Почему принтер называется лазерным

Обновлено: 17.05.2024

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.

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.

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.
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.

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.

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:

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

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.

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.
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.

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.

Кратко о достоинствах

Высокая скорость печати.
Низкая себестоимость отпечатанного листка.
Большой срок эксплуатации при правильном уходе.
Высокое качество полученного изображения.
Простота эксплуатации.

Популярные представители

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.
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.
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.
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.
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.

Первый лазерный принтер был выпущен фирмой IBM еще в 1975 году и с тех пор лазерные принтеры начали постепенно захватывать рынок снижаясь в стоимости постепенно вытесняя привычные "струйники".

Главную роль здесь играет ценовой факт: хотя сам лазерный принтер дороже обыкновенного струйного принтера, да и картридж по цене дороже обычно в два раза, но в конечном счете получается что иметь лазерный принтер более выгодно.
На самом деле- если картриджа от струйного принтера хватает в среднем на 500- 800 страниц печати, то лазерный принтер на одном картридже может выдать и до 3000 страниц, что согласитесь, уже экономия.

Как устроен лазерный принтер

Почему принтер называют лазерный?

Потому что при его работе используется лазерный луч. Основой лазерного принтера служит светочувствительный барабан. Но он не просто чувствителен к свету- он еще может принимать электрический заряд.
Основой для печати в лазерном принтере служит специальный порошок- тонер. И этот самый тонер прилипает к барабану именно за счет его заряженности.
Сначала фотобарабан заряжается до определенного потенциала. Зарядку ему передает специальный ролик- ролик зарядки.
А вот далее как раз и начинается основная роль лазера: лазерный луч попадая на барабан снимает заряженный потенциал в "светлых" участках оставляя лишь те участки которые требуется отпечатать.

Бумага в лазерный принтер подается так-же за счет системы роликов, но они не все они выполняют роль лишь "проката". Один из них так-же имеет свой заряд, причем больший чем заряд у барабана.
Конструктивно сделано так что лист бумаги "прокатывается" между барабаном и вторым роликом зарядки. Так как второй ролик имеет больший потенциал то тонер "перетекает" на бумагу. Остатки тонера снимаются еще одним роликом- чистящим.
Ну а дальше все просто- бумага проходит через нагревательный элемент- "печку", где тонер расплавляется и впекается в бумагу.

Видео по этому поводу:

Порой мы даже не задумываемся, сколько времени проходит с момента того или иного открытия, прежде чем оно станет применимым в обычной, повседневной жизни. Сколько требуется дополнительных сил, средств и расчетов, а порой и упорства на доведение этих теоретических разработок до их практического применения.

В нашем случае мы говорим о способах печати, которых, кстати сказать, не так уж и мало. Но остановимся мы на трех самых распространенных способых.

Матричные принтеры

Матричные принтеры являются одними из первых устройств автоматической печати. Их конструкция включает в себя печатающую головку (каретку), которая двигается вдоль строки и наносит символы ударами иголок, прижимающих ленту, пропитанную чернилами, к бумаге. Собственно, матричными такие принтеры называются потому, что все доступные для печати символы являются частью матрицы, образуемой расположением игл (которых может быть, например, 9 или 24).

Печатающие головки от принтеров Robotron и Epson FX-1000

Игла при этом приводится в движение небольшим электромагнитом. Исходя из всего этого ясно, что типичный матричный принтер способен печатать лишь по одной строке за раз, хотя встречаются экземпляры, печатающие за раз несколько «скученных» строк для повышения плотности точек.

Механизм протяжки красящей ленты с печатающей головкой.
Robotron CM 6329.02 M

Одним из первых матричных принтеров был LA30, производимый компанией Digital Equipment Corporation. Устройство могло печатать только заглавные буквы размером 5 на 7 точек со скоростью 30 символов в секунду на бумаге специального размера (80 символов на строку). Печатающая головка управлялась шаговым двигателем, а бумага протягивалась не особенно надежным и весьма шумным двигателем с храповым механизмом. LA30 имел как последовательный, так и параллельный интерфейс, однако в первом случае при возврате каретки в строке пропечатывались символы-заполнители.

Вслед за LA30 появился LA36, имевший куда больший коммерческий успех и ставший фактически архетипом компьютерного терминала матричной печати. В новой модели использовалась печатающая головка от LA30, однако длина строки была увеличена до 132 символов различного регистра и для печати годилась стандартная перфорированная бумага. Каретку приводил в движение более мощный сервопривод с электромотором, оптическим датчиком положения и тахометром. Ну, а бумага протягивалась уже знакомым двигателем с храповым механизмом.

LA36 имел только последовательный интерфейс, однако, в отличие от предшественника, не использовал символы-заполнители. Несмотря на то что принтер никогда не принимал от компьютера больше 30 символов в секунду, печатать он мог вдвое быстрее. Поэтому при возврате каретки следующие символы попадали в буфер и при печати новой строки принтер наверстывал упущенное со скоростью 60 символов в секунду. Из-за этого его всегда можно было узнать по чередующемуся шуму быстрой и обычной печати.

В то время как Digital Equipment Corporation расширяла линейку своих принтеров, основываясь на LA36, компания Centronics занималась реализацией принтерных механизмов японской Brother Industries и имела своей целью бюджетные решения. В процессе компания разработала известный всем пользователям матричных принтеров одноименный интерфейс, который стал стандартом де-факто и оставался им до появления в конце 1990-х годов шины USB.

В целом матричные принтеры считались устройствами недорогими и до 1990-х были наиболее распространены на рынке. Самой, пожалуй, популярной моделью был Epson MX-80. Однако с тех пор цены на них оставались примерно неизменными, создавая благоприятный фон для дешевеющих струйных и лазерных принтеров. Кроме того, на работе и дома пользователей преследовал резкий шум двигателей с храповым механизмом (хотя поздние модели уже стали работать тише). Да и качество печати было не всегда приемлемым, из-за чего многим приходилось покупать ПО наподобие Bradford или Windows 3.1, которое, кстати говоря, работу принтера сильно замедляло.

Все это постепенно привело к тому, что матричные принтеры уступили пальму первенства струйным и лазерным моделям, сохранив за собой лишь довольно узкую специализацию вроде печати чеков и тому подобных документов, также они применяются в бухгалтериях и билетных кассах для впечатывания текста в готовые бланки.

Одна из последних моделей матричных принтеров EPSON
36-игольчатый DFX-9000, за каких-то 3500 у.е.

История струйной печати

История популярной ныне струйной печати, или, выражаясь научным языком, технологии безударного точечного высокоскоростного нанесения чернильных капель из микроскопических отверстий на твердый носитель для создания на нем требуемого изображения, насчитывает не один десяток лет. Но самым что ни на есть истоком, эту технологию впоследствии породившим, можно считать исследования француза Феликса Саварта, который еще в 1833 году обнаружил и отметил однотипность образования капель жидкости, выпускаемой через узкое отверстие. Математически это было впервые описано в 1878 году лордом Рейли (тогда еще будущим лауреатом Нобелевской премии). Однако лишь через много лет, в 1951 году компания Siemens запатентовала первое устройство, разделяющее струю на однотипные капли. Это изобретение привело к созданию мингографа, одного из первых коммерческих самописцев, используемых для регистрации значений напряжения.

В начале 1960-х профессор Суит из Стенфордского университета продемонстрировал, что с помощью волн давления поток жидкости можно разбить на одинаковые по размеру и удаленности друг от друга капли. На их непрерывный поток можно было выборочно подавать электрический заряд. При прохождении через электрическое поле заряженные капли отклонялись и собирались в коллекторе для рециркуляции, а незаряженные пролетали мимо него, попадали напрямую на твердый носитель и образовывали заданное изображение. Данный процесс получил название непрерывной струйной печати. К концу 1960-х годов изобретение Суита привело к появлению устройств A. B. Dick VideoJet и Mead DIJIT.

В следующем десятилетии всем известная компания IBM лицензировала вышеописанную технологию и запустила обширную программу ее адаптации к использованию в собственных принтерах. Первым результатом можно считать струйный принтер IBM 4640, представленный в 1976 году в качестве «периферийного устройства печати текста на твердых носителях».

Примерно в то же время профессор Херц из Лундского Технологического Института, что в Швеции, самостоятельно и независимо разработал ряд методов непрерывной струйной печати с возможностью регулирования параметров потока капель для печати в градациях серого цвета. Среди его разработок был метод управления количеством капель, приходящихся на один пиксел, который позволял регулировать плотность чернил и получать нужные оттенки. Данный метод был впоследствии лицензирован рядом компаний, включая Iris Graphics и Stork, для коммерческого производства качественных изображений для рынка препресса.

Несмотря на такую интенсивность развития непрерывной струйной печати, не стоит забывать и о методе drop-on-demand (или «капли по требованию»), суть которого заключалась в том, что устройство выпускало капли чернил только при необходимости их попадания на носитель. Очевидно, что данный подход исключал за ненадобностью сложную систему заряда и отклонения капель, а также ненадежные системы рециркуляции. Наработки в этой области были применены в устройстве последовательной печати символов Siemens PT-80 в 1977 году, а также в принтере компании Silonics, появившемся годом позже. В данных устройствах электрические импульсы приводили к выпуску чернильных капель под действием волны давления, создаваемой механическим движением пьезокерамического элемента.

В последующие годы, включая 1980-е, технология «капель по требованию» развивалась, эволюционировала и давала рождение новым коммерчески производимым принтерам. Предполагалось, что простота блоков нанесения чернил обеспечит высокую надежность струйных принтеров. Однако от проблем избавиться не удавалось, и много дегтя добавляли характерные засоры сопел и непостоянство качества изображения.

В 1979 году специалисты компании Canon изобрели метод печати по технологии drop-on-demand, в соответствии с которым капли выпускались из сопел из-за роста и схлопывания туманообразных частиц чернил на поверхности небольшого нагревателя, расположенного рядом с соплом. Canon назвала эту технологию bubble jet («пузырьковая печать»). Простота конструкции подобной печатающей головки и высокая точность нанесения чернил, которая обеспечивалась существующими технологиями производства, сделали данное решение достаточно дешевым при высокой плотности сопел.

Примерно в то же время компания Hewlett-Packard независимо разработала схожую технологию, которую она назвала «термической струйной печатью» (thermal inkjet). А в 1984 году она же выпустила на рынок решение ThinkJet — первый коммерчески успешный и относительно недорогой струйный принтер, работающий по технологии bubble jet.

Термическая струйная технология

Пьезоэлектрическая технология

Пузырьково-струйная технология

Стоимость печатающей головки ThinkJet, которая насчитывала 12 сопел, была достаточно низка, чтобы иметь возможность просто выкинуть ее по опустошении картриджа. Сделав печатающую головку заменяемой, компания фактически решила извечную проблему надежности. С тех пор эта технология постоянно развивалась силами Hewlett-Packard и Canon, чьи усилия вознаграждались успехом их решений. Понятно, что успех этот обеспечивался постоянным повышением разрешения печати и расширением диапазона цветов при одновременном падении цен. Начиная с конца 1980-х годов, благодаря невысокой цене, компактным размерам, тишине работы и, естественно, цветовому диапазону струйные принтеры, работающие по технологии thermal inkjet или bubble jet, становились все более жизнеспособной альтернативой матричным устройствам среди конечных пользователей и, в конце концов, завоевали рынок недорогих цветных печатающих устройств.

Epson Color 200

История лазерных принтеров

Прежде чем рассказать об истории лазерных принтеров, необходимо пояснить, в чем, собственно, заключается суть технологии, на которой эти устройства основаны.

В основе лазерной печати лежит всем известное статическое электричество, которое заставляет притягиваться объекты с противоположными зарядами. Принтер использует этот эффект в качестве своеобразного «клея» временного действия. Главной частью печатающего устройства является фоторецептор — обычно вращающийся цилиндр (барабан) из фотопроводящего материала, разряжаемого фотонами. Сначала барабан заряжается положительным электрическим зарядом с помощью провода коронирования. По мере вращения барабан облучается лазером, который разряжает нужные точки на его поверхности, рисуя таким образом сетку необходимых букв и изображений. По завершению сетки барабан покрывается положительно заряженным тонером (мелким черным порошком), который прилипает только к разряженным областям барабана. После этого барабан прокатывается по протягиваемому листу бумаги, который несет на себе отрицательный заряд, полученный от другого провода коронирования. Данный заряд превосходит отрицательный заряд сетки, поэтому тонер притягивается к бумаге, формируя изображение. А чтобы бумага не прилипала к барабану, сразу же после нанесения тонера она испытывает действие третьего провода коронирования. Далее бумага проходит через термофиксатор («печку») — пару нагретых роликов. При этом тонер плавится и впечатывается в волокна бумаги, которая затем наконец выползает на лоток. После нанесения тонера на лист поверхность барабана проходит под яркой лампой разрядки для полного удаления электростатической сетки и получает новый положительный заряд от провода коронирования. И так далее.

Принцип работы лазерного принтера

А теперь перейдем к делам дней минувших. Если история струйной печати преисполнена научности и насыщена исследованиями и открытиями, то история создания и развития лазерных принтеров имеет, наверное, более деловой уклон и до известной степени связана скорее с маркетингом, нежели с наукой.

В 1938 году студент юридического факультета Честер Карлсон (который, кстати, в будущем стал адвокатом по патентным делам, чтобы подкрепить таким образом свои изобретательские таланты) получил первое ксерографическое изображение, что стало успешным результатом многих лет его работы, начавшейся из-за его недовольства медлительностью существующих мимеографов и дороговизной получаемых отпечатков. Само слово «ксерография» было образовано от греческих слов «сухой» и «писать». А смысл новой технологии заключался в использовании статического электричества для переноса сухих чернил (тонера) на бумагу.

Однако только по прошествии 8 лет, получив отказ от IBM и даже от войск связи США, в 1946 году Карлсону удалось найти компанию, которая согласилась производить придуманные им электростатические копиры. Этой компанией была Haloid Company, которая позже превратилась во всем известную Xerox Corporation.

На рынок первое устройство Xerox поступило в 1949 году под названием Model A. Это было весьма громоздкое и сложное устройство. Чтобы добиться от него копии документа, нужно было произвести вручную ряд операций. И лишь десять лет спустя был коммерциализирован полностью автоматический ксерограф — Xerox 914, который был способен выдавать 7 копий в минуту. Эта модель и стала прообразом всех копиров и лазерных принтеров, появившихся впоследствии.

Над созданием лазерных принтеров Xerox начала работать в 1969 году. Успеха добился в 1978 сотрудник компании Гэри Старкуезер, который смог добавить к технологии работы существующих копиров Xerox лазерный луч, создав таким образом первый лазерный принтер. Полнодуплексный Xerox 9700 мог печатать 120 страниц в минуту (он, кстати, до сих пор остается быстрейшим лазерным принтером в мире). Однако размеры устройства были просто огромны, а цена 350 тысяч долларов (без поправки на тогдашний курс) никак не укладывалась в идею «принтер в каждый дом».

В начале 1980-х спрос на устройства, превосходящие существующие матричные принтеры по качеству печати, достиг критической отметки. В 1982 году предложение последовало от компании Canon, представившей первый настольный лазерный принтер LBP-10. На следующий год компания в частном порядке продемонстрировала новую модель LBP-CX калифорнийским Apple, Diablo и HP.

На тот момент Canon требовались сильные партнеры по маркетингу своей продукции на новом для компании рынке, поскольку компания имела крепкие позиции в области камер и решений для офиса (тех же копиров), однако не имела связей, необходимых для эффективных продаж на рынке устройств обработки данных. Сначала Canon обратилась к Diablo Systems, подразделению Xerox Corporation. Это было очевидно и логично, поскольку Diablo владела большей частью рынка лепестковых принтеров, а ее маркетологи высказывали желание поместить логотип Diablo и на продукцию других производителей. Таким образом Xerox стала первой компанией, которой было предложено выводить на рынок систему CX с контроллером Canon.

Однако Xerox отклонила это предложение, поскольку вместе с японской Fuji-Xerox сама занималась разработками устройства, которое планировалось сделать лучшим настольным лазерным принтером на рынке. Но, хотя новая модель 4045 сочетала в себе копир и лазерный принтер, она весила около 50 килограммов, стоила вдвое больше CX, не имела заменяемого картриджа с тонером и обеспечивала не самое лучшее качество печати. Впоследствии бывшие маркетологи Diablo признавались, что упускать предложение Canon было довольно-таки большой ошибкой, а вышедший несколько позднее принтер HP LaserJet мог бы быть Xerox LaserJet.

В любом случае, после того как Diablo отклонила предложение Canon во Фремонте, представители последней, проехав несколько миль, навестили офисы HP в Пало Альто и Apple Computer в Купертино. Hewlett-Packard была вторым логически оправданным выбором, поскольку тесно сотрудничала с Diablo и имела достаточно широкие линейки матричных и лепестковых принтеров.

Результатом сотрудничества Canon и HP стал выпуск в 1984 году принтеров LaserJet, способных печатать 8 страниц в минуту. Их продажи весьма быстро росли и привели к тому, что к 1985 году Hewlett-Packard завладела почти всем рынком настольных лазерных принтеров. Надо учесть, что, как и в случае со струйными принтерами, новые устройства стали по-настоящему доступны лишь после разработки для них заменяемых картриджей с тонером (в данном случае разработчиком была Hewlett-Packard).

При этом вопросы удешевления новых и переработки использованных картриджей, количество которых стало намекать на проблемы с экологией, породили целую отрасль перерабатывающей промышленности, датой рождения которой можно считать 1986 год.

Что же ждет нас впереди? Пожалуй, на этот вопрос ответ сможет дать только время. Прогнозы и гадание — дело неблагодарное. Не думаю, что в ближайшем будущем мы сможем увидеть нечто принципиально новое и отличное от того, что уже есть. Используемые технологии находятся в своей пиковой фазе, следовательно, производители продолжат их шлифовать и обвешивать свои устройства новыми, доселе не свойственными современным принтерам опциональными функциями и возможностями. Вот и остается, если не сидеть сложа руки, то внимательно следить за появлением новых, еще более совершенных моделей.

Множество людей пользовались лазерными принтерами, у некоторых они стоят дома, но все ли знают, как работает лазерный принтер? Ответ на этот вопрос читатель найдет в этой статье.

Лазерный принтер – это периферийное устройство, которое быстро и качественно напечатает текст и графические объекты на обычной офисной и специальной бумаге. Основные преимущества этих принтеров, такие как низкая себестоимость печати, большая скорость работы, высокий ресурс и разрешение, стойкость к влаге и выцветанию сделали их самыми часто используемыми не только в среде офисных работников, но и среди обычных пользователей.

Создание и развитие лазерных принтеров

Первое изображение с использованием сухих чернил и статичного электричества получил Честер Карлсон в далеком 1938 году. И лишь спустя 8 лет он смог найти производителя изобретенных им устройств. Это была компания, которую ныне все знаю под названием Xerox. И в тот же 1946 год на рынок попадает первое копировальное устройство. Это была огромная и сложная машина, требующая проведения целого ряда ручных операций. Лишь в средине 1950-х был создан первый полностью автоматизированный механизм, который являлся прообразом современного лазерного принтера.

С конца 1969 года Xerox начинает работу над разработкой лазерных принтеров, добавив лазерный луч к существующим на то время образцам. Но стоял он треть миллиона долларов по тем меркам и имел огромные размеры, что не позволяло пользоваться таким устройством даже на небольших предприятиях, не то что в быту.

первый персональный лазерный принтер от компании HP

Результатом сотрудничества нынешних гигантов в индустрии печати Canon и HP стал выпуск в свет серии принтеров LaserJet, которые способны напечатать до 8 страниц текста в минуту. Такие устройства стали более доступными после того, как появился первый сменяемый картридж для лазерного принтера.

Принцип работы

Основой формирования изображения является краситель, содержащийся в тонере. Под действием статического электричества он прилипает и буквально впечатывается в бумагу. Но каким образом это происходит?

Любой лазерный принтер состоит из трех основных функциональных блоков: печатная плата, блок переноса изображения (картридж) и печатный блок. Бумагу на печать подает узел подачи бумаги. Они разрабатываются по двум конструкциям – подача бумаги из нижнего лотка и подача из верхнего лотка.

Его строение достаточно простое:

ролик – нужен для захвата бумаги;
блок для захвата и подачи одного листа;
ролик, передающий статический заряд бумаге.
Картридж для лазерного принтера состоит из двух частей – это тонер и барабан или фотоцилиндр.

Тонер

Тонер состоит из микроскопических частичек полимеров, которые покрыты красителем, с включением магненита и регулятора заряда. Каждая фирма выпускает порошок с уникальными характеристиками для собственных принтеров и многофункциональных устройств. Все порошки отличаются магнитностью, плотностью, дисперстностью, размером зерен и другими физическими показателями. Поэтому не стоит заправлять картриджи случайным тонером. Преимущества тонера перед чернилами заключаются в четкости отпечатанной картинки и влагостойкости, которая обеспечивается впечатыванием порошка в бумагу. Из недостатков стоит назвать малую глубину цветов, насыщенность при цветной печати и отрицательное воздействие на организм человека при взаимодействии с тонером, например, во время зарядки картриджа.

Строение и этапы печати изображений

Фотобарабан выполнен в виде продольного алюминиевого вала, с нанесенным на него тонким слоем материала, чувствительного к световым лучам с определенными параметрами. Цилиндр покрыт защитным слоем. Помимо алюминия, барабаны изготовляются с неорганических фоточувствительных веществ. Основное свойство фотобарабана – изменение проводимости (заряда) под воздействием лазерного луча. Это значит, что если цилиндру придать заряд – он будет хранить его на протяжении значительного отрезка времени. Но если засветить какую-либо область вала светом – они тут же теряют свой заряд и становятся нейтрально заряженными за счет увеличения проводимости (то есть уменьшением электрического сопротивления) в этих зонах. Заряд стекает с поверхности через внутренний проводящий слой.

При поступлении документа на печать, печатная плата обрабатывает его и посылает соответствующие световые импульсы на блок переноса изображения, где цифровая картинка превращается в изображение на бумаге. Фотобарабан вращается при помощи вала и получает первичный отрицательный или положительный заряд от находящегося рядом роллера. Его величина определяется настройками печати, которые сообщает печатная плата.

После зарядки цилиндра лазерный луч, имеющий горизонтальную развертку, сканирует его с огромной частотой. Засвеченные места фотоцилиндра, как сказано выше, становятся незаряженными. Эти незаряженные зоны формируют требуемую картинку на барабане в зеркальном отображении. Далее, чтобы изображение оказалось на бумаге, незаряженные зоны необходимо заполнить тонером. Блок лазерного сканирования состоит из зеркала, полупроводникового лазера, нескольких формирующих и одной фокусирующей линзы.

Барабан контактирует с роллером, изготовленным, в основном, из магния и подает тонер на фотоцилиндр из емкости картриджа. Роллер, в котором расположен постоянный магнит, выполнен в виде пустотелого цилиндра с токопроводящим слоем. Под воздействием магнитного поля тонер из бункера притягивается к роллеру под действием силы намагниченного сердечника.

Под действием электростатического напряжения тонер из роллера будет переноситься на сформированное лазерным лучом изображение на поверхности фотобарабана, крутящегося вплотную с роллером. Тонеру некуда деться, ведь его отрицательно заряженные частицы притягиваются к положительно заряженным областям фотоцилиндра, на котором сформировано нужное изображение. Отрицательный заряд барабана отталкивает ненужное количество тонера назад, заполняя им отсканированные лазером участки.

Отметим один нюанс. Существует два типа формирования изображений. Самый распространенный – это применение тонера с положительным зарядом. Такой порошок остается на нейтрально заряженных областях фотоцилиндра. То есть, лазером засвечиваются области, где будет наше будущее изображение. Барабан при этом заряжен отрицательно. Второй механизм менее распространенный, в нем используется тонер с отрицательным зарядом. Лазерный луч «разряжает» области положительно заряженного фотоцилиндра, на которых изображения быть не должно. Это стоит помнить при выборе лазерного принтера, ведь в первом случае будет более точная передача деталей, а во втором – более равномерная и плотная заливка. Первые принтеры отлично подойдут для печати текстовых документов, потому они и получили широкое распространение.

Перед тем, как соприкоснуться с цилиндром бумага получает статический электрический заряд с помощью ролика переноса заряда. Под воздействием, которого тонер притягивается к бумаге в момент ее плотного контакта с барабаном. Сразу после этого заряд из бумаги удаляется нейтрализатором статичного заряда. Этим устраняется притягивания листа к фотоцилиндру. Во время прохода бумаги сквозь блок лазерного сканирования на листе становится заметным сформированное изображение, которое легко разрушается от малейшего прикосновения. Для его долговечности необходимо провести фиксацию с помощью расплавления добавок, входящих в тонер. Этот процесс происходит в блоке фиксации изображения – это третий ключевой блок лазерного принтера. Еще его называют «печкой». Если вкратце, то плавятся входящие в состав тонера вещества. После их вдавливания и застывания эти полимеры словно покрывают собой чернила, защищая их от внешних воздействий. Теперь читатель поймет, почему отпечатанные листы, выходящие из принтера, такие теплые.

По конструкции так называемая «печка» состоит из двух валов, в одном из которых находится нагревательный элемент. Второй, зачастую нижний, необходим для вдавливания расплавленного полимера в бумагу. Нагревательные элементы выполняются в виде термисторов, изготовленных в виде термопленок. При подаче напряжения на них, эти элементы разогреваются до высоких температур (порядка 200 °C) за доли секунды. Прижимный валик прижимает лист к нагревателю, в процессе чего осуществляется вдавливание жидких микроскопических частиц тонера в текстуру бумаги. На выходе из блока фиксации стоят разделители, дабы бумага не прилипала к термопленке.

Читайте также: