Який принцип друку струменевого та лазерного принтера? Як друкує струменевий принтер. Принцип роботи лазерного принтера Лазерний принтер принцип дії та загальний пристрій

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

Оскільки при цьому процесі на поверхні фотобарабану залишається не велика кількістьтонера, 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 саму 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.

У принтері, в основі якого лежить лазерна технологія друку, все працює за рахунок використання статичної електрики. Як це працює? На фотобарабан що у картриджі потрапляє промінь лазера та формує зображення. На наступному етапі формування зображення фотобарабан стикається з тонером і в дотику, де світив лазер і змінив заряд прилипає тонер. За тим же принципом прилипає до паперу з фотобарабана тонер, а потім запікається у так званій «пічці». Папір виходить назовні тепленький від грубки. Не бійтеся, що вже трохи охолола.

Докладніше про процес друку на лазерному принтері

Коли обертається фоточутливий барабан, його поверхні формується позитивний заряд, який наноситься на фотовал з допомогою лазерного променя. Позитивний заряд притягує частинки тонера, заряджених негативно, і вони прилипають на поверхню барабана.

Аркуш паперу заряджений позитивно і під час процесу друку проходить під фотовалом, що обертається. Негативно заряджені частинки тонера переносяться з барабана на аркуш паперу, таким чином зображення переноситься на папір. Далі тонер, який опинився на папері, закріплюється під впливом тепла.

На відміну від друку на матричних та струменевих принтерах, де зображення переноситься на папір рядково, при лазерному друку текст на аркуші формату А4 формується всього за 3 обороти фотобарабану.

Лазерні принтери засновані на системі друку, яка використовується в копірах. У копірах спеціальна лампа переносить зображення з копіюваного листа на фоточутливу поверхню барабана у вигляді електростатичного заряду. Фотобарабан перетворює оптичне зображення, створене світлом, відбитим від копіюваного зображення, його електростатичний еквівалент, який і притягує до поверхні барабана частинки тонера, що мають протилежний заряд.

Однак, лазерний принтер не має вихідного зображення, замість нього в його пам'яті є матриця, що складається з 1 і 0, що передає зображення. У разі чорно-білого друку, 1 передає мікропроцесору сигнал і прямує промінь лазера на фотобарабан. Коли промінь стосується поверхні барабана, тут формується позитивний заряд, і негативно заряджені частинки тонера налипнуть на барабан саме в цьому місці. Відповідно, 0 не передає сигнал і на поверхні барабана не з'являється заряд і пізніше ці ділянки залишаться білими на папері. Про те, як позбавляється білих смуг при друку, читайте статтю —

Сьогодні вже складно уявити життя без друкувальних пристроїв. Перенести інформацію на паперовий носій іноді буває просто потрібно. Школярам потрібно роздруковувати доповіді, студентам – дипломи та курсові, співробітникам офісів – документи та договори.

Принцип роботи струменевого принтера

Насамперед розглянемо, як працює струминний принтер. Варто відразу обмовитися, що за якістю друку він трохи відстає від лазерного. Однак і вартість струминного принтера суттєво нижча. Цей видпринтер чудово підходить для дому. З ним легко поводитися, і він простий у обслуговуванні.
Якщо говорити про принцип роботи лазерного та струминного принтерів, то вони кардинально відрізняються. Основна відмінність полягає у технології подачі чорнила, а також у пристрої апаратної частини. Обговоримо для початку, як працює струминний принтер.

Принцип роботи цього друкуючого пристрою полягає в наступному: зображення формується на спеціальній матриці, після чого воно друкується на полотні при використанні рідкого чорнила. Існує ще один різновид струменевих принтерів, у пристрої яких є картриджі. Картриджі встановлюються у спеціальний блок. У цій конструкції чорнило передаються в друкувальну матрицю за допомогою друкувальної головки. Після цього матриця переносить зображення на папір.

Зберігання чорнила та нанесення їх на полотно

Є кілька способів нанесення чорнила на полотно:

- Метод газових бульбашок;
- П'єзоелектричний метод;
- Метод drop-on-demand.

П'єзоелектричний метод передбачає створення чорнильних крапок на полотні під час використання п'єзоелемента. Трубка розтискається і знову стискається, не дозволяючи впасти зайвим чорнильним краплям. Метод газових бульбашок також відомий під назвою метод інжектованих бульбашок. Відбиток на полотні залишають за рахунок високих температур. Сопло кожної друкуючої матриці має нагрівальний елемент. На нагрівання такого елемента витрачаються частки секунди. Після нагрівання міхурі, що утворилися, через сопла переносяться на полотно.

У методі drop-on-demand також використовуються газові бульбашки. Однак це вже більш оптимізований метод. Швидкість та якість друку значно зросли.

Чорнило в струменевому принтері зазвичай зберігаються двома способами. Перший спосіб передбачає присутність окремого резервуара, з якого на друкуючу голівку подається чорнило. У другому способі для зберігання чорнила застосовується спеціальний патрон, який розміщений в головці, що друкує. Щоб замінити патрон, доведеться міняти саму друкувальну голівку.

Використання струменевих принтерів

Особливу популярність принтери набули завдяки тому, що в даних пристроях реалізована можливість кольорового друку. Зображення при кольоровому друку створюється за рахунок накладання один на одного основних тонів, що мають різну міру насиченості. Основний набір кольорів також відомий під абревіатурою CMYK. До нього входять такі кольори: чорний, блакитний, пурпуровий та жовтий. Спочатку використовувався набір із трьох кольорів. До нього входили всі вище перелічені кольори, крім чорного. Але навіть при накладенні блакитного, жовтого і пурпурового кольорів при 100% ступеня насиченості все одно не вдавалося досягти чорного кольору, виходив або сірий, або коричневий. З цієї причини було вирішено додати до основного набору чорнила чорного кольору.

Струменевий принтер: особливості роботи

Як основні показники роботи принтера зазвичай розглядаються такі параметри, як швидкість друку, шумові характеристики, довговічність та якість друку. Розглянемо експлуатаційні якості струменевого принтера.

Принцип роботи такого принтера вже обговорювався вище. Чорнило подається на папір через спеціальні принтери. Струменевий принтер працює дуже тихо на відміну, наприклад, голчастих принтерів, в яких нанесення чорнила відбувається за рахунок ударно-механічного процесу. Ви не почуєте, як друкує струменевий принтер, можна розрізнити шум механізму, що переміщає друкуючі головки. Якщо говорити про шумові характеристики струменевих принтерів у кількісному співвідношенні, то при роботі такого пристрою рівень шуму не перевищує 40 децибелів.

Тепер поговоримо про швидкість друку. Струменевий принтер друкує набагато швидше, ніж голчастий. Однак, від такого показника як швидкість безпосередньо залежить якість друку. У цьому сенсі, чим більша швидкість друку, тим гірша якість. При виборі режиму високоякісного друку процес значно сповільниться. Фарба на полотно наноситиметься ретельно. Такий принтер друкує із середньою швидкістю від 3 до 5 сторінок за хвилину. У сучасних друкувальних пристроях цей показник було збільшено до 9 сторінок за хвилину. Для друку кольорових зображень потрібно трохи більше часу.

Однією з головних переваг струменевого принтера є шрифт. За якістю відображення шрифту друк струменевого принтера можна порівняти, мабуть, лише з лазерним. Покращення якості друку можна під час використання гарного паперу. Головне - вибирати папір, здатний швидко вбирати вологу. Високу якість зображення можна досягти, використовуючи папір із щільністю від 60 до 135 г/м2. Добре себе зарекомендував папір для ксероксу. Її густина становить 80 г/м2. Для прискорення процесу висихання чорнила в деяких принтерах реалізована функція підігріву паперу. Незважаючи на абсолютно різний принцип роботи струминного та лазерного принтера, при використанні даних пристроїв вдається досягти однакової якості.

Папір для друку

Струменевий принтер, на жаль, не підійде для друку на рулонних носіях. Також не призначений він для створення копій: доведеться використовувати багаторазовий друк.

Недоліки струменевого принтера

Як говорилося раніше, струменеві принтери друкують за допомогою матриці. Зображення під час друку на струменевому принтері формується з крапок. Найголовнішим і найціннішим елементом у всьому пристрої є друкуюча головка. Для зменшення габаритів пристрою багато фірм вбудовують друкувальну головку в картридж. Струменевий та лазерний принтер відрізняються за принципом друку. До недоліків роботи струменевих принтерів можна віднести такі моменти:

1. Низька швидкість друку;
2. Засихання чорнила при тривалому простої
3. Висока вартість та малий ресурс витратних матеріалів

Переваги струменевих принтерів

1. Оптимальне співвідношенняціна/якості. Багато користувачів при виборі друкувального пристрою найбільше приваблює ціна цього типу принтерів
2. Принтер має скромні габарити. Це дає можливість розмітити його навіть у невеликому кабінеті чи офісі. Жодних незручностей користувачеві це не створить.
3. Можливість самостійного заправлення картриджів. Можна просто купити чорнило та прочитати в посібнику користувача, як правильно здійснювати заправку.
4. Наявність системи безперервної подачі чорнила. Така система дозволить значно знизити витрати на друк за великих обсягів.
5. Висока якістьдруку зображень та фотографій
6. Великий вибір використовуваних друкованих носіїв

Лазерний принтер

Під лазерним принтером сьогодні мається на увазі особливий різновид друкувального обладнання, призначеного для нанесення тексту або зображення на папір. Цей тип обладнання має дуже незвичайну історію. Принцип роботи лазерного друкувального пристрою став обговорюватися лише 1969 року. Наукові дослідження проводилися протягом кількох років.

Для вдосконалення принципу роботи даного апарату пропонувалося безліч способів. Перший у світі копіювальний апарат, який використовує для створення відбитка лазерний промінь, з'явився у 1978 році. Цей пристріймало великі розміри, та й вартість його зашкалювала. Через деякий час цією розробкою зайнялася компанія Canon.

Перший настільний лазерний принтер з'явився у 1979 році. Це призвело до того, що інші компанії почали оптимізувати і просувати нові моделі лазерних принтерів. Сам принцип друку у своїй не змінився. Відбитки, отримані під час використання лазерного принтера, мають високі характеристики. Їм не страшне вицвітання чи стирання, вони не бояться вологи. Зображення, отримані за допомогою лазерного принтера, мають високу стійкість і якість.

Принцип роботи лазерного принтера

Коротко наведемо принцип роботи лазерного принтера. Зображення під час друку на лазерному принтері наноситься у кілька етапів. Спочатку під впливом температури розплавляється спеціальний пороше – тонер. Він прилипає до паперу. Після цього спеціальним скребком з барабана знімається невикористаний тонер і переміщується в накопичувач відпрацьовування. Поверхня барабана поляризується коронатором. На поверхні барабана формується зображення. Потім барабан рухається поверхнею магнітного валу, на якому знаходиться тонер. Тонер прилипає до заряджених ділянок барабана. Після цього барабан стикається з папером і залишає на ньому тонер. Потім папір прокочується через спеціальну грубку, в якій порошок під дією високої температури плавиться і прилипає до паперу.

Кольоровий лазерний принтер

Від чорно-білого процес друку на кольоровому принтері відрізняється використанням кількох відтінків. При змішуванні цих відтінків у певному співвідношенні можна створити основні кольори. Зазвичай у лазерних принтерах кожного кольору використовується свій відсік. У цьому полягає їх основна відмінність. Друк кольорових зображень на такому принтері відбувається кілька етапів. Спочатку відбувається аналіз зображення, після чого формується розподіл заряду. Далі здійснюється та ж послідовність операцій, що і при чорно-білому друку: лист з тонером пропускається через грубку, де порошок розплавляється і схоплюється з папером.

Переваги лазерних принтерів

1. Висока швидкістьдруку
2. Витривалість та стійкість зображення
3. Низька собівартість
4. Висока якість

Недоліки лазерних принтерів

1. У процесі функціонування виділяється озон. Друкувати на лазерному принтері можна тільки в приміщенні, що добре провітрюється.
2. Громіздкість
3. Високе енергоспоживання
4. Висока ціна

Висновок

Проаналізувавши принцип роботи та основні характеристики струменевих та лазерних принтерів, можна сказати, що для домашнього використання більше підходить перший тип пристроїв. Вони мають доступну вартість і невеликі габарити. Лазерні принтери найбільше підходять для офісу, де необхідно роздруковувати велику кількість документів.

Кольорові лазерні принтери починають активно завойовувати ринок друку. Якщо ще кілька років тому кольоровий лазерний друк був для більшості організацій і тим більше для окремих громадян чимось недосяжним, то зараз купити кольоровий лазерний принтер може дозволити собі широке коло користувачів. Швидкорослий парк кольорових лазерних принтерів призводить до того, що зростає інтерес до них з боку служб технічної підтримки.

Принципи кольорового друку

У принтерах, як і в поліграфії, для створення кольорових зображень застосовується субтрактивнаколірна модель, а не адитивна, як у моніторах та сканерах, у яких будь-який колір та відтінок виходить змішанням трьох основних кольорів – R(червоний), G(зелений), B(Синій).Субтрактивна модель кольороподілу називається так тому, що для утворення будь-якого відтінку треба відняти з білого кольору "зайві" складові. У принтерах для отримання будь-якого відтінку в якості основних кольорів використовують: Cyan(блакитний, бірюзовий), Magenta(пурпурний), Yellow(жовтий). Ця колірна модель отримала назву CMYза першими літерами основних кольорів.

У субтрактивній моделі при змішуванні двох або більше кольорів додаткові кольори виходять за допомогою поглинання одних світлових хвиль та відображення інших. Блакитна фарба, наприклад, поглинає червоний колір і відбиває зелений та синій; пурпурна фарба поглинає зелений колір і відбиває червоний та синій; а жовта фарба поглинає синій колір і відбиває червоний та зелений. При змішуванні основних складових субтрактивної моделі можна отримати різні кольори, які описані нижче:

Блакитний + Жовтий = Зелений

Пурпурний + Жовтий = Червоний

Пурпуровий + Блакитний = Синій

Пурпуровий + Блакитний + Жовтий = Чорний

Слід зазначити, що з отримання чорного кольору необхідно змішати все три складові, тобто. блакитний, пурпуровий та жовтий, проте отримати якісний чорний колір таким чином практично неможливо. Отримуваний колір буде не чорним, а скоріше брудно-сірим. Для усунення такого недоліку до трьох основних кольорів додається ще один – чорний. Така розширена колірна модель називається CMYK(C yan- M agenta- Y ellow-blac K – блакитний-пурпурний-жовтий-чорний). Введення чорного кольору дозволяє значно підвищити якість передачі кольору.

Принтер HP Color LaserJet 8500

Після того, як ми обговорили загальні принципипобудови та роботи кольорових лазерних принтерів, варто ознайомитися докладніше з їх пристроєм, механізмами, модулями та блоками. Це найкраще зробити на прикладі якогось принтера. Як такий приклад давайте візьмемо принтер фірми Hewlett-Packard Color LaserJet 8500.

Основними його характеристиками є:
- Роздільна здатність: 600 DPI;
- швидкість друку у “кольоровому” режимі: 6 стор/хв.;
- швидкість друку у “чорно-білому” режимі: 24 стор./хв.

Основні вузли принтера та його взаємне розташування наводиться на рис.5.

Формування зображення починається з того, що з поверхні фотобарабану знімаються (нейтралізуються) залишкові потенціали. Це робиться у тому, щоб наступний заряд фотобарабана був рівномірнішим, тобто. перед зарядом він повністю розряджається. Зняття залишкових потенціалів здійснюється шляхом засвічування всієї поверхні барабана спеціальною лампою попереднього (кондиціювання) експонування, яка є лінійкою світлодіодів (рис.7).

Далі на поверхні фотобарабану створюється високовольтний (до -600В) негативний потенціал. Заряджається барабан коротроном у вигляді ролика із струмопровідної гуми (рис.8). На коротрон подається змінна напруга синусоїдальної форми з постійною негативною складовою. Змінна складова (АС) забезпечує рівномірний розподіл зарядів на поверхні, а постійна складова (DC) заряджає барабан. Рівень постійної складової може регулюватися при зміні щільності друку (щільності тонера), що робиться за допомогою драйвера принтера або налаштуваннями через панель керування. Збільшення негативного потенціалу призводить до зменшення густини, тобто. до світлішого зображення, зменшення ж потенціалу – навпаки, до щільнішого (темного) зображення. Фотобарабан (його внутрішня металева основа) має бути обов'язково "заземлений".

Після цього на поверхні фотобарабана лазерним променем створюється зображення як заряджених і незаряджених ділянок. Світловий пучок лазера, потрапляючи на поверхню барабана, розряджає цю ділянку. Лазером засвічуються ті ділянки барабана, на яких має бути тонер. Ті ділянки, які мають бути білими, лазером не засвічуються, і на них залишається високий негативний потенціал. Промінь лазера переміщається по поверхні барабана за допомогою шестигранного дзеркала, що обертається, що знаходиться в складанні лазера. Зображення барабані називають прихованим електрографічним зображенням, т.к. воно представлено у вигляді невидимих ​​електростатичних потенціалів.

Приховане електрографічне зображення стає видно після проходження через вузол прояви. Проявний модуль чорного тонера є стаціонарним і знаходиться у постійному зіткненні з фотобарабаном (рис.9).

Кольоровий проявний модуль є карусельним механізмом з почерговою подачею "кольорових" картриджів до поверхні барабана (рис.10). Чорний тонер-порошок є магнітним однокомпонентним, а кольорові порошки однокомпонентні, але немагнітні. Будь-який тонер-порошок заряджається до негативного потенціалу за рахунок тертя об поверхню проявного валу та дозувальний ракель. За рахунок різниці потенціалів і кулонівської взаємодії зарядів, негативно заряджені частинки тонера притягуються до тих ділянок фотобарабан, які розряджені лазером і відштовхуються від ділянок з високим негативним потенціалом, тобто. від тих, що не засвічувалися лазером. У кожний момент часу здійснюється прояв тонером тільки одного кольору. У момент прояви на проявний вал подається напруга усунення, що викликає перенесення тонера з проявного валу на фотобарабан. Ця напруга є змінною напругою прямокутної форми з негативною постійною складовою. Рівень постійної складової може регулюватися за зміни щільності тонера. Після закінчення процедури проявлення зображення на фотобарабан стає видимим, і його необхідно перенести на барабан переносу.

Тому наступним етапом у створенні зображення є передача виявленого зображення барабан перенесення. Цей етап називають етапом первинного перенесення. Перенесення тонера з одного барабана в інший відбувається з допомогою електростатичної різниці потенціалів, тобто. негативно заряджені частинки тонера повинні притягатися позитивним потенціалом поверхні барабана переносу. Для цього на поверхню барабана переносу подається позитивна напруга зміщення постійного струмувід спеціального джерела живлення, у результаті вся поверхня цього барабана має позитивний потенціал. При повнокольоровому друку напруга зміщення барабані переносу має постійно збільшуватися, т.к. після кожного проходу кількість негативно зарядженого тонера на барабані зростає. І щоб тонер міг переноситися і лягати поверх вже існуючого тонера, напруга переносу збільшується з кожним новим кольором. Цей етап формування зображення показано на рис.11.

У процесі перенесення тонера на барабан переносу окремі частинки тонера можуть залишитися на поверхні фотобарабану, і вони повинні бути видалені, щоб не спотворювати подальше зображення. Для видалення залишків тонера в принтері є блок очищення фотобарабан (див. рис 17). У складі цього модуля є спеціальний вал – пензель для зняття заряду з тонера та фотобарабану – це послаблює силу тяжіння тонера до фотобарабану. Також є традиційний очисний ракель, який зіскребає тонер у спеціальний бункер, де він і зберігається доти, доки очисний модуль не буде замінений або не буде очищений.

Далі фотобарабан знову заряджається (після попереднього розряду), і процес повторюється доти, доки на барабані перенесення не буде повністю сформовано зображення відповідного кольору. Тому розмір барабана перенесення має повністю відповідати формату друку, тобто. у цій моделі принтера довжина кола цього барабана відповідає довжині аркуша формату А3 (420 мм). Після нанесення тонера одного кольору процес формування зображення повністю повторюється з тією різницею, що використовується проявний блок іншого кольору. Для використання іншого проявного вузла карусельний механізм повертається на заданий кут і підводить "новий" вал до поверхні фотобарабану. Таким чином, при формуванні повнокольорового зображення, що складається з чотирьох колірних складових, барабан переносу провертається чотири рази, і на кожному обороті до існуючого тонеру додається тонер іншого кольору. При цьому першим порошок наноситься жовтого кольору, потім пурпурового, потім блакитного і вже останнім наноситься чорний порошок. У результаті, на барабані переносу створюється видиме повнокольорове зображення, що складається з частинок чотирьох різнокольорових тонер-порошків.

Після того, як тонер-порошок виявляється на поверхні барабана перенесення, він проходить через блок додаткового заряду. Цей блок (рис.12) є дротяним коротоном, на який подається змінна напруга синусоїдальної форми (АС) з негативною постійною складовою (DC). Цією напругою порошок тонер додатково заряджається, тобто. його негативний потенціал стає вищим, що сприятиме більш ефективному перенесення тонера на папір. Крім того, додаткова напруга зменшує значення позитивного потенціалу барабана переносу, що сприяє правильному розміщенню тонера на барабані переносу і перешкоджає зміщенню тонера. Як результат цього – точне відтворення відтінків кольорів. Напруга додаткового заряду подається барабан перенесення під час нанесення жовтого тонера, тобто. на самому початку процесу формування зображення. При нанесенні жовтого тонер-порошку напруга додаткового заряду встановлюється на мінімальне значення, і після нанесення кожного нового кольору ця напруга збільшується. Максимальна напруга додаткового заряду подається під час нанесення чорного тонера.

Далі повнокольорове видиме зображення з барабана переносу має бути перенесено на папір. Цей процес перенесення отримав назву вторинного перенесення. Вторинне перенесення здійснюється ще одним коротроном, виконаним у вигляді транспортного ременя (рис.13). Тонер переміщається на папір під впливом електростатичних сил, тобто. за рахунок різниці потенціалів тонер-порошку (негативний) та коротрона вторинного переносу, на який подається позитивна напруга зміщення. Так як вторинний перенесення здійснюється тільки після чотирьох обертів барабана переносу, транспортний ремінь коротрона повинен подати папір лише тоді, коли всі кольори нанесені, тобто. під час вже четвертого обороту, а до цього моменту часу ремінь має бути в такому положенні, щоб папір не торкався барабана перенесення.

Таким чином, транспортний ремінь під час створення зображення опущений вниз, і не стикається з барабаном перенесення, а в момент вторинного перенесення піднято догори і стосується цього барабана. Переміщення транспортного ременя коротрона здійснюється ексцентриковим кулачком, який приводиться в дію електричною муфтою за командою мікроконтролера (рис.14).

При вторинному перенесенні аркуш паперу може притягатися до барабану переносу за рахунок різниці електростатичних потенціалів. Це може стати причиною накручування аркуша паперу на барабан і відповідно до зминання паперу. Для запобігання такому явищу у складі принтера є система відділення паперу та зняття з неї статичного потенціалу. Система являє собою коротрон, на який подається змінна напруга синусоїдальної форми з постійною позитивною складовою. Розташування коротрона щодо паперу та барабана перенесення показано на рис.15.

На етапі вторинного перенесення деякі частинки тонера не переносяться на папір, а залишаються на поверхні барабана. Щоб ці частинки не заважали створенню наступного аркуша і не спотворювали зображення, необхідно очищення барабана переносу і видалити залишки тонера. Очищення барабана перенесення є досить складним процесом. Для цієї процедури задіяний спеціальний ролик очищення, фотобарабан та блок очищення фотобарабану. Очищення барабана перенесення має здійснюватися який завжди, лише після вторинного перенесення, тобто. система очищення повинна керуватися аналогічно коротрону перенесення. Поки створюється зображення, система очищення не активна, а коли починається перенесення тонера на папір – вмикається. Першим етапом очищення є перезаряд залишкового тонер-порошку, тобто. його потенціал змінюється з негативного на позитивний. Для цього застосовується ролик очищення, на який подається змінна синусоїдальна напруга з постійною позитивною складовою. Цей ролик притискається до поверхні фотобарабану під час очищення, а в процесі створення зображення він відкидається. Керується ролик ексцентриковим кулачком, який у свою чергу приводиться в дію соленоїдом (рис.16).

Після цього позитивно заряджений тонер переноситься на фотобарабан, на якому, як і раніше, є негативна напруга зміщення. І вже з поверхні фотобарабану тонер зчищається очисним ракелем блоку очищення фотобарабану (рис.17).

Закінчується створення повнокольорового зображення фіксацією тонера на папері за допомогою температури та тиску. Аркуш паперу проходить між двома роликами блоку фіксації (пічки), розігрівається до температури 200 ºС, тонер розплавляється і вдавлюється в поверхню паперу. Для запобігання прилипанню тонера до печі на нагрівальний вал подається негативна напруга зміщення, внаслідок чого негативний тонер-порошок залишається на папері, а не на тефлоновому валу.

Ми розглянули принцип роботи лише одного принтера однієї фірми. Іншими виробниками можуть застосовуватися й інші принципи формування зображення та інші технічні рішення при побудові принтерів, проте всі ці рішення будуть дуже близькі до тих, що були розглянуті раніше.

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 менші ці точки і що частіше вони розташовані, то вище 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 представляється 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 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 каркаса (stamping) із гнучкою пластиною (blade) на кінці;

3 - Ущільнювальне лезо магнітного вала(Mag Roller Sealing Blade). Тонка пластина, аналогічна по функцій 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. На звороті 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.

Закріплення зображення. Аркуш паперу з незакріпленим зображенням переміщається до механізму закріплення, що представляє собою два торкаються валу, 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 і 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.