Принцип роботи лазерного принтера: пристрій

Лазерні принтери широко застосовуються для друку документації в офісі та будинку. Висока якість друку і швидкість роботи обумовлені особливостями конструкції. Для того щоб зрозуміти принцип роботи обладнання, необхідно детально вивчити пристрій. Коротко розглянути це питання не вийти, але чим детальніше ми все розберемо, тим зрозумілішою буде відповідь.

Процес накладання зображення.

Фотоциліндр

за допомогою

валу попереднього заряду (PCR) отримує початковий заряд (позитивний або негативний).

Сама величина

заряду визначено параметрами друку принтера. Після того як фотоциліндр зарядився, промінь лазера проходить по поверхні обертового фотоциліндра,

і місця

засвіти фотоциліндра стає нейтрально зарядженими.

Ці нейтральні

області відповідають потрібному зображенню.

Блок лазерного сканування складається:

- Напівпровідникового лазера

з фокусуючою

лінзою, - Обертового дзеркала

на моторі,

- Групи лінз, що формують, - Дзеркала.

Ріс.

5 Блок

лазерного сканування

зі знятою

кришкою.

1,2 - Напівпровідниковий лазер

з фокусуючою

лінзою; 3- Обертове дзеркало; 4- Група лінз, що формують; 5- Дзеркало.

Барабан має безпосередній контакт магнітним валом (Magnetic roller), який подає тонер

з бункера

картриджа

на фотоциліндр.

Магнітний вал являє собою пустотілий циліндр

з струмопровідним

покриттям, всередину якого вставлено стрижень

з постійного

магніту. Тонер, що знаходиться

у бункері

у бункері

притягується

до магнітного

валу під дією магнітного поля сердечника

і додатково

поданого заряду, величина якого також визначається установками друку принтера.

Це визначає

щільність майбутнього друку.

З магнітного

валу під дією електростатики тонер переноситься

на сформоване

лазером зображення

на поверхні

фотоциліндра,

к.

він має

початковий заряд

він притягується

до нейтральних

областям фотоциліндра

і відштовхується

від однаково

заряджених.

Це і є

потрібне нам зображення.

Тут варто відзначити два основних механізми створення зображення.

У більшості

принтерів (НР, Canon, Xerox) застосовується тонер

з позитивним

зарядом, що залишається тільки

на нейтральних

поверхнях фотоциліндра, тобто лазер засвічує тільки ті ділянки, де має бути зображення.

Фото циліндр

у цьому

випадки заряджається негативно. Другим механізмом (застосовується

у принтерах

Epson, Kyocera, Brother) є використання негативно зарядженого тюнера,

і лазер

розряджає ділянки фотоциліндра

на яких

не повинно

бути тонера. Фотоциліндр спочатку отримує позитивний заряд

і тонер

заряджений негативно, притягується

позитивно

зарядженим ділянкам фотоциліндра. Таким чином

у першому

випадки виходить більш тонка передача деталей, а

у другому

щільніша

і рівномірна

заливка.

Знаючи ці

особливості можна точніше вибрати принтер для вирішення своїх завдань (друк тексту або друк скетчів).

Перед контактом

з фотоциліндром

папір також отримує статичний заряд (позитивний або від'ємний),

за допомогою

ролика перенесення заряду (Transfer roller).

Під дією

цього статичного заряду тонер

під час

контакту переходить

з фото

циліндра

на папір.

Відразу після цього нейтралізатор статичного заряду видаляє цей заряд

з паперу,

що усуває притягування паперу

до фотоциліндра.

Тонер

Тепер потрібно казати пару слів

про тонер.

Тонер являє собою дрібно дисперсний порошок, що складається

з полімерних

кульок покритих шаром магнітного матеріалу.

До складу

кольорового тюнера також входять барвисті речовини. Кожна фірма

у своїх

моделях принтерів, МФУ

і копірів

використовує оригінальні тонери, що відрізняються дисперсністю, магнітністю

і фізичними

властивостями. Тому не

в якому

випадки не можна заправляти картриджі випадковими тонерами, інакше можна дуже швидко загубити принтер або МФУ (перевірено досвідом).

Якщо після проходу паперу через блок лазерного сканування витягти папір

з принтера

ми побачимо

вже сформоване зображення, яке можна легко зруйнувати дотиком.

Вузол фіксації зображення або печатки

Для того

що б

зображення стало довговічним його потрібно зафіксувати. Фіксація зображення відбувається

за допомогою

вхідних

до складу

тонера добавок, що мають певну температуру плавлення.

За фіксацію

зображення відповідає третій основний елемент лазерного принтера

(рис. 6) -

вузол фіксації зображення або «пічка».

З фізичної

точки зору фіксація здійснюється

за рахунок

втискання

до структури

паперу розплавленого тонера

і подальшого

його застивання, що надає зображенню довговічність

і хорошу

стійкість

до зовнішніх

впливам.

Ріс.

6 Вузол

фіксації зображення або пічка. Вгорі вигляд

у зборі,

внизу

зі знятою

планкою паперовідділювача.

1 - Термоплівка;

2 —

Притискний вал;

3 —

Планка оздоблювача паперу.

Ріс.

7 Нагрівальний

елемент

і термоплівка.

Конструктивно

«пічка» -

може складатися

з двох

валів: верхнього, всередині якого знаходиться нагрівальний елемент

і нижнього

валу, необхідного для втискування розплавленого тонера

в папір.

У розглянутому

принтері НР

1200 «пічка»

складається з термоплівки

(рис. 7) -

спеціального гнучкого, термостійкого матеріалу, всередині якої знаходиться нагрівальний елемент,

і нижнього

притискного ролика, який притискає папір

за рахунок

підпірної пружини.

За температурою

термоплівки стежить термодатчик (термістор). Проходячи між термоплівками

і притискним

валиком,

в місцях

контакту

з термоплівкою

папір розігрівається приблизно до 200 ° C.

При такому

температурі тонер розплавляється і

в рідкому

вигляді втискається

у текстуру

папери.

Що б

папір

не прилипала

до термоплівки

на виході

з пічки

стоять віддіники паперу.

Ось власне ми

і розглянули

- «як влаштований принтер».

Ці знання

допоможуть нам

надалі

для з'ясування причин поломок і

їх усунення.

Але не

в якому

випадки

не варто

самому лізти

до принтера

якщо ви

не впевнені

що зможете його полагодити, цим

ви тільки

зробите гірше. Краще

не економити,

а довірити

це справа професіоналам, адже купівля нового принтера вам обійдеться значно дорожче.

Історія виникнення лазерної друкованої техніки

Перший прототип лазерного принтера був винайдений 1938 році Честером Карлсоном, який на момент його винаходу навчався на юридичному факультеті і працював юристом у патентному бюро США. Перші віддруковані за допомогою статичної електрики листи були отримані в його домашній лабораторії. Спочатку він намагався продати свою розробку IBM. Але ті відмовилися купувати винахід. Тільки в 1946 році його науковою розробкою зацікавилася приватна компанія Xerox. А в 1949 році на ринку вперше з'явилися принтери, які використовують для друку сухі чорнила.

Перші моделі були дуже громіздкими і вимагали певного рівня підготовки від операторів. Через десять років після першого випуску промислової моделі з'явилися більш компактні і зручні апарати. Модель мала назву Xerox 914. Вона друкувала зі швидкістю 7 аркушів на хвилину, що на той момент вважалося дуже високим показником. При цьому якість зображення була значно вищою, ніж у популярних тоді матричних принтерів.

Перший лазерний принтер з'явився 1969 року все в тієї ж Xerox. У 1978 році одному зі співробітників компанії, Гері Старкуезеру, вдалося винайти лазер і встановити його в апарат. Це був перший пристрій лазерного принтера. Однак перша модель вийшла занадто дорогою. Ціна апарату становила близько 350 000 доларів.

Важливо! Деякі моделі принтерів використовують тонер з позитивно зарядженими частинками, а барабан заряджають не негативними, а позитивними зарядами.

Така різниця виникла тому, що різні компанії використовували власні розробки, які вважалися секретом фірми. Тоді було мало відомо, що таке являє собою лазерний принтер, як він влаштований, але були відомі принципи, за якими він повинен працювати. При виборі тонера для заповнення картриджа це треба враховувати!

Оскільки попит на лазерні принтери на початку 80-х років зріс, то з'явилися інші компанії, які хотіли заробити на цьому ринку. Перша доступна модель апарату була випущена компанією Cannon. Xerox з часом втратили свої позиції і пішла з ринку. Сьогодні в магазинах оргтехніки можна побачити лазерні принтери різних брендів. З'явилися різні моделі, але пристрій і принцип роботи лазерного принтера залишився колишній.

Конструктивні елементи лазерного принтера

Незалежно від моделі будь-який лазерний друкований апарат має модульну конструкцію з таких частин:

• додаток лазерного сканування (друкована плата);
• блок формування зображення (картридж);
• блок подачі паперу;
• термовузол.

Друкована плата - це захищений кришкою модуль, що складається з таких елементів: напівпровідникового лазера з лінзою, фокусуючою промінь, що обертається за допомогою мотора дзеркала, групи направляючих лазерний промінь лінз, а також дзеркала.

Важливо! Створений друкованою платою лазерний промінь спрямовується до формуючого зображення модуль - картридж.

Особливість конструкції картриджа

Конструкція картриджа для лазерного принтера являє собою окремий змінний корпус з елементами, що знаходяться всередині, призначення яких «для чайників» не дуже зрозуміло. Серед них:

• фоточутливий барабан;
• зарядний ролик;
• ракель для очищення фотошару від залишків червоних частинок;
• резервуар з тонером;
• магнітний вал з сердечником;
• дозувальник червоного порошку, так званий «Доктор»;
• пломба (знімається при установці в принтер).

На відміну від матричних і струменевих моделей принтерів, у яких символи, що передаються процесором на друкарську головку, відтворюються на папері за допомогою фарбованої стрічки або крапель фарби, процес друку в лазерному апараті багатошаговий. Так, спочатку відбувається попередній заряд фотобарабану, потім зкспонування прихованого зображення лазером, далі перенесення відбитка на папір з подальшою його тепловою обробкою.

Основні витратні матеріали

Основним витратним матеріалом лазерного друкованого обладнання є картридж. Після того, як важливий вузол виробив свій ресурс, у користувача є три варіанти обслуговування.

• Купити новий оригінальний екземпляр на заміну, що досить дорого.
• Придбати сумісний друкарський вузол від стороннього виробника. Це прийнятний економ - варіант.
• Скористатися послугами сервісної фірми, що спеціалізується на ремонті та обслуговуванні оргтехніки, в переліку послуг якої є відновлення/дозаправка картриджів. Це супер-економ варіант. Але після 3-4 заправок зношується фотобарабан, і доведеться користуватися 1 або 2 варіантом.

Схема і принцип дії

Заряд фотобарабана

Фотоциліндр лазерного картриджа покритий спеціальним чутливим шаром зеленого або синього кольору. Рідше, але бувають і інші відтінки. Залежно від виробника лазерного принтера, заряд, переданий на вал, може бути позитивного і негативного заряду. Сам же процес може бути здійснений двома способами.

• Використовується спеціальна вольфрамова нитка (коротрон) з покриттям вуглецевими, а також золотими або платиновими частинками. Для заряду фотобарабана створюється магнітне поле за рахунок високої напруги, що подається на нитку. Основним мінусом цього елемента є постійне забруднення, що призводить до погіршення відображення малюнка або тексту вже на папері.
• Ролик заряду більш якісно (не залишає забруднення на папері з часом) виконує роботу ніж коротрон. Він виконує ту ж функцію. Візуально виглядає як металевий вал, покритий провідною електрикою речовиною. В основному це спеціальна гума або поролон. Передача заряду відбувається під час торкання з фотовалом. Ресурс ролика набагато менший, ніж у коротрона.

Що таке фотобарабан у принтері?

Створення зображення

На цьому етапі на поверхні фотовала формується невидиме зображення, яке відповідає тому, що Ви бачите на екрані монітора свого комп'ютера або ноутбука. Цей процес називається експонуванням. Малюнок займає поверхню з негативним або позитивним зарядом. Роботу зі зміни заряду виробляє лазерний промінь, який спочатку потрапляє на дзеркало, а потім на лінзу.

Один рядок малюнка формується увімкненням або вимкненням лазера. Потім барабан провертається і наноситься нова частина картинки. Все відбувається за лічені частки секунди. Зайвий тонер збирається ракелем і потрапляє в бункер відходів.

Показати

Основною частиною цього процесу є магнітний вал у вигляді металевої трубки з магнітним сердечником всередині. Деталь щільно прилягає до фотоциліндра і бункера з тонером. Під час роботи він крутиться, а за рахунок наявності магніту всередині, притягує на свою поверхню барвник. Одночасно наносить тонер на поверхню фотоелемента. У місцях, де заряд тонера відрізняється від такої ж характеристики валу, чорнило «прилипають».

Перенесення на папір

У цій частині процесу застосовується ролик перенесення. Металева основа дозволяє змінювати його заряд, а тим самим передавати його аркушам паперу. Аналогічно як з магнітним валом, відбувається «передача» порошку з фотовала вже на папір. Статична напруга дозволяє утримувати порошок на поверхні, але поза принтером він просто буде розсипатися по листу.

Закріплення

Щоб тонер на поверхні був надійно закріплений, його, в прямому сенсі слова, запікають в папір. Цьому сприяє властивість тонера розплавлятися під впливом високої температури, яка створюється пічкою всередині лазерного принтера. А також у процесі беруть участь два вали. На верхньому розташований нагрівальний елемент, а нижній виробляє втисканням паперу для надійної фіксації. Термоплівка, яка бере участь у процесі, нагрівається до температури близько 200 градусів. Схематично все виглядає так.

Плівка використовується в моделях бюджетних серій. У більш дорогих застосовується тефлон і лампи. Це збільшує термін служби механізму закріплення.

Відео

Як влаштований картридж

Картридж лазерного принтера складається з барабана, гумового ролера, магнітного ролера, леза дозування тонера і боксу, в який засипається тонер. З боків картриджу встановлено шестірні, за допомогою яких ролери і барабан приводяться в рух. Магнітний ролер складається із зовнішнього корпусу і магнітного сердечника. Магніт притягує частинки тонера, а леза вирівнює їх по всій поверхні валу.

Цікавий факт! Картридж - це суто механічний апарат, який запускається приводом. На картриджі встановлено невеликий чіп, але він потрібен тільки для збору інформації комп'ютером про кількість надрукованих сторінок за весь час роботи принтера. Чіп можна прибрати - картридж буде працювати також як і раніше.

Майже всі моделі картриджів підтримують можливість повторного заповнення тонером. Картридж - це замінений елемент принтера. Через деякий час в непридатність приходить фотобарабан і магнітний ролер. Це супроводжується погіршенням якості друку, появою білих і чорних смуг.

Процес народження відбитка

Процес того, як працює принтер, виглядає наступним чином:

• Отримавши команду друку від комп'ютера, барабан починає обертатися. Разом з ним обертається гумовий ролер, який заряджає фотобарабан негативними частинками.
• Лазер обнуляє заряд в тих місцях, на які повинен наноситися текст або малюнок.
• Негативно заряджені частинки тонера потрапляють на нейтральні ділянки - так утворюється зображення.
• За допомогою спеціальних роликів аркуш паперу заряджається позитивними частинками, що виникають у процесі тертя.
• Малюнок або текст переносяться за рахунок різниці в заряді на папір.
• Зображення закріплюється тим, що спеціальною пічкою, яка знаходиться в друкованому блоці, воно «впікається» в папір під дією високої температури (близько 200 градусів Цельсія).
• Залишки відпрацьованих чорнил зчищаються гумовим роликом, цим же роликом знову заряджається барабан.

Важливо! Деякі принтери використовують стрічку для перенесення зображення. Якщо вона є, то спочатку зображення формується на ній, а потім переноситься на фотобарабан.

Популярні представники

• Xerox Phaser 3020BI. Чорно-білий апарат для будинку і невеликих офісів. Практична і проста в обслуговуванні модель. Картридж може легко замінитися самостійно. Є вбудований модуль бездротового зв'язку, що дозволяє підключати принтер за Wi-Fi. Швидкість друку сторінки з текстом - 20 аркушів на хвилину, фотографії друкуються в 3 рази довше. Розбірливо друкує навіть дуже дрібний шрифт. Недоліки - витримує тільки невеликі навантаження, довго прогрівається, картридж має невеликий ресурс.
• Kyocera FS-9530DN. Швидкісний монохромний апарат для середнього і великого бізнесу. Має кілька варіантів подачі паперу з касетами різних габаритів. Розробниками передбачена можливість встановлення додаткового пристрою для прошивки буклетів і автоматичного дірокола. Тонер зберігається не в картриджі, а в спеціальному контейнері. Однієї зарядки достатньо для роздруківки 40 тис. сторінок А4 в нормальному режимі і 100 тис. А4 в економному.
• Canon i-SENSYS LBP621Cw. Кольоровий принтер для будинку і малих офісів. Є модуль для бездротового з'єднання, доступна пряма і хмарна роздруківка. Принтер швидко розігрівається, має лоток на 250 аркушів. Немає двостороннього друку і дорого обходиться повторна заправка.
• Xerox Phaser. Компактний кольоровий світлодіодний принтер. Має високу якість друку, але ціна оригінальних витратників може бути вище вартості самого принтера. Просто підключається, але друкує досить повільно.
• HP Color LaserJet Professional CP5225 (CE710A). Апарат з кольоровою печаткою великого формату для середнього і великого бізнесу. У стандартній комплектації підключається тільки через USB-кабель, але можна додатково встановити модуль бездротового друку. Варто недорого, низька собівартість роздруківки однієї сторінки, але не можна робити двосторонні відбитки.