Лазерные принтеры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бумага, непригодная для использования

Ниже перечислены типы бумаги, использование которых не допускается, так как это может привести

к замятию бумаги и неполадкам в работе принтера или его повреждению.

● Бумага, которая хранилась ненадлежащим образом

● Бумага с отверстиями или перфорацией

● Бумага с клеящим слоем или специальным покрытием

● Бумага с прикрепленными к ней предметами

● Бумага, к которой плохо пристает тонер

Бумага, которая хранилась ненадлежащим образом

● Бумага со складками или изгибами

● Рваная или поврежденная бумага

● Измятая бумага

● Скрученная бумага

● Мокрая или влажная бумага

● Бумага с неровными краями

● Бумага неправильной формы

Бумага с отверстиями или перфорацией

● Бумага с отверстиями для переплета

● Бумага с перфорацией

Бумага с клеящим слоем или специальным покрытием

● Термочувствительная бумага

● Бумага с клеящим слоем

● Копировальная бумага

● Наклейки, которые легко отслаиваются

● Пропитанная цветная бумага

● Бумага, качество которой изменяется при высокой температуре

● Специальная мелованная бумага (мелованная бумага для струйных принтеров и т.п.)

Бумага с прикрепленными к ней предметами

● Бумага со скобками, скрепками, тесемками или лентами

● Бумага, на которой уже выполнена печать с помощью копировального аппарата или другого лазерного

принтера (печать на обратной стороне такой бумаги также недопустима)

Бумага, к которой плохо пристает тонер

● Бумага с грубой поверхностью

● Бумага, содержащая грубые волокна

Бумага с чрезвычайно грубой или гладкой поверхностью

● Бумага, плотность которой выходит за пределы, указанные для пригодной к использованию бумаги

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Устройство лазерного принтера.

 

 

1.Генератор лазера

2.Вращающееся зеркало

3.Лазерный луч

4.Валики, подающие бумагу

5.Валик, подающий тонер

6.Фотопроводящий цилиндр

7.Узел фиксации изображения

 

Первый лазерный принтер был создан фирмой IBM в 1976 году, так что в этом году исполняется 20 лет с момента создания первого лазерного принтера.

Так как же работает лазерный принтер? Прежде всего несколько слов о принципе действия. В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображений (такой же, как и в копировальных машинах Xerox).

Сердцем лазерного принтера является фотопроводящий цилиндр (organic photoconduction cartridge), который часто называют печатающим барабаном. С помощью барабана производится перенос изображения на бумагу. Он представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой фотопроводящего полупроводника, обычно оксидом цинка или чем либо подобным. Поверхности этого покрытия можно придать положительный или отрицательный заряд, который сохраняется на поверхности, но только до тех пор, пока барабан не освещен. Если какую либо часть барабана проэкспонировать, то покрытие приобретает проводимость и заряд стечет с освещенного участка, образовав незаряженную зону. Данный момент очень важен для понимания принципа работы лазерного принтера.

Следующей важной его частью является лазер и презиционно оптико-механическая система, перемещающая луч.

Малогабаритный лазер генерирует тонкий световой луч, отражающийся от вращающегося зеркала (как правило, шестигранного) разряжает положительно заряженную поверхность барабана. Чтобы получилось изображение, лазер включается и выключается управляющим микроконтроллером. Вращающееся зеркало разворачивает луч в строку на поверхности печатающего барабана. Все это вместе создает на его поверхности строку скрытого изображения, в котором те участки, которые должны быть черными, имеют один заряд, а белые противоположный. После формирования строки изображения, специальный презиционный шаговый двигатель поворачивает барабан так, чтобы можно было формировать следующую строку. Это смещение равняется разрешающей способности принтера и обычно составляет 1/300,1/600 дюйма . Этот этап печати напоминает построение изображения на экране телевизионного монитора.

Но каким образом на поверхности барабана появляется заряд, необходимый для создания изображения? Для этого служит тонкая проволока или сетка, называемая "коронирующим проводом". Но почему "коронирующий"? Дело в том, что на этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение светящейся ионизированной области вокруг него, которая и называется короной и придает барабану необходимый статический заряд.

Итак, на барабане сформировано изображение вроде статического заряда и незаряженных участков. Что дальше? Дальше барабан проходит мимо валика, подающего из специального контейнера черный красящий порошок тонер. Частички тонера, заряженные положительно, прилипают только к нейтральным участкам, отталкиваясь от положительно заряженных. Это похоже на то, как на экране телевизора собирается пыль.

Небольшое замечание: здесь идет речь о принтерах типа Hewlett Packard LazerJet. Однако существует и другой метод формирования изображения. Он используется в принтерах Epson и других подобных, использующих двигатель фирмы Ricon. В этих принтерах разряжаются участки, которые должны быть белыми. В этом случае тонер, заряженный отрицательно притягивается к положительно заряженным участкам барабана. Отпечатки, изготовленные на таких принтерах, имеют едва уловимые различия в качестве: при использовании первого способа достигается передача деталей, а при работе со вторым более качественные черные области.

Следующим этапом является перенос тонера (а, значит, и изображения) на бумагу. Бумага вытягивается из подающего лотка и с помощью системы валиков перемещается к печатающему барабану. Перед самым барабаном бумаге сообщается статистический заряд с помощью еще одного коронирующего провода, подобного тому, что используется для подготовки барабана к экспонированию. Затем бумага прижимается к поверхности барабана. Заряды разной полярности, накопленные на поверхности бумаги и на поверхности барабана, вызывают перенос частиц тонера на бумагу и их надежное прилипание к последней. После переноса тонера бумага покидает поверхность барабана.

При этом валики продолжают перемещать бумагу к выходному лотку принтера. Следующим звеном принтера, встречающего бумагу с изображением на этом пути, является узел фиксации изображения. Тонер содержит вещество, способное легко плавится. Обычно это какой-нибудь полимер или смола. При нагревании до 200-220 градусов и повышении давления порошок расплавляется и намертво соединяется с поверхностью бумаги. Только что вышедшие из принтера листы теплые, а слишком нетерпеливый пользователь, хватающий появившийся листок, рискует обжечь пальцы.

Далее бумага протаскивается к выходному лотку. При этом, если листы выводятся напрямую, верхним в стопе отпечатков оказывается последний лист. Многие принтеры, однако, переворачивают бумагу лицом вниз, складывая стопу в правильном порядке, то есть верхним будет первый лист, нижним последний.

Отпечаток готов, осталось не рассмотренной последняя важная позиция очистка барабана. При переносе изображения на бумагу не все частички тонера прилипают к ней и небольшое количество их остается на барабане. Для этого на него подается электрический заряд, барабан очищается и готов к печати следующего листа.

Важным является устройство управления, как правило, микроконтроллер на базе микропроцессора. Контроллер обслуживает порты, оперативную память, осуществляет диагностику принтера, выдает сообщения на панель управления, эмулирует различные стандарты подключения и, конечно, выдает десятки сигналов, управляющих всеми узлами принтера.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лазерные принтеры 
Лазерный принтер— один из видов принтеров, позволяющий быстро изготавливать высококачественные отпечатки текста и графики на обыкновенной бумаге.  
 
Подобно фотокопировальным аппаратам лазерные принтеры используют в работе процесс ксерографической печати, однако отличие состоит в том, что формирование изображения происходит путём непосредственного сканирования лазерным лучом фоточувствительных элементов принтера. 
 
Лазерные принтеры формируют изображение путем создания положения точек на бумаге. Чем меньше эти точки и чем чаще они расположены, тем выше качество изображения.  
 
Первоначально страница формируется в памяти принтера и лишь, затем передается в механизм печати. Такое формирование изображения производится под управлением контроллера принтера. Каждый образ формируется путем соответствующего расположения точек в ячейках сетки или матрицы, как на шахматной доске (рис. 1.2). Такой тип формирования изображения называется растровым. 
 
 
 
Рис. 1.2 Растровый метод формирования образа 
 
2.1. Устройство лазерного принтера 
 
Лазерный принтер является сложным электронно-механическим устройством, которое состоит из сотен деталей и 5-10 узлов. Многие детали выполняют важную функцию. Изношенные или поврежденные, они могут стать причиной выхода из строя всего устройства или сделать работу с принтером менее эффективной. 
 
Принтер имеет несколько основных функциональных узлов:  
 
1.     Узел захвата бумаги  
 
2.     Узел формирования изображения  
 
3.     Узел термозакрепления  
 
4.     Узел привода  
 
5.     Корпус 
 
Многие узлы принтера состоят из деталей, которые постоянно испытывают механическое воздействие и более других деталей подвержены износу. Кроме механического воздействия большое количество деталей подвержены загрязнению пылью и тонером. 
 
Тормозная площадка (Separation Pad) 
 
 
Тормозная площадка является важной деталью в узле захвата бумаги. Задача этой детали - отделить верхний лист бумаги от всей пачки, при подаче листа на печать. Рабочей поверхностью детали является накладка, которая изготовлена из полиуретана. Полиуретан это прочная резина с не скользящей поверхностью.  
Такие свойства полиуретана не дают страницам соскальзывать с тормозной площадки во время захвата. Накладка со временем изнашивается и теряет эластичность, что приводит к затягиванию сразу нескольких листов, при подаче страницы на печать. Постоянное затягивание нескольких страниц приводит к дополнительным издержкам бумаги, что отражается на себестоимости печати. 
Ролик захвата бумаги (Pick-up Roller) 
Основная деталь узла захвата бумаги. Функция ролика захвата бумаги, совместно с тормозной площадкой, захватить верхнюю страницу из пачки бумаги, и отправить ее дальше по тракту печати. Ролик захвата бумаги изготовлен из шершавой резины, которая натянута на пластмассовом каркасе.  
Со временем, а так же при использовании некачественной или загрязненной бумаги резина теряет шероховатость и ролик не может затянуть лист. Эта деталь существенно влияет на точное позиционирование изображения на листе бумаги, так как изношенный или поврежденный ролик захвата бумаги захватывает бумагу с перекосами. Кроме этого криво поданная на печать бумага часто застревает в принтере, что увеличивает расход бумаги, а также вероятность повреждения самого устройства. 
Вал переноса изображения (Transfer Roller) 
Эта деталь отвечает за перенос сформированного на фотобарабане изображения на бумагу. Бумага с одной стороны соприкасается с фотобарабаном, на котором уже сформировано будущее изображение, а с обратной  
стороны бумагу прижимает вал переноса изображения, который имеет  
положительный заряд, и переносит отрицательно заряженные частицы тонера с фотобарабана на бумагу. 
 
Вал переноса изображения изготовлен из пористой резины, которая покрывает металлическую ось. Деталь находится в легкодоступном месте и имеет непосредственный контакт с картриджем, поэтому особенно подвержена загрязнению тонером. Загрязнение этой детали часто приводит к загрязнению обратной стороны документа. Повреждение вала переноса изображения приводит к искажению печатаемого изображения. 
Резиновый вал (Pressure Roller)  
 
                    
 
Важная деталь в узле закрепления и во всем принтере, так как существенно может влиять на весь процесс печати и срок службы термопленки. Функция резинового вала - прижимать лист уже с нанесенным тореным изображением к нагревательному элементу, который во многих принтерах заключен в термостойкую оболочку - термопленку.  
Резиновый вал изготовлен из гладкой, термостойкой резины к которой предъявляются высокие требования. От качества этой детали существенно зависит качество печатаемых документов. Любые неровности, впадины и шероховатости могут привести к ухудшению качества печати, так как на поврежденных участках бумага хуже прижата к термоэлементу и тонер может запечься не полностью.  
 
Кроме этого поврежденный резиновый вал создает дополнительную нагрузку на термопленку, что уменьшает срок службы этой детали. Посадочными местами резинового вала являются бушинги (втулки) резинового вала, которые со временем изнашиваются и не могут обеспечить качественного прижима к термопленке. Связка резиновый вал - бушинги распространенная проблема в высокоскоростных принтерах.  
Термопленка (Fuser Film Sleeve)  
 
                    
 
Это очень важная деталь лазерного принтера. Термопленка совместно с термоэлементом и другими деталями печки запекают тонер на бумаге. Эта деталь изготовлена из прочной термостойкой пластмассы и имеет форму цилиндра. К термопленке предъявляются высочайшие требования устойчивости к высоким температурам, так как температура разогретого термоэлемента составляет 180-220.  
Термопленка имеет контакт с бумагой, которая движется с высокой скоростью, по этому должна иметь высокие показатели устойчивости к механическим воздействиям. Термопленка очень неустойчива к острым предметам. Скрепки и другие канцелярские предметы часто становятся причиной преждевременного выхода этой детали из строя. Повреждение термопленки выводит устройство из строя. 
2.2. Принцип действия 
 
     Важнейшим конструктивным элементом лазерного принтера является вращающийся фотобарабан, с помощью которого производится перенос изображения на бумагу. Фотобарабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой из фотопроводящего полупроводника. По поверхности барабана равномерно распределяется электрический заряд. С помощью тонкой проволоки или сетки, называемой коронирующим проводом. На этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение вокруг него светящейся ионизированной области, называемой короной. 
 
                
 
Рис. 2.1 Функциональная схема лазерного принтера 
Лазер, управляемый микроконтроллером, генерирует тонкий световой луч, отражающийся от вращающегося зеркала. Этот луч, попадая на фотобарабан, засвечивает на нем точки, и в результате в этих точках изменяется электрический заряд. 
 
Таким образом, на фотобарабане возникает копия изображения в виде потенциального рельефа. 
 
На следующем рабочем шаге с помощью другого барабана, называемого девелопером (developer), на фотобарабан наносится тонер — мельчайшая красящая пыль. Под действием статического заряда мелкие частицы тонера легко притягиваются к поверхности барабана в точках, подвергшихся экспозиции, и формируют на нем изображение (рис. 2.3). 
 
                     
 
Рис. 2.2. Создание копии изображения на фотобарабане 
Лист бумаги из подающего лотка с помощью системы валиков перемещается к барабану. Затем листу сообщается статический заряд, противоположный по знаку заряду засвеченных точек на барабане. При соприкосновении бумаги с барабаном частички тонера с барабана переносятся (притягиваются) на бумагу. 
 
Для фиксации тонера на бумаге листу вновь сообщается заряд и он пропускается между двумя роликами, нагревающими его до температуры около 180°—200°С. После собственно процесса печати барабан полностью разряжается, очищается от прилипших частиц тонера и готов для нового цикла печати. Описанная последовательность действий происходит очень быстро и обеспечивает высокое качество печати. 
 
 
 
Рис.2.3 Принцип действия 
2.3. Технология лазерной печати 
 
Лазерные принтеры, получившие наибольшее распространение, используют технологию фотокопирования, называемую еще электрофотографической, которая заключается в точном позиционировании точки на странице посредством изменения электрического заряда на специальной пленке из фотопроводящего полупроводника. Подобная технология печати применяется в ксероксах.  
 
Отпечатки, сделанные таким способом не боятся влаги, устойчивы к истиранию и выцветанию. Качество такого изображения очень высокое. 
 
Процесс лазерной печати складывается из пяти последовательных шагов: 
 
 
Рис.1.3 Процесс лазерной печати 
2.3.1. Зарядка фотовала 
Фотовал — цилиндр с покрытием из фотополупроводника (материала, способного менять своё электрическое сопротивление при освещении). В некоторых системах вместо фотоцилиндра использовался фоторемень — эластичная закольцованная полоса с фотослоем. 
 
Зарядка фотовала — нанесение равномерного электрического заряда на поверхность вращающегося фотобарабана (1). Наиболее часто применяемый материал фотобарабана — фотоорганика — требует использования отрицательного заряда, однако есть материалы (например, кремний), позволяющие использовать положительный заряд. 
 
Изначально зарядка производилась с помощью скоротрона (скоротрона, англ. scorotron) — натянутого провода, на который подаётся напряжение относительно фотобарабана. Между проводом и фотобарабаном обычно помещается металлическая сетка, служащая для выравнивания электрического поля. 
 
Позже стали применять зарядку с помощью зарядного валика (англ. Charge Roller) (2). Такая система позволила уменьшить напряжение и снизить проблему выделения озона в коронном разряде (преобразование молекул O2 в O3 под действием высокого напряжения), однако влечёт проблему прямого механического контакта и износа частей, а также чистки от загрязнений. 
2.3.2 Лазерное сканирование 
Лазерное сканирование (засвечивание) — процесс прохождения отрицательно заряженной поверхности фотовала под лазерным лучом. Луч лазера (3) отклоняется вращающимся зеркалом (4) и, проходя через распределительную линзу (5), фокусируется на фотовалу (1). Лазер активизируется только в тех местах, на которые магнитный вал (7) в дальнейшем должен будет нанести тонер. Под действием лазера участки фоточувствительной поверхности фотовала, которые были засвечены лазером, становятся электропроводящими, и заряд на этих участках «стекает» на металлическую основу фотовала. Тем самым на поверхности фотовала создаётся электростатическое изображение будущего отпечатка в виде ослабленного заряда. 
2.3.3 Наложение тонера 
Отрицательно заряженный ролик подачи тонера придаёт тонеру отрицательный заряд и подаёт его на ролик проявки. Тонер, находящийся в бункере, притягивается к поверхности магнитного вала под действием магнита, из которого изготовлена сердцевина вала[1]. Во время вращения магнитного вала тонер, находящийся на его поверхности, проходит через узкую щель, образованную между дозирующим лезвием и магнитным валом. После этого тонер входит в контакт с фотовалом и притягивается на него в тех местах, где отрицательный заряд был снят путём засветки. 
 
Тем самым электростатическое (невидимое) изображение преобразуется в видимое (проявляется). Притянутый к фотовалу тонер движется на нём дальше, пока не приходит в соприкосновение с бумагой. 
2.3.4 Перенос тонера 
В месте контакта фотовала с бумагой, под бумагой находится ещё один ролик, называемый роликом переноса. На него подаётся положительный заряд, который он сообщает и бумаге, с которой контактирует. Частички тонера, войдя в соприкосновение с положительно заряженной бумагой, переносятся на неё и удерживаются на поверхности за счёт электростатики. 
 
Если в этот момент посмотреть на бумагу, на ней будет сформировано полностью готовое изображение, которое можно легко разрушить, проведя по нему пальцем, потому что изображение состоит из притянутого к бумаге порошка тонера, ничем другим, кроме электростатики, на бумаге не удерживаемое. Для получения финального отпечатка изображение необходимо закрепить. 
2.3.5 Закрепление тонера 
Бумага (8) с «насыпанным» тонерным изображением двигается далее к узлу закрепления (печке) (11). Закрепляется изображение за счёт нагрева и давления. Печка состоит из двух валов: 
 
верхнего, внутри которого находится нагревательный элемент (обычно — галогенная лампа), называемый термовалом; 
 
нижнего (прижимной ролик), который прижимает бумагу к верхнему за счёт подпорной пружины. 
 
За температурой термовала следит термодатчик (термистор). Печка представляет собой два соприкасающихся вала, между которыми проходит бумага. При нагреве бумаги (180—220 °C) тонер, притянутый к ней, расплавляется и в жидком виде вжимается в текстуру бумаги. Выйдя из печки, тонер быстро застывает, что создаёт постоянное изображение, устойчивое к внешним воздействиям. Чтобы бумага, на которую нанесён тонер, не прилипала к термовалу, на нём выполнены отделители бумаги. 
 
Однако термовал — не единственная реализация нагревателя. Альтернативой является печка, в которой используется термоплёнка: специальный гибкий материал с нагревательными элементами в своей структуре.