Устройство и принцип работы лазерного принтера

История создания

Метод переноса сухого красителя на бумагу был запатентован в 1938 г. изобретателем и физиком из США Честером Карлсоном. Способ базировался на применении статической электрической энергии. Технологию через 10 лет взяла на вооружение компания Xerox. Ещё 10 лет ушло на доработку метода электрографического переноса и на изобретение аппарата, который бы мог в автоматическом режиме выводить информацию на бумажный носитель. Сначала машина была громоздкой, и некоторые операции приходилось выполнять вручную. Только в 50-х гг. был создан полностью автоматизированный механизм, являющийся прообразом современной лазерной техники для печати.

Лазерный луч был добавлен в конструкцию принтера компанией Xerox в 1969 г., а в продажу первый принтер поступил в 1977 г. Это была модель Xerox 9700. Купить инновационное устройство могли только крупные компании и офисы, поскольку цена превышала 300 тыс. у.е. Скорость первой печатающей техники была 120 страниц в минуту, она могла делать двустороннюю печать. Для обычных частных пользователей принтеры стали доступными спустя 5 лет. Их начала выпускать компания Canon. Дальше количество производителей и новых моделей печатающей аппаратуры с каждым годом стремительно увеличивалось.

Термическая фиксация печати

Без закрепления нанесенного красящего состава, полноценного отпечатка не получить. Тонер лазерного принтера, настолько мелок, что даже обладает текучими свойствами.

Фиксация текста или рисунка осуществляется термическим элементом, запекающим краску на носителе. Печка принтера находится на пути выхода отпечатанного листа из тракта. Конструктивно, нагревательное звено состоит из двух элементов:

• термовалика;
• прижимного вала.

У разных производителей материал изготовления нагревательного вала и температурный режим могут отличаться. Нагрев производится не более 250 °C, а материал может быть тефлоном или термопленкой.

Рис.4 Фьюзер лазерного принтера

Тефлоновая конструкция более долговечна, а нагрев осуществляет лампа, помещенная внутрь конструкции. Охлаждение не предусмотрено, за превышением температуры следит терморезистор, который и выключает источник нагрева при превышении допустимых показателей.

Основными проблемами с подобной печкой могут быть ее загрязнение или выход из строя датчиков температуры и лампы. Но, без этой незаменимой секции, участвующей в печати, качественные оттиски не получить. Очистка тефлона от остатков тонера выполняется специальным фетровым валиком. Но, эта деталь не спасает при длительной работе принтера и дополнительная чистка узла время от времени, рекомендуется.

Более распространено, в конструкции теплового валика, применение термопленки. Изготавливается она из эластичной, термостойкой пластмассы, и устанавливается в аппаратах бюджетного варианта. Нагрев производится керамическим элементом, располагающимся внутри вала.

Термопленка более подвержена травматическим воздействиям, особенно при невнимательной работе. Использование листов для вторичной печати, без освобождения их от скрепок, довольно распространенная ситуация. Цена пленки и стоимость ремонта доступны и выполняются в сжатые сроки.

Кроме перечисленных блоков, отвечающих за самые важные процедуры в работе принтера, существует еще множество соединительных деталей и дополнительных рабочих звеньев. Все это также подвержено изменениям в процессе эксплуатации принтеров.

Таблица
Часто встречающиеся неисправности лазерных принтеров

Наши мастера, всегда рады поддержать вас в стремлении продлить срок службы вашего лазерного принтера.

20358

Теги для этой статьи

 Обзоры экспертов

Комментарии

Устройство лазерного принтера

Лазерный принтер — это печатающее устройство, наносящее тонер на носитель методом фотоэлектрической ксерографии.

Разные модели могут иметь мелкие отличия, но основные рабочие элементы у них будут одинаковыми.

1. Механизм сканирования. Он состоит из вращающихся линз и зеркал. Путём их правильной расстановки формируется необходимое изображение на поверхности фотобарабана, которое наносится лазером. Поскольку картинка наносится не красителем, а просто изменяется заряд частиц на поверхности вала, увидеть её нельзя. За работу сканера отвечает контроллер с растровым процессором.
2. Блок переноса изображения на носитель. В него входит картридж и ролик переноса заряда. Картридж состоит из фотовала, зарядного и магнитного вала. Именно на поверхности фотовала картриджа меняется заряд под действием лазера. Ролик переноса, используя нейтрализатор, убирает статический заряд с попадающей внутрь принтера бумаги. Это необходимо для предотвращения прилипания листа к фотобарабану.
3. Узел финальной фиксации изображения на носителе. После переноса тонера на лист он проходит через печку, где под действием высокой температуры «запекается». Входящие в состав тонера частицы легко расплавляются и надёжно фиксируют отпечаток на бумаге, поэтому нанесённый рисунок не стирается и хорошо сохраняется в течение долгого времени.
4. Интерфейсный блок. Отвечает за обмен информацией и взаимодействие между разными узлами в принтере.

• В принтерах брендов Xerox, Canon, HP используется положительно заряженный тонер. Поэтому прорисовка изображения лазером происходит отрицательным зарядом, который и притягивает порошок к поверхности барабана. Такая технология позволяет максимально прорисовывать изображение на носителе.

• Иной принцип работы лазерных принтеров от компаний Brother, Kyocera, Epson, поскольку их тонер имеет отрицательный заряд. Лазер меняет заряд не тех участков, на которые должно наноситься изображение, а наоборот, пробелов между прорисованными элементами. Такой метод равномерно распределяет тонер по поверхности листа.

Проявка

Магнитный вал

Еще один вал, имеющийся в картридже, магнитный (Magnetic Developer Roller), представляет собой металлическую трубку с магнитным сердечником внутри. Вал расположен так, что часть его поверхности находится практически в заправочном бункере с тонером и закрывает его словно крышка. Внутри отсека магнит притягивает порошок к поверхности Magnetic Roller, и, вращаясь, выносит тонер наружу.

Чтобы регулировать толщину слоя порошка, предотвратить его неравномерное распределение на поверхности ролика, используется дозирующее лезвие (Doctor Blade, Metering Blade). Металлический каркас доктора крепится жестко, оставляя между гибкой пластиной на краю дозирующего лезвия и валом определенного размера щель. Таким образом, пропускается лишь тонкий слой порошка, а все лишнее сбрасывается назад в отсек. Неправильно установленный Doctor Blade – широкая или неровная щель – может стать причиной излишнего просыпания тонера и появления черных полос на распечатанной странице.

Дозирующее лезвие

Далее тонер попадает между магнитным валом и OPC, где на экспонированных участках он притягивается к поверхности барабана, а на заряженных отталкивается. Порошок, оставшийся на Mag Roller, двигается дальше, снова проходит через бункер, где к освободившимся от тонера участкам магнитного вала притягивается новая порция краски и цикл повторяется. А тонер, переместившийся на фотобарабан, делает изображение на нем видимым, и следует к бумажному носителю.

Устройство картриджа

Простой картридж состоит из отсека для красителя, отсека для отработанных отходов и фотовала. Драм-картридж включает фотоэлемент и тонер.

Тонер – мелкий порошок чёрного цвета. В цветном аппарате применяется фиолетовый, жёлтый и синий краситель. Порошок состоит из частичек полимеров, покрытых красителем, содержащим магненит и регулятор заряда. У разных производителей порошок отличается по размеру зерна, намагниченности и дисперсности, поэтому нужно заправлять картридж только тем тонером, который предназначен для конкретной модели.

Внешний вид картриджа в разных моделях может быть разным, но все они состоят из следующих элементов:

1. Отсек для тонера, в котором он хранится.
2. Магнитный вал. По нему порошок подаётся из бункера на фотоэлемент.
3. Дозирующее лезвие. Отвечает за толщину слоя тонера, который попадает на поверхность фотовала.
4. Ракель. После переноса краски с фотовала на бумагу ракель очищает поверхность вала от остатков порошка.
5. Ролик заряда. Заряжает поверхность фотобарабана.
6. Отсек для отработки. В него попадает отработанный тонер.

В некоторых картриджах есть встроенный микрочип, собирающий информацию о количестве распечатанных страниц. При необходимости его можно заменить.

Также при эксплуатации могут изнашиваться и другие детали картриджа, которые принято считать расходниками. Сами картриджи можно заправлять много раз и использовать до полного стирания шестерёнок или частей корпуса.

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.

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.

Как работает цветной принтер

В цветных аппаратах размещены 4 картриджа с чёрным, синим, фиолетовым и жёлтым тонером. В дорогих устройствах количество ёмкостей может быть больше.

Принцип печати цветного принтера не имеет существенных отличий от работы монохромного. Разница состоит лишь в том, что нанесение красителя для получения цветного изображения делается отдельно каждым картриджем. По количеству проходов есть одно- и многопроходные аппараты.

В многопроходном предусмотрен специальный вал или лента. За один оборот фотобарабана наносится один цвет. Количество оборотов равняется количеству используемых цветов, за счёт этого увеличивается общее время нанесения изображения на бумагу. В однопроходном устройстве изображение прорисовывается сразу всеми цветами. Для этого каждый картридж дополнен собственной лазерной системой и переносным роликом. Такой принтер печатает быстрее многопроходного, но стоит дороже.

Цветной лазерный принтер имеет свои достоинства и недостатки. В сравнении со струйником он печатает быстрее, но качество полученного изображения будет несколько ниже из-за того, что сухой краситель хуже передаёт тона. Для печати графиков и диаграмм достаточно и такой цветопередачи, поэтому цветные принтеры покупают в основном для офисов. Для дома покупается реже из-за высокой стоимости как самого аппарата, так и обслуживания.

Цветная печать

Для формирования цветного изображения используются четыре основных цвета:

• черный,
• желтый,
• пурпурный,
• голубой.

Печать осуществляется по тому же принципу, что и черно-белая, но прежде принтер разбивает картинку, которую нужно получить, на монохромные изображения для каждого из цветов. В процессе работы цветные картриджи переносят на бумагу свои рисунки, а их наложение друг на друга дает итоговый результат. Существует две технологии цветной печати.

Многопроходная

Принтер Brother HL-4050CDN

При этом способе используется промежуточный носитель – вал или лента переноса тонера. За один оборот на ленту наносится один из цветов, затем в нужное место подается другой картридж и поверх первого изображения накладывается второе. За четыре прохода на промежуточном носителе формируется полное изображение, которое переносится на бумагу. Скорость печати цветного изображения в принтерах, использующих эту технологию, в четыре раза меньше, чем монохромного.

Однопроходная

Принтер включает в себя комплекс из четырех отдельных печатающих механизмов под общим управлением. Цветные и черный картриджи выстроены в линейку, каждому соответствует отдельный лазерный блок и ролик переноса, а бумага проходит под фотобарабанами, последовательно собирая все четыре монохромных изображения. Только после этого лист попадает в печку, где тонер закрепляется на бумаге.

Однопроходная печать

Печатайте с удовольствием.

Популярные представители

1. Xerox Phaser 3020BI. Чёрно-белый аппарат для дома и небольших офисов. Практичная и простая в обслуживании модель. Картридж может легко замениться самостоятельно. Есть встроенный модуль беспроводной связи, что позволяет подключать принтер по Wi-Fi. Скорость печати страницы с текстом – 20 листов в минуту, фотографии печатаются в 3 раза дольше. Разборчиво печатает даже очень мелкий шрифт. Недостатки – выдерживает только небольшие нагрузки, долго прогревается, картридж имеет небольшой ресурс.

2. Kyocera FS-9530DN. Скоростной монохромный аппарат для среднего и крупного бизнеса. Имеет несколько вариантов подачи бумаги с кассетами разных габаритов. Разработчиками предусмотрена возможность установки дополнительного устройства для прошивки буклетов и автоматического дырокола. Тонер хранится не в картридже, а в специальном контейнере. Одной зарядки достаточно для распечатки 40 тыс. страниц А4 в нормальном режиме и 100 тыс. А4 в экономном.

3. Canon i-SENSYS LBP621Cw. Цветной принтер для дома и малых офисов. Есть модуль для беспроводного подключения, доступна прямая и облачная распечатка. Принтер быстро разогревается, имеет лоток на 250 листов. Нет двусторонней печати и дорого обходится повторная заправка.

4. Xerox Phaser. Компактный цветной светодиодный принтер. Имеет высокое качество наносимой печати, но цена оригинальных расходников может быть выше стоимости самого принтера. Просто подключается, но печатает довольно медленно.
5. HP Color LaserJet Professional CP5225 (CE710A). Аппарат с цветной печатью большого формата для среднего и большого бизнеса. В стандартной комплектации подключается только через USB-кабель, но можно дополнительно установить модуль беспроводной печати. Стоит недорого, низкая себестоимость распечатки одной страницы, но нельзя делать двусторонние отпечатки.

5 / 5 ( 1 голос )

Виды тонера для лазерной печати

Под термином «тонер» подразумевается мелкодисперсный порошок, используемый в лазерных принтерах и электрографических копирах. Это многокомпонентное вещество со сложным составом. Ресурс работы картриджа напрямую зависит от качества тонера. Поэтому, если вам приходится сталкиваться с заправкой картриджа, нужно иметь представление о видах этого расходного материала.

Из чего состоит тонер

Упрощенная классификация тонера

Поскольку существует множество разновидностей лазерной печати, вышеперечисленные признаки могут встречаться в разных комбинациях. Кроме того, в разных моделях принтеров один и тот же тонер по-разному влияет на качество изображения.

Комбинации зарядов тонера и фотобарабана в различных системах печати

Типы девайсов

Как пользоваться принтером? Первой проблемой, с которой сталкиваются пользователи, является выбор устройства печати.

На сегодняшний день можно обнаружить:

• лазерные принтеры;
• струйные модели.

Кроме того, все упомянутые устройства разделяются на:

• черно-белые;
• цветные.

Пользователи сами решают, какие принтеры им подходят. Сейчас популярностью пользуются цветные принтеры, но черно-белые устройства все равно не остаются в тени. Такие девайсы есть почти в каждом доме. Они используются для распечатки черно-белых документов.

МИР ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ ПК

Цветные лазерные принтеры начинают активно завоевывать рынок печати. Если еще несколько лет назад цветная лазерная печать была для большинства организаций и тем более для отдельных граждан чем-то недосягаемым, то сейчас купить цветной лазерный принтер может позволить себе весьма широкий круг пользователей. Быстрорастущий парк цветных лазерных принтеров приводит к тому, что растет и интерес к ним со стороны служб технической поддержки.

Принципы цветной печати

В принтерах, как и в полиграфии для создания цветных изображений применяется субтрактивная цветовая модель, а не аддитивная, как в мониторах и сканерах, в которых любой цвет и оттенок получается смешением трех основных цветов – R (красный), G (зеленый), B (синий). Субтрактивная модель цветоделения называется так потому, что для образования какого-либо оттенка надо вычесть из белого цвета “лишние” составляющие. В печатающих устройствах для получения любого оттенка в качестве основных цветов используют: Cyan (голубой, бирюзовый), Magenta (пурпурный), Yellow (желтый). Эта цветовая модель получила название CMY по первым буквам основных цветов.

В субтрактивной модели при смешивании двух или более цветов дополнительные цвета получаются посредством поглощения одних световых волн и отражения других. Голубая краска, например, поглощает красный цвет и отражает зеленый и синий; пурпурная краска поглощает зеленый цвет и отражает красный и синий; а желтая краска поглощает синий цвет и отражает красный и зеленый. При смешивании основных составляющих субтрактивной модели можно получить различные цвета, которые описаны ниже:

Голубой + Желтый = Зеленый

Пурпурный + Желтый = Красный

Пурпурный + Голубой = Синий

Пурпурный + Голубой + Желтый = Черный

Стоит отметить, что для получения черного цвета необходимо смешать все три составляющие, т.е. голубой, пурпурный и желтый, однако получить качественный черный цвет таким образом, практически невозможно. Получаемый цвет будет не черным, а скорее грязно-серым. Для устранения такого недостатка к трем основным цветам добавляется еще один – черный. Такая расширенная цветовая модель называется CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-blacK – голубой-пурпурный-желтый-черный). Введение черного цвета позволяет значительно повысить качество цветопередачи.

Принтер HP Color LaserJet 8500

После того, как мы обсудили общие принципы построения и работы цветных лазерных принтеров, стоит ознакомиться более подробно с их устройством, механизмами, модулями и блоками. Это лучше всего сделать на примере какого-нибудь принтера. В качестве такого примера давайте возьмем принтер фирмы Hewlett-Packard Color LaserJet 8500.

Основными его характеристиками являются: — разрешающая способность: 600 DPI; — скорость печати в “цветном” режиме: 6 стр/мин.; — скорость печати в “черно-белом” режиме: 24 стр./мин.

Основные узлы принтера и их взаимное расположение приводится на рис.5.

Далее рассмотрим, как создается изображения в этом принтере. Его система формирования изображения представлена на рис.6.

Формирование изображения начинается с того, что с поверхности фотобарабана снимаются (нейтрализуются) остаточные потенциалы. Это делается для того, чтобы последующий заряд фотобарабана был более равномерным, т.е. перед зарядом он полностью разряжается. Снятие остаточных потенциалов осуществляется путем засвечивания всей поверхности барабана специальной лампой предварительного (кондиционирующего) экспонирования, которая представляет собой линейку светодиодов (рис.7).

Далее на поверхности фотобарабана создается высоковольтный (до -600В) отрицательный потенциал. Заряжается барабан коротроном в виде ролика из токопроводящей резины (рис.8). На коротрон подается переменное напряжение синусоидальной формы с отрицательной постоянной составляющей. Переменная составляющая (АС) обеспечивает равномерное распределение зарядов на поверхности, а постоянная составляющая (DC) заряжает барабан. Уровень постоянной составляющей может регулироваться при изменении плотности печати (плотности тонера), что делается с помощью драйвера принтера или регулировками через панель управления. Увеличение отрицательного потенциала приводит к уменьшению плотности, т.е. к более светлому изображению, уменьшение же потенциала – наоборот, к более плотному (темному) изображению. Фотобарабан (его внутренняя металлическая основа) должен быть обязательно “заземлен”.

После всего этого на поверхности фотобарабана лазерным лучом создается изображение в виде заряженных и незаряженных участков. Световой пучок лазера, попадая на поверхность барабана, разряжает данный участок. Лазером засвечиваются те участки барабана, на которых должен быть тонер. Те участки, которые должны быть белыми, лазером не засвечиваются, и на них остается высокий отрицательный потенциал. Луч лазера перемещается по поверхности барабана с помощью вращающегося шестигранного зеркала, находящегося в сборке лазера. Изображение на барабане называют скрытым электрографическим изображением, т.к. оно представлено в виде невидимых электростатических потенциалов.

Скрытое электрографическое изображение становится видимым после прохождения через узел проявки. Проявительный модуль черного тонера является стационарным и находится в постоянном соприкосновении c фотобарабаном (рис.9).

Цветной проявительный модуль представляет собой карусельный механизм с поочередной подачей “цветных” картриджей к поверхности барабана (рис.10). Черный тонер-порошок является магнитным однокомпонентным, а цветные порошки – однокомпонентные, но немагнитные. Любой тонер-порошок заряжается до отрицательного потенциала за счет трения о поверхность проявительного вала и дозировочный ракель. За счет разности потенциалов и кулоновского взаимодействия зарядов, отрицательно заряженные частички тонера притягиваются к тем участкам фотобарабана, которые разряжены лазером и отталкиваются от участков с высоким отрицательным потенциалом, т.е. от тех, которые не засвечивались лазером. В каждый момент времени осуществляется проявка тонером только одного цвета. В момент проявки на проявительный вал подается напряжение смещения, которое вызывает перенос тонера с проявительного вала на фотобарабан. Это напряжение представляет собой переменное напряжение прямоугольной формы с отрицательной постоянной составляющей. Уровень постоянной составляющей может регулироваться при изменении плотности тонера. После окончания процедуры проявки изображение на фотобарабане становится видимым, и его необходимо перенести на барабан переноса.

Поэтому следующим этапом в создании изображения является передача проявленного изображения на барабан переноса. Этот этап называют этапом первичного переноса. Перенос тонера с одного барабана на другой происходит за счет электростатической разности потенциалов, т.е. отрицательно заряженные частички тонера должны притянуться положительным потенциалом на поверхности барабана переноса. Для этого на поверхность барабана переноса подается положительное напряжение смещения постоянного тока от специального источника питания, в результате чего вся поверхность этого барабана имеет положительный потенциал. При полноцветной печати напряжение смещения на барабане переноса должно постоянно увеличиваться, т.к. после каждого прохода количество отрицательно заряженного тонера на барабане возрастает. И для того, чтобы тонер мог переноситься и ложиться поверх уже существующего тонера, напряжение переноса увеличивается с каждым новым цветом. Этот этап формирования изображения показан на рис.11.

В процессе переноса тонера на барабан переноса отдельные частички тонера могут остаться на поверхности фотобарабана, и они должны быть удалены, чтобы не искажать последующее изображение. Для удаления остатков тонера в принтере имеется блок очистки фотобарабана (см. рис 17). В составе этого модуля имеется специальный вал – кисть для снятия заряда с тонера и фотобарабана – это ослабляет силу притяжения тонера к фотобарабану. Также имеется традиционный очистительный ракель, который соскребает тонер в специальный бункер, где он и хранится до тех пор, пока очистительный модуль не будет заменен или не будет вычищен.

Далее фотобарабан снова заряжается (после предварительного разряда), и процесс повторяется до тех пор, пока на барабане переноса не будет полностью сформировано изображение соответствующего цвета. Поэтому размер барабана переноса должен полностью соответствовать формату печати, т.е. в данной модели принтера длина окружности этого барабана соответствует длине листа формата А3 (420 мм). После нанесения тонера одного цвета процесс формирования изображения полностью повторяется с той лишь разницей, что используется проявительный блок другого цвета. Для использования другого проявительного узла карусельный механизм поворачивается на заданный угол и подводит “новый” проявительный вал к поверхности фотобарабана. Таким образом, при формировании полноцветного изображения, состоящего из четырех цветовых составляющих, барабан переноса проворачивается четыре раза, и на каждом обороте к уже существующему тонеру добавляется тонер другого цвета. При этом первым наносится порошок желтого цвета, потом пурпурного, потом голубого и уже последним наносится черный порошок. В итоге, на барабане переноса создается полноцветное видимое изображение, состоящее из частичек четырех разноцветных тонер-порошков.

После того, как тонер-порошок оказывается на поверхности барабана переноса, он проходит через блок дополнительного заряда. Этот блок (рис.12) представляет собой проволочный коротон, на который подается переменное напряжение синусоидальной формы (АС) с отрицательной постоянной составляющей (DC). Этим напряжением тонер порошок дополнительно заряжается, т.е. его отрицательный потенциал становится выше, что будет способствовать более эффективному переносу тонера на бумагу. Кроме того, дополнительное напряжение уменьшает значение положительного потенциала барабана переноса, что способствует правильному расположению тонера на барабане переноса и препятствует смещению тонера. Как результат этого – точное воспроизведение цветовых оттенков. Напряжение дополнительного заряда подается на барабан переноса во время нанесения желтого тонера, т.е. в самом начале процесса формирования изображения. При нанесении желтого тонер-порошка напряжение дополнительного заряда устанавливается на минимальное значение, и после нанесения каждого нового цвета это напряжение увеличивается. Максимальное напряжение дополнительного заряда подается во время нанесения черного тонера.

Далее полноцветное видимое изображение с барабана переноса должно быть перенесено на бумагу. Этот процесс переноса получил название вторичного переноса. Вторичный перенос осуществляется еще одним коротроном, выполненным в виде транспортного ремня (рис.13). Тонер перемещается на бумагу под действием электростатических сил, т.е. за счет разности потенциалов тонер-порошка (отрицательный) и коротрона вторичного переноса, на который подается положительное напряжение смещения. Так как вторичный перенос осуществляется только после четырех оборотов барабана переноса, транспортный ремень коротрона должен подать бумагу только тогда, когда все цвета нанесены, т.е. во время уже четвертого оборота, а до этого момента времени ремень должен быть в таком положении, чтобы бумага не касалась барабана переноса.

Таким образом, транспортный ремень во время создания изображения опущен вниз, и не соприкасается с барабаном переноса, а в момент вторичного переноса поднят вверх и касается этого барабана. Перемещение транспортного ремня коротрона осуществляется эксцентриковым кулачком, который приводится в действие электрической муфтой по команде от микроконтроллера (рис.14).

При вторичном переносе лист бумаги может притягиваться к поверхности барабана переноса за счет разницы электростатических потенциалов. Это может стать причиной накручивания листа бумаги на барабан, и соответственно к замятию бумаги. Для предотвращения такого явления в составе принтера имеется система отделения бумаги и снятия с нее статического потенциала. Система представляет собой коротрон, на который подается переменное напряжение синусоидальной формы с положительной постоянной составляющей. Расположение коротрона относительно бумаги и барабана переноса показано на рис.15.

На этапе вторичного переноса некоторые частички тонера не переносятся на бумагу, а остаются на поверхности барабана. Чтобы эти частички не мешали созданию следующего листа и не искажали изображения необходимо произвести очистку барабана переноса и удалить остатки тонера. Очистка барабана переноса является достаточно сложным процессом. Для этой процедуры задействуется специальный ролик очистки, фотобарабан и блок очистки фотобарабана. Очистка барабана переноса должна осуществляться не постоянно, а только после вторичного переноса, т.е. система очистки должна управляться аналогично коротрону переноса. Пока создается изображение, система очистки не активна, а когда начинается перенос тонера на бумагу — включается. Первым этапом очистки является перезаряд остаточного тонер-порошка, т.е. его потенциал меняется с отрицательного на положительный. Для этого применяется ролик очистки, на который подается переменное синусоидальное напряжение с положительной постоянной составляющей. Этот ролик прижимается к поверхности фотобарабана в период очистки, а в процессе создания изображения он откидывается. Управляется ролик эксцентриковым кулачком, который в свою очередь приводится в действие соленоидом (рис.16).

После этого положительно заряженный тонер переносится на фотобарабан, на котором по-прежнему имеется отрицательное напряжение смещения. И уже с поверхности фотобарабана тонер счищается очистительным ракелем блока очистки фотобарабана (рис.17).

Заканчивается создание полноцветного изображения фиксацией тонера на бумаге с помощью температуры и давления. Лист бумаги проходит между двумя роликами блока фиксации (печки), разогревается до температуры порядка 200 ºС, тонер расплавляется и вдавливается в поверхность бумаги. Для предотвращения прилипания тонера к печке на нагревательный вал подается отрицательное напряжение смещения, в результате чего отрицательный тонер-порошок остается на бумаге, а не на тефлоновом валу.

Мы рассмотрели принцип работы только одного принтера одной фирмы. Другими производителями могут применяться и иные принципы формирования изображения и другие технические решения при построении принтеров, однако, все эти решения будут весьма близки к тем, что были рассмотрены ранее.