3.8. ПРИНТЕРЫ
ЛАЗЕРНЫЕ
Лазерный принтер (laser printer) — один из видов компьютерных принтеров, позволяющий быстро изготавливать высококачественные отпечатки текста и графики на обыкновенной бумаге. Подобно фотокопировальным аппаратам лазерные принтеры используют в работе процесс ксерографической печати, однако отличие состоит в том, что формирование изображения происходит путём непосредственного сканирования лазерным лучом фоточувствительных элементов принтера.
История
Первый лазерный принтер EARS был сконструирован в 1971 году компанией Xerox, когда один из исследователей фирмы, Гари Старквезер, модифицировал копир компании. В конечном счёте, лазерная печать принесла компании Xerox многомиллионные доходы.
Первой коммерческой реализацией лазерного принтера была модель 3800 компании IBM, выпущенная в 1976 году, предназначенная для массовой печати документов, таких как счета и почтовые ярлыки.
Первым принтером, предназначенным для индивидуального использования стала модель 1981 года Xerox Star 8010. Несмотря на свою новизну Star была дорогостоящей системой (17 тыс. долл.), позволить которую могли себе лишь немногие учреждения. После начала более широкого распространения персональных компьютеров, первой моделью лазерного принтера, предназначенной для массовой продажи, стал выпущенный в 1984 году HP LaserJet 8ppm. В устройстве был использован печатающий механизм Canon и программное обеспечение Hewlett-Packard. Вскоре за LaserJet последовали модели лазерных принтеров компаний Brother, IBM и других производителей.
Как и для большинства электронных
устройств с течением времени стоимость лазерных принтеров заметно снизилась.
Так, в 1985 году модель HP LaserJet продавалась по цене 2995 долл., масса
устройства составляла более
Принцип действия
Отпечатки сделанные таким способом
не боятся влаги, устойчивы к истиранию и выцветанию. Качество такого
изображения очень высокое. Процесс
лазерной печати складывается из шести последовательных шагов:
·
Зарядка фотовала:
Фотовал - цилиндр с покрытием из фотополупроводника (материала, способного менять своё электрическое сопротивление при освещении). В некоторых системах вместо фотоцилиндра использовался фоторемень - эластичная закольцованная полоса с фотослоем. Зарядка фотовала - нанесение равномерного электрического заряда на поверхность вращающегося фотобарабана. Наиболее часто применяемый материал фотобарабана - фотоорганика - требует использования отрицательного заряда, однако есть материалы (например, кремний), позволяющие использовать положительный заряд. Изначально зарядка производилась с помощью коротрона (скоротрона, англ. scorotron) - натянутого провода, на который подаётся напряжение относительно фотобарабана. Между проводом и фотобарабаном обычно помещается металлическая сетка, служащая для выравнивания электрического поля. Позже стали применять зарядку с помощью зарядного валика (англ. Charge Roller). Такая система позволила уменьшить напряжение и снизить проблему выделения озона в коронном разряде (преобразование молекул O2 в O3 под действием высокого напряжения), однако влечёт проблему прямого механического контакта и износа частей, а также чистки от загрязнений.
· Лазерное сканирование:
Лазерное сканирование (засвечивание) — процесс прохождения отрицательно заряженной поверхности фотовала под лазерным лучом. Луч сфокусирован на фотовалу и активизируется только в тех местах, на которые магнитный вал в дальнейшем должен будет нанести тонер. Под действием лазера участки фоточувствительной поверхности фотовала, которые были засвечены лазером, становятся электропроводящими, и заряд на этих участках "стекает" на металлическую основу фотовала. Тем самым на поверхности фотовала создаётся электростатическое изображение будущего отпечатка в виде ослабленного заряда.
·
Наложение тонера:
Отрицательно заряженный ролик подачи тонера придаёт тонеру отрицательный заряд и подаёт его на ролик проявки. Тонер, находящийся в бункере, притягивается к поверхности магнитного вала под действием магнита, из которого изготовлена сердцевина вала. Во время вращения магнитного вала тонер, находящийся на его поверхности, проходит через узкую щель, образованную дозирующим лезвием и магнитным валом. После этого тонер входит в контакт с фотовалом и притягивается на него в тех местах, где отрицательный заряд был снят путём засветки. Тем самым электростатическое (невидимое) изображение преобразуется в видимое (проявляется). Притянутый к фотовалу тонер движется на нём дальше, пока не приходит в соприкосновение с бумагой.
· Перенос тонера:
В месте контакта фотовала с бумагой, под бумагой находится ещё один ролик, называемый роликом переноса. На него подаётся положительный заряд, который он сообщает и бумаге, с которой контактирует. Частички тонера, войдя в соприкосновение с положительно заряженной бумагой, переносятся на неё и удерживаются на поверхности за счёт электростатики. Если в этот момент посмотреть на бумагу, на ней будет сформировано полностью готовое изображение, которое можно легко разрушить, проведя по нему пальцем, потому что изображение состоит из притянутого к бумаге порошка тонера, ничем другим, кроме электростатики, на бумаге не удерживаемое. Для получения финального отпечатка изображение необходимо закрепить.
·
Закрепление тонера:
Бумага с «насыпанным» тонерным изображением двигается далее к узлу закрепления (печке). Закрепляется изображение за счёт нагрева и давления. Печка состоит из двух валов:
· верхнего, внутри которого находится нагревательный элемент (обычно — галогенная лампа), называемый термовалом;
· нижнего (прижимной ролик), который прижимает бумагу к верхнему за счёт подпорной пружины.
За температурой термовала следит термодатчик (термистор). Печка представляет собой два соприкасающихся вала, между которыми проходит бумага. При нагреве бумаги (180°-220°С) тонер, притянутый к ней, расплавляется и в жидком виде вжимается в текстуру бумаги. Выйдя из печки, тонер быстро застывает, что создаёт постоянное изображение, устойчивое к внешним воздействиям. Чтобы бумага, на которую нанесён тонер, не прилипала к термовалу, на нём выполнены отделители бумаги. Однако термовал — не единственная реализация нагревателя. Альтернативой является печка, в которой используется термоплёнка: специальный гибкий материал с нагревательными элементами в своей структуре.
·
Очистка:
Так как в процессе переноса не весь тонер, который должен был попасть на бумагу, на неё попадает, необходимо очистить фотобарабан от оставшихся на нем частичек тонера. По мере продолжения вращения фотобарабана, при помощи чистящего лезвия с поверхности фотобарабана счищаются остатки отработанного тонера и бумажные волокна, которые могли бы повредить поверхность фоторецептора. В некоторых других принтереах используется принцип рециркуляции тонера, во время которого напряжение подаётся на специальный ролик очистки, который перетягивает на себя тонер, а затем вновь возвращает его на фотобарабан. На его поверхности он доходит до ролика проявки, на который во время цикла очистки подаётся положительный потенциал - это заставляет тонер переходить на него и возвращаться в бункер со свежим тонером.
Барабан пройдя полный цикл возвращается к первому этапу. При помощи вала первичного заряда фотобарабан заряжаютя равномерно отрицательным зарядом, уничтожая остатки следов положительного заряда лазера - и барабан становится готов к следующему циклу.
Устройство лазерного принтера
Цветные лазерные принтеры
Принцип технологии многоцветной лазерной печати состоит в следующем. На начальном этапе процесса печати движок рендеринга берёт цифровой документ и обрабатывает его один или несколько раз, создавая его постраничное растровое изображение. На втором этапе лазер или массив светодиодов создают заряд на поверхности вращающегося фоточувствительного барабана, подобный получаемому изображению. Заряженные лазером мелкие частицы тонера, состоящего из красящего пигмента, смол и полимеров, притягиваются к поверхности барабана.
Далее сквозь барабан прокатывается бумага, и тонер переносится на неё. В большинстве цветных лазерных принтеров используются четыре отдельных прохода, соответствующие разным цветам. Потом бумага проходит через «печку», которая расплавляет смолы и полимеры в тонере и фиксирует его на бумаге, создавая окончательное изображение.
Лазеры могут точно фокусироваться, в результате получаются очень тонкие лучи, которые заряжают участки фоточувствительного барабана. Вследствие этого современные лазерные принтеры, как цветные, так и чёрно-белые, имеют высокое разрешение.
Как правило, разрешение при чёрно-белой печати варьируется от 600x600 до 1200x1200, однако при цветной печати разрешение достигает 9600x1200. Цветные и чёрно-белые лазерные принтеры работают на практике одинаково. Отличие заключается в том, что для цветной печати используются четыре типа красящего тонера: CMYK. Любой цвет вносит свою лепту в окончательное изображение, наносимое на лист бумаги. По сравнению со струйными принтерами, лазерные имеют немало преимуществ.
Они обладают большей скоростью, так как луч лазера может передвигаться значительно быстрее, чем печатающая головка с десятками и более того сотнями сопел, из которых в момент печати с определённым интервалом выпрыскиваются микроскопические капельки чернил.
Лазерные лучи ещё более точные и по причине компактной фокусировки позволяют обретать высокое разрешение. Лазерные принтеры экономичнее, чем струйные, просто вследствие того, что картриджей с тонером хватает не на одну тысячу страниц, а вот чернильные картриджи заканчиваются быстрее, и их приходится чаще заправлять или менять.
Цветные лазерные принтеры обеспечивают высокую скорость печати, дают качественные цветные и чёрно-белые отпечатки, а также привлекательную стоимость распечатки страницы с учётом расходных материалов.
Окись углерода входит в состав тонера ксерокса и выделяется на этапе закрепления изображения. При большой концентрации в воздухе помещения может вызывать головную боль, слабость, сонливость и учащение пульса.