Устройство и принцип работы лазерного принтера

История возникновения лазерной печатной техники

Первый прототип лазерного принтера был изобретен 1938 году Честером Карлсоном, который на момент его изобретения учился на юридическом факультете и работал юристом в патентном бюро США. Первые отпечатанные при помощи статического электричества листы были получены в его домашней лаборатории. Сначала он пытался продать свою разработку IBM. Но те отказались покупать изобретение. Только в 1946 году его научной разработкой заинтересовалась частная компания Xerox. А в 1949 году на рынке впервые появились принтеры, которые используют для печати сухие чернила.

Первые модели были очень громоздкими и требовали определенного уровня подготовки от операторов. Через десять лет после первого выпуска промышленной модели появились более компактные и удобные аппараты. Модель носила название Xerox 914. Она печатала со скоростью 7 листов в минуту, что на тот момент считалось очень высоким показателем. При этом качество изображение было значительно выше, чем у популярных тогда матричных принтеров.

Первый лазерный принтер появился в 1969 году все у той же Xerox. В 1978 году одному из сотрудников компании, Гэри Старкуезеру, удалось изобрести лазер и установить его в аппарат. Это было первое устройство лазерного принтера. Однако первая модель получилась слишком дорогой. Цена аппарата составляла около 350 000 долларов.

Важно! Некоторые модели принтеров используют тонер с положительно заряженными частичками, а барабан заряжают не отрицательными, а положительными зарядами.

Такая разница возникла потому, что разные компании использовали собственные разработки, которые считались секретом фирмы. Тогда было мало известно, что такое представляет собой лазерный принтер, как он устроен, но были известны принципы, по которым он должен работать. При выборе тонера для заполнения картриджа это надо учитывать!

Так как спрос на лазерные принтеры в начале 80-х годов вырос, то появились другие компании, которые хотели заработать на этом рынке. Первая доступная модель аппарата была выпущена компанией Cannon. В 1984 году компания Hewlett-Packard выпустила первые потребительские лазерные принтеры Laser Jet. Xerox со временем утратили свои позиции и ушла с рынка. Сегодня в магазинах оргтехники можно увидеть лазерные принтеры самых разных брендов. Появились различные модели, но устройство и принцип работы лазерного принтера остался прежний.

Что же внутри

Лазерный принтер состоит из платы, лазерной головки, печатного блока – в него встроена печка и электродвижок для вращения барабана, а также картриджа. Картридж лазерного принтера – съемная заменяемая деталь.

Плата – это мозг принтера. Через плату происходит передача команд от компьютера к принтеру, управление всеми элементами, которые находятся внутри принтера, в том числе направлением лазерного луча.

Печатный блок. Печатный блок имеет сложное строение. Он сочетается в себе механические элементы – шестеренки и рычажки, с помощью которых происходит взаимосвязанное движение барабана, валиков подачи бумаги, подачи тонера и вывода отпечатанного листа; термические – электронагревательная полоска (печка), за которую такой печатный аппарат иногда называют термопринтером.

Картридж. Это основной печатный элемент лазерного принтера. Устройство картриджа лазерного принтера включает в себя несколько взаимосвязанных компонентов.

Технологии цветной лазерной печати

Основной принцип формирования и получения оттиска на бумаге в цветном варианте идентичен монохромной лазерной печати. Для воспроизведения многоцветной картинки создаются и накладываются друг на друга 4 изображения разных оттенков, используемых в цветной полиграфии: черный, голубой, пурпурный и желтый.

На заметку! Полноцветная картинка может создаваться одним из двух способов: по многопроходной или однопроходной технологии.

Многопроходный принцип печати

При формировании цветного оттиска по многопроходному принципу принтер оснащается револьвером с 4 тонер-резервуарами. Также технология предполагает использование вспомогательного носителя (ремня), на который в каждый проход переносится изображение одного цвета. После формирования всех 4-х разноцветных эскизов, полноцветное изображение с ремня переноса отпечатывается на бумаге, а затем полученный оттиск фиксируется под воздействием тепла. Многопроходная технология довольно медленная, и используется она в бюджетных моделях лазерных цветных аппаратов печати.

Однопроходное формирование изображения

Чтобы полноцветная картинка формировалась за один проход, лазерное оборудование оснащается одновременно работающими в тандемном варианте четырьмя цветными механизмами. В каждом из них имеется свой фотобарабан и тонер-резервуар с дозатором. Бумага при помощи роликового транспортера проходит под каждым фоточувствительным элементом, где на нее переносится тонер. Сформированная за один проход цветная картинка фиксируется при протяжке по нагревательному элементу. Однопроходным циклом печати оснащаются высокоскоростные дорогостоящие модели.

Конструктивные элементы лазерного принтера

Вне зависимости от модели любой лазерный печатный аппарат имеет модульную конструкцию из следующих частей:

• модуль лазерного сканирования (печатная плата);
• блок формирования изображения (картридж);
• блок подачи бумаги;
• термоузел.

Печатная плата представляет собой защищенный крышкой модуль, состоящий из следующих элементов: полупроводникового лазера с линзой, фокусирующей луч, вращающегося при помощи мотора зеркала, группы направляющих лазерный луч линз, а также зеркала.

Важно! Генерируемый печатной платой лазерный луч направляется в формирующий изображение модуль — картридж.

Особенность конструкции картриджа

Конструкция картриджа для лазерного принтера представляет собой отдельный сменный корпус с  находящимися внутри элементами, предназначение которых «для чайников» не слишком понятно. В их числе:

• фоточувствительный барабан;
• зарядный ролик;
• ракель для очистки фотослоя от остатков красящих частиц;
• резервуар с тонером;
• магнитный вал с сердечником;
• дозировщик красящего порошка, так называемый «Доктор»;
• пломба (снимается при установке в принтер).

В отличие от матричных и струйных моделей принтеров, у которых символы, передаваемые процессором на печатную головку, воспроизводятся на бумаге посредством красящей ленты или капель краски, процесс печати в лазерном аппарате многошаговый. Так, сначала происходит предварительный заряд фотобарабана, затем зкспонирование скрытого изображения лазером, далее перенос оттиска на бумагу с последующей его тепловой обработкой.

Основные расходные материалы

Основным расходным материалом лазерного печатного оборудования является картридж. После того, как важный узел выработал свой ресурс, у пользователя есть три варианта обслуживания.

1. Купить новый оригинальный экземпляр на замену, что довольно дорого.
2. Приобрести совместимый печатный узел от стороннего производителя. Это приемлемый эконом — вариант.
3. Воспользоваться услугами сервисной фирмы, специализирующейся на ремонте и обслуживании оргтехники, в перечне услуг которой есть восстановление/дозаправка картриджей. Это супер-эконом вариант. Но после 3-4 заправок изнашивается фотобарабан, и придется пользоваться 1 или 2 вариантом.

Как происходит процесс печати

При отправке документа на печать данные поступают в логическую часть печатного устройства и преобразуются в набор команд, согласно которым действуют все основные узлы устройства. Процесс формирования изображения происходит в следующем порядке:

• Распределение отрицательного заряда на поверхности фотобарабана путем его передачи от вала первичного заряда.

• Формирование шаблона будущего изображения. В участках поверхности фотобарабана, на которые попадает лазерный луч, возникают области с положительным зарядом.

• Из бункера с тонером частицы порошка попадают на поверхность магнитного вала, получают отрицательный заряд, переносятся на поверхность фотобарабана и примагничиваются в областях, в которые попадал лазерный луч. Равномерное поступление тонера на поверхность магнитного вала обеспечивается дозирующим лезвием .

• При вращении фотобарабана и соприкосновении с листом бумаги происходит перенос сформированного изображения. Это происходит потому, что  вал первичного заряда генерирует положительный заряд и передает его на лист бумаги. Частицы отрицательно заряженного тонера с барабана притягиваются к положительно заряженному листу.

• При прохождении листа бумаги через два вала: прижимной и нагревательный, происходит нагрев частиц тонера и вдавливание в лист бумаги. Это необходимо для закрепления сформированного изображения.

• Оставшиеся частицы тонера удаляются ракелем с фотобарабана, поверхность последнего«очищается» от остатков электростатического изображения путем передачи равномерного отрицательного заряда и цикл повторяется.

Принцип работы цветных лазерных печатных устройств аналогичен. Они содержат 4 картриджа с тонерами разного цвета: желтый, голубой, пурпурный и черный. В начале печати контроллер принтера производит разбивку изображения на каждый из цветов, затем происходит последовательное нанесение порошков определенного цвета. Благодаря наложению цветов удается получить требуемый оттенок.

Преимущества над печатными устройствами других типов

В отличие от принтеров с другим устройством и принципом действия, лазерные печатные машины имеют следующие достоинства:

• Доступная стоимость(устройства с черно-белой печатью) при высоком качестве переносимого изображения.
• Длительный эксплуатационный ресурс, в том числе компонентов, входящих в состав съемного картриджа.
• Высокая скорость печати(до 27 листов в минуту при монохромной печати).
• Низкий уровень шума(от 40 дБ).
• Низкий расход тонера(до 10 тыс. напечатанных листов до последующей заправки ).

Преимущества лазерных принтеров

К их главным достоинствам относится:

• низкая себестоимость одного отпечатанного листка;
• скорость печати, которая у лазерного принтера выше, чем у большинства струнных моделей;
• длительный срок эксплуатации при условии своевременного обслуживания;
• высококачественная печать текстовых файлов.

Помимо преимуществ, следует упомянуть недостатки лазерных принтеров: повышенное энергопотребление, высокая стоимость оборудования и его обслуживания, а также более низкое, в сравнении со струйными принтерами, качество цветопередачи.

Как устроен картридж

Картридж лазерного принтера состоит из барабана, резинового роллера, магнитного роллера, лезвия дозирования тонера и бокса, в который засыпается тонер. По бокам картриджа установлены шестерни, с помощью которых роллеры и барабан приводятся в движение. Магнитный роллер состоит из внешнего корпуса и магнитного сердечника. Магнит притягивает частички тонера, а лезвие выравнивает их по всей поверхности вала.

Интересный факт! Картридж – это чисто механический аппарат, который запускается приводом. На картридже установлен небольшой чип, но он нужен только для сбора информации компьютером о количестве напечатанных страниц за все время работы принтера. Чип можно убрать – картридж будет работать также как и прежде.

Почти все модели картриджей поддерживают возможность повторного заполнения тонером. Картридж – это заменяемый элемент принтера. Через некоторое время в негодность приходит фотобарабан и магнитный роллер. Это сопровождается ухудшением качества печати, появлением белых и черных полос.

Процесс рождения оттиска

Процесс того, как работает принтер, выглядит следующим образом:

1. Получив команду печати от компьютера, барабан начинает вращаться. Вместе с ним вращается резиновый роллер, который заряжает фотобарабан отрицательными частицами.
2. Лазер обнуляет заряд в тех местах, на которые должен наноситься текст или рисунок.
3. Отрицательно заряженные частички тонера попадают на нейтральные участки – так образуется изображение.
4. С помощью специальных роликов, лист бумаги заряжается положительными частичками, возникающими в процессе трения.
5. Рисунок или текст переносятся за счет разницы в заряде на бумагу.
6. Изображение закрепляется тем, что специальной печкой, которая находится в печатном блоке, оно «впекается» в бумагу под действием высокой температуры (около 200 градусов Цельсия).
7. Остатки отработанных чернил счищаются резиновым роликом, этим же роликом снова заряжается барабан.

Важно! На некоторых принтерах используется лента переноса изображения. Если она имеется, то сначала изображение формируется на ней, а потом переносится на фотобарабан.

Советы по выбору лазерного принтера

При покупке ориентируйтесь на:

• объем памяти,
• мощность процессора,
• разрешение печати.

В цветных лазерных принтерах размер памяти должен быть не менее 32 МВ. Для ч/б моделей хватит 4—8 МВ. Объем можно увеличить путем подключения дополнительных модулей.

Допустимый диапазон частоты процессора — от 25 до 150 Мгц, номинальное разрешение картинки — от 600 до 1 200 dpi.

Заряд барабана

Изначально его заряд нейтральный. Однако чтобы процесс печати начался, его поверхность заряжают отрицательными зарядами. Делают это с помощью специального резинового роллера. Заряды возникают в результате трения поверхностей друг о друга. Поверхность барабана покрыта специальным фоточувствительным покрытием. Поэтому под действием лазера, заряд на его поверхности может меняться.

Схема и принцип действия

Чтобы понять, какой принцип печати используется в современных лазерных принтерах, рассмотрим подробнее этапы его работы.

Заряд фотобарабана

Для получения предварительного изображения на поверхность фотовала необходимо передать электрический заряд. В разных моделях он может быть со знаком «+» или «‒». Процесс передачи заряда осуществляется двумя способами:

1. Высокое напряжение, поданное на специальную нить из вольфрама (коротрон), образует магнитное поле, которое передается на барабан.
2. Через ролик заряда, который представляет собой металлический цилиндр, покрытый слоем проводника.

Создание изображения

После отправки файла на печать на фотовале при помощи луча, который изменяет заряд, формируется изображение. В зависимости от модели устройства рисунок занимает отрицательно или положительно заряженную поверхность.

Каждая строчка изображения формируется доли секунды включением и выключением лазера. Затем барабан делает оборот, и наносится новая строка. Излишки тонера убираются ракелем и сбрасываются в отсек с отработкой.

Проявка

Частицы порошка переносятся с фотовала на магнитный вал за счет разницы зарядов. Принцип действия магнитного вала в лазерных принтерах довольно прост: в местах несовпадения заряда тонер притягивается к его вращающейся поверхности, образуя изображение. В цветных устройствах процесс проявки проходит немного сложнее. Сначала картинка формируется на ленте переноса, и только после этого переносится на вал и бумагу.

Перенос на бумагу

От ролика переноса бумага получает статический заряд. Проходя под фотоцилиндром, она притягивает тонер по аналогии с процессом переноса порошка на магнитный вал. Частицы порошка удерживаются на бумаге благодаря статическому напряжению.

Закрепление тонера

Фиксация красящего вещества на листе происходит благодаря нагревательному элементу. «Печка» принтера состоит из двух цилиндров, проходя через которые краситель плавится. Жидкий тонер остывает и прочно закрепляется на поверхности бумаги.

Температура нагревательного элемента может достигать 200 °C. Производители недорогих устройств используют термопленку, которая подвержена быстрому износу. В современных моделях за нагрев тонера отвечает более надежная и долговечная тефлоновая конструкция.

Если кратко, принцип печати лазерного принтера заключается в получении на фотовале отпечатка тонера с его последующим переносом на бумагу.

Достоинства и недостатки лазерной печати

Лазерная оргтехника очень популярна, высокотехнологична и производительна. Многие пользователи отдают ей предпочтение за такие достоинства:

• высокую производительность;
• большие ресурсные возможности;
• низкую себестоимость печати;
• неприхотливость в обслуживании;
• быстрое высыхание оттиска;
• стойкость опечатанного изображения к внешним воздействиям (влаге, теплу);
• низкий уровень шума при работе;
• длительное хранение тонера, исключающее высыхание краски;
• высокую скорость печати и т.д.

Это главные преимущества представителей всех ценовых сегментов, благодаря которым лазерная техника лидирует по востребованности.

Однако технические характеристики лазерных устройств вывода не подходят для печати сложной 3d графики, фотографий, файлов в формате gif. Еще одним недостатком можно назвать стоимость устройств – самые доступные по цене аппараты в 2-3 раза дороже струйников.

Кратко резюмируя вышеприведенную информацию, следует отметить, что лазерные модели  оргтехники пользуются спросом, когда необходимо много и быстро печатать. Однако это не касается фотографических оттисков, так как к ним предъявляются повышенные требования к цветопередаче, которую обеспечить лазерные аппараты не смогут. Более подробно о технологии такой печати можно посмотреть на тематическом видео.

Плюсы и минусы лазерных принтеров

Плюсы:

• Высокое разрешение как черно-белых, так и цветных изображений.
• Быстрота печати: лист формата А4 готов через 4—5 секунд.
• Низкая себестоимость. Печать одной страницы обходится примерно в 5 копеек.
• Долговечность печатных изображений: они не размокают в воде и не выгорают на солнце.
• Экономичность ресурсов. Тонер не портится от долгих перерывов в работе. Цифровой лазерный принтер заправляют в 2—3 раза реже струйного.
• Безопасность. Нет токсичных испарений и низкая шумность печати.

Недостатки:

• Высокая продолжительность разогрева — 60+ сек.
• Неприятный запах при печати.
• Высокая стоимость оборудования и расходных материалов.

Лазерные принтеры печатают на бумаге любой плотности, а также на самоклеящейся пленке, текстиле. Цифровая лазерная печать применяется для малых тиражей рекламной и деловой полиграфии: фирменных бланков, листовок, каталогов, брошюр.

Как выбрать хороший лазерный принтер для офиса и дома

Чтобы сориентироваться в большом количестве моделей и подобрать наиболее подходящий вариант, необходимо определиться с основными параметрами лазерного принтера:

Производительность. Модели лазерных принтеров для домашнего пользования оснащают специальными датчиками, которые защищают устройство от перегрева и устанавливают общий лимит производительности. В профессиональном оборудовании используются материалы, позволяющие нагревательным элементам работать практически непрерывно. Значит, производительность таких лазерных принтеров намного выше, что существенно экономит время.

Ресурсность. Обратите внимание на емкость картриджа: чем больше листов способно отпечатать устройство, тем меньше себестоимость одного отпечатка. Перед покупкой поинтересуйтесь ориентировочными ценами на тонер, стоимостью ремонта основных узлов и обслуживания оборудования. Некоторые модели лазерных принтеров надо заправлять тонером повторно, другие требуют покупки нового картриджа.

Цветной или монохромный. Учитывая высокую стоимость первой группы, покупка оправдана только в случае печати большого объема цветных документов. Кроме того, заправка и обслуживание не одного, а сразу четырех картриджей — довольно ощутимая составляющая расходов. Выбирая цветной лазерный принтер, покупатели часто интересуются, нужно ли регистрировать его в полиции. На самом деле, с 2009 года регистрация такого оборудования не нужна.

Техническое и программное обеспечение. Наличие порта ethernet и wi-fi позволяют управлять печатным оборудованием удаленно с компьютера и подключать его к внутренней сети. Они значительно облегчают процесс печати, особенно, когда с одним принтером работает несколько сотрудников. Учитывать стоит также и операционную систему, с которой будет работать оборудование. Например, для операционных систем семейства Linux нужно уточнять наличие драйверов для настройки и подключения печатного устройства.

Печать с двух сторон. Лазерные принтеры, которые одновременно печатают с двух сторон, позволяют сэкономить как тонер, так и бумагу. Наличие функции двухсторонней печати является преимуществом при работе с большими объемами документов.

Очистка

Так как при всем этом процессе на поверхности фотобарабана остается небольшое количество тонера, в картридже устанавливается ракель (чистящее лезвие) для очистки от остаточных микрочастиц тонера вала фотобарабана.

Прокручиваясь, вал подвергается очистке. Остаточный порошок попадает в бункер с отработанным тонером.

Виды тонера

Этот расходный материал представляет собой мелкозернистый порошок с магнитным слоем и дополнительном красящем веществе(цветной тонер), гранулы которого могут иметь:

1. Положительный заряд.
2. В принтерах, использующих этот вид тонера, лазерный луч попадает на те участки фотобарабана, к которым в последствии будут притягиваться гранулы красящего порошка.
3. Метод позволяет печатать изображения с высоким разрешением(детализацией).
4. Отрицательный заряд.
5. В этом случае лазерный луч попадает на те участки фотобарабана, которые не притягивают тонер.
6. Метод позволяет добиться равномерной заливки изображения.

 Обратите внимание:

• Каждый тип тонера характеризуется своими показателями дисперсности, магнитными и прочими свойствами, подходящими для устройств определенного производителя и даже линейки моделей.
• Самостоятельная заправка картриджа некачественным или неподходящим красящим порошком может привести к выходу из строя всего узла.

Конструкция картриджа

Расходный материал для лазерной печати – тонер – располагается в картридже. Рядовое устройство состоит из трёх основных отсеков, где находятся краситель, отработка и фотовал. В качестве тонера чаще всего выступают порошкообразные зёрна. В чёрной-белых моделях располагается всего один контейнер.

Красители различаются по качеству состава – степенью намагниченности и дисперсностью, а также размером зерна. Поэтому как таковых универсальных тонеров не бывает. Как правило, производили техники стараются подогнать потребности целой линейки принтеров под какой-то один краситель, а не делать оригинальной каждую модель.

Габариты картриджа могут быть самыми разными и зависят от конкретного принтера. Бытовые модели с низкой отдачей комплектуются скромными по размерам контейнерами, тогда как профессиональная техника идёт с массивными, иногда даже двойными или тройными блоками. Но конструкционные особенности устройств примерно одинаковы.

Основные элементы лазерного картриджа:

1. Отделение для тонера, где находится порошкообразный краситель.
2. Подвижный вал, подающий тонер на фотоэлемент.
3. Дозатор, регулирующий объём красителя для барабана.
4. Ракель, очищающий поверхность от использованного тонера для наложения нового слоя.
5. Магнитный ролик, заряжающий фотовал.
6. Отсек для использованного тонера.

Некоторые принтеры оснащаются чипованными картриджами, что позволяет отслеживать количество распечатанных листов, остаток красителя и другую информацию. Все данные отражаются в фирменном приложении производителя, которое устанавливается вместе с драйверами.

Картриджи неоднократно можно заправлять, а отдельные элементы (ролики, шестерни, валы) при необходимости заменять. За редким исключением можно встретить одноразовые решения. Но практичность покупки таких устройств под большим вопросом.

Как работает лазерный принтер: принцип печати

Заряд фотобарабана

На поверхности фотовала нанесён чувствительный слой зелёного или синего цвета. В ряде моделей заряд, передаваемый на фотобарабан, будет положительным, у других – отрицательным.

Заряд происходит двумя методами.

1. На специальную нить из вольфрама с углеродистым покрытием и золотыми/платиновыми частичками подаётся высокое напряжение, под действием которого создаётся магнитное поле. В процессе лазерной печати нить часто загрязняется, из-за чего снижается качество печатаемого изображения.
2. Вместо вольфрамовой нити применяется ролик заряда. Внешне он выглядит как металлический цилиндр, покрытый токопроводящим веществом (специальная резина, поролон). Когда фотобарабан прикасается к ролику, передаётся заряд. Ролик не так быстро загрязняется как нить, но его срок эксплуатации значительно меньше.

Создание изображения (экспонирование)

Во время экспонирования на фотобарабане образуется невидимая картинка, которая является точной копией изображения, отправленного пользователем на печать. В зависимости от модели принтера рисунок будет формироваться на участках с отрицательным или положительным зарядом. Замена заряда выполняется лучом лазера, попадающим сначала на зеркало, а затем на линзу.

Первая строка формируется при включении/выключении лазера. Затем барабан проворачивается и наносится новая часть изображения. На это уходит доли секунды. Остатки тонера срезаются ракелем и сбрасываются в отсек с отходами.

Проявка

В этом этапе рабочей схемы принтера основной элемент – магнитный вал. Он имеет вид металлического полого цилиндра, внутри которого магнитный сердечник. Магнитный вал плотно прилегает к фотовалу и отсеку с тонером. Когда вал вращается, магнитный сердечник, расположенный внутри притягивает тонер на поверхность вала и одновременно наносится и на фотоэлемент. В местах, где заряды красителя и поверхности не совпадают, происходит «прилипание» частиц тонера.

Перенос на бумагу

На этапе задействован ролик переноса. Основание из металла может изменять заряд и передавать его бумажным листам. Принцип передачи тонера с фотобарабана на бумагу такой же, как с магнитного вала. Краситель удерживается на поверхности за счёт статического напряжения, без него он бы рассыпался по странице.

Закрепление изображения

В тонере есть компоненты, которые под действием большой температуры расплавляются. Чтобы зафиксировать рисунок на бумаге, лист проходит через печку внутри аппарата. Она представляет собой два вала, верхний из которых содержит нагревательный элемент, а нижний выполняет функцию пресса, продавливающего бумагу для более надёжной фиксации.

Термоэлемент печки нагревается до 200 °C и запекает краситель.

В дешёвых принтерах используется термопленка, в более дорогих – тефлон и лампы. Преимущество таких моделей в увеличенном сроке службы фиксирующего тонер механизма.

Экспонирование

Лазер расположен в передней части корпуса лазерного принтера или сбоку. Луч лазера попадает на фотовал и меняет заряд на его поверхности с отрицательного на нейтральный (не путать с положительным!). Экспонирование (освещение) лазером линейную разверстку с высокой частотой. В старых моделях сложная фокусировка производилась с помощью зеркал и линз. Схема принтера была очень сложной, а сам аппарат занимал большую площадь. Современные модели принтеры устроены проще, но при этом качество печати у них выше. Они занимают мало места и могут печатать с большой скоростью – до 27 страниц в минуту.

Важно! Барабан очень чувствителен к царапинам. В местах, где фоточувствительное покрытие содрано заряд всегда нейтральный. Это отражается на качестве печати. В этих местах появляются черные или белые полосы.

Проявка

На поверхности барабана образуется зеркальное изображение. Частички тонера переносятся с магнитного роллера на поверхность барабана и прилипают к нему за счет разности заряда. Проявка монохромного и цветного принтера отличаются, так как устроен цветной принтер сложнее. При цветной печати изображение сначала формируется на ленте переноса изображения, а потом только переносится на барабан и бумагу.

Интересно! Если прервать печать и вытащить картридж из принтера, то на барабане можно увидеть изображение, но только при условии, что до его поверхности не касались пальцами.

Основные компоненты лазерных устройств

Несмотря на многообразие производителей и моделей лазерных принтеров, их устройство в целом остается идентичным.

В состав практически каждого устройства входят следующие узлы:

• Узел создания электростатического изображения, состоящий из полупроводникового лазера, а также зеркал и линз, отвечающих за фокусировку луча.

• Узел, отвечающий за создание и перенос физического изображения. К нему относится съемный картридж, содержащий контейнер для красящего порошка, фотобарабан , магнитный вал, ролик первичного заряда и прочие компоненты.

• Узел, выполняющий закрепление изображения на листе. Состоит из нагревательного элемента и термопленки, вступающей в непосредственный контакт с листом бумаги, на который уже перенесено изображение с фотобарабана. Под температурным воздействием красящий порошок вплавляется в лист бумаги, благодаря чему предотвращается его осыпание.

Перенос

Перенос на бумагу производится под действием все того же статического электричества. При этом бумага даже не касается поверхности фотобарабана! Бумагу, перед тем как пропустить под фотовалом, наэлектрилизовывают с помощью резиновых валиков. Когда она проходит мимо барабана, то отрицательные частички с него перелетают на поверхность бумаги, которая имеет положительный заряд. На бумаге образуется изображение, а ее поверхность становиться нейтрально-заряженной.

Закрепление изображения

После того, как рисунок или текст будут перенесены на бумагу, их надо закрепить, иначе изображение осыплется, как только лист бумаги попадет в руки. Тонер закрепляют на бумаге при помощи печки. Печка нагревает частички чернил, они плавятся, становятся жидкими, проникают вглубь бумаги и мгновенно затвердевают. Образуется нестираемое и невыгораемое изображение высокой четкости.

ВАЖНО! Частички чернил (тонера) начинают плавиться при температуре 180-200 градусов, независимо плавились они до этого или нет. Поэтому на лазерном принтере нет двусторонней печати (программно), так как печать с обратной стороны приводит к ухудшению качества на лицевой. К тому же в воздух выделяются едкие ядовитые вещества, которые входят в состав тонера и бумаги.

Процесс формирования оттиска на бумаге

При включении аппарат переводится в состояние готовности к процессу печати. Внутренние элементы принтера приходят в движение, разогревается термоузел, что сопровождается характерным для печати звуком, но в этот момент лазерный луч не включается. Далее аппарат затихает, а индикатор на его корпусе загорается, сигнализируя о готовности к работе. Когда на устройство поступает команда печати документа, инициируется многошаговый процесс формирования печатного листа.

На заметку! Лазерное печатное оборудование для контроля процесса вывода изображения на бумагу снабжается встроенным процессором. Также многие скоростные офисные модели оснащаются встроенной памятью.

Заряд фотобарабана

Когда готовый к работе аппарат получает команду на печать, в движение приводятся все  механизмы, отвечающие за этот процесс: печатная плата, картридж, подача бумаги. Также происходит предпечатная подготовка картриджа, в ходе которой осуществляется фотозарядка — на фоточувствительные элементы барабана передается электрический заряд при соприкосновении вращающегося ролика PCR. Последний получает подзарядку при включении принтера.

В зависимости от производителя печатного оборудования и используемого им тонера передаваемый заряд может быть отрицательным или положительным. У цифровых моделей  НР, Xerox, Canon, Ricoh, Samsung комбинация зарядов тонера и фотоцилиндра — оба отрицательные. Соответственно Epson, Kyocera, Brother — оба положительные.

Экспонирование лазерным лучом

На втором этапе формирования изображения включается лазерный луч, посредством которого происходит экспонирование. Сфокусированный лазерный луч отражается от зеркала и попадает на направляющую систему линз, а далее отправляется в необходимое место на поворачивающемся фотоцилиндре.

Важно! Символьная строка на фоточувствительном слое формируется из засвеченных отдельных точек, которые создаются последовательно перенаправляемым лазерным лучом. Под его воздействием фото-точки теряют заряд. Таким образом, из нейтрально заряженных точек и формируется скрытое изображение страницы.

Проявление изображения

Следующий этап — нанесение тонера, состоящего из красителя со специальными заряженными добавками. В результате этой процедуры на фоточувствительном слое проявляется изображение. Происходит процесс следующим образом.

1. Магнитный вал, часть которого находится в заправочном отсеке, притягивает частички порошка, и те через «Доктор» дозированными порциями направляются к фоточувствительному барабану.
2. От заряженных участков (не обработанных лазерным лучом) частички отталкиваются и прилипают к потерявшим заряд точкам. Таким образом скрытое изображение становится видимым.

Печать на бумагу и закрепление изображения

При соприкосновении фотобарабана с бумагой, которая подается роликом переноса с противоположным электрическим зарядом, краситель притягивается к листу, формируя оттиск. Удерживаются частички краски за счет статического электричества. Оставшиеся в барабане крупинки тонера счищаются ракелем в бункер для отходов.

Фиксируется изображение при помощи нагревания. Лист с нанесенным тонером протягивается между прижимным и нагревательным элементами. Под воздействием печки красящие частицы вплавляются в структуру бумаги. После выхода наружу краситель быстро застывает, и отпечатанное изображение становится устойчивым.

По завершению процесса формирования изображения на бумажном листе, фотозаряд барабана восстанавливается посредством зарядного ролика, а потом по цикличной схеме продолжается работа над печатью следующих страниц

Особенности оборудования

В качестве тонера используют положительно заряженные порошковые красители. Тогда как лазер проецирует картинку отрицательными частицами. То есть, по законам физики тонер будет притягиваться к фотопроводнику – цилиндру.

Подобный принцип взяли на вооружение бренды «Ксерокс», «Кэнон» и НР. Такой подход позволяет организовать высокую степень детализации изображения. Но в этом случае расход тонера немногим увеличен.

Производители лазерной техники «Эпсон», Kyocera и Brother используют свою технологию печати. Частицы тонера здесь имеют отрицательный заряд, а лазер меняет полярность не участков, где окажется порошок, а пустующих зон. То есть проецирование происходит методом исключения. Подобное решение позволяет более равномерно разместить краситель по бумаге и при этом сэкономить порошок.

Техника премиального уровня оснащена более продвинутыми технологиями. К примеру, помимо работы с лазером и цилиндром идёт уменьшение статического заряда бумаги, что препятствует слипанию листов. Такой функционал придётся как нельзя кстати, если речь идёт о больших объёмах печати. Тонер в отличие от красок для струйных принтеров надёжно удерживается на оттиске: не истирается, не пачкается, и сохраняется заметно дольше.

История появления

Метод переноса чернил на лист бумаги с использованием электромагнитных и фотоэлектрических свойств материалов был предложен Ч. Карлсоном, который был запатентован автором в 1938 году. Идея нашла практическое применение в первом копировальном устройстве, произведенном компанией Xerox в 1949 году. Модель имела массу недоработок, поэтому не привлекла внимание крупных компаний. Первый полнофункциональный лазерный принтер был представлен спустя 29 лет. Аппарат был снабжен лазером и предназначался для использования в коммерческих целях крупными организациями, которые могли позволить себе затраты в 350 тыс. долларов на его приобретение. 

Первый прототип настольного лазерного принтера был создан компанией Canon в 1979 году. Серийно он стал выпускаться только с 1984 года под названием HP LaserJet, поскольку Canon заключила контракт с этой компанией. Спустя 2 года вышли первые модели печатных устройств с заменяемыми картриджами . Этот момент считается началом эры лазерной печати, доступной как для коммерческого, так и домашнего использования.