Тема 4.6. Устройство лазерных и светодиодных принтеров
Рассмотрим особенности устройства лазерных и светодиодных принтеров.
Принцип действия лазерного принтера несколько отличается от принципов работы копировального аппарата. Источником света в лазерном принтере является лазер, который уменьшает потенциал в определенных участках фоторецептора. При этом фоновые участки фоторецептора остаются заряженными. В отличие от аналоговых копировальных аппаратов тонер заряжается зарядом, противоположным заряду фоторецептора. При контакте тонер притягивается подложкой в участки с низким потенциалом, «засвеченные» лазером.
Лазерная засветка осуществляется следующим способом: лазерная пушка светит на зеркало, которое вращается с высокой скоростью. Отраженный луч через систему зеркал и призму попадает на барабан с фоторецептором (светочувствительный барабан) и за счет поворота зеркала вырисовывает требуемое изображение ("выбивает" заряды) по всей длине барабана. Этот процесс иллюстрируется рис. 4.6.1.
Рисунок 4.6.1.
Затем происходит поворот барабана на один шаг (этот шаг измеряется в долях дюйма и именно он определяет разрешение принтера по вертикали) и вычерчивается новая линия. В некоторых принтерах кроме поворота барабана используется поворот зеркала по вертикали, которое позволяет на одном шаге поворота барабана вычертить два ряда точек. В частности, первые принтеры Lexmark с разрешением 1200 dpi использовали именно этот принцип. Лучи черного и красного цвета на рис. 4.6.3 соответствуют различным положениям зеркала. В момент А зеркало повернуто под одним углом (красное положение зеркала). В следующий момент времени зеркало поворачивается и занимает черное положение. Отраженный луч попадает уже в другую точку фоторецептора.
Скорость вращения зеркала очень высока. Она составляет порядка 7–15 тыс. об./мин. Для того, чтобы увеличить скорость печати, не увеличивая скорость зеркала, его выполняют в виде многогранной призмы.
В светодиодных принтерах (OKI, Panasonic) вместо лазера работает светодиодная панель. Теоретически светодиодная технология более надежна, поскольку является более простой. Кроме того, принтеры со светодиодной панелью более компактны. По этой же причине светодиоды часто используют в ксерографических цифровых плоттерах. Однако лазерные принтеры работают быстрее, в то время как светодиодные – дешевле.
На рис. 4.6.2 приведены общие схемы светодиодной (слева) и лазерной (справа) технологии печати.
Рисунок 4.6.2.
Лазерные принтеры, кроме механической части, включают в себя достаточно серьезную электронику. В частности на принтерах устанавливается память большего объема для того, чтобы не загружать компьютер и хранить задания в памяти. В цветных лазерных принтерах устанавливаются винчестеры.
На рис. 4.6.3 показан вид тонер-картриджа лазерного принтера и его основных узлов, непосредственно участвующих в печати.
Рисунок 4.6.3.
При включении принтера все компоненты картриджа приходят в движение – происходит подготовка картриджа к печати. Этот процесс аналогичен процессу печати, но лазерный луч не проецируется на барабан и изображение не формируется. После этого узлы картриджа останавливаются: принтер переходит в состояние Ready (готов к печати).
При выдаче задания на печать происходят следующие действия:
Зарядка светочувствительного барабана (фоторецептора) – заряжающий вал равномерно покрывает поверхность вращающегося барабана, например, отрицательным зарядом.
Формирование изображения на поверхности барабана лазерным лучом – лазерный луч фокусируется на поверхность светочувствительного барабана и активизируется, описывая эскиз печатаемого изображения. Под действием лазера фоточувствительная поверхность барабана частично теряет отрицательный заряд. Таким образом, лазер наносит на барабан эскиз изображения в виде ослабленного отрицательного заряда.
Проявление изображения – тонер, находящийся около магнитного вала, притягивается к его поверхности под действием постоянного магнита, из которого изготовлена сердцевина вала. В результате тонер электризуется отрицательным зарядом. Отрицательно заряженный тонер прилипает к тем участкам барабана, которые были "засвечены" лазером.
Перенос тонера на бумагу – вращающийся светочувствительный барабан с тонером соприкасается с носителем (бумага, пленки и др.). С обратной стороны носитель соприкасается с валом, несущим положительный заряд. В результате этого отрицательно заряженные частицы тонера притягиваются к бумаге.
Закрепление изображения – носитель с тонером перемещается далее к механизму закрепления. Этот механизм включает два соприкасающихся вала, между которыми проходит носитель. Нижний вал прижимает бумагу к верхнему валу, который нагревается до температуры плавления тонера.
Очистка барабана – для очистки барабана используется ракель. Весь тонер, оставшийся на барабане, снимается ракелем в бункер для отработки.
"Стирание" изображения – с поверхности барабана "стирается" эскиз изображения, нанесенный лазерным лучом. Для этого заряжающий вал равномерно покрывает поверхность барабана отрицательным зарядом, восстанавливая заряд в тех местах, где он был понижен под воздействием лазера.
Достоинства ксерографической печати:
высокая скорость печати (от 4 до 40 и выше страниц в минуту);
высокое качество печати (400 dpi лазерного цветного принтера сравнима с 1400 dpi струйного);
низкая себестоимость копии (на втором месте после матричных принтеров);
бесшумность.
Недостатки:
высокая цена аппарата;
высокое потребление электроэнергии;
очень высокая цена цветных аппаратов.
Для цветной печати в лазерных принтерах используются тонер – картриджи с базовыми CMYK цветами. Схема расположения этих картриджей в принтере показана на рис. 4.6.4.
Рисунок 4.6.4.
Электронная составляющая лазерных принтеров становится все мощнее. Она включает в себя мощные процессоры, большие винчестеры, дисководы и т.д. В результате, на принтер возлагается значительная часть ресурсоемких задач, которые ранее решались ЭВМ.