โครงสร้างภายในของเครื่องพิมพ์เลเซอร์คืออะไร? อธิบายระบบและหลักการทำงานของเครื่องพิมพ์เลเซอร์โดยละเอียด

1 โครงสร้างภายในของเครื่องพิมพ์เลเซอร์

โครงสร้างภายในของเครื่องพิมพ์เลเซอร์ประกอบด้วยชิ้นส่วนหลักสี่ส่วน ดังแสดงในรูปที่ 2-13

รูปที่ 2-13 โครงสร้างภายในของเครื่องพิมพ์เลเซอร์

(1) หน่วยเลเซอร์: ปล่อยลำแสงเลเซอร์พร้อมข้อมูลข้อความเพื่อเปิดเผยดรัมที่ไวต่อแสง

(2) หน่วยป้อนกระดาษ: ควบคุมกระดาษให้เข้าเครื่องพิมพ์ในเวลาที่เหมาะสมและออกจากเครื่องพิมพ์

(3) หน่วยการพัฒนา: คลุมส่วนที่เปิดเผยของดรัมไวแสงด้วยผงหมึกเพื่อสร้างภาพที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า และถ่ายโอนไปยังพื้นผิวของกระดาษ

(4) หน่วยการตรึง: ผงหมึกที่เคลือบพื้นผิวกระดาษจะถูกหลอมละลายและยึดติดแน่นบนกระดาษโดยใช้แรงกดและความร้อน

2 หลักการทำงานของเครื่องพิมพ์เลเซอร์

เครื่องพิมพ์เลเซอร์เป็นอุปกรณ์แสดงผลที่ผสานรวมเทคโนโลยีการสแกนด้วยเลเซอร์และเทคโนโลยีการสร้างภาพอิเล็กทรอนิกส์เข้าด้วยกัน เครื่องพิมพ์เลเซอร์แต่ละรุ่นมีฟังก์ชันการทำงานที่แตกต่างกัน แต่ลำดับการทำงานและหลักการเดียวกัน

หากใช้เครื่องพิมพ์เลเซอร์ HP มาตรฐานเป็นตัวอย่าง ลำดับการทำงานจะเป็นดังนี้

(1) เมื่อผู้ใช้ส่งคำสั่งพิมพ์ไปยังเครื่องพิมพ์ผ่านระบบปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ ข้อมูลกราฟิกที่ต้องการพิมพ์จะถูกแปลงเป็นข้อมูลไบนารีผ่านไดรเวอร์เครื่องพิมพ์ก่อน จากนั้นจึงส่งไปยังบอร์ดควบคุมหลักในที่สุด

(2) แผงควบคุมหลักจะรับและแปลข้อมูลไบนารีที่ส่งมาจากไดรเวอร์ ปรับข้อมูลให้เข้ากับลำแสงเลเซอร์ และควบคุมชิ้นส่วนเลเซอร์ให้เปล่งแสงตามข้อมูลนี้ ขณะเดียวกัน พื้นผิวของดรัมไวแสงจะถูกชาร์จโดยอุปกรณ์ชาร์จ จากนั้นลำแสงเลเซอร์พร้อมข้อมูลกราฟิกจะถูกสร้างขึ้นโดยชิ้นส่วนเลเซอร์สแกนเพื่อเปิดรับแสงดรัมไวแสง ภาพแฝงไฟฟ้าสถิตจะถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวของดรัมโทนเนอร์หลังจากรับแสง

(3) หลังจากตลับหมึกพิมพ์สัมผัสกับระบบล้าง ภาพแฝงจะปรากฏเป็นกราฟิกที่มองเห็นได้ เมื่อผ่านระบบถ่ายโอน หมึกพิมพ์จะถูกถ่ายโอนไปยังกระดาษภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าของอุปกรณ์ถ่ายโอน

(4) หลังจากการถ่ายโอนเสร็จสิ้น กระดาษจะสัมผัสกับฟันเลื่อยที่ทำหน้าที่จ่ายกระแสไฟฟ้า และปล่อยประจุไฟฟ้าบนกระดาษลงสู่พื้น สุดท้าย กระดาษจะเข้าสู่ระบบตรึงอุณหภูมิสูง และกราฟิกและข้อความที่สร้างขึ้นจากหมึกพิมพ์จะถูกผสานเข้ากับกระดาษ

(5) หลังจากพิมพ์ข้อมูลกราฟิกแล้ว อุปกรณ์ทำความสะอาดจะลบหมึกที่ไม่ได้ถ่ายโอนออก และเข้าสู่รอบการทำงานถัดไป

กระบวนการทำงานทั้งหมดข้างต้นต้องผ่าน 7 ขั้นตอน ได้แก่ การชาร์จ การเปิดรับแสง การพัฒนา การถ่ายโอน การกำจัดพลังงาน การแก้ไข และการทำความสะอาด

1>. ชาร์จ

เพื่อให้ดรัมไวต่อแสงดูดซับหมึกตามข้อมูลกราฟิก จะต้องชาร์จดรัมไวต่อแสงก่อน

ปัจจุบันมีวิธีการชาร์จเครื่องพิมพ์ในท้องตลาดอยู่ 2 วิธี คือ การชาร์จแบบโคโรนา และการชาร์จแบบลูกกลิ้ง ซึ่งทั้งสองวิธีก็มีคุณลักษณะเฉพาะของตัวเอง

การชาร์จแบบโคโรนาเป็นวิธีการชาร์จแบบอ้อมที่ใช้วัสดุตัวนำของดรัมไวแสงเป็นอิเล็กโทรด และวางลวดโลหะบางๆ ไว้ใกล้กับดรัมไวแสงเป็นอิเล็กโทรดอีกอันหนึ่ง เมื่อทำการคัดลอกหรือพิมพ์ แรงดันไฟฟ้าสูงมากจะถูกจ่ายให้กับลวด และพื้นที่รอบลวดจะก่อให้เกิดสนามไฟฟ้าแรงสูง ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า ไอออนที่มีขั้วเดียวกับลวดโคโรนาจะไหลไปยังพื้นผิวของดรัมไวแสง เนื่องจากตัวรับแสงบนพื้นผิวของดรัมไวแสงมีความต้านทานสูงในที่มืด ประจุจึงไม่ไหลออกไป ดังนั้นศักย์ไฟฟ้าพื้นผิวของดรัมไวแสงจะยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เมื่อศักย์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นถึงศักย์ไฟฟ้าสูงสุด กระบวนการชาร์จก็จะสิ้นสุดลง ข้อเสียของวิธีการชาร์จแบบนี้คือ ก่อให้เกิดรังสีและโอโซนได้ง่าย

การชาร์จด้วยลูกกลิ้งชาร์จเป็นวิธีการชาร์จแบบสัมผัส ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จสูง และค่อนข้างเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ดังนั้น เครื่องพิมพ์เลเซอร์ส่วนใหญ่จึงใช้ลูกกลิ้งชาร์จในการชาร์จ

มาดูตัวอย่างการชาร์จลูกกลิ้งชาร์จเพื่อทำความเข้าใจกระบวนการทำงานทั้งหมดของเครื่องพิมพ์เลเซอร์

ประการแรก วงจรไฟฟ้าแรงสูงจะสร้างแรงดันไฟฟ้าสูง ซึ่งจะชาร์จประจุไฟฟ้าลบสม่ำเสมอบนพื้นผิวของดรัมไวแสงผ่านส่วนประกอบการชาร์จ หลังจากดรัมไวแสงและลูกกลิ้งชาร์จหมุนพร้อมกันเป็นเวลาหนึ่งรอบ พื้นผิวทั้งหมดของดรัมไวแสงจะถูกชาร์จประจุไฟฟ้าลบสม่ำเสมอ ดังแสดงในรูปที่ 2-14

รูปที่ 2-14 แผนผังของการชาร์จ

2>. การเปิดรับแสง

การฉายแสงจะดำเนินการรอบดรัมไวแสง ซึ่งจะถูกฉายแสงด้วยลำแสงเลเซอร์ พื้นผิวของดรัมไวแสงเป็นชั้นไวแสง ชั้นไวแสงจะปกคลุมพื้นผิวของตัวนำโลหะผสมอะลูมิเนียม และตัวนำโลหะผสมอะลูมิเนียมจะถูกต่อลงดิน

ชั้นไวแสงเป็นวัสดุไวแสง ซึ่งมีลักษณะเด่นคือนำไฟฟ้าเมื่อถูกแสง และเป็นฉนวนก่อนถูกแสง ก่อนถูกแสง อุปกรณ์ชาร์จจะชาร์จประจุไฟฟ้าให้สม่ำเสมอ และบริเวณที่ถูกฉายรังสีเลเซอร์จะกลายเป็นตัวนำไฟฟ้าอย่างรวดเร็วและนำไฟฟ้าไปกับตัวนำอะลูมิเนียมอัลลอยด์ ประจุไฟฟ้าจึงถูกปล่อยลงสู่พื้นเพื่อสร้างพื้นที่ข้อความบนกระดาษพิมพ์ ส่วนบริเวณที่ไม่ถูกฉายรังสีเลเซอร์จะยังคงรักษาประจุไฟฟ้าเดิมไว้ ทำให้เกิดพื้นที่ว่างบนกระดาษพิมพ์ เนื่องจากภาพตัวอักษรนี้มองไม่เห็น จึงเรียกว่าภาพแฝงไฟฟ้าสถิต

เครื่องสแกนยังติดตั้งเซ็นเซอร์สัญญาณซิงโครนัสด้วย เซ็นเซอร์นี้มีหน้าที่ตรวจสอบระยะการสแกนให้สม่ำเสมอ เพื่อให้ลำแสงเลเซอร์ที่ฉายลงบนพื้นผิวของดรัมไวแสงสามารถสร้างภาพที่ดีที่สุดได้

หลอดเลเซอร์จะปล่อยลำแสงเลเซอร์พร้อมข้อมูลตัวอักษร ซึ่งส่องลงบนปริซึมสะท้อนแสงแบบหลายเหลี่ยมที่หมุนอยู่ และปริซึมสะท้อนแสงจะสะท้อนลำแสงเลเซอร์ไปยังพื้นผิวของดรัมไวแสงผ่านกลุ่มเลนส์ ทำให้เกิดการสแกนดรัมไวแสงในแนวนอน มอเตอร์หลักจะขับเคลื่อนดรัมไวแสงให้หมุนอย่างต่อเนื่องเพื่อสแกนดรัมไวแสงในแนวตั้งโดยหลอดไฟเลเซอร์ หลักการเปิดรับแสงแสดงในรูปที่ 2-15

รูปที่ 2-15 แผนผังของการเปิดรับแสง

3>. การพัฒนา

การพัฒนาคือกระบวนการที่ใช้หลักการผลักกันของประจุไฟฟ้าเพศเดียวกันและแรงดึงดูดของประจุไฟฟ้าเพศตรงข้าม เพื่อเปลี่ยนภาพแฝงไฟฟ้าสถิตที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าให้กลายเป็นภาพกราฟิกที่มองเห็นได้ มีอุปกรณ์แม่เหล็กอยู่ตรงกลางลูกกลิ้งแม่เหล็ก (หรือที่เรียกว่าลูกกลิ้งแม่เหล็กสำหรับการพัฒนา หรือเรียกสั้นๆ ว่าลูกกลิ้งแม่เหล็ก) และผงหมึกในถังบรรจุผงหมึกมีสารแม่เหล็กที่แม่เหล็กสามารถดูดซับได้ ดังนั้นผงหมึกจึงต้องถูกแม่เหล็กที่อยู่ตรงกลางลูกกลิ้งแม่เหล็กสำหรับการพัฒนาดึงดูด

เมื่อดรัมไวแสงหมุนไปยังตำแหน่งที่สัมผัสกับลูกกลิ้งแม่เหล็กที่กำลังพัฒนา ส่วนของพื้นผิวดรัมไวแสงที่ไม่ได้รับการฉายรังสีจากเลเซอร์จะมีขั้วเดียวกันกับผงหมึก และจะไม่ดูดซับผงหมึก ในขณะที่ส่วนที่ได้รับการฉายรังสีจากเลเซอร์จะมีขั้วเดียวกันกับผงหมึก ในทางตรงกันข้าม ตามหลักการผลักกันเพศเดียวกันและการดึงดูดเพศตรงข้าม ผงหมึกจะถูกดูดซับบนพื้นผิวของดรัมไวแสงที่ซึ่งเลเซอร์ได้รับการฉายรังสี จากนั้นจึงเกิดกราฟิกผงหมึกที่มองเห็นได้บนพื้นผิว ดังแสดงในรูปที่ 2-16

รูปที่ 2-16 แผนภาพหลักการพัฒนา

4>. การพิมพ์ถ่ายโอน

เมื่อหมึกพิมพ์ถูกถ่ายโอนไปยังบริเวณใกล้กับกระดาษพิมพ์ที่มีดรัมไวแสง จะมีอุปกรณ์ถ่ายโอนอยู่ที่ด้านหลังของกระดาษเพื่อถ่ายโอนแรงดันสูงไปยังด้านหลังของกระดาษ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์ถ่ายโอนสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าของพื้นที่รับแสงของดรัมไวแสง กราฟิกและข้อความที่สร้างขึ้นจากหมึกพิมพ์จึงถูกถ่ายโอนไปยังกระดาษพิมพ์ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าของอุปกรณ์ชาร์จ ดังแสดงในรูปที่ 2-17 กราฟิกและข้อความจะปรากฏบนพื้นผิวของกระดาษพิมพ์ ดังแสดงในรูปที่ 2-18

รูปที่ 2-17 แผนผังของการพิมพ์ถ่ายโอน (1)

รูปที่ 2-18 แผนผังของการพิมพ์ถ่ายโอน (2)

5>. กระจายไฟฟ้า

เมื่อถ่ายโอนภาพหมึกไปยังกระดาษพิมพ์ หมึกจะเคลือบเพียงพื้นผิวของกระดาษเท่านั้น และโครงสร้างภาพที่เกิดจากหมึกจะถูกทำลายได้ง่ายในระหว่างกระบวนการลำเลียงกระดาษพิมพ์ เพื่อให้ภาพหมึกมีความสมบูรณ์ก่อนการยึดติด หลังจากถ่ายโอนแล้ว หมึกจะผ่านอุปกรณ์กำจัดไฟฟ้าสถิต หน้าที่ของอุปกรณ์นี้คือการกำจัดขั้วไฟฟ้า กำจัดประจุไฟฟ้าทั้งหมด และทำให้กระดาษเป็นกลาง เพื่อให้กระดาษสามารถเข้าสู่ชุดยึดติดได้อย่างราบรื่น และรับประกันคุณภาพงานพิมพ์ที่ออกมา ดังแสดงในรูปที่ 2-19

รูปที่ 2-19 แผนผังการกำจัดพลังงาน

6>. การแก้ไข

การให้ความร้อนและการตรึงเป็นกระบวนการใช้แรงกดและความร้อนกับภาพผงหมึกที่ดูดซับบนกระดาษพิมพ์เพื่อละลายผงหมึกและจุ่มลงในกระดาษพิมพ์เพื่อสร้างภาพกราฟิกที่มั่นคงบนพื้นผิวของกระดาษ

ส่วนประกอบหลักของโทนเนอร์คือเรซิน จุดหลอมเหลวของโทนเนอร์อยู่ที่ประมาณ 100°C และอุณหภูมิของลูกกลิ้งทำความร้อนของชุดยึดอยู่ที่ประมาณ 180°C.

ในระหว่างกระบวนการพิมพ์ เมื่ออุณหภูมิของฟิวเซอร์ถึงอุณหภูมิที่กำหนดไว้ประมาณ 180°C เมื่อกระดาษที่ดูดซับหมึกผ่านช่องว่างระหว่างลูกกลิ้งทำความร้อน (หรือที่เรียกว่าลูกกลิ้งด้านบน) และลูกกลิ้งยางแรงดัน (หรือที่เรียกว่าลูกกลิ้งแรงดันด้านล่าง หรือลูกกลิ้งด้านล่าง) กระบวนการหลอมรวมจะเสร็จสมบูรณ์ อุณหภูมิสูงที่เกิดขึ้นจะทำให้หมึกร้อนละลาย หมึกบนกระดาษจึงละลายเป็นภาพและข้อความที่เป็นของแข็ง ดังแสดงในรูปที่ 2-20

รูปที่ 2-20 แผนภาพหลักการยึด

เนื่องจากพื้นผิวของลูกกลิ้งทำความร้อนเคลือบด้วยสารเคลือบที่ทำให้หมึกพิมพ์ติดได้ยาก หมึกพิมพ์จึงไม่เกาะติดกับพื้นผิวของลูกกลิ้งทำความร้อนเนื่องจากอุณหภูมิสูง หลังจากยึดติดแล้ว กระดาษพิมพ์จะถูกแยกออกจากลูกกลิ้งทำความร้อนด้วยกรงเล็บแยก และถูกส่งออกจากเครื่องพิมพ์ผ่านลูกกลิ้งป้อนกระดาษ

กระบวนการทำความสะอาดคือการขูดผงหมึกบนดรัมไวแสงที่ไม่ได้ถ่ายโอนจากพื้นผิวกระดาษไปยังถังผงหมึกเสีย

ในระหว่างกระบวนการถ่ายโอน ภาพหมึกบนดรัมไวแสงจะไม่สามารถถ่ายโอนไปยังกระดาษได้อย่างสมบูรณ์ หากไม่ได้รับการทำความสะอาด หมึกที่เหลืออยู่บนพื้นผิวของดรัมไวแสงจะถูกถ่ายโอนไปยังรอบการพิมพ์ถัดไป ทำลายภาพที่สร้างขึ้นใหม่ ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อคุณภาพการพิมพ์

กระบวนการทำความสะอาดทำโดยที่ขูดยาง ซึ่งมีหน้าที่ทำความสะอาดดรัมไวแสงก่อนการพิมพ์ดรัมไวแสงรอบถัดไป เนื่องจากใบมีดของที่ขูดยางทำความสะอาดมีความทนทานต่อการสึกหรอและมีความยืดหยุ่น ใบมีดจึงทำมุมตัดกับพื้นผิวของดรัมไวแสง เมื่อดรัมไวแสงหมุน ผงหมึกบนพื้นผิวจะถูกขูดลงในถังขยะโดยที่ขูด ดังแสดงในรูปที่ 2-21

รูปที่ 2-21 แผนผังของการทำความสะอาด