019 年のベストプリンター

プリンター京セラ ECOSYS P3045dnヤンデックスマーケットで

プリンター京セラ ECOSYS P2040dwヤンデックスマーケットで

HP Color LaserJet Enterprise M553n プリンターヤンデックスマーケットで

プリンター Canon i-SENSYS LBP212dwヤンデックスマーケットで

プリンター京セラ ECOSYS P5026cdwヤンデックスマーケットで

カラーレーザープリンタは、印刷市場を積極的に征服し始めています。ほんの数年前まで、カラーレーザー印刷はほとんどの組織にとって、そして個人にとってはさらに不可能なものでしたが、今では非常に幅広いユーザーがカラーレーザープリンターを購入できるようになりました。カラーレーザープリンタの急速な普及により、テクニカルサポートサービスからのカラーレーザープリンタへの関心が高まっています。

カラー印刷の原理

プリンターでは、印刷と同様に、カラー画像を作成するために使用されます。 減算的カラーモデルであり、モニターやスキャナーのように、3 つの原色を混合することによって任意の色と色合いが得られる加法的なモデルではありません。 R（赤）、 G（緑）、 B（青）。減法混色分解モデルは、色合いを形成するために白色から「余分な」成分を差し引く必要があるため、そのように呼ばれます。印刷デバイスでは、任意の色合いを得るために、次の色が原色として使用されます。 シアン(ブルー、ターコイズ)、 マゼンタ（紫）、黄色（黄色）。このカラーモデルは次のように呼ばれます。 CMY原色の頭文字で表します。

減算モデルでは、2 つ以上の色が混合されると、一部の光波を吸収し、他の光波を反射することによって補色が作成されます。たとえば、青い絵の具は赤を吸収し、緑と青を反射します。紫色の絵の具が吸収する緑赤と青を反射します。そして黄色の絵の具は青を吸収し、赤と緑を反射します。減算モデルの主要コンポーネントを混合することにより、以下に説明するさまざまな色を得ることができます。

青 + 黄 = 緑

マゼンタ + イエロー = レッド

マゼンタ + シアン = ブルー

マゼンタ + シアン + イエロー = ブラック

黒を得るには、3 つの成分すべてを混合する必要があることに注意してください。シアン、マゼンタ、イエローの色を使用できますが、この方法で高品質の黒を得るのはほとんど不可能です。結果の色は黒ではなく、汚い灰色になります。この欠点を解消するために、主要な 3 色にもう 1 色、黒が追加されます。この拡張カラーモデルは次のように呼ばれます。 CMYK(Cやん～ Mエージェント- Y黄黒 K – シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）。黒色の導入により、演色性の品質が大幅に向上します。

HP Color LaserJet 8500 プリンター

話し合った後一般原則カラーレーザープリンターの構造と操作については、その構造、メカニズム、モジュール、ブロックについてさらに詳しく理解しておく価値があります。これは、プリンタの例を使用して行うのが最適です。例として、Hewlett-Packard Color LaserJet 8500 プリンタを考えてみましょう。

その主な特徴は次のとおりです。:
- 解像度: 600 DPI;
- 「カラー」モードでの印刷速度: 6 ppm。
- 「白黒」モードでの印刷速度: 24 ppm。

プリンターの主要コンポーネントとそのコンポーネント相対位置図5に示します。

画像形成は、フォトドラム表面の残留電位を除去（中和）することから始まります。これは、その後のフォトドラムの帯電をより均一にするために行われます。充電する前は完全に放電されています。残留電位の除去は、LEDを並べた専用の予備（コンディショニング）露光ランプでドラム表面全体を照明することによって行われます（図7）。

次に、フォトドラムの表面に高電圧（最大 -600V）の負の電位が生成されます。ドラムは導電性ゴム製のローラー状のコロトロンで帯電させます（図8）。コロトロンには、負の DC 成分を含む正弦波交流電圧が供給されます。交流成分 (AC) は表面上の電荷の均一な分布を保証し、一定成分 (DC) はドラムを帯電させます。 DCレベルは、プリンタードライバーまたは操作パネルからの調整により、印刷濃度（トナー濃度）を変更することで調整できます。負の電位の増加は密度の減少につながります。電位を下げながら明るい画像に、逆に、より濃い（より暗い）画像に。フォトドラム (内部の金属ベース) は「接地」する必要があります。

このすべての後、レーザービームがフォトドラムの表面に帯電領域と非帯電領域の形で画像を作成します。レーザー光線がドラムの表面に当たると、この領域が放電されます。レーザーは、トナーが配置されるべきドラムの領域を照射します。白くなければならない領域はレーザーによって照射されず、高い負の電位がその領域に残ります。レーザービームは、レーザーアセンブリ内にある回転六角形ミラーを使用してドラムの表面を移動します。ドラム上の画像は電子写真潜像と呼ばれます。それは目に見えない静電ポテンシャルとして表されます。

電子写真潜像は、現像ユニットを通過すると可視になります。黒トナー現像モジュールは固定されており、フォトドラムと常に接触しています (図 9)。

カラー現像モジュールは、「カラー」カートリッジをドラムの表面に交互に供給するカルーセル機構です (図 10)。黒のトナーパウダーは単一成分の磁性を持っていますが、カラートナーパウダーは単一成分ですが非磁性です。トナーパウダーは、現像ローラーの表面と供給スキージとの摩擦により、負の電位に帯電します。電位差と電荷のクーロン相互作用により、負に帯電したトナー粒子は、レーザーによって放電されたフォトドラムの領域に引き寄せられ、負の電位が高い領域、つまり、負の電位を持つ領域からは反発されます。レーザーが照射されなかったものから。常に、1 色のトナーのみが現像されます。現像中、現像ローラーにバイアス電圧が印加され、これによりトナーが現像ローラーからドラムに転写されます。この電圧は、負の DC 成分を含む矩形交流電圧です。トナー濃度の変化に応じて DC レベルを調整できます。現像プロセスが完了すると、ドラム上の画像が見えるようになり、転写ドラムに転写する必要があります。

したがって、画像作成の次のステップは、現像された画像を転写ドラムに転写することです。この段階を一次転写段階と呼びます。あるドラムから別のドラムへのトナーの転写は、静電電位差によって発生します。負に帯電したトナー粒子は、転写ドラムの表面上の正の電位に引き寄せられる必要があります。これを行うには、特別な電源から転写ドラムの表面に正の DC バイアス電圧が印加され、その結果、このドラムの表面全体が正の電位になります。フルカラーを印刷する場合、転写ドラムのバイアス電圧を常に増加させる必要があります。各パスの後、ドラム上の負に帯電したトナーの量が増加します。そして、トナーを転写して既存のトナーの上に重ねるために、新しい色ごとに転写電圧が増加します。このイメージング段階を図 11 に示します。

トナーを転写ドラムに転写する際、トナー粒子の一部がイメージドラムの表面に残る場合があるため、後続の画像の歪みを避けるために除去する必要があります。残留トナーを除去するために、プリンタにはドラムクリーニングユニットが装備されています (図 17 を参照)。このモジュールには特別なシャフト (トナーとフォトドラムから電荷を除去するためのブラシ) が含まれており、これによりフォトドラムへのトナーの吸引力が弱められます。また、トナーを特別なホッパーにこすり落とす従来のクリーニングスキージもあり、クリーニングモジュールが交換されるかクリーニングされるまでトナーはそこで保管されます。

次に、再度フォトドラムを帯電させ（予備放電後）、転写ドラム上に対応する色の画像が完全に形成されるまでこのプロセスを繰り返す。したがって、転写ドラムのサイズは印刷フォーマットに完全に対応している必要があります。このプリンタモデルでは、このドラムの周長が A3 用紙の長さ (420 mm) に相当します。 1 つの色のトナーを適用した後、画像形成プロセスは完全に繰り返されますが、唯一の違いは、異なる色の現像ユニットが使用されることです。別の現像ユニットを使用するには、カルーセル機構が所定の角度で回転し、「新しい」現像シャフトをフォトドラムの表面に近づけます。このため、４色成分からなるフルカラー画像を形成する場合、転写ドラムは４回転し、１回転ごとに既存のトナーに異なる色のトナーが追加される。この場合、最初に黄色の粉を塗布し、次に紫、次に青色の粉を塗布し、最後に黒色の粉を塗布します。その結果、転写ドラム上にフルカラー画像が形成されます。目に見える画像、4 つの多色のトナーパウダーの粒子で構成されます。

トナー粉は転写ドラム表面に着地した後、追帯電ユニットを通過します。このブロック (図 12) はワイヤコロトンであり、負の直流成分 (DC) を含む正弦波交流電圧 (AC) が供給されます。この電圧により、トナー粉末はさらに帯電されます。負の電位が高くなり、トナーがより効率的に紙に転写されます。さらに、追加の電圧により転写ドラムの正電位が低下し、トナーが転写ドラム上に正しく配置され、トナーの移動が防止されます。その結果、色合いが正確に再現されます。追加の帯電電圧は、イエロートナーの塗布中に転写ドラムに供給されます。画像形成プロセスの最初の段階。イエローのトナーパウダーを塗布する場合、追加帯電電圧は最小値に設定され、新しい色を塗布するたびにこの電圧は増加します。最大ブースト電圧はブラックトナー塗布時に印加されます。

次に、転写ドラムからのフルカラーの可視画像を紙に転写する必要があります。この転写処理を二次転写といいます。二次転写は搬送ベルト状の別のコロトロンによって行われます（図13）。トナーは静電力によって紙上に移動します。トナー粉体（マイナス）とプラスのバイアス電圧が印加された二次転写コロトロンとの間の電位差によるものです。二次転写は転写ドラムが 4 回転した後でのみ行われるため、コロトロン転写ベルトはすべての色が適用されたときのみ紙を搬送する必要があります。 4 回転目とこの時点まで、ベルトは用紙が転写ドラムに触れない位置にあるはずです。

このため、画像形成時には搬送ベルトは下降し転写ドラムに接触しないが、二次転写時には上昇して転写ドラムに接触する。コロトロン搬送ベルトは偏心カムによって移動し、偏心カムはマイクロコントローラからの指令に応じて電気クラッチによって駆動されます（図14）。

二次転写時、静電電位差により用紙が転写ドラム表面に吸着される場合があります。用紙がドラムに巻き付き、紙詰まりの原因となることがあります。この現象を防ぐために、プリンターには用紙を分離し、静電気を除去するシステムが搭載されています。このシステムは、正の定数成分を持つ交流正弦波電圧が供給されるコロトロンです。用紙および転写ドラムに対するコロトロンの位置を図 15 に示します。

二次転写段階では、トナー粒子の一部が紙に転写されず、ドラムの表面に残ります。これらの粒子が次のシートの作成を妨げたり、画像を歪ませたりするのを防ぐために、転写ドラムをクリーニングして残留トナーを除去する必要があります。転写ドラムのクリーニングはかなり複雑なプロセスです。この手順では、専用のクリーニングローラー、イメージドラム、イメージドラムクリーニングユニットを使用します。転写ドラムは継続的にクリーニングするのではなく、二次転写後のみクリーニングする必要があります。洗浄システムは転写コロトロンと同様に制御する必要があります。イメージの作成中はクリーニングシステムは動作しておらず、トナーが用紙に転写され始めると、クリーニングシステムがオンになります。最初のクリーニングステップは、残留トナーパウダーを再帯電することです。その電位はマイナスからプラスに変化します。この目的のために、正の一定成分を含む交流正弦波電圧が供給されるクリーニングローラーが使用されます。このローラーは、クリーニング中にドラムの表面に押し付けられ、画像作成プロセス中に折り返されます。ローラーは偏心カムによって制御され、偏心カムはソレノイドによって駆動されます (図 16)。

次に、正に帯電したトナーがイメージドラムに転写されますが、イメージドラムにはまだ負のバイアス電圧がかかっています。そして、すでにフォトドラム表面からトナーがフォトドラムクリーニングユニットのクリーニングスキージでクリーニングされています（図17）。

フルカラー画像の作成は、温度と圧力を使用してトナーを紙に定着させることで終了します。 1 枚の紙が定着ブロック (オーブン) の 2 つのローラーの間を通過し、約 200 °C の温度に加熱され、トナーが溶けて紙の表面に押し付けられます。トナーが定着器に付着するのを防ぐために、負のバイアス電圧が加熱ローラーに印加され、負のトナーパウダーがテフロンローラーではなく紙の上に残ります。

1社の1台のプリンタのみの動作原理を調べました。他のメーカーは、プリンタを構築する際に他の画像形成原理や他の技術的ソリューションを使用する可能性がありますが、これらのソリューションはすべて、前述したソリューションに非常に近いものになります。

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最新のレーザープリンタ (マトリックスプリンタやインクジェットプリンタも同様) を使用して得られる画像は、ドットで構成されています。これらのドットが小さく、より頻繁に配置されるほど、画質は高くなります。プリンタが 1 インチ (25.4 mm) のセクションに個別に印刷できるドットの最大数は解像度と呼ばれ、1 インチあたりのドット数で特徴付けられ、解像度は 1200 dpi 以上になることがあります。解像度 300 dpi のレーザープリンタで印刷されるテキストの品質は、活版印刷とほぼ同じです。ただし、ページにグレーの階調を含む図面が含まれている場合、高品質のグラフィックイメージを取得するには、少なくとも 600 dpi の解像度が必要です。 1200 dpi のプリンター解像度により、印刷はほぼ写真品質になります。印刷する必要がある場合多数の最近の個人用レーザープリンターの標準パラメータは、解像度 600 dpi と印刷速度 8...1 2 であるため、文書 (たとえば、1 日あたり 40 枚以上) を印刷する場合、レーザープリンターが唯一の合理的な選択肢と思われます。 1分あたりのページ数。

レーザープリンターの動作原理

レーザープリンタはヒューレットパッカードによって初めて導入されました。これは、コピー機と同じ、画像を作成する電子写真原理を使用しました。違いは露光方法にあり、コピー機ではランプを使用して露光が行われ、レーザープリンターではレーザービームの代わりにランプ光が使用されました。

レーザープリンタの心臓部は有機光導電体であり、通常はプリントドラムまたは単にドラムと呼ばれます。画像を紙に転写するために使用されます。フォトドラムは、感光性半導体の薄膜でコーティングされた金属シリンダーです。このようなシリンダーの表面には、正または負の電荷を与えることができ、ドラムが照明されるまでその電荷が残ります。ドラムの一部が露出すると、コーティングが導電性になり、電荷が照射領域から流れ出て、非帯電ゾーンが形成されます。これは、レーザープリンターの仕組みを理解する上で重要なポイントです。

プリンタのもう 1 つの重要な部分は、レーザーと、レーザービームをドラムの表面に沿って移動させるミラーとレンズの光学機械システムです。小型レーザーは非常に細い光線を生成します。このビームは回転ミラー (通常は四面体または六角形) から反射してフォトドラムの表面を照射し、露光点での電荷を除去します。

スポット画像を取得するには、制御マイクロコントローラーを使用してレーザーをオン/オフします。回転ミラーはビームをフォトドラムの表面上の潜像の線に変えます。

ラインが形成されると、特殊なステッピングモーターがドラムを回転させて次のラインを形成します。このオフセットはプリンタの垂直解像度に対応しており、通常は 1/300 インチまたは 1/600 インチです。ドラム上に潜像を形成するプロセスは、テレビモニター画面上のラスターの形成を思い出させます。

フォトシリンダー表面の予備 (一次) 帯電には、主に 2 つの方法が使用されます。

Ø「コロナワイヤー」と呼ばれる細いワイヤーまたはメッシュを使用します。ワイヤに印加される高電圧により、ワイヤの周囲にコロナと呼ばれる輝くイオン化領域が形成され、ドラムに必要な静電荷が与えられます。

Ø 事前帯電ゴムローラー (PCR) を使用します。

したがって、静電気が放電されたドットの形で目に見えない画像がドラム上に形成されます。次は何でしょうか？

デバイスカートリッジ

画像を紙に転写して定着させるプロセスについて説明する前に、Hewlett Packard の Laser Jet 5L プリンタのカートリッジのデバイスを見てみましょう。この一般的なカートリッジには、廃トナーコンパートメントとトナーコンパートメントという 2 つの主要なコンパートメントがあります。

廃トナー室の主な構造要素:

1 - イメージドラム(有機光導電体 (OPC) ドラム)。これは、レーザービームによって作成された画像を保持できる有機感光性および光導電性材料 (通常は酸化亜鉛) でコーティングされたアルミニウムシリンダーです。

2 - 軸 主要な 充電(一次帯電ローラー (PCR))。ドラムに均一なマイナス電荷を与えます。金属シャフトに適用された導電性ゴムまたはフォームベースで作られています。

3 - « バイパー» , スキージ, クリーニング ブレード（ワイパーブレード、クリーニングブレード）。ドラムから用紙に転写されなかった残留トナーを除去します。構造的には、金属フレーム (スタンピング) の形で作られ、端にポリウレタンプレート (ブレード) が付いています。

4 - ブレード クリーニング (回復 ブレード). ドラムと廃トナーボックスの間をカバーします。回収ブレードは、ドラム上に残ったトナーをホッパーに流し、逆方向（ホッパーから用紙へ）へのトナーのこぼれを防ぎます。

トナー室の主な構造要素:

1 - 磁気軸(磁気現像ローラー、マグローラー、現像ローラー)。これは金属管であり、その内部には固定磁心があります。トナーは磁気シャフトに引き寄せられ、ドラムに供給される前に、直流または交流電圧の影響で負の電荷を帯びます。

2 - « 医者» (ドクターブレード、メタリングブレード)。磁気ローラー上にトナーの薄層を均一に分散させます。構造的には、金属フレーム（スタンピング）の形で作られ、端にフレキシブルなプレート（ブレード）が付いています。

3 - シーリング ブレード 磁気軸(マグ ローラー シーリング ブレード). 回復刃と同様の機能を持つ薄い板。磁気ローラーとトナー供給コンパートメントの間の領域をカバーします。マグローラーシールブレードにより、磁気ローラー上に残ったトナーが収納部に流れ込み、トナーの後方漏れを防ぎます。

4 - バンカー のために トナー (トナー 貯水池). その中には「実用的な」トナーが入っており、印刷プロセス中にこのトナーが紙に転写されます。さらに、トナー活性化装置 (トナー撹拌バー) がホッパー (トナーを混合するために設計されたワイヤーフレーム) に組み込まれています。

5 - シール, チェック (シール). 新品 (または再生) カートリッジでは、トナーホッパーは特殊なシールで密閉されており、カートリッジの輸送中にトナーがこぼれるのを防ぎます。このシールは使用前に剥がしてください。

レーザー印刷の原理

写真はカートリッジの断面図です。プリンターの電源がオンになると、カートリッジのすべてのコンポーネントが動き始め、カートリッジは印刷の準備が整います。このプロセスは印刷プロセスと似ていますが、レーザービームはオンになりません。その後、カートリッジコンポーネントの動きが停止し、プリンターは印刷準備完了状態になります。

印刷のために文書を送信した後、レーザープリンターカートリッジ内で次のプロセスが発生します。

充電器 ドラム. 一次帯電ローラー (PCR) は、回転ドラムの表面に負電荷を均一に転写します。

展示. 負に帯電したドラムの表面は、トナーが塗布される場所にのみレーザービームが照射されます。光にさらされると、ドラムの感光面は部分的に負の電荷を失います。したがって、レーザーは、負の電荷が弱まったドットの形で潜像をドラムに露光します。

応用 トナー. この段階では、ドラム上の潜像がトナーの助けを借りて可視画像に変換され、紙に転写されます。磁気ローラーの近くにあるトナーは、ローラーのコアを構成する永久磁石の磁場の影響を受けてその表面に引き寄せられます。磁気シャフトが回転すると、トナーは「ドクター」とシャフトによって形成された狭いスロットを通過します。その結果、マイナスの電荷を帯び、ドラムの露出した部分に付着します。「ドクター」は、磁気ローラー上にトナーを均一に塗布します。

移行 トナー の上紙. 回転を続けると、画像が現像されたドラムが用紙と接触します。裏側では、紙はプラスの電荷を帯びた転写ローラーに押し付けられます。その結果、負に帯電したトナー粒子が紙に引き寄せられ、トナーが「散らばった」画像が生成されます。

統合画像. 未定着の画像が描かれた用紙は定着機構に移動します。定着機構は 2 本の接触シャフトで構成され、その間で用紙が引っ張られます。下部加圧ローラーが上部定着ローラーに押し付けます。トップローラーは加熱されており、これに触れるとトナー粒子が溶けて紙に付着します。

クリーニング ドラム. 一部のトナーは用紙に転写されずドラム上に残るため、クリーニングする必要があります。この機能は「viper」によって実行されます。ドラム上に残ったトナーはすべてワイパーによって除去され、廃トナービンに入れられます。同時にリカバリーブレードがドラムとホッパーの間を覆い、トナーが用紙にこぼれるのを防ぎます。

「消去」 画像. この段階で、レーザー光線によって作成された潜像がドラムの表面から「消去」されます。一次帯電シャフトの助けにより、フォトドラムの表面は負の電荷で均一に「覆われ」、光の影響で部分的に除去された場所では負の電荷が復元されます。

最新のプリンターは、その動作技術に基づいて主にレーザーとインクジェットに分類されます。さらに、進歩のおかげで、後者は専門分野を維持したまま、「家庭用事務機器」市場から徐々に離れつつあります。オフィス、家庭、さらには一部の印刷センターでも、レーザープリンタが最もよく使われています。

家庭用におけるインクジェットプリンタとレーザープリンタの主な違いは、主に後者の効率の高さです。インクの消費量はほとんど最小限で、インク濃度がかなり高い場合は 1 つのカートリッジで数千枚の印刷に十分です。さらに、レーザープリンタは非常に高速に動作するため、特別なメンテナンスは必要ありません。

一般に信じられていることに反して、レーザープリンタは文字を紙に「焼き付ける」ことはありません。画像の適用には特殊なトナーが使用されます。紙のシートにこだわり、記号や絵を残すのは彼です。ちなみに、この技術の特徴により、モノクロ（白黒）とは異なり、カラーレーザープリンターはほとんど存在しません。

レーザープリンターの主な機能コンポーネント

レーザープリンターのデザインに関係なく、特定のモデル、メーカーと機能には、いくつかの主要な機能ユニットが含まれます。

ドラム。クーロンの法則に従って静電引力と反発力によってトナーが塗布されるのはこの上です。
スキージ。新しいトナーを適用する前に、ドラムに残っているトナーをクリーニングするように設計されています。
戴冠者この装置はドラムを静電気的に帯電させるように設計されています。
レーザーとミラーシステム。コヒーレント電磁放射の発生源であるため、ドラムを点状に放電します。
磁気シャフト。トナーはドラム上に固定され、その後ドラムの表面に転写されます。
レンジ。紙に残ったトナーを焼き付ける仕組みになっています。したがって、レーザープリンターから排出されるシートはかなり高温になります。
制御モデル（コントローラー）- このすべての機器を制御するマイクロプロセッサシステム。

カラーレーザープリンターもモノクロレーザープリンターも、これらの機能ユニットに基づいています。システムと機能が変わるだけです。たとえば、カラーレーザープリンタには、基本色 (赤、黄、青、黒) ごとに 4 つのドラムと、対応するトナーによって形成された画像を紙に転写するように設計されたいわゆる転写リボンがあります。

レーザープリンターの動作原理

レーザープリンタの動作原理を簡単に説明しますと、非常に簡単です。完全なものはモデルごとに異なりますが、どの場合にもいくつかの基本的な要素が存在します。

ドラムは清掃中です。スキージブレードは、前回の印刷サイクルでは使用されずに付着したトナーを表面から除去します。
コロナ装置はドラムの表面を帯電させます。プラスイオンが現れるか、マイナス電子の数が増加します。これはクーロン力を発生させるためのものです。
レーザーは回転ミラーによって制御され、ドラムの表面を部分的に放電します。トナー自体はマイナスまたはプラスに帯電しています。したがって、ドラム領域の帯電領域からは反発され、放電領域に引き寄せられます。繰り返しますが、これはクーロン力の作用によるものです。
トナー粉は磁気ローラーの表面からドラムに転写されます。
ドラムに付着したトナーはドラム表面から用紙に転写されます。
紙は「オーブン」に送られます。オーブンは、ほとんどの場合、ハロゲンランプの形の発熱体と加圧ローラーで構成されています。トナーは高温の影響とバネに取り付けられたシャフトからの圧力により溶融して定着します。

カラーレーザープリンタに 4 つの独立したドラムと同数の磁気ローラーがある場合、トナーは紙自体に直接塗布されるのではなく、転写ベルトに塗布されます。最初に 4 つの色合いすべてが適用されます。次に、転写テープを紙の上に巻き付けると、最終的にマルチカラーの画像がシート上に印刷されます。次に、トナーは焼かれて硬化されます。

レーザープリンタとインクジェットプリンタの非技術的な根本的な違い

レーザープリンター最近インクジェットよりも人気があります。技術的な違いを抽象化すると、 これらには次のような利点があります。

効率。レーザープリンタカートリッジは、数千枚の高印刷用紙を処理できます。
給油の可能性。レーザープリンタカートリッジは、機能に影響を与えることなく、必要に応じてトナーを補充できます。この操作は自分で行うこともできますが、着色顔料はマイナスまたはプラスに帯電しており、クーロン力の影響で皮膚、衣服、その他の表面にすぐに付着してしまうため、注意が必要です。ほとんどの場合、インクジェットプリンタカートリッジはシールの違反につながるため、再充填できません。このタイプの機器の一部のモデルでは連続インクシステムを使用できますが、これは不正な改造とみなされ、保証契約が無効になります。
高速。ほとんどのレーザープリンタモデルは、1 分あたり最大 10 ページのテキストを印刷できます。さらに高速に動作するものもあります。
毎週印刷する必要はありません。レーザープリンタで使用されるトナーは、乾燥したり凝集したりしません。したがって、ヘッドの目詰まりを防ぐために定期的に「印刷を実行」する必要はありません。実はレーザープリンターにはヘッドがありません。
プリントの耐久性。このようなオフィス機器を使用して得られた紙上の画像やテキストは、高い空気湿度の影響下でも時間が経っても色褪せたり消えたりすることがありません。
高い画像解像度。カラーレーザープリンタは、最大 9600 X 1200 dpi の印刷解像度を提供します。

ただし、インクジェットプリンタと比較すると、次のような欠点もあります。

高いコスト。平均して、「工場から」供給される、つまり不完全なカートリッジを備えたレーザープリンタの価格は、同様のインクジェットプリンタよりも数倍高くなります。モノクロの場合、価格は2〜3倍、カラーの場合は10倍以上になります。
カートリッジとトナーのコストが高い。レーザープリンターの消耗品はインクジェットプリンターに比べて2～3倍高価です。ただし、使用制限も 2 ～ 3 倍高いことを考慮する価値があります。
嵩高さ。通常、レーザープリンタはインクジェットプリンタよりも数倍大きくなります。これも設計の複雑さによるものです。そのため、別途設置スペースが必要となります。
作業前のウォームアップの必要性と、長時間の印刷後の過熱の危険性があります。「ストーブ」の設計には、温度が臨界レベルに達しないようにする特別な熱電素子が含まれているという事実にもかかわらず、場合によっては故障したり、不適切に動作したりする可能性があります。この後、デバイスが過熱し、システムの問題が発生する危険があります。
環境性が低い。このような装置は動作中に、有害な化合物や粉塵を放出し、さらに赤外線や紫外線を空気中に放出します。
高いリソース集約度。電流を必要とする要素が存在するため、レーザープリンタはより多くの電力を消費します。さらに、ピーク電力が非常に高くなる可能性があるため、そのようなオフィス機器は家庭用またはオフィス用の UPS では動作しません。
フルカラー画像を安定して再現できない電磁場の制御不能な作用によるものです。