Принцип работы лазерного принтера: устройство

История возникновения лазерной печатной техники

Первый прототип лазерного принтера был изобретен в 1938 году Честером Карлсоном, который на момент своего изобретения изучал право и работал юристом в Патентном ведомстве США. Первые листы, напечатанные с помощью статического электричества, были получены в его домашней лаборатории.

Сначала он пытался продать свою разработку IBM. Но они отказались покупать изобретение. Лишь в 1946 году его научной разработкой заинтересовалась частная компания Xerox. А в 1949 году на рынке впервые появились принтеры, использующие для печати сухие чернила.

Первые модели были очень громоздкими и требовали от операторов определенного уровня подготовки. Через десять лет после первого выпуска промышленной модели появились более компактные и практичные устройства. Модель называлась Xerox 914.

Она печатала со скоростью 7 листов в минуту, что в то время считалось очень высоким показателем. При этом качество изображения было значительно выше, чем у популярных тогда матричных принтеров.

Первый лазерный принтер появился в 1969 году у той же Xerox. В 1978 году одному из сотрудников компании Гэри Старквезеру удалось изобрести лазер и установить его в устройство. Это был первый лазерный принтер. Однако первая модель оказалась слишком дорогой. Цена устройства составляла около 350 000 долларов.

Важно! В некоторых моделях принтеров используется тонер с положительно заряженными частицами, а барабан заряжен не отрицательными, а положительными зарядами.

Эта разница возникла из-за того, что разные компании использовали собственные разработки, которые считались коммерческой тайной. В то время мало что было известно о том, что такое лазерный принтер, как он работает, но были известны принципы, по которым он должен работать. При выборе тонера для заправки картриджа это необходимо учитывать!

По мере роста спроса на лазерные принтеры в начале 1980-х годов появились другие компании, стремящиеся извлечь выгоду из этого рынка. Первая доступная модель устройства была выпущена компанией Cannon. В 1984 году Hewlett-Packard выпустила первые потребительские лазерные принтеры.

В итоге Xerox потеряла свои позиции и ушла с рынка. Сегодня в магазинах оргтехники можно увидеть лазерные принтеры различных марок. Появлялись разные модели, но устройство и принцип работы лазерного принтера оставались прежними.

Виды тонера

Данный расходный материал представляет собой мелкозернистый порошок с магнитным слоем и дополнительным красителем (тонеры), гранулы которого могут иметь:

1. Положительный заряд.
2. В принтерах, использующих этот тип тонера, лазерный луч попадает на участки фотопроводника, к которым впоследствии будут притягиваться гранулы цветного порошка. Метод позволяет печатать изображения с высоким разрешением (детальностью).
3. Отрицательный заряд.
4. При этом лазерный луч попадает на участки фотопроводника, не притягивающие тонер. Метод позволяет добиться равномерного заполнения изображения.

Примечание:

• Каждый вид тонера характеризуется своими дисперсионными, магнитными и другими свойствами, подходит для устройств определенного производителя и даже самых разных моделей.
• Самостоятельное заполнение картриджа некачественным или неподходящим тонером может привести к выходу из строя всего устройства.

Основные компоненты лазерных устройств

Несмотря на разнообразие производителей и моделей лазерных принтеров, их устройство в целом остается идентичным.

Почти каждое устройство включает в себя следующие узлы:

• Устройство электростатической визуализации, состоящее из полупроводникового лазера, а также зеркал и линз, отвечающих за фокусировку луча.

• Узел, отвечающий за создание и передачу физического образа. Он включает съемный картридж, содержащий емкость для чернильного порошка, фотопроводник, магнитный валик, валик первичного заряда и другие компоненты.

• Узел, который прикрепляет изображение к листу. Он состоит из нагревательного элемента и термопленки, которая вступает в непосредственный контакт с листом бумаги, на который уже перенесено изображение с фотокондуктора. Под воздействием температуры цветной порошок вплавляется в лист бумаги, тем самым предотвращая его выпадение.

Характеристика

Первая модель принтера была продана в 1977 году — это была техника для офисов и предприятий. Интересно, что некоторые свойства этой техники даже соответствовали современным требованиям. Так рабочая скорость 120 листов в минуту, двусторонняя печать. А в 1982 году свет увидит дебютный образец, предназначенный для личного пользования.

Изображение в лазерном принтере формируется красителем, содержащимся в тонере. Под действием статического электричества краситель прилипает и впитывается в лист. Все это стало возможным благодаря конструктивным особенностям принтера — печатной плате, картриджу (отвечающему за перенос изображения) и печатному блоку.

Выбирая сегодня лазерный принтер, покупатель смотрит на его габариты, производительность, продолжительность жизни, разрешение печати и «мозги». Не менее важно, с какими операционными системами принтер может взаимодействовать, как он подключен к компьютеру, эргономичен ли он и прост в обслуживании.

Конечно, покупатель смотрит и на марку, и на цену, и на наличие опций.

Плюсы и минусы

Сразу различайте лазерный принтер и МФУ. От этого зависят преимущества и недостатки лазерной технологии.

Начнем с положительного.

• Эффективное использование тонера. По сравнению с чернилами в струйном принтере эффективность ощутима. То есть распечатка одной страницы лазерного устройства меньше, чем такая же страница струйного принтера.
• Скорость печати выше. Документы печатаются быстро, особенно большие, да и струйные принтеры в этом плане тоже отстают.
• Легкая очистка.

Чернила размазываются, а тонер — нет, поэтому устройство легко чистить.

К недостаткам можно отнести несколько факторов.

• Тонер-картридж стоит дорого. Иногда они в 2 раза дороже, чем такой же элемент в струйном принтере. Правда, и прослужат они дольше.
• Большой размер. По сравнению со струйной технологией лазерные машины по-прежнему считаются громоздкими.
• Цвет животных. Печать изображений на таком дизайне однозначно будет стоить дорого.

А вот для печати документов лазерный принтер оптимален. И для длительного использования тоже. Дома этот прием редко используется, но для офиса это обычный выбор.

Устройство лазерного принтера

Лазерный принтер основан на фотоэлектрическом принципе ксерографии. В конструкцию входят сложные механизмы и узлы, которые можно разделить на три основных блока.

1. Основой является печатающий механизм.
2. За сканирование отвечает контроллер с растровым процессором.
3. Обмен данными осуществляется с помощью интерфейсного блока.

Элементы печатающего механизма:

• фотопроводник со статическим зарядом, меняющимся в зависимости от освещения;
• лазер и зеркальная система обеспечивают подсветку определенных участков фотопроводника;
• промежуточный блок, необходимый для переноса изображения на конечный носитель;
• блок хранения и подачи тонера на основе картриджа;
• механизмы протягивания бумаги из лотка к печатающей головке;
• нагревательные элементы для проявления изображения на листе.

Особенности оборудования

В качестве тонера используются положительно заряженные порошковые красители. При этом лазер проецирует изображение с негативными частицами. То есть по законам физики тонер будет притягиваться к фотопроводнику — цилиндру.

Аналогичный принцип был принят брендами «Xerox», «Canon» и HP. Такой подход позволяет организовать высокую степень детализации изображения. Но в этом случае немного увеличивается расход тонера.

Производители лазеров Epson, Kyocera и Brother используют собственные технологии печати. Частицы тонера здесь имеют отрицательный заряд, и лазер меняет полярность не тех участков, где должен быть порошок, а пустых зон. То есть проецирование происходит методом исключения. Такое решение позволяет более равномерно распределить краску по бумаге и при этом сэкономить порошок.

Оборудование премиум-класса оснащено более передовыми технологиями. Например, помимо работы с лазером и цилиндром происходит снижение статического заряда бумаги, что предотвращает слипание листов. Такой функционал пригодится, когда речь идет о больших объемах печати. Тонер, в отличие от чернил для струйных принтеров, надежно удерживается на отпечатке: не стирается, не пачкается и держится заметно дольше.

Конструкция картриджа

Расходный материал для лазерной печати — тонер — находится в картридже. Обычный блок состоит из трех основных помещений, где расположены красильная, шахтная и фотошахта. Порошкообразные зерна чаще всего используются в качестве тонизирующих средств. В черно-белых моделях контейнер только один.

Красители различаются качеством своего состава — степенью намагниченности и дисперсности, а также размером зерна. Поэтому универсальных тонеров как таковых не существует. Как правило, выпускаемые техники стараются адаптировать под нужды целой серии принтеров один конкретный краситель, а не делать каждую модель оригинальной.

Размеры картриджей могут сильно различаться и зависят от конкретного принтера. Маломощные бытовые модели комплектуются скромными контейнерами, а профессиональные – массивными, иногда даже двойными или тройными блоками. А вот конструктивные особенности устройств примерно одинаковые.

Основные элементы лазерного картриджа:

1. В отсеке для тонера находится чернильный порошок.
2. Подвижный вал, подающий тонер к фотоэлементу.
3. Дозатор, регулирующий количество красителя в барабане.
4. Ракель, очищающий поверхность от использованного тонера для нанесения нового слоя.
5. Магнитный ролик, заряжающий фотовал.
6. Отсек для использованного тонера.

Некоторые принтеры оснащены картриджами с чипом, которые позволяют отслеживать количество отпечатанных листов, остатки чернил и другую информацию. Все данные отражаются в фирменном приложении производителя, которое устанавливается вместе с драйверами.

Картриджи можно заправлять многократно, а отдельные элементы (ролики, шестерни, валы) при необходимости заменять. За редким исключением можно найти разовые решения. А вот практичность покупки таких устройств под большим вопросом.

Процесс рождения оттиска

Появление изображения или текста на бумаге будет состоять из следующих последовательных этапов:

• барабанный заряд;
• экспозиция;
• развивать;
• передача;
• прикреплять.

Как устроен картридж

Кассета состоит из тонера и барабана. По химическому составу тонер представляет собой измельченный полимерный материал. Порошки, в зависимости от производителя, различаются по консистенции и физическим свойствам. Тонер отличается от чернил качеством получаемого изображения, но при обращении с ним необходимо соблюдать осторожность.

Важный. Для качественной печати на лазерном принтере необходимо вовремя менять расходные материалы. Не рекомендуется заправлять некачественные картриджи с тонером.

Барабан представляет собой цилиндр с фотопроводящей поверхностью. Магнитный валик заряжает тонер, а чистящее лезвие убирает неиспользованный тонер.

Читайте также: Почему принтер печатает желтым вместо красного: Canon и Epson

Чем отличается от обычного?

Струйный аппарат дешевле, но цена отпечатанного листа будет выше. Это связано с высокой стоимостью потребительских товаров. С лазерной технологией ситуация обратная: она стоит дороже, а лист дешевле. Поэтому при больших объемах печати выгоднее купить лазерный принтер. Струйный лучше справляется с фотопечатью, а текстовая информация примерно одинакова по качеству печати для обоих типов принтеров.

Лазерный блок быстрее струйного принтера, лазерная печатающая головка тише.

Кроме того, фотографии, сделанные на струйном принтере, быстрее выгорают, а еще они боятся контакта с водой.

Расходные материалы

Почти все современные принтеры работают по картриджной схеме. Картридж представлен корпусом, контейнером для тонера, шестернями, передающими вращение, очищающими лезвиями, контейнером для отработанного тонера и валами.

Все части картриджа могут различаться по сроку службы, например тонер в этом смысле выигрывает гонку — он быстрее закончится. Но светочувствительные стержни так скоро не израсходуются. «Долгоиграющей» частью картриджа можно считать его корпус.

Черно-белые лазерные блоки заправить практически проще всего. Некоторые пользователи используют альтернативные картриджи, которые почти так же надежны, как и оригинальные.

Самостоятельная заправка картриджа – процесс, с которым справится не каждый, можно серьезно испачкаться. Но вы можете этому научиться. Хотя обычно офисными машинистками руководит специалист.

Как выбрать?

Следует изучить конкретные характеристики принтера, качество устройств. Вот некоторые критерии выбора.

1. Цвет или монохром. Это определяется целью использования (дом или работа). Картридж с 5 цветами будет функциональнее.
2. Стоимость печати. Что касается лазерного принтера, то он будет в разы дешевле аналогичного по характеристикам струйного МФУ (3 в 1).
3. Ресурс картриджа. Если вы дома, вряд ли вам понадобится много печатать, поэтому небольшой объем не должен вас пугать. Особенно, если принтер бюджетный, а по всем остальным критериям приятный. Принтер для офиса изначально обычно ориентируется на большой объем печати, а здесь этот критерий один из самых важных.
4. Размер бумаги. Это не только выбор только между вариантами формата А4 и А3-А4, но и возможность печати на пленке, фотобумаге, конвертах и ​​других нестандартных материалах. Опять же, это зависит от цели использования.
5. Интерфейс подключения. Прекрасно, если принтер поддерживает Wi-Fi, отлично, если он может печатать материал со смартфона, ноутбука, планшета, цифрового фотоаппарата.

Это один из важнейших критериев выбора. К ним стоит добавить еще одного производителя: бренды с хорошей репутацией всегда ориентируются на упоминание рядового покупателя. Как правило, люди ищут надежный принтер, который также поддерживает фотопечать, с хорошим энергопотреблением и разрешением.

Скорость, с которой печатает принтер, также важна, но не критична для всех пользователей. Как и объем встроенной памяти — тому, кто много работает с принтером, тот важнее. Кто использует принтер время от времени, не имеет значения.

Что касается производства нечиповых картриджей, то оно давно прекращено, и если кому интересно купить такой расходник, то нужно искать только нечиповые б/у.

Как пользоваться?

Краткая инструкция по использованию поможет вам понять, как работать с лазерным принтером.

1. Выберите платформу, на которой будет стоять оборудование. Его нельзя защемлять посторонними предметами.
2. Необходимо открыть крышку выходного лотка, потянуть транспортировочный лист на себя. Верхняя крышка принтера открывается через специальное отверстие.
3. Транспортную бумагу необходимо оторвать от вас. Упаковку внутри верхней крышки необходимо удалить. Это удалит картридж с тонером. Его необходимо встряхнуть несколько раз.
4. Упаковка картриджа также должна быть удалена. Защитная лента на картридже снимается через отвинченный штифт. Лента вытягивается только горизонтально.
5. Внутри верхней крышки также удален упаковочный материал.
6. Картридж с тонером вставлен обратно в принтер. Он должен входить до щелчка, точка отсчета находится на метках.
7. Вы можете закрыть верхнюю крышку, открыв лоток для бумаги снизу. Снимите прикрепленную к нему ленту.
8. Принтер устанавливается на подготовленную поверхность. При передаче техники держите переднюю часть к себе.
9. Шнур питания должен быть подсоединен к принтеру, вставлен в розетку.
10. Бумага помещается в универсальный лоток.
11. Драйвер принтера устанавливается со специального диска.
12. Вы можете распечатать тестовую страницу.

Диагностика

Любая техника ломается, и лазерный принтер тоже. Не нужно быть профессионалом, чтобы хотя бы частично понять, что может быть не так.

Диагностика проблемы:

• печатающий блок «жует» бумагу — вероятно, дело в разрыве термопленки;
• печать бледная или некачественная – возможно изношены фотокондуктор, ракель, магнитный валик, хотя проблема часто кроется в неправильных тонах;
• бледные полосы вдоль листа – тонер в картридже закончился;
• черные полосы или точки вдоль листа – дефект фотопроводника;
• нечеткость изображения — выход из строя шахты первичного заряда;
• отсутствие захвата бумаги (временное или постоянное) — износ роликов захвата;
• захват нескольких листов одновременно – скорее всего износилась тормозная колодка;
• серый фон по всему листу после заправки заполняется тонером.

Некоторые проблемы можно решить самостоятельно, но часто после диагностики поступает запрос на профессиональное обслуживание.

Как работает лазерный принтер

Принцип работы лазерного принтера заключается в создании предварительного изображения на барабане и последующем переносе его на бумагу. Качественная печать достигается за счет расположения точек на фотопроводнике с помощью лазера и зеркальной системы. Принцип работы лазерного принтера основан на физическом процессе ксерографии.

Чтобы понять, как печатает устройство, необходимо подробно изучить этапы и принцип работы лазерного принтера:

1. Обрабатывает изображение и заряжает барабан заряженными частицами.
2. Следующим шагом будет создание образа.
3. Следующий шаг включает в себя проявление с тонером.

Фиксация происходит с помощью высоких температур. Конструкция обеспечивает высокое качество печати и рабочую скорость. Технология постоянно развивается и предлагает новые решения.

Заряд фотобарабана

Для формирования предварительного изображения необходимо создать на поверхности барабана электрический заряд. В зависимости от модели принтера и конструктивных особенностей могут быть положительные и отрицательные частицы.

Существует два способа переноса затрат:

• Коронатор представляет собой вольфрамовую нить, содержащую включения золота или платины. Под действием напряжения образуется электрическое поле, которое передается на барабан. При таком методе качество печатного материала со временем ухудшается.
• Зарядный валик представляет собой вал с нанесенным слоем резины или поролона. При взаимодействии с барабаном передается электричество. При таком способе вырабатывается пониженное напряжение, что позволяет продлить срок службы сложных механизмов.

Экспонирование

Процесс создания предварительного изображения на фотопроводнике называется экспонированием. На поверхности барабана находится полупроводниковое покрытие, которое при воздействии света начинает проводить электричество. Освещение происходит от тонкого лазерного луча и сложной системы зеркал.

По заданным параметрам луч формирует изображение и снимает заряд в засвеченных областях. Рисование изображения или текста выполняется по пунктам. Результат достигается на поверхности отрицательно заряженных частиц. Барабан вращается шаговым двигателем. Точки наносятся по всему кругу.

Проявка

Изображение проявляется с помощью тонера и магнитного валика. Механизм представляет собой металлическую трубку с магнитным сердечником. Благодаря вращению тонер притягивается к валу. Ракель обеспечивает равномерное распределение краски по всей поверхности. Слой формируется путем пропускания тонера через зазор между лезвием и барабаном.

ВНИМАНИЕ: Необходимо правильно установить механизм во избежание ошибок при печати документа. Избыток тонера приводит к появлению точек и полос.

Магнитный вал работает циклически. При этом притягиваются новые частицы, которые создают изображение. Излишки порошка сбрасываются в специальный контейнер.

Перенос

Изображение также переносится на бумагу с помощью заряда. Подвижные механизмы подают лист из лотка в фотобарабан, рядом с которым находится валик переноса изображения.

Частицы тонера переносятся по цепи на бумажный носитель благодаря статическому электричеству. Избыток краски падает обратно в емкость. С помощью специальных элементов с поверхности листа удаляют пыль и мелкие частицы.

Восстановление заряда после полного цикла происходит с помощью коротрона. Затем процесс повторяется до тех пор, пока все изображение не будет перенесено на бумагу.

Закрепление

Следующий этап печати на лазерном принтере – закрепление. Этот этап необходим для того, чтобы изображение осталось на бумаге. Под воздействием высоких температур тонер начинает плавиться, что позволяет прилипать к поверхности. Когда лист проходит между двумя валками, происходит нагрев.

 В зависимости от модели печь может нагревать порошок до 200–350 °C.

Тип отопления:

• Термопленка используется в недорогих лазерных принтерах. Он очень чувствителен к механическим воздействиям.
• Тефлоновая конструкция нагревает поверхность лампой. Надежная и долговечная конструкция.

Температура контролируется датчиком. При превышении значений устройство автоматически отключается. Чтобы лист не прилипал к барабану, на выходе имеется разделительный механизм. При соблюдении основных правил эксплуатации эти элементы редко выходят из строя.

Цветная печать

Цветная лазерная печать широко используется для печати изображений высокого качества. Учитывая, что принтер создает субтрактивную цветовую модель, можно получить любой оттенок. Это происходит за счет поглощения и отражения различных световых волн.

Когда вводится черный цвет, в результате получаются насыщенные цвета. Лазерный принтер состоит из большого количества модулей и блоков, позволяющих смешивать цвета и переносить изображение на лист. Модели отличаются техническими характеристиками и принципом работы.

Какой принцип печати используется в цветных лазерных принтерах?

В отличие от черно-белого принтера принцип работы цветного оборудования иной. Перед печатью принтер обрабатывает изображение и разделяет его на монохромное. Всего используется четыре основных цвета: голубой, пурпурный, желтый и черный.

Для каждого из них есть отдельная комната. В процессе печати оттенки смешиваются. Модели отличаются конструкцией и принципом действия.

Методы цветной печати:

1. 
   В первом случае изображение формируется для каждого отдельного цвета. Печать происходит в несколько раундов, что влияет на скорость обработки документов. Благодаря конструктивным особенностям такие принтеры имеют большие габариты.
2. Современные модели позволяют использовать на фотобарабоне все четыре основных цвета одновременно. Изображение переносится на лист за один раз.В результате последовательного выполнения сокращается время печати без ущерба для качества изображения. Этот метод позволяет добиться более ровной цветопередачи.

Цветной лазерный принтер — это высокотехнологичное устройство. Продукт обычно имеет собственный процессор и жесткий диск. Широко используется технология переноса изображения на промежуточную часть. Метод позволяет продлить срок службы изделия, поскольку отсутствует контакт между печатающим механизмом и бумагой. Такие устройства подходят для использования в офисе и дома.

Возможные дефекты печати и неисправности

Если вы приобрели лазерное МФУ, относительно распространенная ошибка заключается в том, что устройство продолжает печатать, но отказывается копировать и сканировать. Ошибка в блоке сканера. Это будет дорогой ремонт, может даже половина МФУ. Но сначала нужно определить точную причину.

Возможна обратная ошибка: сканирование и копирование не работают, но печать продолжается. Это может быть программная ошибка, USB-кабель неправильно подключен. Также возможно повреждение платы форматирования. Если пользователь принтера не уверен в причинах ошибки, вызовите мастера.

Типичные ошибки печати:

• черный фон – нужно менять картридж;
• белые дыры — сломан ролик переноса заряда;
• белые горизонтальные линии — неисправность в блоке питания лазера;
• белые точки на черном фоне – ошибка фиксации;
• пузырьковая печать — либо плохое качество бумаги, либо нет заземления разъема фотокондуктора;
• сжатая печать — неправильная установка бумаги;
• размыто – блок термозакрепления неисправен;
• пятна на обратной стороне листа — загрязнен ролик захвата, изношен резиновый ролик.

Если вовремя проверять качество расходных материалов, правильно использовать принтер, он прослужит долго и качественно.