Лазерные принтеры

Толчком к созданию первых лазерных принтеров послужило появление новой технологии фирмы Canon. Специалисты этой фирмы, которые специализируются на разработке копировальной техники, создали механизм печати LBP-CX. Фирма Hewlett-Packard в сотрудничестве с Canon приступила к разработке контроллеров для обеспечения совместимости механизма печати с ПК и UNIX. Принтер HP LaserJet впервые был представлен в начале 80-х годов.

Первоначально конкурируя с лепестковыми и матричными принтерами, лазерный принтер быстро завоевал популярность во всем мире. Первый лазерный принтер использовал 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 (рис. 1).

Рис. 1. Принтер в разрезе

Лазерные принтеры формируют изображение путем позиционирования точек на бумаге (растровый метод). Первоначально страница формируется в памяти принтера, а затем передается в механизм печати. Растровое представление символов и графических образов происходят под управлением контроллера принтера. Каждый образ формируется путем соответствующего расположения точек в ячейках сетки или матрицы (рис. 2).

Рис. 2. Метод образования изображения при помощи растра

1. Устройство лазерного принтера

Все компоненты лазерного принтера можно условно разделить на электронные, оптико-механические и электромеханические. Электронные компоненты являются управляющими (управляют процессом печати), а остальные предназначены для непосредственного выполнения печати.

Рассмотрим назначение электронных компонентов:

- материнская плата. Служит для установки и организации взаимодействия различных компонентов принтера;

- входной интерфейс (последовательный, параллельный, сетевой, инфракрасный). С его помощью принтер получает данные от ПК;

- процессор и различные микроконтроллеры. Управляют обработкой данных. Обычно используют процессоры RISC-типа;

- оперативная память. Хранит данные для печати. Лазерные принтеры относятся к классу постраничных устройств, т.е. принтер сначала компонует всю страницу в памяти, а затем передает ее на печать.

К оптико-механическим компонентам относятся:

- лазер и оптико-механическая система зеркал и линз. Перемещает луч лазера по поверхности фоточувствительного барабана. Малогабаритный лазер генерирует очень тонкий световой луч, который отражается от вращающихся зеркал (обычно имеет 4-гранную или 6-гранную форму).

Для получения точечного изображения лазер включается и выключается при помощи управляющего микроконтроллера.

К электромеханическим компонентам относится:

- механизм подачи бумаги. Предназначен для контроля и продвижения бумаги в принтере. Включает в себя подающий, направляющий, выходной и сенсорные ролики;

- высоковольтный источник постоянного напряжения. Обычно на 6000В;

- нагревательная станция. Закрепляет изображение на бумаге. Нагревательная станция состоит из нагревательного ролика, чистящего коврика, термистора, термопротектора и роликового пресса;

- нагревательный ролик. Металлический цилиндр с тефлоновым покрытый, внутри которого расположена кварцевая лампа для его интенсивного разогрева;

- термистор. Отключает нагревающее устройство при перегреве нагревательного ролика;

- роликовый пресс. Состоит из обрезиненного ролика, который расположен напротив нагревательного. Он сдавливает бумагу, когда она проходит при печати;

- чистящий коврик. Собирает все частицы, которые остались на поверхности ролика, и обеспечивает его гладкость с помощью специальной силиконовой пленки. Это позволяет бумаге проходить под роликом и не прилипать к нему. Коврик находится постоянно в контакте с нагревательным роликом;

- картридж. Представляет собой достаточно сложное устройство, которое содержит более половины компонентов для формирования изображения. В картридже можно выделить 2 основных отделения: для отработанного тонера и тонерный отсек (рис. 3).

Рис. 3. Картридж в разрезе

Основные конструктивные элементы отделения для отработанного тонера:

- фоточувствительный барабан (Organic Photo Conductor (OPC) Drum). Аллюминиевый цилиндр с покрытием из органического светочувствительного и фотопроводящего материала (обычно оксид цинка);

- вал первичного заряда (Primary Charge Roller (PCR). Металлический вал с нанесенной токопроводящей резиновой или поролоновой основы. Обеспечивает равномерный отрицательный или положительный заряд барабана. Некоторые модели принтеров используют для этого специальную сетку из тонкой проволоки. Барабан заряжается от коронного разряда, поэтому сетку называют «коронной»;

- чистящее лезвие, «Вайпер», ракель. (Wiper Blade, Cleaning Blade). Металлический каркас с полиуретановой пластиной (blade) на конце. Очищает барабан от остатков тонера, который не был перенесен на бумагу.

Основные конструктивные элементы тонерного отсека:

- магнитный вал (Magnetic Developer Roller, Mag Roller, Developer Roller). Металлическая трубка, внутри которой находится неподвижный магнитный сердечник;

- «Доктор» (Doctor Blade, Metering Blade). Металлический каркас с гибкой пластиной (blade) на конце. Обеспечивает равномерное распределение тонкого слоя тонера на магнитном вале;

- бункер для тонера (Toner Reservoir). Содержит «рабочий» тонер (частицы специального пластика и оксида железа, которые плавятся при нагреве), который будет перенесен на бумагу в процессе печати. В бункер также встроен активатор тонера (Toner Agitator Bar) - проволочная рамка для перемешивания тонера;

- специальный шаговый двигатель. Поворачивает фотобарабан для формирования строки изображения. Это смещение соответствует разрешающей способности принтера по вертикали и обычно составляет 1/600 или 1/1200 дюйма.