Головна › Навігатори › Принцип роботи лазерного принтера Samsung. Світ периферійних пристроїв пк. Принципи кольорового друку

Принцип роботи лазерного принтера Samsung. Світ периферійних пристроїв пк. Принципи кольорового друку

Сьогодні мені хочеться розповісти про будову та принцип роботи лазерного принтера . Всі знайомі з цим пристроєм, але мало хто знає про принцип його роботи та причини його несправностей. У цій статті я постараюся наочно розповісти про принцип роботи «лазерників», а в наступних статтях про несправності лазерних принтерів, про причину їх появи, і про спосіб їх усунення.

Пристрій лазерного принтера

В основі роботи будь-якого сучасного лазерного принтера лежить фотоелектричнийпринцип ксерографії. Виходячи з цього методу, всі лазерні принтери конструктивно складаються з трьох основних частин (вузлів):

- блоку лазерного санування.

- Вузол перенесення зображення.

- Вузол закріплення зображення.

Під вузлом перенесення зображення зазвичай розуміють картридж лазерного принтера та ролик перенесення заряду (Transferroller) у самому принтері. Про влаштування картриджа «лазерників» ми поговоримо пізніше детальніше, а в цій статті розглянемо лише принцип роботи. Необхідно також зазначити, що замість лазерного сканування в деяких принтерах (переважно компанії «ОКІ» ) застосовується світлодіодне сканування. Функції вона виконуєеА тільки роль лазера виконують світлодіоди.

Наприклад розглянемо лазерний принтерНР LaserJet 1200 (рис 1). Модель досить вдала і добре зарекомендувала себе великим терміном служби, зручністю та надійністю.

Ми друкуємо на будь-якому матеріалі (в основному папір), і за відправку в «жерло» принтера відповідає - вузол подачі паперу. Як правило, він ділиться на два типи, що конструктивно відрізняються від друга. Механізм подачі з нижнього лотка, називається - Tray 1, а механізм подачі з верхнього(обхідного) - Tray 2. Незважаючи на конструктивні відмінності у своєму складі вони мають (див. рис. 3):

- Ролик захоплення паперу- потрібен для затягування паперу в принтер,

- Блоку гальмівного майданчика та сепаратора, необхідного для поділу та захоплення лише одного аркуша паперу.

Безпосередньо у формуванні зображення беруть участь картридж принтера(рис. 4) та блок лазерного сканування.

Картридж для лазерних принтерів складається із трьох основних елементів (див. рис. 4):

Фотоциліндри,

Валу попереднього заряду,

Магнітний вал.

Фотоциліндр

Фотоциліндр(ОРС- organicphotoconductivedrum), або також фотобарабан, являє собою алюмінієвий вал з нанесеним тонким шаром фоточутливого матеріалу, який додатково покритий захисним шаром. Раніше фотоциліндри робили на основі селену, тому їх ще називали селеновими валами, зараз їх роблять на основі фоточутливих органічних сполук, але їх стара назва як і раніше широко використовується.

Основна властивість фотоциліндра- Змінювати провідність під дією світла. Що це означає? Якщо фотоциліндру надати якийсь заряд, то він залишатиметься зарядженим досить довгий час, проте якщо його поверхню засвітити, то в місцях засвіти провідність фото покриття різко збільшується (зменшується опір), заряд «стікає» з поверхні фотоциліндра через внутрішній шар, що проводить, і в цьому місці з'явиться нейтрально заряджена область.

Мал. 2 Лазерний принтер НР 1200 зі знятим облицюванням.

Цифрами позначені: 1 – Картридж; 2 - Вузол перенесення зображення; 3 - Вузол закріплення зображення (пічка).

Мал. 3 Вузол подачі паперуTray 2 , вид з задньої сторониы.

1 – Ролик захоплення паперу; 2 - Гальмуючий майданчик (блакитна смужка) із сепаратором (на фотографії не видно); 3 - Ролик перенесення заряду (transferroller), що передає статичний заряд паперу.

Мал. 4 Картридж лазерного принтера у розібраному стані.

1- Фотоциліндр; 2 Вал попереднього заряду; 3- Магнітний вал.

Процес накладання зображення.

Фотоциліндр за допомогою валу попереднього заряду (PCR) отримує початковий заряд (позитивний чи негативний). Сама величина заряду визначається параметрами друку принтера. Після того як фотоциліндр зарядився, промінь лазера проходить по поверхні фотоциліндра, що обертається, і місця засвіти фотоциліндра стає нейтрально зарядженими. Ці нейтральні області відповідають необхідному зображенню.

Блок лазерного сканування складається:

Напівпровідниковий лазер з фокусувальною лінзою,
- Дзеркала, що обертається на моторі,
- Групи формують лінз,
- Дзеркала.

Мал. 5 Блок лазерного сканування із кришкою.

1,2 - Напівпровідниковий лазер з лінзою, що фокусує.; 3- Дзеркало, що обертається; 4- Група формують лінз; 5- Дзеркало.

Барабан має безпосередній контакт магнітним валом (Magneticroller), який подає тонер із бункера картриджа на фотоциліндр.

Магнітний вал є пустотілим циліндром з струмопровідним покриттям, всередину якого вставлений стрижень з постійного магніту. Тонер, що знаходиться в бункері, в бункері притягується до магнітного валу під дією магнітного поля сердечника і заряду, що додатково подається, величина якого також визначається установками друку принтера. Це визначає щільність майбутнього друку. З магнітного валу під дією електростатики тонер переноситься на сформоване лазером зображення на поверхні фотоциліндра, тому що він має початковий заряд, він притягується до нейтральних областей фотоциліндра і відштовхується від однаково заряджених. Це і є потрібне нам зображення.

Тут варто відзначити два основні механізми створення зображення. У більшості принтерів (НР,Canon, Xerox) застосовується тонер з позитивним зарядом, що залишається тільки на нейтральних поверхнях фотоциліндра, тобто лазер засвічує ті ділянки, де має бути зображення. Фото циліндр у цьому випадку заряджається негативно. Другим механізмом (застосовується в принтерахEpson, Kyocera, Brother) є використання негативно зарядженого тюнера, і лазер розряджає ділянки фотоциліндра на яких не повинно бути тонера. Фотоциліндр спочатку отримує позитивний заряд і заряджений тонер негативно, притягується до позитивно заряджених ділянок фотоциліндра. Таким чином у першому випадку виходить тонша передача деталей, а в другому більш щільна і рівномірна заливка. Знаючи ці особливості, можна точніше вибрати принтер для вирішення своїх завдань (друк тексту або друк скетчів).

Перед контактом із фотоциліндром папір також отримує статичний заряд (позитивний або негативний), за допомогою ролика перенесення заряду (Transferroller). Під дією цього статичного заряду тонер під час контакту переходить із фото циліндра на папір. Відразу після цього нейтралізатор статичного заряду видаляє цей заряд з паперу, що усуває притягування паперу до фотоциліндра.

Тонер

Тепер потрібно казати пару слів про тонер. Тонерє дрібно дисперсним порошком, що складається з полімерних кульок покритих шаром магнітного матеріалу. До складу кольорового тюнера також входять барвники. Кожна фірма у своїх моделях принтерів, МФУ та копірів використовує оригінальні тонери, що відрізняються дисперсністю, магніт.нністю та фізичними властивостями. Тому не в жодному випадку не можна заправляти картриджі випадковими тонерами, інакше можна дуже швидко занапастити принтер або МФУ (перевірено досвідом).

Якщо після проходу паперу через блок лазерного сканування витягти папір з принтера ми побачимо зображення, що вже сформувалося, яке можна легко зруйнувати дотиком.

Вузол фіксації зображення або «пічка»

Для того щоб зображення стало довговічним його потрібно зафіксувати. Фіксація зображеннявідбувається за допомогою добавок, що входять до складу тонера, мають певну температуру плавлення. За фіксацію зображення відповідає третій основний елемент лазерного принтера (рис. 6) - вузол фіксації зображення або «пічка». З фізичної точки зору фіксація здійснюється за рахунок вдавлювання в структуру паперу розплавленого тонера та подальшого його застигання, що надає зображенню довговічність та гарну стійкість до зовнішніх впливів.

Мал. 6 Вузол фіксації зображення або пічка. Зверху вид у зборі, знизу зі знятою планкою паперовідділювача.

1 - Термоплівка; 2 - Притискний вал; 3 – Планка відділника паперу.

Мал. 7 Нагрівальний елемент та термоплівка.

Конструктивно «піч» - може складатися з двох валів: верхнього, усередині якого знаходиться нагрівальний елемент і нижнього валу, необхідного для вдавлювання розплавленого тонера в папір. У принтері НР 1200 «пічка» складається з термоплівки(рис. 7) - спеціального гнучкого, термостійкого матеріалу, всередині якої знаходиться нагрівальний елемент, та нижнього притискного ролика, що притискає папір за рахунок підпірної пружини. За температурою термоплівки слідкує термодатчик(Термістор). Проходячи між термоплівкою та притискним валиком, у місцях контакту з термоплівкою папір розігрівається приблизно до 200° C˚ . За такої температури тонер розплавляється і в рідкому вигляді вдавлюється в текстуру паперу. Щоб папір не прилипав до термоплівки на виході з пічки стоять відділювачі паперу.

Ось, власне, ми і розглянули – "як влаштований принтер". Ці знання допоможуть нам надалі для з'ясування причин поломок та їх усунення. Але не в якому разі не варто самому лізти в принтер якщо ви не впевнені що зможете його відремонтувати, цим ви тільки зробите гірше. Краще не економити, а довірити цю справу професіоналам, адже покупка нового принтера вам коштуватиме значно дорожче.

Включає сім послідовних операцій зі створення заданого зображення на аркуші паперу. Це дуже цікавий та технологічний процес, який можна розділити на два основні етапи: нанесення зображення та його закріплення. Перший етап пов'язаний із роботою картриджа, другий протікає у блоці термозакріплення (пічці). У результаті за лічені секунди на білому аркуші паперу ми отримуємо зображення, що нас цікавить.

Отже, що відбувається за такий короткий проміжок часу в принтері? Давайте в цьому розберемося.

Заряд

Нагадаємо, що тонер є дрібнодисперсною субстанцією (5-30 мікрон), та його частинки дуже легко приймають будь-який електричний заряд.

У картриджі ролик заряду забезпечує рівномірну передачу негативного заряду фотобарабану. Це відбувається, коли ролик заряду притискається до фотобарабану, і обертаючись в одному напрямку (при цьому рівномірно повідомляючи негативний статичний заряд фотобарабану), змушує його обертатися в іншому.

Таким чином, поверхня фотобарабану має рівномірно розташований за площею негативний заряд.

Експонування

У наступному процесі відбувається експонування майбутнього зображення на фотобарабан.

Це відбувається завдяки лазеру. Лазерний промінь при попаданні на поверхню фотобарабану знімає тут негативний заряд (точка стає нейтрально зарядженою). Таким чином, лазерний промінь формує майбутню картинку за заданими координатами у програмі. Тільки в тих місцях де це потрібно.

Так ми отримуємо експоновану частину зображення як негативно заряджених точок на поверхні фотобарабану.

Проявка

Далі на експоноване зображення на поверхні фотобарабану рівним тонким шаром за допомогою ролика проявлення наноситься тонер. Частинки тонера приймають негативний заряд та формують на поверхні барабана майбутнє зображення.

Перенесення

Наступним етапом є перенесення тонерного негативно зарядженого зображення з фотобарабан на чистий аркуш паперу.

Це відбувається внаслідок зіткнення ролика перенесення зображення з аркушем паперу (аркуш проходить між роликом перенесення та фотобарабаном). Ролик переносу має високий позитивний потенціал, у результаті всі негативно заряджені частинки тонера (як сформованого зображення) переносяться на аркуш паперу.

Закріплення

Наступним етапом лазерного друку є закріплення зображення з тонера на аркуші паперу в блоці термозакріплення (у печі).

По суті це процес «запікання» на папери. Лист з тонером, проходячи між термовалом і притискним роликом, піддається термо-баричній (температура і тиск) обробці, в результаті чого тонер на листі закріплюється і стає стійким до зовнішніх механічних впливів.

На нашому малюнку Ви бачите термовал та притискний ролик. Термовал використовується у ряді апаратів лазерного типу друку. Всередині термовалу застосовується галогенова лампа, яка здійснює розігрів (нагрівальний елемент).

Існує інші моделі апаратів лазерного типу друку, де замість термовалу використовується термоплівка (як нагрівальний елемент). Відмінність між ними в тому, що при роботі галогенового нагрівача потрібно більше часу. Варто відзначити той факт, що апарати з термоплівкою дуже схильні до механічних впливів сторонніх предметів (скріпок, скоб від степлера) на аркуші паперу. Це може призвести до виходу з ладу самої термоплівки. Вона дуже чутлива до пошкоджень.

Очищення

Так як при цьому процесі на поверхні фотобарабану залишається невелика кількість тонера, в картриджі встановлюється ракель (чище лезо) для очищення від залишкових мікрочастинок тонера валу фотобарабану.

Прокручуючи, вал піддається очищенню. Залишковий порошок потрапляє в бункер із відпрацьованим тонером.

Зняття заряду

При останньому етапі вал фотобарабан стикається з роликом заряду. Це призводить до того, що на поверхні барабана знову вирівнюється карта негативного заряду (до цього моменту на поверхні залишалися як негативно заряджені місця так і нейтрально заряджені – вони і були проекцією зображення).

Таким чином, ролик заряду знову повідомляє поверхні фотобарабану рівномірно розподілений негативний потенціал.

Так закінчується цикл друку одного аркуша.

Висновок

Таким чином технологія лазерного друку включає сім послідовних етапів переносу і закріплення зображення на папері. На сучасних апаратах такий процес друку одного зображення на папері А4 займає лише лічені секунди.

При відбувається заміна зносилися внутрішніх деталей, таких як фотобарабан, ролик заряду або магнітний вал. Ці компоненти знаходяться всередині картриджа, і Ви можете побачити їх на малюнку, наведеному вище. Через знос цих елементів значно погіршується якість друку.

Трохи про історію лазерного друку

Ну і насамкінець трохи про розробку технології лазерного друку. Дивно, але технологія лазерного друку з'явилася раніше, наприклад, тієї ж технології матричного друку. Chester Carlson в 1938 винайшов метод друку, що отримав назву електрографія. Він застосовувався в копіювальних апаратах на той час (60-70-ті роки минулого століття).

Саме розробку і створення першого лазерного принтера наказують Гері Старквеатер (Gary Starkweather). Він був співробітником фірми Xerox. Його ідея полягала у використанні технології копіювального пристрою для створення принтера.

1971 року вперше з'явився перший лазерний принтерфірми Xerox Він називався Xerox 9700 Electronic Printing System. Серійне виробництво було налагоджено пізніше – 1977 року.

Сторінка 2 з 2

У статті розглядається принцип дії та пристрій сучасних лазерних принтерів. Вона відкриває серію статей, присвячених принципам та проблем лазерної плати.

Зображення, що отримується за допомогою сучасних лазерних принтерів (а також матричних та струминних), складається з точок (dots). Чим менше ці точки і чим частіше вони розташовані, тим вища якість зображення. Максимальна кількість точок, які принтер може роздільно надрукувати на відрізку в 1 дюйм (25,4 мм), називається роздільною здатністю і характеризується в точках на дюйм, при цьому роздільна здатність може бути 1200 dpi і більше. Якість тексту, надрукованого на лазерному принтері з роздільною здатністю 300 dpi, приблизно відповідає типографському. Однак якщо сторінка містить малюнки, що містять градації сірого кольору, то для отримання якісного графічного зображення потрібно роздільну здатність не нижче 600 dpi. При роздільній здатності принтера 1200 dpi відбиток виходить майже фотографічної якості. Якщо необхідно друкувати велику кількість документів (наприклад, більше 40 аркушів на день), лазерний принтер є єдиним розумним вибором, оскільки для сучасних персональних лазерних принтерів стандартними параметрами є роздільна здатність 600 dpi і швидкість друку 8 ... 1 2 сторінок за хвилину.

ПРИНЦИП РОБОТИ ЛАЗЕРНОГО ПРИНТЕРА

Вперше лазерний принтер було представлено фірмою Hewlett Packard. У ньому був використаний електрографічний принцип створення зображень - такий самий, як у копіювальних апаратах. Відмінність полягала у способі експонування: у копіювальних апаратах воно відбувається за допомогою лампи, а в лазерних принтерах світло лампи замінило промінь лазера.

Серцем лазерного принтера є фотопровідний циліндр (Organic Photo Conductor), який часто називають друкуючим фотобарабаном або барабаном. З його допомогою здійснюється перенесення зображення на папір. Фотобарабан є металевим циліндром, покритим тонкою плівкою фоточутливого напівпровідника. Поверхню такого циліндра можна забезпечити позитивним або негативним зарядом, який зберігається доти, доки барабан не освітлений. Якщо будь-яку частину барабана експонувати, покриття набуває провідності, і заряд стікає з освітленої ділянки, утворюючи незаряджену зону. Це ключовий момент у розумінні принципу роботи лазерного принтера.

Інший найважливішою частиною принтера є лазер та оптико-механічна система дзеркал і лінз, що переміщає промінь лазера поверхнею барабана. Малогабаритний лазер генерує дуже тонкий світловий промінь. Відбиваючись від дзеркал, що обертаються (зазвичай чотиригранної або шестигранної форми), цей промінь засвічує поверхню фотобарабану, знімаючи її заряд у точці експонування.

Для отримання точкового зображення лазер вмикається та вимикається за допомогою керуючого мікроконтролера. Дзеркало, що обертається, розгортає промінь у вигляді рядка прихованого зображення на поверхні фотобарабану.

Після формування рядка спеціальний кроковий двигун повертає барабан формування наступної. Це зсув відповідає вирішуючої здатності принтера по вертикалі і зазвичай становить 1/300 або 1/600 дюйма. Процес утворення прихованого зображення на барабані нагадує формування растру на екрані телевізійного монітора.

Використовуються два основних способи попереднього (первинного) заряду поверхні фотоциліндра:

Ø за допомогою тонкого дроту або сітки, яка називається «коронуючим проводом». Висока напруга, що подається на провід, призводить до виникнення світиться іонізованої області навколо нього, яка називається короною, і надає барабану необхідний статичний заряд;

Ø за допомогою попередньо зарядженого гумового валу(PCR).

Отже, на барабані сформовано невидиме зображення як статично розряджених точок. Що ж далі?

ПРИСТРІЙКартридж

Перед тим як розповісти про процес передачі та закріплення зображення на папері, розглянемо пристрій картриджа для принтера Laser Jet 5L фірми Hewlett Packard. У цьому типовому картриджі можна виділити два основні відділення: відділення для відпрацьованого тонера та тонерний відсік.

Основні конструктивні елементи відділення для відпрацьованого тонера:

1 - Фотобарабан(Organic Photo Conductor (OPC) Drum).Є алюмінієвим циліндром, покритим органічним світлочутливим і фотопровідним матеріалом (зазвичай оксидом цинку), який здатний зберігати образ, що наноситься лазерним променем;

2 - Вал первинного заряду(Primary Charge Roller (PCR)).Забезпечує рівномірний негативний заряд барабана. Виконаний із струмопровідної гумової або поролонової основи, нанесеної на металевий вал;

3 - « Вайпер» , ракель, чистяче лезо(Wiper Blade, Cleaning Blade).Очищає барабан від залишків тонера, який не було перенесено на папір. Конструктивно виконаний у вигляді металевого каркасу (stamping) з поліуретановою пластиною (blade) на кінці;

4 - Лезо очищення (Recovery Blade). Перекриває область між барабаном та бункером для відпрацьованого тонера. Recovery Blade пропускає тонер, що залишився на барабані, всередину бункера і не дає йому висипатись у зворотному напрямку (з бункера на папір).

Основні конструктивні елементи тонерного відсіку:

1 - Магнітний вал(Magnetic Developer Roller, Mag Roller, Developer Roller).Є металевою трубкою, всередині якої знаходиться нерухомий магнітний сердечник. До магнітного валу притягується тонер, який перед подачею на барабан набуває негативного заряду під дією постійної або змінної напруги;

2 - « Лікар» (Doctor Blade, Metering Blade).Забезпечує рівномірний розподіл тонкого шару тонера на магнітному валі. Конструктивно виконаний у вигляді металевого каркасу (stamping) із гнучкою пластиною (blade) на кінці;

3 - Ущільнювальне лезо магнітного вала(Mag Roller Sealing Blade). Тонка пластина, аналогічна за функціями Recovery Blade. Перекриває область між магнітним валом та відсіком подачі тонера. Mag Roller Sealing Blade пропускає тонер, що залишився на магнітному валі, всередину відсіку, запобігаючи витоку тонера у зворотному напрямку;

4 - Бункер для тонера (Toner Reservoir). Усередині нього знаходиться «робочий» тонер, який буде перенесено на папір у процесі друку. Крім того, в бункер вбудований активатор тонера (Toner Agitator Bar) – дротяна рамка, призначена для перемішування тонера;

5 - Пломба, чека (Seal). У новому (або регенерованому) картриджі тонерний бункер запечатаний спеціальною пломбою, яка запобігає просипанню тонера при транспортуванні картриджа. Перед початком експлуатації ця пломба видаляється.

ПРИНЦИП ЛАЗЕРНОЇ ДРУКУ

На малюнку зображено картридж у розрізі. Коли вмикається принтер, всі компоненти картриджа починають рухатися: відбувається підготовка картриджа до друку. Цей процес аналогічний процесу друку, але лазерний промінь не вмикається. Потім рух компонентів картриджа зупиняється – принтер переходить у стан готовності до друку.

Після надсилання документа на друк, у картриджі лазерного принтера відбуваються такі процеси:

Заряджання барабана. Вал первинного заряду (PCR) рівномірно передає на поверхню барабана, що обертається, негативний заряд.

Експонування. Негативно заряджена поверхня барабана експонується лазерним променем тільки в тих місцях, на які буде нанесений тонер. Під впливом світла фоточутлива поверхня барабана частково втрачає негативний заряд. Таким чином, лазер експонує на барабан приховане зображення у вигляді точок з ослабленим негативним зарядом.

Нанесення тонера. На цьому етапі приховане зображення на барабані за допомогою тонера перетворюється на видиме зображення, яке буде перенесено на папір. Тонер, що знаходиться біля магнітного валу, притягується до його поверхні під дією поля постійного магніту, з якого виготовлена серцевина валу. При обертанні магнітного валу тонер проходить крізь вузьку щілину, утворену «лікарем» та валом. В результаті він набуває негативного заряду і прилипає до тих ділянок барабана, які були експоновані. "Доктор" забезпечує рівномірність нанесення тонера на магнітний вал.

Перенесення тонера на папір. Продовжуючи обертатися, барабан із виявленим зображенням стикається з папером. З зворотного бокупапір притискається до валу Transfer Roller, що несе позитивний заряд. В результаті негативно заряджені частинки тонера притягуються до паперу, на якому виходить зображення, насипане тонером.

Закріплення зображення. Аркуш паперу з незакріпленим зображенням переміщається до механізму закріплення, що представляє собою два торкаються вала, між якими простягається папір. Нижній вал (Lower Pressure Roller) притискає її до верхнього валу (Upper Fuser Roller). Верхній вал нагрітий, і при зіткненні з ним частинки тонера розплавляються та закріплюються на папері.

Очищення барабана. Деяка кількість тонера не переноситься на папір і залишається на барабані, тому його потрібно очистити. Цю функцію виконує "вайпер". Весь тонер, що залишився на барабані, зчищається вайпером у бункер для відпрацьованого тонера. При цьому Recovery Blade закриває область між барабаном та бункером, не дозволяючи тонеру прокидатися на папір.

«Стирання» зображення. На цьому етапі з поверхні барабана стирається приховане зображення, нанесене лазерним променем. За допомогою валу первинного заряду поверхня фотобарабану рівномірно «покривається» негативним зарядом, який відновлюється в тих місцях, де він був частково знятий під дією світла.

Історія лазерних принтерів почалася в 1938 році з розробки технології друку сухим чорнилом. Честер Карлсон, працюючи над винаходом нового способу перенесення зображень на папір, використовував статичну електрику. Метод отримав назву електрографії і вперше був використаний корпорацією Xerox, що випустила в 1949 копіювальний апарат Model A. Однак для роботи цього механізму окремі операції потрібно виробляти вручну. Через 10 років створено повністю автоматичний Xerox 914, який вважається прообразом сучасних лазерних принтерів.

Ідея «намалювати» те, що пізніше має бути роздруковано, безпосередньо на копіювальному барабані лазерним променем належить Гері Старквітеру (Gary Starkweather). Починаючи з 1969 року компанія займалася розробкою і в 1977 році випустила серійний лазерний принтер Xerox 9700, який друкував зі швидкістю 120 сторінок за хвилину.

Апарат був дуже великим, дорогим, призначався виключно для підприємств та установ. А перший настільний принтер розробила Canon у 1982, через рік – Нова модель LBP-CX. Компанія HP в результаті співпраці з Canon у 1984 році розпочала виробництво серії Laser Jet і відразу ж зайняла лідируючу позицію на ринку лазерних принтерів для домашнього користування.

В даний час монохромні та кольорові друкувальні пристрої випускаються багатьма корпораціями. Кожна з них використовує власні технології, які можуть суттєво відрізнятися, але загальний принцип роботи лазерного принтера характерний для всіх пристроїв, а процес друку можна поділити на п'ять основних етапів.

Заряд фотобарабану

Друкуючий барабан (Optical Photoconductor, OPC) – це металевий циліндр, покритий фоточутливим напівпровідником, на якому формується зображення для подальшого друку. Спочатку OPC забезпечується зарядом (позитивним чи негативним). Зробити це можна одним із двох способів використовуючи:

коротрон (Corona Wire), або коронатор;
ролик заряду (Primary Charge Roller, PCR), або зарядний вал.

Коротрон являє собою блок із дроту та металевого каркасу навколо нього.

Провід коронатора – це вольфрамова нитка із вуглецевим, золотим або платиновим покриттям. Під дією високої напруги між дротом і каркасом виникає розряд, іонізована область (корона), що світиться, створюється електричне поле, яке передає статичний заряд фотобарабану.

Зазвичай у блок вбудовується механізм, що очищає провід, оскільки забруднення сильно погіршує якість друку. Використання коротрона має певні недоліки: подряпини, скупчення пилу, частинок тонера на нитці або її вигин може призвести до посилення електричного поля в цьому місці, різкого зниження якості роздруківок і, можливо, пошкодження поверхні барабана.

У другому варіанті конструкцію, що несе, з нагрівальним елементом усередині обгортає гнучка плівка, зроблена зі спеціальної термостійкої пластмаси. Технологія вважається менш надійною, використовується в принтерах для малого бізнесу та домашнього використання, де не очікується великих навантажень обладнання. Для запобігання прилипання аркуша до печі та закручування його навколо валу передбачено планку з відокремлювачами паперу.

Кольоровий друк

Для формування кольорового зображення використовуються чотири основні кольори:

чорний,
жовтий,
пурпурний,
блакитний.

Друк здійснюється за тим же принципом, що і чорно-біла, але принтер розбиває картинку, яку потрібно отримати, на монохромні зображення для кожного з кольорів. У процесі роботи кольорові картриджі переносять на папір свої малюнки, які накладення друг на друга дає підсумковий результат. Існує дві технології кольорового друку.

Багатопрохідна

У цьому способі використовується проміжний носій – вал чи стрічка перенесення тонера. За один оберт на стрічку наноситься один з кольорів, потім у потрібне місце подається інший картридж і поверх першого зображення накладається друге. За чотири проходи на проміжному носії формується повне зображення, яке переноситься на папір. Швидкість друку кольорового зображення в принтерах, що використовують цю технологію, у чотири рази менша, ніж монохромного.

Однопрохідна

Принтер включає комплекс з чотирьох окремих друкуючих механізмів під загальним управлінням. Кольорові та чорні картриджі вибудовані в лінійку, кожному відповідає окремий лазерний блок та ролик переносу, а папір проходить під фотобарабанами, послідовно збираючи всі чотири монохромні зображення. Лише після цього аркуш потрапляє до грубки, де тонер закріплюється на папері.

Друкуйте із задоволенням.

Лазерні принтери менш вимогливі до паперу, ніж, наприклад, струменеві, а вартість друку однієї сторінки текстового документау них у кілька разів нижче. При цьому недорогі моделі лазерних та світлодіодних монохромних принтерів вже здатні конкурувати за ціною високоякісними кольоровими. струминними принтерами.

Більшість представлених на ринку лазерних принтерів призначені для чорно-білого друку; Кольорові лазерні принтери дуже дорогі та розраховані на корпоративних користувачів.

Лазерні принтери друкують на будь-якому щільному папері (від 60 г/м 2 ) зі швидкістю від 6 до... (Ця цифра постійно зростає) аркушів за хвилину (ppm – page per minutes), при цьому роздільна здатність може бути 1200 dpi і більше. Якість тексту, надрукованого на лазерному принтері з роздільною здатністю 300 dpi, приблизно відповідає типографському. Однак, якщо сторінка містить малюнки, що містять градації сірого кольору, то для отримання якісного графічного зображенняпотрібна роздільна здатність не нижче 600 dpi. При роздільній здатності принтера 1200 dpi відбиток виходить майже фотографічної якості. Якщо необхідно друкувати велику кількість документів (наприклад, більше 40 аркушів на день), лазерний принтер є єдиним розумним вибором, оскільки для сучасних персональних лазерних принтерів стандартними параметрами є роздільна здатність 600 dpi та швидкість друку 8...12 сторінок за хвилину.

ПРИНЦИП РОБОТИ ЛАЗЕРНОГО ПРИНТЕРА

Вперше лазерний принтер був представлений фірмою Hewlett Packard. У ньому був використаний електрографічний принцип створення зображень – такий самий, як у копіювальних апаратах. Відмінність полягала у способі експонування: у копіювальних апаратах воно відбувається за допомогою лампи, а в лазерних принтерах світло лампи замінило промінь лазера (рис. 1).

Мал. 1. Пристрій лазерного принтера

Серцем лазерного принтера є фотопровідний циліндр (Organic Рhoto Conductor), який часто називають друкуючим фотобарабаном або просто барабаном. З його допомогою здійснюється перенесення зображення на папір. Фотобарабан є металевим циліндром, покритим тонкою плівкою фоточутливого напівпровідника. Поверхню такого циліндра можна забезпечити позитивним або негативним зарядом, який зберігається доти, доки барабан не освітлений. Якщо будь-яку частину барабана експонувати, покриття набуває провідності, і заряд стікає з освітленої ділянки, утворюючи незаряджену зону. Це ключовий момент у розумінні принципу роботи лазерного принтера.

Після формування рядка спеціальний кроковий двигун повертає барабан формування наступної. Це усунення відповідає роздільній здатності принтера по вертикалі і зазвичай становить 1/300 або 1/600 дюйма. Процес утворення прихованого зображення на барабані нагадує формування растру на екрані телевізійного монітора.

Використовуються два основних способи попереднього (первинного) заряду поверхні фотоциліндра:
за допомогою тонкого дроту або сітки, яка називається «коронуючим проводом». Висока напруга, що подається на провід, призводить до виникнення іонізованої області, що світиться навколо нього, яка називається короною, і надає барабану необхідний статичний заряд;
за допомогою попередньо зарядженого гумового валу (PCR).

Отже, на барабані сформовано невидиме зображення як статично розряджених точок. Що ж далі?

КОНСТРУКЦІЯ КАРТРИДЖУ

Перед тим як розповісти про процес передачі та закріплення зображення на папері, розглянемо пристрій картриджа для принтера Laser Jet 5L фірми Hewlett Packard. У цьому типовому картриджі можна виділити два основні відділення:
відділення для відпрацьованого тонера та тонерний відсік.

Основні конструктивні елементи відділення для відпрацьованого тонера (рис. 2):

1 – Фотобарабан (Organic Photo Conductor (OPC) Drum). Є алюмінієвим циліндром, покритим органічним світлочутливим і фотопровідним матеріалом (зазвичай оксидом цинку), який здатний зберігати образ, що наноситься лазерним променем;

2 - Вал первинного заряду (Primary Charge Roller (PCR)). Забезпечує рівномірний негативний заряд барабана. Виконаний із струмопровідної гумової або поролонової основи, нанесеної на металевий вал;

3 - "Вайпер", ракель, що чистить лезо (Wiper Blade, Cleaning Blade). Очищає барабан від залишків тонера, який не було перенесено на папір. Конструктивно виконаний у вигляді металевого каркасу (stamping) з поліуретановою пластиною (blade) на кінці;

4 – Лезо очищення (Recovery Blade). Перекриває область між барабаном та бункером для відпрацьованого тонера. Recovery Blade пропускає тонер, що залишився на барабані, всередину бункера і не дає йому висипатись у зворотному напрямку (з бункера на папір).

Основні конструктивні елементи тонерного відсіку (див. рис. 3):

1 - Магнітний вал (Magnetic Developer Roller, Mag Roller, Developer Roller). Є металевою трубкою, всередині якої знаходиться нерухомий магнітний сердечник. До магнітного валу притягується тонер, який перед подачею на барабан набуває негативного заряду під дією постійної або змінної напруги;

2 - "Доктор" (Doctor Blade, Metering Blade). Забезпечує рівномірний розподіл тонкого шару тонера на магнітному валі. Конструктивно виконаний у вигляді металевого каркасу (stamping) із гнучкою пластиною (blade) на кінці;

3 – Ущільнювальне лезо магнітного валу (Mag Roller Sealing Blade). Тонка пластина, аналогічна за функціями Recovery Blade. Перекриває область між магнітним валом та відсіком подачі тонера. Mag Roller Sealing Blade пропускає тонер, що залишився на магнітному валі, всередину відсіку, запобігаючи витоку тонера у зворотному напрямку;

4 – Бункер для тонера (Toner Reservoir). Усередині нього знаходиться «робочий» тонер, який буде перенесено на папір у процесі друку. Крім того, в бункер вбудований активатор тонера (Toner Agitator Bar) – дротяна рамка, призначена для перемішування тонера;

5 - Пломба, чека (Seal). У новому (або регенерованому) картриджі тонерний бункер запечатаний спеціальною пломбою, яка запобігає просипанню тонера при транспортуванні картриджа. Перед початком експлуатації ця пломба видаляється.

ПРИНЦИП ЛАЗЕРНОЇ ДРУКУ

На рис. 4 зображено картридж у розрізі. Коли вмикається принтер, всі компоненти картриджа починають рухатися: відбувається підготовка картриджа до друку. Цей процес аналогічний процесу друку, але лазерний промінь не вмикається. Потім рух компонентів картриджа зупиняється – принтер перетворюється на стан готовності до друку (Ready).

Мал. 4. Картридж у розрізі

Після надсилання документа на друк, у картриджі лазерного принтера відбуваються такі процеси:
Заряджання барабана (рис. 5). Вал первинного заряду (PCR) рівномірно передає на поверхню барабана, що обертається, негативний заряд.

Мал. 5. Заряджання барабана

Експонування (рис. 6). Негативно заряджена поверхня барабана експонується лазерним променем тільки в тих місцях, на які буде нанесений тонер. Під впливом світла фоточутлива поверхня барабана частково втрачає негативний заряд. Таким чином, лазер експонує на барабан приховане зображення у вигляді точок з ослабленим негативним зарядом.

Мал. 6. Експонування

Нанесення тонера (рис. 7). На цьому етапі приховане зображення на барабані за допомогою тонера перетворюється на видиме зображення, яке буде перенесено на папір. Тонер, що знаходиться біля магнітного валу, притягується до його поверхні під дією поля постійного магніту, з якого виготовлена серцевина валу. При обертанні магнітного валу тонер проходить крізь вузьку щілину, утворену «лікарем» та валом. В результаті він набуває негативного заряду і прилипає до тих ділянок барабана, які були експоновані. "Доктор" забезпечує рівномірність нанесення тонера на магнітний вал.

Мал. 7. Нанесення тонера

Перенесення тонера на папір (рис. 8). Продовжуючи обертатися, барабан із виявленим зображенням стикається з папером. З зворотного боку папір притискається до валу Transfer Roller, що несе позитивний заряд. В результаті негативно заряджені частинки тонера притягуються до паперу, на якому виходить зображення, насипане тонером.

Мал. 8. Перенесення тонера на папір

Закріплення зображення (рис. 9). Лист паперу з незакріпленим зображенням переміщається до механізму закріплення, що представляє собою два вали, що дотикаються, між якими простягається папір. Нижній вал (Lower Pressure Roller) притискає її до верхнього валу (Upper Fuser Roller). Верхній вал нагрітий, і при зіткненні з ним частинки тонера розплавляються та закріплюються на папері.

Мал. 9. Закріплення зображення

Очищення барабана (рис. 10). Деяка кількість тонера не переноситься на папір і залишається на барабані, тому його потрібно очистити. Цю функцію виконує "вайпер". Весь тонер, що залишився на барабані, зчищається вайпером у бункер для відпрацьованого тонера. При цьому Recovery Blade закриває область між барабаном та бункером, не дозволяючи тонеру прокидатися на папір.

Мал. 10. Очищення барабана

«Стирання» зображення (рис. 11). На цьому етапі з поверхні барабана стирається приховане зображення, нанесене лазерним променем. За допомогою валу первинного заряду поверхня фотобарабану рівномірно «покривається» негативним зарядом, який відновлюється в тих місцях, де він був частково знятий під дією світла.

Популярне в рубриці: