Лазерный принтер как работает

Как устроен и работает лазерный принтер

В магазинах на полках можно увидеть принтеры разных брендов, но всех их можно разделить на два вида, струйные и лазерные. Если со струйными все более или менее понятно, жидкие чернила наносятся капельным способом, то как работает лазерный принтер, не всем понятно.

  1. История возникновения лазерной печатной техники
  2. Что же внутри
  3. Как устроен картридж
  4. Процесс рождения оттиска
  5. Заряд барабана
  6. Экспонирование
  7. Проявка
  8. Перенос
  9. Закрепление изображения
  10. Как осуществляется цветная лазерная печать

История возникновения лазерной печатной техники

Первый прототип лазерного принтера был изобретен 1938 году Честером Карлсоном, который на момент его изобретения учился на юридическом факультете и работал юристом в патентном бюро США. Первые отпечатанные при помощи статического электричества листы были получены в его домашней лаборатории. Сначала он пытался продать свою разработку IBM. Но те отказались покупать изобретение. Только в 1946 году его научной разработкой заинтересовалась частная компания Xerox. А в 1949 году на рынке впервые появились принтеры, которые используют для печати сухие чернила.

Первые модели были очень громоздкими и требовали определенного уровня подготовки от операторов. Через десять лет после первого выпуска промышленной модели появились более компактные и удобные аппараты. Модель носила название Xerox 914. Она печатала со скоростью 7 листов в минуту, что на тот момент считалось очень высоким показателем. При этом качество изображение было значительно выше, чем у популярных тогда матричных принтеров.

Первый лазерный принтер появился в 1969 году все у той же Xerox. В 1978 году одному из сотрудников компании, Гэри Старкуезеру, удалось изобрести лазер и установить его в аппарат. Это было первое устройство лазерного принтера. Однако первая модель получилась слишком дорогой. Цена аппарата составляла около 350 000 долларов.

Важно! Некоторые модели принтеров используют тонер с положительно заряженными частичками, а барабан заряжают не отрицательными, а положительными зарядами.

Такая разница возникла потому, что разные компании использовали собственные разработки, которые считались секретом фирмы. Тогда было мало известно, что такое представляет собой лазерный принтер, как он устроен, но были известны принципы, по которым он должен работать. При выборе тонера для заполнения картриджа это надо учитывать!

Так как спрос на лазерные принтеры в начале 80-х годов вырос, то появились другие компании, которые хотели заработать на этом рынке. Первая доступная модель аппарата была выпущена компанией Cannon. Xerox со временем утратили свои позиции и ушла с рынка. Сегодня в магазинах оргтехники можно увидеть лазерные принтеры самых разных брендов. Появились различные модели, но устройство и принцип работы лазерного принтера остался прежний.

Что же внутри

Лазерный принтер состоит из платы, лазерной головки, печатного блока – в него встроена печка и электродвижок для вращения барабана, а также картриджа. Картридж лазерного принтера – съемная заменяемая деталь.

Плата – это мозг принтера. Через плату происходит передача команд от компьютера к принтеру, управление всеми элементами, которые находятся внутри принтера, в том числе направлением лазерного луча.

Печатный блок. Печатный блок имеет сложное строение. Он сочетается в себе механические элементы – шестеренки и рычажки, с помощью которых происходит взаимосвязанное движение барабана, валиков подачи бумаги, подачи тонера и вывода отпечатанного листа; термические – электронагревательная полоска (печка), за которую такой печатный аппарат иногда называют термопринтером.

Картридж. Это основной печатный элемент лазерного принтера. Устройство картриджа лазерного принтера включает в себя несколько взаимосвязанных компонентов.

Как устроен картридж

Картридж лазерного принтера состоит из барабана, резинового роллера, магнитного роллера, лезвия дозирования тонера и бокса, в который засыпается тонер. По бокам картриджа установлены шестерни, с помощью которых роллеры и барабан приводятся в движение. Магнитный роллер состоит из внешнего корпуса и магнитного сердечника. Магнит притягивает частички тонера, а лезвие выравнивает их по всей поверхности вала.

Интересный факт! Картридж – это чисто механический аппарат, который запускается приводом. На картридже установлен небольшой чип, но он нужен только для сбора информации компьютером о количестве напечатанных страниц за все время работы принтера. Чип можно убрать – картридж будет работать также как и прежде.

Почти все модели картриджей поддерживают возможность повторного заполнения тонером. Картридж – это заменяемый элемент принтера. Через некоторое время в негодность приходит фотобарабан и магнитный роллер. Это сопровождается ухудшением качества печати, появлением белых и черных полос.

Процесс рождения оттиска

Процесс того, как работает принтер, выглядит следующим образом:

  1. Получив команду печати от компьютера, барабан начинает вращаться. Вместе с ним вращается резиновый роллер, который заряжает фотобарабан отрицательными частицами.
  2. Лазер обнуляет заряд в тех местах, на которые должен наноситься текст или рисунок.
  3. Отрицательно заряженные частички тонера попадают на нейтральные участки – так образуется изображение.
  4. С помощью специальных роликов, лист бумаги заряжается положительными частичками, возникающими в процессе трения.
  5. Рисунок или текст переносятся за счет разницы в заряде на бумагу.
  6. Изображение закрепляется тем, что специальной печкой, которая находится в печатном блоке, оно «впекается» в бумагу под действием высокой температуры (около 200 градусов Цельсия).
  7. Остатки отработанных чернил счищаются резиновым роликом, этим же роликом снова заряжается барабан.

Важно! На некоторых принтерах используется лента переноса изображения. Если она имеется, то сначала изображение формируется на ней, а потом переносится на фотобарабан.

Заряд барабана

Изначально его заряд нейтральный. Однако чтобы процесс печати начался, его поверхность заряжают отрицательными зарядами. Делают это с помощью специального резинового роллера. Заряды возникают в результате трения поверхностей друг о друга. Поверхность барабана покрыта специальным фоточувствительным покрытием. Поэтому под действием лазера, заряд на его поверхности может меняться.

Экспонирование

Лазер расположен в передней части корпуса лазерного принтера или сбоку. Луч лазера попадает на фотовал и меняет заряд на его поверхности с отрицательного на нейтральный (не путать с положительным!). Экспонирование (освещение) лазером линейную разверстку с высокой частотой. В старых моделях сложная фокусировка производилась с помощью зеркал и линз. Схема принтера была очень сложной, а сам аппарат занимал большую площадь. Современные модели принтеры устроены проще, но при этом качество печати у них выше. Они занимают мало места и могут печатать с большой скоростью – до 27 страниц в минуту.

Важно! Барабан очень чувствителен к царапинам. В местах, где фоточувствительное покрытие содрано заряд всегда нейтральный. Это отражается на качестве печати. В этих местах появляются черные или белые полосы.

Проявка

На поверхности барабана образуется зеркальное изображение. Частички тонера переносятся с магнитного роллера на поверхность барабана и прилипают к нему за счет разности заряда. Проявка монохромного и цветного принтера отличаются, так как устроен цветной принтер сложнее. При цветной печати изображение сначала формируется на ленте переноса изображения, а потом только переносится на барабан и бумагу.

Интересно! Если прервать печать и вытащить картридж из принтера, то на барабане можно увидеть изображение, но только при условии, что до его поверхности не касались пальцами.

Перенос

Перенос на бумагу производится под действием все того же статического электричества. При этом бумага даже не касается поверхности фотобарабана! Бумагу, перед тем как пропустить под фотовалом, наэлектрилизовывают с помощью резиновых валиков. Когда она проходит мимо барабана, то отрицательные частички с него перелетают на поверхность бумаги, которая имеет положительный заряд. На бумаге образуется изображение, а ее поверхность становиться нейтрально-заряженной.

Закрепление изображения

После того, как рисунок или текст будут перенесены на бумагу, их надо закрепить, иначе изображение осыплется, как только лист бумаги попадет в руки. Тонер закрепляют на бумаге при помощи печки. Печка нагревает частички чернил, они плавятся, становятся жидкими, проникают вглубь бумаги и мгновенно затвердевают. Образуется нестираемое и невыгораемое изображение высокой четкости.

ВАЖНО! Частички чернил (тонера) начинают плавиться при температуре 180-200 градусов, независимо плавились они до этого или нет. Поэтому на лазерном принтере нет двусторонней печати (программно), так как печать с обратной стороны приводит к ухудшению качества на лицевой. К тому же в воздух выделяются едкие ядовитые вещества, которые входят в состав тонера и бумаги.

Как осуществляется цветная лазерная печать

Принтер для цветной лазерной печати имеет более сложное строение, но принцип работы принтера такой же, как для монохромной. Это касается не столько печатного блока, сколько устройства картриджа, лазера и платы.

Ниже дано описание того, как происходит процесс цветной печати:

  1. Сначала цифровое изображение обрабатывается с помощью специально разработанных для этого алгоритмов и передается на плату управления принтера.
  2. Лазером формируется изображение на поверхности барабана.
  3. Из разных боксов под тонер, в определенном порядке, из отдельных сопел, подается тонер определенного цвета.
  4. Мелкие разноцветные частички сухих чернил наносятся на ленту переноса изображения. Под лентой находится фотовал, который притягивает частички тонера.
  5. Изображение переносится на бумагу, частички тонера запекаются печкой.

В результате должно получиться изображение высокой четкости. Процесс печати на цветном принтере займет больше времени, так как боксы с чернилами перемещаются, чтобы на тот или иной участок на бумаге в итоге приобрел нужный цвет и оттенок. В боксах содержатся чернила синего, желтого, лилового и черного цвета.
Важно! Цветные фотографии на цветном лазерном принтере получаются хуже, чем на струйном. Это связано с тем, что на таком изображение много полутонов, которые аппарату труднее печатать. А вот изображение графиков и диаграмм лучше на лазерном, и цвета держатся дольше.

Несмотря на то, что в продаже есть цветные лазерные принтеры, они пользуются меньшим спросом, чем цветные струйные. Покупателей отталкивает цена и сложность обслуживания. Однако с монохромными моделями все как раз наоборот. Высокая скорость печати, четкость изображения и низкая стоимость обслуживания (тонер стоит дешево и хватает его надолго), сделали его незаменимым помощником в офисе и дома.

Устройство и принцип работы лазерного принтера

Множество людей пользовались лазерными принтерами, у некоторых они стоят дома, но все ли знают, как работает лазерный принтер? Ответ на этот вопрос читатель найдет в этой статье.

Лазерный принтер – это периферийное устройство, которое быстро и качественно напечатает текст и графические объекты на обычной офисной и специальной бумаге. Основные преимущества этих принтеров, такие как низкая себестоимость печати, большая скорость работы, высокий ресурс и разрешение, стойкость к влаге и выцветанию сделали их самыми часто используемыми не только в среде офисных работников, но и среди обычных пользователей.

Создание и развитие лазерных принтеров

Первое изображение с использованием сухих чернил и статичного электричества получил Честер Карлсон в далеком 1938 году. И лишь спустя 8 лет он смог найти производителя изобретенных им устройств. Это была компания, которую ныне все знаю под названием Xerox. И в тот же 1946 год на рынок попадает первое копировальное устройство. Это была огромная и сложная машина, требующая проведения целого ряда ручных операций. Лишь в средине 1950-х был создан первый полностью автоматизированный механизм, который являлся прообразом современного лазерного принтера.

С конца 1969 года Xerox начинает работу над разработкой лазерных принтеров, добавив лазерный луч к существующим на то время образцам. Но стоял он треть миллиона долларов по тем меркам и имел огромные размеры, что не позволяло пользоваться таким устройством даже на небольших предприятиях, не то что в быту.

Результатом сотрудничества нынешних гигантов в индустрии печати Canon и HP стал выпуск в свет серии принтеров LaserJet, которые способны напечатать до 8 страниц текста в минуту. Такие устройства стали более доступными после того, как появился первый сменяемый картридж для лазерного принтера.

Принцип работы

Основой формирования изображения является краситель, содержащийся в тонере. Под действием статического электричества он прилипает и буквально впечатывается в бумагу. Но каким образом это происходит?

Любой лазерный принтер состоит из трех основных функциональных блоков: печатная плата, блок переноса изображения (картридж) и печатный блок. Бумагу на печать подает узел подачи бумаги. Они разрабатываются по двум конструкциям – подача бумаги из нижнего лотка и подача из верхнего лотка.

Его строение достаточно простое:

  • ролик – нужен для захвата бумаги;
  • блок для захвата и подачи одного листа;
  • ролик, передающий статический заряд бумаге.
  • Картридж для лазерного принтера состоит из двух частей – это тонер и барабан или фотоцилиндр.

Тонер

Тонер состоит из микроскопических частичек полимеров, которые покрыты красителем, с включением магненита и регулятора заряда. Каждая фирма выпускает порошок с уникальными характеристиками для собственных принтеров и многофункциональных устройств. Все порошки отличаются магнитностью, плотностью, дисперстностью, размером зерен и другими физическими показателями. Поэтому не стоит заправлять картриджи случайным тонером. Преимущества тонера перед чернилами заключаются в четкости отпечатанной картинки и влагостойкости, которая обеспечивается впечатыванием порошка в бумагу. Из недостатков стоит назвать малую глубину цветов, насыщенность при цветной печати и отрицательное воздействие на организм человека при взаимодействии с тонером, например, во время зарядки картриджа.

Строение и этапы печати изображений

Фотобарабан выполнен в виде продольного алюминиевого вала, с нанесенным на него тонким слоем материала, чувствительного к световым лучам с определенными параметрами. Цилиндр покрыт защитным слоем. Помимо алюминия, барабаны изготовляются с неорганических фоточувствительных веществ. Основное свойство фотобарабана – изменение проводимости (заряда) под воздействием лазерного луча. Это значит, что если цилиндру придать заряд – он будет хранить его на протяжении значительного отрезка времени. Но если засветить какую-либо область вала светом – они тут же теряют свой заряд и становятся нейтрально заряженными за счет увеличения проводимости (то есть уменьшением электрического сопротивления) в этих зонах. Заряд стекает с поверхности через внутренний проводящий слой.

При поступлении документа на печать, печатная плата обрабатывает его и посылает соответствующие световые импульсы на блок переноса изображения, где цифровая картинка превращается в изображение на бумаге. Фотобарабан вращается при помощи вала и получает первичный отрицательный или положительный заряд от находящегося рядом роллера. Его величина определяется настройками печати, которые сообщает печатная плата.

После зарядки цилиндра лазерный луч, имеющий горизонтальную развертку, сканирует его с огромной частотой. Засвеченные места фотоцилиндра, как сказано выше, становятся незаряженными. Эти незаряженные зоны формируют требуемую картинку на барабане в зеркальном отображении. Далее, чтобы изображение оказалось на бумаге, незаряженные зоны необходимо заполнить тонером. Блок лазерного сканирования состоит из зеркала, полупроводникового лазера, нескольких формирующих и одной фокусирующей линзы.

Барабан контактирует с роллером, изготовленным, в основном, из магния и подает тонер на фотоцилиндр из емкости картриджа. Роллер, в котором расположен постоянный магнит, выполнен в виде пустотелого цилиндра с токопроводящим слоем. Под воздействием магнитного поля тонер из бункера притягивается к роллеру под действием силы намагниченного сердечника.

Под действием электростатического напряжения тонер из роллера будет переноситься на сформированное лазерным лучом изображение на поверхности фотобарабана, крутящегося вплотную с роллером. Тонеру некуда деться, ведь его отрицательно заряженные частицы притягиваются к положительно заряженным областям фотоцилиндра, на котором сформировано нужное изображение. Отрицательный заряд барабана отталкивает ненужное количество тонера назад, заполняя им отсканированные лазером участки.

Отметим один нюанс. Существует два типа формирования изображений. Самый распространенный – это применение тонера с положительным зарядом. Такой порошок остается на нейтрально заряженных областях фотоцилиндра. То есть, лазером засвечиваются области, где будет наше будущее изображение. Барабан при этом заряжен отрицательно. Второй механизм менее распространенный, в нем используется тонер с отрицательным зарядом. Лазерный луч «разряжает» области положительно заряженного фотоцилиндра, на которых изображения быть не должно. Это стоит помнить при выборе лазерного принтера, ведь в первом случае будет более точная передача деталей, а во втором – более равномерная и плотная заливка. Первые принтеры отлично подойдут для печати текстовых документов, потому они и получили широкое распространение.

Перед тем, как соприкоснуться с цилиндром бумага получает статический электрический заряд с помощью ролика переноса заряда. Под воздействием, которого тонер притягивается к бумаге в момент ее плотного контакта с барабаном. Сразу после этого заряд из бумаги удаляется нейтрализатором статичного заряда. Этим устраняется притягивания листа к фотоцилиндру. Во время прохода бумаги сквозь блок лазерного сканирования на листе становится заметным сформированное изображение, которое легко разрушается от малейшего прикосновения. Для его долговечности необходимо провести фиксацию с помощью расплавления добавок, входящих в тонер. Этот процесс происходит в блоке фиксации изображения – это третий ключевой блок лазерного принтера. Еще его называют «печкой». Если вкратце, то плавятся входящие в состав тонера вещества. После их вдавливания и застывания эти полимеры словно покрывают собой чернила, защищая их от внешних воздействий. Теперь читатель поймет, почему отпечатанные листы, выходящие из принтера, такие теплые.

По конструкции так называемая «печка» состоит из двух валов, в одном из которых находится нагревательный элемент. Второй, зачастую нижний, необходим для вдавливания расплавленного полимера в бумагу. Нагревательные элементы выполняются в виде термисторов, изготовленных в виде термопленок. При подаче напряжения на них, эти элементы разогреваются до высоких температур (порядка 200 °C) за доли секунды. Прижимный валик прижимает лист к нагревателю, в процессе чего осуществляется вдавливание жидких микроскопических частиц тонера в текстуру бумаги. На выходе из блока фиксации стоят разделители, дабы бумага не прилипала к термопленке.

Как работает лазерный принтер + процесс печати в 8 этапах

Такое печатающее оборудование, как лазерный принтер, пригодится и в офисе, и дома. Чтобы решить, нужен ли подобный аппарат, необходимо сначала понять, что собой представляет этот вид прибора. «Лазерный» значит, что принтер такого типа печатает лазером, а еще он работает с сухими чернилами.

Статья более подробно расскажет о том, как устроены эти приборы, как они работают, а также об их главных достоинствах и основных минусах. Все это поможет принять верное решение.

Внутреннее устройство и механика

Фотоэлектрическая часть ксерографии — основа того, как работает устройство. Что черно-белый, что цветной лазерный принтер печатают по одному и тому же принципу. Устроены аппараты тоже идентично. Разве что в цветных девайсах больше картриджей. В таблице ниже — основные узлы лазерного устройства, а также их компоненты.

Читайте также: Как пользоваться принтером: исчерпывающие инструкции + 9 советов по эксплуатацииСовет: если нужен классный монохромник, но есть проблемы с размещением аппарата — подойдет P2500W. Эту модель не обязательно ставить рядом с ПК, ведь она подключается по вай-фай.

Метод нанесения чернил лазерным принтером

Практически во всех моделях лазерного типа используется такой красящий материал, как тонер. Тонер имеет положительный заряд. Это означает, что лазер будет высвечивать зоны с потенциальным расположением изображения. Такой принцип работы принтеров встречается в продукции НР, Canon, Xerox. Метод позволяет получить картинку с высоким уровнем детализации.

Есть и альтернативный способ, который предполагает применение красящего вещества с отрицательным зарядом. В этом случае лазер высвечивает только те участки, в которых ему нет необходимости находиться. Благодаря такому методу заливка изображения выполняется максимально равномерно. К известным производителям, которые отдают предпочтение этому решению, относятся Epson и Brother. В остальном же принтеры печатают одинаковым путем.

Как это работает — 8 этапов:

  1. Нагревательная деталь плавит тонер;
  2. Расплавленные сгустки порошка прилипают к бумаге;
  3. Скребок убирает остатки тонера с барабана;
  4. Барабан обрабатывается электростатикой и получает заряд (положительный или отрицательный);
  5. С помощью зеркал на поверхности барабана появляется изображение;
  6. Барабан движется по магнитному валу, а тонер наносит на него картинку;
  7. Барабан переносит изображение на бумагу, прокатываясь по ней;
  8. Бумага прокатывается через печку, благодаря чему изображение закрепляется.

Тонер

Тонер — расходный материал. Это сухой порошок (может быть черным или цветным), который и представляет собой краску для лазерных принтеров. Как уже описывалось выше, это работает так: с помощью статики он (порошок) переносится на заряженный фотобарабан, благодаря чему появляется картинка. Она впоследствии переносится на бумагу.

Каждый производитель выпускает оригинальный тонер для принтеров. Только с фирменным красителем компания может гарантировать стабильную работу устройства. Такие качества, как магнитность и дисперсность, у красящих веществ индивидуальны. Аппараты производятся с расчетом на использование определенного тонера. Заправляя картридж альтернативным порошком сомнительного качества, пользователь рискует нарушить работоспособность девайса. Если необходимого тонера нет, можно подобрать совместимый вариант с идентичными свойствами.

Внимание! Попытки воспользоваться несовместимыми продуктами могут привести к серьезным неисправностям техники. А еще можно лишиться гарантийного обслуживания.

Следует знать, что тонер может нанести вред здоровью, пока он находится в виде порошка. Нельзя допускать, чтобы он попал в дыхательные пути.

Заправляя картридж или удаляя излишки вещества, крайне важно соблюдать меры предосторожности:

  • использовать латексные перчатки;
  • надевать на лицо респиратор или медицинскую маску;
  • работать с веществом только в хорошо проветриваемом помещении;
  • для удаления излишков тонера рекомендуется воспользоваться специальным пылесосом.

Еще лучше — не заправлять картридж самому, а доверить это дело профи. Обратившись в сервисный центр, можно не переживать, что тонер испортит принтер или навредит здоровью.

Преимущества и недостатки лазерных принтеров

Независимо от типа печатающего оборудования, каждое обладает своими привлекательными сторонами. В то же время у принтера любого типа можно отыскать и недостатки.

Чем хороши лазерные принтеры — 4 привлекательные черты:

1. Великолепное качество изображений (особенно монохромных). Высокое разрешение достигается за счет компактной фокусировки луча.
2. Быстротой выдачи отпечатков.

Совет: если нужен супербыстрый лазерник в офис, то i-SENSYS LBP654CX подойдет. Он способен выдавать 27 цветных страниц за минуту, а еще оснащен дисплеем, Wi-Fi и NFC модулями.

3. Низкой себестоимостью печати как цветных, так и черно-белых листов в сравнении с моделями струйного типа.
4. Стойкостью отпечатков: четкость практически не страдает, даже в условиях повышенной влажности.

Интересно: вай-фай модель SL-M2830DW быстро печатает, а еще поддерживает гугловское облако — распечатывать файлы из хранилища можно одним нажатием.

Возможные нарекания:

  • Стоимость — выше в сравнении со струйными моделями. Особенно разница в цене заметна в приборах, поддерживающих цветную печать.
  • Качество цветных изображений и фото уступает струйным моделям.
  • Сложность заправки картриджа. Такая задача покажется достаточно сложной и опасной для рядового пользователя, а услуги профессионалов — это дополнительные затраты.

Лазерный принтер работает с сухим порошком, поэтому радует тем, что отпечатки не смазываются и не выцветают. Такой вариант хорошо приобрести домой или в офис: он печатает быстро, так что способен справиться с приличной ежедневной нагрузкой. Устройство лазерного типа не годится для фотографий, но подходит для распечаток цветных и черно-белых документов, курсовых и дипломных работ, а также презентаций.

Как работает лазерный принтер

История лазерных принтеров началась в 1938 году с разработки технологии печати сухими чернилами. Честер Карлсон , работая над изобретением нового способа переноса изображений на бумагу, использовал статическое электричество. Метод получил название электрографии и впервые был использован корпорацией Xerox, выпустившей в 1949 году копировальный аппарат Model A. Однако для работы этого механизма отдельные операции требовалось производить вручную. Через 10 лет был создан полностью автоматический Xerox 914, который считается прообразом современных лазерных принтеров.

Идея «нарисовать» то, что позднее должно быть распечатано, непосредственно на копировальном барабане лазерным лучом принадлежит Гэри Старквитеру (Gary Starkweather). Начиная с 1969 года, компания занималась разработкой и в 1977 году выпустила серийный лазерный принтер Xerox 9700, который печатал со скоростью 120 страниц в минуту.

Аппарат был очень большим, дорогим, предназначался исключительно для предприятий и учреждений. А первый настольный принтер разработала Canon в 1982, через год – новая модель LBP-CX. Компания HP в результате сотрудничества с Canon в 1984 году начала производство серии Laser Jet и сразу же заняла лидирующее положение на рынке лазерных принтеров для домашнего пользования.

В настоящее время монохромные и цветные печатающие устройства выпускаются многими корпорациями. Каждая из них использует собственные технологии, которые могут существенно различаться, но общий принцип работы лазерного принтера характерен для всех устройств, а процесс печати можно разделить на пять основных этапов.

Заряд фотобарабана

Печатающий барабан (Optical Photoconductor, OPC) – это металлический цилиндр, покрытый фоточувствительным полупроводником, на котором формируется изображение для последующей печати. Вначале OPC снабжается зарядом (положительным или отрицательным). Сделать это можно одним из двух способов используя:

  • коротрон (Corona Wire), или коронатор;
  • ролик заряда (Primary Charge Roller, PCR), или заряжающий вал.

Коротрон представляет собой блок из проволоки и металлического каркаса вокруг нее.

Провод коронатора – это вольфрамовая нить с углеродным, золотым или платиновым покрытием. Под действием высокого напряжения между проволокой и каркасом возникает разряд, светящаяся ионизированная область (корона), создается электрическое поле, которое передает статический заряд фотобарабану.

Обычно в блок встраивается механизм, очищающий провод, так как его загрязнение сильно ухудшает качество печати. Использование коротрона имеет определенные недостатки: царапины, скопление пыли, частичек тонера на нити или ее изгиб может привести к усилению электрического поля в этом месте, резкому снижению качества распечаток, и, возможно, повреждению поверхности барабана.

Решением этих проблем стал ролик заряда или, представляющий собой металлический вал, покрытый токопроводящей резиной или поролоном. Соприкасаясь с OPC, он снабжает зарядом фоточувствительную поверхность барабана. При этом напряжение на ролике гораздо ниже, что решило проблему с образованием озона, но для передачи заряда необходимо соприкосновение, следовательно, детали изнашиваются быстрее. Кроме того, поверхность вала заряда необходимо чистить.

Экспонирование

Если какую-то часть фоточувствительного полупроводника, покрывающего OPC, осветить, он становится токопроводящим, а полученный от ролика заряд уйдет через металлическое основание барабана. Экспонированный участок становится незаряженным или слабо заряженным. Цель этого этапа – сформировать на фоточувствительной пленке невидимое изображение из точек без статического заряда.

Очень тонкий лазерный луч светит на вращающееся зеркало шестигранной (иногда четырехгранной) формы, отражаясь, попадает на распределяющую линзу, которая отправляет его в нужное место на поверхности фотобарабана. Система зеркал и линз перемещает луч вдоль OPC, формируя строку. Поскольку печать производится точками, лазер постоянно включается – выключается и снимает заряд тоже точечно. Как только строка закончена, фотобарабан поворачивается пошаговым двигателем и экспонирование продолжается.

Проявка

Еще один вал, имеющийся в картридже, магнитный (Magnetic Developer Roller), представляет собой металлическую трубку с магнитным сердечником внутри. Вал расположен так, что часть его поверхности находится практически в заправочном бункере с тонером и закрывает его словно крышка. Внутри отсека магнит притягивает порошок к поверхности Magnetic Roller, и, вращаясь, выносит тонер наружу.

Чтобы регулировать толщину слоя порошка, предотвратить его неравномерное распределение на поверхности ролика, используется дозирующее лезвие (Doctor Blade, Metering Blade). Металлический каркас доктора крепится жестко, оставляя между гибкой пластиной на краю дозирующего лезвия и валом определенного размера щель. Таким образом, пропускается лишь тонкий слой порошка, а все лишнее сбрасывается назад в отсек. Неправильно установленный Doctor Blade – широкая или неровная щель – может стать причиной излишнего просыпания тонера и появления черных полос на распечатанной странице.

Далее тонер попадает между магнитным валом и OPC, где на экспонированных участках он притягивается к поверхности барабана, а на заряженных отталкивается. Порошок, оставшийся на Mag Roller, двигается дальше, снова проходит через бункер, где к освободившимся от тонера участкам магнитного вала притягивается новая порция краски и цикл повторяется. А тонер, переместившийся на фотобарабан, делает изображение на нем видимым, и следует к бумажному носителю.

Перенос

Страница, подающаяся в принтер, проходит под фотобарабаном. Чтобы тонер, находящийся на поверхности OPC, попал на лист, под бумагой располагается вал переноса изображения (Transfer Roller). На металлическую сердцевину ролика подается положительный заряд, который переносится на страницу через покрытие из мягкой резины.

Частицы тонера отрываются от барабана и перемещаются на лист, но держатся на нем только благодаря статическому притяжению. Можно сказать, что тонер просто насыпан в нужных местах.

Пыль, ворсинки бумаги, частички порошка снимаются с фотобарабана и отправляются в бункер отходов ракелем, или вайпером (Wiper Blade, Cleaning Blade), представляющим собой гибкую полиуретановую пластину, закрепленную на металлическом каркасе. Теперь, когда барабан уже сделал полный круг, коротрон (или ролик) снова восстанавливает заряд на поверхности OPC и цикл повторяется.

Закрепление

Одно из обязательных свойств тонера – способность плавиться при высокой температуре. Именно таким образом порошок закрепляется на бумаге, проходя через термоблок, или печку, где температура достигает 180–220° C.

Страница протягивается между двумя валами, верхний – Upper Fuser Roller – разогревает, а нижний – Lower Pressure Roller – прижимает лист, заставляя тонер вплавляться в структуру бумаги. После выхода из печки, тонер быстро застывает, изображение становится устойчивым. Прижимной ролик – резиновый или силиконовый на металлическом основании, Fuser Roller имеет более сложную конструкцию и бывает двух видов:

  • тефлоновый вал,
  • термопленка.

Первый вариант надежный и долговечный, но и более дорогой, чаще используется в принтерах, способных выдерживать большие нагрузки и предназначенных для офисов. Внутрь полого цилиндра с тефлоновым покрытием вставляется лампа, которая служит нагревательным элементом, а специальный датчик отключает ее, когда температура достигает критической отметки. Остывание происходит естественным путем, дополнительная система охлаждения не требуется. Но предусмотрен очиститель тефлонового покрытия – фетровый вал, выполняющий роль полотенца и собирающий остатки тонера и пыли с нагревающего ролика. Кроме того, фетр, пропитанный специальным составом, не только чистит, но и смазывает покрытие. По этой причине его часто называют масляным валом.

Во втором варианте несущую конструкцию с нагревательным элементом внутри обертывает гибкая пленка, сделанная из специальной термоустойчивой пластмассы. Технология считается менее надежной, используется в принтерах для малого бизнеса и домашнего использования, где не ожидается больших нагрузок оборудования. Для предотвращения прилипания листа к печке и закручивания его вокруг вала предусмотрена планка с отделителями бумаги.

Цветная печать

Для формирования цветного изображения используются четыре основных цвета:

  • черный,
  • желтый,
  • пурпурный,
  • голубой.

Печать осуществляется по тому же принципу, что и черно-белая, но прежде принтер разбивает картинку, которую нужно получить, на монохромные изображения для каждого из цветов. В процессе работы цветные картриджи переносят на бумагу свои рисунки, а их наложение друг на друга дает итоговый результат. Существует две технологии цветной печати.

Многопроходная

При этом способе используется промежуточный носитель – вал или лента переноса тонера. За один оборот на ленту наносится один из цветов, затем в нужное место подается другой картридж и поверх первого изображения накладывается второе. За четыре прохода на промежуточном носителе формируется полное изображение, которое переносится на бумагу. Скорость печати цветного изображения в принтерах, использующих эту технологию, в четыре раза меньше, чем монохромного.

Однопроходная

Принтер включает в себя комплекс из четырех отдельных печатающих механизмов под общим управлением. Цветные и черный картриджи выстроены в линейку, каждому соответствует отдельный лазерный блок и ролик переноса, а бумага проходит под фотобарабанами, последовательно собирая все четыре монохромных изображения. Только после этого лист попадает в печку, где тонер закрепляется на бумаге.

Какой принцип работы лазерного принтера

История создания

Метод переноса сухого красителя на бумагу был запатентован в 1938 г. изобретателем и физиком из США Честером Карлсоном. Способ базировался на применении статической электрической энергии. Технологию через 10 лет взяла на вооружение компания Xerox. Ещё 10 лет ушло на доработку метода электрографического переноса и на изобретение аппарата, который бы мог в автоматическом режиме выводить информацию на бумажный носитель. Сначала машина была громоздкой, и некоторые операции приходилось выполнять вручную. Только в 50-х гг. был создан полностью автоматизированный механизм, являющийся прообразом современной лазерной техники для печати.

Лазерный луч был добавлен в конструкцию принтера компанией Xerox в 1969 г., а в продажу первый принтер поступил в 1977 г. Это была модель Xerox 9700. Купить инновационное устройство могли только крупные компании и офисы, поскольку цена превышала 300 тыс. у.е. Скорость первой печатающей техники была 120 страниц в минуту, она могла делать двустороннюю печать. Для обычных частных пользователей принтеры стали доступными спустя 5 лет. Их начала выпускать компания Canon. Дальше количество производителей и новых моделей печатающей аппаратуры с каждым годом стремительно увеличивалось.

Устройство лазерного принтера

Лазерный принтер — это печатающее устройство, наносящее тонер на носитель методом фотоэлектрической ксерографии.

Разные модели могут иметь мелкие отличия, но основные рабочие элементы у них будут одинаковыми.

  1. Механизм сканирования. Он состоит из вращающихся линз и зеркал. Путём их правильной расстановки формируется необходимое изображение на поверхности фотобарабана, которое наносится лазером. Поскольку картинка наносится не красителем, а просто изменяется заряд частиц на поверхности вала, увидеть её нельзя. За работу сканера отвечает контроллер с растровым процессором.
  2. Блок переноса изображения на носитель. В него входит картридж и ролик переноса заряда. Картридж состоит из фотовала, зарядного и магнитного вала. Именно на поверхности фотовала картриджа меняется заряд под действием лазера. Ролик переноса, используя нейтрализатор, убирает статический заряд с попадающей внутрь принтера бумаги. Это необходимо для предотвращения прилипания листа к фотобарабану.

    В принтерах брендов Xerox, Canon, HP используется положительно заряженный тонер. Поэтому прорисовка изображения лазером происходит отрицательным зарядом, который и притягивает порошок к поверхности барабана. Такая технология позволяет максимально прорисовывать изображение на носителе.

  • Иной принцип работы лазерных принтеров от компаний Brother, Kyocera, Epson, поскольку их тонер имеет отрицательный заряд. Лазер меняет заряд не тех участков, на которые должно наноситься изображение, а наоборот, пробелов между прорисованными элементами. Такой метод равномерно распределяет тонер по поверхности листа.

Устройство картриджа

Простой картридж состоит из отсека для красителя, отсека для отработанных отходов и фотовала. Драм-картридж включает фотоэлемент и тонер.

Тонер – мелкий порошок чёрного цвета. В цветном аппарате применяется фиолетовый, жёлтый и синий краситель. Порошок состоит из частичек полимеров, покрытых красителем, содержащим магненит и регулятор заряда. У разных производителей порошок отличается по размеру зерна, намагниченности и дисперсности, поэтому нужно заправлять картридж только тем тонером, который предназначен для конкретной модели.

Внешний вид картриджа в разных моделях может быть разным, но все они состоят из следующих элементов:

  1. Отсек для тонера, в котором он хранится.
  2. Магнитный вал. По нему порошок подаётся из бункера на фотоэлемент.
  3. Дозирующее лезвие. Отвечает за толщину слоя тонера, который попадает на поверхность фотовала.
  4. Ракель. После переноса краски с фотовала на бумагу ракель очищает поверхность вала от остатков порошка.
  5. Ролик заряда. Заряжает поверхность фотобарабана.
  6. Отсек для отработки. В него попадает отработанный тонер.

В некоторых картриджах есть встроенный микрочип, собирающий информацию о количестве распечатанных страниц. При необходимости его можно заменить.

Также при эксплуатации могут изнашиваться и другие детали картриджа, которые принято считать расходниками. Сами картриджи можно заправлять много раз и использовать до полного стирания шестерёнок или частей корпуса.

Как работает лазерный принтер: принцип печати

Заряд фотобарабана

На поверхности фотовала нанесён чувствительный слой зелёного или синего цвета. В ряде моделей заряд, передаваемый на фотобарабан, будет положительным, у других – отрицательным.

Заряд происходит двумя методами.

  1. На специальную нить из вольфрама с углеродистым покрытием и золотыми/платиновыми частичками подаётся высокое напряжение, под действием которого создаётся магнитное поле. В процессе лазерной печати нить часто загрязняется, из-за чего снижается качество печатаемого изображения.
  2. Вместо вольфрамовой нити применяется ролик заряда. Внешне он выглядит как металлический цилиндр, покрытый токопроводящим веществом (специальная резина, поролон). Когда фотобарабан прикасается к ролику, передаётся заряд. Ролик не так быстро загрязняется как нить, но его срок эксплуатации значительно меньше.

Создание изображения (экспонирование)

Во время экспонирования на фотобарабане образуется невидимая картинка, которая является точной копией изображения, отправленного пользователем на печать. В зависимости от модели принтера рисунок будет формироваться на участках с отрицательным или положительным зарядом. Замена заряда выполняется лучом лазера, попадающим сначала на зеркало, а затем на линзу.

Первая строка формируется при включении/выключении лазера. Затем барабан проворачивается и наносится новая часть изображения. На это уходит доли секунды. Остатки тонера срезаются ракелем и сбрасываются в отсек с отходами.

Проявка

В этом этапе рабочей схемы принтера основной элемент – магнитный вал. Он имеет вид металлического полого цилиндра, внутри которого магнитный сердечник. Магнитный вал плотно прилегает к фотовалу и отсеку с тонером. Когда вал вращается, магнитный сердечник, расположенный внутри притягивает тонер на поверхность вала и одновременно наносится и на фотоэлемент. В местах, где заряды красителя и поверхности не совпадают, происходит «прилипание» частиц тонера.

Перенос на бумагу

На этапе задействован ролик переноса. Основание из металла может изменять заряд и передавать его бумажным листам. Принцип передачи тонера с фотобарабана на бумагу такой же, как с магнитного вала. Краситель удерживается на поверхности за счёт статического напряжения, без него он бы рассыпался по странице.

Закрепление изображения

В тонере есть компоненты, которые под действием большой температуры расплавляются. Чтобы зафиксировать рисунок на бумаге, лист проходит через печку внутри аппарата. Она представляет собой два вала, верхний из которых содержит нагревательный элемент, а нижний выполняет функцию пресса, продавливающего бумагу для более надёжной фиксации.

Термоэлемент печки нагревается до 200 °C и запекает краситель.

В дешёвых принтерах используется термопленка, в более дорогих – тефлон и лампы. Преимущество таких моделей в увеличенном сроке службы фиксирующего тонер механизма.

Как работает цветной принтер

В цветных аппаратах размещены 4 картриджа с чёрным, синим, фиолетовым и жёлтым тонером. В дорогих устройствах количество ёмкостей может быть больше.

Принцип печати цветного принтера не имеет существенных отличий от работы монохромного. Разница состоит лишь в том, что нанесение красителя для получения цветного изображения делается отдельно каждым картриджем. По количеству проходов есть одно- и многопроходные аппараты.

В многопроходном предусмотрен специальный вал или лента. За один оборот фотобарабана наносится один цвет. Количество оборотов равняется количеству используемых цветов, за счёт этого увеличивается общее время нанесения изображения на бумагу. В однопроходном устройстве изображение прорисовывается сразу всеми цветами. Для этого каждый картридж дополнен собственной лазерной системой и переносным роликом. Такой принтер печатает быстрее многопроходного, но стоит дороже.

Цветной лазерный принтер имеет свои достоинства и недостатки. В сравнении со струйником он печатает быстрее, но качество полученного изображения будет несколько ниже из-за того, что сухой краситель хуже передаёт тона. Для печати графиков и диаграмм достаточно и такой цветопередачи, поэтому цветные принтеры покупают в основном для офисов. Для дома покупается реже из-за высокой стоимости как самого аппарата, так и обслуживания.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
Adblock
detector