Принцип работы лазерного принтера. Как работает лазерный принтер Строение принтера схема

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
Параметры	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.

Сегодня уже сложно представить себе жизнь без печатающих устройств. Перенести информацию на бумажный носитель время от времени бывает просто необходимо. Школьникам нужно распечатывать доклады, студентам – дипломы и курсовые, сотрудникам офисов – документы и договора.

Существует несколько типов принтеров. Отличаются они по принципу печати, формату используемой бумаги, типу печатных материалов и другим признакам. Рассмотрим принцип работы двух типов печатающих устройств – лазерного и струйного.

Принцип работы струйного принтера

Прежде всего рассмотрим, как же работает струйный принтер. Стоит сразу оговориться, что по качеству печати он немного отстает от лазерного. Однако и стоимость струйного принтера существенно ниже. Данный вид принтера прекрасно подходит для дома. С ним легко обращаться, и он прост в обслуживании.
Если говорить о принципе работы лазерного и струйного принтеров, то они кардинально отличаются. Основное различие состоит в технологии подачи чернил, а также в устройстве аппаратной части. Обсудим для начала, как же работает струйный принтер.

Принцип работы этого печатающего устройства состоит в следующем: изображение формируется на специальной матрице, после чего оно отпечатывается на полотне при использовании жидких чернил. Существует еще одна разновидность струйных принтеров, в устройстве которых имеются картриджи. Картриджи устанавливаются в специальный блок. В данной конструкции чернила передаются в печатающую матрицу при помощи печатающей головки. После этого матрица переносит изображение на бумагу.

Хранение чернил и нанесение их на полотно

Есть несколько способов нанесения чернил на полотно:

— метод газовых пузырей;
— пьезоэлектрический метод;
— метод drop-on-demand.

Пьезоэлектрический метод подразумевает создание чернильных точек на полотне при использовании пьезоэлемента. Трубка разжимается и снова сжимается, не позволяя упасть лишним чернильным каплям. Метод газовых пузырей также известен под названием метод инжектируемых пузырей. Отпечаток на полотне они оставляют за счет высоких температур. Сопло каждой печатающей матрицы имеет нагревательный элемент. На нагрев такого элемента уходят доли секунды. После нагрева образовавшиеся пузыре через сопла переносятся на полотно.

В методе drop-on-demand также используются газовые пузыри. Однако, это уже более оптимизированный метод. Скорость и качество печати значительно возросли.

Чернила в струйном принтере обычно хранятся двумя способами. Первый способ предусматривает присутствие отдельного резервуара, из которого на печатающую головку подаются чернила. Во втором способе для хранения чернил применяется специальный патрон, который размещен в печатающей головке. Чтобы заменить патрон, придется менять саму печатающую головку.

Использование струйных принтеров

Особую популярность струйные принтеры приобрели благодаря тому, что в данных устройствах реализована возможность цветной печати. Изображение при цветной печати создается за счет наложения друг на друга основных тонов, имеющих разную степень насыщенности. Основной набор цветов также известен под аббревиатурой CMYK. В него входят такие цвета: черный, голубой, пурпурный и желтый. Изначально использовался набор из трех цветов. В него входили все перечисленные выше цвета, кроме черного. Но даже при наложении голубого, желтого и пурпурного цветов при 100% степени насыщенности все равно не удавалось добиться черного цвета, получался либо серый, либо коричневый. По этой причине было решено добавить в основной набор чернила черного цвета.

Струйный принтер: особенности работы

В качестве основных показателей работы принтера обычно рассматриваются такие параметры, как скорость печати, шумовые характеристики, долговечность и качество печати. Рассмотрим эксплуатационные качества струйного принтера.

Принцип работы такого принтера уже обсуждался выше. Чернила подаются на бумагу через специальные принтеры. Струйный принтер работает очень тихо в отличие от, например, игольчатых принтеров, в которых нанесение чернил происходит за счет ударно-механического процесса. Вы не услышите, как печатает струйный принтер, различить можно только шум механизма, перемещающего печатающие головки. Если говорить о шумовых характеристиках струйных принтеров в количественном соотношении, то при работе такого устройства уровень шума не превышает 40 децибел.

Теперь поговорим о скорости печати. Струйный принтер печатает намного быстрее, чем игольчатый. Однако, от такого показателя, как скорость, напрямую зависит качество печати. В этом смысле, чем больше скорость печати, тем хуже качество. При выборе режима высококачественной печати, процесс значительно замедлится. Краска на полотно будет наноситься тщательно. Такой принтер печатает со средней скоростью от 3 до 5 страниц в минуту. В современных печатающих устройствах этот показатель был увеличен до 9 страниц в минуту. Для печати цветных изображений потребуется немного больше времени.

Одним из главных преимуществ струйного принтера является шрифт. По качеству отображения шрифта печать струйного принтера можно сравнить, пожалуй, только с лазерным. Улучшить качество печати можно при использовании хорошей бумаги. Главное – выбирать бумагу, способную быстро впитывать влагу. Высокого качества изображения можно достичь, используя бумагу с плотностью от 60 до 135 г/м2. Хорошо себя зарекомендовала бумага для ксерокса. Ее плотность составляет 80 г/м2. Для ускорения процесса высыхания чернил в некоторых печатающих устройствах реализована функция подогрева бумаги. Несмотря на совершенно разный принцип работы струйного и лазерного принтера, при использовании данных устройств удается добиться одинакового качества.

Бумага для печати

Струйный принтер, к сожалению, не подойдет для печати на рулонных носителях. Также не предназначен он для создания копий: придется использовать многократную печать.

Недостатки струйного принтера

Как говорилось ранее, струйные принтеры печатают при помощи матрицы. Изображение при печати на струйном принтере формируется из точек. Самым главным и ценным элементом во всем устройстве является печатающая головка. Для уменьшения габаритов устройства многие фирмы встраивают печатающую головку в картридж. Струйный и лазерный принтер отличаются по принципу печати. К недостаткам работы струйных принтеров можно отнести следующие моменты:

1. Низкая скорость печати;
2. Засыхание чернил при длительном простое
3. Высокая стоимость и малый ресурс расходных материалов

Достоинства струйных принтеров

1. Оптимальное соотношение цена/качества. Многих пользователей при выборе печатающего устройства больше всего привлекает цена этого типа принтеров
2. Принтер имеет достаточно скромные габариты. Это дает возможность разметить его даже в небольшом кабинете или офисе. Никаких неудобств пользователю это не создаст.
3. Возможность самостоятельной заправки картриджей. Можно просто купить чернила и прочитать в руководстве пользователя, как правильно осуществлять заправку.
4. Наличие системы непрерывной подачи чернил. Такая система позволит значительно снизить расходы на печать при больших объемах
5. Высокое качество печати изображений и фотографий
6. Большой выбор используемых печатных носителей

Лазерный принтер

Под лазерным принтером сегодня подразумевается особая разновидность печатающего оборудования, предназначенного для нанесения текста или изображения на бумагу. Этот тип оборудования имеет весьма необычную историю. Принцип работы лазерного печатающего устройства стал обсуждаться только в 1969 году. Научные изыскания проводились в течении нескольких лет.

Для усовершенствования принципа работы данного аппарата предлагалось множество способов. Первый в мире копировальный аппарат, использующий для создания отпечатка лазерный луч, появился в 1978 году. Данное устройство имело огромные размеры, да и стоимость его зашкаливала. Некоторое время спустя данной разработкой занялась компания Canon.

Первый настольный лазерный принтер появился в 1979 году. Это привело к тому, что другие компании стали заниматься оптимизацией и продвижением новых моделей лазерных принтеров. Сам принцип печати при этом не изменился. Отпечатки, полученные при использовании лазерного принтера, имеют высокие характеристики. Им не страшно выцветание или стирание, они не боятся влаги. Изображения, полученные при помощи лазерного принтера, обладают высокой стойкостью и качеством.

Принцип работы лазерного принтера

Коротко опишем принцип работы лазерного принтера. Изображение при печати на лазерном принтере наносится в несколько этапов. Сначала под действием температуры расплавляется специальный пороше – тонер. Он прилипает бумаге. После этого специальным скребком с барабана снимается неиспользованный тонер и перемещается в накопитель отработки. Поверхность барабана поляризуется коронатором. На поверхности барабана формируется изображение. Затем барабан двигается по поверхности магнитного вала, на котором находится тонер. Тонер прилипает на заряженные участки барабана. После этого барабан соприкасается с бумагой и оставляет на ней тонер. Затем бумага прокатывается через специальную печку, в которой порошок под действием высокой температуры плавится и прилипает к бумаге.

Цветной лазерный принтер

От черно-белого процесс печати на цветном принтере отличается использованием нескольких оттенков. При смешивании этих оттенков в определенном соотношении можно создать основные цвета. Обычно в лазерных принтерах для каждого цвета используется свой отсек. В этом и заключается их основное отличие. Печать цветных изображений на таком принтере происходит в несколько этапов. Сначала происходит анализ изображения, после этого формируется распределение заряда. Далее осуществляется та же последовательность операций, что и при черно-белой печати: лист с тонером пропускается через печку, где порошок расплавляется и схватывается с бумагой.

Преимущества лазерных принтеров

1. Высокая скорость печати
2. Выносливость и стойкость изображения
3. Низкая себестоимость
4. Высокое качество

Недостатки лазерных принтеров

1. В процессе функционирования выделяется озон. Печатать на лазерном принтере можно только в хорошо проветриваемом помещении
2. Громоздкость
3. Высокое энергопотребление
4. Высокая цена

Заключение

Проанализировав принцип работы и основные характеристики струйных и лазерных принтеров, можно сказать, что для домашнего использования больше подходит первый тип устройств. Они обладают доступной стоимостью и небольшими габаритами. Лазерные принтеры больше подходят для офиса, где необходимо распечатывать большое количество документов.

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.

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.

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.

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.

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.

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.
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.

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.

Лазерный луч падает на поверхность зеркала и отражается на линзу, которая распределит его в необходимое место на барабане.
Так система линз и зеркал формирует строчку вдоль фотоцилиндра – лазер то включается, то выключается, заряд то остается нетронутым, то снимается.
Строка закончилась? Фотобарабан повернется, и экспонирование продолжится снова.

Проявка

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.

Перенос

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.

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:

многопроходная;
однопроходная.

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.

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.

Цветные лазерные принтеры начинают активно завоевывать рынок печати. Если еще несколько лет назад цветная лазерная печать была для большинства организаций и тем более для отдельных граждан чем-то недосягаемым, то сейчас купить цветной лазерный принтер может позволить себе весьма широкий круг пользователей. Быстрорастущий парк цветных лазерных принтеров приводит к тому, что растет и интерес к ним со стороны служб технической поддержки.

Принципы цветной печати

В принтерах, как и в полиграфии для создания цветных изображений применяется субтрактивная цветовая модель, а не аддитивная, как в мониторах и сканерах, в которых любой цвет и оттенок получается смешением трех основных цветов – R (красный), G (зеленый), B (синий). Субтрактивная модель цветоделения называется так потому, что для образования какого-либо оттенка надо вычесть из белого цвета “лишние” составляющие. В печатающих устройствах для получения любого оттенка в качестве основных цветов используют: Cyan (голубой, бирюзовый), Magenta (пурпурный), Yellow (желтый) . Эта цветовая модель получила название CMY по первым буквам основных цветов.

В субтрактивной модели при смешивании двух или более цветов дополнительные цвета получаются посредством поглощения одних световых волн и отражения других. Голубая краска, например, поглощает красный цвет и отражает зеленый и синий; пурпурная краска поглощает зеленый цвет и отражает красный и синий; а желтая краска поглощает синий цвет и отражает красный и зеленый. При смешивании основных составляющих субтрактивной модели можно получить различные цвета, которые описаны ниже:

Голубой + Желтый = Зеленый

Пурпурный + Желтый = Красный

Пурпурный + Голубой = Синий

Пурпурный + Голубой + Желтый = Черный

Стоит отметить, что для получения черного цвета необходимо смешать все три составляющие, т.е. голубой, пурпурный и желтый, однако получить качественный черный цвет таким образом, практически невозможно. Получаемый цвет будет не черным, а скорее грязно-серым. Для устранения такого недостатка к трем основным цветам добавляется еще один – черный. Такая расширенная цветовая модель называется CMYK (C yan-M agenta-Y ellow-blacK – голубой-пурпурный-желтый-черный). Введение черного цвета позволяет значительно повысить качество цветопередачи.

Принтер HP Color LaserJet 8500

После того, как мы обсудили общие принципы построения и работы цветных лазерных принтеров, стоит ознакомиться более подробно с их устройством, механизмами, модулями и блоками. Это лучше всего сделать на примере какого-нибудь принтера. В качестве такого примера давайте возьмем принтер фирмы Hewlett-Packard Color LaserJet 8500.

Основными его характеристиками являются :
- разрешающая способность: 600 DPI;
- скорость печати в “цветном” режиме: 6 стр/мин.;
- скорость печати в “черно-белом” режиме: 24 стр./мин.

Основные узлы принтера и их взаимное расположение приводится на рис.5.

Формирование изображения начинается с того, что с поверхности фотобарабана снимаются (нейтрализуются) остаточные потенциалы. Это делается для того, чтобы последующий заряд фотобарабана был более равномерным, т.е. перед зарядом он полностью разряжается. Снятие остаточных потенциалов осуществляется путем засвечивания всей поверхности барабана специальной лампой предварительного (кондиционирующего) экспонирования, которая представляет собой линейку светодиодов (рис.7).

Далее на поверхности фотобарабана создается высоковольтный (до -600В) отрицательный потенциал. Заряжается барабан коротроном в виде ролика из токопроводящей резины (рис.8). На коротрон подается переменное напряжение синусоидальной формы с отрицательной постоянной составляющей. Переменная составляющая (АС) обеспечивает равномерное распределение зарядов на поверхности, а постоянная составляющая (DC) заряжает барабан. Уровень постоянной составляющей может регулироваться при изменении плотности печати (плотности тонера), что делается с помощью драйвера принтера или регулировками через панель управления. Увеличение отрицательного потенциала приводит к уменьшению плотности, т.е. к более светлому изображению, уменьшение же потенциала – наоборот, к более плотному (темному) изображению. Фотобарабан (его внутренняя металлическая основа) должен быть обязательно “заземлен”.

После всего этого на поверхности фотобарабана лазерным лучом создается изображение в виде заряженных и незаряженных участков. Световой пучок лазера, попадая на поверхность барабана, разряжает данный участок. Лазером засвечиваются те участки барабана, на которых должен быть тонер. Те участки, которые должны быть белыми, лазером не засвечиваются, и на них остается высокий отрицательный потенциал. Луч лазера перемещается по поверхности барабана с помощью вращающегося шестигранного зеркала, находящегося в сборке лазера. Изображение на барабане называют скрытым электрографическим изображением, т.к. оно представлено в виде невидимых электростатических потенциалов.

Скрытое электрографическое изображение становится видимым после прохождения через узел проявки. Проявительный модуль черного тонера является стационарным и находится в постоянном соприкосновении c фотобарабаном (рис.9).

Цветной проявительный модуль представляет собой карусельный механизм с поочередной подачей “цветных” картриджей к поверхности барабана (рис.10). Черный тонер-порошок является магнитным однокомпонентным, а цветные порошки – однокомпонентные, но немагнитные. Любой тонер-порошок заряжается до отрицательного потенциала за счет трения о поверхность проявительного вала и дозировочный ракель. За счет разности потенциалов и кулоновского взаимодействия зарядов, отрицательно заряженные частички тонера притягиваются к тем участкам фотобарабана, которые разряжены лазером и отталкиваются от участков с высоким отрицательным потенциалом, т.е. от тех, которые не засвечивались лазером. В каждый момент времени осуществляется проявка тонером только одного цвета. В момент проявки на проявительный вал подается напряжение смещения, которое вызывает перенос тонера с проявительного вала на фотобарабан. Это напряжение представляет собой переменное напряжение прямоугольной формы с отрицательной постоянной составляющей. Уровень постоянной составляющей может регулироваться при изменении плотности тонера. После окончания процедуры проявки изображение на фотобарабане становится видимым, и его необходимо перенести на барабан переноса.

Поэтому следующим этапом в создании изображения является передача проявленного изображения на барабан переноса. Этот этап называют этапом первичного переноса. Перенос тонера с одного барабана на другой происходит за счет электростатической разности потенциалов, т.е. отрицательно заряженные частички тонера должны притянуться положительным потенциалом на поверхности барабана переноса. Для этого на поверхность барабана переноса подается положительное напряжение смещения постоянного тока от специального источника питания, в результате чего вся поверхность этого барабана имеет положительный потенциал. При полноцветной печати напряжение смещения на барабане переноса должно постоянно увеличиваться, т.к. после каждого прохода количество отрицательно заряженного тонера на барабане возрастает. И для того, чтобы тонер мог переноситься и ложиться поверх уже существующего тонера, напряжение переноса увеличивается с каждым новым цветом. Этот этап формирования изображения показан на рис.11.

В процессе переноса тонера на барабан переноса отдельные частички тонера могут остаться на поверхности фотобарабана, и они должны быть удалены, чтобы не искажать последующее изображение. Для удаления остатков тонера в принтере имеется блок очистки фотобарабана (см. рис 17). В составе этого модуля имеется специальный вал – кисть для снятия заряда с тонера и фотобарабана – это ослабляет силу притяжения тонера к фотобарабану. Также имеется традиционный очистительный ракель, который соскребает тонер в специальный бункер, где он и хранится до тех пор, пока очистительный модуль не будет заменен или не будет вычищен.

Далее фотобарабан снова заряжается (после предварительного разряда), и процесс повторяется до тех пор, пока на барабане переноса не будет полностью сформировано изображение соответствующего цвета. Поэтому размер барабана переноса должен полностью соответствовать формату печати, т.е. в данной модели принтера длина окружности этого барабана соответствует длине листа формата А3 (420 мм). После нанесения тонера одного цвета процесс формирования изображения полностью повторяется с той лишь разницей, что используется проявительный блок другого цвета. Для использования другого проявительного узла карусельный механизм поворачивается на заданный угол и подводит “новый” проявительный вал к поверхности фотобарабана. Таким образом, при формировании полноцветного изображения, состоящего из четырех цветовых составляющих, барабан переноса проворачивается четыре раза, и на каждом обороте к уже существующему тонеру добавляется тонер другого цвета. При этом первым наносится порошок желтого цвета, потом пурпурного, потом голубого и уже последним наносится черный порошок. В итоге, на барабане переноса создается полноцветное видимое изображение, состоящее из частичек четырех разноцветных тонер-порошков.

После того, как тонер-порошок оказывается на поверхности барабана переноса, он проходит через блок дополнительного заряда. Этот блок (рис.12) представляет собой проволочный коротон, на который подается переменное напряжение синусоидальной формы (АС) с отрицательной постоянной составляющей (DC). Этим напряжением тонер порошок дополнительно заряжается, т.е. его отрицательный потенциал становится выше, что будет способствовать более эффективному переносу тонера на бумагу. Кроме того, дополнительное напряжение уменьшает значение положительного потенциала барабана переноса, что способствует правильному расположению тонера на барабане переноса и препятствует смещению тонера. Как результат этого – точное воспроизведение цветовых оттенков. Напряжение дополнительного заряда подается на барабан переноса во время нанесения желтого тонера, т.е. в самом начале процесса формирования изображения. При нанесении желтого тонер-порошка напряжение дополнительного заряда устанавливается на минимальное значение, и после нанесения каждого нового цвета это напряжение увеличивается. Максимальное напряжение дополнительного заряда подается во время нанесения черного тонера.

Далее полноцветное видимое изображение с барабана переноса должно быть перенесено на бумагу. Этот процесс переноса получил название вторичного переноса. Вторичный перенос осуществляется еще одним коротроном, выполненным в виде транспортного ремня (рис.13). Тонер перемещается на бумагу под действием электростатических сил, т.е. за счет разности потенциалов тонер-порошка (отрицательный) и коротрона вторичного переноса, на который подается положительное напряжение смещения. Так как вторичный перенос осуществляется только после четырех оборотов барабана переноса, транспортный ремень коротрона должен подать бумагу только тогда, когда все цвета нанесены, т.е. во время уже четвертого оборота, а до этого момента времени ремень должен быть в таком положении, чтобы бумага не касалась барабана переноса.

Таким образом, транспортный ремень во время создания изображения опущен вниз, и не соприкасается с барабаном переноса, а в момент вторичного переноса поднят вверх и касается этого барабана. Перемещение транспортного ремня коротрона осуществляется эксцентриковым кулачком, который приводится в действие электрической муфтой по команде от микроконтроллера (рис.14).

При вторичном переносе лист бумаги может притягиваться к поверхности барабана переноса за счет разницы электростатических потенциалов. Это может стать причиной накручивания листа бумаги на барабан, и соответственно к замятию бумаги. Для предотвращения такого явления в составе принтера имеется система отделения бумаги и снятия с нее статического потенциала. Система представляет собой коротрон, на который подается переменное напряжение синусоидальной формы с положительной постоянной составляющей. Расположение коротрона относительно бумаги и барабана переноса показано на рис.15.

На этапе вторичного переноса некоторые частички тонера не переносятся на бумагу, а остаются на поверхности барабана. Чтобы эти частички не мешали созданию следующего листа и не искажали изображения необходимо произвести очистку барабана переноса и удалить остатки тонера. Очистка барабана переноса является достаточно сложным процессом. Для этой процедуры задействуется специальный ролик очистки, фотобарабан и блок очистки фотобарабана. Очистка барабана переноса должна осуществляться не постоянно, а только после вторичного переноса, т.е. система очистки должна управляться аналогично коротрону переноса. Пока создается изображение, система очистки не активна, а когда начинается перенос тонера на бумагу - включается. Первым этапом очистки является перезаряд остаточного тонер-порошка, т.е. его потенциал меняется с отрицательного на положительный. Для этого применяется ролик очистки, на который подается переменное синусоидальное напряжение с положительной постоянной составляющей. Этот ролик прижимается к поверхности фотобарабана в период очистки, а в процессе создания изображения он откидывается. Управляется ролик эксцентриковым кулачком, который в свою очередь приводится в действие соленоидом (рис.16).

После этого положительно заряженный тонер переносится на фотобарабан, на котором по-прежнему имеется отрицательное напряжение смещения. И уже с поверхности фотобарабана тонер счищается очистительным ракелем блока очистки фотобарабана (рис.17).

Заканчивается создание полноцветного изображения фиксацией тонера на бумаге с помощью температуры и давления. Лист бумаги проходит между двумя роликами блока фиксации (печки), разогревается до температуры порядка 200 ºС, тонер расплавляется и вдавливается в поверхность бумаги. Для предотвращения прилипания тонера к печке на нагревательный вал подается отрицательное напряжение смещения, в результате чего отрицательный тонер-порошок остается на бумаге, а не на тефлоновом валу.

Мы рассмотрели принцип работы только одного принтера одной фирмы. Другими производителями могут применяться и иные принципы формирования изображения и другие технические решения при построении принтеров, однако, все эти решения будут весьма близки к тем, что были рассмотрены ранее.