Как устроен и работает лазерный принтер

Устройство и принцип работы лазерного принтера

Множество людей пользовались лазерными принтерами, у некоторых они стоят дома, но все ли знают, как работает лазерный принтер? Ответ на этот вопрос читатель найдет в этой статье.

Лазерный принтер – это периферийное устройство, которое быстро и качественно напечатает текст и графические объекты на обычной офисной и специальной бумаге. Основные преимущества этих принтеров, такие как низкая себестоимость печати, большая скорость работы, высокий ресурс и разрешение, стойкость к влаге и выцветанию сделали их самыми часто используемыми не только в среде офисных работников, но и среди обычных пользователей.

Создание и развитие лазерных принтеров

Первое изображение с использованием сухих чернил и статичного электричества получил Честер Карлсон в далеком 1938 году. И лишь спустя 8 лет он смог найти производителя изобретенных им устройств. Это была компания, которую ныне все знаю под названием Xerox. И в тот же 1946 год на рынок попадает первое копировальное устройство. Это была огромная и сложная машина, требующая проведения целого ряда ручных операций. Лишь в средине 1950-х был создан первый полностью автоматизированный механизм, который являлся прообразом современного лазерного принтера.

С конца 1969 года Xerox начинает работу над разработкой лазерных принтеров, добавив лазерный луч к существующим на то время образцам. Но стоял он треть миллиона долларов по тем меркам и имел огромные размеры, что не позволяло пользоваться таким устройством даже на небольших предприятиях, не то что в быту.

Результатом сотрудничества нынешних гигантов в индустрии печати Canon и HP стал выпуск в свет серии принтеров LaserJet, которые способны напечатать до 8 страниц текста в минуту. Такие устройства стали более доступными после того, как появился первый сменяемый картридж для лазерного принтера.

Принцип работы

Основой формирования изображения является краситель, содержащийся в тонере. Под действием статического электричества он прилипает и буквально впечатывается в бумагу. Но каким образом это происходит?

Любой лазерный принтер состоит из трех основных функциональных блоков: печатная плата, блок переноса изображения (картридж) и печатный блок. Бумагу на печать подает узел подачи бумаги. Они разрабатываются по двум конструкциям – подача бумаги из нижнего лотка и подача из верхнего лотка.

Его строение достаточно простое:

  • ролик – нужен для захвата бумаги;
  • блок для захвата и подачи одного листа;
  • ролик, передающий статический заряд бумаге.
  • Картридж для лазерного принтера состоит из двух частей – это тонер и барабан или фотоцилиндр.

Тонер

Тонер состоит из микроскопических частичек полимеров, которые покрыты красителем, с включением магненита и регулятора заряда. Каждая фирма выпускает порошок с уникальными характеристиками для собственных принтеров и многофункциональных устройств. Все порошки отличаются магнитностью, плотностью, дисперстностью, размером зерен и другими физическими показателями. Поэтому не стоит заправлять картриджи случайным тонером. Преимущества тонера перед чернилами заключаются в четкости отпечатанной картинки и влагостойкости, которая обеспечивается впечатыванием порошка в бумагу. Из недостатков стоит назвать малую глубину цветов, насыщенность при цветной печати и отрицательное воздействие на организм человека при взаимодействии с тонером, например, во время зарядки картриджа.

Строение и этапы печати изображений

Фотобарабан выполнен в виде продольного алюминиевого вала, с нанесенным на него тонким слоем материала, чувствительного к световым лучам с определенными параметрами. Цилиндр покрыт защитным слоем. Помимо алюминия, барабаны изготовляются с неорганических фоточувствительных веществ. Основное свойство фотобарабана – изменение проводимости (заряда) под воздействием лазерного луча. Это значит, что если цилиндру придать заряд – он будет хранить его на протяжении значительного отрезка времени. Но если засветить какую-либо область вала светом – они тут же теряют свой заряд и становятся нейтрально заряженными за счет увеличения проводимости (то есть уменьшением электрического сопротивления) в этих зонах. Заряд стекает с поверхности через внутренний проводящий слой.

При поступлении документа на печать, печатная плата обрабатывает его и посылает соответствующие световые импульсы на блок переноса изображения, где цифровая картинка превращается в изображение на бумаге. Фотобарабан вращается при помощи вала и получает первичный отрицательный или положительный заряд от находящегося рядом роллера. Его величина определяется настройками печати, которые сообщает печатная плата.

После зарядки цилиндра лазерный луч, имеющий горизонтальную развертку, сканирует его с огромной частотой. Засвеченные места фотоцилиндра, как сказано выше, становятся незаряженными. Эти незаряженные зоны формируют требуемую картинку на барабане в зеркальном отображении. Далее, чтобы изображение оказалось на бумаге, незаряженные зоны необходимо заполнить тонером. Блок лазерного сканирования состоит из зеркала, полупроводникового лазера, нескольких формирующих и одной фокусирующей линзы.

Барабан контактирует с роллером, изготовленным, в основном, из магния и подает тонер на фотоцилиндр из емкости картриджа. Роллер, в котором расположен постоянный магнит, выполнен в виде пустотелого цилиндра с токопроводящим слоем. Под воздействием магнитного поля тонер из бункера притягивается к роллеру под действием силы намагниченного сердечника.

Под действием электростатического напряжения тонер из роллера будет переноситься на сформированное лазерным лучом изображение на поверхности фотобарабана, крутящегося вплотную с роллером. Тонеру некуда деться, ведь его отрицательно заряженные частицы притягиваются к положительно заряженным областям фотоцилиндра, на котором сформировано нужное изображение. Отрицательный заряд барабана отталкивает ненужное количество тонера назад, заполняя им отсканированные лазером участки.

Отметим один нюанс. Существует два типа формирования изображений. Самый распространенный – это применение тонера с положительным зарядом. Такой порошок остается на нейтрально заряженных областях фотоцилиндра. То есть, лазером засвечиваются области, где будет наше будущее изображение. Барабан при этом заряжен отрицательно. Второй механизм менее распространенный, в нем используется тонер с отрицательным зарядом. Лазерный луч «разряжает» области положительно заряженного фотоцилиндра, на которых изображения быть не должно. Это стоит помнить при выборе лазерного принтера, ведь в первом случае будет более точная передача деталей, а во втором – более равномерная и плотная заливка. Первые принтеры отлично подойдут для печати текстовых документов, потому они и получили широкое распространение.

Перед тем, как соприкоснуться с цилиндром бумага получает статический электрический заряд с помощью ролика переноса заряда. Под воздействием, которого тонер притягивается к бумаге в момент ее плотного контакта с барабаном. Сразу после этого заряд из бумаги удаляется нейтрализатором статичного заряда. Этим устраняется притягивания листа к фотоцилиндру. Во время прохода бумаги сквозь блок лазерного сканирования на листе становится заметным сформированное изображение, которое легко разрушается от малейшего прикосновения. Для его долговечности необходимо провести фиксацию с помощью расплавления добавок, входящих в тонер. Этот процесс происходит в блоке фиксации изображения – это третий ключевой блок лазерного принтера. Еще его называют «печкой». Если вкратце, то плавятся входящие в состав тонера вещества. После их вдавливания и застывания эти полимеры словно покрывают собой чернила, защищая их от внешних воздействий. Теперь читатель поймет, почему отпечатанные листы, выходящие из принтера, такие теплые.

По конструкции так называемая «печка» состоит из двух валов, в одном из которых находится нагревательный элемент. Второй, зачастую нижний, необходим для вдавливания расплавленного полимера в бумагу. Нагревательные элементы выполняются в виде термисторов, изготовленных в виде термопленок. При подаче напряжения на них, эти элементы разогреваются до высоких температур (порядка 200 °C) за доли секунды. Прижимный валик прижимает лист к нагревателю, в процессе чего осуществляется вдавливание жидких микроскопических частиц тонера в текстуру бумаги. На выходе из блока фиксации стоят разделители, дабы бумага не прилипала к термопленке.

Как устроен и работает лазерный принтер

В магазинах на полках можно увидеть принтеры разных брендов, но всех их можно разделить на два вида, струйные и лазерные. Если со струйными все более или менее понятно, жидкие чернила наносятся капельным способом, то как работает лазерный принтер, не всем понятно.

История возникновения лазерной печатной техники

Первый прототип лазерного принтера был изобретен 1938 году Честером Карлсоном, который на момент его изобретения учился на юридическом факультете и работал юристом в патентном бюро США. Первые отпечатанные при помощи статического электричества листы были получены в его домашней лаборатории. Сначала он пытался продать свою разработку IBM. Но те отказались покупать изобретение. Только в 1946 году его научной разработкой заинтересовалась частная компания Xerox. А в 1949 году на рынке впервые появились принтеры, которые используют для печати сухие чернила.

Первые модели были очень громоздкими и требовали определенного уровня подготовки от операторов. Через десять лет после первого выпуска промышленной модели появились более компактные и удобные аппараты. Модель носила название Xerox 914. Она печатала со скоростью 7 листов в минуту, что на тот момент считалось очень высоким показателем. При этом качество изображение было значительно выше, чем у популярных тогда матричных принтеров.

Первый лазерный принтер появился в 1969 году все у той же Xerox. В 1978 году одному из сотрудников компании, Гэри Старкуезеру, удалось изобрести лазер и установить его в аппарат. Это было первое устройство лазерного принтера. Однако первая модель получилась слишком дорогой. Цена аппарата составляла около 350 000 долларов.

Важно! Некоторые модели принтеров используют тонер с положительно заряженными частичками, а барабан заряжают не отрицательными, а положительными зарядами.

Такая разница возникла потому, что разные компании использовали собственные разработки, которые считались секретом фирмы. Тогда было мало известно, что такое представляет собой лазерный принтер, как он устроен, но были известны принципы, по которым он должен работать. При выборе тонера для заполнения картриджа это надо учитывать!

Так как спрос на лазерные принтеры в начале 80-х годов вырос, то появились другие компании, которые хотели заработать на этом рынке. Первая доступная модель аппарата была выпущена компанией Cannon. Xerox со временем утратили свои позиции и ушла с рынка. Сегодня в магазинах оргтехники можно увидеть лазерные принтеры самых разных брендов. Появились различные модели, но устройство и принцип работы лазерного принтера остался прежний.

Что же внутри

Лазерный принтер состоит из платы, лазерной головки, печатного блока – в него встроена печка и электродвижок для вращения барабана, а также картриджа. Картридж лазерного принтера – съемная заменяемая деталь.

Читать еще:  Стильный безрамочный смартфон от Xiaomi Mi Mix 2/2s

Плата – это мозг принтера. Через плату происходит передача команд от компьютера к принтеру, управление всеми элементами, которые находятся внутри принтера, в том числе направлением лазерного луча.

Печатный блок. Печатный блок имеет сложное строение. Он сочетается в себе механические элементы – шестеренки и рычажки, с помощью которых происходит взаимосвязанное движение барабана, валиков подачи бумаги, подачи тонера и вывода отпечатанного листа; термические – электронагревательная полоска (печка), за которую такой печатный аппарат иногда называют термопринтером.

Картридж. Это основной печатный элемент лазерного принтера. Устройство картриджа лазерного принтера включает в себя несколько взаимосвязанных компонентов.

Как устроен картридж

Картридж лазерного принтера состоит из барабана, резинового роллера, магнитного роллера, лезвия дозирования тонера и бокса, в который засыпается тонер. По бокам картриджа установлены шестерни, с помощью которых роллеры и барабан приводятся в движение. Магнитный роллер состоит из внешнего корпуса и магнитного сердечника. Магнит притягивает частички тонера, а лезвие выравнивает их по всей поверхности вала.

Интересный факт! Картридж – это чисто механический аппарат, который запускается приводом. На картридже установлен небольшой чип, но он нужен только для сбора информации компьютером о количестве напечатанных страниц за все время работы принтера. Чип можно убрать – картридж будет работать также как и прежде.

Почти все модели картриджей поддерживают возможность повторного заполнения тонером. Картридж – это заменяемый элемент принтера. Через некоторое время в негодность приходит фотобарабан и магнитный роллер. Это сопровождается ухудшением качества печати, появлением белых и черных полос.

Процесс рождения оттиска

Процесс того, как работает принтер, выглядит следующим образом:

  1. Получив команду печати от компьютера, барабан начинает вращаться. Вместе с ним вращается резиновый роллер, который заряжает фотобарабан отрицательными частицами.
  2. Лазер обнуляет заряд в тех местах, на которые должен наноситься текст или рисунок.
  3. Отрицательно заряженные частички тонера попадают на нейтральные участки – так образуется изображение.
  4. С помощью специальных роликов, лист бумаги заряжается положительными частичками, возникающими в процессе трения.
  5. Рисунок или текст переносятся за счет разницы в заряде на бумагу.
  6. Изображение закрепляется тем, что специальной печкой, которая находится в печатном блоке, оно «впекается» в бумагу под действием высокой температуры (около 200 градусов Цельсия).
  7. Остатки отработанных чернил счищаются резиновым роликом, этим же роликом снова заряжается барабан.

Важно! На некоторых принтерах используется лента переноса изображения. Если она имеется, то сначала изображение формируется на ней, а потом переносится на фотобарабан.

Заряд барабана

Изначально его заряд нейтральный. Однако чтобы процесс печати начался, его поверхность заряжают отрицательными зарядами. Делают это с помощью специального резинового роллера. Заряды возникают в результате трения поверхностей друг о друга. Поверхность барабана покрыта специальным фоточувствительным покрытием. Поэтому под действием лазера, заряд на его поверхности может меняться.

Экспонирование

Лазер расположен в передней части корпуса лазерного принтера или сбоку. Луч лазера попадает на фотовал и меняет заряд на его поверхности с отрицательного на нейтральный (не путать с положительным!). Экспонирование (освещение) лазером линейную разверстку с высокой частотой. В старых моделях сложная фокусировка производилась с помощью зеркал и линз. Схема принтера была очень сложной, а сам аппарат занимал большую площадь. Современные модели принтеры устроены проще, но при этом качество печати у них выше. Они занимают мало места и могут печатать с большой скоростью – до 27 страниц в минуту.

Важно! Барабан очень чувствителен к царапинам. В местах, где фоточувствительное покрытие содрано заряд всегда нейтральный. Это отражается на качестве печати. В этих местах появляются черные или белые полосы.

На поверхности барабана образуется зеркальное изображение. Частички тонера переносятся с магнитного роллера на поверхность барабана и прилипают к нему за счет разности заряда. Проявка монохромного и цветного принтера отличаются, так как устроен цветной принтер сложнее. При цветной печати изображение сначала формируется на ленте переноса изображения, а потом только переносится на барабан и бумагу.

Интересно! Если прервать печать и вытащить картридж из принтера, то на барабане можно увидеть изображение, но только при условии, что до его поверхности не касались пальцами.

Перенос на бумагу производится под действием все того же статического электричества. При этом бумага даже не касается поверхности фотобарабана! Бумагу, перед тем как пропустить под фотовалом, наэлектрилизовывают с помощью резиновых валиков. Когда она проходит мимо барабана, то отрицательные частички с него перелетают на поверхность бумаги, которая имеет положительный заряд. На бумаге образуется изображение, а ее поверхность становиться нейтрально-заряженной.

Закрепление изображения

После того, как рисунок или текст будут перенесены на бумагу, их надо закрепить, иначе изображение осыплется, как только лист бумаги попадет в руки. Тонер закрепляют на бумаге при помощи печки. Печка нагревает частички чернил, они плавятся, становятся жидкими, проникают вглубь бумаги и мгновенно затвердевают. Образуется нестираемое и невыгораемое изображение высокой четкости.

ВАЖНО! Частички чернил (тонера) начинают плавиться при температуре 180-200 градусов, независимо плавились они до этого или нет. Поэтому на лазерном принтере нет двусторонней печати (программно), так как печать с обратной стороны приводит к ухудшению качества на лицевой. К тому же в воздух выделяются едкие ядовитые вещества, которые входят в состав тонера и бумаги.

Как осуществляется цветная лазерная печать

Принтер для цветной лазерной печати имеет более сложное строение, но принцип работы принтера такой же, как для монохромной. Это касается не столько печатного блока, сколько устройства картриджа, лазера и платы.

Ниже дано описание того, как происходит процесс цветной печати:

  1. Сначала цифровое изображение обрабатывается с помощью специально разработанных для этого алгоритмов и передается на плату управления принтера.
  2. Лазером формируется изображение на поверхности барабана.
  3. Из разных боксов под тонер, в определенном порядке, из отдельных сопел, подается тонер определенного цвета.
  4. Мелкие разноцветные частички сухих чернил наносятся на ленту переноса изображения. Под лентой находится фотовал, который притягивает частички тонера.
  5. Изображение переносится на бумагу, частички тонера запекаются печкой.

В результате должно получиться изображение высокой четкости. Процесс печати на цветном принтере займет больше времени, так как боксы с чернилами перемещаются, чтобы на тот или иной участок на бумаге в итоге приобрел нужный цвет и оттенок. В боксах содержатся чернила синего, желтого, лилового и черного цвета.
Важно! Цветные фотографии на цветном лазерном принтере получаются хуже, чем на струйном. Это связано с тем, что на таком изображение много полутонов, которые аппарату труднее печатать. А вот изображение графиков и диаграмм лучше на лазерном, и цвета держатся дольше.

Несмотря на то, что в продаже есть цветные лазерные принтеры, они пользуются меньшим спросом, чем цветные струйные. Покупателей отталкивает цена и сложность обслуживания. Однако с монохромными моделями все как раз наоборот. Высокая скорость печати, четкость изображения и низкая стоимость обслуживания (тонер стоит дешево и хватает его надолго), сделали его незаменимым помощником в офисе и дома.

Устройство и принцип работы лазерного принтера

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):

— Вала предварительного заряда,

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.

Читать еще:  Характеристики и применение профессиональных стиральных машин

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 валом ( 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.

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.

Как устроен и работает лазерный принтер

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.

История возникновения лазерной печатной техники

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.

    Практически во всех лазерных принтерах используются тонеры, имеющие положительный заряд – здесь лазер будет высвечивать участки с потенциальным расположением изображения. Таким является принцип работы лазерного принтера у брендов НР, Canon, Xerox. Это обеспечивает тонкую детализацию изображения.

Теория цветной печати HP-2500

Принцип печати тонера с отрицательным зарядом

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.

Заряд барабана

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.

Экспонирование

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.
Читать еще:  Чем опасны электронные сигареты

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.

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.

Закрепление изображения

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:

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.

Технология 4-проходной лазерной печати HP

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.

Принцип работы лазерного принтера

Лазерные принтеры широко применяются для печати документации в офисе и дома. Высокое качество печати и скорость работы обусловлены особенностями конструкции. Для того чтобы понять принцип работы оборудования, необходимо детально изучить устройство. Кратко рассмотреть этот вопрос не получиться, но чем детальнее мы все разберем, тем понятнее будет ответ.

Устройство лазерного принтера

В основе работы лазерного принтера лежит фотоэлектрический принцип ксерографии. Конструкция включает в себя сложные механизмы и узлы, которые можно разделить на три основных блока.

  1. В основе лежит печатающий механизм.
  2. За сканирование отвечает контроллер с растровым процессором.
  3. Обмен данными осуществляется при помощи интерфейсного блока.

Элементы печатающего механизма:

  • фотобарабан со статическим зарядом, меняющийся в зависимости от освещения;
  • лазер и система зеркал обеспечивает засвечивание определённых участков на фотобарабане;
  • промежуточный блок, необходимый для переноса изображения на конечный носитель;
  • блок хранения и подачи тонера, в основе которого лежит картридж;
  • механизмы протяжки бумаги из лотка к печатающей головке;
  • нагревательные элементы для проявления изображения на листе.

Как устроен картридж

Картридж состоит из тонера и барабана. Тонер по химическому составу представляет собой измельчённый полимерный материал. Порошки в зависимости от производителя отличаются по консистенции и физическим свойствам. Тонер отличается от чернил качеством получаемого изображения, но при работе с ним необходимо соблюдать осторожность.

Важно. Для качественной печати на лазерном принтере необходимо вовремя менять расходные материалы. Заправлять некачественным тонером картриджи не рекомендуется.

Барабан представляет собой цилиндр с фотопроводящей поверхностью. Магнитный вал заряжает тонер, а лезвие очистки очищает от неиспользованного тонера.

Как работает лазерный принтер

Принцип работы лазерного принтера состоит в создании предварительного изображения на барабане и последующем переносе его на бумагу. Качественный отпечаток получается за счёт точечного нанесения точек на фотобарабан при помощи лазера и системы зеркал. В основе принципа действия лазерного принтера лежит физический процесс ксерографии.

Чтобы понять, как печатает устройство, необходимо детально изучить этапы и принцип работы лазерного принтера:

  1. Обработка изображение и зарядка барабана заряженными частицами.
  2. Далее происходит предварительное создание изображения.
  3. Следующий этап включает в себя проявку при помощи тонера.

Закрепление происходит при помощи высоких температур. Конструкция обеспечивает высокое качество печати и скорость работы. Технология постоянно развивается, предлагая новые решения.

Заряд фотобарабана

Для того чтобы сформировать предварительное изображение, необходимо создать электрический заряд на поверхности барабана. Могут быть положительные и отрицательные частицы, в зависимости от модели принтера и особенностей конструкции.

Существует два способа передать заряд:

  • Коронатор представляет собой нить из вольфрама, содержащая вкрапления из золота или платины. Под воздействием напряжения, создаётся электрическое поле, которое переносится на барабан. При таком способе со временем ухудшается качество распечатанного материала.
  • Ролик заряда – это вал с нанесённым на него слоем из резины или поролона. При взаимодействии с барабаном передаётся электричество. При этом методе образуется пониженное напряжение, которое позволяет продлить срок службы сложным механизмам.

Экспонирование

Процесс создания предварительного изображения на фотобарабане называется экспонированием. На поверхности барабана полупроводниковое покрытие, которое при попадании света начинает проводить ток. Освещение появляется благодаря тонкому лучу лазера и сложной системе зеркал.

По заданным параметрам луч формирует изображение, снимая заряд на засвеченных участках. Нанесение рисунка или текста происходит точечно. В результате получается на поверхности из отрицательно заряженных частиц. Вращение барабана происходит при помощи шагового двигателя. Точки наносятся по всей окружности.

Изображение проявляется при помощи тонера и магнитного вала. Механизм представляет собой трубку из металла с магнитным сердечником. При помощи вращения, тонер притягивается к валу. Дозирующее лезвие обеспечивает равномерное распределение краски по всей поверхности. Слой образуется путём прохождения тонера через зазор между лезвием и барабаном.

Внимание.Необходимо правильно установить механизм, чтобы избежать появление дефектов на распечатанном документе. Лишний тонер приводит к точкам и полоскам.

Магнитный вал работает циклично. В процессе работы притягиваются новые частицы, создавая изображение. Излишки порошка сбрасывают в специальный контейнер.

На бумагу изображение переносится также при помощи заряда. Подвижные механизмы подают лист из лотка к фотобарабану, рядом с которым находится вал для переноса изображения. Частицы тонера передаются по схеме на бумажный носитель из-за статического напряжения. Излишки краски попадают обратно в бункер. При помощи специальных элементов, на поверхности листа удаляется пыль и мелкие частицы. Восстановление заряда после целого цикла происходит при помощи коротрона. Далее процесс повторяется, пока всё изображение не перенесётся на бумагу.

Закрепление

Следующим этапом печати на лазерном принтере происходит закрепление. Данный этап необходим, чтобы на бумаге осталось изображение. Под воздействием высоких температур, тонер начинает плавиться, что позволяет прочно закрепиться на поверхности. Когда лист проходит между двух роликов происходит нагрев.

Справка. В зависимости от модели печка может нагреть порошок до 200–350 °C.

  • Термопленка используется в недорогих лазерных принтерах. Она сильно подвержена механическим воздействиям.
  • Тефлоновая конструкция нагревает поверхность при помощи лампы. Надёжная и долговечная конструкция.

Контроль температуры происходит при помощи датчика. В случае превышения значений, устройство автоматически отключается. Чтобы лист не приклеивался к барабану, на выходе стоит разделительный механизм. При соблюдении основных правил эксплуатации, данные элементы редко выходят из строя.

Цветная печать

Лазерная цветная печать широко используется для печати качественных изображений. С учётом того, что принтер создаёт субстрактивную цветовую модель, удаётся получить любой оттенок. Это происходит за счёт поглощения и отражения разных световых волн. При введении чёрного цвета, на выходе получаются насыщенные цвета. Лазерный принтер состоит из большого количества модулей и блоков, которые позволяют смешивать цвета, и переносить изображение на лист. Модели отличаются по техническим характеристикам и принципу работы.

Какой принцип печати используется в цветных лазерных принтерах?

В отличие от чёрно-белого принтера, принцип работы цветного оборудования отличается. Перед началом печати, принтер обрабатывает изображение и разбивает его на монохром. Всего используется четыре основных цвета: голубой, пурпурный, жёлтый и чёрный. Для каждого из них предусмотрен отдельный отсек. В процессе печати оттенки смешиваются. Модели отличаются по конструкции и принципу действия.

Способы цветной печати:

  1. В первом случае изображение формируется для каждого отдельного цвета. Печать происходит за несколько проходов, что сказывается на скорости обработки документа. Из-за особенностей конструкции, такие принтеры имеют большие габариты.
  2. Современные модели позволяют одновременно наносить на фотобарабан все четыре основные цвета. На лист изображение переносится за один проход. В результате последовательного прогона сокращается время печати, не в ущерб качеству изображения. Данный способ позволяет добиться более ровной цветопередачи.

Цветной лазерный принтер является высокотехнологичным устройством. Изделие, как правило, имеет свой процессор и HDD. Широко применяется технология переноса изображения на промежуточную секцию. Способ позволяет продлить срок службы изделия, т. к. отсутствует контакт печатающего механизма с бумагой. Такие устройства подойдут для использования в офисе и в домашних условиях.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector