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雷射印表機列印原理

雷射印表機自1984年開發成功後,技術日新月益,產品亦朝多樣化,高品質及價格大眾化方向發展,除了新的機種不斷推出外,近來普遍深植人心的環保意識,亦促使碳粉卡匣再回收市場的萌芽發展。而本計劃預計開發之電子顯像劑的主要用途是提供給全彩高解析度雷射印表機做為其顯像的主要關鍵耗材,圖 1 是雷射印表機的成像機構示意圖,圖 2 為碳粉匣細部各零組件之示意圖。從圖中清楚的顯示雷射印表機之列印過程,是藉由感光鼓產生靜電潛像,再由電子顯像劑顯像完成的。常見的 EP 設備如多功能事物機、影印機及雷射印表機都是光電成像技術的應用,其成像的過程可以分成七個步驟:

  1. 佈電(Charging)-利用佈電輪(Primary Charge Roller, PCR)或電暈網(Corona)高壓放電,使感光鼓帶靜電;
  2. 曝光(Exposure)-顯像物資訊經微電腦處理送至光學機構以雷射光束(laser beam)投射至感光鼓,藉由元件上之感光材料行光電作用中和表面電荷,形成靜電潛影;
  3. 顯像(Developing)-將感光鼓上的靜電潛影與磁棒套筒(Magnetic Roller Sleeve)接觸,碳粉經過碳粉刮刀(doctor blade)摩擦而帶有電荷,並受到靜電吸引飛到感光鼓表面,以形成碳粉的顯影;
  4. 轉印(Transfer)-攜帶顯像碳粉的感光鼓表面與紙接觸時,傳送滾輪(transfer roller)利用相反電荷將碳粉轉移到紙面上;
  5. 固著(Fusing)-利用熱壓輪(Fusing/Pressure Roller),將紙上顯影的碳粉定著於紙上;
  6. 清理(Cleaning)-將感光鼓上殘存的碳粉利用清潔刮刀(Wiper Blade)刮除;
  7. 除電(Erasing)- 感光鼓上殘存的電荷利用光源或佈電滾輪將之去除,以利下次列印並減少列印缺陷的發生。

上述常見EP設備多用於商務及個人列印輸出用,較少應用於大量列印之印刷媒體業,主要是因為早期高速全彩之EP硬體設備昂貴不符需求。但近年來隨著高解析度、高速、全彩之EP設備技術的成熟,EP硬體設備的價格正逐步降低中。同時隨著數位化科技的發展,數位印刷的時代正因應而生。數位印刷用的EP設備具有下列特性:不需製版(Plateless)、短版印刷(Short Run Printing)、即時印刷(Printing on Time, POT)、即時打樣(Proofing on Time)及隨選列印(Printing on Demand, POD),有別隨傳統印刷的出版方式,極適合少量、多樣、快速、高品質的現代印刷需求。根據 Drupa 2000 及 IPEX 2002 印刷展的趨勢得知,數位印刷是未來印刷業的趨勢。數位印刷設備要取代傳統印刷設備,必須符合高速、高解析度、普通紙列印及低成本。目前符合上述需求的數位印刷設備有下列幾種:

解析度(dpi) 色階 顯像速度(sec) 印刷速度(m/sec) 紙張/色料
EP設備 600-800 多色階 ~10-5 6.35 普通/顏料
噴墨設備 300-1500 多色階 10-6~10-4 0.63~63.5 專用/顏料
電凝聚設備 400- 多色階 4 ×10-6 15 普通/顏料
磁記錄設備 300- ~10-6 ~15 普通/顏料
電荷沈積設備 300- 多色階 普通/顏料

現今技術最成熟且已商品化之設備主要為EP設備及噴墨設備。其中,噴墨設備偏向較低階、低解析、全彩、高速及低價之印刷產品(噴墨設備亦可實現高解析度輸出,但其成本高昂),而EP設備則多為高階、高解析度、全彩及高附加價值之印刷產品。目前以EP設備加入數位印刷市場的公司有Xerox, Oce, IBM, Xeikon, Agfa, Canon, HP-Indigo, Heidelberg-Kodak 及 Man Roland 等。

圖1:雷射印表機之成像機構示意圖
 圖2:碳粉匣細部各零組件及其相關位置之示意圖