Лазерный принтер
В отличие от струйных лазерные принтеры позволяют
достигнуть более высокого качества печати.
К сожалению, цветные лазерные принтеры пока еще дороги.
Однако радует то. что качество получаемого с их помощью изображения
приближается к фотографическому, а цены имеют тенденцию к снижению. Уже
сейчас можно приобрести цветной лазерный принтер всего за несколько тысяч
долларов.
Таким образом, дли получения высококачественной черно-белой
распечатки следует отдавать предпочтение лазерному принтеру. Если вы желаете
получить цветное изображение, то в большинстве случаев можете быть
удовлетворены цветным струйным принтером.
Принцип работы
В основе работы лазерного принтера лежит процесс сухой
ксерографии (лат. xeros — сухой и graphos — писать), базирующийся па
электростатической фотографии.
Ксерографическяй процесс был изобретен американским
инженером Честером Карлсоном в 1933 г. В ноябре 1940 г. он получил патент на
свое изобретение. Б 1Э47 г американская компания «Халоид Компании купила
данное изобретение для разработки первого копировального аппарат;., который и
был произведен в 1950 г. Впоследствии эта компания несколько раз
преобразовывалась, и в настоящее время мы знаем се под названием Xerox.
Б основе электростатической фотографин лежит способность
некоторых полупроводников уменьшат*» свое удельное сопротивление под
действием света. Такие пэлупроводники называются фотопроводниками и
используются для изготовлении фоторецепторов.
Фоторецепторы обычно наносятся на алюминиевый полы;]
цилиндр. В качестве фоторецептора служат либо селен и его соединения, либо
органические соединен 1Я (подложка). Органический фоторецептор двухслойный. ГГорвцй
слой -слой, в котором осуществляется ucpeiroc ззряда, под ним — слои, и
котором генерируется заряд. Под HHVH идет топкий слой оксидной пленки,
предотвращающий у геканйе заряда в подложку. Подложка — последний алюминиевый
слой. Селеновый фоторецептор СОСТОИТ ИЗ «лоаушечного слоя», представляющего
собой естественную оксидную пленку. Этот слой уменьшает скорость темповой утечКИ
заряда. За ним идет фотопроводяпдий слой, алюминиевая оксидная пленка и
подложка. Существует два вида фсторецепторов: ленточные к цилиндрические.
Первые обычно используются в аппаратах с очень вьгеикой скоростью, поскольку
позволяют обеспечивать более высокую скорость экспонирования.
Зарядкз фоторецептора — это процесс н, несения
равномерного заряда определенной величины на с:рерхность фо торецептора.
Зарядка производится коротроном. Существует несколько их видов, которые мы
рассмотрим шже.
Для зарядки на ксротроц подается высоки потенциал с
помощью высоковольтного блока. Между коро троном и фоторецептором образуется
разность потенциален в несколько киловольт, что приводит к ударной ионизации
воздуха (коронный разряд), и ноны накапливаются па поверхности фоторецептора.
Часть электронов с заземленной подложки стекает на землю, при этом с материале
подложки, вблизи границы с фотопроаодпиком, возникает избыточный заряд,
противоположный заряду на поверхности фоторецептора. Экран корот-рона
заземляют, чтобы разность потенциалов между фоторецептором и коронной
проволокой не уменьшались, поскольку эта разность должна превышать пороговое
напряжение короны (напряженке, ниже которого пе возникает коронный разряд).
Обычный коротрон представляет собой тонкую проволоку из
устойчивого к окислению материала натянутую на металлическом экране. При
загрязнении или окислении про волоки происходит ухудшение качества копии При
загрязнении экрана возможно проскакивание искры между экраном и коротроном,
что приводит к необратимому выгоранию фото рецептора.
Скоротрон - зарядное устройство, позволяющее полу чить
более равномерный заряд поверхности фоторецептора В нем, кроме проволоки,
используется сстка; на которую также подается напряжение.
Дикоротрон позволяет еще более точно эегулироватт.
величину заряда. Он состоит из двух активных элементов; к про но да и экрана.
На кпронод подается прргмрннос напряжение порядка 5—6 кВ, а на экран — постоянно!;
1—3 кЗ. При этом положительные ионы перемещаются от коронода к экрану, а
отрицательные — к фоторецептору.
Каротроп служит источником характерного запаха озона,
исходящего от лазерного принтера во время работы. Следует отмстить, что при
использовании хороших фильтров и их своевременной замене запах не ощущается,
В настоящее время фирмы-производители переходит на безозоновую технологию.
После зарядки на фоторецептор подается изображение.
Источником света здесь служит лазер, уменьшающий потенциал в определенных
участках фоторецентора. При этом фоновые участки фоторецептора остаются
заряженными. Тонер заряжается противоположным зарядом. При контакте тонер
притягивается подложкой в участки с низким потенциалом, пробитые лазером.
Лазерная засветка осуществляется так: лазерная пушка
светит на зеркало, которое вращается с высокой скоростью. Отраженный луч
через систему зеркал и призму попадает на барабан и за счет поворота зеркала
выбивает заряды по всей длине барабана. Затем происходит поворот барабана на один
шаг (этот шаг измеряется в долях дюйма; именно он определяет разрешение
принтера по вертикали) и вычерчивается новая линия. В некоторых принтерах,
кроме поворота барабана, используется поворот зеркала по вертикали,
позволяющий на одном шаге поворота барабана вычертить два ряда точек.
Скорость вращения зеркала очень высока. Она составляет
порядка 7 — 15 тыс. об./мия. Для того чтобы увеличить скорость печати не
увеличивая скорость вращения зеркала, его выполняют в виде многогранной
призмы. Существуют еще дополнительные зеркала, призмы и'световоды, отвечающие
за фокусировку и изменение направления луча.
Б светодиодных принтерах вместо лазера работает
светодиодная панель. Теоретически светодиодная технология более надежна,
поскольку является более простой. Кроме того, принтеры со светодиодной
панелью более компактны. Светодиодные принтеры дешевле лазерных, но лазерные
работают быстрее.
Процесс формирования изображения на фоторецепторе тонером
называется проявлением.
Тонер представляет собой мелкодисперсный порошок, частицы
которого состоят из полимера или резины и красящего вещества (для черного
тонера обычно используется сажа).
Возможны два варианта проявления: двухкомпонентное и однокомцонентное.
Двухкомшжентпый используется только в случае отрицательной
зарядки фоторецептора. Тонер из бункера через специальное дозирующее
устройство подастся в бункер с носителем. Носитель (девелопер) представляет
собой частицы магнитного материала, покрытого полимером. Прилипание тонера к
носителю происходит за счет трибоэлект-риаации (электризации трением). Б
процессе трения частицы тонера и носителя приобретают различные заряды и
тонер равномерно покрывает носитель. Носитель в спою очередь прилипает к
магнитному валу, который представляет собой полый нал с постоянными магнитами
внутри. Вал, покрытый носителем с тонером, входит в непосредственный контакт
с фоторецептором, в результате чего частицы тонера, имеющие заряд,
противоположный заряду фоторецептпра. притягиваются к его заряженным
участкам, Чистый носитель с остатками тонера гшовь попадает в бункер.
Носитель вновь смешивается с тонером и попадает на
магнитный вал. Сам носитель не расходуется в процессе проявки. Однако в
результате трения носитель теряет полимерный слой, что приводит к его
неспособности притягивать тонер. Кроме того, такой носитель может вызывать
механическое повреждение фоторсцептора.
Для того чтобы тонер не переносился на слабоэаряжен-ные
участки фоторецеатора, на магнитный вал подается па-пряжение смещения порядка
100—500 В, знак которого совпадает со знаком заряда на фоторецепторе. За счет
этого сила притяжения тонера к валу увеличивается и тонер не переносится на слабозаряженные
участки. Регулируя величину напряжения смещения, можно регулировать
насыщенность копии, например для создания хорошей копии с плохого оригинала.
Современные аппараты обычно сами достаточно хорошо регулируют качество копии,
практически не требуя вмешательства оператора.
Однокомпопентное проявление, как правило, используется в
аппаратах малого класса и лазерных принтерах. В этом случае требуется тонер
другого состава. Естественно, такой тонер стоит дороже. Однокомпонентное
проявление не предусматривает наличия носителя. В этом случае тонер
изготавливается из смеси частиц магнитного материала, полимера и красителя.
Из бункера тонер попадает на магнитный вал. Над валом, на
выходе из бункера, располагается заряжающее лезвие (ракель), выполняющее две
функции: регулирует количество тонера на валу и заряжает частицы тонера.
Трение частиц тонера о лезвие приводит к зарядке тонера
знаком, противоположным знаку заряда фоторецептора.
Перенос тонера с вала на фоторецептор осуществляется с
помощью напряжения смещения, прикладываемого к магнитному валу. В данном
случае напряжение смещения представляет собой переменное напряжение с
постоянной составляющей, которая по знаку соответствует знаку заряда
фоторецептора. Во время периода со знаком, противоположным знаку заряда
фоторецептора, тонер переносится на фоторецептор, а во время периода со
знаком, соответствующим знаку заряда фоторецептора, тонер с фоновых участков
возвращается на магнитный вал. Регулировка качества копий происхо дит за счет
изменения постоянной составляющей. Следует заметить, что в двухкомпонентной
системе проявления гораздо сложнее достичь равномерной заливки черным цветом.
Это1 связано с тем, что носитель не успевает принять достаточно тонера. Эта
проблема решается использованием двух или трех валов, вращающихся в разные
стороны. Однако такая конструкция увеличивает стоимость аппарата.
Процесс переноса - процесс, при котором тонер перепо сится
на бумагу.
Бумага проходит между коротроном переноса и фоторс цептором,
па котором находится тешерный рисунок. Корот рон переноса сообщает бумаге
заряд, соответствующий заря лу фоторецептора. В подложке фоторецептора
существует заряд, по знаку противоположный заряду бумаги. За счет это го
бумага притягивается к фоторецептору
Для того чтобы тонер переносился "на бумагу, сила при
тяжепия между бумагой и тонером должна быть больше, чем сила притяжения между
тонером и фоторецептором. Не весь тонер переносится па бумагу, поэтому его
остатки удаляются в процессе очистки фоторецептора.
Для улучшения качества изображения и уменьшения par хода юнера
о некоторых аппаратах осуществляется предварительный перенос, в протесте
которого ослабляется заряд фоторспептора. Для этого либо фоторецептор
предварительно осврщзегся, либо па коротрол переноса подается переменное
напряжение.
Отделение бумаги от фоторецеитара осуществляется как
механическим, так и электрическим способом. В первом случае используются либо
пальцы отделения, находящиеся в непосредственной близости к фоторецептору,
либо отделяющие ремешки, устанавливаемые г одного края фотороцептора. Кромка
бумаги скользит по ремешку и затем легко отделяется от фогорецепюра.
Во втором случае применяется корогрон отделения, обычно использующийся
совместно с механическими средствами. Дли отделения бумаги от фоторецелтора
на коротрои отделения лодас-тся переменное напряжение. Он генерирует
положительные si отрицательные ноны. Одна часть ионов ослабляет силу
притяжения бумаги к фоторецетору, а другая часть обеспечивает прилипание
тонера к бумаге.
После переноса копия уже практически готова. По
изображение пилучешюе на бумаге, может бмгь стерто практически любым
механическим воздействием (например легким трением). Естественно, такая копия
не пригодна для практического использования. Для увеличения сцепления тонера
с бумагой используется механизм закрепления.
Существует несколько способов закрепления. Наиболее
распространенный — зто термомеханический способ, при котором кппия
подвергается нагреву и механическому прижиму
Механизм закрепления носит названии фьюзер (печка). Он
состоит из нагребаемого тефлонового вала с квар-иевоЙ лампой тщутри и резинояого
прижимного вала. Иногда вместо тефлоповшо пала устанавливается специальный
керамический термоэлемент., который отделяется от бумаги термопленкой. Такие
принтеры имеют меньший срок прогрева и меньшее энергопотребление, однако и
холит термопленка значительно меньшее количество копий, и повредить ее значительно
легче при неправильном извлечении бумаги.
В части аппаратов предусмотрена смазка нагрепаемого нача
силиконовой смазкой. Это позволяет избежать прилипания тонера к валику. Кроме
того, можег использоваться специальное полотенце для удаления остатков тонера
или другой грязи, прилипшей к иалу. Для утделения бумаги от вала применяются
пальцы отделения.
После переноса на бумагу необходимо удалить остатки тонера
с фоторецепшра. Непосредственно перед очисткой можс-i использоваться гтредочистка
с помощью засветки фо-торсцептора или коротрона предочистки, который
генерирует положительные и отрицательные ионы.
Оставшиеся частицы тонера удаляются с помощью ракельного
ножа, находящегося в непосредственном контакте с фоторсцеяторо.и. Ракель
изготавливается и точно позиционируется относительно фоторецешора. чтобы не
повредить его. Отработанный тонйр попадает в бункер отработки. Повторное его
использование не рекомендуется, поскольку тонер слипается и загрязняется.
Возможно также удаление тонера мягкой щеткой, внутри которой устанавливается
система вакуумной очкачки.
Послеллии .)тап очистки - это удаление остаточного заг
ряда, осуществляемое с помошью источника света или корот-роиа. зявк
напряжения которого противоположен знаку заряда фоторепепторз
Лазерные принтеры (кри.че механичга.оп части), включают в
себя достаточно сложную электронику В частности, на принтерах устанавливается
память болыиоги объема для того, чтобы не загружать компьютер и хранить
задания в памяти. На части принтеров устанавливаются винчестеры. Электронная
начинка принтера также содержим различные языки описания данных (Adobe PostScript,
PCL и т. д.). Эти языки опять же предназначены для того, чтобы забрать Часть
работы у компьютера и передать принтеру.
Существуют также аппараты класса принтер-копир, или
цифровой копир. Они могут выполнять функции как лазерного принтера, так и
копира. Цифровой копир вначале сканирует изображение в память, а затем
печатает лазерным способом.-Такопьши являются практически все цветйш копиры,
однако стоимость компьютерного интерфейса для цветного копира сравнима со
стоимостью аппарата. Кроме того, цифровые копиры обеспечивают более высокое
качество передачи оттенков даже при черно-белой печати. Современна тенденция -это
постепенное вытеснение аналоговых (в которых источником света служит лампа)
копиров цифровыми. Преимуществами цифровой печати являются более Высокое
качество печати и низкий расход тонера. Возможно использование цифрового
аппарата в качестве копира и принтер., одновременно, в некоторых моделях
можно также пользоваться им как скам-нером.
Цветная печать обеспечивается использованием разноцветного
тонера (CMYK-модель). При этом нв копию последовательно напыляется тонер различных
цветря. В результате смешения порошков получается цветная копия. Тонер каждого
цвета хранится в отдельном бункере с собственным магнитным валом и носителем.
В некоторых аппаратах бумага позиционируется на вале переноса, а затем входит
п контакт с фоторецептором. Процесс повторяется 4 раза. В некоторых аппаратах
тонер ьначале переносится на вал Переноса, а затем на бумагу.
Высокая стоимость цветных аппаратов обуславливается тем,
что некоторые детали представлены не в о; ном а в четырех экземплярах. Кроме
того, используются более серьезные барабаны для улучшенной передачи оттенков,
i также более точный, чем в обычных аппаратах, механизм подачи бумаги,
поскольку бумага проходит по барабану четыре раза. Кроме того, используется фоторецентор
другого состг^а, а вал перс-носа вообще выполняется так, чтобы длина его
окружности равнялась длине бумаги максимального формат.
Уровень шума при работе лазерного принтера составляет в
среднем 40 дБ. В режиме off-line это значение еще меньше
Гак как лазерный принтер является страничным принтерам (т.
с. он формирует для печати полную < границу, а не отдельные строки, как
игольчатый пли струйный), скорость печати измеряется в страницах в минуту.
Средний лазерный принтер печатает 6—12 страниц в минуту.
Высокопроизводительные принтеры, которые, как правило, используются в
компьютерных сетях, могут печатать до 20 и более страниц и минуту,
Лазерный принтер обрабатывает целые страницы, что, естественни,
связана с большим количеством вычислений. Скорость печати определяется не
только работой процессора, но и существенно зависит от памяти, которой
оборудован принтер. Величина памяти лазерного принтера 1 Мбайт является
нижней границей, более ощутима емкость памяти от 2 до 8 Мбайт. Цветные
лазерные принтеры имеют еще большую память.
Как правило, большинство лазерных принтеров могут печатать
на бумаге формата А4 и меньше. Пранда, в последнее время появились принтеры,
способные печатать на листах формата A3. Кроме того, если раньше печать на
рулоне считалась прерогативой лишь игольчатых принтеров, то сейчас на рынке
появились модели лазерных принтеров, которые также могут использовать для'работы
бумагу в рулоне.
Некоторые лазерные принтеры могут печатать на обеих
сторонах листа, а во многих дорогих моделях предусмотрена возможность их
дооборудования для двусторонней печати.
|
