Способы переноса тонера и принцип печати
Любое современное печатающее устройство состоит из трех основных узлов: печатающего механизма (слово «механизм» в применении к лазерному принтеру, вообще говоря, не совсем уместно, на самом деле это очень точное и сложное электронно-оптико-механическое устройство, во многих элементах которого, особенно тонере, реализуются последние достижения химических технологий), контроллера, содержащего растровый процессор, который преобразует поступающие от компьютера данные в графические образы печатаемых страниц (в некоторых случаях эта задача может быть возложена и на центральный процессор ПК), интерфейсного блока, обеспечивающего двунаправленный обмен данными с компьютером.
Изображение, получаемое с помощью современных лазерных принтеров (а также матричных и струйных), состоит из точек (dots). Чем меньше эти точки и чем чаще они расположены, тем выше качество изображения. Максимальное количество точек, которые принтер может раздельно напечатать на отрезке в 1 дюйм (25,4 мм), называется разрешением и характеризуется в точках на дюйм (dpi — dot per inch). Принтер считается неплохим, если его разрешение составляет 300 dpi (иногда применяют обозначение 300 х 300 dpi, что означает 300 dpi по горизонтали и 300 dpi по вертикали).
Лазерные принтеры менее требовательны к бумаге, чем, например, струйные, и стоимость печати одной страницы текстового документа у них в несколько раз ниже. При этом недорогие модели лазерных и светодиодных монохромных принтеров уже способны конкурировать по цене с высококачественными цветными струйными принтерами.
Большинство представленных на рынке лазерных принтеров предназначены для черно-белой печати; цветные лазерные принтеры весьма дороги и рассчитаны на корпоративных пользователей.
Лазерные принтеры печатают на бумаге любой плотности (от 60 г/м3) со скоростью от 3 до . (эта цифра постоянно растет) листов в минуту (ppm — page per minutes), при этом разрешение может быть 1200 dpi и более. Качество текста, напечатанного на лазерном принтере с разрешением 300 dpi, примерно соответствует типографскому. Однако если страница содержит рисунки, содержащие градации серого цвета, то для получения качественного графического изображения потребуется разрешение не ниже 600 dpi. При разрешающей способности принтера 1200 dpi отпечаток получается почти фотографического качества. Если необходимо печатать большое количество документов (например, более 40 листов в день), лазерный принтер представляется единственным разумным выбором, поскольку для современных персональных лазерных принтеров стандартными параметрами являются разрешение 600 dpi и скорость печати 8. 12 страниц в минуту.
Принцип работы лазерного принтера
Впервые лазерный принтер был представлен фирмой Hewlett Packard. В нем был использован электрографический принцип создания изображений — такой же, как в копировальных аппаратах. Различие состояло в способе экспонирования: в копировальных аппаратах оно происходит с помощью лампы, а в лазерных принтерах свет лампы заменил луч лазера который при посредстве платы управления формирует на фотоцилиндре виртуальный образ, созданный нами, например, в Word’e.
Сердцем лазерного принтера является фотопроводящий цилиндр (Organic Photo Conductor), который часто называют печатающим фотобарабаном или просто барабаном он же драм (drum). Физически данное устройство находится или в картридже (cartridge) или в драм-юните (drum-unit), в зависимости от марки принтера и фирмы-производителя устройства. С его помощью производится перенос изображения на бумагу. Фотобарабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой фоточувствительного полупроводника. Поверхность такого цилиндра можно снабдить положительным или отрицательным зарядом, который сохраняется до тех пор, пока барабан не освещен. Если какую-либо часть барабана экспонировать, покрытие приобретает проводимость и заряд стекает с освещенного участка, образуя незаряженную зону. Это ключевой момент в понимании принципа работы лазерного принтера.
Другой важнейшей частью принтера является лазер и оптико-механическая система зеркал и линз, перемещающая луч лазера по поверхности барабана. Малогабаритный лазер генерирует очень тонкий световой луч. Отражаясь от вращающихся зеркал (обычно четырехгранной или шестигранной формы), этот луч засвечивает поверхность фотобарабана, снимая ее заряд в точке экспонирования.
Для получения точечного изображения лазер включается и выключается при помощи управляющего микроконтроллера. Вращающееся зеркало разворачивает луч в виде строки скрытого изображения на поверхности фотобарабана.
После формирования строки специальный шаговый двигатель поворачивает барабан для формирования следующей. Это смещение соответствует разрешающей способности принтера по вертикали и обычно составляет 1/600 или 1/1200 дюйма. Процесс образования скрытого изображения на барабане напоминает формирование растра на экране телевизионного монитора.
Используются два основных способа предварительного (первичного) заряда поверхности фотоцилиндра:
- при помощи тонкой проволоки или сетки, называемой «коронирующим проводом». Высокое напряжение, подаваемое на провод, приводит к возникновению светящейся ионизированной области вокруг него, которая называется короной, и придает барабану необходимый статический заряд;
- при помощи предварительно заряженного резинового вала (PCR)
Устройство картриджа лазерного принтера
Рассмотрим устройство картриджа для принтера Laser Jet 1100 фирмы Hewlett Packard. В этом типичном картридже можно выделить два основных отделения:
- отделение для отработанного тонера;
- тонерный отсек.
Основные конструктивные элементы отделения для отработанного тонера:
Представляет собой алюминиевый цилиндр, покрытый органическим светочувствительным и фотопроводящим материалом (обычно оксидом цинка), который способен сохранять образ, наносимый лазерным лучом. Сопротивление фоточувствительного слоя в темноте очень велико, но при освещении оно значительно уменьшается. Именно он с помощью тонера превращает в видимое и переносит на бумагу (или другой носитель) сформированное на нем лучом лазера невидимое изображение, представляющее собой «карту» электрических зарядов.
Ни в коем случае не следует держать эту деталь долгое время на свету, категорически воспрещается касаться поверхности фотобарабана руками, протирать его тканью и тем более царапать твердыми предметами! Все оставленные «следы» будут тиражироваться на отпечатках.
Отметим, что длина самого барабана равна максимальной ширине печатаемой страницы, тогда как длина его окружности значительно меньше максимальной длины страницы, так что страница печатается за несколько оборотов OPC (обычно за три)
Обеспечивает равномерный отрицательный заряд барабана. Выполнен из токопроводящей резиновой или поролоновой основы, нанесенной на металлический вал.
Очищает барабан от остатков тонера, который не был перенесен на бумагу. Конструктивно выполнен в виде металлического каркаса (stamping) с полиуретановой пластиной (blade) на конце.
Перекрывает область между барабаном и бункером для отработанного тонера. Recovery Blade пропускает тонер, оставшийся на барабане, внутрь бункера и не дает ему высыпаться в обратном направлении (из бункера на бумагу).
- Фотобарабан (Organic Photo Conductor (OPC) Drum
- Вал первичного заряда (Primary Charge Roller (PCR)).
- «Вайпер», ракель, чистящее лезвие (Wiper Blade, Cleaning Blade).
- Уплотнительное лезвие (Recovery Blade).
Основные конструктивные элементы тонерного отсека:
Представляет собой металлическую трубку, внутри которой находится неподвижный магнитный сердечник. К магнитному валу притягивается тонер, который, перед подачей на барабан, приобретает отрицательный заряд под действием постоянного или переменного напряжения.
Обеспечивает равномерное распределение тонкого слоя тонера на магнитном вале. Конструктивно выполнен в виде металлического каркаса (stamping) с гибкой пластиной (blade) на конце.
Тонкая пластина, аналогичная по функциям Recovery Blade. Перекрывает область между магнитным валом и отсеком подачи тонера. Mag Roller Sealing Blade пропускает тонер, оставшийся на магнитном вале, внутрь отсека, предотвращая утечку тонера в обратном направлении.
Внутри него находится «рабочий» тонер, который будет перенесен на бумагу в процессе печати. Кроме того, в бункер встроен активатор тонера (Toner Agitator Bar) – проволочная рамка, предназначенная для перемешивания тонера.
В новом (или регенерированном) картридже тонерный бункер запечатан специальной пломбой, которая предотвращает просыпание тонера при транспортировке картриджа. Перед началом эксплуатации эта пломба удаляется.
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.
Как выбрать устройство для офиса
Чтобы сориентироваться в большом количестве моделей и подобрать наиболее подходящий вариант, необходимо определиться с основными параметрами лазерного принтера:
Производительность. Модели лазерных принтеров для домашнего пользования оснащают специальными датчиками, которые защищают устройство от перегрева и устанавливают общий лимит производительности. В профессиональном оборудовании используются материалы, позволяющие нагревательным элементам работать практически непрерывно. Значит, производительность таких лазерных принтеров намного выше, что существенно экономит время.
Ресурсность. Обратите внимание на емкость картриджа: чем больше листов способно отпечатать устройство, тем меньше себестоимость одного отпечатка. Перед покупкой поинтересуйтесь ориентировочными ценами на тонер, стоимостью ремонта основных узлов и обслуживания оборудования. Некоторые модели лазерных принтеров надо заправлять тонером повторно, другие требуют покупки нового картриджа.
Цветной или монохромный. Учитывая высокую стоимость первой группы, покупка оправдана только в случае печати большого объема цветных документов. Кроме того, заправка и обслуживание не одного, а сразу четырех картриджей — довольно ощутимая составляющая расходов. Выбирая цветной лазерный принтер, покупатели часто интересуются, нужно ли регистрировать его в полиции. На самом деле, с 2009 года регистрация такого оборудования не нужна.
Техническое и программное обеспечение. Наличие порта ethernet и wi-fi позволяют управлять печатным оборудованием удаленно с компьютера и подключать его к внутренней сети. Они значительно облегчают процесс печати, особенно, когда с одним принтером работает несколько сотрудников. Учитывать стоит также и операционную систему, с которой будет работать оборудование. Например, для операционных систем семейства Linux нужно уточнять наличие драйверов для настройки и подключения печатного устройства.
Печать с двух сторон. Лазерные принтеры, которые одновременно печатают с двух сторон, позволяют сэкономить как тонер, так и бумагу. Наличие функции двухсторонней печати является преимуществом при работе с большими объемами документов.
Полезные советы, как пользоваться лазерным принтером
Соблюдение следующих простых правил позволит увеличить срок эксплуатации печатного оборудования:
- При загрузке бумаги всегда проверяйте ее на наличие посторонних предметов и ровное расположение. Попадание скрепок, скоб степлера и кнопок — частая причина поломок.
- Не вынимайте застрявший лист с силой. Резкие движения могут нанести вред важнейшим деталям принтера.
- Учитывайте максимальную ежемесячную нагрузку печатного оборудования. Обычно этот параметр рассчитывается производителем и указывается в руководстве по эксплуатации лазерного принтера.
- Не нужно трясти отработанный картридж. Такие действия приводят к попаданию отработанного тонера на другие элементы аппарата и могут вывести его из строя.
- Не спешите включать устройство после длительного простоя. Только в этом случае картридж можно вынуть и слегка встряхнуть для перемешивания тонера.
- Приобретайте оборудование в проверенных магазинах оргтехники, которые предоставляют гарантийное обслуживание.
Надеемся, информация об устройстве и принципах работы лазерного принтера поможет вам при выборе качественного оборудования. Изучив ассортимент нашего сайта, вы легко подберете подходящую модель.
Заряд фотобарабана
Для получения предварительного изображения на поверхность фотовала необходимо передать электрический заряд. В разных моделях он может быть со знаком «+» или «‒». Процесс передачи заряда осуществляется двумя способами:
- Высокое напряжение, поданное на специальную нить из вольфрама (коротрон), образует магнитное поле, которое передается на барабан.
- Через ролик заряда, который представляет собой металлический цилиндр, покрытый слоем проводника.
Особенности цветной печати
Принцип работы цветных и монохромных лазерных принтеров практически не отличается. Главная особенность заключается в том, что нанесение красителя в цветных устройствах происходит от каждого картриджа отдельно. Обычные цветные принтеры оснащены картриджами с черным, фиолетовым, синим и желтым тонером. В некоторых моделях количество картриджей больше.
Цветные устройства бывают одно- и многопроходовые. Если вас интересует, как сделать цветную печать с помощью лазерного принтера быстрее, обратите внимание на однопроходовые аппараты. Они дополнительно укомплектованы лазерными системами и переносными роликами для каждого картриджа. Это позволяет прорисовывать картинку за один проход сразу всеми цветами. В многопроходовых принтерах за один оборот фотовала наносится только один цвет, что увеличивает общее время печати.
Устройство картриджа лазерного принтера
Основными элементами картриджа являются фотоцилиндр и два бункера: для хранения тонера и его отработки. У разных моделей красящее вещество может отличаться своими физическими свойствами, в частности размером.
Итак, из чего состоит картридж лазерного принтера:
- отсек для хранения нового тонера;
- фотовал или фотобарабан представляет собой алюминиевый цилиндр с фоточувствительным слоем;
- ролик первичного заряда, который заряжает поверхность фотовала;
- магнитный вал, передающий тонер на фотоэлемент;
- лезвие (осуществляет контроль за толщиной слоя красящего вещества, попадающего на фотовал);
- ракель — пластинка, очищающая фотовал после контакта с бумагой от излишков порошка;
- бункер для отработанного тонера.
Отметим, что принцип работы картриджа струйного и лазерного принтеров существенно отличается между собой.
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.
Xerox 9700
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».
LBP-4000
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.
Canon LBP-CX
HP LaserJet
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.
Когда включается принтер, все узлы принтеры и компоненты картриджа приходят в движение: происходит подготовка картриджа к печати, но лазерный луч при этом не падает на барабан и изображение не формируется. Этот процесс необходим для того, чтобы проверить работоспособность всех валов, правильность установки картриджа и разогреть печку (фьюзер) до необходимой температуры. Затем движение компонентов картриджа останавливаются – принтер переходит в состояние готовности к печати (Ready). После отправки документа на печать, в картридже лазерного принтера происходят следующие процессы:
Принцип лазерной печати
Зарядка барабана.
На вал первичного заряда Charge Roller (PCR), подается напряжение смещения переменного и постоянного тока. Напряжение смещения переменного тока через ролик первичного заряда поступает на поверхность фоторецепторного барабана, тем самым стираются остаточный заряд, и, наносится равномерный отрицательный потенциал.
Напряжение смещения переменного тока подается, чтобы уменьшить притяжение тонера магнитным сердечником вала проявки и в тоже время уменьшить перенос частиц тонера на участки фоторецепторного барабана, не подвергнутые засветке лучом. Регулировкой напряжения смещения AC достигается необходимая плотность и контрастность изображения (регулируется оптическая плотность изображения).
Процесс формирования изображения у различных производителей отличается, полярность первичного заряда, а, следовательно, и дальнейших, может быть противоположной.
Экспонирование.
На всей цилиндрической поверхности барабана с помощью детали, называемой коротроном заряда, создается отрицательный электростатический заряд. После этого плата управления расшифровывает сигнал, поступающий с компьютера. Связанный с ней блок лазера через систему зеркал и линз фокусирует луч в прорезь между двумя половинками картриджа и облучает фотоцилиндр.
На тех участках, куда попадает свет, соответствующий светлым местам отпечатка, электрическое сопротивление фотопроводника уменьшается, вследствие чего заряд в этих местах нейтрализуется. Таким образом, на поверхности фотобарабана создается скрытое электростатическое изображение, зеркальная копия того, что вы лицезреете на экране монитора.
Отрицательно заряженная поверхность барабана экспонируется лазерным лучом. Этот луч формируется блоком лазера принтера, находящимся над картриджем и фокусирующим луч в прорезь между двумя половинками картриджа. При этом барабан проходит четверть оборота.
Луч сфокусирован на барабане и активизируется только в тех местах, на которые в дальнейшем должен быть нанесен тонер. Засвечивая барабан лазером, его фоточувствительная поверхность частично теряет отрицательный заряд на засвеченным участках. Таким образом, лазер наносит на барабан прообраз изображения (скрытое изображение) в виде ослабленного отрицательного заряда.
Нанесение тонера.
При вращении магнитного вала тонер (специальный мелкий черный или иного цвета порошок для формирования изображения) проходит сквозь узкую щель, образованную специальным лезвием ("доктором", Doctor Blade) и валом. "Доктора" также называют дозирующим лезвием. "Доктор" также обеспечивает равномерность слоя тонера на магнитном валу.
Это происходит в течение еще примерно одной четверти оборота барабана.
Затем тонер, находящийся около магнитного вала картриджа притягивается к его поверхности под действием поля постоянного магнита, из которого изготовлена сердцевина вала и от него, по законам электростатики, притягивается к электростатическому «снимку» на фотобарабане, вследствие чего изображение обретает видимость.
К магнитному цилиндру прикладывается переменное напряжение прямоугольной формы с постоянной составляющей.
Отрицательная часть переменного напряжения обеспечивает перенос тонера на фоторецептор, а положительная часть - наоборот притягивает тонер назад к магнитному цилиндру, удаляя излишки тонера с фоторецептора. Исходя из этого принципа становится понятным, что, изменяя постоянную составляющую напряжения на магнитном цилиндре, можно регулировать плотность тонера (контрастность изображения). Чем больший "минус" имеет постоянная составляющая, тем больше отталкивающее напряжение и меньше притягивающее, и, следовательно, изображение будет более темным. Амплитуда переменного напряжения составляет примерно 500-600 В и имеет частоту несколько кГц.
Благодаря точно рассчитанному потенциалу смещения предотвращается притягивание тонера к участкам барабана, не содержащим изображения, но, тем не менее, сохранившим после экспонирования некоторый остаточный отрицательный потенциал.
Перенос тонера на бумагу.
Далее из входного лотка втягивается лист бумаги и подается к поверхности фотобарабана. К этому времени на барабане уже сформировано изображение. Перенос осуществляется электростатическим полем, которое сообщает поверхности бумаги положительный потенциал. В результате отрицательно заряженный тонер переносится на положительно заряженную бумагу. Для создания положительного электростатического поля применяется еще один коротрон. Он находится непосредственно под фотобарабаном , между ними и протягивается бумага. Коротрон также представляет собой металлический стержень со слоем электропроводящей резины.
На коротрон подается постоянное положительное напряжение в несколько сотен вольт - 100 - 400 В (правда может иметься небольшая переменная составляющая - например пилообразная). На этом этапе положительно заряженный лист бумаги притягивается к отрицательно заряженному фотобарабану и может произойти наматывание листа. Хотя в основном отделение листа происходит за счет собственной жесткости бумаги и малого диаметра барабана, в принтере предусмотрено устройство снятия статического заряда бумаги и ее отделения. Это устройство в виде металлической гребенки, соединенной с "корпусом" находится за коротроном переноса изображения.
Продолжая вращаться, барабан с проявленным изображением соприкасается с бумагой. С обратной стороны бумага прижимается к валу Transfer Roller, несущему положительный заряд. В результате отрицательно заряженные частицы тонера притягиваются к бумаге, на которой получается изображение, «насыпанное» тонером.
К этому моменту барабан уже прошел полоборота от блока лазера, который находится над картриджем до бумаги, подающейся между барабаном и валом переноса под картриджем.
Закрепление изображения.
Далее лист бумаги с незакрепленным изображением перемещается к механизму закрепления - печке (фьюзеру, fuser), которая находится в задней части принтера. Этот механизм представляет собой два соприкасающихся вала, между которыми проходит бумага.
Нижний прижимной вал (Lower Pressure Roller) прижимает бумагу к верхнему нагревательному валу (Upper Fuser Roller).
Верхний вал нагрет до такой температуры, что при соприкосновении с ним полимерные частицы тонера расплавляются и вплавляются в бумагу. Температура плавления тонера - от 100 до 180 градусов Цельсия и контролируется термодатчиком.
Лист с закрепленным изображением выдается в выходной лоток. Перед подачей листа в приемный лоток, с него снимается статический остаточный заряд с помощью металлической мягкой щетки, электрически соединенной с "корпусом" устройства. Изображение готово.
Очистка барабана.
На этапе переноса изображения некоторые частички тонера остаются на поверхности фотобарабана, а не переносятся на бумагу. И чем хуже качество порошка, тем больше этих оставшихся частиц тонера. Эти частички тонера ухудшают последующее изображение и их необходимо удалить.
Эффективность процесса переноса тонера составляет 70–80%. Около 20–30% неиспользованного (остаточного) тонера остается после переноса на поверхности фотобарабана, поэтому его необходимо очистить.
По завершении цикла печати барабан проходит еще четверть оборота, и его необходимо очистить от остатков тонера. Эту функцию выполняет чистящее лезвие (Wiper Blade, иногда называется Cleaning Blade или ракельный нож, ракель), которое счищает оставшийся на барабане тонер и направляет его в бункер отработки картриджа. При этом восстанавливающее лезвие, расположенное между барабаном и бункером отработки, не позволяет тонеру просыпаться на бумагу.
«Стирание» изображения.
На этом этапе с поверхности барабана «стирается» скрытое изображение, нанесенное лазерным лучом. Заряжающий вал равномерно покрывает поверхность барабана отрицательным зарядом, восстанавливая заряд в тех местах, где он был понижен под воздействием лазера.
О тефлоновых валах.
В принтерах или копировальных аппаратах тефлоновый вал играет определяющую роль в качестве печатных изображений.
Основная задача тефлонового вала - непрерывное запекание тонера на бумаге или другом носителе. Задача кажется простой, однако ее качественное выполнение требует от вала точного баланса времени, температуры и давления. При правильном сочетании этих факторов изображение будет перенесено на носитель без дефектов. Однако небольшое отклонение в одной из трех переменных может привести к смазыванию, появлению полос, двойных отпечатков, вызвать замин бумаги и неустойчивость изображения. Во многих случаях причиной дефектов является неисправный тефлоновый вал.
Существуют три основные причины, по которым тефлоновые валы выходят из строя.
- Избыточный нагрев: в этом случае чрезмерное нагревание вала в процессе закрепления изображения приводит к размазыванию тонера по копиям. Это может привести к загрязнению вала и системы очистки и вывести его и/или смежные с ним детали из строя.
- Недостаточный нагрев: в этом случае недостаточное нагревание вала во время закрепления изображения приводит к тому, что тонер не запекается на бумаге. Это также может привести к загрязнению вала и системы очистки и вывести из строя его и смежные детали.
- Повреждения при вращении: контакт с внутренними компонентами (сепараторами, бумагой, термистором и т.п.) может привести к износу и повреждению поверхности вала и появлению на отпечатках полос масла и тонера.
Качественный тефлоновый вал должен обладать точной регуляцией температуры, превосходными характеристиками отлипания тонера, ровной закругленной поверхностью, стойким покрытием, достаточной толщиной стенок и т.д. Поэтому, потребителей следует избавить от часто встречающегося заблуждения, что "чем больше покрытия, тем лучше" или что в два раза более толстое покрытие обеспечит удвоенный срок службы тефлонового вала. Во многих случаях температурный диапазон, подходящий для запекания тонера, так узок, что оптимальная толщина покрытия может варьироваться в пределах не более одного- двух микрон. Если покрытие будет слишком толстым, вал не сможет провести достаточное количество тепла. В обратном случае он слишком быстро перегреется.
Контроллер
В контроллер лазерного принтера входят центральный процессор (как правило, построенный по RISC-архитектуре), оперативная память, в которую помещаются растровые образы печатаемых страниц, постоянная (чаще всего перезаписываемая) память, в которой хранится встроенное ПО контроллера, а также встроенные шрифты. Дополнительные модули флэш-памяти могут содержать дополнительные шрифты или программы-интерпретаторы языков описания страниц, например PostScript.
Прежде чем начать печатать страницу, ее изображение должно быть сформировано в ОЗУ принтера. Самый простой вариант — это передача из ПК полного растрового образа страницы. Именно так работают так называемые GDI-, или Windows-принтеры. В них всю работу по превращению текстовых и графических элементов страницы в растровое изображение выполняет центральный процессор ПК, хранится это изображение в оперативной памяти компьютера, а управляет процедурой формирования растра GDI-драйвер конкретного принтера, которому «известны» особенности его печатающего механизма. Такой подход применяется в наиболее дешевых персональных моделях принтеров, поскольку он позволяет кардинально снизить вычислительную нагрузку на процессор принтера (благодаря этому можно использовать более простые, медленные и соответственно дешевые процессоры) и требования к объему его внутренней памяти. Самые большие недостатки таких принтеров — невозможность работы без Windows (хотя сейчас изготовители GDI-принтеров нередко снабжают их также драйверами для Linux и Mac OS, печатать на них, например, из старых DOS-программ, как правило, невозможно) и «торможение» на недостаточно мощных ПК. Правда, совершенствование драйверов, увеличение пропускной способности интерфейсов и мощности компьютеров привело к тому, что последний недостаток уже можно не принимать во внимание.
Более дорогие модели снабжаются полноценным растровым процессором (Raster Image Processor, RIP). Описание страницы передается в виде программы на специальном языке (Page Description Language, PDL), команды которого интерпретируются встроенным процессором, а растровое изображение формируется во внутреннем ОЗУ принтера.
Фактическим отраслевым стандартом стал разработанный компанией Hewlett-Packard язык описания страниц PCL (Printer Control Language). Сейчас в монохромных моделях используется шестая версия этого языка, PCL 6, а в цветных — PCL 5c, ориентированная на работу с цветом. Практически любой современный лазерный принтер (кроме GDI-моделей) «понимает» PCL 6, хотя иногда команды этого языка преобразуются в «естественный» для принтера фирменный язык (такой, например, как RPCS компании Ricoh или KPDL компании Kyocera). Поэтому нередко при работе с драйвером, реализующим «естественный» язык принтера, его производительность, а иногда и качество печати оказываются выше, чем при работе с PCL-драйвером.
Для сетевых моделей, начиная с уровня принтеров для средних и больших рабочих групп, практически обязательно наличие встроенного интерпретатора языка описания страниц PostScript компании Adobe. Этот аппаратно-независимый язык обладает максимальной гибкостью и позволяет описывать наиболее сложные, насыщенные графикой страницы. Текущая, третья, версия языка содержит все средства для описания самых сложных цветных изображений.
Описание на языке PostScript отсылаемой на принтер страницы представляет собой не расположение точек на ее растровом образе, а описание составляющих ее объектов (текста, линий, окружностей, кривых, фигур произвольной формы и т. п., в том числе растровых изображений, если они есть). Такое описание не зависит от типа устройства вывода и может быть с максимально возможной степенью детализации выведено на любом устройстве, способном его интерпретировать — от дисплея с разрешением 640х480 точек до фотолитографической машины с разрешением 2400 и более точек на дюйм. PostScript — это фактически специализированный язык программирования (основой для него послужил популярный в свое время «стековый» язык Forth, его выбрали потому, что он требовал минимального количества ресурсов для реализации интерпретатора), его операторы задают перемещения текущей точки изображения (виртуального курсора) и параметры линий, которые при этом должны отрисовываться.
Буквы, цифры и другие символы также представляют собой сочетания точек, линий и кривых, и теоретически их можно представлять в виде описаний этих сочетаний. Но гораздо эффективнее использовать готовые описания всех символов для каждой гарнитуры (набора символов шрифта определенного начертания) и держать их в постоянной или оперативной памяти принтера. Тогда для передачи каждого символа можно использовать лишь один байт — его ASCII-код.
В этом материале рассмотрены основные термины, касающиеся устройства и работы принтеров (в основном - лазерных), с которыми вы можете встретиться в процессе эксплуатации техники.
Блок лазера - блок лазерного принтера, состоящий из источника лазерного луча; поворотного зеркала, обеспечивающего развертку луча по ширине странице; оптики и системы зеркал, фокусирующей лазерный луч на фотобарабан. Часто при неконтрастной печати лазерного принтера (особенного цветного) требуется тщательная чистка оптики и зеркал.
Бункер - часть пластмассового картриджа и тонер-тубы, в которую засыпается тонер - порошок, который будет переноситься на бумагу с фотобарабана.
Бункер отработки - часть картриджа, в которую ссыпается отработанный тонер, счищаемый ракелем с фотобарабана. Требуется очистка бункера при каждой перезаправке.
Бушинги - подшипники качения валов.
Девелопер, носитель, проявитель - черный или цветной порошок. Засыпается в блок проявки и служит для переноса тонера из бункера на фотобарабан. Используется только в двухкомпонентных копировальных аппаратах и принтерах. Он остается в блоке проявки и практически не расходуется количественно, но теряет свои качественные свойства, поэтому его надо менять через определенное количество отпечатков.
В лазерных принтерах может использоваться как однокомпонентных тонер (без девелопера), так и двухкомпонентный. В любом случае, почти во всех принтерах девелопер, если он используется, уже смешан с тонером.
Драм-юнит (drum-unit) - основной узел каждого копировального аппарата. Служит для переноса изображения на бумагу. Имеет в своем составе фотобарабан, ракельный нож, бункер для отработанного тонера.
Дуплекс (duplex) - лоток для двухстороннего копирования в копирах средней и большой производительности (от 20-ти копий в минуту); в последнее время дуплекс встречается и в принтерах - для автоматической двусторонней печати. Зачастую устанавливается по желанию клиента, т.е. идет как периферийное устройство за отдельную плату.
Коротрон (коронатор, ролик заряда, Corona Wire) - тонкая проволока, на которую подано высокое напряжение; коротроном называют и весь конструктив - рамку с контактами, в которой натянута такая проволока. Служит для переноса заряда; при этом выделяется большее или меньшее количество озона. Часто для переноса заряда используют аналог коротрона - заряжающий ролик (Charge Roller; например, в картриджах лазерных принтеров).
Различают коротроны первичного заряда (фотобарабана), переноса (тонера), отделения (бумаги). Если рассматривать коронатор главного заряда, то при появлении коронного разряда вокруг проволоки возникает электрическое поле; и именно это поле поляризует (электризует) поверхность фотобарабана (напомним, что в момент прохода под коронатором заряда поверхность фотобарабана находится в темновом состоянии и является диэлектриком), в результате чего на поверхности фотобарабана появляется первичный заряд. Барабан экспонируется (засвечивается) лучом лазера, т.е. там, куда светит лазер, барабан разряжается. Тонер в цифровом аппарате имеет такой же знак заряда, что и барабан, поэтому он ложится на разряженные области фотобарабана.
Если рассматривать коротрон переноса , то его электрическое поле поляризует (электризует) бумагу, проходящую над ним; и уже поляризованная бумага перетягивает тонер с поверхности фотобарабана на себя.
Лента переноса - лента в цветных лазерных принтерах, на которую наносится промежуточное изображение с барабанов 4 цветных картриджей, которое затем переносится на конечный носитель - бумагу.
Магнитный вал - вал в картридже, используемый для переноса тонера из бункера на фотобарабан.
Отработанный тонер, отработка - излишки тонера, не перенесенные с фотобарабана на бумагу. Удаляется с поверхности барабана и помещается в специальный бункер, откуда отработку надо периодически удалять. Повторное использование категорически не рекомендуется, т.к. в отработке содержится бумажная пыль и прочий мусор. Встречаются копировальные аппараты с рециклингом - подачей отработанного тонера обратно в блок проявки; в таких машинах крайне желательно использовать только качественную бумагу.
Ракельный нож, ракель (Wiper Blade, Cleaning Blade) - чистящее лезвие: пластина из специальной резины, наклеенной на металл. Служит для очистки фотобарабана от остатков тонера, меняется вместе с фотобарабаном.
Ролик заряда - смотри коротрон.
Ролик захвата бумаги - начальная часть тракта принтера, используется для захвата бумаги из лотка. Требует чистки, протирки и периодической замены.
Ролик переноса - см. коротрон переноса.
Сортер (sorter) - периферийное устройство, служащее для сортировки копий. Представляет из себя большое количество (от 10 до 40) полочек-ячеек для копий. Иногда бывает совмещен со степлером (для скрепления листов-копий) и даже брошюровщиком. Во многих цифровых копирах возможна электронная сортировка копий, не требующая установки громоздких механических сортеров.
Тонер (toner) - черный или цветной мелкодисперсный порошок, перенос которого на бумагу и позволяет получить копию в копировальном аппарате или отпечаток на принтере. Бывает оригинальный (от производителя копира/принтера данной модели) и совместимый (от других производителей); оригинальный тонер поставляется в тубах, устанавливаемых в копир (принтер) или в составе картриджей. Совместимый тонер может поставляться в самых разных вариантах, но всегда его использование не приветствуется производителем и может привести к лишению гарантии. Совместимыми, т.е. неоригинальными, могут быть и барабаны, и девелоперы, и картриджи, и прочие расходные материалы и ЗИП.
Фьюзер (fuser) - печка, выходной узел принтера или копировального аппарата, служит для закрепления перенесенного изображения на листе. Имеет в своем составе два основных узла - тефлоновый вал (нагревательный; зачастую выполнен в виде термопленки) и резиновый (прижимной). Также в состав печки входят термостат, термодатчик, бушинги, пальцы отделения, нагревательный элемент и разные шестерни. Температура разогрева - 100-180 градусов, поэтому будьте осторожны.
Фотобарабан (Drum, Photoreceptor) - алюминиевый цилиндр, покрытый светочувствительным материалом, который способен сохранять образ будущего отпечатка в виде комбинации электрических зарядов, наносимых лазером (в лазерных принтерах и цифровых копирах), светодиодами от светодиодной линейки (в светодиодных лазерных принтерах) или светом, отраженным от оригинала (в аналоговых копирах).
В лазерных принтерах изнашивается быстрее, через 6000-15000 отпечатков, т.е. после 3-6 перезаправок требует замены.
Зум (zoom) - масштабирование (увеличение/уменьшение).
PM (Preventive Maintenance, читается "пи-эм") - замена некоторых деталей и узлов копира или принтера после определенной наработки. Для каждой детали устройства есть свой срок наработки на отказ, измеряемый в кол-ве тыс. отпечатков. Список подлежащих замене деталей/узлов (PM list, список PM) с указанием сроков замены (в тыс. отпечатков) обычно приводится в сервисной документации.
Зачастую некоторые детали могут отработать гораздо больше, чем указано в списке PM; но производитель или сервисная организация не могут гарантировать нормальную работу техники и высокое качество отпечатков без замен по PM.
Сложно представить современный офис без печатного оборудования. Благодаря скорости и качеству печати для работы с документами широко используются лазерные принтеры. Выбрать подходящее оборудование значительно легче, если рассмотреть его устройство и принцип работы.
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.
BJ-80
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.
ThinkJet
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
Преимущества лазерных принтеров
К их главным достоинствам относится:
- низкая себестоимость одного отпечатанного листка;
- скорость печати, которая у лазерного принтера выше, чем у большинства струнных моделей;
- длительный срок эксплуатации при условии своевременного обслуживания;
- высококачественная печать текстовых файлов.
Помимо преимуществ, следует упомянуть недостатки лазерных принтеров: повышенное энергопотребление, высокая стоимость оборудования и его обслуживания, а также более низкое, в сравнении со струйными принтерами, качество цветопередачи.
Создание изображения
После отправки файла на печать на фотовале при помощи луча, который изменяет заряд, формируется изображение. В зависимости от модели устройства рисунок занимает отрицательно или положительно заряженную поверхность.
Каждая строчка изображения формируется доли секунды включением и выключением лазера. Затем барабан делает оборот, и наносится новая строка. Излишки тонера убираются ракелем и сбрасываются в отсек с отработкой.
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.
LA36
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.
Epson MX-80
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.
Перенос на бумагу
От ролика переноса бумага получает статический заряд. Проходя под фотоцилиндром, она притягивает тонер по аналогии с процессом переноса порошка на магнитный вал. Частицы порошка удерживаются на бумаге благодаря статическому напряжению.
Схема и принцип действия
Чтобы понять, какой принцип печати используется в современных лазерных принтерах, рассмотрим подробнее этапы его работы.
Проявка
Частицы порошка переносятся с фотовала на магнитный вал за счет разницы зарядов. Принцип действия магнитного вала в лазерных принтерах довольно прост: в местах несовпадения заряда тонер притягивается к его вращающейся поверхности, образуя изображение. В цветных устройствах процесс проявки проходит немного сложнее. Сначала картинка формируется на ленте переноса, и только после этого переносится на вал и бумагу.
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.
LA36
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.
Epson MX-80
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.
Как устроен лазерный принтер
Для печати изображений применяется метод ксерографии, изобретенный Честером Карлсоном. Разные модели могут иметь незначительные отличия, но основные элементы у всех устройств одинаковые. Схема лазерного принтера дает более четкое представление, как выглядит оборудование внутри.
Узел сканирования. Состоит из набора зеркал и линз, формирующих изображение на фотовале. Процесс переноса картинки происходит благодаря лазерному импульсу и изменению заряда частиц.
Механизм переноса и фиксации изображения. Главный узел в структурной схеме лазерного принтера включает в себя ролик переноса заряда, картридж и нагревательный элемент. Отрицательно заряженные частицы тонера с фотобарабана притягиваются к бумаге, которая получает противоположный заряд от ролика переноса. Затем лист проходит через «печку», где нагретый до высоких температур краситель надежно фиксируется на бумаге.
Интерфейсный модуль. Главное назначение этого узла — обеспечение обмена информацией между другими механизмами лазерного принтера.
Закрепление тонера
Фиксация красящего вещества на листе происходит благодаря нагревательному элементу. «Печка» принтера состоит из двух цилиндров, проходя через которые краситель плавится. Жидкий тонер остывает и прочно закрепляется на поверхности бумаги.
Температура нагревательного элемента может достигать 200 °C. Производители недорогих устройств используют термопленку, которая подвержена быстрому износу. В современных моделях за нагрев тонера отвечает более надежная и долговечная тефлоновая конструкция.
Если кратко, принцип печати лазерного принтера заключается в получении на фотовале отпечатка тонера с его последующим переносом на бумагу.
Читайте также: