Влияние окружающей среды на работу лазерных принтеров. Бледная печать, фон, волны, ореолы

Как учит классическая теория, в основе электрофотографического процесса лежат два фундаментальных физических явления – электростатика и фотоэффект. Если в этом определении вместо слова «электростатика» написать более конкретное: «электростатика в условиях атмосферного воздуха», то сразу становится очевидным один из наиболее существенных недостатков электрофотографии – высокое влияние на нее условий окружающей среды. Несмотря на то, что с момента изобретения сухого электростатического процесса печати прошло более 70 лет, и все это время он совершенствовался, современные лазерные принтеры и копиры продолжают частенько давать дефекты печати, связанные выходом температуры и влажности воздуха за пределы нормы.

Статья посвящена четырем «классическим» дефектам, частота появления которых в заправленных картриджах имеет четко прослеживаемую связь с началом и окончанием отопительного сезона, т.е. их возможная причина – слишком низкая относительная влажность воздуха в помещении. Далеко не все заправщики картриджей осознают эту взаимосвязь и имеют свои собственные объяснения тому, почему месяц назад было все хорошо, а сейчас стало плохо. Самая популярная версия очевидна настолько, что ее можно и не называть. Справедливости ради, отметим, что иногда эта версия имеет под собой основания.

Поскольку у каждого из перечисленных ниже дефектов, помимо влияния окружающей среды, могут быть и другие причины, нужен способ, который бы дал однозначный ответ на этот счет. Иначе, высока вероятность такого сценария:

 Получили от клиента картридж с жалобой — поставили в тестовый принтер —  увидели, что проблема действительно есть — сходу приняли решение о  перезаправке другим тонером — проблема исчезла — отдали картридж клиенту  обратно — через какое-то время получили его назад с той же проблемой, и т.д.  по кругу.

Возникает вопрос – если проблема заключается в условиях окружающей среды, то почему перезаправка другим тонером избавляет от проблемы, пусть даже и временно? Чаще всего, потому что тонер, которым произведена перезаправка, либо хранился в герметично закрытой при фасовке емкости, и по этой причине влажность окружающего воздуха за время заправки не успела оказать на него заметного влияния, либо тонер хранился в открытой емкости, но в помещении, где он хранится, все в порядке с влажностью. Возможно также, что во время разборки/сборки картриджа для перезаправки «случайно исправляется» другая причина проблемы (например, нестабильный контакт). Ну и у тонеров разных партий и производителей поведение в экстремальных внешних условиях может несколько отличаться.

Чтобы не оказаться жертвой вышеупомянутого сценария и не делать выводов о том, что «таракан без ног не слышит» предлагаем метод локализации проблем, связанных с условиями окружающей среды:

•  Для начала, в непосредственной близости от того места, где установлен принтер для тестирования картриджей, устанавливаем термометр, гигрометр или комбинированный прибор.У вас все еще его нет? По запросу «термометр/гигрометр» Яndex выдает более сотни тысяч страниц, поэтому приобретение такого прибора за разумные деньги не должно составить большого труда. Точность измерения у большинства бытовых (не сувенирных) моделей вполне приемлема для наших целей.
•  Получив, картридж с одним из описанных ниже дефектов, убеждаемся, что в помещении температура воздуха находится в диапазоне 20-28 градусов Цельсия, а относительная влажность 30-70%. Если температура и влажность выходят за указанные пределы, принимаем меры для того, чтобы «загнать их в норму». Для повышения влажности помогает влажная уборка и открытое ведро с водой. Для снижения – вентиляция помещения (хотя, если за бортом густой туман, этот метод может и не подействовать).Здесь намеренно указаны более узкие диапазоны температуры и влажности, чем допускает инструкция по эксплуатации оборудования. Цель такого сужения — исключение погрешности измерения бытовыми гигрометрами (по краям шкалы они порой сильно врут), и гарантия того, что влажность внутри картриджа удастся нормализовать выдержкой в течение разумного промежутка времени.
•  Ставим картридж в принтер, убеждаемся в наличии дефекта.
•  Далее картридж и бумагу для печати оставляем без упаковки (от прямого солнечного света и пыли картридж лучше прикрыть) в помещении с указанными выше нормальными условиями на 24 часа. Именно такое время, согласно результатам множества экспериментов, является достаточным, чтобы окружающая среда того места, откуда приехал картридж, более не влияла на результаты печати.
•  Снова ставим картридж в принтер, и смотрим на отпечатки. Проблема осталась?

Значит, причина не в окружающей среде и надо копать дальше…

Теперь опишем те дефекты печати, встретив которые, нужно обязательно задуматься о том, что их причина может заключаться в условиях окружающей среды. Описания относятся к картриджам, в которых используется однокомпонентная магнитная система печати (монохромные лазерные принтеры HP/Canon). Для других систем печати могут быть нюансы.

Бледная печать (низкая оптическая плотность печати).

Хорошо заметна на участках изображения со сплошной черной заливкой – эти участки визуально серые, а не черные, как им положено быть. При печати текста проявляется в виде пропусков на мелких символах, а на крупных символах может и не бросаться в глаза. Помимо условий окружающей среды у этого дефекта могут быть следующие причины:

• Износ дозирующего лезвия и оболочки магнитного вала или их неправильная очистка.
• Плохой контакт на магнитный вал.
• Несоответствие параметров пары тонер-барабан.
• Износ барабана, близкий к предельному.
• Установки плотности печати в настройках принтера.
• Неисправность принтера.

Равномерный серый фон по всему листу

Фон — это перенос тонера в те области, куда он переноситься не должен. Помимо условий окружающей среды у этого дефекта могут быть следующие причины:

•  Неисправность или неправильная очистка ролика заряда.
•  Плохой контакт на ролик заряда.
•  Несоответствие параметров пары тонер-барабан.
•  Износ барабана.
•  Установки плотности печати в настройках принтера.
•  Неисправность принтера.

Волны на поверхности магнитного вала и на отпечатке.

Данный дефект также известен, как «след шины» (tire tracking) или «песчаные дюны» (sand dunes).

На отпечатках проявляется, либо как светлые «волны» на участках со сплошными черными и серыми заливками, либо как темные «волны» на участках, где изображения быть не должно. Если разобрать картридж и посмотреть на магнитный вал, то видно, что слой тонера на его поверхности имеет волнообразный характер.
В монохромных картриджах HP/Canon дефект практически всегда устраняется одновременной заменой дозирующего лезвия и оболочки магнитного вала на новые и 24-часовой выдержкой картриджа в нормальных условиях. Если это не помогает – виноват тонер, но такое бывает крайне редко.

Ореолы вокруг символов. В английском варианте иногда имеет название «blasting»

Проявляется как размытые кромки участков с изображением. На появление дефекта помимо условий хранения и эксплуатации картриджа оказывает сильное влияние условия хранения бумаги для печати. Другие возможные причины проблемы:

•  Несоответствие параметров пары тонер-барабан.
•  Тип бумаги не соответствует принтеру.
•  Установки плотности печати в настройках принтера.

Для тех, кто осилил прочтение статьи до этого места и в состоянии почитать еще немного, приводим общие теоретические замечания о влиянии влажности воздуха на электрофотографический процесс.

Общие положения:

•  Влажность воздуха оказывает заметное влияние на качество печати и общую работоспособность лазерных принтеров и копиров.
•  Допустимым диапазоном относительной влажности воздуха для нормальной работы принтера или копира, в большинстве случаев, считается диапазон приблизительно от 20% до 80%. Этот диапазон, обычно указывается в инструкции по эксплуатации оборудования.
•  Влияние влажности может быть очень заметно, даже если ее значение укладывается в допустимый по документации диапазон. Следует помнить, что документация на оборудование не устанавливает критериев оценки качества печати, и снижение этого качества в крайних условиях окружающей среды производитель может считать нормальным явлением.
•  Слишком низкая влажность является таким же неблагоприятным фактором, как и слишком высокая влажность.
•  Влияние влажности на работу часто усиливается влиянием температуры воздуха. Наиболее неблагоприятные сочетания – низкая температура/низкая влажность и высокая температура/высокая влажность.

Процессы в лазерных принтерах и копирах, на которые может влиять влажность:

• Заряд фоторецептора. Изменение температуры и влажности влияет на электропроводность ионизированного воздуха. Это оказывает большое влияние на поверхностный потенциал фоторецептора для систем заряда с помощью коротрона. Системы заряда с помощью скоротрона (коротрона с сеткой) этому влиянию подвержены меньше. На системы заряда с зарядным роликом влияние еще меньше, но даже в этом случае оно присутствует из-за разницы в «паразитных утечках» зарядного тока. В некоторых машинах производителем закладывается возможность коррекции заряда, в зависимости от температуры и влажности, но эта коррекция может работать только в заданном диапазоне. Т.е. при слишком высокой или слишком низкой влажности коррекции «не хватает». Итогом этого влияния является изменение плотности отпечатка и уровня фона.
• Заряд тонера. Изменение температуры и влажности влияет на значение заряда частиц тонера, полученного в результате трибоэлектризации. Это, в свою очередь, влияет на количество частиц тонера переносимых с вала проявки на барабан, и, в конечном итоге на плотность изображения. В разных машинах, в зависимости от их конструкции, влияние различно, т.е. на одних машинах перезаряд тонера в условиях низкой влажности и низкой температуры может привести к осветлению отпечатка, в других к затемнению. В некоторых случаях, изменение заряда тонера может привести и к неравномерному распределению тонера по валу проявки и дефектам типа «волны», «пятна», «брызги».
• Перенос тонера. Принципы влияния те же, что и для заряда фоторецептора.
• Адгезия тонера к различным элементам печатающего механизма. Высокая влажность, особенно при высоких температурах, приводит к повышению адгезии тонера к элементам печатающего механизма, с которыми тонер контактирует – дозирующее лезвие, вал проявки, барабан, ракель и т.п. Налипший на данные элементы тонер может привести к появлению самых различных дефектов печати – фон, светлые и темные полосы по ходу движения листа, бледная печать и т.п. Наиболее часто встречаемым проявлением этой проблемы является налипание тонера на дозирующее лезвие однокомпонентных немагнитных картриджей (Samsung, Xerox и др.), приводящее к появлению продольных полос на отпечатке и/или осветлению отпечатка.

  Вы все еще читаете эту скучную статью? Специально для Вас, вместо заключения поучительная история из жизни...
  
  Однажды, морозной осенью одна из фирм, специализирующихся на заправке картриджей, столкнулась с проблемой. Все картриджи, которые они заправляли, на выходном контроле сразу после заправки стали печатать бледно. Поскольку бледнота была приемлемой для обычной печати и клиенты не могли ждать, они приняли решение, что заправленные картриджи нужно, все-таки, отдавать и извиняться потом перед теми, кого такая печать не устроит. А сами тем временем начали экспериментировать с различными тонерами, чтобы избавиться от этой напасти. Однако результаты этих экспериментов были не очень впечатляющими. Далее, находясь в постоянном ожидании жалоб от клиентов, они с удивлением обнаружили, что все довольны !

  Причиной проблемы оказалась организация работы по сбору картриджей для заправки. Технология была следующей. Экспедитор выезжает по заявкам клиентов и собирает у них пустые картриджи, складывая их в багажник автомобиля. Собрав достаточное количество пустышек, экспедитор выгружает их в конторе, где за дело быстро принимаются заправщики. На улице было морозно, в багажнике, где картриджи перед заправкой провели несколько часов, тоже не жарко, в помещении, где производилась заправка, тепло. Нужно продолжать дальше? Думаем, и так все понятно.

Статья взята с Центра компетенции компании Теко