Сегодня уже сложно представить себе жизнь без печатающих устройств. Перенести информацию на бумажный носитель время от времени бывает просто необходимо. Школьникам нужно распечатывать доклады, студентам – дипломы и курсовые, сотрудникам офисов – документы и договора.
Принцип работы струйного принтера
Прежде всего рассмотрим, как же работает струйный принтер. Стоит сразу оговориться, что по качеству печати он немного отстает от лазерного. Однако и стоимость струйного принтера существенно ниже. Данный вид принтера прекрасно подходит для дома. С ним легко обращаться, и он прост в обслуживании.
Если говорить о принципе работы лазерного и струйного принтеров, то они кардинально отличаются. Основное различие состоит в технологии подачи чернил, а также в устройстве аппаратной части. Обсудим для начала, как же работает струйный принтер.
Принцип работы этого печатающего устройства состоит в следующем: изображение формируется на специальной матрице, после чего оно отпечатывается на полотне при использовании жидких чернил. Существует еще одна разновидность струйных принтеров, в устройстве которых имеются картриджи. Картриджи устанавливаются в специальный блок. В данной конструкции чернила передаются в печатающую матрицу при помощи печатающей головки. После этого матрица переносит изображение на бумагу.
Хранение чернил и нанесение их на полотно
Есть несколько способов нанесения чернил на полотно:
— метод газовых пузырей;
— пьезоэлектрический метод;
— метод drop-on-demand.
Пьезоэлектрический метод подразумевает создание чернильных точек на полотне при использовании пьезоэлемента. Трубка разжимается и снова сжимается, не позволяя упасть лишним чернильным каплям. Метод газовых пузырей также известен под названием метод инжектируемых пузырей. Отпечаток на полотне они оставляют за счет высоких температур. Сопло каждой печатающей матрицы имеет нагревательный элемент. На нагрев такого элемента уходят доли секунды. После нагрева образовавшиеся пузыре через сопла переносятся на полотно.
В методе drop-on-demand также используются газовые пузыри. Однако, это уже более оптимизированный метод. Скорость и качество печати значительно возросли.
Чернила в струйном принтере обычно хранятся двумя способами. Первый способ предусматривает присутствие отдельного резервуара, из которого на печатающую головку подаются чернила. Во втором способе для хранения чернил применяется специальный патрон, который размещен в печатающей головке. Чтобы заменить патрон, придется менять саму печатающую головку.
Использование струйных принтеров
Особую популярность струйные принтеры приобрели благодаря тому, что в данных устройствах реализована возможность цветной печати. Изображение при цветной печати создается за счет наложения друг на друга основных тонов, имеющих разную степень насыщенности. Основной набор цветов также известен под аббревиатурой CMYK. В него входят такие цвета: черный, голубой, пурпурный и желтый. Изначально использовался набор из трех цветов. В него входили все перечисленные выше цвета, кроме черного. Но даже при наложении голубого, желтого и пурпурного цветов при 100% степени насыщенности все равно не удавалось добиться черного цвета, получался либо серый, либо коричневый. По этой причине было решено добавить в основной набор чернила черного цвета.
Струйный принтер: особенности работы
В качестве основных показателей работы принтера обычно рассматриваются такие параметры, как скорость печати, шумовые характеристики, долговечность и качество печати. Рассмотрим эксплуатационные качества струйного принтера.
Принцип работы такого принтера уже обсуждался выше. Чернила подаются на бумагу через специальные принтеры. Струйный принтер работает очень тихо в отличие от, например, игольчатых принтеров, в которых нанесение чернил происходит за счет ударно-механического процесса. Вы не услышите, как печатает струйный принтер, различить можно только шум механизма, перемещающего печатающие головки. Если говорить о шумовых характеристиках струйных принтеров в количественном соотношении, то при работе такого устройства уровень шума не превышает 40 децибел.
Теперь поговорим о скорости печати. Струйный принтер печатает намного быстрее, чем игольчатый. Однако, от такого показателя, как скорость, напрямую зависит качество печати. В этом смысле, чем больше скорость печати, тем хуже качество. При выборе режима высококачественной печати, процесс значительно замедлится. Краска на полотно будет наноситься тщательно. Такой принтер печатает со средней скоростью от 3 до 5 страниц в минуту. В современных печатающих устройствах этот показатель был увеличен до 9 страниц в минуту. Для печати цветных изображений потребуется немного больше времени.
Одним из главных преимуществ струйного принтера является шрифт. По качеству отображения шрифта печать струйного принтера можно сравнить, пожалуй, только с лазерным. Улучшить качество печати можно при использовании хорошей бумаги. Главное – выбирать бумагу, способную быстро впитывать влагу. Высокого качества изображения можно достичь, используя бумагу с плотностью от 60 до 135 г/м2. Хорошо себя зарекомендовала бумага для ксерокса. Ее плотность составляет 80 г/м2. Для ускорения процесса высыхания чернил в некоторых печатающих устройствах реализована функция подогрева бумаги. Несмотря на совершенно разный принцип работы струйного и лазерного принтера, при использовании данных устройств удается добиться одинакового качества.
Бумага для печати
Струйный принтер, к сожалению, не подойдет для печати на рулонных носителях. Также не предназначен он для создания копий: придется использовать многократную печать.
Недостатки струйного принтера
Как говорилось ранее, струйные принтеры печатают при помощи матрицы. Изображение при печати на струйном принтере формируется из точек. Самым главным и ценным элементом во всем устройстве является печатающая головка. Для уменьшения габаритов устройства многие фирмы встраивают печатающую головку в картридж. Струйный и лазерный принтер отличаются по принципу печати. К недостаткам работы струйных принтеров можно отнести следующие моменты:
1. Низкая скорость печати;
2. Засыхание чернил при длительном простое
3. Высокая стоимость и малый ресурс расходных материалов
Достоинства струйных принтеров
1. Оптимальное соотношение цена/качества. Многих пользователей при выборе печатающего устройства больше всего привлекает цена этого типа принтеров
2. Принтер имеет достаточно скромные габариты. Это дает возможность разметить его даже в небольшом кабинете или офисе. Никаких неудобств пользователю это не создаст.
3. Возможность самостоятельной заправки картриджей. Можно просто купить чернила и прочитать в руководстве пользователя, как правильно осуществлять заправку.
4. Наличие системы непрерывной подачи чернил. Такая система позволит значительно снизить расходы на печать при больших объемах
5. Высокое качество печати изображений и фотографий
6. Большой выбор используемых печатных носителей
Лазерный принтер
Под лазерным принтером сегодня подразумевается особая разновидность печатающего оборудования, предназначенного для нанесения текста или изображения на бумагу. Этот тип оборудования имеет весьма необычную историю. Принцип работы лазерного печатающего устройства стал обсуждаться только в 1969 году. Научные изыскания проводились в течении нескольких лет.
Для усовершенствования принципа работы данного аппарата предлагалось множество способов. Первый в мире копировальный аппарат, использующий для создания отпечатка лазерный луч, появился в 1978 году. Данное устройство имело огромные размеры, да и стоимость его зашкаливала. Некоторое время спустя данной разработкой занялась компания Canon.
Первый настольный лазерный принтер появился в 1979 году. Это привело к тому, что другие компании стали заниматься оптимизацией и продвижением новых моделей лазерных принтеров. Сам принцип печати при этом не изменился. Отпечатки, полученные при использовании лазерного принтера, имеют высокие характеристики. Им не страшно выцветание или стирание, они не боятся влаги. Изображения, полученные при помощи лазерного принтера, обладают высокой стойкостью и качеством.
Принцип работы лазерного принтера
Коротко опишем принцип работы лазерного принтера. Изображение при печати на лазерном принтере наносится в несколько этапов. Сначала под действием температуры расплавляется специальный пороше – тонер. Он прилипает бумаге. После этого специальным скребком с барабана снимается неиспользованный тонер и перемещается в накопитель отработки. Поверхность барабана поляризуется коронатором. На поверхности барабана формируется изображение. Затем барабан двигается по поверхности магнитного вала, на котором находится тонер. Тонер прилипает на заряженные участки барабана. После этого барабан соприкасается с бумагой и оставляет на ней тонер. Затем бумага прокатывается через специальную печку, в которой порошок под действием высокой температуры плавится и прилипает к бумаге.
Цветной лазерный принтер
От черно-белого процесс печати на цветном принтере отличается использованием нескольких оттенков. При смешивании этих оттенков в определенном соотношении можно создать основные цвета. Обычно в лазерных принтерах для каждого цвета используется свой отсек. В этом и заключается их основное отличие. Печать цветных изображений на таком принтере происходит в несколько этапов. Сначала происходит анализ изображения, после этого формируется распределение заряда. Далее осуществляется та же последовательность операций, что и при черно-белой печати: лист с тонером пропускается через печку, где порошок расплавляется и схватывается с бумагой.
Преимущества лазерных принтеров
1. Высокая скорость печати
2. Выносливость и стойкость изображения
3. Низкая себестоимость
4. Высокое качество
Недостатки лазерных принтеров
1. В процессе функционирования выделяется озон. Печатать на лазерном принтере можно только в хорошо проветриваемом помещении
2. Громоздкость
3. Высокое энергопотребление
4. Высокая цена
Заключение
Проанализировав принцип работы и основные характеристики струйных и лазерных принтеров, можно сказать, что для домашнего использования больше подходит первый тип устройств. Они обладают доступной стоимостью и небольшими габаритами. Лазерные принтеры больше подходят для офиса, где необходимо распечатывать большое количество документов.
Лазерные принтеры обеспечивают более высокое качество, чем струйные принтеры. Наиболее известными фирмами - разработчиками лазерных принтеров являются Hewlett-Packard, Lexmark.
Принцип действия лазерного принтера основан на методе сухого электростатического переноса изображения, изобретенном Ч.Ф.Карлсоном в 1939 г. и реализуемом также в копировальных аппаратах. Функциональная схема лазерного принтера приведена на рис. 5.6. Основным элементом конструкции является вращающийся барабан , служащий промежуточным носителем, с помощью которого производится перенос изображения на бумагу.
Рис. 5.6. Функциональная схема лазерного принтера
Барабан представляет собой цилиндр, покрытый тонкой пленкой светопроводящего полупроводника. Обычно в качестве такого полупроводника используется оксид цинка или селен. По поверхности барабана равномерно распределяется статический заряд. Это обеспечивается тонкой проволокой или сеткой, называемой коронирующим проводом, или коротроном. На этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение вокруг него светящейся ионизированной области, называемой короной.
Лазер, управляемый микроконтроллером, генерирует тонкий световой луч, отражающийся от вращающегося зеркала. Развертка изображения происходит так же, как и в телевизионном кинескопе: движением луча по строке и кадру. С помощью вращающегося зеркала луч скользит вдоль цилиндра, причем его яркость меняется скачком: от полного света до полной темноты, и так же скачкообразно (поточечно) заряжается цилиндр. Этот луч, достигнув барабана, изменяет его электрический заряд в точке прикосновения. Размер заряженной площади зависит от фокусировки луча лазера. Фокусируется луч с помощью объектива. Признаком хорошей фокусировки считают наличие четких кромок и углов на изображении. Для некоторых типов принтеров в процессе подзарядки потенциал поверхности барабана уменьшается от 900 до 200 В. Таким образом, на барабане, промежуточном носителе, возникает скрытая копия изображения в виде электростатического рельефа.
На следующем этапе на фотонаборный барабан наносится тонер - краска, представляющая собой мельчайшие частицы. Под действием статического заряда частицы легко притягиваются к поверхности барабана в точках, подвергшихся экспозиции, и формируют изображение уже в виде рельефа красителя.
Бумага втягивается из подающего лотка и с помощью системы валиков перемещается к барабану. Перед самым барабаном корот-рон сообщает бумаге статический заряд. Затем бумага соприкасается с барабаном и притягивает благодаря своему заряду частички тонера, нанесенные ранее на барабан.
Для фиксации тонера бумага пропускается между двумя роликами с температурой около 180 "С. После окончания процесса печати барабан полностью разряжается, очищается от прилипших лишних частиц для осуществления нового процесса печати. Лазерный принтер является постраничным , т. е. формирует для печати полную страницу.
Процесс работы лазерного принтера с момента получения команды от компьютера до выхода отпечатанного листа можно разделить на несколько взаимосвязанных этапов, во время которых оказываются задействованными такие функциональные компоненты принтера, как центральный процессор; процессор развертки; плата управления двигателем зеркала; усилитель яркости луча; блок управления температурой; блок управления подачей листа; плата управления протяжкой бумаги; интерфейсная плата; блок питания; плата кнопок и индикации управляющей панели; дополнительные платы расширения ОЗУ. По сути, функционирование лазерного принтера подобно компьютеру: тот же центральный процессор, на котором сосредоточены главные функции взаимосвязи и управления; ОЗУ, где размещаются данные и шрифты, интерфейсные платы и плата управляющей панели, осуществляющие связь принтера с другими устройствами, узел печати, выдающий информацию на лист бумаги.
Лазерные принтеры стали незаменимыми атрибутами офисной оргтехники. Такая популярность объясняется большой скоростью и невысокой себестоимостью печати. Чтобы понять, как работает эта техника, следует знать устройство и принцип работы лазерного принтера. На самом деле, вся магия аппарата объясняется простыми конструктивными решениями.
Еще в 1938 году Честером Карлсоном была запатентована технология, переносившая изображение на бумагу при помощи сухих чернил. Основным двигателем работы было статическое электричество. Электрографический метод (а это был именно он) получил большое распространение в 1949 году, когда корпорация Xerox взяла его за основу в работе самого первого своего аппарата. Однако до логического совершенства и полной автоматизации процесса потребовалось еще десятилетие работ – только после этого и появился первый «Ксерокс», который стал прообразом современных лазерных печатных устройств.
Первый лазерный принтер Xerox 9700
Сам же первый лазерный принтер появился только в 1977 году (им стала модель Xerox 9700). Тогда печать производилась со скоростью 120 страниц в минуту. Этот аппарат использовался исключительно в учреждениях и на предприятиях. А вот уже в 1982 году выходит первым настольный агрегат Canon. С этого времени к разработкам подключаются многочисленные бренды, которые и по сегодняшний день предлагают все новые варианты настольных лазерных печатающих помощников. Каждому человеку, решившему пользоваться подобной техникой, интересно будет узнать больше о внутреннем строении и принципе работы такого агрегата.
Несмотря на большой ассортимент, устройство лазерного принтера всех моделей является схожим. За основу работы взята фотоэлектрическая часть ксерографии , а сам прибор поделен на следующие блоки и узлы:
Первый блок представлен системой линз и зеркал . Именно здесь находится полупроводниковый тип лазера со способной фокусироваться линзой. Далее расположены зеркала и группы, которые могут вращаться, тем самым формируя изображение. Переходим к узлу, отвечающему за перенос изображения: в нем находятся сам тонерный картридж и ролик , переносящий заряд. Уже только в картридже присутствуют три основных формирующих изображение элемента: фотоцилиндр, вал с предварительным зарядом и магнитный вал (работающий совместно с барабаном устройства). И вот тут большую актуальность приобретает возможность фотоцилиндра менять свою проводимость под действием попавшего на него света. Когда фотоцилиндру придается зарядность, он сохраняет ее надолго, но при засвечивании уменьшается его сопротивление, что приводит к тому, что заряд начинает стекать с его поверхности. Так появляется необходимый нам оттиск.
В целом, существует два способа для создания картинки.
Попадая в агрегат, непосредственно перед будущим контактом с фотоцилиндром, соответствующий заряд получает и сама бумага. В этом ей помогает ролик переноса изображения. После переноса статический заряд исчезает при помощи специального нейтрализатора – так бумага перестает притягиваться в фотоцилиндру.
А как же фиксируется изображение? Это происходит за счет тех добавок, которые находятся в тонере. Они имеют определенную температуру плавления. Такая «печка» вдавливает в бумагу расплавленный порошок тонера, после чего он быстро застывает и становится долговечным.
Распечатанные на бумаге лазерным принтером изображения имеют отличную стойкость к многочисленным внешним воздействиям.
Определяющим звеном в работе лазерного принтера является картридж. Он представляет собой небольшой бункер с двумя отсеками – для рабочего тонера и для уже отработанного материала. Также здесь находится светочувствительный барабан (фотоцилиндр) и механические шестеренки для его проворачивания.
Сам тонер представляет собой порошок мелкодиспенсерного вида, который состоит из полимерных шариков – они покрыты специальным слоем магнитного материала. Если речь идет о цветном тонере, то в его состав дополнительно входят еще и красящие вещества.
Важно знать, что каждый производитель выпускает собственные оригинальные тонера – всем им присуща своя магнитность, дисперсность и прочие свойства.
Вот почему ни в коем случае нельзя заправлять картриджи случайными тонерами – это может негативно сказаться на его работоспособности.
Появление изображения или текста на бумаге будет состоять из таких последовательных этапов:
Как работает фотозаряд? Он формируется на фотобарабане (где, как уже понятно, зарождается и само будущее изображение). Для начала происходит снабжение зарядом, который может быть как отрицательным, так и положительным. Происходит это одним из следующих способов.
Это и есть работа освещения, в результате чего часть фотоцилиндра становится токопроводящей и пропускает заряд через металлическое основание в барабане. А участок, подвергшийся экспонированию, становится незаряженным (или приобретает слабый заряд). На этом этапе формируется еще невидимое изображение.
Технически это осуществляется так.
В этом процессе большое значение имеет магнитный вал из картриджа , похожий на трубку из металла, внутри которой находится магнитный сердечник. Часть поверхности вала помещена в заправочный тонер бункера. Магнит притягивает к валу порошок, и он выносится наружу.
Важно регулировать равномерность распределения слоя порошка – для этого существует специальное дозирующее лезвие . Оно пропускает лишь тонкий слой тонера, отбрасывая остальное назад. Если лезвие установлено неправильно, на бумаге могут появиться черные полосы.
После этого тонер продвигается на участок между магнитным валом и фотоцилиндром – здесь он притянется к проэкспонированным участкам, а от заряженных оттолкнется. Так изображение становится уже более видимым.
Чтобы изображение появилось уже на бумаге, в дело вступает ролик переноса , в металлическую сердцевину которого притягивается положительный заряд – он переносится на бумагу благодаря специальному прорезиненному покрытию.
Итак, частички отрываются от барабана и начинают перемещаться на страницу. Но удерживаются они здесь пока только из-за статического напряжения. Образно говоря, тонер просто насыпается там, где нужно.
Вместе с тонером могут попасть пыль и ворсинки бумаги, но они снимаются вайпером (специальной пластиной) и отправляются прямиком в отсек отходов на бункере. После полного круга барабана процесс повторяется.
Для этого используется свойство тонера расплавляться при высоких температурах. Конструктивно это в этом оказывают помощь два следующих вала:
Иногда подобная «печка» представляет собой термопленку – специальный гибкий и термостойкий материал с нагревательной составляющей и прижимным роликом. Её нагрев контролируется датчиком. Как раз в момент прохода между пленкой и прижимной частью бумага и разогревается до 200 градусов, что позволяет ей легко впитать в себя ставшим жидким тонер.
Дальнейшее остывание идет естественным образом – в лазерных принтерах обычно не требуется установка дополнительной охлаждающей системы. Однако здесь еще раз проходит специальный очиститель – обычно его роль исполняет фетровый вал .
Фетр обычно пропитывают специальным составом, что помогает смазать покрытие. Поэтому другое название такого вала – масляной.
А как же происходит цветная печать? В лазерном устройстве используется четыре таких основных колора – черный, пурпурный, желтый и голубой. Принцип печати такой же, как и в черно-белом случае, однако сначала принтер разобьет изображение на монохром для каждого цвета. Начинается последовательное перенесение каждым картриджем своего цвета, а в итоге наложения получается нужный результат.
Выделяют такие технологии цветной лазерной распечатки:
При многопроходном варианте в дело вступает промежуточный носитель – это вал или лента, переносящая тонер. Действует это так: за 1 оборот накладывается 1 цвет, потом в нужное место подается другой картридж, а поверх первой картинки ложится вторая. Достаточно четырех проходов, чтобы сформировалась полноценная картинка – она и перейдет на бумагу. Но и само устройство будет работать в 4 раза медленнее, чем его черно-белый собрат.
Как работает принтер с однопроходной технологией ? В этом случае все четыре отдельно печатающих механизма имеют общее управление – они выстроены в одну шеренгу, у каждого имеется свой собственный лазерный блок с переносным роликом. Так бумага и идет по барабану, последовательно собирая все четыре изображения картриджей. Только после этого прохода лист уходит в печку, где происходит закрепление картинки.
Достоинства лазерных принтеров сделали их фаворитами для работы с документацией, как в офисе, так и домашних условиях. А информация о внутренней составляющей их работы поможет любому пользователю вовремя заметить недочеты и обратиться в сервисную службу для технической поддержки функционирования устройства.
Изображение, получаемое с помощью современных лазерных принтеров (а также матричных и струйных), состоит из точек (dots). Чем меньше эти точки и чем чаще они расположены, тем выше качество изображения. Максимальное количество точек, которые принтер может раздельно напечатать на отрезке в 1 дюйм (25,4 мм), называется разрешением и характеризуется в точках на дюйм (dpi – dot per inch). Принтер считается неплохим, если его разрешение составляет 300 dpi (иногда применяют обозначение 300 x 300 dpi, что означает 300 dpi по горизонтали и 300 dpi по вертикали).
Лазерные принтеры менее требовательны к бумаге, чем, например, струйные, а стоимость печати одной страницы текстового документа у них в несколько раз ниже. При этом недорогие модели лазерных и светодиодных монохромных принтеров уже способны конкурировать по цене с высококачественными цветными струйными принтерами.
Большинство представленных на рынке лазерных принтеров предназначены для черно-белой печати; цветные лазерные принтеры весьма дороги и рассчитаны на корпоративных пользователей.
Лазерные принтеры печатают на любой плотной бумаге (от 60 г/м 2) со скоростью от 6 до... (эта цифра постоянно растет) листов в минуту (ppm – page per minutes), при этом разрешение может быть 1200 dpi и более. Качество текста, напечатанного на лазерном принтере с разрешением 300 dpi, примерно соответствует типографскому. Однако если страница содержит рисунки, содержащие градации серого цвета, то для получения качественного графического изображения потребуется разрешение не ниже 600 dpi. При разрешающей способности принтера 1200 dpi отпечаток получается почти фотографического качества. Если необходимо печатать большое количество документов (например, более 40 листов в день), лазерный принтер представляется единственным разумным выбором, поскольку для современных персональных лазерных принтеров стандартными параметрами являются разрешение 600 dpi и скорость печати 8...12 страниц в минуту.
Впервые лазерный принтер был представлен фирмой Hewlett Packard . В нем был использован электрографический принцип создания изображений – такой же, как в копировальных аппаратах. Различие состояло в способе экспонирования: в копировальных аппаратах оно происходит с помощью лампы, а в лазерных принтерах свет лампы заменил луч лазера (рис. 1).
Рис. 1. Устройство лазерного принтера
Сердцем лазерного принтера является фотопроводящий цилиндр (Оrganic Рhoto Conductor), который часто называют печатающим фотобарабаном или просто барабаном. С его помощью производится перенос изображения на бумагу. Фотобарабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой фоточувствительного полупроводника. Поверхность такого цилиндра можно снабдить положительным или отрицательным зарядом, который сохраняется до тех пор, пока барабан не освещен. Если какую-либо часть барабана экспонировать, покрытие приобретает проводимость, и заряд стекает с освещенного участка, образуя незаряженную зону. Это – ключевой момент в понимании принципа работы лазерного принтера.
Другой важнейшей частью принтера является лазер и оптико-механическая система зеркал и линз, перемещающая луч лазера по поверхности барабана. Малогабаритный лазер генерирует очень тонкий световой луч. Отражаясь от вращающихся зеркал (обычно четырехгранной или шестигранной формы), этот луч засвечивает поверхность фотобарабана, снимая ее заряд в точке экспонирования.
Для получения точечного изображения лазер включается и выключается при помощи управляющего микроконтроллера. Вращающееся зеркало разворачивает луч в виде строки скрытого изображения на поверхности фотобарабана.
После формирования строки специальный шаговый двигатель поворачивает барабан для формирования следующей. Это смещение соответствует разрешающей способности принтера по вертикали и обычно составляет 1/300 или 1/600 дюйма. Процесс образования скрытого изображения на барабане напоминает формирование растра на экране телевизионного монитора.
Используются два основных способа предварительного (первичного) заряда поверхности фотоцилиндра:
при помощи тонкой проволоки или сетки, называемой «коронирующим проводом». Высокое напряжение, подаваемое на провод, приводит к возникновению светящейся ионизированной области вокруг него, которая называется короной, и придает барабану необходимый статический заряд;
при помощи предварительно заряженного резинового вала (PCR).
Итак, на барабане сформировано невидимое изображение в виде статически разряженных точек. Что же дальше?
Перед тем как рассказать о процессе передачи и закрепления изображения на бумаге, рассмотрим устройство картриджа для принтера Laser Jet 5L фирмы Hewlett Packard . В этом типичном картридже можно выделить два основных отделения:
отделение для отработанного тонера и тонерный отсек.
Основные конструктивные элементы отделения для отработанного тонера (рис. 2):
1 – Фотобарабан (Organic Photo Conductor (OPC) Drum). Представляет собой алюминиевый цилиндр, покрытый органическим светочувствительным и фотопроводящим материалом (обычно оксидом цинка), который способен сохранять образ, наносимый лазерным лучом;
2 – Вал первичного заряда (Primary Charge Roller (PCR)). Обеспечивает равномерный отрицательный заряд барабана. Выполнен из токопроводящей резиновой или поролоновой основы, нанесенной на металлический вал;
3 – «Вайпер», ракель, чистящее лезвие (Wiper Blade, Cleaning Blade). Очищает барабан от остатков тонера, который не был перенесен на бумагу. Конструктивно выполнен в виде металлического каркаса (stamping) с полиуретановой пластиной (blade) на конце;
4 – Лезвие очистки (Recovery Blade). Перекрывает область между барабаном и бункером для отработанного тонера. Recovery Blade пропускает тонер, оставшийся на барабане, внутрь бункера и не дает ему высыпаться в обратном направлении (из бункера на бумагу).
1 – Магнитный вал (Magnetic Developer Roller, Мag Roller, Developer Roller). Представляет собой металлическую трубку, внутри которой находится неподвижный магнитный сердечник. К магнитному валу притягивается тонер, который перед подачей на барабан приобретает отрицательный заряд под действием постоянного или переменного напряжения;
2 – «Доктор» (Doctor Blade , Metering Blade). Обеспечивает равномерное распределение тонкого слоя тонера на магнитном вале. Конструктивно выполнен в виде металлического каркаса (stamping) с гибкой пластиной (blade) на конце;
3 – Уплотнительное лезвие магнитного вала (Mag Roller Sealing Blade). Тонкая пластина, аналогичная по функциям Recovery Blade. Перекрывает область между магнитным валом и отсеком подачи тонера. Mag Roller Sealing Blade пропускает тонер, оставшийся на магнитном вале, внутрь отсека, предотвращая утечку тонера в обратном направлении;
4 – Бункер для тонера (Toner Reservoir). Внутри него находится «рабочий» тонер, который будет перенесен на бумагу в процессе печати. Кроме того, в бункер встроен активатор тонера (Toner Agitator Bar) – проволочная рамка, предназначенная для перемешивания тонера;
5 – Пломба, чека (Seal). В новом (или регенерированном) картридже тонерный бункер запечатан специальной пломбой, которая предотвращает просыпание тонера при транспортировке картриджа. Перед началом эксплуатации эта пломба удаляется.
На рис. 4 изображен картридж в разрезе. Когда включается принтер, все компоненты картриджа приходят в движение: происходит подготовка картриджа к печати. Этот процесс аналогичен процессу печати, но лазерный луч не включается. Затем движение компонентов картриджа останавливается – принтер переходит в состояние готовности к печати (Ready).
Рис. 4. Картридж в разрезе
После отправки документа на печать, в картридже лазерного принтера происходят следующие процессы:
Зарядка барабана (рис. 5). Вал первичного заряда (PCR) равномерно передает на поверхность вращающегося барабана отрицательный заряд.
Рис. 5. Зарядка барабана
Экспонирование (рис. 6). Отрицательно заряженная поверхность барабана экспонируется лазерным лучом только в тех местах, на которые будет нанесен тонер. Под действием света фоточувствительная поверхность барабана частично теряет отрицательный заряд. Таким образом, лазер экспонирует на барабан скрытое изображение в виде точек с ослабленным отрицательным зарядом.
Рис. 6. Экспонирование
Нанесение тонера (рис. 7). На этом этапе скрытое изображение на барабане при помощи тонера превращается в видимое изображение, которое будет перенесено на бумагу. Тонер, находящийся около магнитного вала, притягивается к его поверхности под действием поля постоянного магнита, из которого изготовлена сердцевина вала. При вращении магнитного вала тонер проходит сквозь узкую щель, образованную «доктором» и валом. В результате он приобретает отрицательный заряд и прилипает к тем участкам барабана, которые были экспонированы. «Доктор» обеспечивает равномерность нанесения тонера на магнитный вал.
Рис. 7. Нанесение тонера
Перенос тонера на бумагу (рис. 8). Продолжая вращаться, барабан с проявленным изображением соприкасается с бумагой. С обратной стороны бумага прижимается к валу Transfer Roller, несущему положитель-ный заряд. В результате отрицательно заряженные частицы тонера притягиваются к бумаге, на которой получается изображение, «насыпанное» тонером.
Рис. 8. Перенос тонера на бумагу
Закрепление изображения (рис. 9). Лист бумаги с незакрепленным изображением перемещается к механизму закрепления, представляющему собой два соприкасающихся вала, между которыми протягивается бумага. Нижний вал (Lower Pressure Roller) прижимает ее к верхнему валу (Upper Fuser Roller). Верхний вал нагрет, и при соприкосновении с ним частицы тонера расплавляются и закрепляются на бумаге.
Рис. 9. Закрепление изображения
Очистка барабана (рис. 10). Некоторое количество тонера не переносится на бумагу и остается на барабане, поэтому его необходимо очистить. Эту функцию выполняет «вайпер». Весь тонер, оставшийся на барабане, счищается вайпером в бункер для отработанного тонера. При этом Recovery Blade закрывает область между барабаном и бункером, не позволяя тонеру просыпаться на бумагу.
Рис. 10. Очистка барабана
«Стирание» изображения (рис. 11). На этом этапе с поверхности барабана «стирается» скрытое изображение, нанесенное лазерным лучом. При помощи вала первичного заряда поверхность фотобарабана равномерно «покрывается» отрицательным зарядом, который восстанавливается в тех местах, где он был частично снят под действием света.
Лазерные принтеры широко применяются для печати документации в офисе и дома. Высокое качество печати и скорость работы обусловлены особенностями конструкции. Для того чтобы понять принцип работы оборудования, необходимо детально изучить устройство. Кратко рассмотреть этот вопрос не получиться, но чем детальнее мы все разберем, тем понятнее будет ответ.
В основе работы лазерного принтера лежит фотоэлектрический принцип ксерографии. Конструкция включает в себя сложные механизмы и узлы, которые можно разделить на три основных блока.
Элементы печатающего механизма:
Картридж состоит из тонера и барабана. Тонер по химическому составу представляет собой измельчённый полимерный материал. Порошки в зависимости от производителя отличаются по консистенции и физическим свойствам. Тонер отличается от чернил качеством получаемого изображения, но при работе с ним необходимо соблюдать осторожность.
Важно. Для качественной печати на лазерном принтере необходимо вовремя менять расходные материалы. Заправлять некачественным тонером картриджи не рекомендуется.
Барабан представляет собой цилиндр с фотопроводящей поверхностью. Магнитный вал заряжает тонер, а лезвие очистки очищает от неиспользованного тонера.
Принцип работы лазерного принтера состоит в создании предварительного изображения на барабане и последующем переносе его на бумагу. Качественный отпечаток получается за счёт точечного нанесения точек на фотобарабан при помощи лазера и системы зеркал. В основе принципа действия лазерного принтера лежит физический процесс ксерографии.
Чтобы понять, как печатает устройство, необходимо детально изучить этапы и принцип работы лазерного принтера:
Закрепление происходит при помощи высоких температур. Конструкция обеспечивает высокое качество печати и скорость работы. Технология постоянно развивается, предлагая новые решения.
Для того чтобы сформировать предварительное изображение, необходимо создать электрический заряд на поверхности барабана. Могут быть положительные и отрицательные частицы, в зависимости от модели принтера и особенностей конструкции.
Существует два способа передать заряд:
Процесс создания предварительного изображения на фотобарабане называется экспонированием. На поверхности барабана полупроводниковое покрытие, которое при попадании света начинает проводить ток. Освещение появляется благодаря тонкому лучу лазера и сложной системе зеркал.
По заданным параметрам луч формирует изображение, снимая заряд на засвеченных участках. Нанесение рисунка или текста происходит точечно. В результате получается на поверхности из отрицательно заряженных частиц. Вращение барабана происходит при помощи шагового двигателя. Точки наносятся по всей окружности.
Изображение проявляется при помощи тонера и магнитного вала. Механизм представляет собой трубку из металла с магнитным сердечником. При помощи вращения, тонер притягивается к валу. Дозирующее лезвие обеспечивает равномерное распределение краски по всей поверхности. Слой образуется путём прохождения тонера через зазор между лезвием и барабаном.
Внимание.Необходимо правильно установить механизм, чтобы избежать появление дефектов на распечатанном документе. Лишний тонер приводит к точкам и полоскам.
Магнитный вал работает циклично. В процессе работы притягиваются новые частицы, создавая изображение. Излишки порошка сбрасывают в специальный контейнер.
На бумагу изображение переносится также при помощи заряда. Подвижные механизмы подают лист из лотка к фотобарабану, рядом с которым находится вал для переноса изображения. Частицы тонера передаются по схеме на бумажный носитель из-за статического напряжения. Излишки краски попадают обратно в бункер. При помощи специальных элементов, на поверхности листа удаляется пыль и мелкие частицы. Восстановление заряда после целого цикла происходит при помощи коротрона. Далее процесс повторяется, пока всё изображение не перенесётся на бумагу.
Следующим этапом печати на лазерном принтере происходит закрепление. Данный этап необходим, чтобы на бумаге осталось изображение. Под воздействием высоких температур, тонер начинает плавиться, что позволяет прочно закрепиться на поверхности. Когда лист проходит между двух роликов происходит нагрев.
Справка. В зависимости от модели печка может нагреть порошок до 200–350 °C.
Вид нагрева:
Контроль температуры происходит при помощи датчика. В случае превышения значений, устройство автоматически отключается. Чтобы лист не приклеивался к барабану, на выходе стоит разделительный механизм. При соблюдении основных правил эксплуатации, данные элементы редко выходят из строя.
Лазерная цветная печать широко используется для печати качественных изображений. С учётом того, что принтер создаёт субстрактивную цветовую модель, удаётся получить любой оттенок. Это происходит за счёт поглощения и отражения разных световых волн. При введении чёрного цвета, на выходе получаются насыщенные цвета. Лазерный принтер состоит из большого количества модулей и блоков, которые позволяют смешивать цвета, и переносить изображение на лист. Модели отличаются по техническим характеристикам и принципу работы.
В отличие от чёрно-белого принтера, принцип работы цветного оборудования отличается. Перед началом печати, принтер обрабатывает изображение и разбивает его на монохром. Всего используется четыре основных цвета: голубой, пурпурный, жёлтый и чёрный. Для каждого из них предусмотрен отдельный отсек. В процессе печати оттенки смешиваются. Модели отличаются по конструкции и принципу действия.
Способы цветной печати:
Цветной лазерный принтер является высокотехнологичным устройством. Изделие, как правило, имеет свой процессор и HDD. Широко применяется технология переноса изображения на промежуточную секцию. Способ позволяет продлить срок службы изделия, т. к. отсутствует контакт печатающего механизма с бумагой. Такие устройства подойдут для использования в офисе и в домашних условиях.
