Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Лазерний принтер

Вперше лазерний принтер був представлений фірмою Hewlett Packard. В основі роботи лазерного принтера лежить процес сухої ксерографії (лат. xeros - сухий і graphos - писати). У свою чергу він базується на електростатичній фотографії. В основі електростатичної фотографії лежить здатність деяких напівпровідників зменшувати свій питомий опір під дією світла. Такі напівпровідники називаються фотопровідниками та використовуються для виготовлення фоторецепторів.

Основні характеристики застосовуваних фотопровідників

1. Спектральна чутливість - характеризує здатність фотопровідника реагувати на випромінювання різних довжин хвиль. Жоден фотопровідник не може однаково реагувати на різні довжини хвиль. Деякі типи фоторецепторів слабко реагують на блакитний колір, що взагалі не відтворюється на копії, деякі слабко реагують на жовтий колір, при цьому копія, виконана з оригіналу, надрукованого на жовтому папері здобуває темне тло. В ідеалі фотопровідник повинен однаково добре передавати всі кольори, однак звичайно цього не відбувається.

2. Фотоелектрична чутливість (швидкість формування зображення) - це величина, що характеризує швидкість зменшення заряду на фоторецепторі при висвітленні його світлом заданої інтенсивності. Чим менше залишкова величина заряду на фоторецепторі після його експонування, тим вище якість копії. Ця величина може залежати від матеріалу, строку експлуатації і стану провідника.

3. Швидкість темнового витоку - величина, що характеризує, як швидко фотопровідник втрачає заряд у темряві. Це пов'язане з тим, що напівпровідник, з якого виготовлений фоторецептор хоча і здобуває в темряві властивості діелектрика, але все-таки не може зберігати заряд так довго, як це можуть робити діелектрики.

4. Зніс матеріалу - це явище, що виникає при багаторазовому і частому експонуванні фоторецептора. Зніс матеріалу може виникати і при освітленні сонячним світлом (користувач витяг картридж і залишив його на сонці барабаном нагору). Зніс матеріалу приводить до збільшення швидкості темнового витоку заряду, а в деяких випадках навпаки до збереження заряду на поверхні після експонування.

5. Стійкість до зовнішніх впливів - ця характеристика визначає здатність фотопровідника зберігати свої властивості як можна довше при механічному контакті з папером. Папір, при правильному використанні апарата, є найбільш важливим фактором природного зношування фоторецептора в процесі тертя. Тому шорсткуватий папір, неправильно обрізаний і т.д. скорочує термін служби фоторецептора. Крім того, строк його служби скорочують різні хімічні речовини, які можуть потрапити на нього з паперу або з іншого джерела, а також механічні ушкодження.

6. Кристалізація - процес перетворення атомів фотопровідника з аморфної структури в упорядковану, кристалічну. При цьому фотопровідник втрачає свої властивості. Такий процес не можна зупинити, але можна сповільнити при правильному використанні провідника.

7. Початковий потенціал - це потенціал на поверхні фоторецептора, при якому накопичується заряд, що, дорівнює заряду, що витікає в підложку. Звичайно фоторецептор заряджають до потенціалу нижче початкового, щоб уникнути його ушкодження.

8. Залишковий потенціал - потенціал, що залишається на освітлених ділянках фоторецептора після експонування. При експонуванні фоторецептор швидко втрачає заряд до певної величини, потім швидкість витікання заряду значно знижується. Високий залишковий потенціал сприяє притяганню часток тонера на освітлені ділянки, що приводить до тла на копії.

Ці характеристики фотопровідника ретельно аналізуються при виборі його як фоторецептору принтера.

Технологія виготовлення фоторецепторів

Фоторецептори звичайно наносяться на алюмінієвий порожній циліндр. Фоторецептором служіть селен, або його з'єднання, або органічні сполуки. Органічний фоторецептор двошаровий. Перший шар у якому здійснюється перенос заряду, під ним - шар у якому генерується заряд. За ним іде тонкий шар оксидної плівки, що запобігає витікання заряду в підложку. Підложка - останній алюмінієвий шар. Перший шар у селеновому фоторецепторі представляє собою природну оксидну плівку. Цей шар зменшує швидкість темнового витоку заряду. За ним іде фотопровідний шар, алюмінієва оксидна плівка і підложка. Існує два види фоторецепторів: стрічкові і циліндричні. Перші звичайно використовуються в апаратах з дуже високою швидкістю, оскільки дозволяють забезпечувати більше високу швидкість експонування. Фотопровідний циліндр (Organic Photo Conductor), часто називають друкуючим фотобарабаном або просто барабаном.

Пристрій і принцип роботи лазерного принтера

Найважливішою частиною принтера є джерело світла - лазер і оптико-механічна система дзеркал і лінз, що переміщає промінь лазера по поверхні фотобарабана. Швидкість обертання дзеркала становить порядку 7-15 тис. об./хв. Для того, щоб збільшити швидкість друку не збільшуючи швидкість обертання дзеркала його виконують у вигляді багатогранної призми. Обертове дзеркало розвертає промінь у вигляді рядка схованого зображення на поверхні фотобарабана. Після формування рядка спеціальний кроковий двигун повертає барабан для формування наступної. Цей зсув відповідає роздільній здатності принтера по вертикалі і звичайно становить 1/300 або 1/600 дюйма.

Рисунок 8.6- Схема пристрою кольорового лазерного принтера

Пристрій картриджа лазерної печатки

Розглянемо пристрій картриджа для принтера Laser Jet 5L фірми Hewlett Packard. У цьому типовому картриджі можна виділити два основних відділення: відділення для відпрацьованого тонера і тонерний відсік.

Основні конструктивні елементи відділення для відпрацьованого тонера:

1. Фотобарабан (Organic Photo Conductor (OPCJ Drum). Являє собою алюмінієвий циліндр, покритий органічним світлочутливим і фотопровідним матеріалом (звичайно оксидом цинку), що здатний зберігати образ, що наноситься лазерним променем.

2. Вал первинного заряду (Primary Charge Roller (PCR)). Забезпечує рівномірний негативний заряд барабана. Виконаний зі струмопровідної гумової або поролонової основи, нанесеної на металевий вал.

3. «Вайпер», ракель, що чистить лезо (Wiper Blade, Cleaning Blade). Очищає барабан від залишків тонера, що не був перенесений на папір. Конструктивно виконаний у вигляді металевого каркаса (stamping) з поліуретановою пластиною (blade) на кінці.

4. Лезо очищення (Recovery Blade). Перекриває область між барабаном і бункером для відпрацьованого тонера. Recovery Blade пропускає тонер, що залишився на барабані, усередину бункера і не дає йому висипатися у зворотному напрямку (з бункера на папір).

Основні конструктивні елементи тонерного відсіку:

1. Магнітний вал (Magnetic Developer Roller, Mag Roller, Developer Roller). Являє собою металеву трубку, усередині якої перебуває нерухомий магнітний сердечник. До магнітного вала притягається тонер, що перед подачею на барабан здобуває негативний заряд під дією постійної або змінної напруги.

2. «Доктор» (Doctor Blade, Metering Blade). Забезпечує рівномірний розподіл тонкого шару тонера на магнітному валу. Конструктивно виконаний у вигляді металевого каркаса (stamping) із гнучкою пластиною (blade) на кінці.

3. Ущільнювальне лезо магнітного валу (Mag Roller Sealing Blade). Тонка пластина, аналогічна по функціях Recovery Blade. Перекриває область між магнітним валом і відсіком подачі тонера. Mag Roller Sealing Blade пропускає тонер, що залишився на магнітному валу, усередину відсіку, запобігаючи витоку тонера у зворотному напрямку.

4. Бункер для тонера (Toner Reservoir). Усередині нього перебуває робочий тонер, що буде перенесений на папір у процесі друку. Крім того, у бункер вбудований активатор тонера (Toner Agitator Bar) - дротова рамка, призначена для перемішування тонера.

5. Пломба, чека (Seal). У новому (або регенерованому) картриджі тонерний бункер запечатаний спеціальною пломбою, що запобігає витоку тонера при транспортуванні картриджа. Перед початком експлуатації ця пломба видаляється.

Основні етапи чорно-білого лазерного друку

Коли включається принтер, усі компоненти картриджа починають рухатися: відбувається підготовка картриджа до друку. Цей процес аналогічний процесу друку, але лазерний промінь не включається. Потім рух компонентів картриджа зупиняється - принтер переходить у стан готовності до друку (Ready).

Після відправлення документа на друк, у картриджі лазерного принтера відбуваються наступні процеси:

1. Зарядка барабана. Зарядка фоторецептора - це процес нанесення рівномірного заряду певної величини на поверхню фоторецептора. Зарядка виробляється коротроном. Існує кілько їхніх видів, які ми розглянемо нижче.

Для зарядки на коротрон подається високий потенціал за допомогою високовольтного блока живлення. Між коротроном і фоторецептором утвориться різниця потенціалів у декілька кіловольт, що призводить до ударної іонізації повітря (коронний розряд) і іони накопичуються на поверхні фоторецептора. Частина електронів із заземленої підложки стікає на землю, при цьому в матеріалі підложки, поблизу границі з фотопровідником виникає надлишковий заряд, протилежний заряду на поверхні фоторецептора. Екран коротрона заземлюється, щоб різниця потенціалів між фоторецептором і коронним розрядом не зменшувалася, оскільки ця різниця повинна перевищувати граничну напругу корони (напруга, нижче якого не виникає коронний розряд).

Види коротронів:

Звичайний коротрон являє собою тонкий дріт зі стійкого до окислювання матеріалу, натягнутий на залізному екрані. При забрудненні або окислюванні дроту відбувається погіршення якості копії. При забрудненні екрана можливе проскакування іскри між фоторецептором і коротроном, що приводить до необоротного вигоряння фоторецептора.

Скоротрон - зарядний пристрій, що дозволяє регулювати величину заряду на поверхні фоторецептора. У ньому крім дроту використовується сітка, на яку також подається напруга. Це дозволяє одержати заряд на поверхні фоторецептора який не буде перевищувати певне значення.

Дикоротрон - дозволяє ще більш точно регулювати величину заряду. Він складається із двох активних елементів: коронода і екрана. На коронод подається змінна напруга порядку 5-6 кВ, а на екран - постійне 1-3 кВ. При цьому позитивні іони переміщаються від коронода до екрана, а негативні - до фоторецептора.

Коротрон служить джерелом озону, що виходить від копіювального апарата під час роботи. Слід зазначити, що при використанні фільтрів і їхній своєчасній заміні запах не відчувається. У цей час фірми-виробники переходять на безозонову технологію.

2. Експонування. Негативно заряджена поверхня барабана експонується лазерним променем тільки в тих місцях, на які буде нанесено тонер. Під дією світла фоточутлива поверхня барабана частково втрачає негативний заряд. Таким чином, лазер експонує на барабан скрите зображення у вигляді крапок з ослабленим негативним зарядом.

3. Нанесення тонера. На цьому етапі скрите зображення на барабані за допомогою тонера перетворюється у видиме зображення, що буде перенесено на папір. Тонер являє собою мілкодисперсний порошок, частки якого складаються з полімеру або гуми і барвника (для чорного тонера звичайно використовується сажа). Можливі два варіанти прояву - однокомпонентний і двохкомпонентний. Розглянемо спочатку двохкомпонентний спосіб.

Двохкомпонентний спосіб використовується тільки у випадку негативної зарядки фоторецептора. Тонер з бункера через спеціальний дозуючий пристрій подається в бункер з носієм. Носій (девелопер) являє собою частки магнітного матеріалу, покритого полімером. Прилипання тонера до носія відбувається за рахунок трібоелектрізації (електризації тертям). У процесі тертя частки тонера і носія здобувають різні заряди і тонер рівномірно покриває носій. Носій у свою чергу прилипає до магнітного вала, що являє собою порожній вал з постійними магнітами усередині. Вал, покритий носієм з тонером входить у безпосередній контакт із фоторецептором, у результаті чого частки тонера, що мають заряд, протилежний заряду фоторецептора притягаються до його заряджених ділянок.

Чистий носій із залишками тонера знову потрапляє до бункера. Носій знову змішується з тонером і потрапляє на магнітний вал. Сам носій не розходується в процесі проявлення. Однак у результаті тертя носій втрачає полімерний шар, що приводить до його нездатності притягати тонер. Крім того, такий носій може викликати механічне ушкодження фоторецептора. Для того, щоб тонер не переносився на слабо заряджені ділянки фоторецептора на магнітний вал подається напруга зсуву порядку 100-500 В, знак якого збігається зі знаком заряду на фоторецепторі. За рахунок цього сила притягання тонера до вала збільшується і тонер не переноситься на слабо заряджені ділянки. Регулюючи величину напруги зсуву можна регулювати насиченість копії, наприклад для створення гарної копії з поганого оригіналу. Сучасні апарати звичайно самі досить добре регулюють якість копії, практично не вимагаючи втручання оператора. Однокомпонентний прояв звичайно використовується в апаратах малого класу і лазерних принтерах. У цьому випадку потрібен тонер іншого складу. Звичайно такий тонер коштує дорожче. Однокомпонентний прояв не передбачає наявності носія. У цьому випадку тонер виготовляється із суміші часток магнітного матеріалу, полімеру і барвника. З бункера тонер потрапляє на магнітний вал. Над валом, на виході з бункера розташовується заряджаюче лезо (ракель), що виконує дві функції:

- регулює кількість тонера на валу;

- заряджає частки тонера.

Тертя часток тонера об лезо приводить до зарядки тонера знаком, протилежним знаку заряду фоторецептора. Перенос тонера з вала на фоторецептор здійснюється за допомогою напруги зсуву, що прикладається до магнітного вала. У цьому випадку напруга зсуву являє собою змінну напругу з постійної складової, що за знаком відповідає знаку заряду фоторецептора. Під час періоду, зі знаком, протилежним знаку заряду фоторецептора тонер переноситься на фоторецептор, під час періоду, зі знаком, що відповідає знаку заряду фоторецептора тонер з фонових ділянок вертається на магнітний вал. Регулювання якості копій відбувається за рахунок зміни постійної складової.

4. Процес переносу. Процес, при якому тонер переноситься на папір. Папір проходить між коротроном переносу і фоторецептором, на якому перебуває тонерний малюнок. Коротрон переносіт на папір заряд, що відповідає заряду фоторецептора. На підложці фоторецептора існує заряд, за знаком протилежний заряду паперу. За рахунок цього папір притягається до фоторецептора. Для того, щоб тонер переносився на папір, сила притягання між нею і тонером повинна бути більше чим сила притягання між тонером і фоторецептором. Не весь тонер переноситься на папір. Тому його залишки видаляються в процесі очищення фоторецептора. Для поліпшення якості зображення і зменшення витрати тонера в деяких апаратах здійснюється попередній перенос, у процесі якого послабляється заряд фоторецептора. Для цього або фоторецептор попередньо висвітлюється, або на коротрон переносу подається змінна напруга.

5. Відділення паперу від фоторецептора здійснюється як механічним так і електричним способом. У першому випадку використовуються або пальці відділення, що перебувають у безпосередній близькості до фоторецептора, або відокремлюючи ремінці, установлені з одного краю фоторецептора. Крайка паперу сковзає по ремінцю і потім легко відділяється від фоторецептора. У другому випадку використовується коротрон відділення, що звичайно використовується разом з механічними засобами. Для відділення паперу від фоторецептора на коротрон відділення подається змінна напруга. Він генерує позитивні і негативні іони. Частина з них послаблює силу притягання паперу до фоторецептора, а частина - забезпечує прилипання тонера до паперу.

6. Закріплення зображення. Після переносу копія вже практично готова. Але зображення, отримане на папері може бути стерто практичним будь-яким механічним впливом (наприклад легким тертям). Звісно така копія не придатна для практичного використання. Для збільшення зчеплення тонера з папером використовується механізм закріплення. Існує кілька способів закріплення. Найпоширеніший - це термомеханічний засіб, при якому копія піддається нагріванню і механічному притиску. Механізм закріплення зветься фьюзер (грубка). Механізм складається з тефлонового вала, що нагрівається, із кварцовою лампою усередині, і гумового притискного вала. Іноді замість тефлонового вала встановлюється спеціальний керамічний термоелемент, що відділяється від паперу термоплівкою. Такі копіри мають менший час прогріву і менше енергоспоживання, однак і термоплівка відпрацьовує значно меншу кількість копій і ушкодити її значно легше при неправильному добуванні паперу. У частині апаратів передбачене змащення вала, що нагрівається, силіконовим мастилом. Це дозволяє уникнути прилипания тонера до валика. Крім того може використовуватися спеціальний рушник, для видалення залишків тонера або іншого бруду, що прилипла до вала. Для відділення паперу від вала застосовуються пальці відділення. Механізм із кварцовою лампою більше дорогий, але і більше надійний, звичайно використовується у високопродуктивних машинах. Це, наприклад, лазерні принтери Xerox N24/32/40, HP 4plus, Xerox 5405 і т.д. Механізм із термоплівкою використовується в принтерах і копірах малого класу. Це копіювальні апарати Canon FC/PC серії, принтери HP 5L, 6L, 5P, 6P, 1100

7. Очищення барабана. Деяка кількість тонера не переноситься на папір і залишається на барабані, тому його необхідно очистити. Цю функцію виконує «вайпер». Безпосередньо перед очищенням може використовуватися попередня очистка за допомогою засвічення фоторецептора або коротрона попередня очистка, що генерує позитивні і негативні іони. Частки тонера, що залишилися, віддаляються за допомогою ракельного ножа, що перебуває в безпосередньому контакті з фоторецептором. Ракель виготовляється і точно позиціонується щодо фоторецептора, для того, щоб не ушкодити його. Відпрацьований тонер потрапляє в бункер відпрацювання. Повторне його використання не рекомендується, оскільки тонер злипається і забруднюється. Можливе також видалення тонера м'якою щіткою, усередині якої встановлюється система вакуумної відкачки. При цьому Recovery Blade закриває область між барабаном і бункером, не дозволяючи тонеру просипатися на папір.

8. «Стирання» зображення. На цьому етапі з поверхні барабана «стирається» приховане зображення, нанесене лазерним променем. За допомогою вала первинного заряду поверхня фотобарабана рівномірно «покривається» негативним зарядом, що відновлюється в тих місцях, де він був частково знятий під дією світла.

Скажемо кілька слів про мережеві принтери. Мережеві принтери звичайно швидші, розраховані на більше навантаження, вони містять більше лотків для паперу, найчастіше мають дуплексний пристрій (для друку із двох сторін аркуша), власний вінчестер для зберігання певних документів, які доводиться часто друкувати. Основна відмінність мережевого принтера від звичайного, це те, що мережевий принтер має вбудовану мережеву карту. Його не потрібно підключати до комп'ютера. Він працює автономно. Сучасні принтери мають власний HTML сайт, що дозволяє працювати з ними через Internet і Intranet.

Існують також апарати класу принтер-копір або цифровий копір. Вони можуть виконувати функції як лазерного принтера, так і копіру. Цифровий копір спочатку сканує зображення в пам'ять, а потім друкує лазерним способом. Такими є практично всі кольорові копіри, однак вартість комп'ютерного інтерфейсу для кольорового копіру порівнянна з вартістю апарата. Крім того цифрові копіри забезпечують більше високу якість передачі відтінків навіть при чорно-білому друці.

Достоїнства лазерного друку:

- висока швидкість друку (від 4 до 40 і вище сторінок на хвилину);

- швидкість друку не залежить від роздільної здатності;

- висока якість друку (400 dpi лазерного кольорового принтера порівнянна з 1400 dpi струминного);

- низька собівартість копії (на другому місці після матричних принтерів);

- безшумність.

Недоліки:

- висока ціна апарата;

- високе споживання електроенергії;

- дуже висока ціна кольорових апаратів.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Струминний принтер	\|	Термопринтер та термосублімаційний принтер

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.