Принципы работы лазерного принтера: как происходит печать

Этапы работы принтера

Электронный документ отправляют на печать. В этот момент печатная плата обрабатывает его, а лазер посылает цифровые импульсы на картридж. Заряжая фотобарабан отрицательными частицами, лазер переносит на него изображение или текст, которые надо напечатать.

Когда лазерный луч попадает на барабан он убирает заряд и на его поверхности остаются незаряженные зоны. Каждая частица тонера заряжена отрицательно и соприкасаясь с фотобарабаном, тонер прилипает к незаряженным фрагментам под воздействием статического электричества. Это называется проявкой изображения.

Специальный валик с положительным зарядом прижимает лист бумаги к фотобарабану. Поскольку противоположно заряженные частицы притягиваются, тонер прилипает к бумаге.

Дальше бумага с тонером нагревается до температуры порядка 200 градусов с помощью термовала так называемой печки. Благодаря этому тонер расправляется и изображение надежно фиксируется на бумаге. Поэтому свежеотпечатанные на лазерном принтере документы всегда теплые.

На последнем этапе происходит снятие заряда с фотобарабана и его очистка от оставшегося тонера, для чего используется чистящее лезвие и бункер для отработанного тонера.

Вот так и происходит процесс печати. Лазер рисует будущее изображение заряженными частицами. Фотобарабан ловит и передает на бумагу красящий порошок. Тонер прилипает к бумаге под действием статического электричества и приплавляется к ней.

По такому же принципу работает копировальная техника.

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.

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. 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.

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.

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.

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. Метод позволяет печатать изображения с высоким разрешением(детализацией).
3. Отрицательный заряд.
4. В этом случае лазерный луч попадает на те участки фотобарабана, которые не притягивают тонер. 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.

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.

Классификация драйверов

На данный момент существует два основных типа драйверов, которые можно подключить к нашему полупроводнику:

импульсный драйвер. Представляет собой частный случай преобразователя напряжения импульсного характера. Он может быть как понижающим, так и повышающим. У них входная мощность приблизительно равна выходной. При этом имеется незначительное преобразование энергии в тепло. Упрощенная схема импульсного драйвера имеет следующий вид;

Упрощенная схема импульсного драйвера

линейный драйвер. На такой драйвер схема обычно подает больше напряжения, чем требует полупроводник. Для его гашения необходим транзистор, который лишнюю энергию будет выделять с теплом. Такой драйвер имеет небольшой КПД, в связи с чем его используют крайне редко.

Схема линейного драйвера

В связи с тем, что питание любого лазерного диода может осуществляться через два разных типа драйверов, то схема подключения будет различаться.

Устройство картриджа

Это заменяемый узел, который содержит основные элементы для создания физического изображения на поверхности фотобарабана, а также два отсека для хранения пригодного к использованию и отработанного расходного материала – тонера .

Основными компонентами, отвечающими за формирование изображения, являются:

1. Фотобарабан – деталь цилиндрической формы со специальным покрытием, сохраняющим электрический заряд, изменяемый под воздействием лазерного луча.
2. Вал первичного заряда – цилиндрическая деталь со специальным покрытием, передающий равномерно распределяемый по поверхности фотобарабана отрицательный(в некоторых моделях – положительный) заряд.
3. Ракель – деталь в виде лезвия, удаляющая остатки тонера с поверхности фотобарабана.
4. Магнитный вал  – цилиндрическая деталь, выполняющая передачу заряда гранулам тонера, и участвующая в их переносе на поверхность фотобарабана.
5. Дозирующее лезвие – деталь, обеспечивающая равномерное распределение необходимого количества тонера на поверхности магнитного вала.

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.

Другие средства

“Литография”

Современная полиграфия использует не только новомодные методы, но и старинные технологии плоской печати. Способ заключается в нанесении на литографский камень рисунка специальным карандашом, который наделяет контур изображения водоотталкивающими свойствами. После удаления рисунка по поверхности камня прокатывают валик с краской, которая пристает только к обработанным карандашом местам. В завершение форму закрепляют в специальном станке и получают оттиск под давлением. Вместо камня могут применять другие материалы: бумагу, цинк, алюминий. Метод используется художниками и типографиями (выпуск афиш, карт, упаковок, книг).

“Флексография”

Рассматривая, какие технологии высокой печати бывают в современной полиграфии, нельзя не упомянуть флексографию. Изображение наносится прямым методом с помощью гибкой рельефной формы из фотополимерного сырья или резины, выпуклые части которой предварительно окрашиваются анилоксовым валиком. Чернила подбираются быстросохнущие и текучие. Такая конструкция позволяет применять множество материалов для основы, особенно широко флексография используется для производства упаковок и этикеток. У метода имеется недостаток — не передает полноцветное изображение в таком качестве, как офсет.

“Тампопечать”

Разновидность технологии глубокой печати. Выручает при оформлении поверхностей, на которых остальные способы терпят фиаско: ручки, брелоки, зажигалки ит.п. Эластичный печатный элемент (тампон) прижимается к клише, вбирает краску со всех участков и переносит ее на основу, формируя изображение. Для подготовки клише могут использоваться любые виды печати полиграфической продукции, но чаще всего применяется глубокий метод, при котором пробелы возвышаются над углублениями с чернилами. Недостатками считаются малый формат изображения и невозможность использования сильно искривленной основы.

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.

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.

Процесс рождения оттиска

Появление изображения или текста на бумаге будет состоять из таких последовательных этапов:

• заряд барабана;
• экспонирование;
• проявка;
• перенос;
• закрепление.

Заряд барабана

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.

1. 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.
2. 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.

Экспонирование

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.

1. Лазерный луч падает на поверхность зеркала и отражается на линзу, которая распределит его в необходимое место на барабане.
2. Так система линз и зеркал формирует строчку вдоль фотоцилиндра – лазер то включается, то выключается, заряд то остается нетронутым, то снимается.
3. 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.

Закрепление изображения

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.

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. 

Сравнительный обзор лазерных и струйных принтеров

Чтобы принтер оправдал возложенные на него ожидания, необходимо четко понимать, для каких целей он приобретается. Планируете ли вы печатать фотографии, печатные материалы или рефераты? Вам нужно устройство для офиса или для дома? Будет ли принтер использоваться часто или с простоями? Отвечая на эти вопросы, вы с большей вероятностью сделаете рациональный выбор. Найти печатающее устройство для узкоспециализированных задач проще, чем искать универсальное устройство «на все случаи жизни».

Сравнение струйных и лазерных принтеров

Критерий оценки	Струйные принтеры	Лазерные принтеры
Среднее разрешение, dpi	720	1200
Цветопередача	высокий	средний (подлежит калибровке)
Ресурс картриджа при 5% заполнении одной страницы, листов	2000–3000	400-500
Плотность бумаги, г / см2: оптимальная / максимальная	80-90 / 230-300	80-90 / 160-200
Средняя стоимость заправки картриджа, $	от 5	от 10
Количество отпечатков, шт. / Мин.	7-10	15-20
Энергопотребление в рабочем режиме, кВт	15	500
Потребляемая мощность в спящем режиме, кВт	5	100
Продолжительность печати: к УФ-лучам; к влажности; к удару мех.	в среднем низкий высокий	высокий высокий в среднем
Уровень шума	короткая	в среднем
Экологическая совместимость	чернила испаряются в воздухе	загрязнение воздуха озоном и мелкими частицами тонера
Устойчивый к простоям	низкий (чернила быстро сохнут в картриджах)	высокая (тонер может только слеживаться, картридж хорошо встряхнуть)

Вышеуказанные параметры нельзя считать истиной в последней инстанции. Многие цифры могут сильно отличаться в зависимости от модели принтера. Преимущества струйных принтеров:

• низкая цена;
• идеальная цветопередача;
• компактный размер.

Что касается недостатков, то к ним можно отнести необходимость частой замены расходных материалов, стоимость которых со временем превышает первоначальную цену принтера. Это не касается устройств с СНПЧ — их обслуживание в 2 раза дешевле, чем обслуживание лазера.

Плюсы и минусы цветных и монохромных лазерных принтеров

Индикаторы	Монохромный принтер	Цветной принтер
Преимущества	высокая скорость печати; бесперебойная работа при больших нагрузках; низкая стоимость страницы.	высокая скорость печати; печать изображений, цветовых сочетаний
Недостатки		высокая цена они не подходят для печати фотографий. высокое потребление энергии

Общие выводы таковы: струйные устройства незаменимы для печати цветных фотографий высокого качества и для домашнего использования. Если высокоскоростная печать в больших объемах стоит на первом месте в вашем списке приоритетов, покупка лазерного принтера — разумное решение.

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.

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.

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.

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

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.

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.