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ANALISIS DE LAOPERACION DE UNA

IMPRESORA LASER

ANALISIS DE LAOPERACION DE UNA

IMPRESORA LASERJuan Aguilar Zavala*

Departamento de Ingeniera deSamsung Electronics

Cmo funciona una impresora lser

A grandes rasgos, diremos que una impresoralser funciona de la misma forma en que operauna copiadora, con la salvedad de que el docu-mento original es sustituido por una serie dedatos previamente registrados en la computa-dora. Cuando el usuario activa la funcin de im-presin, convierte los datos que provienen de lacomputadora en una serie de lneas finas hori-zontales, las cuales llevan implcita la informa-cin, tanto de texto como de imgenes en formade zonas blancas, negras o grises; de esta for-ma, cuando se genera la luz a travs del lser,sobre el cilindro se plasman las lneas corres-pondientes que sern grabadas sobre el docu-mento.

Aqu cabe resaltar que el lser no apunta di-rectamente hacia el cilindro, sino que primero

* Este artculo est producido con el apoyo de SamsungElectronics Mxico, S.A. de C.V. (www.samsung.com.mx);agradecemos especialmente el apoyo del Ing. GuillermoRamrez Barbosa, Gerente de Servicio.

Las impresoras lser son uno de losperifricos que mayor auge estn

cobrando en el mundo de lacomputacin; esto es debido a la

calidad de impresin que logra enlos documentos, ya sea que incluya

imgenes o slo texto. En el presenteartculo describimos el principio de

operacin de estos equipos con el finde que usted tenga una visingeneral sobre el tema y pueda

considerar, quiz, una capacitacinms especializada al respecto;

recuerde que nunca est de msampliar nuestro campo de trabajo.

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choca contra la superficie de un espejo roratoriode varias caras. Como resultado, mientras estgirando este espejo, el haz es desviado forman-do entonces un haz que barre toda la extensindel cilindro, y cuando el haz abandona una caray hace contacto con la siguiente, se repite el pro-ceso con la lnea que sigue.

Ahora bien, al desarrollo de todo este proce-so se le conoce como electrofotografa, y en lintervienen bsicamente dos secciones (figura 1):

Seccin de control de video. En esta seccinse reciben los datos enviados desde la compu-tadora y se convierten en imagen con informa-cin binaria (bitmap binary).

Seccin de control del mecanismo. Recibe losdatos que provienen de la seccin anterior ylos enva a la unidad de escner lser LSU; ade-ms, controla el proceso de la electrofotografapara que el proceso de impresin se lleve a cabo.

Veamos algunos de los elementos ms impor-tantes que intervienen durante el proceso de im-presin de una imagen (figura 2):

Cartucho de tnerEste elemento se encarga, mediante el mtodode electrofotografa, de crear la imagen en la su-perficie del tambor o drum; los elementos que laintegran son el rodillo de carga, el OPC Drum, elrodillo DEV, el rodillo supply y, desde luego, unrea donde se almacena el tner.

Unidad de escner lser LSUEsta unidad es la encargada de controlar la ex-posicin y rotacin del rayo lser que incide so-bre la superficie del OPC Drum, el cual gira demanera sincronizada a la velocidad con que pasael papel.

Cuando el rayo lser hace contacto con el es-pejo giratorio, se produce una seal de sincroni-zacin (HSYNC), que es enviada a la seccin decontrol mecnico para que transfiera los datosde la imagen a la LSU, y de esta forma se sincro-nice la lnea de exploracin vertical con la pagi-nacin impresa.

Unidad de transferenciaEst formado por un rodillo de transferencia, queimpregna al papel del toner que hay en el tam-bor del OPC Drum.

FusorEs la unidad formada por una lmpara de calor(heat lamp), un rodillo de calor (heat roller) y unrodillo de presin (pressure roller); este ltimocontiene un termistor y un termostato. La funcinprincipal del fusor es adherir el toner al papel.

Proceso mecnico

Ahora bien, para que el trabajo de estas unida-des pueda ser realizado, se precisa de un proce-

Engine board

LSU

Video controler BD

Cara arriba

Sensor de salida

Sensor de alimentaci n

T/R

FusorCara abajo

Charola

Rodillo de transferencia

Superficie de la

unidad OPC drum

Figura 1

Algunos de los elementos msimportantes que intervienen

en el proceso de impresin deuna imagen.

Figura 2

Cartucho detner

Tambor OPC

Mecansmo

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-800v

OPC-1.4kv

Figura 5

Parte expuesta

-50v

Parte no expuesta

-800v

Tambor OPC

Exposici n

Figura 6

D/R S/ROPCDrum

-

-

-

-

-

-

-

T nerRevelado

-300V-500V

Figura 7

so independiente pero imprescindible; nos refe-rimos al proceso mecnico (figura 3). En la figu-ra 4 se muestra un diagrama a bloques de cmose realiza:

1. Alimentacin: a travs de un embrague de ali-mentacin, el rodillo de alimentacin gira ysuministra una hoja de papel, la cual al ser de-tectada por el sensor de alimentacin, envala informacin hacia la seccin de control demecanismo sobre la presencia del mismo.Cuando el sensor de alimentacin no funcio-na, se expide un mensaje de error para sea-lar que el papel se encuentra atorado.

2. Carga: a travs de la seccin de alto voltaje seaplica un voltaje de 1.4KV a toda la superfi-cie del rodillo de carga; el cual nicamentetransfiere un voltaje de aproximadamente -800V al tambor del OPC Drum (figura 5).

3. Exposicin: la exposicin del rayo lser se lle-va a cabo de acuerdo con los datos que recibe

la unidad de escner lser desde la seccin decontrol mecnico; de esta manera se encien-de y apaga el lser dependiendo de las porcio-nes de toner adheridas a la superficie del OPCDrum; cuando pequeas porciones son adhe-ridas a la superficie del OPC, adquiere un vol-taje negativo de -50V y -800V en las reasdonde se encuentra libre de toner (figura 6).

4. Revelado: este proceso se lleva a cabo con laayuda del rodillo D/R y del rodillo S/R. Esteltimo se carga con un voltaje de 500V, y elprimero con uno de 300V; ambos voltajes sonproporcionados por la seccin de alto voltaje.Los rodillos giran en la misma direccin, y eltoner entre ellos se convierte en carbn nega-tivo debido al contacto; despus, una porcinde toner se mueve hacia la superficie del OPCdrum y como resultado de esto, se obtiene unaimagen latente (figura 7).

Espejo

Cartucho de t ner

El toner se impregna en la "superficie"del OPC, para posteriormente sertransportado al papel

Unidad deesc ner l ser

LSU

Un sistemade engranesimpulsa elpapel hacia el mecanismo

En el fusor, elrodillo de presi ny calor adhierenel toner al papel

Proceso mec nico

Figura 3

2. Carga LSU3. Exposici n

4. Revelado

1. Alimentador7. Borrado

6. Fijaci n de t ner

8. Salida

5. TransferenciaSensor

de salidaSensor de

alimentaci n

H/R

C/R

T/R

D/R S/R

P/R

E/LOPCDrum

Figura 4

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5. Transferencia: a travs del rodillo de transfe-rencia, el toner se mueve de la superficie deltambor de OPC al papel. El toner que perma-nece en la superficie del tambor de OPC seratrado por el rodillo de transferencia, el cualse carga con un voltaje de +1500V. Y depen-diendo de la temperatura y la humedad, eltoner se mover a la superficie del papel (fi-gura 8).

6. Fijacin del toner: El toner que por electros-ttica est adherido a la hoja de papel, se fijaa sta cuando atraviesa dos rodillos localiza-dos dentro de la unidad de fusor (rodillo decalentamiento y rodillo de presin). En el mo-mento en que la hoja pasa por enmedio deestos dos rodillos, el toner se fija a ella; el ro-dillo de calentamiento es el que se encarga defijar el toner a la hoja, utilizando un rodillo depresin cuya fuerza es de 4kg. Cuando el rodi-llo de calentamiento est trabajando, se en-cuentra a una temperatura de180C; y cuandoest en modo de STBY, se halla a una tempe-ratura de 135C. La pequea unidad del ter-mostato se encarga de prevenir unsobrecalentamiento. Por su parte, la unidad deltermistor sensa la temperatura en toda la su-perficie del rodillo de calentamiento (figura 9).

7. Borrado: una vez que el toner se fija a la hoja,a veces quedan porciones de l en algunas par-tes de la superficie del OPC Drum; con el finde mantener siempre limpia esta seccin, seincluye dentro de sta una pequea unidadlimpiadora que se encarga de retirar todo eltoner excedente. Con este proceso se cierra elciclo y puede volver a reiniciarse en cualquiermomento.

8. Salida: cuando el proceso de fijacin del tonertermina, la hoja pasa por un sensor de salida,el cual le indicar a la seccin de control demecanismo que el sistema est listo para em-pezar a imprimir la informacin de la siguien-te hoja. Debemos aclarar que en este diseoslo se cuenta con tres sensores.

Voltajes requeridos

Ahora bien, al igual que cualquier otro equipoelectrnico, las impresoras lser requieren devoltajes especficos en componentes especficos,que es imprescindible conocer para poder efec-tuar una reparacin:

CPUEl CPU utiliza un microprocesador de 8 bits y sealimenta con un voltaje de 5V y funciona conuna frecuencia de reloj de 6.944 MHz.

EEPROMLa memoria EEPROM puede almacenar 256KBitsy tiene un tiempo de acceso de 150ns.Tambin se alimenta con un voltaje de 5V.

Circuito ResetEste circuito se encarga de inicializar al CPU ypreviene que tenga una operacin inestable acausa de las fluctuaciones de la potencia. El cir-cuito consiste en una combinacin de un com-parador con un circuito RC; de esta manera selogra sincronizar la restauracin.

Cuando un voltaje de 3.8V o ms se aplica alcontacto de comparador, la seal de la restau-racin va hacia arriba y el CPU activa el procesode inicializacin.

T/R

OPCDrum

TonerPapel

+600 2800v

Transferencia

Figura 8

Resorte

Rodilllo de presi n

Rodilllo de calentamiento

Termistor

Fusor

Figura 9

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Aplicaciones AnotacionesSalida

+5v(DC)

+24v(DC)

Partes l gicas Placa del mecanismo

Motor principalHVPSCircuito excitador de la l mpara de calorMotor LSU

LSUPlaca del panel decontrol

MecanismoM

Fuente de poder de ACL mpara de calorAC

Voltajes de salida para cada secci n de la impresora l ser (SMPS)

Puntos

Grupos usados AmericanoEuropeoEspecificaciones

Entrada(AC)

Salida(DC)

Voltaje de AC NormalM nimoM ximo

220v198v264v

120v90v

132v

M xima corriente AC 1.5arms 2.5arms

M xima corriente a la salidade la fuente (20C) 35Ap-p

Regulaci n de l nea 24v5v

24v 3%5v 2%

24v - 3% +10%5v 3%

2.7A 10%5A (Fusible)

Regulaci n de carga 24v5v

Rizo de ruido 24v5v

120mV (pico 400mV)50mV (pico 100mV)

Protecci n de 24vsobre-corriente 5v

Protecci n de 25vsobre-corriente 5v

33v5.6v

Especificaciones t cnicas de la fuente conmutada (SMPS)Tabla 1

Tabla 2

Motor DrivingEl driver del motor se utiliza para hacer trabajaral motor de pasos. Recibe los datos enviados des-de la seccin de control del mecanismo, y de estamanera impulsa al motor, permitiendo que lasseales sean manejadas por la CPU. Es activadocon una voltaje de 24V.

Solenoide Clutch (+24V)El solenoide controla al mecanismo que jala elpapel alojado en la charola, y recibe la seal decontrol del contacto que la CPU le enva por unade sus terminales.

Cuenta con un transistor, el activador, que esprotegido por un diodo; de esta manera, se con-trola el pulso de ruido generado por el solenoide.

Control del fusor (+24V, AC POWER)El circuito de control de temperatura del fusorse lee a travs de un dispositivo llamadotermistor, el cual se encarga de sensar la tem-peratura. Cuando sta alcanza un nivel inferioro superior a ciertos parmetros tcnicos, el cir-cuito de control de temperatura procede a en-cender o apagar la lmpara que se encuentra enel rodillo de heat (calor).

Por otra parte, el CPU, a travs de una de susterminales y del transistor, habilita el funciona-miento del fusor.

Cover Open Sensing (+24V)Al retirarse la cubierta de la impresora, en unade las terminales del CPU aparece un voltajeALTO; y cuando se vuelve a colocar la misma,aparece un voltaje BAJO.

Sensores de papel (+5V)Este tipo de impresoras incluye nicamente tressensores:

1. El sensor de alimentacin, que se encarga dedetectar el papel.

2. El sensor de salida, que enva un voltaje BAJOa la CPU.

3. El sensor Empty, que indica cuando se ha ter-minado el papel.

Fuente conmutadaLa fuente de alimentacin del modo de SMPS(switching) provee los voltajes de +5V y +24V. Destos, el primero se utiliza para alimentar a laCPU y a su parte lgica; en tanto, el voltaje de+24V sirve para alimentar a motores, a la sec-cin de alto voltaje, a la unidad de lser (LSU) ya la seccin de Clutch. Para alimentar al fusor,se requiere de 110VAC.

En la tabla 1 se muestran las especificacio-nes tcnicas de la fuente conmutada y en la ta-bla 2 los voltajes de salida de cada seccin.