Немного истории
В середине прошлого столетия, а если быть точным, то в 1938 году, американский физик и изобретатель первым запатентовал способ переноса сухих красок на листы бумаги. Все это оказалось возможным при использовании статической энергии в виде электричества. Уже через 10 лет компания Xerox взяла за основу метод электрографического переноса в своих первых аппаратах печати. Чтобы «довести до ума» и выпустить технику, которая автоматически выполняла печать, потребовалось еще десятилетие.
Первая модель называлась Xerox 9700 и в продажу поступила в 1977 году. Пользователями такой техники были большие офисы и предприятия. Некоторые характеристики того устройства даже соответствуют современным требованиям. Например: скорость работы 120 листов за минуту, дуплексная двухсторонняя печать. Через пять лет в 1982 выходит первая модель для домашнего использования. Ее выпускает компания Canon. После начинается бурное развитие рынка, на котором один за другим появляются разные бренды со своими моделями.
Механизмы печати
D основе каждого лазерного принтера лежит одна и та же технология и принцип действия – фотоэлектрическая ксерография. Внутри устройство можно разделить на несколько больших частей.
1. Механизм сканирования лазером. Блок состоит из большого количества линз и зеркал. Все они способны вращаться, чтобы в итоге наносить нужное изображение на поверхность фотобарабана. Само нанесения происходит специальным лазером только в нужных местах. Получается невидимая картинка, потому как попросту изменяется заряд поверхности, и невооруженным глазом это увидеть нереально. Управляет работой сканирующего механизма контроллер с растровым процессором.
2. Блок переноса изображения на бумагу. Второй блок состоит из картриджа и ролика переноса заряда. Сам же картридж довольно сложный механизм, который включает в себя фотобарабан, вал заряда и магнитный. Именно фотовал может менять свой заряд под воздействием работы лазера.
3. Узел, в котором происходит финальное закрепление на бумаге. Когда тонер с фотоцилиндра попадает на бумагу, то сразу же помещается в печку принтера, где под высокой температурой плавится и закрепляется на поверхности листов.
Обмен данными и «общение» между разными узлами принтера происходит при помощи интерфейсного блока.
В большинстве случаев в лазерных устройствах используются порошковые красители, которые изначально имеют положительный заряд. Потому лазер будет «рисовать» изображение отрицательным, за счет чего произойдет притягивание тонера к поверхности фотовала. Такой вариант используется в технике фирм Xerox, HP, Canon. Это позволяет максимально детализировать рисунок на бумаге.
В технике брендов Brother, Epson и Kyocera применяется другая методика. Тонер имеет отрицательный заряд, а лазер меняет заряд не участков, куда в будущем попадет краситель, а наоборот – места, где тот не будет находится. Такой вариант позволяет добиться на бумаге большей равномерности распределения красителя на поверхности.
Некоторая «обработка» происходит и с бумагой после ее попадания внутрь принтера. Меняется ее свойство с помощью ролика переноса. А если быть точным, то попросту убирается статический заряд после применения нейтрализатора. Это в будущем предотвращает ее притягивание к фотовалу.
Таким образом, можно выделить основные элементы лазерного принтера:
- 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.
Устройство картриджа
Основным элементом любого печатающего устройства является картридж. Это может быть обычный, который состоит из двух бункеров, для тонера и отработки, и фотоцилиндра. Еще бывают драм-картриджи. Их конструкция позволяет разделить его на тонер и фотоэлемент.
Внутри одного из отсеков находится тонер. Это специальный мелкозернистый порошок черного цвета или пурпурного, желтого и синего оттенков, если речь идет о цветном принтере. Вещество имеет определенные физические свойства, а у разных производителей они отличаются величиной зерна, намагниченностью и дисперсностью. Потому не существует универсального красителя, который подходит ко всем моделям принтеров. Тонер-порошок имеет в своем составе вещества, которые легко плавятся при высоких температурах и надежно крепятся к бумаге. Распечатки лазерного принтера не стираются и хорошо сохраняются продолжительное время.
Принцип печати лазерного принтера остается неизменным независимо от конструкции.
- Бункер для тонера, в котором хранится порошок, ожидая своего времени применения для печати.
- Магнитный вал, через который тонер попадает с места хранения на фотоэлемент.
- Дозирующее лезвие контролирует толщину слоя порошка, который наносится на поверхность барабана.
- Ракель очищает фотобарабан после его контакта с листом бумаги после переноса красителя на бумагу от его остатков.
- Ролик заряда производит заряд поверхности фотовала.
- Отсек для отработанного порошка.
- Фотобарабан (фотовал) представляет собой цилиндр с фотопроводящей поверхностью.
Практически все основные элементы со временем приходят в негодность, но могут быть заменены, так как являются расходными материалами. Сам картридж можно перезаправлять большое количество раз до полного износа шестерен и элементов корпуса.
Схема и принцип действия
Заряд фотобарабана
Фотоцилиндр лазерного картриджа покрыт специальным чувствительным слоем зеленого или синего цвета. Реже, но бывают и другие оттенки. В зависимости от производителя лазерного принтера, заряд, переданный на вал, может быть положительного и отрицательного заряда. Сам же процесс может быть осуществлен двумя способами.
1. Используется специальная вольфрамовая нить (коротрон) с покрытием углеродными, а также золотыми или платиновыми частицами. Для заряда фотобарабана создается магнитное поле за счет высокого напряжения, подаваемого на нить. Основным минусом этого элемента является постоянное загрязнение, что приводит к ухудшению отображения рисунка или текста уже на бумаге.
2. Ролик заряда более качественно (не оставляет загрязнения на бумаге со временем) выполняет работу чем коротрон. Он выполняет ту же функцию. Визуально выглядит как металлический вал, покрытый проводящим электричество веществом. В основном это специальная резина или поролон. Передача заряда происходит во время прикасания с фотовалом. Ресурс ролика гораздо меньше, чем у коротрона.