Устройства вывода информации

Лазерные принтеры

Лазерную печать можно разделить на лазерные принтеры и LED-принтеры.В лазерных принтерах используется двухэтапный метод нанесения изображения на носитель: получение скрытого изображения и его проявка. Устройство печатающего блока принтера, использующего лазерную технологию, показано на схеме:

1. Коротрон - устройство для создания коронного разряда. Устроен коротрон очень просто - он состоит из металлических нити и экрана, на которые подается высокое напряжение. Под напряжением находящийся между нитью и экраном газ ионизируется и возникает коронный разряд. Ионизация газа используется для нанесения заряда на фоточувствительный барабан. Поскольку под воздействием высокого напряжения кислород воздуха преобразуется в озон, обладающий характерным запахом.
2. Фоточувствительный барабан - главная деталь печатающего блока. Покрытие барабана позволяет реализовать лазерную печать. Покрытие барабана должно не проводить электрический ток, а также обладать фотоэлектрическими свойствами (изменять свой заряд под действием света). Эти свойства позволяют создать на поверхности барабана скрытое фотоэлектрическое изображение. В настоящее время в барабанах используют три типа покрытий: селеновое покрытие - один из первых типов фоточувствительных покрытий (селен - химический элемент, полупроводник). Селеновое покрытие состоит из четырех слоев. Первый от поверхности слой уменьшает утечку заряда. Он представляет собой естественную пленку оксидов. За ним лежит слой селена, обладающий фотоэлектрическими свойствами. Именно в этом слое происходит образование зарядов. Третий слой состоит из оксида алюминия. Он предотвращает быструю утечку зарядов из слоя селена в подложку. Четвертый слой - металлическая подложка барабана. Она соединяется с корпусом принтера (заземляется). Органическое покрытие состоит из синтетического фотоэлектрического материала. Оно тоже состоит из четырех слоев. Первый слой служит для перераспределения зарядов при освещении барабана в ходе формирования скрытого изображения, второй состоит из вещества, способного к образованию зарядов под действием света, а третий, как и в селеновом покрытии, состоит из оксидов и служит для предотвращения утечки зарядов в подложку. Четвертый слой - металлическая подложка. Кремниевое покрытие - новый тип покрытия, применяемый, например, в принтерах фирмы Куосега. Оно образуется слоем аморфного кремния, нанесенного на основу. Кремний, как и селен, является полупроводником, обладает фотоэлектрическими свойствами. Для получения качественных распечаток необходимо, чтобы поверхность барабана была ровной и не имела царапин.
3. Луч лазера используется для создания на фоточувствительном барабане скрытого; электростатического изображения. Процесс заключается в перераспределении зарядов в фоточувствительном слое барабана под действием света. Для получения луча используются лазеры разных типов. В настоящее время наиболее широко применяются полупроводниковые лазеры. Луч должен быть хорошо сфокусирован (от этого зависят размер пятна, освещаемого на поверхности барабана, и, соответственно, разрешающая способность принтера по горизонтали). Для формирования на барабане изображения необходимой интенсивности луч должен обладать достаточно большой энергией, что требует применения в принтере мощного лазера (его луч может быть опасен для глаз и кожи человека).
4. Бункер с красителем (тонером). В разных моделях принтеров применяют разные составы красителей. Обычно бункер является частью сменного картриджа. Для проявления скрытого изображения необходимо нанести на поверхность фотоэлектрического барабана слой порошкообразного красителя (тонера). Для его доставки к фоточувствительному барабану используется магнитный порошок - девелопер. Он состоит из частиц магнитного материала, имеющих полимерное покрытие. В зависимости от типа принтера тонер может быть однокомпонентный или двухкомпонентный. Однокомпонентный тонер чаще всего применяется в лазерных принтерах и состоит из смеси красителя, полимерного порошка и девелопера. Такой состав позволяет упростить конструкцию принтера. Двухкомпонентный тонер состоит из отдельно заряжаемых в принтер тонера (краситель и полимер) и девелопера. Смешивает их специальный дозатор в бункере. За счет электризации при трении частиц девелопера и тонера происходит их слипание. После переноса тонера на фоточувствительный барабан девелопер собирается и используется заново. Это требует применения системы очистки магнитного барабана и дозирующей системы.
5. Магнитный барабан служит для переноса тонера на фоточувствительный барабан. Он состоит из полого вала, внутри которого размещаются постоянные магниты. Магнитный барабан притягивает к себе частицы девелопера с налипшими на них частицами тонера и проносит их мимо фоточувствительного барабана. Над валом устанавливают специальную пластину, регулирующую количество красителя на валу. Также, к пластине прикладывается напряжение для зарядки частиц тонера. Этот заряд способствует их переходу на фоточувствительный барабан.

Носитель изображения (бумага или пленка). Носитель входит в непосредственный контакт с фоточувствительным барабаном, поэтому следует внимательно относиться к плотности и типу носителя.

Вал переноса служит для переноса красителя с фоточувствительного барабана на носитель. Носитель прижимается к фоточувствительному барабану, и на него переходит тонер. От качества поверхности вала переноса и фоточувствительного барабана зависит, как плотно носитель будет прижат к барабану и, соответственно, насколько качественно будет перенесено изображение.

Ракель - специальная пластина (нож), служащая для очистки поверхности фоточувствительного барабана. В ходе очистки с барабана удаляются остатки тонера, не перешедшие на бумагу. Для того чтобы ракель не повреждал фоточувствительный слой барабана и в то же время обеспечивал качественную очистку, его необходимо установить с большой точностью. Рабочая кромка ракеля должна быть строго прямолинейной.

Бункер для отработанного красителя предназначен для сбора красителя, счищенного с поверхности барабана. Собранный краситель надо периодически удалять.

Нагревательный вал совместно с прижимным валом образует нагревательный блок принтера. Часто этот блок называют печкой или фьюзером. Высокая температура печки необходима для закрепления красителя на носителе. Нагревательный вал представляет собой полый вал с покрытием, исключающим прилипание красителя к валу. Специальное покрытие необходимо, так как закрепление производится при расплавлении полимера, входящего в состав тонера, а прилипшие к поверхности барабана частицы расплавленного полимера могут повредить его. Для нагрева вала используется размещенная внутри него кварцевая лампа. В некоторых принтерах вместо нагревательного вала используют неподвижный нагревательный элемент. Нагревательные элементы с лампой потребляют больше электроэнергии и дольше прогреваются, но имеет больший ресурс работы, чем элемент с пленкой, и может работать при больших скоростях движения бумаги.

Прижимной вал служит для прижимания носителя к нагревательному валу (или нагревательному элементу).

Контроллеры лазерных принтеров должны обладать большой мощностью, так как скорость печати очень высока. Современные принтеры оснащаются мощными процессорами (аналогичными применяемым в компьютерах или специализированными микроконтроллерами), также требуется большой объем буферной памяти

Этапы создания скрытого изображения и его перевод на носитель.

1. Нанесение на фоточувствительный барабан равномерного заряда производится при помощи коротрона. Соприкасаясь с ионизированным газом, поверхность барабана приобретает электрический заряд. Поскольку подложка барабана заземлена, а над ней находится изолирующий слой, заряженные частицы концентрируются в верхнем слое фоточувствительного покрытия.
2. Создание скрытого электростатического изображения. Под действием луча лазера в фоточувствительном слое покрытия барабана происходит перераспределение заряженных частиц. Образовавшееся изображение недолговечно (частицы стремятся перераспределиться так, чтобы устранить неравномерность заряда), но при производстве принтеров стремятся обеспечить ему достаточное время "жизни".
3. Проявление скрытого изображения происходит при нанесении тонера на поверхность барабана. Частицы тонера предварительно заряжаются, благодаря чему затягиваются в участки барабана, имеющие заряд, противопо-ложный заряду тонера. Электростатическое притяжение удерживает тонер на поверхности фоточувствительного барабана. Неоднородности поля барабана, создаваемые царапинами на его поверхности, приводят к нарушениям распределения красителя, что проявляется в виде пятен и полос на готовом изображении.

Перенос тонера на носитель происходит либо при непосредственном контакте носителя с фоточувствительным барабаном, либо с применением промежуточного барабана, что может потребоваться для уменьшения разности потенциалов между частицами красителя и носителем. Поскольку не весь тонер переносится на носитель, качество изображения на этом этапе может сильно ухудшаться. Промежуточный барабан переноса увеличивает количество тонера, попадающего на носитель. Тонер, оставшийся на фоточувствительном барабане, удаляется.

Закрепление изображения на носителе производится в нагревательном блоке при плавлении полимера, входящего в состав тонера (частицы красителя приплавляются к носителю).

Лазерный принтер

В этой технологии используется один луч, построчно сканирующий поверхность барабана. Конструкция источника излучения однолучевого

Генератор излучения (лазер) испускает лазерный луч при подаче управляющего сигнала. Он должен испускать излучение достаточной мощности (создание в покрытии фоточувствительного барабана разность зарядов) и иметь высокое быстродействие (быстрое включение и отключения луча).

Оптическая система направляет луч лазера на специальное поворотное зеркало. Линзы дополнительно фокусируют луч для повышения разрешающей способности.

Поворотное зеркало обеспечивает построчную развертку луча (сканирование поверхности барабана). Применение поворотного зеркала - простейший способ отклонения луча света от неподвижного источника. При этом зеркало используется с зеркальными гранями (экономия времени на повороты).

Датчик системы синхронизации используется для синхронизации движения луча и вывода данных. Луч непрерывно сканирует поверхность фоточувствительного барабана, при этом необходима строгая синхронизация начала прохода строки лучом и начала вывода данных, определяющих эту строку. Отражающая призма вращается без остановок, поэтому выполнить синхронизацию можно только за счет выдачи потока данных в соответствующий момент, в начале каждой строки. Для определения этого момента времени используется датчик синхронизации, представляющий собой фотоэлемент. Перед проходом каждой строки (при подходе под луч очередной грани призмы) луч отражается на датчик.

Отклоняющая система дополнительно корректирует путь луча к поверхности фоточувствительного барабана, если это необходимо (зеркало или призма).

LED-принтеры

LED - Light Emitting Diode , светоизлучающий диод, выпускаемые фирмой Oki .

Различия между лазерным принтером является то, что для получения скрытого изображения используется не один луч, построчно пробегающий по поверхности барабана, а множество лучей, испускаемых лазерными светодиодами, собранными в специальную линейку.

Линейка светодиодов состоит из множества тесно расположенных светодиодов, каждый из которых имеет собственные выводы и линзу, фокусирующую луч на поверхности барабана. Диоды располагаются с равномерным шагом, что обеспечивает правильное расположение точек изображения, засвечиваемых на фоточувствительном барабане.

Фоточувствительный барабан. В таких принтерах малое число элементов и отсутствие движущихся деталей (таких, как поворотное зеркало) позволяют добиться высокой надежности и неприхотливости в эксплуатации.

Цветной LED -принтер с однопроходной печатью. Все четыре цвета модели CMYK наносятся на носитель за один проход.

Бумагопротяжные валики. Четыре печатающих механизма. Красители наносятся последовательно, один за другим причем каждый образует собственное изображение (одноцветное), которое, накладываясь на другие, создает различные цвета и оттенки.

Бумагопротяжная лента - специальная лента, на которую укладывается лист носителя для перемещения между печатающими блоками. Для удержания листа используется электростатический принцип - ленте придаетсяэлектрический заряд, притягивающий бумагу. При отделении листа от заряженной ленты возникают сильные электромагнитные поля, поэтому необходимы специальные устройства для их устранения.