Основные типы принтеров

Именно появление и промышленная реализация «пузырьковой» технологии струйной печати стали причиной всплеска спроса на струйные принтеры вначале одноцветные, а впоследствии практически всегда полихромные. Однако окончательный выбор сделан в пользу «пузырьковой струйной печати (bubble ink jet printing). Эту же технологию используют Hewlett Packard, Canon, Epson и ряд других производителей.

Выбор в пользу именно этой технологии вполне объясним даже с точки зрения «непродвинутого» пользователя. Технология bubble ink jet позволяет реализовать печатающий узел устройства Li пиле дешевого съемного картриджа, она достаточна толерантна к качеству используемых чернил (хотя, разумеется, всегда предпочтительнее использовать фирменные чернила либо чернила, рекомендованные производителен картриджа). И L'jaBiror «пузырьковая» технология обладает свойством, которое в мире аппаратного обеспечения именуется масштабируемостью.

Качество струйной печати зависит от трех основных факторов:

1.      качества печатающего узла (разрешение);

2.      качества чернил (передача полутонов и цвета);

3.      типа используемого носителя (непосредственно связан с предыдущим фактором — насколько хорошо данные чернила сочетаются с данным типом бумаги или пленки).

Несомненно, первый из указанных факторов оказывает наибольшее влияние на качество печати в целом. Однако он же высыпает наибольшие технологические трудности при реализации и оказывает решающее воздействие на конечную стоимость изделия (не в меньшую сторону, к сожалению). При этом удачный подбор чернил, эмуляции высокого разрешения и конструкция картриджа, сводящая к минимуму эффект «расплывание чернил» на бумаге, позволяют достичь результатов, незначительно отличающихся от тех, которые получаются при использовании более дорогого принтера с высоким истинным разрешением.

В настоящее время во всем мире струйные печатающие устройства вышли на первое место по объемам продаж. Принтеры практически бесшумны, с легкостью осуществляют цветную печать. Полученные с помощью струйных принтеров распечатки обладают высоким разрешением фотографического качества.

Лазерный принтер

В отличие от струйных лазерные принтеры позволяют достигнуть более высокого качества печати.

К сожалению, цветные лазерные принтеры пока еще дороги. Однако радует то. что качество получаемого с их помощью изображения приближается к фотографическому, а цены имеют тенденцию к снижению. Уже сейчас можно приобрести цветной лазерный принтер всего за несколько тысяч долларов.

Таким образом, для получения высококачественной черно-белой распечатки следует отдавать предпочтение лазерному принтеру. Если вы желаете получить цветное изображение, то в большинстве случаев можете быть удовлетворены цветным струйным принтером.

Принцип действия

Процесс лазерной печати складывается из пяти последовательных шагов:

Процесс лазерной печати

В основе работы лазерного принтера лежит процесс сухой ксерографии (лат. xeros — сухой и graphos — писать), базирующийся па электростатической фотографии.

Ксерографический процесс был изобретен американским инженером Честером Карлсоном в 1933 г. В ноябре 1940 г. он получил патент на свое изобретение. В 1947 г американская компания «Халоид Компании купила данное изобретение для разработки первого копировального аппарат;., который и был произведен в 1950 г. Впоследствии эта компания несколько раз преобразовывалась, и в настоящее время мы знаем се под названием Xerox.

В основе электростатической фотографии лежит способность некоторых полупроводников уменьшать свое удельное сопротивление под действием света. Такие полупроводники называются фотопроводниками и используются для изготовлении фоторецепторов.

Фоторецепторы обычно наносятся на алюминиевый полый цилиндр. В качестве фоторецептора служат либо селен и его соединения, либо органические соединения (подложка).

Зарядка фоторецептора — это процесс, несения равномерного заряда определенной величины на поверхность фоторецептора. Зарядка производится коротроном. Существует несколько их видов, которые мы рассмотрим ниже.

Для зарядки на коротрон подается высоки потенциал с помощью высоковольтного блока. Между коротроном и фоторецептором образуется разность потенциалов в несколько киловольт, что приводит к ударной ионизации воздуха (коронный разряд), и ноны накапливаются па поверхности фоторецептора. Часть электронов с заземленной подложки стекает на землю, при этом с материала подложки, вблизи границы с фотопроводником, возникает избыточный заряд, противоположный заряду на поверхности фоторецептора. Экран коротрона заземляют, чтобы разность потенциалов между фоторецептором и коронной проволокой не уменьшались, поскольку эта разность должна превышать пороговое напряжение короны (напряжение, ниже которого не возникает коронный разряд).

Обычный коротрон представляет собой тонкую проволоку из устойчивого к окислению материала натянутую на металлическом экране. При загрязнении или окислении проволоки происходит ухудшение качества копии. При загрязнении экрана возможно проскакивание искры между экраном и коротроном, что приводит к необратимому выгоранию фото рецептора.

Скоротрон - зарядное устройство, позволяющее получить более равномерный заряд поверхности фоторецептора. В нем, кроме проволоки, используется сетка; на которую также подается напряжение.

Дикоротрон позволяет еще более точно регулировать величину заряда. Он состоит из двух активных элементов.

Каротрон служит источником характерного запаха озона, исходящего от лазерного принтера во время работы. Следует отметить, что при использовании хороших фильтров и их своевременной замене запах не ощущается. В настоящее время фирмы-производители переходят на безозоновую технологию.

После зарядки на фоторецептор подается изображение. Источником света здесь служит лазер, уменьшающий потенциал в определенных участках фоторецептора. При этом фоновые участки фоторецептора остаются заряженными. Тонер заряжается противоположным зарядом. При контакте тонер притягивается подложкой в участки с низким потенциалом, пробитые лазером.

Лазерная засветка осуществляется так: лазерная пушка светит на зеркало, которое вращается с высокой скоростью. Отраженный луч через систему зеркал и призму попадает на барабан и за счет поворота зеркала выбивает заряды по всей длине барабана. Затем происходит поворот барабана на один шаг (этот шаг измеряется в долях дюйма; именно он определяет разрешение принтера по вертикали) и вычерчивается новая линия. В некоторых принтерах, кроме поворота барабана, используется поворот зеркала по вертикали, позволяющий на одном шаге поворота барабана вычертить два ряда точек.

Скорость вращения зеркала очень высока. Она составляет порядка 7 — 15 тыс. об./мин. Для того чтобы увеличить скорость печати не увеличивая скорость вращения зеркала, его выполняют в виде многогранной призмы. Существуют еще дополнительные зеркала, призмы и световоды, отвечающие за фокусировку и изменение направления луча.

В светодиодных принтерах вместо лазера работает светодиодная панель. Теоретически светодиодная технология более надежна, поскольку является более простой. Кроме того, принтеры со светодиодной панелью более компактны. Светодиодные принтеры дешевле лазерных, но лазерные работают быстрее.

Процесс формирования изображения на фоторецепторе тонером называется проявлением.

Тонер представляет собой мелкодисперсный порошок, частицы которого состоят из полимера или резины и красящего вещества (для черного тонера обычно используется сажа).

Возможны два варианта проявления: двухкомпонентное и однокомпонентное.

Двухкомпонентный используется только в случае отрицательной зарядки фоторецептора. Тонер из бункера через специальное дозирующее устройство подастся в бункер с носителем. Носитель (девелопер) представляет собой частицы магнитного материала, покрытого полимером. Прилипание тонера к носителю происходит за счет электризации трением.

В процессе трения частицы тонера и носителя приобретают различные заряды и тонер равномерно покрывает носитель. Носитель в свою очередь прилипает к магнитному валу, который представляет собой полый вал с постоянными магнитами внутри. Вал, покрытый носителем с тонером, входит в непосредственный контакт с фоторецептором, в результате чего частицы тонера, имеющие заряд, противоположный заряду фоторецептора. притягиваются к его заряженным участкам. Чистый носитель с остатками тонера вновь попадает в бункер.

Носитель вновь смешивается с тонером и попадает на магнитный вал. Сам носитель не расходуется в процессе проявки. Однако в результате трения носитель теряет полимерный слой, что приводит к его неспособности притягивать тонер. Кроме того, такой носитель может вызывать механическое повреждение фоторецептора.

Для того чтобы тонер не переносился на слабо заряженные участки фоторецептора, на магнитный вал подается напряжение смещения порядка 100—500 В, знак которого совпадает со знаком заряда на фоторецепторе. За счет этого сила притяжения тонера к валу увеличивается и тонер не переносится на слабозаряженные участки. Регулируя величину напряжения смещения, можно регулировать насыщенность копии, например, для создания хорошей копии с плохого оригинала. Современные аппараты обычно сами достаточно хорошо регулируют качество копии, практически не требуя вмешательства оператора.

Однокомпонентное проявление, как правило, используется в аппаратах малого класса и лазерных принтерах. В этом случае требуется тонер другого состава. Естественно, такой тонер стоит дороже. Однокомпонентное проявление не предусматривает наличия носителя. В этом случае тонер изготавливается из смеси частиц магнитного материала, полимера и красителя.

Из бункера тонер попадает на магнитный вал. Над валом, на выходе из бункера, располагается заряжающее лезвие (ракель), выполняющее две функции: регулирует количество тонера на валу и заряжает частицы тонера.

Трение частиц тонера о лезвие приводит к зарядке тонера знаком, противоположным знаку заряда фоторецептора.

Перенос тонера с вала на фоторецептор осуществляется с помощью напряжения смещения, прикладываемого к магнитному валу. В данном случае напряжение смещения представляет собой переменное напряжение с постоянной составляющей, которая по знаку соответствует знаку заряда фоторецептора. Во время периода со знаком, противоположным знаку заряда фоторецептора, тонер переносится на фоторецептор, а во время периода со знаком, соответствующим знаку заряда фоторецептора, тонер с фоновых участков возвращается на магнитный вал. Регулировка качества копий происходит за счет изменения постоянной составляющей. Следует заметить, что в двухкомпонентной системе проявления гораздо сложнее достичь равномерной заливки черным цветом. Это связано с тем, что носитель не успевает принять достаточно тонера. Эта проблема решается использованием двух или трех валов, вращающихся в разные стороны. Однако такая конструкция увеличивает стоимость аппарата.

Процесс переноса - процесс, при котором тонер переносится на бумагу.

Бумага проходит между коротроном переноса и фоторецептором, на котором находится рисунок. Коротрон переноса сообщает бумаге заряд, соответствующий заряду фоторецептора. В подложке фоторецептора существует заряд, по знаку противоположный заряду бумаги. За счет этого бумага притягивается к фоторецептору

Для того чтобы тонер переносился на бумагу, сила притяжения между бумагой и тонером должна быть больше, чем сила притяжения между тонером и фоторецептором. Не весь тонер переносится па бумагу, поэтому его остатки удаляются в процессе очистки фоторецептора.

Отделение бумаги от фоторецептора осуществляется как механическим, так и электрическим способом. В первом случае используются либо пальцы отделения, находящиеся в непосредственной близости к фоторецептору, либо отделяющие ремешки, устанавливаемые с одного края фоторецептора. Кромка бумаги скользит по ремешку и затем легко отделяется от фоторецептора.

Во втором случае применяется коротрон отделения, обычно использующийся совместно с механическими средствами. Для отделения бумаги от фоторецептора на коротрон отделения подается переменное напряжение. Он генерирует положительные и отрицательные ионы. Одна часть ионов ослабляет силу притяжения бумаги к фоторецептору, а другая часть обеспечивает прилипание тонера к бумаге.

После переноса копия уже практически готова. Но изображение полученное на бумаге, может быть стерто практически любым механическим воздействием (например, легким трением). Естественно, такая копия не пригодна для практического использования. Для увеличения сцепления тонера с бумагой используется механизм закрепления.

Существует несколько способов закрепления. Наиболее распространенный — это термомеханический способ, при котором копия подвергается нагреву и механическому прижиму

Механизм закрепления носит название фьюзер (печка). Он состоит из нагреваемого тефлонового вала с кварцевой лампой внутри и резинового прижимного вала. Иногда вместо тефлонового вала устанавливается специальный керамический термоэлемент, который отделяется от бумаги термопленкой. Такие принтеры имеют меньший срок прогрева и меньшее энергопотребление, однако и делает термопленка значительно меньшее количество копий, и повредить ее значительно легче при неправильном извлечении бумаги.

Существуют также аппараты класса принтер-копир, или цифровой копир. Они могут выполнять функции, как лазерного принтера, так и копира. Цифровой копир вначале сканирует изображение в память, а затем печатает лазерным способом. Цифровые копиры обеспечивают более высокое качество передачи оттенков даже при черно-белой печати. Современная тенденция - это постепенное вытеснение аналоговых (в которых источником света служит лампа) копиров цифровыми. Преимуществами цифровой печати являются более высокое качество печати и низкий расход тонера. Возможно использование цифрового аппарата в качестве копира и принтер, одновременно, в некоторых моделях можно также пользоваться им как сканером.