Лазер на службе потомков первопечатника Ивана Федорова
А почему лазерные принтеры так называются? Другие подобные устройства, например струйные принтеры, твердочернильные и сублимационные принтеры называются по типу используемого красителя и способу нанесения изображения на бумагу. А в этих принтерах не лазером же выжигается рисунок на бумаге?! Поэтому спешу сообщить, что лазерные и светодиодные принтеры названы так по способу формирования скрытого изображения на промежуточном носителе (фотобарабане) перед нанесением на бумагу. А сам процесс, который используется в лазерных принтерах и копировальных аппаратах с использованием тонера, носит название «сухой электрографический перенос».
Многофункциональный лазерный принтер Samsung SCX-4500 с откинутой крышкой
Для полноты картины рассмотрим сначала весь цикл работы лазерного принтера. Все устройство можно разделить на три основных блока: узел подачи бумаги, блок формирования изображения и узел закрепления изображения.
Схематичная структура лазерного принтера
Из кассеты или обходного лотка бумага подхватывается роликами подачи бумаги. Благодаря тормозной площадке от всей пачки отделяется только верхний лист, который подается под ролик регистрации бумаги, где передний край бумаги выравнивается. Когда ролик начинает вращаться, подавая страницу, одновременно начинается формирование изображения. В этом процессе участвует картридж и лазерный или светодиодный блок. Лазер, в соответствии с отправленным заданием прорисовывает на фотовале картриджа невидимое изображение, которое затем проявляется тонером в виде текста или рисунков, только в зеркальном отображении. Фотобарабан, вращаясь, переносит изображение на бумагу. В этот момент картинка состоит из мельчайших частичек тонера, как бы насыпанных, и если провести пальцем по странице, то изображение можно легко смазать или стряхнуть. Поэтому дальше лист поступает в узел закрепления изображения. Специалисты называют его фьюзер, или более просто — печка. Он состоит из двух валов: верхнего нагревательного и нижнего прижимного. Температура там — около 200 градусов, и когда бумага проходит между валами, тонер вплавляется в бумагу, и получается отпечаток, достаточно долговечный и влагостойкий.
Нагревательный вал представляет собой полый цилиндр из алюминия с тефлоновым покрытием, внутри которого установлена мощная нагревательная лампа. Альтернативный вариант — это термопленка, которая скользит вокруг плоского нагревательного элемента, контактируя с резиновым прижимным валом. Термопленка используется в принтерах Hewlett Packard и Canon. Достоинством такой конструкции является моментальный нагрев и готовность к работе, недостаток — возможность механического повреждения в результате попадания скрепок или других мелких предметов.
Выходя из фьюзера, лист остывает и попадает в выходной лоток принтера.
Формирование изображения
А теперь подробнее рассмотрим сам процесс формирования изображения как наиболее сложный и загадочный, тем более что он дает название этому классу принтеров.
Первым этапом происходит зарядка фотовала картриджа. В зависимости от модели принтера и состава используемого тонера фотобарабан может заряжаться разной полярностью. Мы ознакомимся с одним из вариантов. Фоторецептор заряжается коротроном или зарядным роликом. Коротрон представляет собой тонкую проволоку или металлическую «пилу», на которую подается высокое напряжение. Образуется коронный разряд, который равномерно заряжает всю поверхность барабана отрицательным зарядом. Коротроны используются в принтерах Brother, Panasonic, Kyocera. При коронном разряде расщепляется кислород и образуется озон, который в больших количествах считается вредным для здоровья. Но в новых принтерах озон практически не ощущается, и все запахи скорее исходят от расплавления тонера или выпаривания влаги из самой бумаги, неизвестно какого состава. Однако другие производители (HP, Canon, Epson, Oki) используют более экологичные ролики заряда, которые контактным способом производят зарядку фотовала, а если нет воздушной прослойки, то отсутствует и ионизация воздуха.
Схематичная структура лазерного блока
Лазерный блок состоит из лазерного диода, вращающегося многогранного зеркала, называемого призмой, и системы линз. Луч лазера, отражаясь от призмы и проходя через линзы, сканирует в горизонтальной плоскости по фотобарабану. Сканируя, лазер снимает заряд там, где должно быть изображение. В тех местах, где есть пробелы, лазерный луч гасится, и засветки барабана не происходит. Этим процессом управляет контроллер печати. За один проход луч формирует одну микрострочку скрытого изображения. Фотобарабан поворачивается, и так строчка за строчкой образуется невидимое пока изображение.
Схематичная структура светодиодной линейки
В светодиодных принтерах строчка изображения формируется с помощью светодиодной линейки. Эту технологию использует компания Oki. В линейке может быть до 10 тысяч светодиодов, а на одном дюйме — 600 или 1200 штук, в зависимости от разрешения. Линейка располагается над фотовалом. Также по команде контроллера светодиоды, под которыми на барабане должно быть изображение, вспыхивают, а другие остаются погашены. Так формируется одна строка, а при вращении фоторецептора образуется полное скрытое изображение.
Картинка должна как-то проявиться, поэтому следующий этап так и называется — проявка.
Формирование изображения лазером и линейкой
Тонер, перемешиваясь в картридже, тоже получает отрицательный заряд, а затем благодаря дозирующему лезвию ровным слоем наносится на ролик проявки (по другому — тонерный ролик, магнитный вал). Фотовал и ролик проявки расположены рядом. При вращении валов тонер из-за разности потенциалов притягивается на «засвеченные» участки фотовала и проявляет, таким образом, скрытое электростатическое изображение. Если посмотрим в этот момент на фотобарабан, то на его поверхности обнаружим текст или часть рисунка в зеркальном отображении.
Примеры картриджей выполненных по принципу "всё в одном"
Конструктивно картриджи могут быть выполнены по системе «все в одном», когда фотобарабан, магнитный вал, емкость с тонером и бункер отработки находятся в одном законченном блоке. Это картриджи Canon, Hewlett Packard, Samsung, Xerox.
А могут иметь отдельно тонер-картридж и картридж с фотобарабаном, которые входят во взаимодействие после установки в принтер, или соединяются в один блок снаружи, а потом устанавливаются в принтер. Раздельные картриджи используют Brother, Panasonic, Kyocera, Epson, Minolta.
Примеры раздельных картриджей
Следующая часть процесса — это перенос изображения на бумагу. Когда бумага проходит под фотовалом, снизу под листом вращается еще один ролик заряда. На него подается положительный потенциал, соответственно ролик передает положительный заряд листу бумаги. Когда страница двигается под фотобарабаном, на нее, под действием электростатических сил, переносится то изображение, которое сформировалось на фотовале.
Существует еще цикл очистки. Потому что не весь тонер переносится на бумагу. На барабане остаются частички тонера в виде бледного изображения. Они счищаются резиновым лезвием (ракелем) и попадают в бункер отработанного тонера.
Или собираются специальным валиком и возвращаются обратно в емкость с новым тонером. Такая система называется рециркуляцией тонера. Она позволяет экономить 20-30% тонера, но недостатком системы с рециркуляцией является постепенный засор тонера, что влияет на качество печати. Потому что вместе с тонером в бункер попадает бумажный ворс, пыль. Рециркуляция используется в старых моделях Samsung, Xerox, принтерах Lexmark, Brother.
Картриджи принтеров НР, Canon, Kyocera и последних моделей Samsung и Xerox содержат ракель и бункер «отработки».
Если представить себе, как последовательно выполняются все этапы получения лазерного изображения, можно подумать, что устройство будет размером с письменный стол. На самом деле лазерные принтеры достаточно компактные аппараты, потому что все функциональные узлы размещены рядом, и все процессы в принтере происходят одновременно. Диаметр фотовала — всего 3-4 см, и он наносит изображение на бумагу за несколько оборотов. Пока одна часть фотовала заряжается и проявляется, другая уже переносит текст на бумагу. Пока печатается часть листа, первая половина уже закрепляется и выходит из принтера — и так до окончания всего цикла распечатки страницы.
В цветных лазерных принтерах изображение на фотобарабане формируется аналогичным образом. Только для получения цветного изображения нужно нанести на бумагу не один, а четыре цвета. Пурпурный, голубой, желтый и черный тонер наносятся последовательно, затем они вплавляются в бумагу в узле закрепления, образуя цельное цветное изображение.
Схема многопроходного карусельного лазерного принтера
Существуют две технологии реализации этого процесса — многопроходная и однопроходная. В многопроходной системе используется карусельный механизм. Это револьверная головка, в которой установлены четыре тонер-картриджа. Электроника принтера раскладывает картинку на составляющие основных цветов, лазер по очереди прорисовывает их на фотовале, а револьверный механизм подводит цветные картриджи для поочередного проявления каждого цвета. Здесь используется еще один промежуточный носитель, который отсутствует в монохромных принтерах — ремень переноса, который также заряжается роликом заряда. Фотобарабан поочередно наносит каждое цветное изображение на ленту переноса. Таким образом, ремень как бы собирает по очереди все изображение, а потом переносит уже полную цветную картинку на бумагу обычным способом. Поскольку полное изображение формируется и собирается за 4 прохода (по количеству используемых цветов), то технология получила название многопроходной.
Схема однопроходного принтера
В однопроходных принтерах картриджи расположены друг за другом, используются также четыре фотовала, каждый из которых наносит на ремень передачи свой цвет. Или изображение сразу наносится барабанами на бумагу, которую несет транспортный ремень (он же и заряжает лист бумаги). В любом случае, все четыре цвета наносятся за один проход, поэтому система называется однопроходной.
Однопроходную систему использует Oki, так как светодиодные линейки хорошо вписываются в общепринятую систему и занимают мало места, в отличие от лазерных блоков. По однопроходной технологии также выполнены принтеры Panasonic, некоторые модели Lexmark и Kyocera.
Достоинством таких систем является высокая скорость печати, а недостатком — высокая цена, как самих аппаратов, так и комплектующих.
Samsung SCX-4500 - это современный имиджевый лазерный принтер со сканером; такой будет уместно выглядеть и дома, и в офисе
Несмотря на то, что многопроходные принтеры более тихоходные и шумные, для наших пользователей цена принтеров является решающим фактором, и подтверждением этого может служить популярность принтеров HP, Canon, Samsung и Epson.
Поделиться
