Лазерные принтеры.

ЛАЗЕРНЫЕ ПРИНТЕРЫ. ПЛОТТЕРЫ.

Лазерные принтеры менее требовательны к бумаге, чем, например, струйные, а стоимость печати одной страницы текстового документа у них в несколько раз ниже. При этом недорогие модели лазерных и светодиодных монохромных принтеров уже способны конкурировать по цене с высококачественными цветными струйными принтерами.

Большинство представленных на рынке лазерных принтеров предназначены для черно-белой печати; цветные лазерные принтеры весьма дороги и рассчитаны на корпоративных пользователей.

Лазерные принтеры печатают на бумаге любой плотности (от 60 г/м3) со скоростью от 3 до... (эта цифра постоянно растет) листов в минуту (ppm — page per minutes), при этом разрешение может быть 1200 dpi и более. Качество текста, напечатанного на лазерном принтере с разрешением 300 dpi, примерно соответствует типографскому. Однако если страница содержит рисунки, содержащие градации серого цвета, то для получения качественного графического изображения потребуется разрешение не ниже 600 dpi. При разрешающей способности принтера 1200 dpi отпечаток получается почти фотографического качества. Если необходимо печатать большое количество документов (например, более 40 листов в день), лазерный принтер представляется единственным разумным выбором, поскольку для современных персональных лазерных принтеров стандартными параметрами являются разрешение 600 dpi и скорость печати 8...12 страниц в минуту.

Принцип работы лазерного принтера.

Впервые лазерный принтер был представлен фирмой XEROX в 1977 году. В нем был использован электрографический принцип создания изображений — такой же, как в копировальных аппаратах. Различие состояло в способе экспонирования: в копировальных аппаратах оно происходит с помощью лампы, а в лазерных принтерах свет лампы заменил луч лазера (рис. 1).

Сердцем лазерного принтера является фотопроводящий цилиндр (Organic Photo Conductor), который часто называют печатающим фотобарабаном или просто барабаном. С его помощью производится перенос изображения на бумагу. Фотобарабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой фоточувствительного полупроводника. Поверхность такого цилиндра можно снабдить положительным или отрицательным зарядом, который сохраняется до тех пор, пока барабан не освещен. Если какую-либо часть барабана экспонировать, покрытие приобретает проводимость и заряд стекает с освещенного участка, образуя незаряженную зону. Это ключевой момент в понимании принципа работы лазерного принтера.

Другой важнейшей частью принтера является лазер и оптико-механическая система зеркал и линз, перемещающая луч лазера по поверхности барабана. Малогабаритный лазер генерирует очень тонкий световой луч. Отражаясь от вращающихся зеркал (обычно четырехгранной или шестигранной формы), этот луч засвечивает поверхность фотобарабана, снимая ее заряд в точке экспонирования.

Для получения точечного изображения лазер включается и выключается при помощи управляющего микроконтроллера. Вращающееся зеркало разворачивает луч в виде строки скрытого изображения на поверхности фотобарабана.

После формирования строки специальный шаговый двигатель поворачивает барабан для формирования следующей. Это смещение соответствует разрешающей способности принтера по вертикали и обычно составляет 1/600 или 1/1200 дюйма. Процесс образования скрытого изображения на барабане напоминает формирование растра на экране телевизионного монитора.

Используются два основных способа предварительного (первичного) заряда поверхности фотоцилиндра:

- при помощи тонкой проволоки или сетки, называемой “коронирующим проводом”. Высокое напряжение, подаваемое на провод, приводит к возникновению светящейся ионизированной области вокруг него, которая называется короной, и придает барабану необходимый статический заряд;

- при помощи предварительно заряженного резинового вала (PCR).

Итак, на барабане сформировано невидимое изображение в виде статически разряженных точек. Что же дальше?

Устройство картриджа

Перед тем как рассказать о процессе передачи и закрепления изображения на бумаге, рассмотрим устройство картриджа для принтера Laser Jet 1100 фирмы Hewlett Packard. В этом типичном картридже можно выделить два основных отделения: отделение для отработанного тонера и тонерный отсек.

Основные конструктивные элементы отделения для отработанного тонера (рис. 2):

1 — Фотобарабан (Organic Photo Conductor (OPC) Drum). Представляет собой алюминиевый цилиндр, покрытый органическим светочувствительным и фотопроводящим материалом (обычно оксидом цинка), который способен сохранять образ, наносимый лазерным лучом.

2 — Вал первичного заряда (Primary Charge Roller (PCR)). Обеспечивает равномерный отрицательный заряд барабана. Выполнен из токопроводящей резиновой или поролоновой основы, нанесенной на металлический вал.

3 — “Вайпер”, ракель, чистящее лезвие (Wiper Blade, Cleaning Blade). Очищает барабан от остатков тонера, который не был перенесен на бумагу. Конструктивно выполнен в виде металлического каркаса (stamping) с полиуретановой пластиной (blade) на конце.

4 — Лезвие очистки (Recovery Blade). Перекрывает область между барабаном и бункером для отработанного тонера. Recovery Blade пропускает тонер, оставшийся на барабане, внутрь бункера и не дает ему высыпаться в обратном направлении (из бункера на бумагу).

Основные конструктивные элементы тонерного отсека (см. рис. 3):

1 — Магнитный вал (Magnetic Developer Roller, Mag Roller, Developer Roller). Представляет собой металлическую трубку, внутри которой находится неподвижный магнитный сердечник. К магнитному валу притягивается тонер, который, перед подачей на барабан, приобретает отрицательный заряд под действием постоянного или переменного напряжения.

2 — “Доктор” (Doctor Blade, Metering Blade). Обеспечивает равномерное распределение тонкого слоя тонера на магнитном вале. Конструктивно выполнен в виде металлического каркаса (stamping) с гибкой пластиной (blade) на конце.

3 — Уплотнительное лезвие магнитного вала (Mag Roller Sealing Blade). Тонкая пластина, аналогичная по функциям Recovery Blade. Перекрывает область между магнитным валом и отсеком подачи тонера. Mag Roller Sealing Blade пропускает тонер, оставшийся на магнитном вале, внутрь отсека, предотвращая утечку тонера в обратном направлении.

4 — Бункер для тонера (Toner Reservoir). Внутри него находится “рабочий” тонер, который будет перенесен на бумагу в процессе печати. Кроме того, в бункер встроен активатор тонера (Toner Agitator Bar) -проволочная рамка, предназначенная для перемешивания тонера.

5 — Пломба, чека (Seal). В новом (или регенерированном) картридже тонерный бункер запечатан специальной пломбой, которая предотвращает просыпание тонера при транспортировке картриджа. Перед началом эксплуатации эта пломба удаляется.

Заправка

Что подразумевается под заправкой картриджа? Чтобы пояснить это рассмотрим срок жизни узлов картриджа.

Приведенные в таблице цифры достаточно условны и зависят от условий эксплуатации определенного принтера и картриджа. Тем не менее, из таблицы видно, что основные узлы картриджа могут использоваться многократно.

Заправка картриджа подразумевает либо непосредственно заправку его тонером, либо заправку с заменой фоторецепторного барабана и ракеля. В обоих случаях картридж чистится, из бункера отходов удаляется отходы тонера.

Процесс заправки отличается от процесса восстановления тем, что заправленный картридж не тестируется (или тестируется при наличии принтера необходимой модели), что не позволяет выявить скрытых дефектов картриджа. Но для двух-трех заправок картриджа такого тестирования и не требуется, его состояние оценивается визуально. После двух-трех заправок может возникнуть необходимость в замене фоторецепторного барабана и ракеля, и, картридж прослужит еще две-три заправки. После этого срока вам откажут в заправке картриджа, так небольшие сервисные центры, как правило, не занимаются заменой ролика первичного заряда, магнитного вала и прочих составляющих картриджа. Стоимость заправки картриджа, естественно, ниже цены восстановленного картриджа.

Принцип лазерной печати

На рис. 4 изображен картридж в разрезе. Когда включается принтер, все компоненты картриджа приходят в движение: происходит подготовка картриджа к печати. Этот процесс аналогичен процессу печати, но лазерный луч не включается. Затем движение компонентов картриджа останавливаются — принтер переходит в состояние готовности к печати (Ready).

После отправки документа на печать, в картридже лазерного принтера происходят следующие процессы:

Зарядка барабана (рис. 5). Вал первичного заряда (PCR) равномерно передает на поверхность вращающегося барабана отрицательный заряд.

Экспонирование (рис. 6). Отрицательно заряженная поверхность барабана экспонируется лазерным лучом только в тех местах, на которые будет нанесен тонер. Под действием света, фоточувствительная поверхность барабана частично теряет отрицательный заряд. Таким образом, лазер экспонирует на барабан скрытое изображение в виде точек с ослабленным отрицательным зарядом.

Нанесение тонера (рис. 7). На этом этапе скрытое изображение на барабане при помощи тонера превращается в видимое изображение, которое будет перенесено на бумагу. Тонер, находящийся около магнитного вала, притягивается к его поверхности под действием поля постоянного магнита, из которого изготовлена сердцевина вала. При вращении магнитного вала тонер проходит сквозь узкую щель, образованную “доктором” и валом. В результате он приобретает отрицательный заряд и прилипает к тем участкам барабана, которые были экспонированы. “Доктор” обеспечивает равномерность нанесения тонера на магнитный вал.

Перенос тонера на бумагу (рис. 8). Продолжая вращаться, барабан с проявленным изображением соприкасается с бумагой. С обратной стороны бумага прижимается к валу Transfer Roller, несущему положительный заряд. В результате отрицательно заряженные частицы тонера притягиваются к бумаге, на которой получается изображение, “насыпанное” тонером.

Закрепление изображения (рис. 9]. Лист бумаги с незакрепленным изображением перемещается к механизму закрепления, представляющим собой два соприкасающихся вала, между которыми протягивается бумага. Нижний вал (Lower Pressure Roller) прижимает ее к верхнему валу (Upper Fuser Roller). Верхний вал нагрет, и при соприкосновении с ним частицы тонера расплавляются и закрепляются на бумаге.

Очистка барабана (рис. 10). Некоторое количество тонера не переносится на бумагу и остается на барабане, поэтому его необходимо очистить. Эту функцию выполняет “вайпер”. Весь тонер, оставшийся на барабане, счищается вайпером в бункер для отработанного тонера. При этом Recovery Blade закрывает область между барабаном и бункером, не позволяя тонеру просыпаться на бумагу.

“Стирание” изображения (рис. 11). На этом этапе с поверхности барабана “стирается” скрытое изображение, нанесенное лазерным лучом. При помощи вала первичного заряда поверхность фотобарабана равномерно “покрывается” отрицательным зарядом, который восстанавливается в тех местах, где он был частично снят под действием света.

Понимание принципа лазерной печати будет полезно не только в процессе печати документов, а и при устранении и предупреждении неисправностей, которые могут возникнуть при работе.

Как видим процесс довольно сложный. Для более полного понимания процесса печати предлагаю упрощенную версию всего выше сказанного.

Принцип печати. С помощью зарядного провода на поверхность светочувствительного барабана равномерно наносится статический заряд. Полупроводниковый лазер низкой мощности генерирует узкий направленный луч, который, отражаясь от вращающегося шестигранного зеркала, пробегает вдоль поверхности барабана. При освещении лучом лазера управляемого специальным контроллером, поверхность барабана разряжается в точках соответствующих строке изображения, формируя ее невидимый образ на поверхности барабана. Когда луч лазера попадает на предварительно заряженный барабан, заряд «стекает» с освещённой поверхности. Таким образом, освещаемые и не освещаемые лазером участки барабана имеют разный заряд. Формируется на поверхности барабана скрытое невидимое человеку изображение. Затем происходит проявление изображения, т. е. превращение скрытого электронного изображения в видимое. Заряженные частицы тонера притягиваются только к тем местам барабана, которые имеют противоположный заряд по отношению к тонеру. Валиком подаётся бумага, проходит через блок термического закрепления тонера (fuser), где тонер под воздействием температуры и давления плавится на поверхности бумаги (т. е. делается оттиск порошка с барабана на бумагу).

Остатки порошка скапливаются в отстойнике — устройстве очистки лазерного принтера.

Когда изображение с поверхности барабана переносится на бумагу, не все частички тонера прилипают к бумаге, и небольшое количество тонера остаётся на барабане. Прежде чем барабан будет заряжен для печати следующей страницы, специальный чистящий узел удаляет остатки тонера с поверхности барабана, чтобы не испачкать им следующую страницу.

Качество печати

Качество печати лазерных принтеров зависит, в основном, от разрешающей способности принтера, т. е. количества точек, печатаемых на каждый дюйм:

- 300 точек на дюйм — большинство деловых документов получаются вполне удовлетворительными, но мелкие буквы и полутоновые изображения печатаются плохо;

- 600 точек на дюйм – качество достаточно для деловых документов и даже (хотя и с натяжкой) для издательских нужд – при чёрно-белой полиграфии и невысоких требований компьютер печати полутоновых изображений;

- 1200 точек на дюйм – такие принтеры печатают документы с высоким качеством, и даже полутоновые изображения получаются вполне удовлетворительными;

- 1800 точек на дюйм и более – такие принтеры используются для издательских нужд при подготовке особо высококачественных изданий.

Формат бумаги.

- большинство принтеров поддерживают А4 формат (210х297 мм)

- А3 формат (420х297)

- практически все печатают на почтовых конвертах и прозрачных пленках

Большинство принтеров оборудовано автоподатчиком бумаги. В одних принтерах бумага загружается сверху(вертикальная подача), в других кладется в специальный лоток внизу (горизонтальная подача).

Программирование работой принтера

Принтер может иметь один или оба из встроенных набор команд (языков управления принтером):

1) PCL (Printer Control Language) – имеет полезные встроенные эффекты и позволяет загружать маштабируемые шрифты в формате TrueType, избавляя компьютер от необходимости переводить эти шрифты в растровую форму при посылке на принтер. Работает с побитными шрифтами и графикой.

2) PostScript понимают язык описания страниц PostScript, разработанный фирмой Adobe. Это мощный язык, позволяющий описывать изображения в объектно-ориентированной форме. Использует математическое описание формы букв и графических изображений, а конкретное расположение точек на отпечатке рассчитывается в принтере, работает с любым разрешением. Применяются в издательском деле, т.к. приготовленный для них документ может без изменений выведен на любой фотонаборный автомат. Позволяют увеличивать и уменьшать и зображение, напечатать зеркальное и негативное изображение.

Достоинства лазерных принтеров:

· Печать лазерного принтера имеет высокую устойчивость к воздействию внешних негативных факторов(водо и светостойкость) и долговечность

· Высокая производительность, высокая интенсивность печати экономит время и деньги, это идеальный офисный принтер

· Низкое соотношение шум\скорость, т.е. документы печатаются тихо и без лишних проблем.

· Картриджа хватает на 2000-2500 тысячи копий

· Самая низкая удельная стоимость печатного листа (измеряется в центах за страницу) достигается низкой удельной стоимостью материалов и комплектующих

· Не предъявляют высоких требований к качеству бумаги, однако неплотная и рыхлая бумага в них часто застревает.

Недостатки лазерных принтеров:

· при печати выделяется озон с характерным запахом, в воздух попадают вредные частицы порошка и с точки зрения техники безопасности это вредно для здоровья человека

· при сжигании распечатанных документов из тонера образуется вредная на организмы двуокись углерода

· высокое электропотребление

· высокая стоимость самого принтера

· большие габариты (по сравнению со струйным)

· некоторые не поддерживают печать из ДОС

· очень большая стоимость цветных лазерных принтеров не дает возможности для простого потребителя получать цветную печать

Цветные лазерные принтеры значительно дороже, т.к. содержит в себе 4 обычных, действующих согласованно. Обеспечивают хорошую разрешающую способность от 600-1600 точек на дюйм, насыщенные яркие краски и приемлемую цветопередачу.