Техническое обслуживание и ремонт лазерных принтеров

Введение

     Данная  работа посвящена  важной составной современной оргтехники - устройству вывода текстовой и графической информации из персонального компьютера на бумажный носитель, именуемому принтером.

     В настоящее время пользователей  компьютеров при покупке принтеров, как правило, волнует уже не только вопрос, какую именно модель приобрести, но и не менее важные технические  особенности и проблемы, связанные, например, с постоянным наличием расходных  материалов у фирмы-продавца, возможностью использования кириллических шрифтов, дальнейшим сервисным обслуживанием  печатающих устройств, надежность, быстродействие.

     Принтер – периферийное устройство компьютера, используемое для вывода информации на бумажный или пластиковый носитель. В зависимости от способа печати принтеры делятся на три класса: матричные, струйные и лазерные. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Оглавление

Введение 2

1. Аналитическая часть 4

1.1. Назначение устройства или прибора 4

1.2. Технические характеристики 5

1.3. Режимы работы прибора или устройства 7

1.4. Состав и основные компоненты прибора или устройства 8

1.5. Принцип работы по структурной схеме 9

Формирование изображения 9

2. Проектная часть 14

2.1. Техническое обслуживание прибора или устройства 14

Тракт подачи бумаги 14

Замена и ремонт печки 16

Разборка принтера 18

2.2. Настройка и регулировка 22

2.3. Характерные неисправности прибора или устройств 24

2.4. Построение алгоритма поиска неисправностей или диагностики устройства 27

2.5. Методы устранения неисправностей 28

2.6. Техника безопасности при ремонте прибора (устройства) и работе с ним 29

Заключение 31

Список использованной литературы 32 

1. Аналитическая часть

1. Назначение  устройства или прибора

     Цель  принтера - сформировать на бумаге точку, цвет которой определяется 24-битным (иногда - 32-битным) числом - по 8 бит на каждый из базовых цветов - жёлтый, голубой  и пурпурный. При 32-битовом цвете  добавляется черный.

     Лазерные  принтеры используют ксерографический (электрофотографический) метод печати, который также применяется в  большинстве аппаратов копирования. В целом лазерный принтер - монохромное  устройство. В настоящее время  имеются и цветные лазерные принтеры, по сути представляющие собой конструктивное объединение нескольких лазерных принтеров. 

     Рисунок 2 - Лазерный принтер HP laserjet 1020. 

     Типовая разрешающая способность современных  лазерных принтеров 600 точек/дюйм (24 точки/мм, точнее 23.6 точек/мм). Это обеспечивает очень высокое качество для текста и любой графики. Трудности возникают  лишь при выводе больших черных поверхностей. В современных принтерах плотность  печати доведена до 1200 точек/дюйм, что  превышает качество типографской печати. Ограничение в разрешающей способности, в обычных лазерных принтерах  с одним отклоняющимся лучом  связано с различной формой пятна  в центре барабана (круг) и на краях (эллипс).

     Лазерный  принтер - постраничное устройство. Максимальная скорость составляет порядка 150 страниц в минуту. На рисунке 2 изображён наиболее распространённый лазерный принтер фирмы HP laserjet. 
 

2. Технические характеристики

     Лазерный  принтер является сложным оптико-механическим устройством, которое, независимо от конструктивного  исполнения, характеризуется большим  количеством различных параметров. С потребительской точки зрения все параметры можно разбить  на группы, определяющие:

• качество печати;
• скорость печати;
• удобство в эксплуатации;
• экономичность работы;
• дополнительные возможности.

     Физические  процессы:

     В основе работы, как копировального аппарата, так и лазерного принтера лежит процесс сухой ксерографии (лат. xeros - сухой и graphos - писать). В  свою очередь он базируется на электростатической фотографии.

     В основе электростатической фотографии лежит способность некоторых  полупроводников уменьшать свое удельное сопротивление под действием  света.

     Такие полупроводники называются фотопроводниками и используются для изготовления фоторецепторов.

     Основные  характеристики фотопроводников перечислены  ниже:

• спектральная чувствительность - характеризует способность фотопроводника реагировать на излучение различных длин волн. Ни один фотопроводник не может одинаково реагировать на различные длины волн. Некоторые типы фоторецепторов слабо реагируют на голубой цвет, который вообще не воспроизводится на копии, некоторые слабо реагируют на желтый цвет. В идеале фотопроводник должен одинаково хорошо передавать все цвета, однако обычно этого не происходит;
• фотоэлектрическая чувствительность (скорость формирования изображения) - это величина, характеризующая скорость уменьшения заряда на фоторецепторе при освещении его светом заданной интенсивности. Чем меньше остаточная величина заряда на фоторецепторе после его экспонирования, тем выше качество копии. Эта величина может зависеть от материала, срока эксплуатации и состояния проводника;
• скорость темновой утечки - величина, характеризующая, как быстро фотопроводник теряет заряд в темноте. Это связано с тем, что полупроводник, из которого изготовлен фоторецептор, хотя и приобретает в темноте свойства диэлектрика, но все же не может хранить заряд так долго, как это могут делать диэлектрики;
• усталость материала - это явление, возникающее при многократном и частом экспонировании фоторецептора. Усталость материала может возникать и при засветке солнечным светом (пользователь вытащил картридж и оставил его на солнце барабаном вверх). Усталость материала приводит к увеличению скорости темновой утечки заряда, а в некоторых случаях наоборот к сохранению заряда на поверхности после экспонирования;
• устойчивость к внешним воздействиям - эта характеристика определяет способность фотопроводника сохранять свои свойства как можно дольше при механическом контакте с бумагой. Бумага, при правильном использовании аппарата, является наиболее важным фактором естественного износа фоторецептора. Поэтому шероховатая бумага, неправильно обрезанная и т.д. сокращает срок службы фоторецептора. Хотя сама бумага практически не контактирует с фоторецептором, однако жесткие волокна бумаги могут попадать под ракельный нож. Кроме того, срок его службы сокращают различные химические вещества, которые могут попасть на него с бумаги или с другого источника, а также механические повреждения;
• кристаллизация - процесс преобразования атомов фотопроводника из аморфной структуры в упорядоченную, кристаллическую. При этом фотопроводник теряет свои свойства. Такой процесс нельзя остановить, но можно замедлить при правильном обращении с проводником;
• начальный потенциал - это потенциал на поверхности фоторецептора, при котором накапливаемый заряд равен заряду, утекающему в подложку. Обычно фоторецептор заряжают до потенциала ниже начального, чтобы избежать его повреждения;
• остаточный потенциал - потенциал, который остается на освещенных участках фоторецептора после экспонирования. При экспонировании фоторецептор быстро теряет заряд до определенной величины, затем скорость утекания заряда значительно снижается. Высокий остаточный потенциал способствует притягиванию частиц тонера на освещенные участки, что приводит к фону на копии.

     Эти характеристики фотопроводника тщательно  анализируются при выборе его  в качестве фоторецептора для  копировального аппарата либо принтера. 
 
 
 
 

3. Режимы  работы прибора или  устройства

Режим работы всех принтеров один, он используется для вывода информации на бумажный или пластиковый носитель 

4. Состав  и основные компоненты прибора или устройства

     Устройство монохромного лазерного принтера. Слой фоточувствительного селена, нанесенный на алюминиевый барабан, в темном боксе аппарата получает равномерный положительный поверхностный заряд с помощью коронного разряда. Этот фоточувствительный слой является изолятором в темноте и полупроводником при освещении. Заряженный слой облучается источником света с целью создания на нем скрытого изображения в виде распределения заряда. Скрытое изображение делается видимым с помощью мелкодисперсного порошка положительного тонера. Синхронно с вращением барабана перемещается обычная бумага. Частички тонера под действием электростатического поля переносятся на бумагу. Полученное изображение фиксируется термическим способом. Перед следующим заряжанием фоточувствительный слой очищается от оставшихся частиц тонера и разряжается. Картинка формируется лазерным лучом на фоточувствительном слое в виде узора точек. 

Рисунок  3 - Устройство монохромного лазерного принтера 
 

5. Принцип работы по структурной  схеме

       Формирование изображения

     Лазерные  принтеры формируют изображение  путем позиционирования точек на бумаге (растровый метод). Первоначально  страница формируется в памяти принтера и лишь затем передается в механизм печати. Растровое представление  символов и графических образов  производится под управлением контроллера  принтера. На рисунке 4 изображено формирование образа путем соответствующего расположения точек в ячейках сетки или  матрицы, как на шахматной доске.

     Растровая технология в значительной степени  отличается от векторной, используемой в перьевых графопостроителях. При  использовании векторной технологии изображение формируется путем  построения линий из одной точки  в другую. 

     Рисунок 4 - Растровый метод формирования образа. 

     Принцип действия лазерного принтера:

     Лазерные  принтеры, получившие наибольшее распространение, используют технологию фотокопирования, называемую еще электрофотографической, которая заключается в точном позиционировании точки на странице посредством изменения электрического заряда на специальной пленке из фотопроводяшего  полупроводника. Подобная технология печати применяется в ксероксах. Принтеры фирм HP и QMS, например, используют механизм печати ксероксов фирмы Canon.

     Принцип действия лазерного принтера изображён  на рисунке 5. Важнейшим конструктивным элементом лазерного принтера является вращающийся фотобарабан, с помощью  которого производится перенос изображения  на бумагу. Фотобарабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой из фотопроводящего  полупроводника (обычно оксид цинка). По поверхности барабана равномерно распределяется статический заряд. С помощью тонкой проволоки или  сетки, называемой коронирующим проводом. На этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение вокруг него светящейся ионизированной области, называемой короной.

     Лазер, управляемый микроконтроллером, генерирует тонкий световой луч, отражающийся от вращающегося зеркала. Этот луч, попадая  на фотобарабан, засвечивает на нем  элементарные площадки (точки), и в  результате фотоэлектрического эффекта в этих точках изменяется электрический заряд. 

     Рисунок 5 - Принцип действия лазерного принтера. 

     Для некоторых типов принтеров потенциал  поверхности барабана уменьшается  от -900 до -200 В. Таким образом, на фотобарабане возникает копия изображения  в виде потенциального рельефа.

     На  следующем рабочем шаге с помощью  другого барабана, называемого девелопером (developer), на фотобарабан наносится  тонер — мельчайшая красящая пыль. Под действием статического заряда мелкие частицы тонера легко притягиваются  к поверхности барабана в точках, подвергшихся экспозиции, и формируют на нем изображение. На рисунке 6 показан принцип создания копии изображения на фотобарабане. 

     Рисунок 6 - Создание копии изображения на фотобарабане. 

     Рисунок 7 - Обобщенная схема работы лазерного  принтера. 

     На  рисунке 7 показана схема работы лазерного  принтера. Лист бумаги из подающего  лотка с помощью системы валиков  перемещается к барабану Затем листу  сообщается статический заряд, противоположный  по знаку заряду засвеченных точек  на барабане. При соприкосновении  бумаги с барабаном частички тонера с барабана переносятся (притягиваются) на бумагу.

     Для фиксации тонера на бумаге листу вновь  сообщается заряд и он пропускается между двумя роликами, нагревающими его до температуры около 180°—200°С (если вы хоть раз ставили пирог  со сладкой начинкой в духовку, то знаете, как тяжело разделить пропеченные  компоненты). После собственно процесса печати барабан полностью разряжается, очищается от прилипших частиц тонера и готов для нового цикла печати. Описанная последовательность действий происходит очень быстро и обеспечивает высокое качество печати.

     В светодиодном принтере для засвечивания барабана вместо лазерного луча, управляемого с помощью системы зеркал, используется неподвижная светодиодная строка (линейка), состоящая из 2500 светодиодов, которой  формируется не каждая точка изображения, а целая строка. На рисунке 8 показано формирование изображения с помощью LED-технологии. На этом принципе, например, работают лазерные принтеры фирмы OKI. 

     Рисунок 8 - Формирование изображения с помощью LED-технологии. 

     Цветная печать:

     При печати на цветном лазерном принтере используются две технологии. В соответствии с первой, широко используемой до недавнего  времени, на фотобарабане последовательно  для каждого отдельного цвета (Cyan, Magenta, Yellow, Black) формировалось соответствующее  изображение, и лист печатался за четыре прохода, что, естественно, сказывалось  на скорости и качестве печати. В  современных моделях (например, HP Color LaserJet 5) в результате четырех последовательных прогонов на фотобарабан наносится тонер каждого из четырех цветов. На рисунке 9 показана универсальная тестовая таблица цветов. 

     Рисунок 9 - Универсальная тестовая таблица. 

     Затем при соприкосновении бумаги с  барабаном на нее переносятся  все четыре краски одновременно, образуя  нужные сочетания цветов на отпечатке.

     В результате достигается более ровная передача цветовых оттенков, почти  такая же, как при печати на цветных  принтерах с термопереносом красителя.

     Соответственно  в цветных лазерных принтерах  используются четыре ёмкости для  тонеров. Принтеры этого класса оборудованы  большим объемом памяти, процессором  и, как правило, собственным винчестером. На винчестере содержатся разнообразные  шрифты и специальные программы, которые управляют работой, контролируют состояние и оптимизируют производительность принтера. Цветные лазерные принтеры имеют довольно крупные габариты и большую массу.

     Технология  процесса цветной лазерной печати весьма сложна, поэтому и цены на цветные  лазерные принтеры еще очень высоки. 

     Рисунок 10 - Принцип действия лазерного принтера.

2. Проектная часть

1.   Техническое обслуживание прибора или устройства

     Тракт подачи бумаги

     Для ремонта принтера нам понадобиться: отвертка крестовая, отвертка плоская, пинцет большой, салфетки для протирки, пылесос, чистящие жидкости (спирт изопропиловый, бензин, ацетон).  Аппараты серий  HP LaserJet 4000, 4050 и 4100 имеют много общего и рассмотрены вместе (в том случае, если имеются значительные отличия, приводится описание аналогичных работ и узлов принтеров). Наиболее часто проводимым видом работ на этих принтерах является замена роликов тракта подачи бумаги. На рисунке 14 и на рисунке 15 изображена замена роликов тракта подачи бумаги. В процессе подачи бумаги участвуют 2 одинаковых резиновых ролика. Верхний расположен в принтере над нижним лотком бумаги – серый с голубым (вид изнутри нижнего лотка подачи бумаги). Чуть дальше него виден механизм из четырех роликов-эксцентриков, который подает лист бумаги из пачки к паре протягивающих роликов. Под верхним подающим роликом расположен второй такой же, остающийся в нижнем лотке при его выдвигании из принтера. 

     Рисунок 14 - Первый этап замены роликов тракта подачи бумаги. 

     Обилие  роликов объясняется следующим: только один ролик (верхний) протягивает  бумагу, а второй (нижний) отделяет лишние листы бумаги, ошибочно взятые из пачки. На нижний ролик передается вращение, которое должно возвращать бумагу в лоток.

     Рисунок 15 – Второй этап замены роликов тракта подачи бумаги. 

     Если  между роликами проходит несколько  листов, то верхний лист жестко протягивается  в принтер, а нижние (лишние) отбрасываются  назад. Если же между роликами проходит один лист, то нижний ролик проскальзывает за счет специальной муфты (справа от нижнего ролика) и не мешает подаче бумаги.

     Для замены этих роликов необходимо вытащить на себя нижний лоток бумаги и откинуть внутрь лотка серую пластмассовую  деталь (отогнув защелку). Теперь можно  сдвинуть влево сам нижний ролик (там есть еще одна защелка) и снять  его с металлического вала. Аналогично снимается верхний ролик внутри принтера.

     Поскольку основным роликом является верхний, то на его место ставится новый  ролик, а снятый оттуда ролик ставится на нижнее место в лотке бумаги (обычно он лишь слегка стерт).

     Ролик, снятый с нижнего места в лотке  бумаги, обычно имеет сильные следы  износа – поверхность не шершавая, а гладкая, и плохо цепляет  бумагу. Если сцепление нижнего ролика с бумагой меньше, чем необходимо для работы муфты рядом с нижним роликом подачи бумаги, то наблюдается  проскальзывание нижнего ролика по бумаге, сопровождающееся характерными звуками ("похрюкивание" в момент начала подачи листа из нижнего лотка). 

     Рисунок 16 - Замена ролика. 

       Замена и ремонт печки

     Идеальным можно считать такой порядок  проведения работ: сначала замена печки (на месте), а затем ремонт снятой печки (фьюзера, fuser) и приведение ее в рабочее состояние (для последующей  быстрой замены в следующем принтере).

     Именно  такой порядок и рассматривается. К сожалению замена печки не должна происходить "на горячую" (без  выключения принтера), поэтому желательно закончить печать имеющихся в  памяти принтера документов до выключения (если это возможно).

     Для того, чтобы получить доступ к печке  принтера, необходимо снять на задней стороне принтера крышки-защелки  и прямой выходной лоток бумаги; на рисунке виден процесс для  принтеров Hewlett-Packard LaserJet 4000/ 4050/ 4100. 

     Рисунок 18 - Снятие крепежа с печки. 

     После того, как все необходимые детали будут сняты, нужно печку освободить от крепежа. В принтерах 4000/4050 потребуется  отвертка, а в 4100 достаточно повернуть  голубые рычажки); печка может  быть вытащена и заменена на исправную. На рисунке 18 изображено снятие крепежа  с печки.

     Сборка  производится в обратном порядке. Теперь печку можно разобрать (желательно на своем рабочем месте – там  гораздо удобнее). На рисунке 19 показана печка Hewlett-Packard LaserJet 4050.

     Выкручиваются 2 винта на верхней крышке печки  и отгибаются защелки (на 4000/4050 – 2 на боковых крышках, на 4100 – 1 на верхней  крышке), затем откидывается верхняя  крышка. 

     Рисунок 19 - Печка Hewlett-Packard LaserJet 4050. 

     Рисунок 20 - Снятие нагревательного элемента с термопленкой. 

     Открывается вид на термопленку или то, что  от нее осталось после длительной эксплуатации, как это видно на рисунке 21. Если пленка имеет следы износа (неравномерности цвета), отверстия (даже минимальные), складки или прорывы – такую термопленку надо менять. Иногда наблюдается толстый слой тонера , запеченного в куски – надо удалить. 

     Рисунок 21 - Термоплёнка 
 

     Рисунок 22 - Резиновый вал с тефлоновым покрытием. 
 

     Рисунок 23 - Шестерёки печки. 
 

       Разборка принтера

     Для того, чтобы разобрать принтер, надо сдвинуть дальнюю часть правой боковой  крышки от себя, откинуть выходной лоток  вверху тыльной части принтера (там  выкрутить самореза вверху). Затем  открывается верхняя крышка принтера, вытащить картридж, выкрутить 2 самореза в углублениях и снять пластмассовую  тягу.

     Теперь  можно снимать верхнюю крышку принтера. В ближней к нам части  этой крышки есть пара-тройка защелок  на боковых краях и пара защелок  в месте соединения этой крышки с  углубленной частью выходного лотка. Крышка вместе с панелью управления поднимается вверх, за ней тянется  гибкий серый шлейф (от панели управления внутрь принтера)–отрывать его, естественно, нельзя.

     Под крышкой открывается вид на блок лазера (с желтой наклейкой, предостерегающей о наличии опасного лазерного  излучения) и выходной механизм тракта подачи бумаги. Сейчас надо осторожно  вытащить разъем на шлейфе, ведущем  к плате панели управления.

     Первым  снимается выходной механизм тракта подачи бумаги. Для этого надо повернуть  желтую латунную деталь выступом вверх, при этом правый край механизма получает возможность двигаться. Чтобы освободить левый край этого механизма, надо отогнуть защелки на белой пластмассовой  детали на левой боковой поверхности  этого механизма.

     Весь  механизм поднимается вверх и  вынимается из принтера. После этого  можно провести проверку работоспособности  этого механизма. Для этого достаточно попробовать прокрутить выступающую  шестеренку. Если при этом приходится прилагать заметные усилия, то необходимо произвести чистку трущихся деталей.

     Основная  проблема – с латунной втулкой, куда забивается пыль, грязь и тонер. Для  проведения чистки необходимо снять  белую шестеренку (отогнув защелку) и сдвинуть латунную шестеренку. Следует  запомнить порядок, в котором  собраны детали (это далеко не очевидно). После проведения чистки открывшихся  поверхностей надо нанести на это  место немного смазки (силиконовая  смазка или вязкое фьюзерное масло) и собрать узел. 

     Рисунок 24 - Чистка поверхности от пыли и  грязи. 

     Во  время сборки надо следить за тем, в какую сторону окажутся откинуты черные пластмассовые детали на валу (на картинке одна обведена красным). Обе  должны быть направлены в сторону  выхода бумаги из принтера и видны  как на картинке. Если они будут  направлены от нас и не видны в  таком положении, то они будут  мешать прохождению бумаги.

     Теперь  можно продолжить разбирать принтер  и снять верхнюю крышку блока  лазера (с желтой наклейкой). Ее удерживают 2 черных самореза и 5 защелок, которые  надо отогнуть. После этого крышка поднимается и появляется доступ к оптике блока лазера. Луч лазера попадает на грань шестигранного  зеркала, вращающегося на валу электродвигателя. После этого отраженный лазерный луч через систему изогнутых  линз попадает на зеркало, отражающее его вниз (на фотобарабан картриджа).

     Если  на пути лазера имеется грязь и  пыль, то яркость луча падает, и изображение  на бумаге будет неизбежно бледным. Для того, чтобы этого избежать, необходимо протереть все поверхности  по пути следования луча от пыли и грязи. Наиболее удобно сделать это с  помощью ватных палочек, как показано на рисунке 24 и на рисунке 25. Особое внимание следует обратить на зеркало, на котором обычно оседает основная масса пыли и на него иногда попадает тонер. 

     Рисунок 25 - Чистка зеркала и линзы. 

     Кроме того, желательно хорошо прочистить маленькое  зеркальце (в центре левой части  картинки слева) и линзочку (чуть ниже центра правой части картинки слева) – по этому путь проходит луч  лазера к фотодатчику, служащему  для контроля скорости вращения полигонального (многогранного) зеркала. По этому фотодатчику  определяется еще и момент начала развертки очередной строки по фотобарабану. Если на пути лазера будет слишком  много грязи, то скорость вращения полигонального зеркала начинает скакать, вертикальные линии на изображении искривляются.