Laser- und Tintenstrahldrucker: Druckprinzip. Wie ein Laserdrucker funktioniert und wie Laserdruck funktioniert

Viele Leute glauben, dass ein Laserdrucker so genannt wird, weil er Bilder mit einem Laser auf Papier brennt. Ein Laser allein reicht jedoch nicht aus, um einen hochwertigen Druck zu erhalten.

Das wichtigste Element Laserdrucker Betrachten Sie den Fotoleiter. Es handelt sich um einen Zylinder, der mit einer lichtempfindlichen Schicht beschichtet ist. Ein weiterer notwendiger Bestandteil von Toner ist Farbpulver. Seine Partikel werden zu einem Blatt Papier verschmolzen und hinterlassen darauf das gewünschte Bild.

Die Bildtrommel und der Tonerbehälter sind meist Teil einer festen Kartusche, die darüber hinaus viele weitere wichtige Teile enthält – Lade- und Entwicklungswalzen, eine Reinigungsklinge und einen Resttonerbehälter.

Schauen wir uns nun genauer an, wie das alles geschieht.

Schritte zum Druckerbetrieb

Das elektronische Dokument wird zum Drucken gesendet. In diesem Moment Leiterplatte verarbeitet es und der Laser sendet digitale Impulse an die Patrone. Durch das Aufladen der Fototrommel mit Negativpartikeln überträgt der Laser das zu druckende Bild oder den zu druckenden Text darauf.

Wenn der Laserstrahl auf die Trommel trifft, wird die Ladung entfernt und auf der Oberfläche bleiben ungeladene Zonen zurück. Jedes Tonerteilchen ist negativ geladen und bei Kontakt mit der Fototrommel haftet der Toner unter dem Einfluss statischer Elektrizität an ungeladenen Fragmenten. Dies nennt man Bildentwicklung.

Eine spezielle Walze mit positiver Ladung drückt das Blatt Papier gegen die Fototrommel. Da sich entgegengesetzt geladene Teilchen anziehen, bleibt der Toner am Papier haften.

Anschließend wird das Papier mit Toner über einen Thermoschacht des sogenannten Ofens auf eine Temperatur von etwa 200 Grad erhitzt. Dadurch dehnt sich der Toner aus und das Bild wird sicher auf dem Papier fixiert. Daher sind frisch auf einem Laserdrucker gedruckte Dokumente immer warm.

Im letzten Schritt wird die Ladung aus der Fototrommel entfernt und sie wird vom restlichen Toner gereinigt, wofür eine Reinigungsklinge und ein Resttonerbehälter verwendet werden.

So funktioniert der Druckvorgang. Der Laser malt mit geladenen Teilchen ein zukünftiges Bild. Die Fototrommel fängt das Tintenpulver auf und überträgt es auf das Papier. Durch statische Elektrizität bleibt der Toner am Papier haften und verschmilzt mit diesem.

Kopierer funktionieren nach dem gleichen Prinzip.

Vorteile eines Laserdruckers

Man geht davon aus, dass die Druckgeschwindigkeit eines Laserdruckers höher ist als die eines Tintenstrahldruckers. Im Durchschnitt sind dies 27-28 Ausdrucke pro Minute. Daher werden sie zum Drucken einer großen Anzahl von Dokumenten verwendet.

Im Betrieb macht das Gerät kaum Geräusche. Die Druckqualität ist sehr hoch bei niedrigen Kosten pro Druck, was durch den geringen Verbrauch und Preis des Toners erreicht wird. Auch die Kosten für die meisten Laserdruckermodelle sind recht erschwinglich.

Seit vielen Jahren wird darüber kontrovers diskutiert, ob Laserdrucker gesundheitsschädlich sind. Tonerpartikel, die für verwendet werden Laserdruck, sind so klein, dass sie leicht in den menschlichen Körper eindringen, sich in den Atemwegen festsetzen und ansammeln. Bei ständigem Kontakt mit Toner über 15–20 Jahre können Kopfschmerzen, Asthma und andere Krankheiten auftreten.

Druckerhersteller versichern jedoch, dass die tägliche Nutzung des Druckers keinen Schaden anrichtet. Die Produktionstechnologien werden ständig verbessert und die Kartuschen werden in Laboren getestet.

Gefahren können nur entstehen, wenn Sie versuchen, die Kartusche selbst zu öffnen und wieder aufzufüllen. Tonerpartikel können in die Lunge gelangen und sind nur sehr schwer aus dem Körper zu entfernen, daher ist es besser, das Nachfüllen des Druckers einem Spezialisten anzuvertrauen.

Geschwindigkeit, Lebensdauer und Druckqualität von Laserdruckern sind wirklich hervorragend. Dieses Gerät ist aus der Arbeit und dem Alltag vieler Nutzer nicht mehr wegzudenken und nicht so skurril wie kapriziöse Tintenstrahldrucker, die beim Nachfüllen oft Probleme mit dem Drucken haben.

Wenn Sie immer noch nicht das erfolgreichste Modell eines Laserdruckers bekommen haben und es nicht oft genutzt haben, dann verzweifeln Sie nicht. KupimToner kauft neue Drucker verschiedener Marken sowie deren Komponenten zu einem angemessenen Preis.

Heutzutage ist ein Leben ohne Druckgeräte kaum noch vorstellbar. Von Zeit zu Zeit ist es einfach notwendig, Informationen auf Papier zu übertragen. Schüler müssen Zeugnisse ausdrucken, Studenten müssen Diplome und Studienleistungen ausdrucken und Büroangestellte müssen Dokumente und Verträge ausdrucken.

Funktionsprinzip eines Tintenstrahldruckers

Schauen wir uns zunächst an, wie es funktioniert Jet-Drucker. Es ist sofort erwähnenswert, dass es in Bezug auf die Druckqualität etwas hinter dem Laser zurückbleibt. Allerdings sind die Kosten für einen Tintenstrahldrucker deutlich geringer. Dieser Typ Der Drucker ist perfekt für den Heimgebrauch. Es ist leicht zu handhaben und leicht zu pflegen.
Wenn wir über das Funktionsprinzip von Laser- und Tintenstrahldruckern sprechen, unterscheiden sie sich grundlegend. Der Hauptunterschied besteht in der Tintenversorgungstechnologie sowie im Hardware-Design. Lassen Sie uns zunächst besprechen, wie ein Tintenstrahldrucker funktioniert.

Das Funktionsprinzip dieses Druckgeräts ist wie folgt: Auf einer speziellen Matrix wird ein Bild erzeugt und anschließend mit flüssiger Tinte auf eine Leinwand gedruckt. Es gibt eine andere Art von Tintenstrahldruckern, die über Patronen verfügen. Patronen werden in einem speziellen Block installiert. Bei diesem Design wird die Tinte über den Druckkopf auf die Druckmatrix übertragen. Anschließend überträgt die Matrix das Bild auf Papier.

Tinte aufbewahren und auf die Leinwand auftragen

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Tinte auf die Leinwand aufzutragen:

— Gasblasenmethode;
— piezoelektrische Methode;
— Drop-on-Demand-Methode.

Bei der piezoelektrischen Methode werden mithilfe eines piezoelektrischen Elements Tintenpunkte auf der Leinwand erzeugt. Der Schlauch öffnet sich und zieht sich wieder zusammen, wodurch verhindert wird, dass überschüssige Tintentropfen herunterfallen. Die Gasblasenmethode wird auch als Injektionsblasenmethode bezeichnet. Aufgrund der hohen Temperaturen hinterlassen sie einen Abdruck auf der Leinwand. Die Düse jeder Druckmatrix verfügt über ein Heizelement. Das Aufheizen eines solchen Elements dauert den Bruchteil einer Sekunde. Nach dem Erhitzen werden die entstehenden Blasen über Düsen auf die Leinwand übertragen.

Auch bei der Drop-on-Demand-Methode kommen Gasblasen zum Einsatz. Dies ist jedoch eine optimiertere Methode. Druckgeschwindigkeit und Qualität sind deutlich gestiegen.

Tinte in einem Tintenstrahldrucker wird normalerweise auf zwei Arten gespeichert. Bei der ersten Methode ist ein separater Behälter vorhanden, aus dem dem Druckkopf Tinte zugeführt wird. Bei der zweiten Methode wird zur Speicherung der Tinte eine spezielle Patrone verwendet, die sich im Druckkopf befindet. Um die Patrone auszutauschen, müssen Sie den Druckkopf selbst austauschen.

Verwendung von Tintenstrahldruckern

Tintenstrahldrucker erfreuen sich besonderer Beliebtheit, da diese Geräte in der Lage sind, in Farbe zu drucken. Ein Bild im Farbdruck entsteht durch Übereinanderlegen von Grundtönen mit unterschiedlichem Sättigungsgrad. Die Grundfarben sind auch unter der Abkürzung CMYK bekannt. Es umfasst die folgenden Farben: Schwarz, Cyan, Lila und Gelb. Zunächst wurde ein Satz von drei Farben verwendet. Es enthielt alle oben aufgeführten Farben außer Schwarz. Aber selbst bei der Anwendung der Farben Cyan, Gelb und Magenta mit 100 % Sättigung war es immer noch nicht möglich, Schwarz zu erzielen, das Ergebnis war entweder Grau oder Braun. Aus diesem Grund wurde beschlossen, dem Hauptsatz schwarze Tinte hinzuzufügen.

Tintenstrahldrucker: Bedienfunktionen

Als Hauptindikatoren für die Druckerleistung gelten üblicherweise Druckgeschwindigkeit, Geräuscheigenschaften, Haltbarkeit und Druckqualität. Betrachten wir die Leistungsqualitäten eines Tintenstrahldruckers.

Das Funktionsprinzip eines solchen Druckers wurde bereits oben besprochen. Die Tinte wird dem Papier über spezielle Drucker zugeführt. Ein Tintenstrahldrucker arbeitet sehr leise, anders als beispielsweise Nadeldrucker, bei denen die Tinte durch ein mechanisches Schlagverfahren aufgetragen wird. Sie hören nicht, wie der Tintenstrahldrucker druckt, sondern nur das Geräusch des Mechanismus, der die Druckköpfe bewegt. Wenn darüber gesprochen wird Geräuscheigenschaften Tintenstrahldrucker in quantitativer Hinsicht, dann überschreitet der Geräuschpegel während des Betriebs eines solchen Geräts 40 Dezibel nicht.

Lassen Sie uns nun über die Druckgeschwindigkeit sprechen. Ein Tintenstrahldrucker druckt viel schneller als ein Nadeldrucker. Die Druckqualität hängt jedoch direkt von einem Indikator wie der Geschwindigkeit ab. In diesem Sinne gilt: Je höher die Druckgeschwindigkeit, desto schlechter die Qualität. Wenn Sie den Druckmodus „Hohe Qualität“ auswählen, verlangsamt sich der Vorgang erheblich. Die Farbe auf der Leinwand wird sorgfältig aufgetragen. Dieser Drucker druckt mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 3 bis 5 Seiten pro Minute. Bei modernen Druckgeräten wurde dieser Wert auf 9 Seiten pro Minute erhöht. Das Drucken von Farbbildern dauert etwas länger.

Einer der Hauptvorteile eines Tintenstrahldruckers ist die Schriftart. Hinsichtlich der Qualität der Schriftdarstellung ist ein Tintenstrahldrucker vielleicht nur mit einem Laserdrucker zu vergleichen. Sie können die Druckqualität verbessern, indem Sie gutes Papier verwenden. Die Hauptsache ist, Papier zu wählen, das schnell Feuchtigkeit aufnehmen kann. Eine hohe Bildqualität lässt sich mit Papier mit einer Dichte von 60 bis 135 g/m2 erzielen. Bewährt hat sich Kopierpapier. Seine Dichte beträgt 80 g/m2. Um den Trocknungsprozess der Tinte zu beschleunigen, verfügen einige Druckgeräte über eine Papierheizfunktion. Trotz der völlig unterschiedlichen Funktionsprinzipien von Tintenstrahl- und Laserdruckern ist es mit diesen Geräten möglich, die gleiche Qualität zu erzielen.

Druckerpapier

Für den Druck auf Rollenmedien ist ein Tintenstrahldrucker leider nicht geeignet. Es ist auch nicht zum Anfertigen von Kopien gedacht: Sie müssen den Mehrfachdruck verwenden.

Nachteile eines Tintenstrahldruckers

Wie bereits erwähnt, drucken Tintenstrahldrucker mit einer Matrix. Ein auf einem Tintenstrahldrucker gedrucktes Bild besteht aus Punkten. Das wichtigste und wertvollste Element im gesamten Gerät ist der Druckkopf. Um die Größe des Geräts zu reduzieren, integrieren viele Unternehmen den Druckkopf in die Patrone. Tintenstrahl- und Laserdrucker unterscheiden sich in ihren Druckprinzipien. Zu den Nachteilen von Tintenstrahldruckern gehören:

1. Niedrige Druckgeschwindigkeit;
2. Tinte trocknet nach längerer Inaktivität aus
3. Hohe Kosten und knappe Ressourcen an Verbrauchsmaterialien

Vorteile von Tintenstrahldruckern

1. Optimales Verhältnis Preis/Qualität. Bei der Auswahl eines Druckgeräts reizt für viele Nutzer vor allem der Preis dieses Druckertyps.
2. Der Drucker hat recht bescheidene Abmessungen. Dadurch ist eine Markierung auch in einem kleinen Büro oder Büro möglich. Für den Benutzer entstehen dadurch keine Unannehmlichkeiten.
3. Möglichkeit, Patronen selbst nachzufüllen. Sie können einfach Tinte kaufen und in der Bedienungsanleitung nachlesen, wie Sie diese richtig nachfüllen.
4. Verfügbarkeit des Systems kontinuierlicher Vorschub Tinte. Dieses System wird die Druckkosten für große Mengen erheblich senken.
5. Hochwertiger Druck von Bildern und Fotos
6. Große Auswahl Verwendete Printmedien

Laserdrucker

Unter einem Laserdrucker versteht man heutzutage eine spezielle Art von Druckgerät, das zum Aufbringen von Text oder Bildern auf Papier entwickelt wurde. Diese Art von Ausrüstung hat eine sehr ungewöhnliche Geschichte. Das Funktionsprinzip eines Laserdruckgeräts wurde erst 1969 diskutiert. Die wissenschaftliche Forschung wurde über mehrere Jahre hinweg durchgeführt.

Um das Funktionsprinzip dieses Geräts zu verbessern, wurden viele Methoden vorgeschlagen. 1978 erschien das weltweit erste Kopiergerät, das einen Laserstrahl zur Erstellung eines Ausdrucks nutzte. Dieses Gerät Es war riesig und die Kosten waren unschlagbar. Einige Zeit später griff Canon diese Entwicklung auf.

Der erste Desktop-Laserdrucker erschien 1979. Dies führte dazu, dass andere Unternehmen begannen, neue Modelle von Laserdruckern zu optimieren und zu fördern. Das Prinzip des Druckens selbst hat sich nicht geändert. Mit einem Laserdrucker erstellte Ausdrucke weisen eine hohe Leistung auf. Sie haben keine Angst vor dem Ausbleichen oder Löschen, sie haben keine Angst vor Feuchtigkeit. Mit einem Laserdrucker erstellte Bilder sind äußerst langlebig und von hoher Qualität.

So funktioniert ein Laserdrucker

Lassen Sie uns kurz das Funktionsprinzip eines Laserdruckers beschreiben. Beim Drucken auf einem Laserdrucker wird das Bild in mehreren Schritten aufgetragen. Zunächst schmilzt ein spezielles Pulver namens Toner unter Temperatureinfluss. Es klebt am Papier. Anschließend wird der ungenutzte Toner mit einem speziellen Schaber von der Trommel entfernt und in den Abfallsammeltank verbracht. Die Oberfläche der Trommel wird durch einen Koronagenerator polarisiert. Auf der Oberfläche der Trommel entsteht ein Bild. Die Trommel bewegt sich dann entlang der Oberfläche der Magnetwalze, die den Toner enthält. Toner bleibt an aufgeladenen Bereichen der Trommel haften. Die Trommel kommt dann mit dem Papier in Kontakt und hinterlässt Toner darauf. Anschließend wird das Papier durch einen speziellen Ofen gerollt, in dem das Pulver bei hoher Temperatur schmilzt und am Papier haftet.

Farblaserdrucker

Der Druckvorgang auf einem Farbdrucker unterscheidet sich vom Schwarzweißdruck durch die Verwendung mehrerer Farbtöne. Durch Mischen dieser Farbtöne in einem bestimmten Verhältnis können Sie Primärfarben erzeugen. Typischerweise haben Laserdrucker für jede Farbe ein eigenes Fach. Das ist ihr Hauptunterschied. Das Drucken von Farbbildern auf einem solchen Drucker erfolgt in mehreren Schritten. Zunächst wird das Bild analysiert, anschließend wird die Ladungsverteilung gebildet. Als nächstes wird die gleiche Abfolge von Vorgängen wie beim Schwarzweißdruck durchgeführt: Ein Blatt Toner wird durch einen Ofen geführt, wo das Pulver schmilzt und sich mit dem Papier verbindet.

Vorteile von Laserdruckern

1. Hohe Geschwindigkeit drucken
2. Bildbeständigkeit und Haltbarkeit
3. Niedrige Kosten
4. Hohe Qualität

Nachteile von Laserdruckern

1. Beim Betrieb wird Ozon freigesetzt. Drucken Sie auf einem Laserdrucker nur in einem gut belüfteten Bereich
2. Sperrig
3. Hoher Stromverbrauch
4. Hoher Preis

Abschluss

Nachdem wir das Funktionsprinzip und die Hauptmerkmale von Tintenstrahl- und Laserdruckern analysiert haben, können wir Folgendes sagen: Heimgebrauch Der erste Gerätetyp ist besser geeignet. Sie sind erschwinglich und klein. Laserdrucker eignen sich eher für Büros, in denen große Mengen an Dokumenten gedruckt werden müssen.

Laserdrucker mehr bieten hohe Qualität als Tintenstrahldrucker. Die bekanntesten Unternehmen, die Laserdrucker entwickeln, sind Hewlett-Packard und Lexmark.

Das Funktionsprinzip eines Laserdruckers basiert auf der Methode der trockenen elektrostatischen Bildübertragung, die 1939 von C.F. Carlson erfunden und auch in Kopiergeräten implementiert wurde. Das Funktionsdiagramm des Laserdruckers ist in Abb. dargestellt. 5.6. Das Hauptdesignelement ist rotierende Trommel Es dient als Zwischenmedium, mit dem das Bild auf Papier übertragen wird.

Reis. 5.6. Funktionsdiagramm eines Laserdruckers

Trommel ist ein Zylinder, der mit einer dünnen Schicht aus lichtleitendem Halbleiter beschichtet ist. Typischerweise wird als solcher Halbleiter Zinkoxid oder Selen verwendet. Die statische Aufladung wird gleichmäßig über die Oberfläche der Trommel verteilt. Dies wird durch einen feinen Draht oder ein feines Netz erreicht, das als Koronadraht oder Korotron bezeichnet wird. An diesen Draht wird eine Hochspannung angelegt, wodurch um ihn herum ein leuchtender ionisierter Bereich, eine sogenannte Korona, erscheint.

Laser, Von einem Mikrocontroller gesteuert, erzeugt es einen dünnen Lichtstrahl, der von einem rotierenden Spiegel reflektiert wird. Das Bild wird auf die gleiche Weise wie bei einer Fernsehbildröhre abgetastet: durch Bewegen des Strahls entlang der Linie und des Rahmens. Mit Hilfe eines rotierenden Spiegels gleitet der Strahl entlang des Zylinders und ändert seine Helligkeit schlagartig: von völligem Licht zu völliger Dunkelheit, und der Zylinder wird auf die gleiche schlagartige Weise (punktuell) aufgeladen. Dieser Strahl, der die Trommel erreicht, verändert sie elektrische Ladung am Kontaktpunkt. Die Größe der geladenen Fläche hängt von der Fokussierung des Laserstrahls ab. Der Strahl wird mithilfe einer Linse fokussiert. Ein Zeichen für eine gute Fokussierung ist das Vorhandensein klarer Kanten und Ecken im Bild. Bei einigen Druckertypen sinkt während des Ladevorgangs das Potenzial der Trommeloberfläche von 900 auf 200 V. Dadurch erscheint eine versteckte Kopie des Bildes in Form eines elektrostatischen Reliefs auf der Trommel, dem Zwischenmedium.

Im nächsten Schritt wird es auf die Fotosatztrommel aufgetragen. Toner- Farbe, also kleinste Partikel. Unter dem Einfluss einer statischen Aufladung werden Partikel an exponierten Stellen leicht von der Oberfläche der Trommel angezogen und bilden ein Bild in Form eines Farbreliefs.

Papier wird aus der Zuführschale gezogen und über ein Rollensystem zur Trommel bewegt. Kurz vor der Trommel lädt das Coroton das Papier statisch auf. Das Papier kommt dann mit der Trommel in Kontakt und zieht durch seine Ladung die zuvor auf die Trommel aufgetragenen Tonerpartikel an.

Um den Toner zu fixieren, wird das Papier bei einer Temperatur von etwa 180 „C zwischen zwei Walzen hindurchgeführt. Nach Abschluss des Druckvorgangs wird die Trommel vollständig entladen, von anhaftenden überschüssigen Partikeln gereinigt, um einen neuen Druckvorgang durchzuführen. Ein Laserdrucker Ist Seite für Seite, d. h. es bildet eine ganze Seite zum Drucken.

Der Betriebsprozess eines Laserdruckers, vom Empfang eines Befehls vom Computer bis zur Ausgabe des gedruckten Blattes, kann in mehrere miteinander verbundene Phasen unterteilt werden, an denen funktionale Komponenten des Druckers wie der Zentralprozessor beteiligt sind; Scan-Prozessor; Spiegelmotor-Steuerplatine; Strahlhelligkeitsverstärker; Temperaturkontrolleinheit; Steuereinheit für den Blatteinzug; Steuerplatine für den Papiereinzug; Schnittstellenkarte; Netzteil; Bedienfeldtasten und Anzeigetafel; zusätzliche RAM-Erweiterungskarten. Im Wesentlichen funktioniert ein Laserdrucker wie ein Computer: die gleiche Zentraleinheit, die die wichtigsten Verbindungs- und Steuerfunktionen beherbergt; RAM, in dem sich Daten und Schriftarten befinden, Schnittstellenkarten und eine Bedienfeldplatine, die den Drucker mit anderen Geräten kommuniziert, eine Druckeinheit, die Informationen auf ein Blatt Papier ausgibt.

Farblaserdrucker beginnen aktiv den Druckmarkt zu erobern. War der Farblaserdruck noch vor wenigen Jahren für die meisten Unternehmen und noch mehr für den einzelnen Bürger unerreichbar, kann sich heute ein sehr breiter Anwenderkreis den Kauf eines Farblaserdruckers leisten. Die schnell wachsende Flotte von Farblaserdruckern führt zu einem wachsenden Interesse seitens der technischen Supportdienste an ihnen.

Prinzipien des Farbdrucks

In Druckern wird es wie beim Drucken zur Erstellung von Farbbildern verwendet. subtraktiv Farbmodell und nicht additiv, wie bei Monitoren und Scannern, bei denen jede Farbe und jeder Farbton durch Mischen von drei Primärfarben erhalten wird – R(Rot), G(Grün), B(Blau). Das subtraktive Farbseparationsmodell wird so genannt, weil es zur Bildung eines beliebigen Farbtons notwendig ist, „zusätzliche“ Komponenten von der weißen Farbe zu subtrahieren. Um in Druckgeräten einen beliebigen Farbton zu erzielen, werden als Primärfarben verwendet: Cyan(blau, türkis), Magenta(lila), Gelb(Gelb). Dieses Farbmodell heißt CMY durch die Anfangsbuchstaben der Grundfarben.

Beim subtraktiven Modell entstehen Komplementärfarben, wenn zwei oder mehr Farben gemischt werden, indem einige Lichtwellen absorbiert und andere reflektiert werden. Blaue Farbe beispielsweise absorbiert Rot und reflektiert Grün und Blau; Lila Farbe absorbiert grüne Farbe und reflektiert Rot und Blau; und gelbe Farbe absorbiert Blau und reflektiert Rot und Grün. Durch Mischen der Hauptkomponenten des subtraktiven Modells können verschiedene Farben erhalten werden, die im Folgenden beschrieben werden:

Blau + Gelb = Grün

Magenta + Gelb = Rot

Magenta + Cyan = Blau

Magenta + Cyan + Gelb = Schwarz

Es ist erwähnenswert, dass zum Erhalten von Schwarz alle drei Komponenten gemischt werden müssen, d. h. Cyan, Magenta und Gelb, aber auf diese Weise ein hochwertiges Schwarz zu erhalten, ist fast unmöglich. Die resultierende Farbe wird nicht Schwarz, sondern ein schmutziges Grau sein. Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird den drei Hauptfarben eine weitere Farbe hinzugefügt – Schwarz. Dieses erweiterte Farbmodell heißt CMYK(C Yan- M agenta- Y gelb-schwarz K – Cyan-Magenta-Gelb-Schwarz). Die Einführung der schwarzen Farbe kann die Qualität der Farbwiedergabe deutlich verbessern.

HP Color LaserJet 8500 Drucker

Nachdem wir die allgemeinen Prinzipien des Aufbaus und der Funktionsweise von Farblaserdruckern besprochen haben, lohnt es sich, sich genauer mit deren Aufbau, Mechanismen, Modulen und Blöcken vertraut zu machen. Dies geschieht am besten am Beispiel eines Druckers. Nehmen wir als Beispiel den Drucker Hewlett-Packard Color LaserJet 8500.

Seine Hauptmerkmale sind:
- Auflösung: 600 DPI;
- Druckgeschwindigkeit im „Farb“-Modus: 6 Seiten pro Minute;
- Druckgeschwindigkeit im „Schwarzweiß“-Modus: 24 Seiten pro Minute.

Die Hauptkomponenten des Druckers und ihre relative Position sind in Abb. 5 dargestellt.

Die Bilderzeugung beginnt damit, dass Restpotentiale von der Oberfläche der Fototrommel entfernt (neutralisiert) werden. Dies geschieht, damit die anschließende Aufladung der Fototrommel gleichmäßiger ist, d. h. Vor dem Laden wird es vollständig entladen. Die Entfernung von Restpotentialen erfolgt durch Beleuchten der gesamten Oberfläche der Trommel mit einer speziellen Vorbelichtungslampe (Konditionierungslampe), bei der es sich um eine Reihe von LEDs handelt (Abb. 7).

Anschließend wird auf der Oberfläche der Fototrommel ein negatives Hochspannungspotential (bis zu -600 V) erzeugt. Die Trommel wird mit einem Korotron in Form einer Walze aus leitfähigem Gummi beladen (Abb. 8). Das Korotron wird mit einer sinusförmigen Wechselspannung mit negativem Gleichanteil versorgt. Der Wechselanteil (AC) sorgt für eine gleichmäßige Ladungsverteilung auf der Oberfläche und der Gleichanteil (DC) lädt die Trommel auf. Der DC-Wert kann durch Ändern der Druckdichte (Tonerdichte) angepasst werden, was über den Druckertreiber oder durch Anpassungen über das Bedienfeld erfolgt. Eine Erhöhung des negativen Potentials führt zu einer Abnahme der Dichte, d.h. zu einem helleren Bild, während das Potenzial abnimmt – im Gegenteil zu einem dichteren (dunkleren) Bild. Die Fototrommel (ihre interne Metallbasis) muss „geerdet“ sein.

Anschließend erzeugt ein Laserstrahl auf der Oberfläche der Fototrommel ein Bild in Form geladener und ungeladener Bereiche. Der Laserlichtstrahl, der auf die Oberfläche der Trommel trifft, entlädt diesen Bereich. Der Laser beleuchtet die Bereiche der Trommel, in denen sich der Toner befinden sollte. Die Bereiche, die weiß sein sollten, werden vom Laser nicht beleuchtet und es verbleibt ein hohes negatives Potenzial auf ihnen. Der Laserstrahl bewegt sich mithilfe eines rotierenden sechseckigen Spiegels, der sich in der Laserbaugruppe befindet, über die Oberfläche der Trommel. Das Bild auf der Trommel wird als latentes elektrografisches Bild bezeichnet, weil es wird als unsichtbare elektrostatische Potentiale dargestellt.

Das latente elektrografische Bild wird sichtbar, nachdem es die Entwicklungseinheit durchlaufen hat. Das Entwicklungsmodul für schwarzen Toner ist stationär und steht in ständigem Kontakt mit der Fototrommel (Abb. 9).

Das Farbentwicklungsmodul ist ein Karussellmechanismus mit abwechselnder Zufuhr von „Farbpatronen“ zur Oberfläche der Trommel (Abb. 10). Schwarzes Tonerpulver ist einkomponentig magnetisch, während farbiges Tonerpulver einkomponentig, aber nicht magnetisch ist. Eventuelles Tonerpulver wird durch die Reibung an der Oberfläche der Entwicklungswalze und der Dosierrakel auf ein negatives Potential aufgeladen. Aufgrund der Potentialdifferenz und der Coulomb-Wechselwirkung der Ladungen werden negativ geladene Tonerpartikel von den Bereichen der Fototrommel angezogen, die vom Laser entladen werden, und von Bereichen mit hohem negativem Potential, d. h. von den Bereichen der Fototrommel, abgestoßen. von denen, die nicht vom Laser beleuchtet wurden. Zu jedem Zeitpunkt wird nur eine Tonerfarbe entwickelt. Während der Entwicklung wird an die Entwicklungswalze eine Vorspannung angelegt, die bewirkt, dass Toner von der Entwicklungswalze auf die Trommel übertragen wird. Bei dieser Spannung handelt es sich um eine rechteckförmige Wechselspannung mit negativem Gleichanteil. Der Gleichstrompegel kann angepasst werden, wenn sich die Tonerdichte ändert. Nach Abschluss des Entwicklungsprozesses wird das Bild auf der Trommel sichtbar und muss auf die Transfertrommel übertragen werden.

Daher besteht der nächste Schritt beim Erstellen eines Bildes darin, das entwickelte Bild auf die Übertragungstrommel zu übertragen. Diese Stufe wird als primäre Übertragungsstufe bezeichnet. Die Übertragung von Toner von einer Trommel zur anderen erfolgt aufgrund einer elektrostatischen Potentialdifferenz, d. h. Negativ geladene Tonerpartikel sollten vom positiven Potenzial auf der Oberfläche der Transfertrommel angezogen werden. Dazu wird eine positive Vorspannung an die Oberfläche der Transfertrommel angelegt. Gleichstrom aus einer speziellen Stromquelle, wodurch die gesamte Oberfläche dieser Trommel ein positives Potenzial aufweist. Beim Vollfarbdruck muss die Vorspannung an der Transfertrommel ständig erhöht werden Nach jedem Durchgang nimmt die Menge des negativ geladenen Toners auf der Trommel zu. Und damit der Toner übertragen und auf dem vorhandenen Toner liegen kann, erhöht sich die Übertragungsspannung mit jeder neuen Farbe. Dieses Bildgebungsstadium ist in Abb. 11 dargestellt.

Während der Tonerübertragung auf die Übertragungstrommel können einige Tonerpartikel auf der Oberfläche der Bildtrommel verbleiben und müssen entfernt werden, um eine Verzerrung des nachfolgenden Bildes zu vermeiden. Zur Entfernung von Resttoner verfügt der Drucker über eine Trommelreinigungseinheit (siehe Abbildung 17). Dieses Modul enthält einen speziellen Schaft – eine Bürste zum Entfernen der Ladung vom Toner und der Fototrommel – dadurch wird die Anziehungskraft des Toners auf die Fototrommel geschwächt. Es gibt auch eine herkömmliche Reinigungsrakel, die den Toner in einen speziellen Trichter schabt, wo er aufbewahrt wird, bis das Reinigungsmodul ausgetauscht oder gereinigt wird.

Anschließend wird die Fototrommel erneut aufgeladen (nach vorheriger Entladung) und der Vorgang wiederholt, bis das Bild der entsprechenden Farbe vollständig auf der Übertragungstrommel abgebildet ist. Daher muss die Größe der Transfertrommel vollständig dem Druckformat entsprechen, d.h. Bei diesem Druckermodell entspricht der Umfang dieser Trommel der Länge eines A3-Blatts (420 mm). Nach dem Auftragen von Toner einer Farbe wird der Bilderzeugungsprozess vollständig wiederholt, mit dem einzigen Unterschied, dass eine Entwicklungseinheit einer anderen Farbe verwendet wird. Um eine andere Entwicklungseinheit zu verwenden, dreht sich der Karussellmechanismus in einem bestimmten Winkel und bringt die „neue“ Entwicklungswelle an die Oberfläche der Fototrommel. Wenn also ein Vollfarbbild aus vier Farbkomponenten erzeugt wird, wird die Übertragungstrommel viermal gedreht, und bei jeder Drehung wird dem vorhandenen Toner ein Toner einer anderen Farbe hinzugefügt. In diesem Fall wird zuerst das Pulver aufgetragen gelbe Farbe Dann wird violettes, dann blaues und schließlich schwarzes Pulver aufgetragen. Dadurch entsteht auf der Übertragungstrommel ein vollfarbiges sichtbares Bild, das aus Partikeln von vier mehrfarbigen Tonerpulvern besteht.

Nachdem das Tonerpulver auf der Oberfläche der Transfertrommel gelandet ist, durchläuft es die zusätzliche Ladeeinheit. Dieser Block (Abb. 12) ist ein Drahtkoroton, dem eine sinusförmige Wechselspannung (AC) mit einem negativen Gleichanteil (DC) zugeführt wird. Mit dieser Spannung wird das Tonerpulver zusätzlich aufgeladen, d.h. sein negatives Potenzial wird höher, was zu einer effizienteren Übertragung des Toners auf das Papier beiträgt. Darüber hinaus reduziert die zusätzliche Spannung das positive Potenzial der Transfertrommel, was dazu beiträgt, dass der Toner korrekt auf der Transfertrommel positioniert wird und verhindert, dass sich der Toner bewegt. Das Ergebnis ist eine genaue Reproduktion von Farbtönen. Die zusätzliche Ladespannung wird beim Auftragen des gelben Toners an die Transfertrommel angelegt, d.h. ganz am Anfang des Bildentstehungsprozesses. Beim Auftragen von gelbem Tonerpulver wird die zusätzliche Ladespannung auf einen minimalen Wert eingestellt und nach dem Auftragen jeder neuen Farbe erhöht sich diese Spannung. Maximale Spannung Beim Auftragen von schwarzem Toner wird eine zusätzliche Gebühr erhoben.

Als nächstes muss das sichtbare Vollfarbbild von der Übertragungstrommel auf Papier übertragen werden. Dieser Übertragungsvorgang wird als Sekundärübertragung bezeichnet. Der Sekundärtransfer erfolgt durch ein weiteres Korotron in Form eines Transportbandes (Abb. 13). Der Toner wird durch elektrostatische Kräfte auf das Papier bewegt, d.h. aufgrund der Potentialdifferenz zwischen dem Tonerpulver (negativ) und dem sekundären Transferkorotron, an das eine positive Vorspannung angelegt wird. Da die Sekundärübertragung erst nach vier Umdrehungen der Übertragungstrommel erfolgt, darf das Korotron-Übertragungsband das Papier erst dann vorschieben, wenn alle Farben aufgetragen wurden, d. h. Während der vierten Umdrehung und bis zu diesem Zeitpunkt sollte sich das Band in einer solchen Position befinden, dass das Papier die Transfertrommel nicht berührt.

Somit wird das Transportband während der Bilderzeugung abgesenkt und kommt nicht mit der Übertragungstrommel in Kontakt, während es zum Zeitpunkt der Sekundärübertragung angehoben wird und diese Trommel berührt. Das Korotron-Transportband wird von einer Exzenternocke bewegt, die auf Befehl des Mikrocontrollers von einer elektrischen Kupplung angetrieben wird (Abb. 14).

Beim sekundären Transfer kann ein Blatt Papier aufgrund des Unterschieds im elektrostatischen Potential von der Oberfläche der Transfertrommel angezogen werden. Dies kann dazu führen, dass sich das Blatt Papier um die Trommel wickelt und es zu einem Papierstau kommt. Um dieses Phänomen zu verhindern, verfügt der Drucker über ein System zum Trennen des Papiers und zum Entfernen statischer Elektrizität. Das System ist ein Korotron, dem eine sinusförmige Wechselspannung mit einem positiven Konstantanteil zugeführt wird. Die Position des Korotrons relativ zum Papier und zur Übertragungstrommel ist in Abb. 15 dargestellt.

Während der sekundären Übertragungsstufe werden einige Tonerpartikel nicht auf das Papier übertragen, sondern verbleiben auf der Oberfläche der Trommel. Um zu verhindern, dass diese Partikel die Erstellung des nächsten Blattes stören und das Bild verfälschen, ist es notwendig, die Transfertrommel zu reinigen und den restlichen Toner zu entfernen. Das Reinigen der Transfertrommel ist ein ziemlich komplexer Vorgang. Bei diesem Verfahren werden eine spezielle Reinigungswalze, eine Bildtrommel und eine Bildtrommel-Reinigungseinheit verwendet. Die Übergabetrommel sollte nicht kontinuierlich gereinigt werden, sondern erst nach der Nachübergabe, d.h. Das Reinigungssystem sollte ähnlich wie das Transferkorotron gesteuert werden. Während das Bild erstellt wird, ist das Reinigungssystem nicht aktiv und schaltet sich ein, wenn der Toner auf das Papier zu übertragen beginnt. Der erste Reinigungsschritt besteht darin, das restliche Tonerpulver wieder aufzuladen, d. h. sein Potenzial ändert sich von negativ zu positiv. Hierzu wird eine Reinigungswalze verwendet, die mit einer sinusförmigen Wechselspannung mit positivem Gleichanteil versorgt wird. Diese Walze wird beim Reinigen gegen die Oberfläche der Trommel gedrückt und bei der Bilderzeugung zurückgeklappt. Die Rolle wird von einer Exzenternocke gesteuert, die wiederum von einem Magneten angetrieben wird (Abb. 16).

Der positiv geladene Toner wird dann auf die Bildtrommel übertragen, die immer noch eine negative Vorspannung aufweist. Und bereits von der Oberfläche der Fototrommel wird der Toner mit einem Reinigungsrakel der Fototrommel-Reinigungseinheit gereinigt (Abb. 17).

Die Erstellung eines Vollfarbbildes endet mit der Fixierung des Toners auf dem Papier durch Temperatur und Druck. Ein Blatt Papier läuft zwischen zwei Walzen des Fixierblocks (Ofen) hindurch, wird auf eine Temperatur von etwa 200 °C erhitzt, der Toner wird geschmolzen und in die Oberfläche des Papiers gedrückt. Um zu verhindern, dass Toner an der Fixiereinheit haften bleibt, wird an die Heizwalze eine negative Vorspannung angelegt, wodurch das negative Tonerpulver auf dem Papier und nicht auf der Teflonwalze verbleibt.

Wir haben das Funktionsprinzip nur eines Druckers eines Unternehmens untersucht. Andere Hersteller verwenden möglicherweise andere Prinzipien der Bilderzeugung und andere technische Lösungen Beim Bau von Druckern werden jedoch alle diese Lösungen den zuvor besprochenen sehr nahe kommen.

Die Geschichte der Laserdrucker begann 1938 mit der Entwicklung der Trockentintendrucktechnologie. Chester Carlson, der an der Erfindung einer neuen Methode zur Übertragung von Bildern auf Papier arbeitete, verwendete statische Elektrizität. Die Methode hieß Elektrographie und wurde erstmals von der Xerox Corporation verwendet, die 1949 den Kopierer Modell A auf den Markt brachte. Damit dieser Mechanismus funktionierte, mussten jedoch bestimmte Vorgänge manuell durchgeführt werden. Zehn Jahre später entstand der vollautomatische Xerox 914, der als Prototyp moderner Laserdrucker gilt.

Die Idee, mit einem Laserstrahl das zu „zeichnen“, was später direkt auf die Kopiertrommel gedruckt werden soll, stammt von Gary Starkweather. Seit 1969 entwickelt das Unternehmen einen Serienlaser und brachte ihn 1977 auf den Markt Xerox-Drucker 9700, der mit 120 Seiten pro Minute druckte.

Das Gerät war sehr groß, teuer und ausschließlich für Unternehmen und Institutionen gedacht. Und den ersten Desktop-Drucker entwickelte Canon 1982, ein Jahr später – das neue Modell LBP-CX. Aufgrund der Zusammenarbeit mit Canon begann HP 1984 mit der Produktion der Laser Jet-Serie und nahm sofort eine führende Position auf dem Markt für Laserdrucker für den Heimgebrauch ein.

Derzeit werden von vielen Unternehmen Monochrom- und Farbdruckgeräte hergestellt. Jeder von ihnen verwendet seine eigenen Technologien, die erheblich variieren können, aber das allgemeine Funktionsprinzip eines Laserdruckers ist für alle Geräte typisch und der Druckprozess kann in fünf Hauptphasen unterteilt werden.

Trommelladung

Die Drucktrommel (Optical Photoconductor, OPC) ist ein mit einem lichtempfindlichen Halbleiter beschichteter Metallzylinder, auf dem ein Bild für den anschließenden Druck erzeugt wird. Zunächst wird der OPC mit einer Ladung (positiv oder negativ) versorgt. Dies kann auf zwei Arten erfolgen:

• Korotron (Corona Wire) oder Koronator;
• Ladewalze (Primary Charge Roller, PCR) oder Ladeschacht.

Ein Korotron ist ein Drahtblock und ein Metallrahmen darum herum.

Koronadraht ist ein Wolframfaden, der mit Kohlenstoff, Gold oder Platin beschichtet ist. Unter dem Einfluss von Hochspannung kommt es zu einer Entladung zwischen Draht und Rahmen, es entsteht ein leuchtender ionisierter Bereich (Korona), ein elektrisches Feld entsteht, das eine statische Ladung auf die Fototrommel überträgt.

Normalerweise ist in das Gerät ein Mechanismus eingebaut, der den Draht reinigt, da dessen Verschmutzung die Druckqualität stark beeinträchtigt. Die Verwendung eines Korotrons hat gewisse Nachteile: Kratzer, Staubansammlungen, Tonerpartikel auf dem Filament oder dessen Biegung können zu einer Erhöhung des elektrischen Feldes an dieser Stelle, einer starken Verschlechterung der Ausdruckqualität und möglicherweise zu einer Beschädigung der Oberfläche führen die Trommel.

Bei der zweiten Variante umhüllt eine flexible Folie aus speziellem hitzebeständigem Kunststoff die Tragkonstruktion mit einem Heizelement im Inneren. Die Technologie gilt als weniger zuverlässig und wird in Druckern für kleine Unternehmen und den Heimgebrauch eingesetzt, bei denen keine hohe Gerätebelastung zu erwarten ist. Um zu verhindern, dass das Blech am Ofen festklebt und sich um den Schacht verdreht, ist ein Streifen mit Papiertrennern im Lieferumfang enthalten.

Farbdruck

Zur Bildung eines Farbbildes werden vier Primärfarben verwendet:

• Schwarz,
• Gelb,
• lila,
• Blau.

Der Druck erfolgt nach dem gleichen Prinzip wie Schwarzweiß, allerdings teilt der Drucker zunächst das zu erhaltende Bild in monochrome Bilder für jede Farbe auf. Während des Betriebs übertragen Farbkartuschen ihre Motive auf Papier und ihre Überlagerung ergibt das Endergebnis. Es gibt zwei Farbdrucktechnologien.

Multipass

Bei dieser Methode wird ein Zwischenträger verwendet – eine Walze oder ein Tonertransferband. In einer Umdrehung wird eine der Farben auf das Band aufgetragen, dann wird eine weitere Patrone an die gewünschte Stelle geführt und die zweite wird über das erste Bild gelegt. In vier Durchgängen wird auf dem Zwischenmedium ein vollständiges Bild erzeugt und auf Papier übertragen. Die Druckgeschwindigkeit von Farbbildern ist bei Druckern, die diese Technologie verwenden, viermal langsamer als bei Schwarzweißbildern.

Einzeldurchgang

Der Drucker umfasst einen Komplex aus vier separaten Druckmechanismen unter gemeinsamer Steuerung. Die Farb- und Schwarzkartuschen sind in einer Reihe angeordnet und verfügen jeweils über eine separate Lasereinheit und Übertragungswalze. Das Papier läuft unter den Trommeln hindurch und sammelt nacheinander alle vier Schwarzweißbilder. Erst danach kommt das Blatt in den Ofen, wo der Toner auf dem Papier fixiert wird.

Viel Spaß beim Tippen.