Каждый специалист, занимающийся заправкой и восстановлением картриджей сталкивается в своей работе с ситуацией, когда картриджи одной и той модели, заправленные одним и тем же тонером, установленные в один и тот же принтер, дают разную оптическую плотность печати. Часть картриджей печатает нормально, а другая часть формирует слишком бледное изображение. Как видим, при такой ситуации классическая отговорка типа: "плохой тонер", уже не работает, и приходится искать причины совсем в другом месте...

Как известно, в печатающих устройствах Canon и производимых на их базе принтерах Hewlett Packard, применяется однокомпонентная магнитная система проявки. Принцип ее работы заключается в следующем:

1) Проявка созданного на фотобарабане изображения осуществляется проявительным магнитным валом. Этот вал состоит из двух основных элементов:

- стержневого многополюсного постоянного магнита;

- немагнитной внешней оболочки.

Стержневой магнит находится внутри и должен быть ориентирован вполне определенным образом относительно фотобарабана и бункера с тонером. Такая его ориентация обеспечивается специальным фигурным фиксатором и соответствующим скосом на самом магнитном стержне. Магнитное поле, образованное полюсами стержневого магнита, ориентировано таким образом, что его силовые линии в наибольшей степени направлены внутрь бункера с тонером. Это сделано для уверенного захвата тонера из бункера. Кроме того, силовые линии создают и магнитную кисть, обеспечивающую соприкосновение тонера с поверхностью фотобарабана.

2) Проявка изображения, т.е. "прилипание" тонера к фотобарабану осуществляется электростатическим способом, т.е. тонер притягивается к фоторецептору под действием электрических сил. Разность потенциалов фотобарабана и самого тонера способствует притягиванию тонера к засвеченным с помощью лазера участкам. Таким образом, получается, что тонер должен нести на себе электростатический заряд.

3) Тонер в лазерных принтерах является трибоэлектрическим, т.е. он заряжается за счет трения. В принтерах Canon/HP тонер заряжается за счет своего трения о поверхность магнитного проявительного вала. Для создания такого трения в картридже имеется дозирующий ракель (Doctor Blade), а поверхность самого магнитного вала имеет специальное покрытие (обратите внимание, что магнитный вал очень темный, почти черный, хотя его края представляют собой хорошо полированный блестящий металл).

Таким образом, величина электрического заряда, накапливаемого на поверхности частичек тонера, определяется не только характеристиками самого тонера, но и в значительной степени зависит от силы трения. А она, в свою очередь, определяется качеством и текущим состоянием поверхности магнитного вала и дозирующего ракеля.

Количество тонера, которое переносится из бункера на поверхность барабана во время проявки изображения пропорционально разности потенциалов между частицами тонера на поверхности магнитного вала и участком скрытого изображения на поверхности барабана (засвеченной лазером области). Чем больше разность потенциалов, тем больше тонера перенесется на участок изображения, тем больше будет плотность печати. В свою очередь, разность потенциалов тем больше, чем меньше потенциал засвеченных участков фотобарабана и чем больше потенциал частиц тонера.

Теперь вернемся к обсуждаемой проблеме. Итак, при заправке картриджей очень часто приходится сталкиваться с проблемой бледного изображения. Бледное изображение - это, фактически, низкая оптическая плотность печати.

В общем случае, оптическая плотность печати зависит от следующих параметров:

1) Величина зарядного напряжения фотобарабана. Чем меньше это напряжение, тем выше плотность печати, и, наоборот, низкая плотность может говорить о завышенном напряжении на коротроне заряда;
 

2) Мощность светового потока лазера. Снижение мощности лазера приводит к меньшему разряду поверхности фотобарабана, т.е. к увеличению потенциала засвеченной области, и, как следствие, к снижению плотности печати;
 

3) Оптическая плотность ("чернота") самого тонера, которую обеспечивает поглощение света пигментом-красителем, используемым при производстве тонера. У подавляющего большинства современных оригинальных и совместимых тонеров отличия по данному параметру пренебрежимо малы;

4) Количество   тонера,   переносимого  на барабан на этапе проявки. Чем больше переносится тонера, тем естественно, толще будет его слой и тем выше будет плотность печати;
 

5) Количество тонера, переносимого на бумагу. Этот параметр определяется очень многими величинами, например, напряжением на коротроне переноса, качеством бумаги, условиями окружающей среды и т.п.

Из всех величин, влияющих на плотность печати, выделим четвертый пункт (количество тонера, переносимого на фотобарабан). Именно этот параметр может сильно отличаться в различных картриджах, и в первую очередь, в зависимости от их физического износа.

Остальные параметры не имеют отношения к теме текущего обсуждения. И поэтому, если принтер исправен, находится в хорошем техническом состоянии, работает в нормальных условиях (при соответствующей температуре и влажности), а при печати используется бумага соответствующего качества, то значимым фактором остается только количество переносимого тонера. Поэтому, давайте попытаемся разобраться, какие элементы картриджа могут повлиять на этот параметр.

По структуре фоторецепторы можно разделить на два типа:
-    однослойные фоторецепторы;
-    многослойные фоторецепторы.
Так называемые "однослойные" органические фотопроводники (в которых функции генерации и транспортировки носителей заряда объединены в одном слое) сравнительно редки и изготавливаются в основном фирмой Mita. Вопрос о достоинствах и недостатках таких фоторецепторов достаточно сложен и требует специального обсуждения. Но считается, что особенностью однослойных фоторецепторов является их высокая фоточувствительность.
В многослойных фоторецепторах осуществляется разделение функций генерации и транспортировки по разным слоям, что дает производителям значительно больше свободы в совершенствовании каждого слоя. Это позволяет задавать необходимые свойства каждого слоя, "программируя" тем самым характеристики и параметры фоторецептора, делая его, например, более чувствительным к свету, или более износоустойчивым, менее чувствительным к изменениям температуры и т.п. Именно многослойные фоторецепторы находят сейчас наибольшее применение, поэтому далее целесообразно обсуждать только их.
Количество слоев в многослойном фоторецепторе может быть различным - все определяется тем, какими характеристиками хотят наделить фоторецептор. Но классическим вариантом, характерным для подавляющего большинства современных фоторецепторов всех торговых марок, является
четырехслойный фоторецептор, нанесенный на алюминиевую основу, выполненную в виде барабана (фотобарабан).
Итак, в этом случае, фоторецептор состоит из следующих слоев:
1) PL (Protective Layer) - защитный слой, толщиной 0.5 - 5 мкм, служит для защиты поверхности фоторецептора от механического износа и действия вредных факторов атмосферы, коронного разряда и т.п. В настоящее время в современных фотобарабанах используется редко.
2) CTL (Charge Transport Layer) - зарядо-транспортный слой (слой транспортировки зарядов), толщиной 25 - 35 мкм, служит для переноса носителей заряда к поверхности фоторецептора и локального уменьшения поверхностного потенциала.
3) CGL (Charge Generate Layer) - зарядо-генерационный слой (слой генерации зарядов), толщиной 0.2 -1.0 мкм, служит для поглощения экспонирующего излучения и образования электронно-дырочной пары.
4) GL - грунтовочный слой, толщиной 10 - 20 мкм, служит для выравнивания поверхности алюминиевой подложки, а также выполняет функцию предотвращения темновой инжекции заряда из подложки в слой CGL и т.д..
5. Substrate или UL - алюминиевая подложка (алюминиевый цилиндр) с полировкой до 14 класса. Является основой фотобарабана.

Также фоторецепторы принято делить на так называемые "холодные" и "горячие" фоторецепторы "Холодные" фоторецепторы имеют относительно низкую чувствительность к лазерному излучению Поэтому при засвечивании поверхности фоторецептора лазерным лучом, в слое CGL активируются только те носители заряда. которые непосредственно находятся в зоне экспозиции. Это приводит к тому, что с поверхности CTL дополнительно "стекает" незначительное  количество  зарядов, непосредственно окружающих лазерный луч. В результате, размер точки (т.е. размер засвеченной области), практически соответствует площади сечения лазерного луча. Другими словами, засвеченная точка имеет минимальные размеры. "Горячие" же фоторецепторы, наоборот, очень чувствительны к внешнему излучению. Поэтому при их экспозиции активируются не только носители, находящие в зоне засветки, но и все близлежащие носители заряда. В результате, заряд стекает с поверхности. значительно превышающей площадь сечения лазерного луча. т.е. засвеченная точка получается достаточно большой. Изображение, сформированное на "горячих" фоторецепторах смотрится более насыщенно, т.е. мелкие детали становятся более крупными (линии получаются "жирными", точки черными и т.п.). Но, естественно, четкость передачи мелких деталей на "горячих" фоторецепторах оставляет желать лучшего. Поэтому "горячие" фоторецепторы предпочтительнее использовать в тех случаях, когда печатается преимущественно текст. А вот для графики, чертежей, фотографий и т.п. лучше использовать "холодные" фоторецепторы, хотя текст на них смотрится не так насыщенно и четко
Кроме того применение "горячих" фоторецепторов приводит к большему расходу тонера

Вал заряда

Потенциал засвеченных участков на поверхности барабана при одинаковой интенсивности лазерного луча практически не зависит от начального потенциала заряженной поверхности барабана, т.е. влияние ролика заряда и снижения чувствительности к заряду от износа наружного слоя барабана (слоя транспортировки заряда - CTL) является минимальным. Из этого следует, что проблему бледной печати нельзя исправить заменой ролика заряда.

Фотобарабан

На основании предыдущего абзаца можно было бы сделать вывод о том, что бледное изображение нельзя исправить и заменой барабана, но этому теоретическому выводу, к сожалению, мешает практика, которая показывает, что в отдельных случаях замена изношенного барабана на новый может увеличить плотность печати. Этому способствует два фактора:

1) Новый барабан по своим характеристикам может быть более "горячим", чем тот, что стоял раньше, т.е. слой генерации заряда (CGL) этого барабана генерирует большее количество зарядов и, соответственно, потенциал скрытого изображения для этого барабана становится ниже. Кроме того, большее количество генерируемых зарядов приводит к тому, что точка, засвеченная лазером, имеет геометрически больший размер. Генерирующие свойства CGL слабо зависят от физического износа барабана, поэтому "горячесть/холодность" барабана в большинстве случаев можно считать "врожденной" при производстве и неизменяемой в процессе эксплуатации;
 

2) Снижение оптической прозрачности фотобарабана (optical decay). Слой транспортировки заряда (CTL), который должен быть прозрачным для света лазера, становится матовым от износа, и из-за этого пропускает к слою генерации заряда (CGL) меньшее количество света. Это, конечно, характерно для значительно изношенных барабанов, степень износа которых близка к критической.

Таким образом, получается, что замена барабана для решения проблемы бледной печати может дать результат только в двух случаях:

- если новый барабан по своим заложенным при его производстве характеристикам способен к притягиванию большего количества тонера, чем тот, что был установлен раньше. Замена барабана б/у на новый барабан того же типа (производителя) значительного увеличения плотности печати не даст;

- если изношенный барабан имеет  "матовую" поверхность, сильно рассеивающую свет лазера.

Магнитный вал и дозирующее лезвие

Потенциал частиц тонера на поверхности магнитного вала складывается из двух составляющих: напряжения смещения, которое подается на магнитный вал, и заряда, получаемого частицами тонера от трибоэлектризации, т.е. от их трения друг об друга, о дозирующий ракель и об оболочку магнитного вала.

Напряжение смещения, задаваемое принтером, можно считать постоянной величиной, и единственное, что нужно сделать в картридже для того, чтобы это напряжение не снижалось, это обеспечить стабильный контакт. Для этого полезно очищать скользящую контактную пару магнитного вала от загрязненной токопроводящей смазки и наносить на нее тонкий слой свежей смазки. В остальном же, влияние этого потенциала можно исключить.

Трибоэлектрический заряд частиц тонера в реальности сильно зависит от нескольких факторов. Если исключить из этого перечня трибоэлектрические свойства самого тонера и условия окружающей среды, то их останется их всего два:

- состояние дозирующего ракеля;

- состояние оболочки магнитного вала.

Одной из функций оболочки магнитного вала является транспортировка тонера из бункера в зону проявки. Одной из функций дозирующего ракеля является формирование слоя тонера на поверхности магнитного вала. Но оба этих компонента вместе имеют еще одну важнейшую функцию - заряд тонера трением при его прохождении через место контакта ракеля и оболочки. Для улучшения этого процесса поверхность магнитного вала имеет шероховатость, что повышает силу трения, а материал дозирующего лезвия имеет определенную жесткость и соответствующий химический состав.

В процессе долгой эксплуатации картриджа, кромка дозирующего ракеля изнашивается, а шероховатость поверхности оболочки магнитного вала снижается. Это приводит к снижению силы трения, т.е. приводит к недостаточному заряду тонера и, как следствие, к бледной печати. К сожалению, приходится констатировать факт, что в современных монохромных картриджах HP/Canon это снижение зарядных свойств проявляется уже при первом цикле картриджа, а после нескольких циклов заправки оно становится очень заметным.

Решение проблемы

Кардинально решить проблему бледной печати можно очень просто - заменить дозирующий ракель и оболочку магнитного вала (или магнитный вал целиком). Лучше замену производить одновременно, чтобы продлить срок их службы и улучшить плотность   печати   сразу   на   хорошо   заметную величину.

Однако если такой вариант невозможен по каким-либо причинам (отсутствие необходимых запчастей или по финансовым соображениям), то можно попытаться решить проблему бледной печати и "малой кровью", т.е. без замены названных компонентов.

Снижение шероховатости поверхности магнитного вала происходит по двум причинам:

- физический износ магнитного вала;

- заполнение "пор" на поверхности магнитного вала тонером.

Если с физическим износом бороться бессмысленно, т.к. он необратим, то с проблемой загрязнения магнитного вала еще можно побороться. Заполнение тонером "пор" магнитного вала можно устранить путем очистки вала сильным растворителем. К таким растворителям, доступным любому человеку, можно отнести ацетон. Именно очистка магнитного вала ацетоном способна на некоторое время решить проблему бледной печати.

Однако при проведении процедуры чистки необходимо соблюсти несколько основных правил:

- нельзя применять излишнее усилие, так как это может нарушить покрытие магнитного вала, т.е. ухудшить его шероховатость;

- необходимо помнить о токсичности ацетона, и поэтому следует соблюдать правила работы с ним (хорошо проветривать помещение, в котором проводятся работы, а также желательно использовать в работе защитные перчатки).

В качестве растворителя тонера известен еще изопропиловый спирт, однако для чистки магнитного вала он не очень подходит. Дело в том, что изопропиловый спирт растворитель не очень сильный, а поэтому он может вместо очистки, наоборот, забить "поры" магнитного вала растворенным тонером.

Практика    показывает,     что     наряду     с магнитным валом, желательно очистить еще и дозирующий ракель. В процессе эксплуатации на кромке дозирующего ракеля, как правило, образуется полоска запрессованного тонера. Эта полоска "отодвигает" ракель от магнитного вала, что приводит к уменьшению силы трения. Поэтому для восстановления нормальной печати, необходимо ракель очистить. Считается, что использование любых растворителей (а ацетона в первую очередь) способно нарушить химический состав ракеля и привести к ухудшению его эластичных свойств. Поэтому чаще всего рекомендуется использовать сухие безворсовые салфетки для чистки ракеля. Если же сухая чистка эффекта не дает, и наросты тонера остаются, то можно смочить салфетку дистиллированной водой и повторить процедуру. Если и это не помогает, то придется либо оставить ракель без дальнейшей очистки и мириться с возможными дефектами, либо менять ракель на новый.

Однако наш опыт работы говорит, что, несмотря на все запреты, использование ацетона для чистки ракеля дает очень неплохой эффект. Тем более, если необходимо выбрать между установкой нового ракеля и чисткой старого.

В принципе, существует еще один "народный" способ восстановления шероховатости магнитного вала, который с разным успехом применяют отдельные специалисты. Мы говорим про пескоструйную обработку или обработку поверхности магнитного вала мелкой наждачной бумагой. Но получаемый таким образом результат крайне нестабилен и требует определенных практических навыков, которые можно выработать, как правило, "убив" несколько магнитных валов. Поэтому данный способ мы бы не стали рекомендовать для практического применения.
 

Источник Мир периферийных устройств ПК-6'09