Как работает картридж лазерного принтера видео
Обновлено: 06.07.2024
Познавательная статья о работе лазерного принтера. Шаг за шагом в простой форме объясняется процесс печати в лазерном принтере.
Лазерный принтер – одно из оригинально разработанных электронных устройств, чья работа основана на ксерографировании или электрофотографии. Но если Вам интересно как работают лазерные принтеры, выдавая четкие и ровно напечатанные страницы, то для Вас будет интересно прочитать эту статью. В этой статье мы попробуем вкратце дать объяснение принципу работы лазерного принтера.
Лазерные принтеры способны распечатывать страницы быстрее, чем старые матричные и струйные принтеры. Кроме превосходства перед другими принтерами в скорости, лазерный принтер превосходит их в точности печати. Но как лазер, который представляет собой монохроматический луч света, способствует процессу печати в принтере? В этой статье мы постараемся выяснить, на каком принципе основана работа лазерного принтера. Прочитав эту статью, Вы наверняка будете больше ценить это удивительное электронное изобретение.
О лазерном принтере
Гари Старквезер изобрел лазерный принтер в 1969 году, работая на ксероксе. Он использовал принцип ксерографической печати, усовершенствовав тем самым скорость печати, в прошествии нескольких десятилетий данный принтер быстро завоевал рынок. Первый коммерческий вариант лазерного принтера была модель IBM 3800, которая имела размер большой комнаты. В процессе технологического развития лазерный принтер также усовершенствовался и стал значительно меньше в размерах, более аккуратным, и стал гораздо быстрее распечатывать страницы. Технология производства, которая изначально стоила тысячи долларов, в настоящее время очень сильно изменилась, а стоимость лазерного принтера не превышает 100 долларов. Портативные лазерные принтеры являются главным выбором в большинстве учреждений. Итак, давайте разберемся, как так получилось, что лазерный принтер способен печатать около 200 страниц в минуту
Как работает лазерный принтер?
Чтобы выяснить, как работает лазерный принтер необходимо понять лишь единственный физический закон – «разноимённые заряды притягиваются, а одноимённые заряды отталкиваются». Давайте проследим работу лазерного принтера при каждом шаге печати страницы. Вы загружаете в отсек принтера чистую бумагу и подаёте команду на печать, через несколько секунд Вы получаете аккуратно распечатанные страницы. Но, что происходит в эти несколько секунд!?
- Шаг1: Орган управления принтера получает набор данных и создаёт растровое изображение
Как только Вы подали команду принтеру на печать, персональный компьютер кодирует информацию страницы с помощью специального машинного «языка управления печатью». Затем кодированную информацию получает орган управления принтера, он считывает её и подготавливает страницу согласно исходным условиям печати, а затем подаёт сигнал устройству для растрового сканирования, которое в свою очередь уже преобразовывает сигнал в битовое или растровое изображение. Изображение временно сохраняется в памяти принтера, после чего начинается процесс печати. - Шаг2: Вращающийся барабан фоторецептора обладает положительным зарядом
Центральным местом лазерного принтера является барабан с фотопроводящей поверхностью, которая обладает определённым зарядом до тех пор, пока на неё не будет подан свет лазера, который в свою очередь заставляет эту поверхность разряжаться. Попадая на определённую область поверхности барабана, фотоны света (элементарные частицы, квант электромагнитного излучения) в этом месте увеличивают проводимость и заставляют эту область разряжаться. Т.е. можно сказать, что фотоны света убирают заряды из области попадания фотонов на поверхности вращающегося барабана. Поддержание постоянного заряда поверхности барабана происходит благодаря использованию скоротрона (натянутый провод, который находится под напряжением относительно барабана). Заряд на поверхности может быть как положительным, так и отрицательным. Давайте договоримся, что в дальнейшем барабан обладает положительным зарядом. - Шаг3: Лазер делает электростатический рисунок страницы на фоточувствительной поверхности
В процессе печати вращающийся барабан подвергается воздействию луча лазера. Используя целый комплекс из зеркал и линз, лазер набрасывает битовое изображение на поверхности барабана. Согласно условиям печати растровый процессор направляет лазерный луч на движущуюся фоточувствительную поверхность барабана. Области, в которых фотоны попадают на поверхность, разряжается, создавая сеть с отрицательным зарядом на положительно заряженной поверхности вращающегося барабана. Часть за частью, цельное битовое или растровое изображение вытравливается на поверхности в виде отрицательной электростатической картинки. Представьте оконное стекло, покрытое пылью. Вы можете на таком окне что-то нарисовать, стирая пыль со стекла пальцем, также и лазер рисует нужную картинку на поверхности барабана, стирая с неё положительные заряды. - Шаг:4 Положительно заряженные частицы тонера (красящего порошка) встраиваются в области с отрицательными зарядами
В ходе своей работы вращающийся барабан взаимодействует с положительно заряженными частицами тонера, который располагается в специальном бункере. Тонер представляет собой сухой порошок, сделанный из пигмента и пластичного полимера. Т.к. разноимённые заряды притягиваются, одноимённые заряды отталкиваются, то положительно заряженная поверхность барабана отталкивает частицы тонера. Но отрицательно заряженные (разраженные) области этой поверхности, которые в целом составляют электростатическую картину страницы, притягивают частицы тонера. Именно таким образом частицы тонера внедряются на поверхность барабана, прямо на места электростатической картины страницы. - Шаг5: Чистая страница пропускается через барабан, происходить печать
На данном этапе содержащийся на поверхности барабана тонер соприкасается с отрицательно заряженным чистым листом бумаги. Как только поверхность бумаги соприкасается с барабаном, уже положительно заряженные частицы тонера прилипают к бумаге, создавая необходимую нам страницу. После этого листок бумаги выкатывается из барабана, с прикреплёнными на нём частицами тонера. - Шаг 6: С помощью нагретых роликов тонер закрепляется на бумаге
Листок бумаги с нанесённым тонером пропускается через нагретую тефлоновую поверхность специально предусмотренных роликов, при этом расплавляется содержащийся в тонере пластик, что окончательно прикрепляет тонер к бумаге. И в конечном итоге мы получаем точную физическую копию имеющегося в электронном виде документа! Лист бумаги выкатывается из принтера, и мы можем использовать распечатанный документ в своих целях.
Устройство лазерного принтера и принципы печати. Преимущества и недостатки использования лазерного принтера в повседневной жизни.
Многие полагают, что лазерный принтер назван так, потому что он выжигает изображения на бумаге лазером. Однако, одного лазера недостаточно, чтобы получить качественный отпечаток.
Самым важным элементом лазерного принтера считают фотобарабан. Он представляет собой цилиндр, покрытый светочувствительным слоем. Другой необходимый компонент тонер – красящий порошок. Его частицы вплавляются в лист бумаги, оставляя на нем нужное изображение.
Фотобарабан и бункер с тонером чаще всего являются частью одного цельного картриджа, который вдобавок имеет еще множество других важных деталей – ролики заряди и проявки, чистящее лезвие и бункер для отработанного тонера.
А теперь рассмотрим как же это все происходит более подробно.
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.
Преимущества лазерного принтера
Считается, что скорость печати у лазерного принтера выше чем у струйного. В среднем это 27-28 отпечатков в минуту. Поэтому их используют для печати большого количества документов.
Устройство не сильно шумит во время работы. Качество печати очень высокое при низкой себестоимости отпечатка, что достигается за счет низкого расхода и цены тонера. Стоимость большинства моделей лазерных принтеров также вполне доступна.
Много лет ведутся споры по поводу того, наносит ли лазерный принтер вред здоровью. Частицы тонера, используемого при лазерной печати, настолько малы, что легко проникают в организм человека, оседают и накапливаются в дыхательных путях. При постоянном контакте с тонером на протяжении 15-20 лет могут развиться головные боли, астма и другие заболевания.
Однако, производители принтеров уверяют, что от ежедневного использования принтера нет никакого вреда. Технологии производства постоянно совершенствуют, а картриджи тестируют в лабораториях.
Скорость, срок службы и качество печати у лазерных принтеров действительно на высоте. Это устройство незаменимо в работе и повседневной жизни многих пользователей и не так прихотливо как капризные струйники, у которых часто бывают проблемы с печатью при перезаправках.
Если же вам все-таки досталась не самая удачная модель лазерного принтера и вы пользовались им совсем не много, то не отчаивайтесь. KupimToner выкупает новые принтеры от разных брендов, а также комплектующие к ним, предлагая достойную цену.
Принтер HP LaserJet Pro M104A
Принтер Brother HL-1112R
Принтер Brother HL-1112R
В магазинах на полках можно увидеть принтеры разных брендов, но всех их можно разделить на два вида, струйные и лазерные. Если со струйными все более или менее понятно, жидкие чернила наносятся капельным способом, то как работает лазерный принтер, не всем понятно.
История возникновения лазерной печатной техники
Первый прототип лазерного принтера был изобретен 1938 году Честером Карлсоном, который на момент его изобретения учился на юридическом факультете и работал юристом в патентном бюро США. Первые отпечатанные при помощи статического электричества листы были получены в его домашней лаборатории. Сначала он пытался продать свою разработку IBM. Но те отказались покупать изобретение. Только в 1946 году его научной разработкой заинтересовалась частная компания Xerox. А в 1949 году на рынке впервые появились принтеры, которые используют для печати сухие чернила.
Первые модели были очень громоздкими и требовали определенного уровня подготовки от операторов. Через десять лет после первого выпуска промышленной модели появились более компактные и удобные аппараты. Модель носила название Xerox 914. Она печатала со скоростью 7 листов в минуту, что на тот момент считалось очень высоким показателем. При этом качество изображение было значительно выше, чем у популярных тогда матричных принтеров.
Первый лазерный принтер появился в 1969 году все у той же Xerox. В 1978 году одному из сотрудников компании, Гэри Старкуезеру, удалось изобрести лазер и установить его в аппарат. Это было первое устройство лазерного принтера. Однако первая модель получилась слишком дорогой. Цена аппарата составляла около 350 000 долларов.
Важно! Некоторые модели принтеров используют тонер с положительно заряженными частичками, а барабан заряжают не отрицательными, а положительными зарядами.
Такая разница возникла потому, что разные компании использовали собственные разработки, которые считались секретом фирмы. Тогда было мало известно, что такое представляет собой лазерный принтер, как он устроен, но были известны принципы, по которым он должен работать. При выборе тонера для заполнения картриджа это надо учитывать!
Так как спрос на лазерные принтеры в начале 80-х годов вырос, то появились другие компании, которые хотели заработать на этом рынке. Первая доступная модель аппарата была выпущена компанией Cannon. Xerox со временем утратили свои позиции и ушла с рынка. Сегодня в магазинах оргтехники можно увидеть лазерные принтеры самых разных брендов. Появились различные модели, но устройство и принцип работы лазерного принтера остался прежний.
Что же внутри
Лазерный принтер состоит из платы, лазерной головки, печатного блока – в него встроена печка и электродвижок для вращения барабана, а также картриджа. Картридж лазерного принтера – съемная заменяемая деталь.
Плата – это мозг принтера. Через плату происходит передача команд от компьютера к принтеру, управление всеми элементами, которые находятся внутри принтера, в том числе направлением лазерного луча.
Печатный блок. Печатный блок имеет сложное строение. Он сочетается в себе механические элементы – шестеренки и рычажки, с помощью которых происходит взаимосвязанное движение барабана, валиков подачи бумаги, подачи тонера и вывода отпечатанного листа; термические – электронагревательная полоска (печка), за которую такой печатный аппарат иногда называют термопринтером.
Картридж. Это основной печатный элемент лазерного принтера. Устройство картриджа лазерного принтера включает в себя несколько взаимосвязанных компонентов.
Как устроен картридж
Картридж лазерного принтера состоит из барабана, резинового роллера, магнитного роллера, лезвия дозирования тонера и бокса, в который засыпается тонер. По бокам картриджа установлены шестерни, с помощью которых роллеры и барабан приводятся в движение. Магнитный роллер состоит из внешнего корпуса и магнитного сердечника. Магнит притягивает частички тонера, а лезвие выравнивает их по всей поверхности вала.
Интересный факт! Картридж – это чисто механический аппарат, который запускается приводом. На картридже установлен небольшой чип, но он нужен только для сбора информации компьютером о количестве напечатанных страниц за все время работы принтера. Чип можно убрать – картридж будет работать также как и прежде.
Почти все модели картриджей поддерживают возможность повторного заполнения тонером. Картридж – это заменяемый элемент принтера. Через некоторое время в негодность приходит фотобарабан и магнитный роллер. Это сопровождается ухудшением качества печати, появлением белых и черных полос.
Процесс рождения оттиска
Процесс того, как работает принтер, выглядит следующим образом:
- Получив команду печати от компьютера, барабан начинает вращаться. Вместе с ним вращается резиновый роллер, который заряжает фотобарабан отрицательными частицами.
- Лазер обнуляет заряд в тех местах, на которые должен наноситься текст или рисунок.
- Отрицательно заряженные частички тонера попадают на нейтральные участки – так образуется изображение.
- С помощью специальных роликов, лист бумаги заряжается положительными частичками, возникающими в процессе трения.
- Рисунок или текст переносятся за счет разницы в заряде на бумагу.
- Изображение закрепляется тем, что специальной печкой, которая находится в печатном блоке, оно «впекается» в бумагу под действием высокой температуры (около 200 градусов Цельсия).
- Остатки отработанных чернил счищаются резиновым роликом, этим же роликом снова заряжается барабан.
Важно! На некоторых принтерах используется лента переноса изображения. Если она имеется, то сначала изображение формируется на ней, а потом переносится на фотобарабан.
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.
Экспонирование
Лазер расположен в передней части корпуса лазерного принтера или сбоку. Луч лазера попадает на фотовал и меняет заряд на его поверхности с отрицательного на нейтральный (не путать с положительным!). Экспонирование (освещение) лазером линейную разверстку с высокой частотой. В старых моделях сложная фокусировка производилась с помощью зеркал и линз. Схема принтера была очень сложной, а сам аппарат занимал большую площадь. Современные модели принтеры устроены проще, но при этом качество печати у них выше. Они занимают мало места и могут печатать с большой скоростью – до 27 страниц в минуту.
Важно! Барабан очень чувствителен к царапинам. В местах, где фоточувствительное покрытие содрано заряд всегда нейтральный. Это отражается на качестве печати. В этих местах появляются черные или белые полосы.
Проявка
На поверхности барабана образуется зеркальное изображение. Частички тонера переносятся с магнитного роллера на поверхность барабана и прилипают к нему за счет разности заряда. Проявка монохромного и цветного принтера отличаются, так как устроен цветной принтер сложнее. При цветной печати изображение сначала формируется на ленте переноса изображения, а потом только переносится на барабан и бумагу.
Интересно! Если прервать печать и вытащить картридж из принтера, то на барабане можно увидеть изображение, но только при условии, что до его поверхности не касались пальцами.
Перенос
Перенос на бумагу производится под действием все того же статического электричества. При этом бумага даже не касается поверхности фотобарабана! Бумагу, перед тем как пропустить под фотовалом, наэлектрилизовывают с помощью резиновых валиков. Когда она проходит мимо барабана, то отрицательные частички с него перелетают на поверхность бумаги, которая имеет положительный заряд. На бумаге образуется изображение, а ее поверхность становиться нейтрально-заряженной.
Закрепление изображения
После того, как рисунок или текст будут перенесены на бумагу, их надо закрепить, иначе изображение осыплется, как только лист бумаги попадет в руки. Тонер закрепляют на бумаге при помощи печки. Печка нагревает частички чернил, они плавятся, становятся жидкими, проникают вглубь бумаги и мгновенно затвердевают. Образуется нестираемое и невыгораемое изображение высокой четкости.
ВАЖНО! Частички чернил (тонера) начинают плавиться при температуре 180-200 градусов, независимо плавились они до этого или нет. Поэтому на лазерном принтере нет двусторонней печати (программно), так как печать с обратной стороны приводит к ухудшению качества на лицевой. К тому же в воздух выделяются едкие ядовитые вещества, которые входят в состав тонера и бумаги.
Как осуществляется цветная лазерная печать
Принтер для цветной лазерной печати имеет более сложное строение, но принцип работы принтера такой же, как для монохромной. Это касается не столько печатного блока, сколько устройства картриджа, лазера и платы.
Ниже дано описание того, как происходит процесс цветной печати:
- Сначала цифровое изображение обрабатывается с помощью специально разработанных для этого алгоритмов и передается на плату управления принтера.
- Лазером формируется изображение на поверхности барабана.
- Из разных боксов под тонер, в определенном порядке, из отдельных сопел, подается тонер определенного цвета.
- Мелкие разноцветные частички сухих чернил наносятся на ленту переноса изображения. Под лентой находится фотовал, который притягивает частички тонера.
- Изображение переносится на бумагу, частички тонера запекаются печкой.
В результате должно получиться изображение высокой четкости. Процесс печати на цветном принтере займет больше времени, так как боксы с чернилами перемещаются, чтобы на тот или иной участок на бумаге в итоге приобрел нужный цвет и оттенок. В боксах содержатся чернила синего, желтого, лилового и черного цвета.
Важно! Цветные фотографии на цветном лазерном принтере получаются хуже, чем на струйном. Это связано с тем, что на таком изображение много полутонов, которые аппарату труднее печатать. А вот изображение графиков и диаграмм лучше на лазерном, и цвета держатся дольше.
Несмотря на то, что в продаже есть цветные лазерные принтеры, они пользуются меньшим спросом, чем цветные струйные. Покупателей отталкивает цена и сложность обслуживания. Однако с монохромными моделями все как раз наоборот. Высокая скорость печати, четкость изображения и низкая стоимость обслуживания (тонер стоит дешево и хватает его надолго), сделали его незаменимым помощником в офисе и дома.
Современные принтеры имеют несколько видов, отличающиеся между собой способом формирования и печати изображения.
Лучшим решение в данное время является лазерные принтеры, принцип работы, который мы и рассмотрим дальше.
Тексты и графика после печати такими принтерами более устойчивы к воздействию влаги, менее истираются и выцветают.
Конечно, начали появляется уже более современные 3D принтеры, но про них речь пойдет в других статьях.
Работа лазерного принтера состоит из нескольких этапов:
Заряд фотовала
На специальный ролик подается напряжение, заряжающее его отрицательно. Затем этот заряд поступает на поверхность фоторецептора барабана, который находится в движении.
При этом оптическую плотность изображения можно регулировать смещением силы напряжения постоянного тока.
Сканирование изображения с помощью лазера
Поверхность фотовала, имеющая отрицательный заряд, проходит под лучом лазера. С помощью зеркала, которое вращается, луч проходит через линзу распределения и направляется на фотовал.
Лазер отмечает только те места фоточувствительной поверхности, на которые в дальнейшем наносится тонер. Засвеченные участки становятся электропроводящими, и часть их заряда перемещается на основание вала, состоящего из алюминия.
Проявление изображения путем наложения тонера
Процесс подразумевает проявление невидимого электростатического рисунка с помощью магнитного вала.
Тонер, имеющий отрицательный заряд, притягивается к его поверхности. При вращении этого вала, заряженный тонер проходит между ним и дозировочным лезвием, попадает на фотовал и притягивается на места, имеющие отрицательный заряд.
Перенос тонера на бумагу
Полностью сформированное изображение на поверхности фоторецепторного вала переносится на бумагу благодаря ролику переноса, имеющего положительный заряд. Этот ролик передает свой заряд бумаге, тем самым притягивая частицы тонера, имеющие отрицательный заряд.
Закрепление тонерного изображения
Насыпанное тонером изображение фиксируется на бумаге за счет работы двух роликов:
Ролик закрепления, который нагревается до определенной температуры и расплавляет тонер;
Прессующего ролика, вжимающего изображение в бумагу.
Все пять этапов печати отрабатываются буквально в какие-то доли секунды, поэтому процесс печати изображения занимает гораздо меньше времени, в сравнении с принтерами, использующими струйный метод.
Следует заметить, что тонер используемый в лазерных принтерах, на много практичней, чем краска струйных принтеров.
Читайте также: