Construcţia şi funcţionarea unui cartuş laser

Vom descrie aici construcţia şi funcţionarea cartuşului Canon EP‑E (aka HP 92298A), a cărui concepţie e reprezentativă pentru majoritatea cartuşele all-in-one existente în imprimantele laser.

Cartuşul are următoarele componente (v. și figura alăturată):

OPC Drum (cilindrul fotosensibil): e o piesă cilindrică multistrat; iniţial e încărcat electrostatic negativ de către Primary Charge Roller şi apoi descărcat de fasciculul laser.

Primary Charge Roller (PCR): piesă cilindrică acoperită cu un material plastic; încarcă uniform cu sarcină negativă suprafaţa cilindrului.

Magnetic Roller (numit şi Developer Roller): rolă cu miez magnetic, care atrage pe suprafaţa ei tonerul din rezevor.

Doctor Blade (Metering Blade, Leveling Blade): lamelă care nivelează tonerul de pe suprafaţa rolei magnetice şi îl încarcă electrostatic negativ prin frecare.

Wiper Blade (Cleaning Blade, lamela de ştergere): lamelă care, după transferul imaginii developate de pe cilindru pe hârtie, curăţă prin raclare tonerul rezidual de pe cilindru.

Recovery Blade: lamelă care preia tonerul dislocat de Wiper Blade şi-l ghidează către Waste Bin.

Waste Bin: cameră a cartuşului care depozitează tonerul rezidual.

Toner Hopper: rezervorul de toner.

Agitator Bar: lamelă care se roteşte şi împinge tonerul din rezervor către rola magnetică.

Drum Shutter: obturator care protejează de lumină şi de atingere suprafaţa cilindrului, atunci când cartuşul nu se află în imprimantă.

În exteriorul cartuşului se află:

Scanerul laser (nereprezentat în figură); el generează şi comandă fasciculul laser, în mişcarea sa de baleiere a suprafeţei cilindrului.

Transfer Roller: piesă cilindrică acoperită cu un material plastic spongios; el încarcă electrostatic pozitiv hârtia şi o presează pe cilindru.

Upper Fuser Roller: rolă care se încălzeşte şi topeşte tonerul transferat pe hârtie.

Lower Pressure Roller: rolă care presează hârtia pe Upper Fuser Roller.

Să vedem acum cum funcţionează componentele cartuşului, ca şi componentele conexe ale imprimantei, pentru realizarea procesului electrofotografic.

Procesul electrofotografic (numit şi xerografic) e procesul prin care imaginea digitală a paginii care se imprimă e transpusă pe cilindrul fotosensibil şi apoi pe hârtie, folosind o pulbere specială -- tonerul. Procesul electrofotografic utilizează în principal fenomenele fizice de fotoconductivitate şi de atracţie/respingere electrostatică.

Procesul electrofotografic are şase etape care, cu excepţia fixării, se petrec în cartuş, pe cilindrul fotosensibil.

Pe durata imprimării unei pagini, cilindrul se află într-o mişcare de rotaţie în jurul axei sale, dată de motorul principal al imprimantei, prin angrenaje; astfel, etapele se produc simultan şi continuu în zone adiacente ale suprafeţei cilindrului; de exemplu, o anumită zonă se developează în timp ce zona alăturată se expune.

Etapele procesului electrofotografic sunt:

1) Încărcarea: o sursă de înaltă tensiune aplică un potenţial electric negativ lui Primary Charge Roller; deoarece PCR se află în contact cu cilindrul, suprafaţa acestuia din urmă se va încărca electrostatic negativ pe aria de contact.

2) Expunerea: fasciculul laser, modulat după imaginea binară a paginii care se imprimă, baleiază suprafaţa cilindrului aflat în rotaţie, linie după linie; în punctele în care laserul e aprins se produce fotoconductivitatea, al cărei efect e descărcarea punctuală a suprafeţei cilindrului; astfel se formează pe cilindru o imagine electrostatică numită imagine latentă, deocamdată invizibilă.

3) Developarea: Magnetic Roller, care are pe suprafaţa sa un strat uniform de toner preluat din rezervor şi încărcat electrostatic negativ de către Doctor Blade, se roteşte în imediata vecinătate a cilindrului; datorită diferenţei de potenţial dintre cilindru şi rola magnetică, tonerul e atras pe imaginea latentă, care devine astfel vizibilă (se spune că s-a developat).

4) Transferul: în acestă etapă, Transfer Roller presează pe cilindru o faţă a hârtiei şi încarcă pozitiv faţa opusă; tonerul, fiind negativ, se transferă pe hârtie.

Imediat după transfer, imaginea de pe hârtie e fragilă, deoarece tonerul e menţinut pe suprafaţa hârtiei doar printr-o slabă atracţie electrostatică.

5) Fixarea: Hârtia trece printre Upper Fuser Roller, care se încălzeşte la aprox. 170°C şi topeşte tonerul, şi Lower Pressure Roller, care îl presează; astfel, după răcire, tonerul se fixează în textura hârtiei.

6) Curăţarea: deşi cea mai mare parte a tonerului se transferă pe hârtie, o cantitate mică (tonerul rezidual) ramâne pe cilindru; dacă nu ar fi înlăturat, tonerul rezidual s-ar transfera din nou la următorul ciclu electrofotografic şi ar altera imaginea; de aceea, suprafaţa cilindrului e curăţată de lamela de ştergere, care îndepărtează mecanic tonerul rămas; o dată îndepărtat, tonerul rezidual e preluat de Recovery Blade şi ajunge în Waste Bin.

---

Bibliografie:
– Canon Inc., "LBP-1120 Service Manual"
– Static Control Components, "The Basics of Electrophotography for Canon-based Systems"

înapoi la Articole