KLAIP? DOS UNIVERSITETAS
GAMTOS IR MATEMATIK? MOKSL? FAKULTETAS
FIZIKOS KATEDRA
Referatas
Lazeriniai spausdintuvai
(Лазерні принтери)
Pareng?: II kurso , If-1 gr. student?
LIDIJA BEL? IKOVA
Klaip? da, 2003
Зміст:
I Історія друкувальних засобів [1]
Історія розвитку лазерних принтерів [1]
II Фізичний принцип роботи лазерного принтера [1] [2] [4]
Формування зображення [1]
Принцип дії [1] [4]
Кольоровий друк [1] [2]
Основні характеристики лазерних принтерів [1]
III Фізичні процеси [1] [2] [3]
Технологія виготовлення фоторецепторів [2] [3]
Процес ксерографії [2] [7]
Види коротрон [ 2]
Формування зображення [2]
Прояв [2]
Перенесення [2]
Відділення [2]
Закріплення [2]
Очищення [2]
Фотобарабан [1]
Лазер [3] [6]
IV Підсумки
Список джерел літератури
Додаток № 1
Теорія напівпровідників [3] [5]
Фотоелектричний ефект [3] [6]
Частина I
Історія розвитку [1]
З історії друкуючих пристроїв
Історія друку нерозривно пов'язана з розвитком писемності та мови,літератури, мистецтва, науки і техніки. Давним-давно, коли ще не булодрукувальних пристроїв, всі документи, книги і т. п. відтворювалисявручну. Для відображення інформації використовувалися камінь, дерево, бронза,папірус та інші носії. Найдавніші єгипетські папірус відносяться до XXVстоліття до н. е.. У єгипетській Олександрійській бібліотеці зберігалося величезнечисло рукописів, написаних на папірусі. Перші грецькі, римські ієгипетські книги, написані в IX столітті до н. е.., мали форму свита. Удревньому Римі виробництво книг придбало комерційний характер: книгилистувалися спеціально навченими рабами.
У середні віки в Європі переписуванням книг займалися монахи.
Переписувачів навчали каліграфії і вмінню прикрашати книгу маленькимималюнками. Створення книги вимагало великої праці і мистецтва. Писецсидів, схилившись над аркушем, і гусячим пером старанно виводив рядокза рядком замовленої йому книги. За день самий посидючість і досвідчений писарміг переписати не більше 10-15 сторінок.
Величезне значення мав винахід паперу в Китаї в II столітті н. е..
Проте в Європі аж до XII століття в якості матеріалу для письмавикористовувався пергамент, що виготовляється зі шкіри тварини. У VII столітті в
Європі навіть з'явився указ, згідно з яким всі документи повинні буливиконуватися тільки на пергаменті.
Своїм народженням друкувальні пристрої зобов'язані винаходу в Китаї в
початку XI століття рухомих літер, які виготовлялися з глини і
дерева. Після того як у XIV столітті в Кореї були виготовлені металеві
рухливі літери, книгодрукування набуло широкого поширення.
Справжній переворот у книгодрукуванні зробив Іоганн Гутенберг, якийвинайшов ручної словолітний прилад - апарат для відливання слів і друкарськийверстат (близько 1445 р.). Цей верстат (рис. 1.1) протягом декількох столітьбув в Європі єдиним друкованим апаратом.
Pіс. 1.1
Друкарський станок Гутенберга
Тільки в XVIII столітті був побудований металевий прес звдосконаленим механізмом для притиску паперу до форми, а в 1863 р. У.
Буллоном (США) була сконструйована перший ротаційна друкарська машина,друкуюча на "нескінченної" стрічці. Через три роки його співвітчизником К.
Шеллсом зібрана перша друкарська машинка, що отримала назву "Ремінгтон". У
Росії перша оригінальна поліграфічна машинка була запропонована в 1870м. М.І. Алісова (рис. 1.2, а). А в 1889 р. Вагнер (США) сконструювавдрукуючу машинку з відкритим шрифтом, тобто при друку на такій машинцібуло видно набраний текст (мал. 1.2, б). Ця машинка і стала прототипомбільшості сучасних електричних друкарських машинок.
Рис. 1.2. Друкарська машинка Алісова (а) і одна з перших друкарських машиноквідкритого типу (6)
Перші моделі принтерів фактично з'явилися модернізацією електричнихдрукарських машинок. Доповнені портами введення, дешифратор цифрового коду,наприклад, ASCII і пристроями електромагніного управ ління для кожноїклавіші, принтери на базі друкарських машинок виявилися дуже зручними (длясвого часу) пристроями і в 60-х і 70-х роках отримали достатньошироке поширення. Принтер підтримував єдиний стандартнийшрифт, "намертво" відштамповані на літери типу важеля, а рідкіснімоделі, що використовують змінні поворотні головки, наприклад, типу "ромашка"
(рис. 1.3) часто для зміни шрифту вимагали виконання ряду складнихоперацій. Основним незручністю була "одномовному" принтера.
Рис. 1.3
Принцип роботи принтера типу "ромашка": 1 - папір; 2 - електромагніт; 3 - молоточек;
4 - пелюсткова головка ( "ромашка "); < p> 5 - барвна стрічка
Проте вже в ті роки принтер перевершував за швидкістю друку іневтомності будь-яку кваліфіковану машиністку.
Споживчі властивості принтера вдалося різко підвищити з виникненнямголчастих (матричних) пристроїв. У цих друкуючих пристроях символи длядруку формуються у вигляді матриці точок, які наносяться на папіркінчиками стрижнів, що вдаряє по красящей стрічці. Голчасті принтери, ввідміну від своїх попередників, підтримували різноманітні шрифти іалфавіти. З листопада 1982 фірма IBM приступила до випуску голчастихпринтерів, що забезпечують відтворення точкових графічних зображень.
Поява голчастих принтерів було великим кроком у розвитку друкуючихпристроїв. Проте недоліки, властиві голчастим принтерів (високий шум,низьку якість і монохромність зображення та інші), змушували фірми -виробники шукати нові методи друку комп'ютерної інформації. Томувелися розробки по створенню нових технологій друку.
Були сконструйовані термічні принтери, механізм друку яких схожийна механізм голчастих принтерів, однак як друкарської головки в нихвикористовується матриця нагрівальних елементів і спеціальний папір,просочена термочутливих барвником. Перевагою цих принтерівє низький рівень шуму при роботі, компактність, надійність івідсутність більшості заправляються матеріалів. На жаль, принтери,використовують технологію термопереноса, не набули широкогорозповсюдження. Швидкість друку і якість залишалися низькою, а папір --дорогою.
Більш вдалою виявилася розробка технології струменевого друку. За 15 роківроздільна здатність струминних принтерів зросла майже в 20 разів
На початку 80-х років з'явилися перші лазерні принтери. Серед сучасноїкомп'ютерної периферії навряд чи знайдеться пристрій, що увібрало в себе більшетехнологічних досягнень, ніж лазерний принтер. Своєю назвою ціпринтери зобов'язані входить до їх складу маленькому лазеру (потужністю небільше декількох сотень мілліватт). Лазер, що дає дуже вузький спрямованийпучок монохромного випромінювання, використовується як якнайтонше перо, яким нафотобарабані малюється задане зображення.
Коротка історія розвитку лазерного принтера [1]
Поштовхом до створення перших лазерних принтерів стала поява новоїтехнології, розробленої фірмою Canon. Фахівцями цієї фірми,спеціалізується на розробці копіювальної техніки, був створений механізмдруку LBP-CX. Фірма Hewlett-Packard у співпраці з Canon приступила дорозробці контролерів, що забезпечують сумісність механізму друку зкомп'ютерними системами PC і UNIX. Принтер HP LaserJet вперше бувпредставлений на початку 1980-х років. Спочатку конкуруючи з пелюстковимиі матричними принтерами, лазерний принтер швидко завоював популярність уусьому світі. Інші компанії-розробники копіювальної техніки незабаромпішли за прикладом фірми Canon і приступили до досліджень в областістворення лазерних принтерів. Toshiba, Ricoh і деякі інші, меншвідомі компанії, теж були залучені до цього процесу. Проте успіхи фірми
Canon в області створення високошвидкісних механізмів друку іспівробітництво з Hewlett-Packard дозволили їм досягти поставленої мети. Урезультаті на ринку лазерних принтерів модель LaserJet аж до 1987-88років займала домінуюче положення. Наступною віхою в історії розвиткулазерного принтера стало використання механізмів друку з більшоюроздільною здатністю під керуванням контролерів, що забезпечуютьвисокий ступінь сумісності пристроїв.
Іншою важливою подією стала поява кольорових лазерних принтерів.
Фірми XEROX і Hewlett-Packard (далі скорочено звана HP) представилинове покоління принтерів, які використовували мову опису сторінок
PostScript Level 2, що підтримує кольорове представлення зображення іщо дозволяє підвищити як продуктивність друку, так і точністьпередачі кольору. Мова принтера PCL 6 також підтримує розширені колірніможливості представлення зображень для принтерів серії HP Color
LaserJet.
Частина II
Принцип дії [1] [2] [4]
Формування зображення [1]
Лазерні принтери формують зображення шляхом позиціонування точок напапері (растровий метод). Спочатку сторінка формується в пам'ятіпринтера і лише потім передається в механізм друку. Растрове поданнясимволів і графічних образів виробляється під управлінням контролерапринтера. Кожен образ формується шляхом відповідного розташуванняточок в осередках сітки або матриці, як на шаховій дошці (рис. 2.1).
Растрова технологія в значній мірі відрізняється від векторної,використовуваної в пір'яних графобудівники. При використанні векторноїтехнології зображення формується шляхом побудови ліній з однієї точки віншу.
Рис. 2.1
Растровий метод формування образу
Принцип дії [1] [4]
Лазерні принтери, що одержали найбільше поширення, використовуютьтехнологію фотокопіювання, звану ще Електрофотографічний, якаполягає в точному позиціонування точки на сторінці за допомогоюзміни електричного заряду на спеціальній плівці з фотопроводяшегонапівпровідника. Подібна технологія друку застосовується в ксероксах.
Принтери фірм HP і QMS, наприклад, використовують механізм друку ксероксівфірми Canon.
Найважливішим конструктивним елементом лазерного принтера єобертається фотобарабан, за допомогою якого здійснюється перенесеннязображення на папір. Фотобарабан являє собою металевийциліндр, покритий тонкою плівкою з фотопровідного напівпровідника (звичайнооксид цинку). По поверхні барабана рівномірно розподіляється статичнийзаряд. За допомогою тонкої дроту або сітки, званої коронирующимпроводом. На цей провід подається висока напруга, що викликаєвиникнення навколо нього світиться іонізованої області, званоїкороною.
Відхиляючі
Лазер, керований мікроконтролером, генерує тонкий світловий промінь,відбивається від обертового дзеркала. Цей промінь, потрапляючи на фотобарабан,засвічує на ньому елементарні майданчики (точки), і в результатіфотоелектричного ефекту в цих точках змінюється електричний заряд.
Відхиляючі дзеркало
Рис. 2.2
Функціональна схема лазерного принтера
ефекту в цих точках змінюється електричний заряд. Для деяких типівпринтерів потенціал поверхні барабана зменшується від -900 до -200 В.
Таким чином, на фотобарабані виникає копія зображення у виглядіпотенційного рельєфу.
На наступному робочому кроці за допомогою іншого барабана, званогодевелопером (developer), на фотобарабан наноситься тонер - найдрібнішабарвна пил. Під дією статичного заряду дрібні частинки тонералегко притягуються до поверхні барабана в точках, які зазналиекспозиції, і формують на ньому зображення (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Створення копії зображення на фотобарабані
Аркуш паперу з лотка, що подає за допомогою системи валиків переміщається добарабану. Потім листу повідомляється статичний заряд, протилежний зазнаку заряду засвічених точок на барабані. При зіткненні з паперубарабаном частинки тонера з барабана переносяться (притягуються) на папір.
Рис. 2.4. Узагальнена схема роботи лазерного принтера
Для фіксації тонера на папері листу знову повідомляється заряд і вінпропускається між двома роликами, нагріваючими його до температури близько
180 ° -200 ° С (якщо ви хоч раз ставили пиріг з солодкою начинкою в духовку,то знаєте, як важко розділити пропечене компоненти). Після власнепроцесу друку барабан повністю розрядиться, очищується від прилиплихчастинок тонера і готовий для нового циклу друку. Описана послідовністьдій відбувається дуже швидко і забезпечує високу якість друку.
У світлодіодному принтері для засвічування барабана замість лазерного променя,керованого за допомогою системи дзеркал, використовується нерухомасветодиодная рядок (лінійка), що складається з 2500 світлодіодів, якійформується не кожна точка зображення, а цілий рядок (мал. 2.5). На цьомупринципі, наприклад, працюють лазерні принтери фірми OKI.
Рис. 2.5
Формування зображення за допомогою LED-технології
Кольоровий друк [1] [2]
При друку на кольоровому лазерному принтері використовуються дві технології.
Відповідно до першого, яка широко використовується до недавнього часу, нафотобарабані послідовно для кожного окремого кольору (Cyan, Magenta,
Yellow, Black) формувалося відповідне зображення, і лист друкувавсяза чотири проходу, що, природно,
Рис. 2.6 Універсальна тестова таблиця
позначалося на швидкості та якості друку. У сучасних моделях (наприклад,
HP Color LaserJet 5) у результаті чотирьох послідовних прогонів нафотобарабан наноситься тонер кожного з чотирьох кольорів. Потім зазіткненні папери з барабаном на неї переносяться всі чотири фарбиодночасно, утворюючи потрібні поєднання кольорів на відбитку. У результатідосягається більш рівна передача колірних відтінків, майже така ж, якпри друку на кольорових принтерах з термопереносом барвника.
Відповідно в кольорових лазерних принтерах використовуються чотири ємностідля тонерів. Принтери цього класу обладнані великим обсягом пам'яті,процесором і, як правило, власним вінчестером. На вінчестерімістяться різноманітні шрифти і спеціальні програми, які управляютьроботою, контролюють стан і оптимізують продуктивність принтера.
Кольорові лазерні принтери мають досить великі габарити і велику масу.
Технологія процесу кольорового лазерного друку досить складна, тому і цінина кольорові лазерні принтери ще дуже високі.
Основні характеристики лазерних принтерів [1]
Лазерний принтер є складним оптико-механічним пристроєм,яке, незалежно від конструктивного виконання, характеризується великимкількістю різних параметрів. З споживчої точки зору всепараметри можна розбити на групи, які визначають:
. якість друку;
. швидкість друку;
. зручність в експлуатації;
. економічність роботи;
. додаткові можливості.
Частина III
Фізичні процеси [1] [2] [3]
В основі роботи, як копіювального апарату, так і лазерного принтералежить процес сухої ксерографії [1] (лат. xeros - сухий і graphos - писати).
У свою чергу він базується на електростатичного фотографії.
В основі електростатичного фотографії лежить здатність деякихнапівпровідників зменшувати свій питомий опір під дією світла.
Такі напівпровідники називаються фотопровідник і використовуються длявиготовлення фоторецепторів.
Основні характеристики фотопровідник перераховані нижче:
1. Спектральна чутливість - характеризує здатність фотопровідник реагувати на випромінювання різних довжин хвиль. Жоден фотопровідник не може однаково реагувати на різні довжини хвиль.
Деякі типи фоторецепторів слабо реагують на блакитний колір, який взагалі не відтворюється на копії, деякі слабко реагують на жовтий колір. В ідеалі фотопровідник повинен однаково добре передавати всі кольори, проте зазвичай цього не відбувається.
2. Фотоелектрична чутливість (швидкість формування зображення)
- це величина, що характеризує швидкість зменшення заряду на фоторецептора при висвітленні його світлом заданої інтенсивності. Чим менше залишкова величина заряду на фоторецептора після його експонування, тим вища якість копії. Ця величина може залежати від матеріалу, строку експлуатації та стану провідника.
3. Швидкість темнової витоку - величина, що характеризує, як швидко фотопровідник втрачає заряд у темряві. Це пов'язано з тим, що напівпровідник, з якого виготовлений фоторецептор, хоча й набуває в темряві властивості діелектрика, але все ж таки не може зберігати заряд так довго, як це можуть робити діелектрики.
4. Втома м?? теріала - це явище, яке виникає при багаторазовому та частому експонуванні фоторецептора. Втома матеріалу може виникати і при засвіченні сонячним світлом (користувач витягнув картридж і залишив його на сонці барабаном вгору). Втома матеріалу приводить до збільшення швидкості темнової витоку заряду, а в деяких випадках навпаки до збереження заряду на поверхні після експонування.
5. Стійкість до зовнішніх впливів - ця характеристика визначає здатність фотопровідник зберігати свої властивості як можна довше при механічному контакті з папером. Папір, при правильному використанні апарата, є найбільш важливим фактором природного зносу фоторецептора. Тому шорстка папір, неправильно обрізана і т.д. скорочує термін служби фоторецептора.
Хоча сам папір практично не контактує з фоторецептором, однак жорсткі волокна папери можуть потрапляти під ракельним ніж. Крім того, термін його служби скорочують різні хімічні речовини, які можуть потрапити на нього з паперу або з іншого джерела, а також механічні пошкодження.
6. Кристалізація - процес перетворення атомів фотопровідник з аморфної структури в упорядковану, кристалічну. При цьому фотопровідник втрачає свої властивості. Такий процес не можна зупинити, але можна сповільнити при правильному поводженні з провідником.
7. Початковий потенціал - це потенціал на поверхні фоторецептора, при якому накопичується заряд дорівнює заряду, витікає в підкладку.
Зазвичай фоторецептор заряджають до потенціалу нижче початкового, щоб уникнути його пошкодження.
8. Залишковий потенціал - потенціал, який залишається на освітлених ділянках фоторецептора після експонування. При експонуванні фоторецептор швидко втрачає заряд до певної величини, потім швидкість витікання заряду значно знижується. Високий залишковий потенціал сприяє притягнення часток тонера на освітлені ділянки, що призводить до тла на копії.
Ці характеристики фотопровідник ретельно аналізуються при виборі його в якості фоторецептора для копіювального апарату або принтера.
ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ Фоторецептор [2 ] [3]
Фоторецептори зазвичай наносяться на алюмінієвий порожнистий циліндр. В якостіфоторецептора служив або селен та його сполуки, або органічніз'єднання (підкладка).
Органічний фоторецептор двошаровий. Перший шар - шар, в якомуздійснюється перенесення заряду, під ним - шар в якому генерується заряд.
За ним іде тонкий шар оксидної плівки, що запобігає витіканнюзаряду в підкладку. Підкладка - останній алюмінієвий шар.
Селеновий фоторецептор складається з "ловушечного шару", що представляєсобою природну оксидну плівку. Цей шар зменшує швидкість темновоївитоку заряду. За ним йде фотопровідний шар, алюмінієва оксидна плівкаі підкладка.
Існує два види фоторецепторів: стрічкові і циліндричні. Першізазвичай використовуються в апаратах з дуже високою швидкістю, оскількидозволяють забезпечувати вищу швидкість експонування.
ПРОЦЕС Ксерографія [2] [7]
мал.3.1 процес ксерографії
Зарядка [2]
Зарядка фоторецептора - це процес нанесення рівномірного зарядупевної величини на поверхню фоторецептора. Зарядка проводитьсякоротроном. Існує декілька їх видів, які ми розглянемо нижче.
Для зарядки на коротрон подається високий потенціал за допомогоювисоковольтного блоку. Тим коротроном і фоторецептором утворюєтьсярізниця потенціалів у кілька кіловольт, що призводить до ударноїіонізації повітря (коронний розряд) та іони накопичуються на поверхніфоторецептора. Частина електронів з заземленою підкладки стікає на землю,при цьому в матеріалі підкладки, поблизу кордону з фотопровідник виникаєнадлишковий заряд, протилежний заряду на поверхні фоторецептора.
Екран коротрон заземляють, щоб різниця потенціалів між фоторецепторомі коронної дротом не зменшувалася, оскільки ця різниця повиннаперевищувати граничне напругу корони (напруга, нижче якого невиникає коронний розряд).
Види коротрон [2]
Звичайний коротрон являє собою тонкий дріт зі стійкого доокислення матеріалу, натягнутий на металевому екрані. При забрудненні абоокисленні дроту відбувається погіршення якості копії. При забрудненніекрану можливо проскакування іскри між екраном і коротроном, щопризводить до необоротного вигоряння фоторецептора.
Скоротрон - зарядний пристрій, що дозволяє одержати більш рівномірнийзаряд поверхні фоторецептора. У ньому, крім дроту використовується сітка,на яку також подається напруга.
Дікоротрон - дозволяє ще точніше регулювати величину заряду. Вінскладається з двох активних елементів: коронода і екрану. На коронод подаєтьсязмінну напругу близько 5-6 кВ, а на екран - постійне 1-3 кВ. Прице позитивні іони переміщуються від коронода до екрана, а негативні
- До фоторецептора.
коротрон служить джерелом характерного запаху озону, що виходить відкопіювального апарату під час роботи. Слід зазначити, що привикористанні хороших фільтрів і їх своєчасній заміні запах невідчувається. В даний час фірми-проізвотелі переходять на безозоновуютехнологію.
Формування зображення [2]
Після зарядки на фоторецептор подається зображення, яке вкопіювальних апаратах висвітлюється потужним джерелом світла і проектуєтьсячерез систему дзеркал. Для збільшення та зменшення зображення служитьоб'єктив із змінною фокусною відстанню. Швидкість барабана повинна бутиузгоджена. Зображення зі скла експонування освітлюється лампою і черезсистему дзеркал проектується на фоторецептор. Ті місця на фоторецептора, наякі падає світло, втрачають свій потенціал. Таким чином, на фоторецепторазалишається малюнок оригіналу у вигляді заряджених ділянок.
Експонування [2]
На етапі експонування на поверхні фоторецептора виходить прихованеелектростатичне зображення. Розглянемо цей процес більш докладно.
До початку експонування поверхневий заряд фоторецептора утримуєтьсяна місці за рахунок взаємодії із зарядом протилежного знаку,що знаходиться на кордоні заземленою підкладки і фоторецептора.
До попадання світла на фотопровідний шар кількість вільних носіївзарядів у ньому мало, а питомий опір - велике. Фактично електронив фотопровідник після зарядки зміщуються з рівноважного положення, але вонище знаходяться у своїх молекулах. Такий зсув позитивних інегативних зарядів у молекулі називається поляризацією.
Розглянемо спрощену модель процесу, який відбувається при висвітленніфоторецептора. Будемо вважати, що фоторецептор заряджений позитивнимзарядом.
При попаданні світла на фотопровідник в ньому відбувається генерація вільнихносіїв заряду. Електрон тієї молекули, яка розташована ближче доповерхні шару переміщується у напрямку до позитивного іону наповерхні. Це переміщення нейтралізує частина позитивних іонів наповерхні. У той же час молекула у верхньому шарі залишається позитивнозарядженої. Відсутність електронів у молекулі називають "діркою". Типпровідності, при якому основними носієм заряду є дірки,називають доречний. При доречний провідності відбувається переміщенняелектронів з одного атома в сусідній. Результатом цього єпереміщення позитивних зарядів - дірок - у напрямку, протилежномуруху електронів.
Після попадання світла на фоторецептор електростатичне поле наповерхні фотопровідник змінюється. Воно діє вже не між зарядомна поверхні фоторецептора і підкладкою, але ставить межу "верхньої" молекулою іпідкладкою.
Електрони, що знаходяться знизу від "верхньої" молекули, негайно реагуютьна позитивний заряд і починають переміщатися до "верхньої" молекули, щобнейтралізувати частину виник заряду. Міграція електронів призводить дотому, що позитивний заряд від "верхньої" молекули переходить до молекули знаступного, "другого" шару молекул фотопровідник.
При цьому електростатичне поле виникає між молекулою "другого" шаруі підкладкою. Дірка відповідно переміщується від "верхньої" молекули домолекулі з "другого" шару. Процес повторюється до тих пір, поки дірки неперейде до молекули фотопровідник, найближчого до підкладки. У цьому випадкуелектрони переміщаються від підкладки до фотопровідник, щоб нейтралізуватипозитивний заряд.
Прояв [1]
Прояв - це процес формування зображення на фоторецепторатонером.
Тонер являє собою мелкодісперсний порошок, частинки якогоскладаються з полімеру або гуми і барвника (для чорного тонеразазвичай використовується сажа).
Можливі два варіанти прояву - однокомпонентні і двокомпонентний.
Розглянемо спочатку двокомпонентний спосіб.
Двохкомпонентний спосіб використовується тільки у випадку негативноїзарядки фоторецептора.
Тонер з бункера через спеціальний дозуюче пристрій подається вбункер з носієм. Носій (девелопер) являє собою часткимагнітного матеріалу, покритого полімером.
прилипання тонера до носія відбувається за рахунок трібоелектрізаціі
(електризації тертям). У процесі тертя частинки тонера і носіянабувають різні заряди і тонер рівномірно покриває носій.
Носій у свою чергу прилипає до магнітного валу, який представляєсобою порожнистий вал із постійними магнітами усередині. Вал, покритий носієм зтонером входить у безпосередній контакт з фоторецептором, в результатічого частинки тонера, що мають заряд, протилежний заряду фоторецепторапритягаються до його заряджених ділянок.
Чистий носій із залишками тонера знову потрапляє в бункер. Носійзнову змішується з тонером і попадає на магнітний вал. Сам носій невитрачається в процесі проявлення. Проте в результаті тертя носій втрачаєполімерний шар, що призводить до його нездатності притягати тонер. Крімтого, такий носій може викликати механічне пошкодження фоторецептора.
Для того, щоб тонер не переноситься на слабозаряженние ділянкифоторецептора на магнітний вал подається напруга зсуву порядку 100-500
В, знак якого співпадає зі знаком заряду на фоторецептора. За рахунок цьогосила притягання тонера до вала збільшується, і тонер не переноситься наслабозаряженние ділянки. Регулюючи величину напруги зсуву можнарегулювати насиченість копії, наприклад для створення гарної копії зпоганого оригіналу. Сучасні апарати зазвичай самі досить добререгулюють якість копії, практично не вимагаючи втручання оператора.
Однокомпонентні прояв зазвичай використовується в апаратах малого класуі лазерних принтерах. У цьому випадку потрібно тонер іншого складу.
Природно такий тонер коштує дорожче. Однокомпонентні прояв непередбачає наявності носія. У цьому випадку тонер виготовляється ззмести часток магнітного матеріалу, полімеру і барвника.
З бункера тонер попадає на магнітний вал. Над валом, на виході збункера розташовується заряджають лезо (ракель), що виконує двіфункції:
1. Регулює кількість тонера на валу
2. Заряджає частинки тонера
Тертя часток тонера про лезо призводить до зарядки тонера знаком,протилежним знаку заряду фоторецептора.
Перенос тонера з вала на фоторецептор здійснюється за допомогою напругизміщення, прикладається до магнітного валу. У даному випадку напругазміщення являє собою змінну напругу з постійноюскладової, яка по знаку відповідає знаку заряду фоторецептора. Підчас періоду, зі знаком, протилежним знаку заряду фоторецептора тонерпереноситься на фоторецептор, під час періоду, зі знаком, відповіднимзнаку заряду фоторецептора тонер з фонових ділянок повертається намагнітний вал.
Регулювання якості копій відбувається за рахунок зміни постійноїскладової.
Слід зауважити, що в двокомпонентною системі прояви набагатоскладніше досягти рівномірної заливки чорним кольором. Це пов'язано з тим, щоносій не встигає прийняти досить тонера. Ця проблема вирішуєтьсявикористанням двох або трьох валів, що обертаються в різні боки. Однактака конструкція збільшує вартість апарату.
Ріс.3.2 фотографії тонера, значно збільшені.
Перенесення [2]
Процес переносу - процес, при якому тонер переноситься на папір.
Папір проходить між коротроном перенесення і фоторецептором, на якомузнаходиться тонерних малюнок. Коротрон перенесення повідомляє папері заряд,відповідний заряду фоторецептора. У підкладці фоторецептора існуєзаряд, за знаком протилежний заряду папери. За рахунок цього папірпритягається до фоторецептора.
Для того щоб тонер переносився на папір, сила притягання між нею ітонером повинна бути більше ніж сила притягання між тонером іфоторецептором. Не весь тонер переноситься на папір. Тому його залишкивидаляються в процесі очищення фоторецептора.
Для поліпшення якості зображення та зменшення витрати тонера вдеяких апаратах здійснюється попередній перенос, в процесіякого послаблюється заряд фоторецептора. Для цього або фоторецепторпопередньо висвітлюється, або на коротрон переносу подається зміннанапругу.
Відділення [2]
Відділення папери від фоторецептора здійснюється як механічним, так іелектричним способом.
У першому випадку використовуються або пальці відділення, що знаходяться вбезпосередній близькості до фоторецептора, або відокремлюють ремінці,встановлюються з одного краю фоторецептора. Кромка папери ковзає поремінця і потім легко відокремлюється від фоторецептора.
У другому випадку використовується коротрон відділення, зазвичай використовуєтьсяспільно з механічними засобами. Для відділення папери від фоторецепторана коротрон відділення подається змінна напруга. Він генеруєпозитивні і негативні іони. Частина з них послаблюють силу тяжінняпапери до фоторецептора, а частина - забезпечують прилипання тонера до паперу.
Закріплення [2]
Після перенесення копія вже практично готова. Але зображення, отриманена папері може бути стерто практичним будь-яким механічним впливом
(наприклад, легким тертям). Природно така копія не придатна дляпрактичного використання. Для збільшення зчеплення тонера з паперомвикористовується механізм закріплення.
Існує кілька способів закріплення. Найбільш поширений --це термомеханічної спосіб, при якому копія піддається нагріву імеханічному притиску.
Механізм закріплення носить назву фьюзера (пічка). Механізм складається знагрівається тефлонового валу, з кварцовою лампою всередині, і гумовогопритискного валу. Іноді замість тефлонового валу встановлюється спеціальнийкерамічний термоелемент, який відокремлюється від паперу термоплівкою. Такікопіри мають менший термін прогріву і менше енергоспоживання, однак іходить термопленка значно меншу кількість копій і пошкодити їїзначно легше при неправильному витяганні папери.
У частині апаратів передбачена змащення нагрівається валу силіконовоїмастилом. Це дозволяє уникнути прилипання тонера до валику. Крім того,може використовуватися спеціальне рушник, для видалення залишків тонераабо іншого бруду, який прилип до валу. Для відділення паперу від валазастосовуються пальці відділення.
Очищення [2]
Очищення - це процес видалення залишків тонера з фоторецептора післяперенесення на папір.
Безпосередньо перед очищенням може використовуватися передочистки за допомогоюзасвічення фоторецептора або коротрон передочистки, який генеруєпозитивні і негативні іони.
залишилися частинки тонера видаляються за допомогою ракельного ножа,що знаходиться в безпосередньому контакті з фоторецептором. Ракельвиготовляється і точно позиціонується щодо фоторецептора, длятого, щоб не пошкодити його. Відпрацьований тонер попадає в бункервідпрацювання. Повторне його використання не рекомендується, оскільки тонерзлипається і забруднюється.
Можливе також видалення тонера м'якою щіткою, усередині якоївстановлюється система вакуумного відкачування.
Останній етап очищення - це видалення залишкового заряду, якездійснюється за допомогою якого джерела світла, або коротрон, знакнапруги якого протилежний знаку заряду фоторецептора.
Ріс.3.3 Загальна схема процесу копірованіяю
Принцип дії лазерного принтера дещо відрізняється від принципівроботи копіювального апарату. Джерелом світла тут служить лазер,який зменшує потенціал у певних ділянках фоторецептора. При цьомуфонові ділянки фоторецептора залишаються зарядженими. Тонер заряджаєтьсяпротилежним зарядом. При контакті тонер притягається підкладкою вділянки з низьким потенціалом, пробиті лазером.
Лазерна засвітка здійснюється в такий спосіб: Лазерна гарматасвітить на дзеркало, яке обертається з високою швидкістю. Відбитий проміньчерез систему дзеркал і призму попадає на барабан і за рахунок поворотудзеркала вибиває заряди по всій довжині барабана. Потім відбувається поворотбарабана на один крок (цей крок вимірюється в частках дюйма і саме вінвизначає дозвіл принтера по вертикалі) і вычерчивается нова лінія. Удеяких принтерах крім повороту барабана використовується поворот дзеркала повертикалі, яка дозволяє на одному кроці повороту барабана вичертити дваряду точок. Зокрема перші принтери з роздільною здатністю 1200 dpi використовувалисаме цей принцип.
Швидкість обертання дзеркала дуже висока. Вона становить близько 7-15 тис.об./хв. Для того, щоб збільшити швидкість друку не збільшуючи швидкістьдзеркала його виконують у вигляді багатогранної призми.
Ріс.3.4
Промені чорного і червоного кольору відповідають різним положенням дзеркала.
У момент А дзеркало повернуто під одним кутом (червоне положення дзеркала). Унаступний момент часу, що відповідає частоті лазера дзеркалоповертається і займає чорне положення. Відбитий промінь потрапляє вже віншу точку фоторецептора. Звісно, в реальності існують щедодаткові дзеркала, призми і світлопроводи відповідають за фокусування йзміна напрямку променя.
Ріс.3.5 Лазерна технологія друку (Laser - лазер Light Beam - лазернийпромінь Polygon Mirror - відображає призма Focusing Lens - фокусіровочне лінза
Mirror - дзеркало Toner - тонер Rotating Drum - фоторецептор)
Лазерні принтери окрім механічної частини включають в себе доситьсерйозну електроніку. Зокрема на принтерах встановлюється пам'ятьвеликого об'єму, для того, щоб не завантажувати комп'ютер і зберігати завдання впам'яті. На частині принтерів установлюються вінчестери. Електронна начинкапринтера також містить різні мови опису даних (Adobe PostScript,
PCL і т. д.). Ці мови знову ж таки призначені для того, щоб забратичастину роботи в комп'ютера і передати принтеру.
Розглянемо фізичний принцип дії окремих компонентів лазерногопринтера.
Фотобарабан [1]
Як уже писалося вище, найважливішим конструктивним елементом лазерногопринтера є обертається фотобарабан, за допомогою якого здійснюєтьсяперенос зображення на папір. Фотобарабан являє собою металевийциліндр, покритий тонкою плівкою з фотопровідного напівпровідника (звичайнооксид цинку). По поверхні барабана рівномірно розподіляється статичнийзаряд. За допомогою тонкої дроту або з
