Одним из основополагающих элементов любого лазерного принтера является блок лазера или по-английски LSU. При этом следует отметить, что типичные блоки подобного типа, входящие в состав принтеров относятся к категории устройств, которые обладают малыми параметрами мощности. Это говорит о том, что они не могут создать опасную для глаза степень облучения. Но всё же, свечение лазера является не совсем безопасным для людей. Дело в том, что во многих странах мира к данной категории лазеров относятся также те модели, которые обладают системой большой мощности с надежной защитой, способной препятствовать выходу луча за границы корпуса. Кроме того, лазер из принтера обычно функционирует в таком диапазоне, как ближний инфракрасный, который обычно является невидимым. Таким образом, человеческому глазу невозможно определить, где находится данный луч и насколько долго он воздействует на сетчатку.
Также бытует мнение о том, что на большой дистанции пучок, который выплескивает лазер от принтера, является неопасным. Но это очень сильное заблуждение, т.к. ввиду малой ширины пучка лазера, исходящего из устройства, обеспечивается довольно высокая степень плотности энергии, которая может сохраняться даже на больших расстояниях. Выходит, что даже пучок лазера любого устройства для печати способен нанести человеческому здоровью сильный урон, к примеру, ожог на сетчатке глаза. Поэтому обязательно нужно соблюдать элементарные правила безопасности при разборке и использовании любого устройства для печати, оснащенного лазерной системой.
Вообще, под лазерным сканированием или засвечиванием подразумевается процесс прохождения пучка лазера по поверхности фотовала. При этом производится кратковременное включение и отключение светодиода. Те зоны, на которые попал пучок, становятся разряженными. В результате описанного процесса на поверхности барабана образуется своего рода скрытая картинка, которая готова к дальнейшей проявке. Следует отметить, что если сканирование во вспомогательном направлении, т.е. по длине осуществляется за счет вращения барабана, то в основном (по ширине) – при помощи вращения многогранного зеркала. От скорости этих перечисленных деталей во многом зависит конечный масштаб распечатываемого изображения.
Устройство и принцип работы
Итак, лазерный блок принтера в стандартном исполнении обычно состоит из платы управления лазерным диодом, коллиматорной и цилиндрической линз, собственного двигателя, многогранного стекла, одной или нескольких эф-тета линз, небольшого зеркала, фокусирующей линзы и датчика, отвечающего за обнаружение луча. Таким образом, блок лазерного принтера обладает довольно сложным устройством.
Что касается принципа работы лазерного принтера, то сначала пучок лазерного луча, который расположен на плате, предназначенной для управления диодом, проходит через линзу коллиматорной разновидности. Там свет начинает преобразовываться в пучок цилиндрической формы. Далее этому пучку с помощью цилиндрической линзы задаётся форма пятна луча, которая соответствуют разрешающей способности устройства, составляющей обычно 600 или 1200 dpi.
На следующем шаге уже сформированный луч встречает на своем пути многогранное зеркало, приводимое в движение двигателем. Скорость вращения данного зеркала может составлять до нескольких десятков тысяч об/мин. Что касается лазерного луча, то он отражает от боковых граней данного зеркала в сторону барабана, т.е. фоторецептора. На своем пути он также проходит т.н. эф-тета (F) линзы, количество которых в зависимости от модели принтера может составлять от одного и более. Их назначение заключается в том, чтобы корректировать нелинейность движения пучка света по поверхности фотовала. В противном случае луч лазера при развёртке на плоскую поверхность фоторецептора мог бы расфокусироваться. Кроме того, из-за постоянного вращения, зеркало многогранного типа подвергается вертикальной флюктуации. В свою очередь, это приводит к искривлению строк развертки. Таким образом, эф-тета линзы выполняют довольно большой объём работы.
Далее в начале строки лазерный луч проходя через небольшое зеркальце и линзу фокусирующей разновидности, попадает на датчик, который служит для обнаружения подобных пучков света. Данный датчик осуществляет контроль за работоспособностью светодиода и в дальнейшем вырабатывает специальный сигнал горизонтальной синхронизации, предназначенный для главной платы. Данный сигнал является необходимым, т.е. именно благодаря нему все строки картинки будут начинаться на конкретно расположенном от боковой границы листа бумаги расстоянии. Многие современные модели принтеров лазерных моделей предоставляют пользователям возможность осуществления регулировку данной синхронизации.
Все перечисленные выше элементы блока находятся внутри него. Сам блок представляет собой герметичный корпус, который защищает внутренние детали от попадания пыли и при этом предотвращает возможность отражения лазерного пучка в неправильных направлениях. Но, безусловно, порой встречаются различного рода исключения.
Возможные проблемы и способы их устранения
Если мотор лазера засвистел или заклинил — смажьте его ось
Одна из самых часто встречающихся неисправностей с блоком лазера заключается в блокировании или подклинивании такого элемента, как подшипник многогранного зеркала. Появляется подобная проблема вследствие пыли, которая попадает внутрь корпуса блока, повышения нагрузки, оказываемой на печатающий узел, а также недостаточной балансировки зеркала. Чтобы избежать дальнейшего заклинивания вышеназванного элемента и полного выхода всего блока из строя, важно вовремя обратить внимание на появившийся повышенный шум в виде свиста. Чтобы своевременно решить проблему необходимо тщательным образом очистить все оптические детали от скопившейся на них пыли. Но учтите, что для этого не следует прибегать к помощи агрессивных жидкостей, иначе можно смыть напыления, которыми обычно покрывают рабочие грани линз и зеркал. Действовать следует предельно аккуратно – ни в коем случае не смесители ни один из компонентов блока лазера.
На следующем этапе следует заняться смазкой. Но использовать в данной ситуации густые вещества нельзя, т.к. они непременно забьют все воздушные каналы подшипника многогранного зеркала. Поэтому лучше воспользоваться жидкими смазками типа автомобильной WD-40 (также можно использовать тормозную жидкость от автомобиля). Остатки смазки после нанесения на ось детали следует удалить с помощью безворсовой салфетки.
Если же вдруг вы заметили, что перестал работать лазерный диод, то не спешите его выбрасывать. В процессе диагностики для начала нужно проверить двигатель многогранного стекла, а только потом сам диод. Следовательно, проблема может заключаться в первом элементе. К тому же некоторые умельцы научились приспосабливать лазерные диоды от печатающих устройств для резки, к примеру, пенопласта. Обычно для этой цели нужно хорошо настроить линзу и подыскать подходящий блок питания. Кроме того, лазерные диоды могут быть использованы для нанесения надписей, местного нагрева и выжигания. На основе данной детали и остатков оптики от принтера лазерной модели можно получить фотоплоттер для печатных плат или т.н. химического травления картин на стекле или металлах.
Казалось бы, как связаны кассовые аппараты, бесконечная офисная макулатура, наведение боевых ракет и, например, концерты электронной музыки? Эти области так далеко друг от друга, что кажется, что у них совсем нет ничего общего. Однако, это не совсем так. Во всех этих областях применяются лазеры!
Сканеры штрихкодов, лазерные принтеры, системы лазерного наведения и световые шоу на концертах! И это только малая часть того, где они нашли свое применение. Область их применения – огромная: от медицины и промышленности до детских игрушек и офисной техники!
Сегодня мы с вами посмотрим на то как работают лазеры, какая прекрасная физика за ними спрятана и как лазерные технологии стали незаменимыми в современном мире, а з аодно посмотрим каким образом лазерные принтеры способны печатать по 30-40 страниц в минуту и как квантовые эффекты помогают вам печатать документы!
История и принцип работы
Вообще, если говорить правильно, то лазер – это просто акроним, который плотно вошел в нашу жизнь. Если разбить, то получается Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation или если перевести, то получится «усиление света посредством вынужденного излучения”.
И началом истории создания лазеров можно считать 1916 год, когда Альберт Эйнштейн в своей теоретической работе предсказал возможность некоторых атомов проявлять этот эффект вынужденного излучения. Явление является физическим фундаментом, на основе которого работают все лазеры и оно прекрасно по своей сути.
Сейчас будет чуть-чуть теории, но мы все объясним.
Эйнштейн предсказал, что могут существовать такие квантовые системы, как атомы, молекулы и ядра, которые могут переходить в особое возбужденное состояние под воздействием фотона света! Они его как бы поглощают!
Дальше этот возбужденный атом может пойти двумя разными путями.
Первый, это когда атом возвращается в спокойное состояние самостоятельно спустя какое-то время. Время это, кстати, обычно очень короткое – всего несколько десятков наносекунд. И при этом переходе атом испускает фотон, с определенной длиной волны.
Но есть и второй путь, который как раз самый интересный – это когда в этот возбужденный атом прилетает еще один фотон. При этом он как бы выбивает второй фотон из возбужденного атома и дальше они летят уже парой.
И самое интересное, что это не просто какие-то два разных фотона. Они абсолютно одинаковые, у них совпадают абсолютно все параметры!
Новый, созданный фотон имеет ту же энергию, фазу, поляризацию, а также направление распространения, что и исходных фотон, который при этом не поглощается. Называется это явление когерентностью.
В итоге эти фотоны летят дальше уже парочкой, пока не встречают новый возбужденный атом и так далее. Случается что-то наподобие лавинного эффекта.
Когда летит куча фотонов, которые продолжают создавать все больше и больше себе подобных братьев-близнецов и все они летят в одном и том же направлении!
Такой эффект возбуждения могут проявлять совсем не все материалы, но, в целом, их довольно много – это могут быть как кристаллы с полупроводниками, так и жидкости и даже некоторые газы. Например, углекислый газ – отсюда и знаменитый углекислотный лазер!
И все эти материалы испускают фотоны с определенными параметрами – отсюда и такое большое разнообразие различных лазеров! Они могут отличаться по мощности, длине волны, то есть цвету, а так же быть постоянными или импульсными.
Но тут вы можете заметить, что фотоны получаются хоть и направленные, но все равно, изначально-то они могут лететь в любую сторону! Почему же тогда лазеры светят так сильно и луч почти не рассеивается, если изначально все светит во все стороны? Тут на помощь приходят зеркала.
Фактически нашу лавину из одинаковых фотонов заключают в бесконечный цикл отражений от одной стенки цилиндра, к другой. И работает это как усилитель излучения. Лавина фотонов летает от одного края цилиндра к другому генерируя все больше и больше таких же фотонов.
То есть все фотоны, которые летают от зеркала к зеркалу, создают просто бесконечное количество одинаковых собратьев, а вот те которые изначально летят наружу цилиндра – просто рассеиваются. При этом зеркала эти немного различаются. Одно – отражает падающий свет полностью, а второе может пропускать через себя небольшую часть этого света.
Это и позволяет на выходе из лазера получать узконаправленный, когерентный и монохромный свет! Тут еще стоит сказать, что лазер не может начать работать сам по себе.
Для этого существуют разные варианты, чтобы дать этот первичный толчок лавине фотонов. Это называется первичной накачкой. Бывают очень разные источники – зачастую это электрический разряд.
Например, такой разряд применяется в полупроводниковых диодах, которые используются лазерных принтерах или головках для считывания компакт-дисков! Если конечно вы еще помните, что такое компакт-диски!
Также источником могут служить и определенные химические реакции или вообще другой менее мощный лазер! Все зависит от области применения и требований.
Применение лазеров
В целом, сегодня очень трудно найти область, где бы не применялись лазеры! Это универсальные инструменты, которые применяют для всего, начиная от медицины, строительства и детских игрушек и заканчивая передачей информации в космосе и сверхмощными лазерами, которые используются в лазерном термоядерном синтезе!
Лазер – это возможность очень точно контролировать интенсивность, длину волны, мощность и главное – распространение нужного света. Именно это и позволило лазерным технологиям так разрастись по всем областям.
Принтеры
Но давайте посмотрим на более приземленные варианты. Давайте взглянем на то, как квантовый эффект вынужденного излучения каждый день делает нашу жизнь чуть проще.
Давайте разберем как работает лазерный принтер и посмотрим мы это на примере принтера Pantum M7100DW.
Что же делает лазер в лазерном принтере? Он наносит рисунок путем удаления отрицательного заряда с барабана! Что спросите вы? С какого барабана? Сейчас объясним.
В лазерном принтере есть цилиндр, называемый OPC drum, на который наносится отрицательный заряд. Этот заряд наносится равномерно по всей поверхности этого барабана. Далее на его поверхность светит лазерный луч. Но как мы уже и сказали, лазерный луч можно практически идеально контролировать!
Этот луч светит только на определенные области, с которых этот отрицательный заряд удаляется. Именно таким образом и формируется картинка, только в самом начале эта картинка состоит только из заряженных и незаряженных областей на барабане. Теперь же надо перенести ее на бумагу!
Здесь нам на помощь уже приходит картридж и тонер! Картридж содержит в себе специальный порошок, каждая частичка которого заряжена тоже отрицательно. За счет этого заряда он налипает очень тонким слоем именно на те участки барабана, которые за счет лазера потеряли свой заряд. И за качеством тонера и картриджа действительно очень важно следить, так как использование некачественных картриджей может быть даже вредно для здоровья.
В нашем принтере Pantum используется оригинальный картридж TL-410 и это очень важно, так как делает печать не только экологичнее, но и дешевле. Ведь они экономят тонер. Кроме того, используя оригинальный картридж можно рассчитывать на 2-3 года бесплатного сервисного обслуживания!
Ну а дальше дело за малым – так как наш желаемый рисунок уже на барабане, осталось только перенести на бумагу, которая просто прислоняется к нему.
Кстати, замечали когда-нибудь что бумага из принтеров выходит горячей? Это специальный нагреватель который как бы запекает тонер на бумаге, а его температура может достигать аж 350 градусов в некоторых моделях!
Наш лазерный принтер Pantum M7100DW позволяет печатать по Wi-Fi, в том числе и просто с телефона, а скорость печати составляет 33 страницы в минуту в высоком разрешении 1200 на 1200 и с максимальным объемом печати в 60 000 страниц в месяц! Он вообще умеет много всего и вот его спеки и фишки:
- Скорость печати 33ppm
- МФУ 3 в 1 Print/Copy/Scan
- Поддержка двусторонней печати
- Установка драйверов в один шаг
- USB кабель в комплекте
- Надежная конструкция с металлическим каркасом
- Автоподатчик документов для сканирования и копирования
- Сканирование на USB накопитель
- Ресурс картриджа 6000 страниц
- Печать по Wi-Fi и со смартфона
- Приложение PANTUM APP с поддержкой печати документов
- Быстрое подключение по NFC
В общем, он умеет все, что должен принтер сегодня!
Сканер штрихкодов
Давайте разберем еще одну область применения лазеров, с которой мы сталкиваемся каждый день! Зачем нужен лазер в сканере штрихкодов?
Вы ведь помните, что штрихкод это набор вертикальных линий при том разной толщины. Но вы никогда не задумывались, почему большинство штрихкодов именно черно-белые и почему линии разной толщины?
Черно-белые это просто единицы и нули двоичного кода! А линии на самом деле все одинаковой толщины, просто когда идут несколько одинаковых единиц или нулей подряд, то они сливаются в одну толстую либо белую, либо черную линию!
Но как же считать этот код и при чем тут лазер?
Помните, что они именно черно-белые, белый свет лучше отражает падающий свет, а черный, наоборот, отлично поглощает падающее излучение! В итоге, лазерный луч сканирует поверхность штрихкода, с одной стороны в другую, и там где белая полоса отраженный свет попадает обратно в сканер, где его фиксирует специальный датчик. Соответственно, когда лазерный луч попадает на черную полосу, то отражения не происходит и датчик ничего не фиксирует! Вот и весь секрет работы сканеров штрихкодов.
Выводы
Сегодня мы с вами посмотрели на то, как и почему работают лазеры! Поняли, как мы с вами практически ежедневно взаимодействуем с результатом более чем ста лет исследований в области квантов, физики, химии и материаловедения!
Лазеры стали нашим абсолютно неоценимым помощником во всех областях жизни и можно только ждать, что же еще человечество придумает делать с этими лазерами. Лично я конечно же жду лазерный меч, ну или хотя бы бластеры!
Где находится лазер в лазерном принтере. Как работает лазерный принтер. Как устроен картридж
Современные принтеры в большинстве своем по технологии работы подразделяются на лазерные и струйные. Причем, благодаря прогрессу, вторые постепенно покидают рынок «бытовой оргтехники», оставаясь специализированной. В офисах, домах и даже некоторых центрах печати чаще всего можно встретить именно лазерные принтеры.
В бытовом использовании главное отличие струйных принтеров от лазерных заключается в первую очередь в высокой экономичности последних. Расход чернил практически минимален – одного картриджа хватает на несколько тысяч листов с достаточно большой плотностью закрашивания. Кроме того, лазерные принтеры работают очень быстро и не требуют специального сервисного ухода.
Вопреки распространенному мнению, лазерные принтеры не «выжигают» символы на бумаге. Для нанесения изображения используется специальный тонер. Именно он прилипает к бумажному листу, оставляя символы или картинки. К слову, из-за данной особенности технологии цветные лазерные принтеры практически не встречаются, в отличие от монохромных (черно-белых).
Основные функциональные узлы лазерного принтера
Конструкция любого лазерного принтера независимо от конкретной модели, производителя и возможностей включает в себя несколько основных функциональных узлов:
- барабан.
Именно на него наносится тонер посредством электростатического притяжения и отталкивания согласно закону Кулона; - ракель.
Он предназначен для очистки барабана от остатков тонера перед нанесением нового; - коронатор.
Это устройство предназначено для электростатической зарядки барабана; - лазер и система зеркал.
Будучи источником когерентного электромагнитного излучения, он точечно разряжает барабан; - магнитный вал.
На нем закрепляется тонер для последующего переноса на поверхность барабана; - печка.
Она предназначена для запекания тонера, оставшегося на бумаге. Поэтому листы, вышедшие из лазерного принтера, имеют достаточно высокую температуру; - модель управления (контроллер)
– микропроцессорная система, управляющая всем этим оборудованием.
И цветные, и монохромные лазерные принтеры имеют в своей основе именно эти функциональные узлы. Меняется только система и возможности. Например, в цветных лазерных принтерах установлено четыре барабана – для каждого из фундаментальных цветов (красный, желтый, синий и черный) – и так называемая лента переноса, которая предназначена для передачи изображения, сформированного соответствующими тонерами, на бумагу.
Принцип действия лазерного принтера
Принцип действия лазерного принтера в сокращенном описании довольно прост. Полное же отличается от одной модели к другой, однако некоторые фундаментальные элементы присутствуют в каждом случае:
- Производится очистка барабана. Ракельный нож убирает с его поверхности прилипший, но не использованный в предыдущем цикле печати тонер;
- Коронатор производит зарядку поверхности барабана. На ней возникают или положительные ионы, или увеличивается количество отрицательных электронов. Это предназначено для возникновения кулоновских сил.
- Лазер, управляющийся поворотным зеркалом, частично разряжает поверхность барабана. Тонер сам по себе отрицательно или положительно заряжен. Поэтому он отталкивается от заряженных участков площади барабана и притягивается к разряженным. Опять же, это обусловлено действием кулоновских сил.
- С поверхности магнитного вала на барабан переносится порошковый тонер.
- С поверхности барабана прилепившийся к нему тонер переносится на бумажный лист.
- Бумага отправляется в «печь», состоящую чаще всего из нагревательного элемента в виде галогеновой лампы и прижимного ролика. Тонер закрепляется за счет расплавления под действием высокой температуры и благодаря давлению со стороны закрепленного на пружине вала.
Если в цветных лазерных принтерах установлено 4 отдельных барабана и столько же магнитных валов, однако тонер наносится не на саму бумагу непосредственно, а на ленту переноса. Все четыре оттенка сначала наносятся именно на неё. Затем лента переноса прокатывается по бумаге, и разноцветное изображение оказывается на листе. Затем тонер запекается и закрепляется.
Фундаментальные нетехнологические различия между лазерными и струйными принтерами
Лазерные принтеры в последнее время более популярны, чем струйные. Если абстрагироваться от технологических различий, то они обладают следующими преимуществами:
- экономичность.
Картриджа лазерного принтера хватает на несколько тысяч листов бумаги с высоким заполнением. - возможность заправки.
Картриджи лазерного принтера можно дозаправлять тонером при необходимости без риска нарушения их функциональности. Проводить данную операцию можно даже самостоятельно, но стоит быть осторожным, поскольку красящий пигмент отрицательно или положительно заряжен и под действием кулоновских сил быстро прилипает к коже, одежде и другим поверхностям. Картриджи струйного принтера в большинстве случаев заправлять нельзя, поскольку это приводит к нарушению их герметичности. Для некоторых моделей техники такого типа можно использовать системы непрерывной подачи чернил, однако это рассматривается как самовольная модификация и приводит к расторжению гарантийного соглашения. - высокая скорость работы.
Большинство моделей лазерных принтеров способно печатать до 10 страниц с текстом в минуту. Некоторые работают даже быстрее. - отсутствие необходимости в еженедельной печати.
Тонер, использующийся в лазерных принтерах, не высыхает и не слипается. Поэтому периодически «прогонять печать», чтобы предотвратить забивание головки, не нужно. Собственно, никакой головки в лазерных принтерах и нет. - долговечность отпечатков.
Изображения и текст на бумаге, полученные с использованием такой оргтехники, не выцветают и не исчезают со временем под действием высокой влажности воздуха. - высокое разрешение изображения.
Цветные лазерные принтеры обеспечивают разрешение при печати до 9600 Х 1200 точек на дюйм.
Впрочем, у них также есть некоторые недостатки по сравнению со струйными принтерами:
- дороговизна.
В среднем лазерный принтер в комплектации «с завода» – то есть с неполными картриджами – стоит в несколько раз больше, чем аналогичный струйный. Для монохромных это 2-3-кратное увеличение цены, для цветных – 10-кратное и выше. - дороговизна картриджей и тонера.
Расходные материалы для лазерных принтеров стоят в 2-3 раза больше, чем для струйных. Однако стоит учесть, что их лимит использования также в 2-3 раза выше. - громоздкость.
Лазерные принтеры обычно в несколько раз больше, чем струйные. Это также объясняется сложностью конструкции. Как следствие, они требуют отдельного места для установки. - необходимость прогрева перед работой и риск перегрева после продолжительного печатания.
Несмотря на то, что в конструкцию «печки» входит специальный термоэлемент, не позволяющий температуре достигнуть критической отметки, в некоторых случаях он может выходить из строя или работать неадекватно. После этого наблюдается перегрев устройства с риском появления системных проблем. - малая экологичность.
При работе такие устройства выделяют в воздух некоторые вредные соединения, пыль, а также эмитируют инфракрасное и ультрафиолетовое излучение. - высокая ресурсоемкость.
Вследствие наличия «прожорливых» по отношению к току элементов лазерные принтеры потребляют больше электричества. Более того, пиковая мощность может быть настолько высока, что такая оргтехника не будет работать от бытовых или офисных ИБП. - невозможность стабильного повторения полноцветовых изображений
вследствие бесконтрольного действия электромагнитных полей.
Таким образом, лазерные принтеры обладают как достоинствами, так и недостатками по сравнению со струйными. Однако в некоторых сценариях использования они проявляют себя как значительно более оптимальные или полезные, чем аналоги.
В бытовых условиях популярностью пользуются лазерные и струйные принтеры. Принцип печати таких устройств кардинально отличается, что не может не повлиять на эксплуатационные особенности. В одних случаях лучше всего использовать лазерные изделия, а в других – струйные. Однако сделать конечный выбор в пользу того или иного прибора можно только после рассмотрения схемы работы.
Принцип работы струйного устройства для печати
Все-таки в домашних условиях чаще всего применяется именно струйный принтер. Принцип печати его заключается в формировании изображения посредством жидких чернил. Они переносятся на носитель через специальные сопла, расположенные на головке. Количество таких отверстий зависит от модели печатающего устройства. Обычно их количество колеблется в пределах 16-64 штук.
Так как принцип печати струйного принтера предполагает использование жидких чернил, при продолжительном простое происходит их высыхание на соплах головки. Для этого требуется чистка печатающего элемента, которая предполагает дополнительный расход красящих веществ.
Подобные устройства состоят из следующих составных частей:
- несущей конструкции;
- блока питания;
- печатающей головки;
- очистительной системы;
- приспособления для подачи носителя;
- узла управления.
Цветное изображение получается в результате наложения друг на друга трех базовых цветов. К ним часто добавляются черные чернила, чтобы была возможность применять устройства для обычной печати текстов и черно-былых рисунков, экономя на цветных красках.
Основные технологии струйной печати
Разные модели могут иметь свои достоинства и недостатки. Принцип печати представителей струйных принтеров может также слегка отличаться в зависимости от применяемой технологии. Разница заключается только в способе перенесения чернил на твердый носитель.
- Пьезоэлектрический метод предполагает формирование чернильных точек на бумаге при помощи специальных приспособлений, которые имеют связь с диафрагмой. Электрическое поле оказывает непосредственное воздействие на пьезоэлемент, а он разжимает трубку для наполнения капиллярной системы. Основное преимущество заключается в гибком управлении габаритами капли, благодаря чему удается получать качественные изображения с высоким разрешением.
- Метод газовых пузырей подразумевает наличие нагревательных элементов непосредственно в соплах. Через них пропускается электрический ток. В процессе нагрева образуются газовые пузыри, которые выталкивают через отверстия нужную порцию жидких чернил. После остывания нагревателя через сопла поступает свежая порция красящего вещества. Высокое качество отмечается при детальной прорисовке линий, но при печати сплошных областей могут быть слегка расплывчатые места.
- Термоструйный метод, как и в предыдущем случае, предполагает использование нагревательного элемента. Однако вместе с ним применяется специальный механизм, позволяющий обеспечивать более скоростной впрыск красящих веществ. В связи с этим увеличивается производительность устройств. Цветовая палитра получаемого изображения отличается контрастностью.
Применяемые чернила могут иметь разный состав. Водные чернила содержат растворимый краситель и определенные добавки, позволяющие корректировать вязкость. Их достоинство заключается в низкой стоимости. Пигментные чернила отличаются устойчивостью к ультрафиолету и влажной среде. Качество печати в данном случае меньше зависит от носителя.
Использование непрерывной подачи чернил
С принципом печати струйного принтера стало все ясно. Для хранения красящих веществ используются специальные картриджи. Однако существует особая система, позволяющая обеспечивать непрерывную подачу чернил в целях экономии. В этом случае капсульные резервуары устанавливаются непосредственно на печатающую головку.
Система представляет собой набор емкостей, связанных силиконовым шлейфом, по которому чернила подаются из доноров к основному блоку. Благодаря такому устройству достигается постоянное наличие исходных красителей в печатающей головке. Многие широкоформатные приборы для офиса имеют встроенную систему подачи чернил, которую нельзя увидеть снаружи.
Принцип работы лазерного устройства
Совершенно другой ветвью развития печатающих приборов является лазерная технология, с помощью которой можно добиться высококачественного нанесения красящих веществ на бумагу. Формирование символов и изображений происходит за счет освещения лучом элементов устройства, обладающих светочувствительностью. Полученные экземпляры с текстовой или графической информацией имеют устойчивость к выцветанию и истиранию.
У струйных и лазерных принтеров принцип печати совершенно разный. В качестве красящих веществ выступают тонеры, которые могут переноситься на твердый носитель тремя способами.
- С использованием двухкомпонентной системы проявления. Частицы красителя, необходимые для переноса на специальный светочувствительный барабан, не способны закрепляться на магнитном валу без особого магнитного носителя, заряжающегося в результате перемешивания.
- С применением однокомпонентного тонера без дополнительных примесей. Частицы вещества в этом случае наделяются магнитными свойствами. В некоторых устройствах может осуществляться электростатическое нанесение. При таком варианте тонер не требует намагничивания.
- С использованием двухкомпонентного красящего вещества, смешанного в заводских условиях.
В отличие от струйного принтера, принцип печати лазерного аналога базируется на построении изображения посредством фотографического метода. Лазерный луч попадает на специальный вал, поверхность которого наэлектризована из-за ударной ионизации внутреннего воздуха.
Конструкция лазерных приборов
Получать высококачественную печать лазерным принтерам удается из-за технологических особенностей. В их состав входят следующие элементы.
- Фотобарабан, представляющий собой цилиндр из алюминия. Он обработан светочувствительным материалом, который склонен менять электрическое сопротивление при наличии освещения.
- Магнитный вал применяется для переноса тонера из резервуара непосредственно на барабан или проявочный ролик, установленный в некоторых моделях современных принтеров.
- Ракельный нож выполняет функцию очистительного лезвия. С его помощью осуществляется удаление избытка красящего вещества с растрового вала. Он может быть изготовлен из пластика, стали или стекловолокна.
- Бункер отработанного тонера выполнен в виде емкости. Это отделение может находиться отдельно от картриджа или вместе с ним. Скорость наполнения такого резервуара зависит от качества тонера.
- Лазерный блок предназначается для создания невидимого изображения на поверхности фотобарабана при помощи подсветки конкретных участков. Интенсивность луча может существенно меняться.
- Ролик первичного заряда изготавливается в виде металлического стержня, покрытого слоем резины. Данный элемент позволяет обеспечить равномерность отрицательного заряда.
- Лента переноса необходима для нанесения промежуточного результата с цветных картриджей.
- Блок проявки позволяет перенести тонер непосредственно на электростатическое изображение, созданное на поверхности фотопроводящего элемента.
Процесс лазерной печати
Не все до конца понимают из курсов информатики принцип печати лазерных принтеров. Струйные устройства работают по упрощенной схеме, поэтому по ним особых вопросов не возникает. Как же происходит процесс лазерной печати?
- Сначала заряжается фотопроводящий вал. По его поверхности равномерно распределяется электрический заряд посредством вращения ролика. Система с вращающимся стержнем снижает напряжение и уменьшает количество выделяемого озона.
- Производится сканирование лазером. В этот момент заряженная поверхность вала проходит под световым лучом. Лазер попадает только на те места, куда в дальнейшем будет наноситься красящее вещество.
- Осуществляется наложение тонера. Ролик, имеющий отрицательный заряд, передает его тонеру. Краситель из бункера притягивается непосредственно к магнитному валу, после чего входит в контакт с фотопроводящим элементом в тех зонах, где остался отрицательный заряд.
- На переносной ролик, контактирующий с твердым носителем, подается уже не отрицательный, а положительный заряд. Частички красящего вещества попадают на поверхность бумаги за счет электростатического воздействия.
- Тонер, распределенный по носителю, закрепляется посредством нагрева и создаваемого давления. Термическая камера представляет собой два вала, между которыми движется бумага. Температура контролируется при помощи специального датчика. Красящее вещество расплавляется и внедряется в текстуру бумаги.
Сравнительная таблица
Предлагается взглянуть на таблицу, чтобы сравнить свойства струйных и лазерных принтеров, принцип печати которых сильно отличается.
|
Параметры |
Тип принтера |
|
|
Лазерный |
Струйный |
|
|
Текстовая печать |
||
|
Получение цветных изображений в виде схем и графиков |
||
|
Печать фотографий |
||
|
Производительность |
||
|
Число печатаемых страниц после замены картриджей |
Рассмотрев кратко принцип печати струйного принтера, нельзя не отметить особенности эксплуатации.
- Использовать устройство реже раза в неделю не рекомендуется, чтобы избежать высыхания чернил.
- Необходимо приобретать красящие вещества высокого качества, иначе головка может быстро засориться.
- Следует использовать подходящую бумагу, на ней должна быть отметка, что она подходит для струйной печати.
- Требуется содержать изделие в чистоте, так как пыль приводит к износу подвижных деталей.
Особенности работы с лазерными приборами
Основным достоинством лазерных принтеров является отсутствие необходимости в регулярной эксплуатации. Его можно использовать даже раз в месяц. На качестве работы или износе деталей это никак не скажется. Однако использовать необходимо только оригинальные картриджи с тонером, в противном случае существует высокий риск поломки устройства. Кроме того, расходные материалы сторонних производителей могут просто не работать.
Прежде чем приобретать прибор с множеством положительных отзывов, необходимо узнать дополнительную информацию о стоимости:
- расходных материалов;
- изнашиваемых деталей;
- распечатки одной страницы.
Иногда оказывается, что проще приобрести новое устройство, чем заменить какие-либо детали.
Заключительная часть
Рассмотрев кратко принцип печати струйных и лазерных принтеров, можно делать определенные выводы о приобретении тех или иных приборов. Однако конечный выбор будет зависеть от того, какие цели преследуются при эксплуатации. Для печати больших объемов текстовой информации выгоднее покупать лазерные устройства. Если же необходимо получать качественные фотографии, то лучше отдать предпочтение струйным аналогам.
Перед тем как ответить на вопрос о том, как работает принтер лазерного типа, нужно отметить, что первое изображение, полученное Ч. Карлсоном с применением статичного электричества и сухих чернил, относится к 1938-м году. А вот первый прообраз современного лазерного устройства был создан в середине 50-х годов прошлого столетия. Следует добавить, что принцип работы лазерного принтера основывается на процессе т.н. лазерного сканирования. После того как документ просканирован, происходит наложение и перенос красящего вещества, а также закрепление готового изображения. Подобный принцип лазерной печати позволяет распечатывать текст и графику на обычной бумаге с достаточно высокой скоростью. Узнать более подробно о том, как печатает лазерный принтер, вы можете ниже.
Если говорить о том, что представляет собой устройство лазерного принтера, то нужно сказать, что любая модель подобного устройства состоит из фотобарабана, блока лазера, узла переноса и блока закрепления. Кроме того, в картриджах в зависимости от модели используется магнитный вал или ролик проявки. Бумага подается на печать с помощью специального узла, отвечающего за данное действие.
Чтобы более подробно ответить на вопрос о том, как устроен принтер лазерного типа, необходимо рассказать также о краске (тонер), применяемой в данной оргтехнике. Итак, тонер представляет собой вещество, состоящее из очень маленьких частичек полимера, покрытых красителем, с включением магнетита. Кроме того, в его состав входит т.н. регулятор заряда. В зависимости от производителя, все подобные порошки отличаются такими показателями, как плотность, дисперсность, размер зерен, магинтность и т.п. По этой причине заправлять лазерный принтер любой случайной порошковой краской не стоит, т.к. это ухудшит качество печати.
Оргтехника такого типа, как монохромный принтер/мфу нашел широкое применение для личного пользования, т.е. дома. Его основное достоинство заключается в доступной стоимости, что обусловлено тем, что такие устройства не нуждаются в большом количестве программных ресурсов или памяти. Им нужен лишь контроллер, который позволит осуществлять самую основную функцию, которая заключается в распечатке всевозможных документов. В целом его можно использовать для распечатки обычного текста или каких-нибудь черно-белых диаграмм и схем, где наличие цвета не играет большого значения. Другие достоинства монохромных девайсов лазерного типа заключаются в невысокой стоимости на расходные материалы, выдерживании больших нагрузок и возможности распечатки большого количества страниц. Но подобное устройство принтера не позволяет ему распечатывать цветные фотографии и сложные схемы. Кроме того, такой девайс не обладает высоким качеством печати.
Что касается цветных лазерных принтеров, то их достоинства заключаются в хорошей скорости печати и возможности распечатки цветных схем, изображений и фотографий. Но учтите, что такой печатающий девайс стоит достаточно дорого, что, в свою очередь, существенно сужает его доступность. Другими его минусами являются низкая рентабельность ввиду дороговизны расходных материалов, высокое энергопотребление и недостаточно высокое качество цветных изображений. Т.е. такой девайс не подходит для распечатки профессиональных фотографий.
Но все виды лазерных принтеров, как правило, имеют один и тот же принцип действия. Отличия заключаются лишь в их стоимости и функциональных возможностях и параметрах, к примеру, таком, как разрешение лазерного принтера. Что касается непосредственно процесса печати, то его можно разделить на пять ключевых этапов, описанных далее.
Первый этап: образование заряда фотобарабана (фотовала)
Чтобы ответить на вопрос о том, как устроен лазерный принтер и как он работает, следует сказать, что одним из основных его устройств является печатающий барабан, покрытый специальным полупроводником, который имеет высокую фоточувствительность. Именно на нем на первом этапе и формируется изображение, предназначенное для дальнейшей печати. Для этого данная деталь снабжается зарядом со знаком плюс или минус. Делается это, как правило, с помощью коротрона (коронатора) или заряжающего вала (ролика заряда). Первый является блоком, состоящим из проволоки, вокруг которой имеется металлический каркас, вторым – вал из металла, покрытый поролоном или токопроводящей резиной.
Первый способ придания фотовалу определенного заряда с использованием коронатора заключается в том, что под действием напряжения между каркасом и проволокой (вольфрамовая нить с покрытием из платины/золота/углерода) образуется разряд. После этого формируется электрическое поле, которое, в свою очередь, передает фотобарабану заряд статического типа.
Использование коронатора обладает целым рядом минусов, которые заключаются том, что скопление на его нити частичек краски/пыли или ее изгиб могут привести к резкому снижению качества печати, усилению поля электрического типа в определенном месте и даже повреждению поверхности фотобарабана.
Что касается второго способа, то ролик заряда при соприкосновении с барабаном снабжает его поверхность, отличающуюся высокой фоточувствительностью определенным зарядом. Напряжение на ролике при этом на порядок ниже, что, в свою очередь, решает проблему с появлением озона. Но чтобы осуществить передачу заряда обязательно нужно соприкосновение. Следовательно, детали принтера в таком случае изнашиваются быстрее.
Второй этап: экспонирование
Цель данного этапа заключается в формировании на поверхности фотобарабана с повышенной светочувствительностью невидимого изображения из точек, причем без использования статического заряда. Для этого тонкий луч лазера светит на зеркало четырех- или шестигранной формы, после чего отражается и попадает на т.н. распределяющуюся линзу. Он отправляет его на конкретное место на поверхности барабана. Далее система, состоящая из нескольких линз и зеркал, перемещает лазерный луч вдоль фотовала, в результате чего формируется строка. Т.к. печать осуществляется при помощи точек, то лазер постоянно включается и выключается. Заряд при этом также снимается точечным образом. После того как строка подходит к концу, фотовал начинает поворачиваться с помощью пошагового двигателя и процедура экспонирования продолжается.
Третий этап: проявка
Еще один имеющийся в картридже лазерного принтера вал, является металлической трубкой, внутри которой имеется магнитный сердечник. Магнит, внутри отсека притягивает к поверхности вала тонер и, вращаясь, выносит его наружу. Специальное дозирующее лезвие позволяет регулировать толщину слоя красящего вещества и предотвращать, таким образом, его равномерное распределение.
После этого краска попадает между фотобарабаном и магнитным валом. На участках, прошедших экспонирование тонер начинает притягиваться к поверхности фотовала, а на заряженных – отталкиваться. Красящее вещество, оставшееся на магнитном ролике, как правило, идет дальше и снова проходит через бункер. Что касается тонера, переместившегося на поверхность барабана, то он делает изображение на нем видимым, после чего следует дальше, т.е. к бумаге.
Четвертый этап: перенос
Лист бумаги, который был подан в девайс, проходит под фотовалом. Под бумагой при этом располагается т.н. вал переноса изображения, который способствует тому, чтобы тонер, имеющийся на поверхности барабана, попал на поверхность бумаги. На сердцевину ролика, выполненную из металла, подается заряд со знаком плюс, который через резиновое покрытие переносится на бумагу. Перемещенные на поверхность листа микроскопические частички тонера держатся на нем исключительно за счет статического притяжения. Все оставшиеся на фотобарабане частички порошка, ворсинки бумаги и пыль отправляется с помощью ракеля или вайпера в бункер, специально предназначенный для отходов. Как только фотобарабан завершит весь цикл, ролик заряда/коротрон снова способствует восстановлению на его поверхности заряда и вся работа повторяется снова.
Пятый этап: закрепление
Тонер, используемый в лазерных принтерах обязательно должен обладать способностью плавиться при высоких температурных показателях. Только благодаря этому свойству он может окончательно закрепиться на поверхности бумаги.
Для этого лист протягивается между двумя валами, один из которых прижимает его, а другой – разогревает. Благодаря этому, микроскопические частички красящего вещества как бы вплавляются в структуру страницы. После выхода из печки, порошок достаточно быстро застывает, в результате чего отпечатанная картинка или текст становится достаточно устойчивым.
Следует также добавить, что верхний ролик, который разогревает лист бумаги бывает в виде термопленки или тефлонового вала. При этом второй вариант считается более долговечным и надежным. Однако он является дорогим и используется чаще всего в девайсах, которые должны выдерживать большие нагрузки. Первый вариант является менее надежным, и используют его обычно для принтеров, предназначенных для малых офисов и использования в домашних условиях.
Сложно представить современную жизнь без принтера. В школах распечатывают сценарии, в университете – рефераты, на работе – договоры, и даже дома нам бывает крайне необходимо перенести на бумажный носитель ту или иную информацию. Различают несколько типов принтеров, они классифицируются по типу печати, по формату, по размеру и даже по типу печатных материалов. Рассмотрим принцип печати струйного и лазерного принтера.
Как работает струйный принтер
Постараемся осветить принцип печати струйного принтера кратко. Качество печати у него немного хуже, чем у лазерного. Однако их стоимость значительно ниже, чем у лазерных. Струйный принтер идеально подходит для эксплуатации в домашних условиях. Он прост в эксплуатации и легко обслуживается. Принцип печати струйного и лазерного принтера заметно отличаются. Это проявляется и в технологии подачи чернил, и в устройстве оборудования. Поэтому поговорим сначала о том, как печатает струйный принтер.
Его принцип работы заключается в следующем: в специальной матрице формируется изображение, а затем эта матрица отпечатывает изображение на полотне с использованием жидких красителей. Другой тип струйных принтеров оснащен картриджами, которые устанавливают в специальный блок. В этом случае с помощью печатающей головки чернила подаются в печатающую матрицу, а уж она переносит изображение на бумагу.
Способы хранения чернил и их нанесение на бумагу
Существует три способа нанести чернила на полотно:
Пьезоэлектрический метод;
. метод газовых пузырей;
. метод drop-on-demand.
Первый метод при печати оставляет на полотне чернильную точку, за счет пьезоэлемента. С его помощью трубка сжимается и разжимается, не позволяя лишним чернилам попасть на бумагу.
Газовые пузыри, еще известные как инжектируемые пузыри, оставляют отпечаток на полотне за счет высоких температур. Каждое сопло печатающей матрицы оснащено который нагревается за долю секунды. Образовавшиеся газовые пузыри проталкиваются через сопло и переносятся на расходный материал.
Метод drop-on-demand в процессе работы также использует газовые пузыри. Но это более оптимизированная технология, которая значительно увеличивает скорость и качество современной печати.
В струйном принтере чернила хранятся двумя способами. Присутствует отдельный съемный резервуар, из которого чернила подаются в печатающую головку. Второй способ для хранения чернил использует специальный патрон, который также находится в печатающей головке. Для замены патрона необходимо заменять и саму головку.
Поговорим о струйных принтерах
Струйные принтеры обрели особую популярность благодаря возможности При печати изображение формируется за счет наложения основных тонов друг на друга разной насыщенности. Набор основных цветов носит аббревиатуру CMYK. К нему относятся: желтый, пурпурный, голубой и черный.
Изначально предлагался трехцветный набор, в который входили все вышеперечисленные тона, кроме черного оттенка. Но при наложении желтого, голубого и пурпурного цвета, при 100% насыщенности, не удавалось добиться черного. В результате получали коричневый или серый цвет. Поэтому было решено добавить черные чернила.
Особенности работы струйного принтера
К основным показателям качественной работы принтера относится шум, скорость печати, качество печати и его долговечность.
Эксплуатационные свойства принтера:
- Принцип печати – струйный. Чернила подаются через специальные сопла и отпечатываются на полотне. В отличие от игольчатых принтеров, где нанесение чернил – это ударно-механический процесс, струйный работает очень тихо. Как печатает принтер, не слышно, можно только различить шум двигателя, который передвигает печатающие головки. не превышает 40 дБ.
- Скорость печати струйного принтера значительно выше, чем у игольчатого. От этого показателя также зависит качество печати. Принцип печати принтера: чем выше скорость, тем хуже отпечаток. Если выбирать высококачественную печать, процесс замедляется и краска наносится более тщательно. Средняя такого принтера примерно 3-5 страниц в минуту. Более современные модели увеличили этот показатель до 9 страниц в минуту. Цветная печать требует немного больше времени.
- Шрифт – это одно из главных преимуществ струйного принтера. Качество отображения шрифта можно сравнить только с лазерным принтером. Повысить качество печати можно за счет использования хорошей бумаги. Она должна обладать быстро впитывающими свойствами. Хорошее изображение получается на бумаге с плотностью 60-135г/м². Также неплохо себя показала бумага для ксероксов с плотностью 80 г/м². Для быстрого высыхания чернил используют функцию подогрева бумаги. Несмотря на то, что принцип печати струйного и лазерного принтера совершенно разные, качественное оборудование позволяет добиться сходного эффекта.
- Бумага. К сожалению, струйный принтер не приспособлен для печати на рулонных носителях. А для получения нескольких копий придется воспользоваться многократной печатью.
Недостатки печати струйного принтера
Как выяснилось выше, струйные принтеры печатают жидкими красителями с помощью матрицы. Изображение формируется из точек. Самая дорогая деталь в принтере – печатающая головка, некоторые фирмы встроили печатающую головку принтера в картридж, для уменьшения общих габаритов устройства. Принцип печати струйного и лазерного принтера значительно отличаются друг от друга
К недостаткам такого принтера можно отнести:
- Невысокую скорость печати.
- Если принтер не эксплуатировался долгое время, чернила могут засохнуть.
- Расходники имеют высокую стоимость и малый ресурс.
Преимущества печати струйного принтера
- Привлекательная цена, идеальное соотношение цены и производительности.
- У принтера очень скромные габариты, что позволяет его разместить в небольшом кабинете, без создания неудобств пользователю.
- Картриджи легко заправить самостоятельно, достаточно приобрести чернила и прочесть инструкцию.
- Возможность подключения При больших объемах печати, это позволит существенно снизить расходы.
- Высококачественная печать фотографий.
- Широкий выбор печатных носителей.
Немного о лазерном принтере
Лазерный принтер – это разновидность оборудования, предназначенного для нанесения отпечатка текста или изображения на бумажный носитель. История создания этого типа оборудования весьма необычна. И имеет маркетинговый подход, в отличие от струйного принтера, при создании которого были разработаны сотни научных концепций.
Только в 1969 году компанией Xerox начал разрабатываться принцип печати лазерного принтера. Несколько лет велись научные работы, было использовано множество способов по усовершенствованию существующего аппарата. В 1978 году в мире появился первый копир, который использовал лазерный луч для создания отпечатка. Принтер получился огромных размеров, да и цена не позволяла приобрести этот агрегат каждому желающему. Спустя некоторое время, разработкой заинтересовалась компания Canon, и в 1979 году был выпущен первый настольный лазерный принтер. После множество компаний занялось оптимизацией копиров и выпуском новых моделей, однако принцип печати лазерного принтера не изменился.
Как печатает лазерный принтер
Отпечатки, полученные таким способом, обладают высокими эксплуатационными характеристиками. Для них не страшна влага, они не боятся стирания и выцветания. Изображения, полученные таким способом, получаются очень качественными и стойкими.
Принцип печати лазерного принтера кратко:
- Лазерный принтер наносит изображение на полотно в несколько этапов. Тонер (специальный порошок) под действием температуры плавится и прилипает к бумаге.
- Ракель (специальный скребок) снимает с барабана неиспользованный тонер в накопитель отработки.
- Каронатор поляризует поверхность барабана, и посредством электростатических сил присваивает ему положительный или отрицательный заряд.
- Изображение формируется на поверхности барабана с помощью вращающегося зеркала, которое направляет его в нужное место.
- Барабан перемещается по поверхности магнитного вала. На валу находится тонер, который прилипает в те места барабана, где отсутствует заряд.
- После барабан прокатывается по бумаге, оставляя тонер на полотне.
- На завершающем этапе бумага с распыленным на ней тонером прокатывается через печку, где вещество под воздействием высоких температур плавится и надежно пристает к бумаге.
Принцип печати лазерного принтера имеет много общего с технологией, используемой в копировальных аппаратах.
Цветные лазерные принтеры и их главные отличия
Процесс печати на цветном принтере отличается от черно-белого наличием нескольких оттенков, которые при смешивании в определенной пропорции способны воссоздать все известные нам цвета. В цветных лазерных принтерах используется четыре отдельных отсека для каждого цвета краски. Это и есть их основное отличие.
Печать на цветном принтере состоит из следующих этапов: анализ изображения, его растровое изображение, расположение цветов и соответствующих им тонеров. Затем формируется распределение зарядов. После процедура такая же, как и при черно-белой печати. Лист с краской проходит через печку, где тонеры расплавляются и надежно схватываются с бумагой.
Их преимущество заключается в том, что принцип печати лазерного принтера позволяет добиться очень тонких лучей, которые разряжают нужные участки. В итоге мы получаем очень качественное изображение высокого разрешения.
Преимущества современных лазерных принтеров
К преимуществам печати лазерных принтеров относится:
- Высокая скорость печати.
- Стойкость, четкость и выносливость отпечатков (им не страшен влажный микроклимат).
- Высокое разрешение изображения.
- Низкая себестоимость печати.
Недостатки печати лазерного принтера
Главные недостатки лазерных принтеров:
- Во время работы оборудования, выделяется озон. А значит, с ним нужно работать в хорошо проветриваемом помещении.
- Высокое энергопотребление.
- Громоздкость.
- Высокая стоимость оборудования
Опираясь на все плюсы и минусы, можно сделать вывод, что струйные принтеры прекрасно подходят для домашнего использования. У них доступная цена и небольшие габариты, что важно для многих пользователей.
Лазерный принтер подходит для офисов и других учреждений, где много черно-белых распечаток и важна скорость обработки документов.
Многие полагают, что лазерный принтер назван так, потому что он выжигает изображения на бумаге лазером. Однако, одного лазера недостаточно, чтобы получить качественный отпечаток.
Самым важным элементом лазерного принтера считают фотобарабан. Он представляет собой цилиндр, покрытый светочувствительным слоем. Другой необходимый компонент тонер – красящий порошок. Его частицы вплавляются в лист бумаги, оставляя на нем нужное изображение.
Фотобарабан и бункер с тонером чаще всего являются частью одного цельного картриджа, который вдобавок имеет еще множество других важных деталей – ролики заряди и проявки, чистящее лезвие и бункер для отработанного тонера.
А теперь рассмотрим как же это все происходит более подробно.
Этапы работы принтера
Электронный документ отправляют на печать. В этот момент печатная плата обрабатывает его, а лазер посылает цифровые импульсы на картридж. Заряжая фотобарабан отрицательными частицами, лазер переносит на него изображение или текст, которые надо напечатать.
Когда лазерный луч попадает на барабан он убирает заряд и на его поверхности остаются незаряженные зоны. Каждая частица тонера заряжена отрицательно и соприкасаясь с фотобарабаном, тонер прилипает к незаряженным фрагментам под воздействием статического электричества. Это называется проявкой изображения.
Специальный валик с положительным зарядом прижимает лист бумаги к фотобарабану. Поскольку противоположно заряженные частицы притягиваются, тонер прилипает к бумаге.
Дальше бумага с тонером нагревается до температуры порядка 200 градусов с помощью термовала так называемой печки. Благодаря этому тонер расправляется и изображение надежно фиксируется на бумаге. Поэтому свежеотпечатанные на лазерном принтере документы всегда теплые.
На последнем этапе происходит снятие заряда с фотобарабана и его очистка от оставшегося тонера, для чего используется чистящее лезвие и бункер для отработанного тонера.
Вот так и происходит процесс печати. Лазер рисует будущее изображение заряженными частицами. Фотобарабан ловит и передает на бумагу красящий порошок. Тонер прилипает к бумаге под действием статического электричества и приплавляется к ней.
По такому же принципу работает копировальная техника.
Преимущества лазерного принтера
Считается, что скорость печати у лазерного принтера выше чем у струйного. В среднем это 27-28 отпечатков в минуту. Поэтому их используют для печати большого количества документов.
Устройство не сильно шумит во время работы. Качество печати очень высокое при низкой себестоимости отпечатка, что достигается за счет низкого расхода и цены тонера. Стоимость большинства моделей лазерных принтеров также вполне доступна.
Много лет ведутся споры по поводу того, наносит ли лазерный принтер вред здоровью. Частицы тонера, используемого при лазерной печати, настолько малы, что легко проникают в организм человека, оседают и накапливаются в дыхательных путях. При постоянном контакте с тонером на протяжении 15-20 лет могут развиться головные боли, астма и другие заболевания.
Однако, производители принтеров уверяют, что от ежедневного использования принтера нет никакого вреда. Технологии производства постоянно совершенствуют, а картриджи тестируют в лабораториях.
Опасность может возникнуть лишь при попытке самостоятельно вскрыть и перезаправить картридж. Частицы тонера могут попасть в легкие и очень плохо выводятся из организма, поэтому лучше доверить заправку принтера специалистам.
Скорость, срок службы и качество печати у лазерных принтеров действительно на высоте. Это устройство незаменимо в работе и повседневной жизни многих пользователей и не так прихотливо как капризные струйники, у которых часто бывают проблемы с печатью при перезаправках.
Если же вам все-таки досталась не самая удачная модель лазерного принтера и вы пользовались им совсем не много, то не отчаивайтесь. KupimToner выкупает новые принтеры от разных брендов, а также комплектующие к ним, предлагая достойную цену.
Содержание
- История возникновения лазерной печатной техники
- Что же внутри
- Как устроен картридж
- Процесс рождения оттиска
- Заряд барабана
- Экспонирование
- Проявка
- Перенос
- Закрепление изображения
- Как осуществляется цветная лазерная печать
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. В 1984 году компания Hewlett-Packard выпустила первые потребительские лазерные принтеры Laser Jet. 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.
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:
- Получив команду печати от компьютера, барабан начинает вращаться. Вместе с ним вращается резиновый роллер, который заряжает фотобарабан отрицательными частицами.
- Лазер обнуляет заряд в тех местах, на которые должен наноситься текст или рисунок.
- Отрицательно заряженные частички тонера попадают на нейтральные участки – так образуется изображение.
- С помощью специальных роликов, лист бумаги заряжается положительными частичками, возникающими в процессе трения.
- Рисунок или текст переносятся за счет разницы в заряде на бумагу.
- Изображение закрепляется тем, что специальной печкой, которая находится в печатном блоке, оно «впекается» в бумагу под действием высокой температуры (около 200 градусов Цельсия).
- 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.
Проявка
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
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:
- Сначала цифровое изображение обрабатывается с помощью специально разработанных для этого алгоритмов и передается на плату управления принтера.
- Лазером формируется изображение на поверхности барабана.
- Из разных боксов под тонер, в определенном порядке, из отдельных сопел, подается тонер определенного цвета.
- Мелкие разноцветные частички сухих чернил наносятся на ленту переноса изображения. Под лентой находится фотовал, который притягивает частички тонера.
- 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.
В данной статье речь пойдет о таком основополагающем компоненте лазерных печатающих устройств как блок лазера (LSU – англ., сокр. от laser scanner unit, блок лазерного сканирования; реже встречается аббревиатура ROS, сокр. от raster output scanner, сканер вывода растра).
Следует заметить, что типичные блоки лазера печатающих устройств относятся к классу 1 (CLASS 1 LASER): Лазеры и лазерные системы малой мощности, не создающие опасный для человеческого глаза уровень облучения. Несмотря на это наблюдать свечение лазера небезопасно по следующим соображениям. Во-первых, во многих странах к классу 1 относятся также лазерные устройства с лазером большей мощности, имеющие надежную защиту от выхода луча за пределы корпуса.
И, во-вторых, лазерные светодиоды принтеров обычно работают в ближнем инфракрасном (невидимом или частично видимом) диапазоне, так что человеческий глаз неспособен определить местоположение луча и не позволяет заметить длительное воздействие на сетчатку. Бытует мнение, что на большем расстоянии лазер неопасен. Это заблуждение. Лазерные приборы имеют малую ширину пучка (порядка 0,1 мм), что обеспечивает высокую поверхностную плотность энергии в поперечном сечении луча, которая сохраняется на значительном расстоянии. Именно высокая плотность энергии и может вызвать ожоги и другие повреждения.
Типичный блок лазера состоит из нескольких компонентов. Рассмотрим их работу.
Луч лазерного полупроводникового светодиода, расположенного на плате управления лазерным диодом (1), сначала проходит через коллиматорную линзу (2), где рассеянный свет формируется в цилиндрический пучок. Следом на пути луча находится цилиндрическая линза (3), задающая форму пятна луча соответственно разрешающей способности принтера (как правило, 600 или 1200 dpi).
Далее луч попадает на многогранное зеркало (5), которое приводится в движение собственным двигателем (4) и вращается со скоростью несколько тысяч или десятков тысяч оборотов в минуту. От боковых рабочих граней зеркала свет лазерного диода отражается в сторону фоторецептора («барабана»). На пути луча располагается одна или несколько Fθ (эф-тета) линз (6,7). Их назначение довольно специфично.
При развертке луча лазера на плоскую поверхность барабана изменяется длина хода луча, что приводит к его расфокусировке. Кроме того, при постоянной скорости вращения многогранного зеркала (угловой скорости луча) за один и тот же интервал времени (угол поворота) луч «пробегает» разное расстояние по краю барабана и в его центре. Как следствие, изображение будет «растянуто» на краях.
Таким образом, Fθ-линзы корректируют нелинейность движения луча по поверхности фотобарабана и сохраняют постоянной форму пятна лазера.
Ко всему прочему, во время вращения многогранное зеркало подвержено вертикальным флюктуациям (дребезгу из-за недостаточной балансировки), что может привести к искривлению строк развертки. Эта проблема так же решается использованием FΘ-линз.
В начале каждой строки луч лазера через небольшое зеркало (8) и фокусирующую линзу (9) попадает на датчик обнаружения луча (10) (BDS – англ., beam detect sensor). Датчик отслеживает работоспособность лазерного светодиода и вырабатывает сигнал горизонтальной синхронизации изображения для главной платы. Сигнал синхронизации нужен для того, чтобы все строки изображения начинались на строго заданном расстоянии от боковой границы листа. На практике, у многих печатающих устройств есть возможность регулировки горизонтальной синхронизации: увеличение времени между вспышкой на датчике обнаружения луча и началом выдачи первого символа строки приводит к смещению всего изображения на листе вправо, уменьшение – влево.
Все элементы блока лазера находятся внутри, как правило, герметичного корпуса для защиты от пыли и исключения отражения луча лазера в «ненужных» направлениях. Однако встречаются неприятные исключения.
Лазерное сканирование (засвечивание, нанесение скрытого изображения) — это процесс прохождения лазерного луча по заряженной поверхности фоторецептора. При этом происходит кратковременное включение/отключение лазерного светодиода. Области, куда попал свет лазера, становятся разряженными. «Незасвеченные» участки остаются заряженными. В результате на поверхности фоторецептора формируется скрытое изображение, готовое к проявке. Сканирование в основном направлении (по ширине) выполняется вращением многогранного зеркала, в то время как сканирование во вспомогательном направлении (по длине) – вращением барабана. Скорость движения этих элементов определяет масштаб изображения. Так увеличение скорости вращения фоторецептора (скорости вращения главного двигателя) приводит к растягиванию изображения по длине. Увеличение же скорости вращения многогранного зеркала растягивает изображение и по ширине, и по длине. Данную аномалию легко увидеть по следующему рисунку.
Эту особенность необходимо помнить при настройке геометрии изображения: сначала настраивают скорость вращения многогранного зеркала, а потом – фоторецептора.
С практической точки зрения, важно знать проблемы, возникающие в процессе эксплуатации блоков лазеров, и пути их решения.
Спасибо дочитавшим до этого места :).
Наиболее популярная неисправность – подклинивание или блокировка подшипника многогранного зеркала. Возникает из-за попадания пыли внутрь блока, недостаточной балансировки зеркала, повышенной нагрузкой на печатающий узел. Да-да, среднемесячная нагрузка на принтер в месяц – важный параметр!
Своевременно обратить внимание на повышенный шум (свист, подвывание) блока лазера может позволить избежать его дальнейшего заклинивания. Первое, что необходимо сделать в такой ситуации – тщательно очистить все оптические элементы от возможной пыли. Для очистки не рекомендуется использовать агрессивные жидкости, чтобы не смыть возможные напыления рабочих граней зеркал и линз. И конечно важно не сместить компоненты блока, т.к. это система высокоточной оптики.
Если это возможно, то рекомендуется снять многогранное зеркало и очистить его подшипник от загрязнений. Следующим этапом будет смазка. Для многогранного зеркала обычно используется магнитный воздушный подшипник. Это означает, что нельзя применять густые (силиконовые) смазки – они забьют воздушные каналы подшипника. Мы рекомендуем использовать жидкие смазки, например, автомобильную WD-40 или индустриальное веретенное масло. Небольшое количество смазки наносится на ось подшипника, после чего остатки удаляются безворсовой салфеткой. При этом достигается цель создать тончайшую масляную пленку на трущихся поверхностях. Данный метод не будет эффективным, если втулка подшипника приобрела эллиптическую форму или началось ее разрушение.
Работоспособность лазерного светодиода, в случае возникновения соответствующей ошибки, можно проверить. Не забываем, что лазер может сжечь сетчатку глаза! Датчики большинства цифровых фото- и видеокамер (в т.ч. сотовых телефонов) способны «видеть» ближнее инфракрасное излучение. Дальше дело техники – начать печать «черного» листа и снимать изображение, например, на BDS-датчике.
Если же лазерный диод не работает – не спешите выбрасывать «старую кровать». Ведь в процессе самодиагностики сначала проверяется работоспособность двигателя многогранного зеркала, а уже потом – лазерного диода. Т.е. «полигон» в данном блоке исправен и может послужить запасным.
И напоследок напомним, что у цифровых печатающих устройств тонер прилипает к засвеченным областям фоторецептора – к тем местам, куда попал луч лазера (у аналоговых копиров наоборот). Сделано это с целью снижения нагрузки на лазерный светодиод, ведь большинство отпечатков делается с 5-6% заполнением листа тонером (время «засветки» лазером минимально). На практике, загрязнение оптических элементов блока лазера часто приводит к осветлению изображения из-за рассеивания лазерного луча от частиц пыли. Также встречается градиентное осветление, когда изображение с одного края листа насыщенное, а к другому теряет контраст. Причина – в неравномерном накоплении пыли на рабочих гранях «полигона» из-за его вращения только в одну сторону.
