Главная › Новости

Принцип работы лазерного принтера

Опубликовано: 05.09.2018

Лазерный принтер. Как он работает.

Лазерный принтер Xerox 9700

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

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

Лазерный принтер Canon LBP-CX

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

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

Заряд фотобарабана

Фотобарабан

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

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

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

Коротрон заряда Xerox 013R00650

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

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

Экспонирование

Лазерный блок Samsung ML1430

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

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

Проявка

Магнитный вал

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

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

Дозирующее лезвие

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

Перенос

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

Ролик переноса HP LJ 4050

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

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

Закрепление

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

Тефлоновый вал

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

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

Нагревательный элемент и термопленка HP LJ 1200

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

Цветная печать

Для формирования цветного изображения используются четыре основных цвета:

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

Многопроходная

Принтер Brother HL-4050CDN

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

Однопроходная

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

Однопроходная печать

Печатайте с удовольствием.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.