Включает в себя семь последовательных операций по созданию заданного изображения на листе бумаги. Это весьма интересный и технологичный процесс, который можно разделить на два основных этапа: нанесение изображения и его закрепление. Первый этап связан с работой картриджа, второй протекает в блоке термозакрепления (печке). В итоге за считанные секунды на белом листе бумаги мы получаем интересующее нас изображение.

Итак, что же происходит за столь короткий промежуток времени в принтере? Давайте в этом разберемся.

Заряд

Напомним, что тонер является мелкодисперсной субстанцией (5-30 микрон), и его частицы очень легко принимают любой электрический заряд.

В картридже ролик заряда обеспечивает равномерную передачу отрицательного заряда фотобарабану. Это происходит когда ролик заряда прижимается к фотобарабану, и вращаясь в одном направлении (при этом равномерно сообщая отрицательный статический заряд фотобарабану), заставляет его вращаться в другом.

Таким образом, поверхность фотобарабана имеет равномерно расположенный по площади отрицательный заряд.

Экспонирование

В следущем процессе происходит экспонирование будущего изображения на фотобарабане.

Это происходит благодаря лазеру. Лазерный луч при попадании на поверхность фотобарабана снимает в этом месте отрицательный заряд (точка становиться нейтрально заряженной). Таким образом, лазерный луч формирует будущую картинку по заданным координатам в программе. Исключительно в тех местах где это необходимо.

Так мы получаем экспонированную часть изображения в виде отрицательно заряженных точек на поверхности фотобарабана.

Проявка

Далее на экспонированное изображение на поверхности фотобарабана ровным тонким слоем с помощью ролика проявки наносится тонер. Частицы тонера принимают отрицательный заряд и формируют на поверхности барабана будущее изображение.

Перенос

Следущим этапом является перенос тонерного отрицательно заряженного изображения с фотобарабана на чистый лист бумаги.

Это происходит в результате соприкосновения ролика переноса изображения с листом бумаги (лист проходит между роликом переноса и фотобарабаном). Ролик переноса имеет высокий положительный потенциал, в результате чего все отрицательно заряженные частицы тонера (в виде сформированного изображения) переносятся на лист бумаги.

Закрепление

Следующим этапом в лазерной печати является закрепление изображения из тонера на листе бумаги в блоке термозакрепления (в печке).

По своей сути это процесс «запекания» на бумаги. Лист с тонером, проходя между термовалом и прижимным роликом, подвергается термо-барической (температура и давление) обработке, в результате чего тонер на листе закрепляется и становится устойчивым к внешним механическим воздействиям.

На нашем рисунке Вы видите термовал и прижимной ролик. Термовал используется в ряде аппаратов лазерного типа печати. Внутри термовала применяется галогеновая лампа, которая и осуществляет разогрев (нагревательный элемент).

Существует и другие модели аппаратов лазерного типа печати, где вместо термовала используется термопленка (как нагревательный элемент). Отличие между ними в том, что при работе галогенового нагревателя требуется больше времени. Стоит отметить тот факт, что аппараты с термопленкой весьма сильно подвержены механическим воздействиям посторонних предметов (скрепок, скоб от степлера) на листе бумаги. Это чревато выходом из строя самой термопленки. Она очень чувствительна к повреждениям.

Очистка

Так как при всем этом процессе на поверхности фотобарабана остается небольшое количество тонера, в картридже устанавливается ракель (чистящее лезвие) для очистки от остаточных микрочастиц тонера вала фотобарабана.

Прокручиваясь, вал подвергается очистке. Остаточный порошок попадает в бункер с отработанным тонером.

Снятие заряда

При последнем этапе вал фотобарабана соприкасается с роликом заряда. Это приводит к тому, что на поверхности барабана снова выравнивается «карта» отрицательного заряда (до этого момента на поверхности оставались как отрицательно заряженные места так и нейтрально заряженные – они и были проекцией изображения).

Таким образом ролик заряда снова сообщает поверхности фотобарабана равномерно распределенный отрицательный потенциал.

Так заканчивается цикл печати одного листа.

Заключение

Таким образом технология лазерной печати включает в себя семь последовательных этапов переноса и закрепления изображения на бумаге. На современных аппаратах такой процесс печати одного изображения на бумаге А4 занимает всего считанные секунды.

При происходит замена износившихся внутренних деталей, таких как фотобарабан, ролик заряда или магнитный вал. Эти составляющие находятся внутри картриджа, и Вы можете увидеть их на рисунке, приведенном выше. Из-за износа этих элементов значительно ухудшается качество печати.

Немного об истории лазерной печати

Ну и напоследок немного о разработке технологии лазерной печати. Удивительно, но технология лазерной печати появилась раньше, например той же технологии матричной печати. Chester Carlson в 1938 году изобрел метод печати, получивший название электрография. Он применялся в копировальных аппаратах того времени (60-70-е года прошлого века).

Непосредственно саму разработку и создание первого лазерного принтера предписывают Гэри Старквеатер (Gary Starkweather). Он являлся сотрудником фирмы Xerox. Его идея заключалась в том, чтобы использовать технологию копировального устройства для создания принтера.

В 1971 году впервые появился первый лазерный принтер фирмы Xerox. Он назывался Xerox 9700 Electronic Printing System. Серийное производство было налажено позже – в 1977 году.

Многих пользователей оргтехники интересуют ответ на вопрос о том, когда появился первый лазерный принтер. Итак, данная модель печатающего устройства обладает весьма длинной и богатой на разные события историей. Она берет начало в 1938-м году, когда американский физик и изобретатель Честер Карлсон смог получить первое в истории человечества ксерографическое изображение.

Стоит отметить, что в качестве основы технологии его создания использовалось статическое электричество, которое переносило сухие чернила (будущий тонер) на поверхность бумаги. Возможным это стало только благодаря многолетней работе и упорству этого талантливого человека. Именно благодаря ему удалось отказаться от применения существовавших в те годы приборов, называемых мимеографами и существенно снизить стоимость получаемых отпечатков.

Таким образом, самый первый принтер лазерного типа был создан именно Честером Карлсоном, который изобрел такой способ печати, как электрография и дал старт дальнейшему развитию истории создания принтера. Суть созданной им технологии заключается в использовании фотобарабана, представляющего собой алюминиевую трубку со светочувствительным слоем. На эту деталь осуществляется подача отрицательного заряда и луч лазера, пробегая по ее поверхности, снимает часть заряда в зонах, предназначенных для нанесения печати.

Фотобарабан, в свою очередь, во время работы вращается и покрывается красящим порошком в тех местах, где заряд уменьшился при помощи луча лазера. В дальнейшем эта трубка из алюминия соприкасается с листом и передает ему весь тонер, прилипший к светочувствительному слою. Затем бумага подвергается воздействию специальной печи, где красящий порошок крепко спекается с его поверхностью.

Честер Карлосон после получения первого в мире ксерографического изображения еще долго не мог воплотить свои идеи в реальность. Получив отказ от войск связи страны и IBM, ему спустя несколько лет, в 1946-м году удалось наконец-то найти фирму, которая дала согласие заняться производством разработанных им электростатических копиров. Данной организацией оказалась Haloid Company, основанная в 1906-м году. Изначально эта компания специализировалась на производстве фотобумаги, но в дальнейшем она сменила название на Haloid Xerox (1958-й год), после чего стала именоваться Xerox Corporation (1961-й год).

Первый аппарат был выпущен в продажу под названием Model A лишь в 49-м году прошлого столетия. В целом он был довольно сложным в использовании, т.к. здесь требовался ручной труд и весьма громоздким. Чтобы сделать копию документа с помощью Model A, пользователю требовалось выполнить несколько ручных действий. Т.е. этот аппарат не работал в автоматическом режиме, что создавало некоторые неудобства при его использовании. Но на этом развитие первого принтера, использовавшего для печати технологию электрографии и выпущенного в массовое производство, не остановилось.

Появление первого лазерного принтера

Спустя десять лет после появления Model A на рынке стали реализовывать новый ксерограф, который на этот раз был полностью автоматизирован. Назывался он следующим образом: Xerox 914. Следует отметить, что возникновение новой модели такого аппарата позволило существенно упростить печать копий. Xerox 914 был способен выдавать около семи копий ежеминутно! Именно этот изобретенный в 1959-м году аппарат стал прообразом всех принтеров, использующих лазерную технологию печати, которые начали появляться в дальнейшем.

Что касается непосредственно лазерных принтеров, то над их разработкой компания Xerox начала усиленно трудиться в 69-м году прошлого века. Но успеха удалось добиться лишь девять лет спустя, когда Гэри Старкуезеру удалось улучшить технологию работы имеющихся в те годы копиров с помощью добавления к ней лазерного луча. Таким образом, появился первый принтер лазерного типа. Аппарат, которому дали название Xerox 9700 мог распечатывать около 120 страниц ежеминутно. Но его размеры были уж очень большими, а стоимость заоблачной для тех времен – 350 долларов США. По этой причине данная модель не могла стать действительно широко распространенным и доступным для каждого дома вариантом.

Стоит добавить, что появление первого лазерного принтера могло произойти и раньше, если верить компании IBM, которая утверждает, что уже в 1976-м году их лазерное печатающее устройство под названием IBM 3800 уже вовсю работало в F.W.Woolworth – Североамериканский Дата Центр. В целом споры о том, кто изобрел первый принтер, основанный на лазерной технологии, печати идут до сих пор.

Дальнейшее развитие

В 1979-м году представило пользователям новую модель лазерного принтера, которая на этот раз была настольной — LBP-10. Через год компания выпустила еще один новенький аппарат, на этот раз — LBP-CX. Следует отметить, что история развития принтеров в начале 80-х годов стала набирать некоторые обороты, т.к. спрос на эти аппараты достиг высоких значений.

Но для развития своей маркетинговой политики и продвижения продаж на рынке, связанном с устройствами обработки данных компании Canon требовались сильные партнеры. В первую очередь она обратилась с предложением к одному из подразделений Xerox Corporation, но в ответ получила отказ, т.к. данная компания сама на тот период времени занималась вместе с одной японской фирмой разработкой лазерного печатающего устройства, которое должно было стать лучшим настольным вариантом в мире.

В итоге выбор Canon пал на HP и итогом совместной деятельности этих двух компаний стал выпуск модели LaserJet (1984-й год), которая могла печатать до восьми страниц ежеминутно. Продажи нового принтера достаточно быстро росли, в результате чего данный сегмент рынка в те годы в большей степени принадлежал HP.

Дальнейшая история принтера, использующего лазерную технологию печати, связана с тем, что качество отпечатков новых моделей к началу 90-х годов прошлого столетия стало значительно лучше, а их стоимость упала ниже 1 тысячи долларов. Что касается первой модели лазерного принтера, обладающей цветной печатью, то она смогла появиться на свет в 1993-м году под брэндом компании QMS. Спустя пару лет, Apple удалось выпустить устройство, стоимостью 7.5 тысяч долларов.

Таким образом, спустя несколько десятков лет лазерные принтеры превратились в действительно доступные устройства, которые стали широко применять не только в офисах, но и в домашних условиях. Кроме того, ассортимент их моделей, имеющийся в современных магазинах просто поражает воображение. Поэтому выбирать оптимальное устройство нужно тщательно и кропотливо, ориентируясь не только на его стоимость или производителя, но также технические характеристики.

Толчком к созданию первых лазерных принтеров послужило появление новой технологии, разработанной фирмой Canon. Специалистами этой фирмы, специализирующейся на разработке копировальной техники, был создан механизм печати LBP-CX. Фирма Hewlett-Packard в сотрудничестве с Canon приступила к разработке контроллеров, обеспечивающих совместимость механизма печати с компьютерными системами PC и UNIX. Принтер HP LaserJet впервые был представлен в начале 1980-х годов. Первоначально конкурируя с матричными принтерами, лазерный принтер быстро завоевал популярность во всем мире. Другие компании-разработчики копировальной техники вскоре последовали примеру фирмы Canon и приступили к исследованиям в области создания лазерных принтеров. Toshiba, Ricoh и некоторые другие, менее известные компании, тоже были вовлечены в этот процесс. Однако успехи фирмы Canon в области создания высокоскоростных механизмов печати и сотрудничество с Hewlett-Packard позволили им добиться поставленной цели. В результате на рынке лазерных принтеров модель LaserJet вплоть до 1987-88 годов занимала доминирующее положение (модель обеспечивала разрешение 300 dpi и печатала со скоростью 8 страниц в минуту; цена на момент выхода составляла 3495 долларов). Следующей вехой в истории развития лазерного принтера явилось использование механизмов печати с большей разрешающей способностью под управлением контроллеров, обеспечивающих высокую степень совместимости устройств.

Другим важным событием явилось появление цветных лазерных принтеров. Фирмы XEROX и Hewlett-Packard представили новое поколение принтеров, которые поддерживали цветное представление изображения и позволяющие повысить как производительность печати, так и точность цветопередачи.

3. Принцип работы лазерных принтеров.

Среди современной компьютерной периферии едва ли найдется устройство, вобравшее в себя боль­ше технологических достижений, новейших мате­риалов и конструкторского искусства, нежели ла­зерный принтер. Правда, лазер в составе принтера используется маленький, мощностью не более нескольких сот милливатт. Однако он тоже обладает свойством, за которое так ценятся лазеры: дает очень узкий направленный пучок когерентного монохроматического излучения. В принтере этот луч используется как тончайшее «перо», которым и рисуется заданное изображение.

Рис. 1. Блок-схема лазерного принтера: 1 - фотобарабан; 2 - девелопер; 3 - лист бумаги; 4- валик подачи; 5, 6 - термозакрепляющие ва­лики; 7 - ракель; 8 - лампа; 9 - очищающий ракель; 10 - валик восстановления заряда.

Воспроизведение текста и графики в лазерном принтере осуществляется в три стадии: экспози­ция, проявка и печать.

На первой стадии данные из компьютера посту­пают в буфер строки и с помощью сканирующей системы, в которую входит лазер, переносятся на отрицательно заряженную поверхность специаль­ного фотобарабана (1 на рис. 1).

Лазерная засветка осуществляется следующим способом: тонкий луч лазера светит на зеркало, которое вращается с высокой скоростью. Отражен­ный луч через систему зеркал и призму попадает на барабан и за счет поворота зеркала нейтрализу­ет заряды по всей длине фотобарабана. Затем про­исходят поворот барабана на один шаг (этот шаг измеряется в долях дюйма, и именно он определя­ет разрешение принтера по вертикали) и вычерчи­вается новая линия.

Точки, которые на бумаге должны получиться темными, разряжаются светом лазерного луча. Заряды на освещенных течках поверхности бараба­на нейтрализуются благодаря фотопроводящим свойствам барабана. Таким образом, на поверхнос­ти барабана формируется скрытое электростати­ческое изображение.

Скорость вращения зеркала очень высока. Она составляет 7-15 тыс. об./мин. Для того чтобы уве­личить скорость печати, не увеличивая скорость вращения зеркала, его выполняют в виде много­гранной призмы.

На второй стадии с помощью второго барабана (2), называемого девелопером, на фотобарабан на­носится тонер - мельчайший красящий порошок. В процессе работы барабан-девелопер, частицы то­нера и фотобарабаи всегда заряжены отрицатель­но, однако в точках, засвеченных лазерным лучом, потенциал поверхности фотобарабана уменьшает­ся с -900 В до -200 В. Напряжение на барабане-девелопере составляет при этом -500 В. Таким образом, разность потенциалов, притягивающая тонер на разряженные области фотобарабана, оказывается равной 300 В; соседние заряженные участ­ки поверхности, напротив, отталкивают частицы.

Рядом с барабаном-девелопером расположен ракель (7). Это резиновое лезвие, которое предназ­начено для снятия излишков тонера, оставляя для печати только один слой приставших к бумаге ча­стиц. Это лезвие сделано плавающим, как в хоро­ших бритвах.

Затем «проявленный» участок барабана прока­тывается по листу бумаги (3), который подается снизу еще одним валиком (4), тоже заряженным. Электростатическое поле переносит тонер на лист бумаги, и тот прямиком отправляется в узел за­крепления изображения. Этот узел состоит из двух барабанов (5, 6), нагретых до 180-200°С (в зависимости от модели). При такой температуре частицы тонера намертво вплвляются в бумагу. Поэтому выползающий из принтера отпечатанный лист бывает теплым.

Внизу, рядом с подающим бумагу валиком (4), расположена мощная лампа (8) вытянутой формы. Она нужна для того, чтобы поддерживать на по­дающем валике постоянный заряд. Этот заряд при­тягивает частицы тонера и способствует переносу изображения с фотобарабана на бумагу.

Еще один ракель (9) и валик (10) готовят фото­барабан к следующему рабочему циклу. Этот ра­кель очищает фотобарабан от остатков тонера, а заряженный валик при контакте с фотобарабаном восстанавливает заряд на его поверхности.

Такова схема, по которой работают все модели лазерных принтеров. Но конкретная реализация этой схемы в принтерах различных фирм может быть различной.

В большинстве принтеров фотобарабан вместе с барабаном-девелопером входят в состав единого узла - картриджа. Внутри картриджа в специ­альной емкости находится тонер.

Если качество печати определяется в первую очередь механизмом принтера, то скорость - преж­де всего процессором и памятью. Принтер получа­ет информацию от компьютера на языке описания страницы PDL (Page Description Language). Затем он обязан представить всю страницу с рисунками и текстом в виде набора крошечных точек - тех самых, которые потом «нарисует» лазерный луч и на которые прилипнут частицы тонера. При раз­решении 1200х1200 этих точек на странице фор­мата А4 насчитывается почти 140 миллионов. Не­трудно себе представить объем необходимых вы­числений. Неудивительно, что стадия обработки информации так влияет на производительность принтера, т. е. на время, которое проходит между выбором опции Print из меню на экране ПК и вы­падением отпечатанной страницы в приемный ло­ток принтера.

Каждый лазерный принтер содержит быстродей­ствующий процессор, оперативную память и флэш-память (ППЗУ). Объем оперативной памяти обыч­но составляет 1-2 Мбайта с возможностью расши­рения до 8-16 Мбайт. Флэш-память (если она есть) может иметь объем до 4 Мбайт. Кроме того, в не­которых принтерах может быть установлен жест­кий диск. Скорость печати лазерных принтеров составляет (в зависимости от разрешения) от 4 до 20 страниц в минуту.

Обладая значительной флэш-памятью (ППЗУ), принтер выигрывает в скорости за счет того, что не тратит времени на загрузку из компьютера шрифтов и шаблонов. Все эти данные многора­зового использования хранятся в памяти принте­ра. Флэш-память позволяет записать и держать наготове до двух десятков шрифтов.

Вся страница перед печатью должна быть за­гружена во внутреннюю память принтера в виде растрового (Bitmap) представления. Правда, встро­енные шрифты и иногда PostScript позволяют ге­нерировать принтеру это растровое представление прямо по мере надобности, и тогда не важно, сколь­ко у принтера внутренней памяти. Для цветных принтеров требуемый объем внут­ренней памяти возрастает не менее чем в три раза. Следует отметить, что для полутонового рисунка реальная разрешающая способность принтера уменьшается в 4-8 paз из-за того, что полутоновая «элементарная» точка состоит из многих реальных черно-белых точек, располагаемых с разной частотой рядом друг с другом. Выходом из этой безнадежной ситуации может стать только прин­тер, позволяющий печатать пикселы с градациями серого. В этом случае объем требуемой памяти возрастает в восемь раз для монохромного изобра­жения и в 24 раза - для полноцветного.

Некоторые лазерные принтеры обладают встро­енным интерпретатором языка описания страниц PostScript Level 2. Это означает, что они могут ис­пользовать высококачественные шрифты в формате PostScript и работать с текстом и графикой так, как это делают графические редакторы. Уменьшить, увеличить или повернуть распечатываемую стра­ницу, выполнить инверсию (поменять черное на белое и наоборот) и т. п. - все это доступно прин­теру. PostScript делает возможным удобный ре­жим черновой печати, когда страницы оригинала уменьшаются ровно вдвое (а можно и вчетверо), размещаются по две (или по четыре) на одном листе.

Для повышения скорости печати пользователь может пожертвовать высоким разрешением и пе­реключить принтер в режим печати с разрешени­ем 600 или даже 300 dpi.

В лазерных принтерах для передачи полутонов изображение принято разбивать на ячейки из не­скольких точек. Например, для принтеров с разрешением 300х300 точек на дюйм часто при­меняется квадратная ячейка из 25 точек разме­ром 0,42х0,42 мм (длина стороны 1/60 дюйма), со сторонами, повернутыми на 45 градусов относитель­но вертикали. При этом возможна передача 26 оттенков серого (от 0 до 25 черных-точек в ячей­ке). Именно таковы рекомендации языка PostScript Level 1. Мы видим, что размер ячейки достаточно велик, а число оттенков мало. Поэтому изображе­ние получается несколько зернистым.

При разрешении 1200х1200 точек на дюйм ячей­ка состоит из 128 точек и тоже имеет вид квадра­та, но его размеры уже 0,25х0,25 мм. Качество изоб­ражения улучшается не только потому, что размер ячейки меньше, а и из-за увеличения числа оттен­ков серого до 129.

С одной стороны, лазерные принтеры довольно чувствительны к качеству бумаги, она должна быть хорошего качества. С другой стороны, лазерные принтеры допускают использование качественной бумаги плотностью от 60 до 300 граммов на кв. метр. Конверты и картон отправляются на пе­чать с отдельного лотка и проходят через весь ме­ханизм по особому маршруту, так что им почти не приходится сгибаться.

Принтеры младших моделей, такие как первые HP LaserJet, обеспе­чивали печать только на одной стороне листа. Ма­ло того, в руководствах к ним категорически не рекомендовалось использовать отпечатанный лист повторно, снова закладывая его лоток чистой сто­роной вверх, как это всегда любили делать эконом­ные пользователи. Причина прежде всего в том, что оборотная сторона такого листа, угодившего под горячий валик, могла испачкать механизм и при­вести к снижению качества печати. В настоящее время многие лазерные принтеры обеспечивают возможность двусторонней печати.

HP LJ 1018.

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.

Что же внутри

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:

• блок лазерного сканирования;
• узел, осуществляющий перенос изображения;
• узел для закрепления изображения.

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.

Как устроен картридж

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.

Процесс рождения оттиска

Появление изображения или текста на бумаге будет состоять из таких последовательных этапов:

• заряд барабана;
• экспонирование;
• проявка;
• перенос;
• закрепление.

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.

1. Используется коронатор , то есть вольфрамовая нить с покрытием из углеродных, золотых и платиновых включений. Когда в дело вступает высокое напряжение, между этой нитью каркасом проносится разряд, который, соответственно, создаст электрическое поле, передающее заряд на фотобарабан.
2. Однако использование нити приводило со временем к проблемам с загрязнением и ухудшением качества распечатанного материала. Гораздо лучше действует ролик заряда с аналогичными функциями. Сам он похож на металлический вал, который покрыт токопроводящей резиной или поролоном. Идет соприкосновение с фотоцилиндром – в этот момент ролик и передает заряд. Напряжение здесь значительно ниже, но и детали изнашиваются гораздо быстрее.

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.

1. Лазерный луч падает на поверхность зеркала и отражается на линзу, которая распределит его в необходимое место на барабане.
2. Так система линз и зеркал формирует строчку вдоль фотоцилиндра – лазер то включается, то выключается, заряд то остается нетронутым, то снимается.
3. Строка закончилась? Фотобарабан повернется, и экспонирование продолжится снова.

Проявка

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.

Перенос

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:

• в верхнем расположен нагревательный элемент;
• в нижнем в бумагу вдавливается расплавленный тонер.

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.

Как осуществляется цветная лазерная печать

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:

• многопроходная;
• однопроходная.

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.

Сегодня мне хочется рассказать об устройстве и принципе работы лазерного принтера . Все знакомы с этим устройством, но мало кто знает о принципе его работы и причинах его неисправностей. В этой статье я постараюсь наглядно рассказать о принципе работе «лазерников», а в последующих статьях о неисправностях лазерных принтеров , о причине их появления, и о способе их устранения.

Устройство лазерного принтера

В основе работы любого современного лазерного принтера лежит фотоэлектрический принцип ксерографии . Исходя из этого метода все лазерные принтера конструктивно состоят из трех основных частей (узлов):

- Блока лазерного санирования.

- Узел переноса изображения.

- Узел закрепления изображения.

Под узлом переноса изображения обычно понимают картридж лазерного принтера и ролик переноса заряда (Transfer roller ) в самом принтере. Об устройстве картриджа «лазерников» мы поговорим позже более детально, а в этой статье рассмотрим только принцип работы. Необходимо также отметить, что вместо лазерного сканирования в некоторых принтерах (в основном компании «ОК І» ) применяется светодиодное сканирование. Функции она выполняет т е же, только роль лазера выполняют светодиоды.

Для примера рассмотрим лазерный принтер НР LaserJet 1200 (рис 1.). Модель довольно удачную и хорошо зарекомендовавшую себя большим сроком службы, удобством и надежностью.

Мы печатаем, на каком-либо материале (в основном бумага), и за отправку в «жерло» принтера отвечает - узел подачи бумаги. Как правило, он делится на два типа конструктивно отличающиеся от друга. Механизм подачи из нижнего лотка , называется - Tray 1, а механизм подачи из верхнего (обходного) - Tray 2. Несмотря на конструктивные отличия в своем составе они имеют (см. рис. 3):

- Ролик захвата бумаги - нужен для затягивания бумаги в принтер,

- Блока тормозной площадки и сепаратора , необходимого для разделения и захвата только одного листа бумаги.

Непосредственно в формировании изображения участвуют картридж принтера (рис. 4) и блок лазерного сканирования .

Картридж для лазерных принтеров состоит из трех основных элементов (см. рис. 4):

Фотоцилиндра,

Вала предварительного заряда,

Магнитного вала.

Фотоцилиндр

Фотоцилиндр (ОРС - organic photoconductive drum ), или также фотобарабан , представляет собой алюминиевый вал с нанесенным на него тонким слоем фоточуствительного материала, который дополнительно покрыт защитным слоем. Раньше фотоцилиндры делали на основе селена, поэтому их еще называли селеновыми валами , сейчас их делают на основе фоточуствительных органических соединений, но их старое название по прежнему широко используется.

Основное свойство фотоцилиндра – изменять проводимость под действием света. Что это значит? Если фотоцилиндру придать какой либо заряд, то он будет оставаться заряженным довольно долгое время, однако если его поверхность засветить, то в местах засвети проводимость фото покрытия резко увеличивается (уменьшается сопротивление), заряд «стекает» с поверхности фотоцилиндра через проводящий внутренний слой ив этом месте появится нейтрально заряженная область.

Рис. 2 Лазерный принтер НР 1200 со снятой облицовкой.

Цифрами обозначены: 1 - Картридж; 2 - Узел переноса изображения; 3 - Узел закрепления изображения (печка).

Рис. 3 Узел подачи бумаги Tray 2 , вид с тыльной сторон ы.

1 - Ролик захвата бумаги; 2 - Тормозящая площадка (голубая полоска) с сепаратором (на фотографии не виден); 3 - Ролик переноса заряда (transfer roller ), передающий бумаге статический заряд.

Рис. 4 Картридж лазерного принтера в разобранном состоянии.

1- Фотоцилиндр; 2- Вал предварительного заряда; 3- Магнитный вал.

Процесс наложения изображения.

Фотоцилиндр с помощью вала предварительного заряда (PCR ) получает начальный заряд (положительный или отрицательный). Сама величина заряда определяется настройками печати принтера. После того как фотоцилиндр зарядился, луч лазера проходит по поверхности вращающегося фотоцилиндра, и места засвети фотоцилиндра становится нейтрально заряженными. Эти нейтральные области соответствуют требуемому изображению.

Блок лазерного сканирования состоит:

Полупроводникового лазера с фокусирующей линзой,
- Вращающегося зеркала на моторе,
- Группы формирующих линз,
- Зеркала.

Рис. 5 Блок лазерного сканирования со снятой крышкой.

1,2 - Полупроводниковый лазер с фокусирующей линзой ; 3- Вращающееся зеркало ; 4- Группа формирующих линз ; 5- Зеркало.

Барабан имеет непосредственный контакт магнитным вало м (Magnetic roller ), который подает тонер из бункера картриджа на фотоцилиндр.

Магнитный вал представляет собой пустотелый цилиндр с токопроводящим покрытием, внутрь которого вставлен стержень из постоянного магнита. Тонер находящийся в бункере в бункере притягивается к магнитному валу под действием магнитного поля сердечника и дополнительно подаваемого заряда, величина которого также определяется установками печати принтера. Это определяет плотность будущей печати. С магнитного вала под действием электростатики тонер переносится на сформированное лазером изображение на поверхности фотоцилиндра, т. к. он имеет начальный заряд он притягивается к нейтральным областям фотоцилиндра и отталкивается от одинаково заряженных. Это и есть нужное нам изображение.

Здесь стоит отметить два основных механизма создания изображения. В большинстве принтеров (НР, Canon , Xerox ) применяется тонер с положительным зарядом, остающийся только на нейтральных поверхностях фотоцилиндра, то есть лазер засвечивает только те участки, где должно быть изображение. Фото цилиндр в этом случаи заряжается отрицательно. Вторым механизмом (применяется в принтерах Epson , Kyocera , Brother ) является использование отрицательно заряженного тюнера, и лазер разряжает участки фотоцилиндра на которых не должно быть тонера. Фотоцилиндр изначально получает положительный заряд и тонер заряженный отрицательно, притягивается к положительно заряженным участкам фотоцилиндра. Таким образом в первом случаи получается более тонкая передача деталей, а во втором более плотная и равномерная заливка. Зная эти особенности можно точнее выбрать принтер для решения своих задачь (печать текста или печать скетчей).

Перед контактом с фотоцилиндром бумага также получает статический заряд (положительный или отрицательный), с помощью ролика переноса заряда (Transfer roller ). Под действием этого статического заряда тонер во время контакта переходит с фото цилиндра на бумагу. Сразу после этого нейтрализатор статического заряда удаляет этот заряд с бумаги, что устраняет притягивание бумаги к фотоцилиндру.

Тонер

Теперь нужно казать пару слов о тонере. Тонер представляет собой мелко дисперсный порошок, состоящий из полимерных шариков покрытых слоем магнитного материала. В состав цветного тюнера также входят красящие вещества. Каждая фирма в своих моделях принтеров, МФУ и копиров использует оригинальные тонера, отличающиеся дисперсностью, магнит н остью и физическими свойствами. Поэтому не в коем случаи нельзя заправлять картриджи случайными тонерами, иначе можно очень быстро загубить принтер или МФУ (проверено опытом).

Если после прохода бумаги через блок лазерного сканирования извлечь бумагу из принтера мы увидим уже сформировавшееся изображение, которое можно легко разрушить прикосновением.

Узел фиксации изображения или «печка»

Для того что бы изображение стало долговечным его нужно зафиксировать . Фиксация изображения происходит с помощью входящих в состав тонера добавок, имеющих определенную температуру плавления. За фиксацию изображения отвечает третий основной элемент лазерного принтера (рис. 6) - узел фиксации изображения или «печка» . С физической точки зрения фиксация осуществляется за счет вдавливания в структуру бумаги расплавленного тонера и последующего его застывания, что придает изображению долговечность и хорошую стойкость к внешним воздействиям.

Рис. 6 Узел фиксации изображения или печка. Вверху вид в сборе, внизу со снятой планкой бумагоотделителя.

1 - Термопленка; 2 - Прижимной вал; 3 - Планка отделителя бумаги.

Рис. 7 Нагревательный элемент и термопленка.

Конструктивно «печка» - может состоять из двух валов: верхнего, внутри которого находится нагревательный элемент и нижнего вала, необходимого для вдавливания расплавленного тонера в бумагу. В рассматриваемом принтере НР 1200 «печка» состоит из термопленки (рис. 7) - специального гибкого, термостойкого материала, внутри которой находится нагревательный элемент, и нижнего прижимного ролика, который прижимает бумагу за счет подпорной пружины. За температурой термопленки следит термодатчик (термистор). Проходя между термопленкой и прижимным валиком, в местах контакта с термопленкой бумага разогревается приблизительно до 200° C ˚ . При такой температуре тонер расплавляется и в жидком виде вдавливается в текстуру бумаги. Что бы бумага не прилипала к термопленке на выходе из печки стоят отделители бумаги.

Вот собственно мы и рассмотрели – «как устроен принтер» . Эти знания помогут нам в дальнейшем для выяснения причин поломок и их устранения. Но не в коем случаи не стоит самому лезть в принтер если вы не уверены что сможете его починить, этим вы только сделаете хуже. Лучше не экономить, а доверить это дело профессионалам, ведь покупка нового принтера вам обойдется значительно дороже.