โครงสร้างภายในของเครื่องพิมพ์เลเซอร์คืออะไร อธิบายระบบและหลักการทำงานของเครื่องพิมพ์เลเซอร์อย่างละเอียด

1 โครงสร้างภายในของเครื่องพิมพ์เลเซอร์

โครงสร้างภายในของเครื่องพิมพ์เลเซอร์ประกอบด้วยส่วนหลักสี่ส่วน ดังที่แสดงในรูปที่ 2-13

รูปที่ 2-13 โครงสร้างภายในของเครื่องพิมพ์เลเซอร์

(1) หน่วยเลเซอร์: ปล่อยลำแสงเลเซอร์พร้อมข้อมูลข้อความเพื่อเปิดเผยดรัมไวต่อแสง

(2) หน่วยป้อนกระดาษ: ควบคุมกระดาษให้เข้าเครื่องพิมพ์ในเวลาที่เหมาะสมและออกจากเครื่องพิมพ์

(3) หน่วยการพัฒนา: คลุมส่วนที่เปิดออกของดรัมไวต่อแสงด้วยผงหมึกเพื่อสร้างภาพที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า และถ่ายโอนไปยังพื้นผิวของกระดาษ

(4) หน่วยการตรึง: ผงหมึกที่เคลือบพื้นผิวกระดาษจะถูกหลอมละลายและยึดติดกับกระดาษอย่างแน่นหนาโดยใช้แรงกดและความร้อน

2 หลักการทำงานของเครื่องพิมพ์เลเซอร์

เครื่องพิมพ์เลเซอร์เป็นอุปกรณ์เอาต์พุตที่ผสมผสานเทคโนโลยีการสแกนด้วยเลเซอร์และเทคโนโลยีการสร้างภาพอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องพิมพ์เลเซอร์มีฟังก์ชันที่แตกต่างกันเนื่องจากแต่ละรุ่นต่างกัน แต่ลำดับการทำงานและหลักการนั้นเหมือนกัน

หากใช้เครื่องพิมพ์เลเซอร์มาตรฐาน HP เป็นตัวอย่าง ลำดับการทำงานจะเป็นดังต่อไปนี้

(1) เมื่อผู้ใช้ส่งคำสั่งพิมพ์ไปยังเครื่องพิมพ์ผ่านทางระบบปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ ข้อมูลกราฟิกที่ต้องการพิมพ์จะถูกแปลงเป็นข้อมูลไบนารีผ่านไดรเวอร์เครื่องพิมพ์ก่อน จากนั้นจึงส่งไปยังบอร์ดควบคุมหลักในที่สุด

(2) บอร์ดควบคุมหลักจะรับและตีความข้อมูลไบนารีที่ส่งโดยไดรเวอร์ ปรับข้อมูลดังกล่าวให้เข้ากับลำแสงเลเซอร์ และควบคุมส่วนเลเซอร์ให้เปล่งแสงตามข้อมูลดังกล่าว ในเวลาเดียวกัน พื้นผิวของดรัมไวต่อแสงจะถูกชาร์จโดยอุปกรณ์ชาร์จ จากนั้นส่วนการสแกนเลเซอร์จะสร้างลำแสงเลเซอร์พร้อมข้อมูลกราฟิกเพื่อเปิดเผยดรัมไวต่อแสง ภาพแฝงไฟฟ้าสถิตจะถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวของดรัมโทนเนอร์หลังจากถูกเปิดเผย

(3) หลังจากตลับหมึกสัมผัสกับระบบล้าง ภาพแฝงจะกลายเป็นภาพกราฟิกที่มองเห็นได้ เมื่อผ่านระบบถ่ายโอน หมึกจะถูกถ่ายโอนไปยังกระดาษภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าของอุปกรณ์ถ่ายโอน

(4) หลังจากการถ่ายโอนเสร็จสิ้น กระดาษจะสัมผัสกับฟันเลื่อยที่ทำหน้าที่กระจายกระแสไฟฟ้า และปล่อยประจุไฟฟ้าบนกระดาษลงสู่พื้น ในที่สุด กระดาษจะเข้าสู่ระบบตรึงอุณหภูมิสูง และกราฟิกและข้อความที่สร้างขึ้นจากผงหมึกจะถูกผสานเข้ากับกระดาษ

(5) หลังจากพิมพ์ข้อมูลกราฟิกแล้ว อุปกรณ์ทำความสะอาดจะลบผงหมึกที่ไม่ได้ถ่ายโอนออกไป และเข้าสู่รอบการทำงานถัดไป

กระบวนการทำงานทั้งหมดข้างต้นต้องผ่าน 7 ขั้นตอน ได้แก่ การชาร์จ การเปิดรับแสง การพัฒนา การถ่ายโอน การกำจัดพลังงาน การแก้ไข และการทำความสะอาด

1>. การชาร์จ

เพื่อให้ดรัมไวต่อแสงดูดซับผงหมึกตามข้อมูลกราฟิก จะต้องชาร์จดรัมไวต่อแสงก่อน

ปัจจุบันมีวิธีการชาร์จเครื่องพิมพ์ในท้องตลาดอยู่ 2 วิธี คือ การชาร์จแบบโคโรนาและการชาร์จแบบโรลเลอร์ ซึ่งทั้งสองวิธีมีคุณลักษณะเฉพาะของตัวเอง

การชาร์จแบบโคโรนาเป็นวิธีการชาร์จทางอ้อมที่ใช้สารตั้งต้นที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าของดรัมไวต่อแสงเป็นอิเล็กโทรดและวางสายโลหะบางมากไว้ใกล้กับดรัมไวต่อแสงเป็นอิเล็กโทรดอีกอัน เมื่อทำการคัดลอกหรือพิมพ์ จะมีแรงดันไฟฟ้าสูงมากที่สาย และช่องว่างรอบ ๆ สายจะสร้างสนามไฟฟ้าแรงสูง ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า ไอออนที่มีขั้วเดียวกันกับสายโคโรนาจะไหลไปที่พื้นผิวของดรัมไวต่อแสง เนื่องจากโฟโตรีเซพเตอร์บนพื้นผิวของดรัมไวต่อแสงมีความต้านทานสูงในที่มืด ประจุจะไม่ไหลออกไป ดังนั้นศักย์พื้นผิวของดรัมไวต่อแสงจะยังคงเพิ่มขึ้น เมื่อศักย์เพิ่มขึ้นถึงศักย์การยอมรับสูงสุด กระบวนการชาร์จจะสิ้นสุดลง ข้อเสียของวิธีการชาร์จนี้คือสามารถสร้างรังสีและโอโซนได้ง่าย

การชาร์จด้วยลูกกลิ้งชาร์จเป็นวิธีการชาร์จแบบสัมผัส ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จสูง และค่อนข้างเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ดังนั้น เครื่องพิมพ์เลเซอร์ส่วนใหญ่จึงใช้ลูกกลิ้งชาร์จในการชาร์จ

มาดูตัวอย่างการชาร์จลูกกลิ้งชาร์จเพื่อทำความเข้าใจกระบวนการทำงานทั้งหมดของเครื่องพิมพ์เลเซอร์

ประการแรก ส่วนวงจรแรงดันไฟฟ้าสูงจะสร้างแรงดันไฟฟ้าสูง ซึ่งจะชาร์จพื้นผิวของดรัมไวต่อแสงด้วยไฟฟ้าลบสม่ำเสมอผ่านส่วนประกอบการชาร์จ หลังจากดรัมไวต่อแสงและลูกกลิ้งชาร์จหมุนพร้อมกันเป็นเวลาหนึ่งรอบ พื้นผิวทั้งหมดของดรัมไวต่อแสงจะถูกชาร์จด้วยไฟฟ้าลบสม่ำเสมอ ดังแสดงในรูปที่ 2-14

รูปที่ 2-14 แผนผังวงจรการชาร์จ

2>. การเปิดรับแสง

การเปิดรับแสงจะดำเนินการรอบ ๆ ดรัมไวต่อแสง ซึ่งเปิดรับแสงด้วยลำแสงเลเซอร์ พื้นผิวของดรัมไวต่อแสงเป็นชั้นไวต่อแสง ชั้นไวต่อแสงจะปกคลุมพื้นผิวของตัวนำโลหะผสมอลูมิเนียม และตัวนำโลหะผสมอลูมิเนียมจะต่อลงดิน

ชั้นไวต่อแสงเป็นวัสดุไวต่อแสงซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือเป็นสื่อไฟฟ้าเมื่อถูกแสงและเป็นฉนวนก่อนถูกแสง ก่อนถูกแสง อุปกรณ์ชาร์จจะชาร์จประจุสม่ำเสมอ และบริเวณที่ฉายรังสีหลังจากถูกแสงเลเซอร์จะกลายมาเป็นตัวนำและนำไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็วด้วยตัวนำโลหะผสมอลูมิเนียม ดังนั้นประจุจึงถูกปล่อยลงสู่พื้นเพื่อสร้างพื้นที่ข้อความบนกระดาษพิมพ์ ส่วนที่ไม่ถูกแสงเลเซอร์ฉายรังสีจะยังคงรักษาประจุเดิมไว้ โดยสร้างพื้นที่ว่างบนกระดาษพิมพ์ เนื่องจากภาพตัวอักษรนี้มองไม่เห็น จึงเรียกว่าภาพแฝงไฟฟ้าสถิต

นอกจากนี้ เซ็นเซอร์สัญญาณซิงโครนัสยังติดตั้งอยู่ในสแกนเนอร์ด้วย เซ็นเซอร์นี้มีหน้าที่เพื่อให้แน่ใจว่าระยะการสแกนมีความสม่ำเสมอ เพื่อให้ลำแสงเลเซอร์ที่ฉายลงบนพื้นผิวของดรัมไวต่อแสงสามารถสร้างเอฟเฟกต์ภาพที่ดีที่สุดได้

หลอดเลเซอร์จะปล่อยลำแสงเลเซอร์ที่มีข้อมูลอักขระซึ่งส่องไปที่ปริซึมสะท้อนแสงหลายเหลี่ยมที่หมุนได้ และปริซึมสะท้อนแสงจะสะท้อนลำแสงเลเซอร์ไปที่พื้นผิวของดรัมไวต่อแสงผ่านกลุ่มเลนส์ จึงสแกนดรัมไวต่อแสงในแนวนอน มอเตอร์หลักจะขับเคลื่อนดรัมไวต่อแสงให้หมุนอย่างต่อเนื่องเพื่อสแกนดรัมไวต่อแสงในแนวตั้งโดยหลอดไฟปล่อยแสงเลเซอร์ หลักการรับแสงแสดงไว้ในรูปที่ 2-15

รูปที่ 2-15 แผนผังของการเปิดรับแสง

3>. การพัฒนา

การพัฒนาคือกระบวนการใช้หลักการผลักกันของประจุไฟฟ้าเพศเดียวกันและแรงดึงดูดของประจุไฟฟ้าเพศตรงข้ามเพื่อเปลี่ยนภาพแฝงไฟฟ้าสถิตที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าให้กลายเป็นภาพกราฟิกที่มองเห็นได้ มีอุปกรณ์แม่เหล็กอยู่ตรงกลางของลูกกลิ้งแม่เหล็ก (เรียกอีกอย่างว่าลูกกลิ้งแม่เหล็กพัฒนา หรือเรียกสั้นๆ ว่าลูกกลิ้งแม่เหล็ก) และผงหมึกในถังผงหมึกมีสารแม่เหล็กที่แม่เหล็กสามารถดูดซับได้ ดังนั้นผงหมึกจะต้องถูกดึงดูดโดยแม่เหล็กที่อยู่ตรงกลางของลูกกลิ้งแม่เหล็กพัฒนา

เมื่อกลองไวต่อแสงหมุนไปยังตำแหน่งที่สัมผัสกับลูกกลิ้งแม่เหล็กสำหรับพัฒนา ส่วนของพื้นผิวของกลองไวต่อแสงที่ไม่ได้รับการฉายรังสีจากเลเซอร์จะมีขั้วเดียวกันกับผงหมึก และจะไม่ดูดซับผงหมึก ในขณะที่ชิ้นส่วนที่ได้รับการฉายรังสีจากเลเซอร์จะมีขั้วเดียวกันกับผงหมึก ในทางตรงกันข้าม ตามหลักการผลักเพศเดียวกันและการดึงดูดเพศตรงข้าม ผงหมึกจะถูกดูดซับบนพื้นผิวของกลองไวต่อแสงที่ซึ่งเลเซอร์ได้รับการฉายรังสี จากนั้นจึงสร้างกราฟิกผงหมึกที่มองเห็นได้บนพื้นผิว ดังแสดงในรูปที่ 2-16

รูปที่ 2-16 แผนภาพหลักการพัฒนา

4>. การพิมพ์ถ่ายโอน

เมื่อหมึกถูกถ่ายโอนไปยังบริเวณใกล้กับกระดาษพิมพ์ที่มีดรัมไวต่อแสง จะมีอุปกรณ์ถ่ายโอนที่ด้านหลังของกระดาษเพื่อใช้แรงดันสูงในการถ่ายโอนไปยังด้านหลังของกระดาษ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์ถ่ายโอนสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าของพื้นที่รับแสงของดรัมไวต่อแสง กราฟิคและข้อความที่สร้างขึ้นจากหมึกจึงถูกถ่ายโอนไปยังกระดาษพิมพ์ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าของอุปกรณ์ชาร์จ ดังแสดงในรูปที่ 2-17 กราฟิคและข้อความปรากฏบนพื้นผิวของกระดาษพิมพ์ ดังแสดงในรูปที่ 2-18

รูปที่ 2-17 แผนผังของการพิมพ์ถ่ายโอน (1)

รูปที่ 2-18 แผนผังของการพิมพ์ถ่ายโอน (2)

5>. กระจายไฟฟ้า

เมื่อถ่ายโอนภาพโทนเนอร์ไปยังกระดาษพิมพ์ โทนเนอร์จะครอบคลุมเฉพาะพื้นผิวของกระดาษเท่านั้น และโครงสร้างภาพที่เกิดจากโทนเนอร์จะถูกทำลายได้ง่ายในระหว่างกระบวนการลำเลียงกระดาษพิมพ์ เพื่อให้แน่ใจว่าภาพโทนเนอร์มีความสมบูรณ์ก่อนการตรึง หลังจากถ่ายโอนแล้ว โทนเนอร์จะผ่านอุปกรณ์กำจัดไฟฟ้าสถิตย์ หน้าที่ของอุปกรณ์นี้คือขจัดขั้ว ทำให้ประจุทั้งหมดเป็นกลาง และทำให้กระดาษเป็นกลาง เพื่อให้กระดาษเข้าสู่หน่วยตรึงได้อย่างราบรื่น และรับรองคุณภาพการพิมพ์ที่ส่งออกของผลิตภัณฑ์ ดังแสดงในรูปที่ 2-19

รูปที่ 2-19 แผนผังของการกำจัดพลังงาน

6>. การแก้ไข

การให้ความร้อนและการตรึงเป็นกระบวนการใช้แรงกดและให้ความร้อนกับภาพผงหมึกที่ดูดซับอยู่บนกระดาษพิมพ์เพื่อละลายผงหมึกและจุ่มลงในกระดาษพิมพ์เพื่อสร้างภาพกราฟิกที่มั่นคงบนพื้นผิวของกระดาษ

ส่วนประกอบหลักของโทนเนอร์คือเรซิน จุดหลอมเหลวของโทนเนอร์อยู่ที่ประมาณ 100°องศาเซลเซียส และอุณหภูมิของลูกกลิ้งทำความร้อนของชุดยึดอยู่ที่ประมาณ 180°C.

ในระหว่างกระบวนการพิมพ์ เมื่ออุณหภูมิของฟิวเซอร์ถึงอุณหภูมิที่กำหนดไว้ประมาณ 180°C เมื่อกระดาษที่ดูดซับหมึกผ่านช่องว่างระหว่างลูกกลิ้งทำความร้อน (เรียกอีกอย่างว่าลูกกลิ้งบน) และลูกกลิ้งยางแรงดัน (เรียกอีกอย่างว่าลูกกลิ้งแรงดันด้านล่าง ลูกกลิ้งล่าง) กระบวนการหลอมรวมจะเสร็จสมบูรณ์ อุณหภูมิที่สูงที่เกิดขึ้นจะทำให้หมึกร้อนขึ้น ซึ่งจะทำให้หมึกละลายบนกระดาษ จึงเกิดภาพและข้อความที่เป็นของแข็ง ดังแสดงในรูปที่ 2-20

รูปที่ 2-20 แผนผังหลักการยึด

เนื่องจากพื้นผิวของลูกกลิ้งทำความร้อนเคลือบด้วยสารเคลือบที่ไม่ติดผงหมึกได้ง่าย ผงหมึกจึงไม่เกาะติดกับพื้นผิวของลูกกลิ้งทำความร้อนเนื่องจากอุณหภูมิสูง หลังจากตรึงแล้ว กระดาษพิมพ์จะถูกแยกออกจากลูกกลิ้งทำความร้อนด้วยกรงเล็บแยกและส่งออกจากเครื่องพิมพ์ผ่านลูกกลิ้งป้อนกระดาษ

กระบวนการทำความสะอาดคือการขูดผงหมึกลงบนดรัมไวต่อแสงที่ไม่ได้ถ่ายโอนจากพื้นผิวกระดาษไปยังถังผงหมึกเสีย

ในระหว่างกระบวนการถ่ายโอน ภาพโทนเนอร์บนดรัมไวแสงจะไม่สามารถถ่ายโอนไปยังกระดาษได้อย่างสมบูรณ์ หากไม่ได้รับการทำความสะอาด โทนเนอร์ที่เหลืออยู่บนพื้นผิวของดรัมไวแสงจะถูกถ่ายโอนไปยังรอบการพิมพ์ถัดไป ทำให้ภาพที่สร้างขึ้นใหม่เสียหาย ซึ่งจะส่งผลต่อคุณภาพการพิมพ์

กระบวนการทำความสะอาดทำได้โดยใช้ที่ขูดยาง ซึ่งมีหน้าที่ทำความสะอาดดรัมไวต่อแสงก่อนการพิมพ์ดรัมไวต่อแสงรอบถัดไป เนื่องจากใบมีดของที่ขูดยางทำความสะอาดทนทานต่อการสึกหรอและยืดหยุ่นได้ ใบมีดจึงสร้างมุมตัดกับพื้นผิวของดรัมไวต่อแสง เมื่อดรัมไวต่อแสงหมุน ผงหมึกบนพื้นผิวจะถูกขูดลงในถังผงหมึกเสียโดยที่ขูด ดังที่แสดงในรูปที่ 2-21

รูปที่ 2-21 แผนผังของการทำความสะอาด