Продолжу тему познавательных статей и сегодня расскажем вам о специфике черно-белой лазерной (и светодиодной!) печати.
В основе технологии лежит принцип сухого электростатического переноса, а полное официальное название технологии — электрографическая печать. Суть этого принципа такова: источник света светит на предварительно заряженную поверхность светочувствительного вала (фотобарабана, фотовала). На тех местах, на которые попал свет, меняется заряд и к этим местам затем притягивается тонер. Затем этот тонер перетягивается за счёт электростатики на бумагу, на которой попадает в печку, где и закрепляется, под действием высокой температуры и давления. Отпечатки, сделанные таким способом, не боятся влаги, устойчивы к истиранию и выцветанию. Качество такого изображения очень высоко.
Источники света, которые используются в устройствах с технологией сухого электростатического переноса, бывают разные. В самых первых устройствах это был свет лампы, отражённой от оригинала: именно таким образом делались и делаются до сих пор аналоговые копии. Однако позже появилась технология, в которой источником света стал луч лазера. Понятно, что принтеры, в которых стал использоваться этот принцип засветки светочувствительного вала, стали называться лазерными принтерами. Луч лазера, отражённый от быстро вращающегося многогранного зеркала (призмы), пробегающий строчку за строчкой по всей длине светочувствительного вала, прорисовывает тем самым на нём последовательно, по мере его вращения, электростатическое изображение. На засвеченные участки потом притягивается тонер. Вращаясь дальше, светочувствительный барабан входит в соприкосновение с бумагой и за счёт напряжения переноса, приводимого к бумаге
посредством ролика переноса, тонер переносится на бумагу, оставаясь примагниченным к ней до тех пор, пока бумага с тонером на нём, не попадёт в узел термозакрепления (печку), где тонер будет вплавлен в бумагу, создав тем самым готовый отпечаток. Альтернативным источником света, который засвечивает фотобарабан в современном принтере, является светодиодная линейка. Она состоит из множества (от 2.5 до 10 тысяч штук, в зависимости от разрешения линейки) светодиодов, размещённых в ряд (образующих тем самым светодиодную линейку) вдоль всей длины светочувствительного вала. Засветка одной строки в светодиодном принтере происходит одновременно: по команде контроллера, те светодиоды, под которыми на светочувствительном валу должна появиться точка изображения, вспыхивают, остальные — нет. Ряды точек при вращении фотобарабана также формируют на нём электростатическое изображение, которое затем проявляется тонером и переносится на бумагу, где и закрепляется — точно так же, как описано выше для лазерной печати.
Качество печати, получаемое на принтерах, использующих эти две технологии, практически идентично и сами отпечатки обладают одинаковыми потребительскими свойствами. В будущих постах я еще расскажу об огромных преимуществах светодиодной технологии.
Рассмотрим процесс печати более подробно (на примере светодиодных принтеров Оки)
1. Подача бумаги
Именно с этого начинается процесс печати. Бумага подаётся из лотка принтера при помощи подающего ролика. Он прижимается к пачке бумаги и вращаясь начинает сдвигать верх пачки в сторону механизма принтера. Верхний лист отделяется от остальной пачки при помощи т.н. тормозной площадки, называемой также сепаратором, которая останавливает движение всех остальных листов, подавая в принтер только один. Двигаясь дальше, лист попадает под ролик регистрации, где его передний край выравнивается. Производится это за счёт небольшой задержки вращения этого ролика, когда бумага, подаваемая непрерывно из лотка несколько «горбится» перед ним, пока он не вращается. Когда он начинает вращение, то захватывает передний край целиком и бумага продаётся в принтер ровно.
2. Зарядка Фотовала
Одновременно с подачей бумаги начинается зарядка светочувствительного вала (фотобарабана). Зарядка производится при помощи Ролика зарядки (Charge Roller), на который подаётся постоянны отрицательный потенциал с Высоковольтного Блока Питания (ВВБП). Поверхность светочувствительного вала получает постоянный отрицательный заряд по всей длине вала. Следует отметить, что именно процесс зарядки фотовала традиционно сопровождался активным выделением озона. Происходило это потому, что вместо ролика зарядки ранее использовался коронатор — тонкая нить, по которой проходил ток высокого напряжения, создающий коронный разряд (отсюда и название «коронатор» или «коротрон»), создавая заряд на фотобарабане. Параллельно с зарядом фотобарабана, нить коронатора ионизировала воздух, заставляя молекулы кислорода расщепляться, образуя в большом количестве озон. Полезный в малых дозах, в больших он вреден для здоровья, приводя к головокружению и утомляемости. На сегодня практически во всех принтерах коронатор заменён роликом зарядки, при работе которого не образуется озон.
3. Засветка
Светодиодная линейка (или в случае с лазерными принтерами — сканирующий по длине фотовала луч лазера) освещает отрицательно заряженную поверхность фотобарабана. Места, которые должны быть засвечены на фотобарабане, определяются контроллером построения изображения. На тех местах, куда попадает луч света, отрицательный заряд снимается, становясь нулевым. Тем самым на поверхности фотобарабана создаётся электростатическое изображение будущего отпечатка.
4. Проявка
Отрицательно заряженный ролик подачи тонера придаёт тонеру отрицательный заряд и подаёт его на ролик проявки. Дозирующее лезвие распределяет его на этом ролике тонким ровным слоем. После этого тонер входит в контакт с фотобарабаном и притягивается на него в тех местах, где отрицательный заряд был снят путём засветки. Тем самым электростатическое (неви-димое) изображение преобразуется в видимое (проявляется). Притянутый к фотобарабану тонер движется на нём дальше, пока не приходит в соприкосновение с бумагой.
5. Перенос
В месте контакта фотобарабана с бумагой, под бумагой находится ещё один ролик, называемый роликом переноса. На него подаётся положи-тельный заряд, который он сообщает и бумаге, с которой контактирует. Частички тонера, войдя в соприкоснове-ние с положительно заряжен-ной бумагой, перетягиваются на неё и удерживаются на поверхности за счёт электростатики. Если в этот момент посмотреть на бумагу, на ней будет сформировано полностью готовое изобра-жение, которое, однако можно легко разрушить, проведя по нему пальцем: изображение состоит из притянутого к бумаге порошка тонера, ничем другим, кроме электростатики, на бумаге не удерживаемое. Для получения финального отпечатка изображение необходимо закрепить.
6. Закрепление
Закрепляется изображение за счёт нагрева и давления. Происходит этот процесс в печке (фьюзере). Она состоит из двух валов — верхний вал, внутри которого находится нагревательный элемент (обычно — галогенная лампа), называемый термовалом и нижний вал (прижимной ролик), который прижимает бумагу к верхнему за счёт подпорной пружины. За температурой термовала следит термодатчик (термистор). При нагреве бумаги тонер, притянутый к ней, расплавляется и в жидком виде вжимается в текстуру бумаги. Выйдя из печки тонер быстро застывает, что создаёт постоянное изображение, устойчивое к внешним воздействиям. Чтобы бумага, на которой нанесён тонер, не прилипала к термовалу, на нём выполнены отделители бумаги. Следует отметить, что термовал — не единственная реализация нагревателя. Альтернативой является печка, в которой используется термоплёнка: специальный гибкий материал с на нагревательными элементами в своей структуре. Преимущество печек с термоплёнкой состоит в том, что они очень быстро (практически сразу после включения принтера) выходят на рабочую температуру, в то время как печке с термовалами необходимо время, чтобы прогреться перед началом работы. С другой стороны, плёнка более подвержена повреждениям, в случае если внутрь печки попадёт твёрдый предмет.
7. Очистка
В процессе переноса не весь тонер, который должен был попасть на бумагу, в действительности на неё попадает. Часть тонера остаётся на поверхности фотобарабана. Для её очистки в светодиодных принтерах Оки существует специальный чистящий цикл. Он выполняется после каждых 10 листов или принудительно запускается вручную пользователем. В процессе этого цикла, напряжение подаётся на специальный ролик очистки (находящийся ниже ролика заряда). Тонер перетягивается на этот ролик, а затем вновь возвращается на фотобарабан. На его поверхности он доходит до ролика проявки, на который на цикле очистки подаётся положительный потенциал, что заставляет тонер переходить на него и возвращаться в бункер со свежим тонером. Таким образом работает система рециркуляции, позволяющая повторно использовать тонер, который не попал на бумагу. Надо сказать, что это не самая распространённая схема. В большом количестве принтеров не используется рециркуляция. Вместо ролика очистки в картриджах таких принтеров стоит чистящее лезвие (Cleaning Blade), которое механически «срезает» остатки тонера с поверхности фотобарабана и отправляет их в специальный бункер сбора отработки — полость внутри картриджа, заизолированную от полости, где находится свежий тонер. У каждого из таких подходов есть плюсы и минусы. Плюсом картриджей с бункером отработки является то, что тонер, участвующий в печати, всегда чистый, свободный от мусора, который может попасть в него с бумаги. Плюсом картриджей с рециркуляцией является заметная (до 30%) экономия тонера. При использовании качественной бумаги больших проблем не возникает и с мусором, но если на бумаге экономить, наличие рециркуляции быстро приведёт к ухудшению качества печати за счёт загрязнения тонера и износа валов внутри картриджа.
Сергей Лебедев директор по маркетингу OKI
Автор: NBZ
