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LaserJet 成像系統 (LaserJet 技術)

簡介
雷射列印需要結合數種不同技術 (如電子學、光學和電子攝影學技術) 才能呈現列印結果。每個程序為獨立運作,並透過整合呈現結果。成像程序包含六個步驟:
  1. 清理印鼓
  2. 調節印鼓
  3. 寫入影像
  4. 顯示影像
  5. 轉寫影像並分離紙張
  6. 定著影像
  7. 定著影像
圖 1:成像區塊圖
碳粉匣
碳粉匣是成像系統的「心臟」,專司流程中清理、調節和顯影的步驟。碳粉匣內含有感光印鼓、主要佈電滾筒、顯像模組、炭粉槽和清理模組。碳粉匣中包含了會磨損、老化或消耗的元件,可以由顧客自行更換,降低了相關服務的需求。
碳粉匣/高壓電源供應接觸點
碳粉匣具有三個從高壓電源供應電路傳導電壓的接觸點。分別為:
  • 上層:主要佈電
  • 中層:顯像偏壓
  • 下層:炭粉感應/炭粉辨識
感光印鼓
來自雷射/掃描器組件的影像寫在印鼓表面,經過顯像後傳送到紙張上。印鼓為鋁製圓柱體,感光印鼓的鋁製基底會與地電位導電。圓柱體的外層包覆一層無毒的有機感光 (OPC) 材料。OPC 材料在光線照射下即具導電性。印表機會先清理印鼓表面過多的炭粉,然後調節使之均勻帶負電荷。印鼓表面的某處接觸到雷射光束時,此處所帶的負電荷會傳導至印鼓基底上的地電位,並帶有較多正電。未接觸到光線的部分保持不導電的狀態,保有其負電荷。
圖 2:感光印鼓
清潔印鼓
碳粉匣內的清潔刮片與印鼓表面一直保持接觸。印鼓列印滾動時,印鼓表面多餘的炭粉會被刮除,並存在碳粉匣內的廢棄炭粉容器中。
圖 3:清潔印鼓
調節印鼓
印鼓本身清理完畢後,碳粉匣內部的主要佈電滾筒會在印鼓表面覆上均勻的負電荷。主要佈電滾筒表面覆有可導電的橡膠,經交流電充電後上面殘餘的電荷完全被消除,就會在印鼓表產生均勻的電位。交流電周圍環繞著負直流電偏壓,此偏壓會依「列印密度」設定而變更。
圖 4:主要佈電滾筒
寫入影像
寫入過程中,經過模組化的的雷射二極真空管會投射射束到一個旋轉中的六邊形掃瞄鏡上。掃瞄鏡旋轉的同時,射束會被一組聚焦透鏡折射至另一面鏡子,再經由反射通過碳粉匣上部的一個小孔到達感光印鼓上。當射束掃過印鼓表面時,會釋放負電位。如此就會建立一個隱藏的 (肉眼無法看見的) 靜電影像,它會在印鼓旋轉時顯現為可見的影像。
圖 5:寫入影像
因為射束從頭至尾掃過印鼓,加上印鼓不斷旋轉,正個印鼓表面都會受到光束照射。旋轉掃瞄鏡的雷射/掃描器馬達與旋轉印鼓的主要馬達以同速運轉,而射束會以 600 分之一英吋的偏移連續掃過印鼓。射束也可經由開啟和關閉,在每 600 分之一英吋處投射一個光點。這也就是印表機達到 600 x 600 dpi 解析度的方法。寫入程序完畢後,印鼓表面會出現一個隱藏的 (肉眼無法看見的) 靜電影像。每回掃光過後,射束會撞擊射束偵測透鏡以產生能射束偵測信號。射束偵測信號隨後傳送至直流電控制器,並轉變為用來同步化掃光 (掃描線) 的資料輸出結果 (VDO) 的電子信號,並藉著雷射二極真空管或雷射/掃描器馬達診斷問題。
FastRes 1200
FastRes 1200 (限 PCL 6) 是由 HP 開發的技術,可透過四種不同黑色色階顯示每個點間距。但是 FastRes 1200 僅使用兩個資料位元組儲存同一點間隔內的資訊。換句話說,列印影像只需使用一半的 RAM 即可完成。FastRes 1200 利用 HP 的先進設計,採用新的細微炭粉粒子 (小於 5 微米) 呈現出極致的測試結果和影像品質。
顯示影像
顯像程序將帶有負電的炭粉粒子覆於印鼓上曝光處,使隱藏的靜電影像轉變為可見影像。顯像模組位於碳粉匣內,是一個繞著固定磁核旋轉的金屬圓柱體。環繞著負直流電偏壓的交流電替顯像圓柱體 (顯像滾筒) 充電。交流電能降低炭粉粒子和圓柱體磁核間的引力,藉此提高密度和對比。這會增加炭粉和印鼓上未曝露在雷射光中的部分之間的互斥性。覆在顯像圓柱體 (顯像滾筒) 上的負直流電偏壓也會依「列印密度」設定而變動。主要佈電滾筒和顯像圓柱體直流電偏壓的電壓都會受密度設定影響。這些關於直流電偏壓的變動會使印鼓上吸附的炭粉增加或減少,造成列印密度也相對增減。炭粉是一種粉狀物質,由可吸附於鐵粒子的黑色塑膠樹脂做成炭粉粒子受顯像圓柱體的磁核新引。由橡皮刮片將炭粉均勻的「刷在」顯像圓柱體上。
炭粉粒子擦過帶有負直流電偏壓的顯像圓柱體時,取得負靜電荷。帶有負電的炭粉受到印鼓上已放電 (經過曝光且帶有更多正電) 的部分吸引,且受帶有負電的部分排斥。
圖 6:顯示影像
傳送影像並分離紙張
影像傳送程序中,印鼓表面的炭粉影像會傳送至紙張。傳送捲筒將正電荷覆於紙張背面,使得印鼓表面帶有負電荷的炭粉粒子受紙張吸引。由於印鼓直徑小,且紙張硬度高,紙張可輕易的與印鼓分離。靜電消除器的刻紋也有助於紙張和印鼓分離。靜電消除器刻紋的功能就是使帶有負電的印鼓表面和帶有正電的紙張新引力降低。如此才可避免紙張包著印鼓不放。分離後,印鼓經過清理調節供下個影像處理使用。
圖 7:傳送影像並分離紙張
定著影像
「定著組件」使用加熱過的定著捲筒和輕壓捲筒,將炭粉粒子印在紙張上。「定著組件」上有兩個槓稈,可調整捲筒於單張紙面 (向下) 或信封 (向上) 的印壓。這兩個槓桿必須設於同一位置。定著捲筒配有兩個石英鹵素燈來供應定著程序中所需的熱。直流電控制器 PCA 會透過 TH1 溫度計監控定著溫度。處於列印模式時,直流電控制器將溫度控制在 190°C左右。如果定著系統過熱 (約 230°C),TH1 會開啟、定著加熱器的供電也會中斷,並產生 50.X FUSER ERROR。假若定著系統超過 230°C,熱保險絲會打開,且保險絲的供電會停止。
圖 8:定著影像
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