Что такое лазерный принтер принцип работы

Какой принцип работы лазерного принтера

История создания

Метод переноса сухого красителя на бумагу был запатентован в 1938 г. изобретателем и физиком из США Честером Карлсоном. Способ базировался на применении статической электрической энергии. Технологию через 10 лет взяла на вооружение компания Xerox. Ещё 10 лет ушло на доработку метода электрографического переноса и на изобретение аппарата, который бы мог в автоматическом режиме выводить информацию на бумажный носитель. Сначала машина была громоздкой, и некоторые операции приходилось выполнять вручную. Только в 50-х гг. был создан полностью автоматизированный механизм, являющийся прообразом современной лазерной техники для печати.

Лазерный луч был добавлен в конструкцию принтера компанией Xerox в 1969 г., а в продажу первый принтер поступил в 1977 г. Это была модель Xerox 9700. Купить инновационное устройство могли только крупные компании и офисы, поскольку цена превышала 300 тыс. у.е. Скорость первой печатающей техники была 120 страниц в минуту, она могла делать двустороннюю печать. Для обычных частных пользователей принтеры стали доступными спустя 5 лет. Их начала выпускать компания Canon. Дальше количество производителей и новых моделей печатающей аппаратуры с каждым годом стремительно увеличивалось.

Устройство лазерного принтера

Лазерный принтер — это печатающее устройство, наносящее тонер на носитель методом фотоэлектрической ксерографии.

Разные модели могут иметь мелкие отличия, но основные рабочие элементы у них будут одинаковыми.

  1. Механизм сканирования. Он состоит из вращающихся линз и зеркал. Путём их правильной расстановки формируется необходимое изображение на поверхности фотобарабана, которое наносится лазером. Поскольку картинка наносится не красителем, а просто изменяется заряд частиц на поверхности вала, увидеть её нельзя. За работу сканера отвечает контроллер с растровым процессором.
  2. Блок переноса изображения на носитель. В него входит картридж и ролик переноса заряда. Картридж состоит из фотовала, зарядного и магнитного вала. Именно на поверхности фотовала картриджа меняется заряд под действием лазера. Ролик переноса, используя нейтрализатор, убирает статический заряд с попадающей внутрь принтера бумаги. Это необходимо для предотвращения прилипания листа к фотобарабану.
  3. Узел финальной фиксации изображения на носителе. После переноса тонера на лист он проходит через печку, где под действием высокой температуры «запекается». Входящие в состав тонера частицы легко расплавляются и надёжно фиксируют отпечаток на бумаге, поэтому нанесённый рисунок не стирается и хорошо сохраняется в течение долгого времени.
  4. Интерфейсный блок. Отвечает за обмен информацией и взаимодействие между разными узлами в принтере.
  • В принтерах брендов Xerox, Canon, HP используется положительно заряженный тонер. Поэтому прорисовка изображения лазером происходит отрицательным зарядом, который и притягивает порошок к поверхности барабана. Такая технология позволяет максимально прорисовывать изображение на носителе.
  • Иной принцип работы лазерных принтеров от компаний Brother, Kyocera, Epson, поскольку их тонер имеет отрицательный заряд. Лазер меняет заряд не тех участков, на которые должно наноситься изображение, а наоборот, пробелов между прорисованными элементами. Такой метод равномерно распределяет тонер по поверхности листа.

Устройство картриджа

Простой картридж состоит из отсека для красителя, отсека для отработанных отходов и фотовала. Драм-картридж включает фотоэлемент и тонер.

Тонер – мелкий порошок чёрного цвета. В цветном аппарате применяется фиолетовый, жёлтый и синий краситель. Порошок состоит из частичек полимеров, покрытых красителем, содержащим магненит и регулятор заряда. У разных производителей порошок отличается по размеру зерна, намагниченности и дисперсности, поэтому нужно заправлять картридж только тем тонером, который предназначен для конкретной модели.

Читайте также:  Что такое плечевая камера

Внешний вид картриджа в разных моделях может быть разным, но все они состоят из следующих элементов:

  1. Отсек для тонера, в котором он хранится.
  2. Магнитный вал. По нему порошок подаётся из бункера на фотоэлемент.
  3. Дозирующее лезвие. Отвечает за толщину слоя тонера, который попадает на поверхность фотовала.
  4. Ракель. После переноса краски с фотовала на бумагу ракель очищает поверхность вала от остатков порошка.
  5. Ролик заряда. Заряжает поверхность фотобарабана.
  6. Отсек для отработки. В него попадает отработанный тонер.

В некоторых картриджах есть встроенный микрочип, собирающий информацию о количестве распечатанных страниц. При необходимости его можно заменить.

Также при эксплуатации могут изнашиваться и другие детали картриджа, которые принято считать расходниками. Сами картриджи можно заправлять много раз и использовать до полного стирания шестерёнок или частей корпуса.

Как работает лазерный принтер: принцип печати

Заряд фотобарабана

На поверхности фотовала нанесён чувствительный слой зелёного или синего цвета. В ряде моделей заряд, передаваемый на фотобарабан, будет положительным, у других – отрицательным.

Заряд происходит двумя методами.

  1. На специальную нить из вольфрама с углеродистым покрытием и золотыми/платиновыми частичками подаётся высокое напряжение, под действием которого создаётся магнитное поле. В процессе лазерной печати нить часто загрязняется, из-за чего снижается качество печатаемого изображения.
  2. Вместо вольфрамовой нити применяется ролик заряда. Внешне он выглядит как металлический цилиндр, покрытый токопроводящим веществом (специальная резина, поролон). Когда фотобарабан прикасается к ролику, передаётся заряд. Ролик не так быстро загрязняется как нить, но его срок эксплуатации значительно меньше.

Создание изображения (экспонирование)

Во время экспонирования на фотобарабане образуется невидимая картинка, которая является точной копией изображения, отправленного пользователем на печать. В зависимости от модели принтера рисунок будет формироваться на участках с отрицательным или положительным зарядом. Замена заряда выполняется лучом лазера, попадающим сначала на зеркало, а затем на линзу.

Первая строка формируется при включении/выключении лазера. Затем барабан проворачивается и наносится новая часть изображения. На это уходит доли секунды. Остатки тонера срезаются ракелем и сбрасываются в отсек с отходами.

Проявка

В этом этапе рабочей схемы принтера основной элемент – магнитный вал. Он имеет вид металлического полого цилиндра, внутри которого магнитный сердечник. Магнитный вал плотно прилегает к фотовалу и отсеку с тонером. Когда вал вращается, магнитный сердечник, расположенный внутри притягивает тонер на поверхность вала и одновременно наносится и на фотоэлемент. В местах, где заряды красителя и поверхности не совпадают, происходит «прилипание» частиц тонера.

Перенос на бумагу

На этапе задействован ролик переноса. Основание из металла может изменять заряд и передавать его бумажным листам. Принцип передачи тонера с фотобарабана на бумагу такой же, как с магнитного вала. Краситель удерживается на поверхности за счёт статического напряжения, без него он бы рассыпался по странице.

Закрепление изображения

В тонере есть компоненты, которые под действием большой температуры расплавляются. Чтобы зафиксировать рисунок на бумаге, лист проходит через печку внутри аппарата. Она представляет собой два вала, верхний из которых содержит нагревательный элемент, а нижний выполняет функцию пресса, продавливающего бумагу для более надёжной фиксации.

Термоэлемент печки нагревается до 200 °C и запекает краситель.

В дешёвых принтерах используется термопленка, в более дорогих – тефлон и лампы. Преимущество таких моделей в увеличенном сроке службы фиксирующего тонер механизма.

Как работает цветной принтер

В цветных аппаратах размещены 4 картриджа с чёрным, синим, фиолетовым и жёлтым тонером. В дорогих устройствах количество ёмкостей может быть больше.

Принцип печати цветного принтера не имеет существенных отличий от работы монохромного. Разница состоит лишь в том, что нанесение красителя для получения цветного изображения делается отдельно каждым картриджем. По количеству проходов есть одно- и многопроходные аппараты.

Читайте также:  8 призраков на кладбище которых засняли на камеру

В многопроходном предусмотрен специальный вал или лента. За один оборот фотобарабана наносится один цвет. Количество оборотов равняется количеству используемых цветов, за счёт этого увеличивается общее время нанесения изображения на бумагу. В однопроходном устройстве изображение прорисовывается сразу всеми цветами. Для этого каждый картридж дополнен собственной лазерной системой и переносным роликом. Такой принтер печатает быстрее многопроходного, но стоит дороже.

Цветной лазерный принтер имеет свои достоинства и недостатки. В сравнении со струйником он печатает быстрее, но качество полученного изображения будет несколько ниже из-за того, что сухой краситель хуже передаёт тона. Для печати графиков и диаграмм достаточно и такой цветопередачи, поэтому цветные принтеры покупают в основном для офисов. Для дома покупается реже из-за высокой стоимости как самого аппарата, так и обслуживания.

Источник

Лазерный принтер — раскрываем секреты устройства!

Автор : Вероника Семёнова

Время чтения: 2 минуты

Содержание

Определение
История появления
Основные компоненты лазерных устройств
Виды тонера
Устройство лазерного картриджа
Как происходит процесс печати
Преимущества над печатными устройствами других типов

Определение

Лазерный принтер – разновидность печатных машин, переносящих изображение на бумагу методом ксерографической печати, которое формируется на светочувствительном предварительно заряженном барабане в результате попадания лазерного луча в определенные его участки и последующего переноса гранул красящего порошка в места контакта с этим лучом. Устройства этого типа характеризуются высокими скоростью и качеством печати.

История появления

Метод переноса чернил на лист бумаги с использованием электромагнитных и фотоэлектрических свойств материалов был предложен Ч. Карлсоном, который был запатентован автором в 1938 году. Идея нашла практическое применение в первом копировальном устройстве, произведенном компанией Xerox в 1949 году. Модель имела массу недоработок, поэтому не привлекла внимание крупных компаний. Первый полнофункциональный лазерный принтер был представлен спустя 29 лет. Аппарат был снабжен лазером и предназначался для использования в коммерческих целях крупными организациями, которые могли позволить себе затраты в 350 тыс. долларов на его приобретение.

Первый прототип настольного лазерного принтера был создан компанией Canon в 1979 году. Серийно он стал выпускаться только с 1984 года под названием HP LaserJet, поскольку Canon заключила контракт с этой компанией. Спустя 2 года вышли первые модели печатных устройств с заменяемыми картриджами. Этот момент считается началом эры лазерной печати, доступной как для коммерческого, так и домашнего использования.

Основные компоненты лазерных устройств

Несмотря на многообразие производителей и моделей лазерных принтеров, их устройство в целом остается идентичным.

В состав практически каждого устройства входят следующие узлы:

  • Узел создания электростатического изображения , состоящий из полупроводникового лазера, а также зеркал и линз, отвечающих за фокусировку луча.
  • Узел, отвечающий за создание и перенос физического изображения. К нему относится съемный картридж, содержащий контейнер для красящего порошка, фотобарабан, магнитный вал, ролик первичного заряда и прочие компоненты.
  • Узел, выполняющий закрепление изображения на листе . Состоит из нагревательного элемента и термопленки, вступающей в непосредственный контакт с листом бумаги, на который уже перенесено изображение с фотобарабана. Под температурным воздействием красящий порошок вплавляется в лист бумаги, благодаря чему предотвращается его осыпание.

Виды тонера

Этот расходный материал представляет собой мелкозернистый порошок с магнитным слоем и дополнительном красящем веществе (цветной тонер), гранулы которого могут иметь:

  1. Положительный заряд.
  2. В принтерах, использующих этот вид тонера, лазерный луч попадает на те участки фотобарабана, к которым в последствии будут притягиваться гранулы красящего порошка. Метод позволяет печатать изображения с высоким разрешением (детализацией ).
  3. Отрицательный заряд.
  4. В этом случае лазерный луч попадает на те участки фотобарабана, которые не притягивают тонер. Метод позволяет добиться равномерной заливки изображения.
Читайте также:  Принтер лазерный кэнон инструкции

Обратите внимание:

  • Каждый тип тонера характеризуется своими показателями дисперсности, магнитными и прочими свойствами, подходящими для устройств определенного производителя и даже линейки моделей.
  • Самостоятельная заправка картриджа некачественным или неподходящим красящим порошком может привести к выходу из строя всего узла.

Устройство картриджа

Это заменяемый узел, который содержит основные элементы для создания физического изображения на поверхности фотобарабана, а также два отсека для хранения пригодного к использованию и отработанного расходного материала – тонера.

Основными компонентами, отвечающими за формирование изображения, являются:

  1. Фотобарабан – деталь цилиндрической формы со специальным покрытием, сохраняющим электрический заряд, изменяемый под воздействием лазерного луча.
  2. Вал первичного заряда – цилиндрическая деталь со специальным покрытием, передающий равномерно распределяемый по поверхности фотобарабана отрицательный (в некоторых моделях – положительный) заряд.
  1. Ракель – деталь в виде лезвия, удаляющая остатки тонера с поверхности фотобарабана.
  2. Магнитный вал – цилиндрическая деталь, выполняющая передачу заряда гранулам тонера, и участвующая в их переносе на поверхность фотобарабана.
  3. Дозирующее лезвие – деталь, обеспечивающая равномерное распределение необходимого количества тонера на поверхности магнитного вала.

Как происходит процесс печати

При отправке документа на печать данные поступают в логическую часть печатного устройства и преобразуются в набор команд, согласно которым действуют все основные узлы устройства. Процесс формирования изображения происходит в следующем порядке:

  • Распределение отрицательного заряда на поверхности фотобарабана путем его передачи от вала первичного заряда.
  • Формирование шаблона будущего изображения. В участках поверхности фотобарабана, на которые попадает лазерный луч, возникают области с положительным зарядом.
  • Из бункера с тонером частицы порошка попадают на поверхность магнитного вала, получают отрицательный заряд, переносятся на поверхность фотобарабана и примагничиваются в областях, в которые попадал лазерный луч. Равномерное поступление тонера на поверхность магнитного вала обеспечивается дозирующим лезвием.
  • При вращении фотобарабана и соприкосновении с листом бумаги происходит перенос сформированного изображения. Это происходит потому, что вал первичного заряда генерирует положительный заряд и передает его на лист бумаги. Частицы отрицательно заряженного тонера с барабана притягиваются к положительно заряженному листу.
  • При прохождении листа бумаги через два вала: прижимной и нагревательный, происходит нагрев частиц тонера и вдавливание в лист бумаги. Это необходимо для закрепления сформированного изображения.
  • Оставшиеся частицы тонера удаляются ракелем с фотобарабана, поверхность последнего «очищается » от остатков электростатического изображения путем передачи равномерного отрицательного заряда и цикл повторяется.

Принцип работы цветных лазерных печатных устройств аналогичен. Они содержат 4 картриджа с тонерами разного цвета: желтый, голубой, пурпурный и черный. В начале печати контроллер принтера производит разбивку изображения на каждый из цветов, затем происходит последовательное нанесение порошков определенного цвета. Благодаря наложению цветов удается получить требуемый оттенок.

Преимущества над печатными устройствами других типов

В отличие от принтеров с другим устройством и принципом действия, лазерные печатные машины имеют следующие достоинства:

  • Доступная стоимость (устройства с черно-белой печатью) при высоком качестве переносимого изображения.
  • Длительный эксплуатационный ресурс, в том числе компонентов, входящих в состав съемного картриджа.
  • Высокая скорость печати (до 27 листов в минуту при монохромной печати).
  • Низкий уровень шума (от 40 дБ).
  • Низкий расход тонера (до 10 тыс. напечатанных листов до последующей заправки).

Источник

Поделиться с друзьями
СервисКлимат