Откуда взялась лазерная печать?
В середине прошлого столетия, а если быть точным, то в 1938 году, американский физик и изобретатель первым запатентовал способ переноса сухих красок на листы бумаги. Все это оказалось возможным при использовании статической энергии в виде электричества. Уже через 10 лет компания Xeror взяла за основу метод электрографического переноса в своих первых аппаратах печати. Чтобы «довести до ума» и выпустить технику, которая автоматически выполняла печать, потребовалось еще десятилетие. Только тогда появились принтеры, которые можно было так назвать.
Первая модель называлась Xerox 9700 и в продажу поступила в 1977 году. Пользователями такой техники были большие офисы и предприятия. Некоторые характеристики того устройства даже соответствуют современным требованиям. Например: скорость работы 120 листов за минуту, дуплексная двухсторонняя печать. Через пять лет в 1982 выходит первая модель для домашнего использования. Ее выпускает компания Canon. После начинается бурное развитие рынка, на котором один за другим появляются разные бренды со своими моделями.
Устройство картриджа
Основным элементом любого печатающего устройства является картридж. Это может быть обычный, который состоит из двух бункеров, для тонера и отработки, и фотоцилиндра. Еще бывают драм-картриджи. Их конструкция позволяет разделить его на тонер и фотоэлемент.
Какая разница между драм и тонер картриджами Подробно о drum unit, toner и принт устройствах.
Внутри одного из отсеков находится тонер. Это специальный мелкозернистый порошок черного цвета или пурпурного, желтого и синего оттенков, если речь идет о цветном принтере. Вещество имеет определенные физические свойства, а у разных производителей они отличаются величиной зерна, намагниченностью и дисперсностью. Потому не существует универсального красителя, который подходит ко всем моделям принтеров.
Выглядит картридж примерно так, как указано на рисунке ниже. В зависимости от модели внешний вид может отличаться. Но принцип печати лазерного принтера остается неизменным независимо от конструкции. Состоит из таких частей:
- Бункер для тонера, в котором хранится порошок, ожидая своего времени применения для печати.
- Магнитный вал, через который тонер попадает с места хранения на фотоэлемент.
- Дозирующее лезвие контролирует толщину слоя порошка, который наносится на поверхность барабана.
- Ракель очищает фотобарабан после его контакта с листом бумаги после переноса красителя на бумагу от его остатков.
- Ролик заряда производит заряд поверхности фотовала.
- Отсек для отработанного порошка.
- Некоторые модели оснащаются чипами. Это небольшие по размеру микроплаты для сбора информации о количестве распечатанных листов. Чип может быть заменен при необходимости.
Головка для печати
В первую очередь нужно подчеркнуть, что устройство картриджа струйного принтера с головкой для печати является немного более сложным по сравнению с моделями без данного элемента. Именно от этой головки и находится в непосредственной зависимости качество печати. В некоторых принтерах струйной разновидности она расположена не в картридже, а в самом устройстве. Головка для печати представляет собой небольшую пластину из металла, которая расположена на нижней части расходного материала. Она состоит из большого количества отверстий, под которыми расположено множество т.н. дюз. Диаметр дюз настолько мал, что даже диаметр среза волоса человека превышает его. Благодаря таким небольшим размерам дюз краска не можете самостоятельно вылиться наружу. Чем меньше диаметр дюз и соответственно чернильных капель, тем меньшей зернистостью будет обладать отпечатываемое изображение. В свою очередь, это положительным образом сказывается на чёткости, разрешении и точности картинки. Но с другой стороны небольшой диаметр дюз резко повышает риск засыхания в ней краски и выхода расходного материала из строя. Таким образом, чем мельче полости на головке, тем картридж капризнее.
Как выбрать устройство для офиса
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.
О принтерах в целом
Принтер — это специальное цифровое устройство для вывода текстовой или графической информации на листы бумаги. В офисе или на дому без такой техники порой очень непросто обойтись. Такие аппараты бывают двух типов — лазерные и струйные. Есть и другие (матричные или светодиодные), но они менее распространены.
Лазерные чаще используют для печати текстовых данных в офисах. Работа такой техники быстрая, а обслуживание несложное. Для печати цветных изображений или фотографий в домашних условиях чаще используют струйные. В зависимости от ценовой категории разница качество их работы. В целом они незначительно сложнее в обслуживании, если это делать самостоятельно.
Как работает картридж лазерного принтера?
Как только включенному принтеру отправляется команда на печать, все составляющие части его начинают приводиться в движение. Таким образом, происходит предпечатная подготовка картриджа, после чего выполняются следующие действия. Принцип работы лазерного картриджа более подробно описан дальше.
В первую очередь заряжающий вал принимается равномерным образом покрывать всю поверхность фотовала, находящегося во вращении заряда со знаком минус.
На втором этапе производится т.н. засвечивание – заряженная со знаком минус поверхность фотовала начинает подвергаться засвечиванию со стороны лазеры. Данный луч, в свою очередь, активизируюется только в тех зонах, которые предназначены для дальнейшего нанесения красящего порошка, т.е. тонера. Поверхность фотовала, обладающая высокой фоточувствительностью, под влиянием луча начинает постепенно терять свой заряд со знаком минус. Лазерный луч, в свою очередь, осуществляет нанесение на него своего рода прообраза текста или рисунка.
Далее, в картридже лазерного типа осуществляется нанесение тонера. Получившийся на предыдущем шаге прообраз текста или картинки начинает преобразовываться в видимое изображение — именно оно в дальнейшем и будет перенесено на бумажный носитель. Порошок начинает постепенно притягиваться к поверхности вала под воздействием магнита. Из последнего как уже было сказано выше, выполнена его сердцевина. Красящий порошок, находящийся на поверхности вала, во время вращения последнего, начинает проходить через узенькую щель. Она образуется лезвием, называемым «Доктором» и валом.
Далее порошок на валу подвергается электризации, в результате чего они приобретает заряд со знаком минус. В дальнейшем микрочастицы тонера с зарядом минус начинают прилетать к тем зонам фотовала, которые ранее были засвечены. «Doctor Blade» («Доктор») при этом способствует равномерному распределению слоя порошка на магнитном валу, от чего, собственно говоря, в некоторой степени зависит качество распечатанного изображения.
Затем следует этап переноса красящего вещества на поверхность носителя. Барабан лазерного картриджа с нанесенным тонерным изображением, продолжая совершать вращательные движения, начинает постепенно соприкасаться с поверхностью бумаги. С другой стороны лист бумаги соприкасается с поверхностью вала переноса, который несет заряд со знаком плюс. В результате подобного действия те микрочастицы красящего порошка, которые обладают зарядом с минусовым знаком, начинают притягиваться к листу. Именно таким образом и получается текст или графика, «насыпанная» тонером на бумажном носителе.
После того, как был осуществлен перенос изображения, оно должно быть в обязательном порядке закреплено. Для этого лист с «насыпанным» текстом или графикой отправляется к узлу, отвечающему за закрепление полученного результата. Состоит он, как правило, из двух соприкасающихся друг с другом валов, нижний из которых служит для прижатия бумажного носителя к верхнему. Последний, в свою очередь, нагрет до такого температурного показателя, который способствует расплавлению частиц тонера и их припеканию к поверхности бумаги.
На следующем этапе механизм лазерного картриджа производит очистку барабана, т.к. некоторое количество красящего порошка в результате печати остается на фотовале и не переносится на поверхность бумаги. За функцию очистки данной детали отвечает специальное лезвие, или по-другому ракельный нож. Весь порошок, который остался на фотобарабане отправляется в емкость, предназначенную для отработанной краски. При этом, находящееся между данным бункером и барабаном лезвие, становится препятствием на пути тонера, чтобы избежать просыпания его микрочастиц на бумагу.
На последнем этапе работы картриджа производится стирание изображения, т.е. с поверхности фотовала удаляется изображение, нанесенное ранее лучом лазера. Для этой цели заряжающий вал равномерным образом покрывает поверхность фотовала с помощью заряда со знаком минус, восстанавливая его во всех тех зонах, где он был понижен под действием лазерного луча.
В целом как вы убедились, принцип действия картриджа, входящего в состав лазерного принтера, не является таким уж простым, как это кажется на первый взгляд. Данный расходный материал представляет собой довольно сложный механизм, который состоит из отлажено работающих деталей.
Основные функциональные составляющие принтера
Корпус устройства, является главным конструктивным элементом, в котором закреплены важнейшие функциональные блоки, это:
- модуль привода;
- модуль протягивания бумаги;
- модуль проявления изображения;
- модуль термической фиксации печати.
Рис. 2 Схема работы принтера
Привод
Основной деталью узла является двигатель, который вращает около 10 шестерней различной конструкции. Мотор, управляющий работой модуля, имеет вал до 6 мм и пару подшипников. Главное его достоинство, это отсутствие проблем с залипаниями между статором и ротором.
Привод работает в двух основных режимах:
- прогрев, вращение вала мотора влево;
- печать, вращение вправо.
Двигатель привода не подлежит ремонту, только замене. Стоимость детали невысока, поэтому не составляет финансовых трудностей при починке аппарата.
Механизм подачи бумаги
Листы подаются по специальному тракту, через систему валиков, по одному. Подача бумаги, в разных конструкциях лотков, может производиться сверху или снизу. Конструктивные элементы механизма в обоих случаях одинаковы:
- ролик подачи бумаги;
- тормозная площадка или шероховатый ролик—разделитель.
Часть механизма, занимающаяся отделением единственного листа, для его передачи на печать, подвергается истиранию в процессе работы. В результате сглаживания поверхности сепаратора, происходит захват нескольких листов, что приводит к другим неприятностям. Бумага сминается, рвется, и ее обрывки могут застрять в механизме.
Полый ролик с резиновой поверхностью, предназначенный для подачи бумаги, тоже не вечен и подвержен регрессивным изменениям. В результате разрушения резины, смещается позиционирование изображения и может произойти перекос бумаги в направляющих.
Узел переноса информации
Формирование изображения осуществляется модулем лазерного сканирования, закрепленного в корпусе аппарата, и фотоцилиндром, размещенным в картридже принтера.
Модуль лазерного сканирования состоит:
- из лазера с фокусирующей линзой;
- полигонального зеркала, вращаемого моторчиком;
- нескольких формирующих линз;
- стационарного зеркала.
Беспрепятственное прохождение луча лазера через линзы и качественное отображение от зеркал, обуславливает четкость печати и насыщенность цвета рисунка. Поддерживать трассу лазера в оптимальном состоянии, помогает своевременная очистка линз и зеркал от остатков тонера и бумажной пыли. Тонкая и кропотливая работа, по очистке системы, возможна только на профессиональном уровне.
Конструкция картриджа включает:
- фотоцилиндр;
- вал первичного заряда;
- ролик с постоянным магнитом.
Рис. 3 Схема работы картриджа
Светочувствительный барабан изготавливается из пустотелого валика, поверхность которого покрывается слоем с полупроводниковыми фотоэлементами. В процессе работы принтера, поверхность барабана травмируется, и его разрешение (количество точек на 1 дюйме) снижается. То есть, страдает качество изображения. В этом случае поможет или полная замена детали или только светочувствительной пленки.
Вал предварительного заряда изготавливается из металлического стержня одетого в плотную резиновую оболочку. Предназначен для покрытия барабана однородным зарядом и его стирания перед последующей задачей. Может выполнять в некоторых моделях функцию дворника по очистке фотобарабана от тонера и бумажной пыли. Из-за работы с пылеобразным тонером и возможности оседания на него бумажной пыли, подвергается загрязнению. Для сохранения скорости печати, рекомендуется регулярная очистка вала от наслоений пыли.
Магнитный валик, внутри которого установлен постоянный магнит, может иметь резиновое или другое токопроводящее покрытие. Материал поверхности определяют производители печатных аппаратов. Эта деталь подвержена определенной степени износа, которая зависит, прежде всего, от качества тонера. Деформированная поверхность валика снижает плотность печати. При восстановлении картриджей, эти валики очищаются или меняются при их грубых повреждениях.
Кроме того, в картридже присутствуют дополнительные детали, помогающие в работе или облегчающие ее, это:
- ракель, пластина, очищающая барабан от остатков красящего порошка;
- дозирующая пластинка, определяет количество тонера, наносимого на магнитный валик;
- уплотнители из фетра, для герметизации отсека с тонером.
Эти детали также подлежат очистке или замене при процедуре регенерации картриджа.
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 работает струйный принтер
Сначала датчик подачи бумаги загружает бумагу в принтер. Ролик вытягивает бумагу и продвигает внутрь принтера. Картриджи и трубки составляют систему распределения чернил. Но сердцем струйного принтера является печатающая головка. Она состоит из сопел, которые распыляют чернила.
Приводной ремень прикрепляет головку к шаговому двигателю. Именно так , при помощи таких частей он расшифровывает информацию, посылаемую компьютером. Его задача состоит в том, чтобы скоординировать работу печатающей головки, бумаги и чернил.
Чернила представляют из себя специальную смесь воды и красящих химических веществ, которые не позволяют им высыхать. Картриджи располагают как правило не больше трех цветов: голубых, желтых и пурпурных. В комбинации эти цвета могут дать огромное количество цветов. Имея всего 4.5 миллилитра краски, цветной картридж может выдать около 900 миллионов капель.
Главную роль играют 4 небольших моторчика. Один моторчик приводит в движение датчик бумаги, другой – ролик, проталкивающий бумагу в принтер , третий заставляет печатающую головку двигаться вперед и назад по бумаге , последний отвечает за выталкивание чернил .
Печатающая головка сделана из силикона , которая легко принимают любую форму , состоящая из огромного числа сопел ( в среднем 3000). Некоторые принтеры могут сами .Каждая сопла предназначена для своего цвета. Эти соплы похожи на котлы .
Из них жидкость выталкивается под воздействием тока и начинает деформироваться , тем самым проталкивая жидкость вперёд. Благодаря этой системе можно варьировать размер капель, которые будут выходить из отверстия. Скорость пьезоэлектрической печати на порядок выше чем термической.
C термоэлементом все обстоит иначе, который нагреваясь , образует вокруг себя пузырьки , которые выталкивают жидкость . В это время образуются газовые пузыри с чернилами , которые создают сильное давление в чернильной камере, после чего капли выходят через отверстия. После этого давление исчезает и туда попадает следующий определенный объем красок .
Так как температура работы очень высокая, то чернила необходимы на водной основе, чтобы не возгорались. Всё это происходит невероятно быстро. За 1 секунду сопла выталкивает 24000 капель, в случае с черными чернилами эта цифра достигает 35 000. Средняя скорость — 10 листов A4 в минуту. Помимо скорости также важна и точность нанесения этих капель.
Благодаря такому невероятному устройству струйного принтера, начиная от моторчиков , и заканчивая печатающей головкой , мы можем наслаждаться быстрой и качественной печатью , без излишних напряжений и без определенного знания принципа печати, познаний в техники и электронике .Полагаю, принцип работы струйного принтера понятен.
Достоинства лазерных принтеров:
- Печать лазерного принтера имеет высокую устойчивость к воздействию внешних негативных факторов(водо и светостойкость) и долговечность
- Высокая производительность, высокая интенсивность печати экономит время и деньги, это идеальный офисный принтер
- Низкое соотношение шум\скорость, т.е. документы печатаются тихо и без лишних проблем.
- Картриджа хватает на 2000-2500 тысячи копий
- Самая низкая удельная стоимость печатного листа (измеряется в центах за страницу) достигается низкой удельной стоимостью материалов и комплектующих
- Не предъявляют высоких требований к качеству бумаги, однако неплотная и рыхлая бумага в них часто застревает.
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.
Упрощенная классификация тонера
| Признак | Виды тонера |
| Технология получения |
|
| Магнитные свойства |
|
| Цвет |
|
| Заряд |
|
| Тип полимера в составе |
|
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
| Системы печати | Заряд тонера | Заряд фотобарабана | Примеры |
| цифровая система печати | отрицательный | отрицательный | HP, Canon, Sharp, Ricoh, Samsung, Lexmark и др. |
| цифровая система печати | положительный | положительный | Kyocera, Brother и др. |
| аналоговая система печати | положительный | отрицательный | Canon, Xerox, Sharp и др. |
| аналоговая система печати | отрицательный | положительный | Kyocera Mita |
Оснащение лазерных картриджей чипами
В настоящее время, все производители оснащают сменные блоки для принтеров программируемыми модулями – ЧИПами. Наличие подобных аксессуаров в картриджах имеет как положительные, так и отрицательные стороны.
Что хорошего в ЧИПах
- Фиксируют количество неотработанного тонера.
- Определяют объем использованной краски, возвращенной в отсек отработки.
- Взаимодействуют с системой автоматической калибровки аппарата. Система отслеживает чистоту цветопередачи и качество печати.
- Оптическая система, расположенная в картридже, записывает данные в модуль.
Рис. 3 Картриджи для цветной лазерной печати
Что плохого в ЧИПах
- Может быть запрограммирован на определенное количество отпечатанных листов или даже поворотов фотобарабана.
- После сообщения об окончании тонера, нарушается взаимосвязь с системой калибровки. На отпечатках появляется сопутствующий фон и снижается цветопередача в цветных принтерах.
- Некоторые модули могут работать только с определенными моделями принтеров и картриджей. К примеру, в цветном лазерном принтере нельзя поменять чипы на картриджах, с красного на зеленый или черный блок.
- Бесконтактные радиочипы сложно обнаружить и заменить.
- После окончания краски, ЧИП может заблокировать работу принтера.
- Не перепрограммируемые ЧИПы, стоят довольно дорого.
Клиентам не стоит грешить на жадность компании производящей повторную заправку картриджей. Помимо стоимости тонера, приходится заменять некоторые детали, подвергшиеся значительному износу или деформациям при экстремальной эксплуатации. Но, самую значительную часть стоимости повторной заправки составляют программируемые модули.
9639
Обзоры экспертов Картриджи
Что же внутри
Лазерный принтер состоит из платы, лазерной головки, печатного блока – в него встроена печка и электродвижок для вращения барабана, а также картриджа. Картридж лазерного принтера – съемная заменяемая деталь.
Плата – это мозг принтера. Через плату происходит передача команд от компьютера к принтеру, управление всеми элементами, которые находятся внутри принтера, в том числе направлением лазерного луча.
Печатный блок. Печатный блок имеет сложное строение. Он сочетается в себе механические элементы – шестеренки и рычажки, с помощью которых происходит взаимосвязанное движение барабана, валиков подачи бумаги, подачи тонера и вывода отпечатанного листа; термические – электронагревательная полоска (печка), за которую такой печатный аппарат иногда называют термопринтером.
Картридж. Это основной печатный элемент лазерного принтера. Устройство картриджа лазерного принтера включает в себя несколько взаимосвязанных компонентов.
