Лазерный принтер

Лазерные принтеры

Лазерный принтер модулирует узко сфокусированный лазерный луч, создавая на вращающемся барабане растровые изображения, подобные создаваемым ЭЛТ.

Барабан покрыт фоточувствительной пластмассой, поверхность которой заряжена отрицательными электрическими зарядами. Модулированный лазерный луч создает пятна на вращающемся барабане. Пятна, записанные лазером, получают положительный электрический заряд. Отрицательно заряженный материал тонера притягивается к положительно заряженным записанным областям на поверхности барабана. Бумага протягивается мимо вращающегося барабана, в результате чего тонер переносится на нее. Пара прижимных роликов и высокотемпературная лампа прижигают тонер к бумаге. Таким образом изображение, записанное на барабане лазером, переносится на бумагу.

Лазерный луч сканирует по поверхности барабана с такой скоростью, что не имеет смысла выполнять сканирование механическими методами. Вместо этого луч отражается от вращающегося многогранного зеркала. При вращении зеркала отраженный от его граней луч сканирует по поверхности барабана. При использовании максимально возможной плотности точек такие принтеры обеспечивают качество печати, сравнимое с типографским. Большие лазерные принтеры выполняют печать символов со скоростью до 20000 строк в минуту. Лазерные принтеры, предназначенные для использования в системах ПК, генерируют от 6 до 45 страниц в минуту.

Компоненты лазерных принтеров

Компоновка и комбинации компонентов в лазерных принтерах различных компаний-изготовителей и различных моделей может варьироваться. Однако порядок выполняемых ими операций всегда остается неизменным. Выполняемые лазерным принтером операции можно разделить на шесть этапов:

1. Очистку
2. Подготовку барабана в  Запись
3. Создание изображения (проявка)
4. Перенос изображения
5. Термическое закрепление тонера

Для выполнения этих задач все лазерные принтеры имеют следующие логические блоки:

1. Блок питания
2. Плату управления
3. Модуль лазерной записи
4. Барабан.
5. Узел закрепления тонера
6. Двигатель подачи бумаги и зубчатую передачу
7. Системные датчики
8. Плату панели управления

Блок питания — наиболее сложный компонент в лазерном принтере любого типа. Он должен обеспечить напряжение переменного тока для модуля закрепления тонера. Этот модуль нуждается в электропитании для ламп нагревателей и стирания изображения. Блок питания обеспечивает также высоковольтное напряжение постоянного тока (+1000 В постоянного тока) для механизмов переноса тонера в модуле барабана. Высоковольтные напряжения используются для создания статических зарядов, необходимых для переноса тонера с одного компонента на другой (т.е. с барабана на бумагу). И, наконец, блок питания должен обеспечивать рабочие напряжения постоянного тока для двигателей сканирования и подачи бумаги, а также для цифровой электронной схемы платы управления.

Плата управления содержит все схемы, необходимые для управления принтером и множеством его отдельных узлов. Она принимает сигналы управления от компьютера и форматирует данные, которые должны быть напечатаны. Плата управления отслеживает также состояние различных областей внутри принтера и реагирует на сигналы, поступающие с различных датчиков. После получения данных из хост-компьютера плата управления генерирует все активизирующие сигналы, необходимые для корректного размещения информации на странице. Информация о символах преобразуется в последовательный поток разрядов, который может быть подан на сканирующий лазер. Фоточувствительный барабан вращается в то время, как лазерный луч сканирует по его поверхности. Лазер создает копию изображения на фоточувствительном барабане в форме относительно положительно заряженного рисунка. Такую операцию называют регистрацией.

Операции лазерной печати

Прежде чем лазер выполнит запись на барабане, комплект стирающих ламп освещает барабан, удаляя с него все оставшиеся следы предыдущего изображения. В результате всей поверхности барабана сообщается нейтральный электрический заряд. Высокое напряжение, приложенное к первичному электроду коронного разряда, создает отрицательное высоковольтное поле, которое подготавливает барабан к записи посредством приложения к нему отрицательного постоянного заряда (-1000 В). В ходе записи, выполняемой лазером, барабан вращается, проходя через порошок тонера, который притягивается к относительно положительно заряженному изображению, нанесенному на барабан.

Тонер представляет собой очень мелкий порошок, смешанный с частицами железа, которые притягиваются к записанным на барабане заряженным участкам. Валик проявителя в картридже тонера вращается синхронно с барабаном и подает определенное количество тонера, проходящего мимо ограничивающей пластины. Регулирующее напряжение переменного тока способствует подаче тонера, а также удалению излишка тонера с барабана. Излишки тонера поступают обратно в картридж с целью повторного использования.

Во время установки нового барабана следует соблюдать большую осторожность. Засветка барабана в течение времени, превышающего несколько минут, может привести к его повреждению. Никогда не притрагивайтесь к поверхности барабана, поскольку это также может ее повредить. Предохраняйте модуль от пыли и грязи, а также от воздействия повышенной влажности и высокой температуры.

Электрод передани коронного разряда (передающий валик) отвечает за перенос тонера с барабана на бумагу. Тонер переносится на бумагу благодаря положительному высоковольтному заряду, сообщаемому бумаге передающим электродом. Положительный заряд притягивает отрицательные (по отношению к этому заряду) частицы тонера с барабана и приводит к их перемещению на бумагу. Специальная пластина снятия статического заряда предотвращает соприкосновение положительно заряженной бумаги и отрицательно заряженного барабана.

После того как изображение перенесено на бумагу, два прижимных валика в модуле термического закрепления тонера прижимают частицы тонера к бумаге, пока они не будут вплавлены в нее. Верхний прижимный валик, называемый валиком термического закрепления, нагревается кварцевой лампой. Этот валик вплавляет тонер в бумагу, когда она покидает модуль печати. Нижний валик прижимает бумагу. Чистящая пластина удаляет лишние частицы и наносит силиконовую смазку на валик, предотвращая прилипание тонера к покрытому тефлоном валику термического закрепления.

Вариации компонентов

В принтерах производства компании Hewlett-Packard основная часть печатающей системы сосредоточена в электрографическом картридже. Этот картридж содержит емкость с тонером, электрод коронного разряда, узел барабана и проявляющий валик.

В других лазерных принтерах основные компоненты компонуются таким образом, что принтер состоит из проявляющего модуля, картриджа тонера, модуля барабана, модуля термического закрепления тонера и чистящей пластины. В этом случае проявляющий модуль и картридж тонера являются отдельными модулями. В такой конфигурации смена тонера не связана с заменой каких-либо других изнашиваемых компонентов. Хотя замена тонера дешевле, следует обращать внимание и на степень износа остальных модулей. Обратите внимание, что фоточувствительный барабан также является отдельным компонентом.

Подача бумаги

По своей сути лазерные принтеры в значительной степени являются механическими устройствами. Для обработки единственного листа бумаги двигатель подачи бумаги и узел зубчатой передачи выполняют огромное количество операций. Механика транспортировки бумаги должна подхватить страницу с лотка загрузки бумаги и поместить ее в область регистрации принтера. После того как изображение записано на барабан, механизм подачи бумаги перемещает лист в область регистрации. Система валиков протягивает лист по барабану в модуль термического закрепления тонера. Когда страница проходит между валиками термического закрепления, принтер отмечает выход страницы и сбрасывается в режим ожидания следующей страницы для печати.

Помимо двигателя и зубчатой передачи, в принтере используется ряд датчиков и активизируемых соленоидами захватов для управления перемещением бумаги. Соленоиды применяются для включения и отключения различных наборов шестерен и захватов в нужные моменты во время процесса печати.

Если страница вовремя не попадает в поле зрения следующего датчика, принтер отмечает заминание бумаги и создает сообщение, указывающее область принтера, в которой это произошло. В случае заминания бумагу следует извлечь из принтера и вновь начать процесс печати. Информация по получению доступа к области, в которой произошло замятие, приводится в руководстве пользователя принтера. Прежде чем открывать принтер, всегда следует дать ему остыть и, разумеется, выключить.

Для защиты персонала от потенциальных опасностей, присутствующих внутри принтера, используется отдельный набор датчиков-выключателей, отслеживающих состояние крышек принтера. В качестве меры защиты зрения оператора используется блокировочный выключатель, который блокирует лазерный луч. Аналогично отключаются высоковольтные напряжения, подаваемые на различные компоненты принтера. Чтобы можно было наблюдать за работой компонентов принтера, нужно найти и отключить эти блокировки. Однако всегда следует помнить, что эти блокировки существуют для целей обеспечения безопасности, поэтому при отключении их во время работы следует соблюдать большую осторожность.

Еще один набор датчиков используется для отслеживания температур в различных частях принтера. Термодатчик в модуле термического закрепления отслеживает температуру этого модуля. Упомянутая информация передается в управляющую схему, чтобы она могла поддерживать температуру закрепляющего модуля в интервале между 140°С и 230°С. Отклонение температуры за пределы этого интервала может привести к серьезному повреждению принтера, а также увеличить опасность возникновения пожара.

Термопредохранитель предохраняет узел термического закрепления от перегрева и предотвращает повреждение принтера. Как правило, термопредохранитель должен возвращаться в исходное состояние по достижении условий нормальной рабочей температуры. Если выключатель остается разомкнутым в холодном состоянии, его нужно заменить. Обычно это свидетельствует о неисправности термодатчика или неправильной установке узла термического закрепления.

Когда лазерный луч включен, датчик обнаружения луча в записывающем модуле предупреждает управляющую схему о начале процесса записи. Этот сигнал синхронизирует начало блока модулирующих лазер данных с началом строки растра.

Характеристики бумаги

Еще одна причина невозможности выполнения печати — установка рычага определения толщины бумаги в позицию, которая не соответствует весу используемой бумаги.

Если фактическая толщина бумаги превышает значение настройки, это может привести к смазыванию символов при печати. В этом случае следует отвести рычаг установки толщины на одно-два деления от бумаги.