5. Лазерні принтери. Класифікація, принцип дії, основні характеристики.

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). 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.
	Источником света стал луч лазера, поэтому 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.

Этап первый - подача бумаги и зарядка фотобарабана.

Бумага подаётся в принтер из лотка при помощи подающего ролика. Верхний лист отделяется сепаратором от остальных и, двигаясь дальше, попадает под ролик регистрации, выравнивающий его передний край. Одновременно с этим происходит процесс зарядки фотобарабана. От вала первичного заряда к фотобарабану подается постоянный ток, создающий отрицательный заряд на поверхности фотобарабана, который постоянно вертится.

Этап второй - засветка.

Проходя через отверстие в картридже, лазерный луч проецируется на равномерно заряженной поверхности фотобарабана. По мере вращения фотобарабана, луч лазера скользит по его поверхности, выделяя свет, разряжающий место его прохождения - то есть луч лазера оставляет след, повторяющий текст или изображение, которое нужно вывести на печать. Этот след заряжен положительно, остальная поверхность фотобарабана, где луч не прошел, - отрицательно.

Этап третий - проявка.

Отрицательно заряженный ролик подачи тонера, за счет зазора между ним и дозирующим лезвием, передаёт частичкам тонера отрицательный заряд и подаёт его на ролик проявки. После того, как тонер входит в контакт с фотобарабаном, отрицательно заряженные частички тонера притягиваются положительно заряженной частью поверхности фотобарабана, и "засвеченная" лазером поверхность фотобарабана (зона проявки) покрывается тонером.

Этап четвертый - перенос.

В нижней части принтера находится вал переноса, имеющий положительный заряд, который он передает контактирующей с ним бумаге. По мере ее продвижения между фотобарабаном и валом, след лазера на фотобарабане, который покрыт тонером, переносится на бумагу путем вращения фотобарабана. Положительный заряд вала переноса притягивает к себе частички тонера с отрицательным зарядом, которые удерживаются на поверхности только за счёт электростатики.

Этап пятый - закрепление.

Этот процесс происходит под действием нагревания и давления. Бумага с тонером идет дальше от картриджа, попадая между валами печки (фьюзера). Верхний вал нагревается до температуры плавления тонера, запекая его на бумаге. Нижний вал с прижимной пружиной служит своеобразным прессом, вдавливающим тонер в бумагу. После выхода из печки тонер остывает, формируя на бумаге изображение, устойчивое к внешним воздействиям.

Этап шестой - очистка.

Так как в процессе переноса не весь тонер, который должен был попасть на бумагу, на неё попадает, необходимо очистить фотобарабан от оставшихся на нем частичек тонера. По мере продолжения вращения фотобарабана, при помощи чистящего лезвия с поверхности фотобарабана счищаются остатки отработанного тонера и бумажные волокна, которые могли бы повредить поверхность фоторецептора.

В некоторых других принтереах используется принцип рециркуляции тонера, во время которого напряжение подаётся на специальный ролик очистки, который перетягивает на себя тонер, а затем вновь возвращает его на фотобарабан. На его поверхности он доходит до ролика проявки, на который во время цикла очистки подаётся положительный потенциал - это заставляет тонер переходить на него и возвращаться в бункер со свежим тонером.

Последний этап - снятие заряда.

При помощи вала первичного заряда фотобарабан заряжаютя равномерно отрицательным зарядом, уничтожая остатки следов положительного заряда лазера - и барабан становится готов к следующему циклу.

Классификация:

Варианты конструкции лазерных принтеров предусматривают так называемое "совмещенное" или "раздельное" размещение механизмов переноса.

В первом случае в картридже находятся и барабан, и тонер с устройствами переноса (кроме оптико-лазерной системы). При раздельном размещении в картридже расположены только ракель и тонер. Светодиодные принтеры имеют другой механизм формирования изображения.

Существуют 2 различных способа создания полноцветного изображения:

• Многопроходная технология

• Однопроходная технология.

Многопроходная технология подразумевает наличие в принтере промежуточного носителя (т.н. ремня переноса изображения) на который на каждом из проходов попадает изображение своего цвета. После формирования всех четырёх изображений готовая полноцветная картинка переводится с ремня переноса на бумагу точно так же, как в рассмотренном выше чёрно-белом варианте на этапе 4. На сегодня эта технология используется в основном в самых младших моделях цветных лазерных принтеров, что позволяет делать их весьма дешёвыми. Одним из основных недостатков такой технологии считается достаточно низкая скорость цветной печати (для формирования полноцветного изображения механизм принтера вынужден совершить 4 рабочих хода). Кроме того, в силу достаточно большого количества подвижных элементов внутри принтера, при работе такого механизма создаётся много шума.

Однопроходная печать подразумевает наличие в принтере четырёх печатных механизмов, расположенных в ряд (тандемный тип) и создающих полноцветное изображение непосредственно на бумаге за один проход. Бумага движется на транспортном ремне через принтер и проходит последовательно под каждым из четырёх цветных фотобарабанов, с которых на неё переносится тонер, в результате чего за один проход создаётся полностью сформировавшееся цветное изображение. Такой способ формирования изображения позволяет достигать весьма высокой скорости цветной печати.

Основные характеристики:

• Цветовой диапазон

• разрешающая способность,

• допустимая нагрузка,

• ресурс,

• скорость печати,

• стоимость печати в расчете на один лист.

Что касается цветового диапазона, то лазерные принтеры выпускаются в двух вариантах - для монохромной (черно-белой) и цветной печати. Цветные принтеры имеют четыре последовательно расположенных узла переноса для основных субтрактивных цветов CMYK.

Разрешающая способность принтера измеряется в точках на дюйм по горизонтали и вертикали. Разрешение по горизонтали определяется, главным образом, точностью позиционирования лазерного луча и размером частиц тонера.

Среди принтеров офисного класса лучшие модели имеют разрешение до 1200 dpi. В профессиональных принтерах достигнуто физическое разрешение 1800 dpi.

Разрешение по вертикали определяется возможностями механизма вращения барабана. Здесь также получено разрешение 1200 dpi. Недорогие массовые модели имеют разрешение 600x600 dpi.

Допустимая нагрузка на принтер указывается изготовителем и измеряется числом непрерывно печатаемых страниц. Для дешевых моделей нагрузка составляет 75-150 страниц, для более дорогих - до 500 страниц.

Ресурс принтеров совмещенной конструкции обычно составляет 300-500 тысяч листов, а реально ограничивается сроком службы в 5-6 лет при средней нагрузке. Для принтеров раздельной конструкции ресурс определяется износостойкостью барабана и обычно составляет 100 000 листов для младших и 300 000 листов для старших моделей.

Важным преимуществом лазерных принтеров выглядит низкая стоимость отпечатка (выражается в центах). Этот показатель рассчитывается как сумма удельной амортизации (стоимость принтера, разделенная на ресурс) и расхода тонера на один лист при пятипроцентном заполнении. Например, для сетевого принтера Lexmark T520 расчетная стоимость отпечатка составляет около 1,3 цента за страницу. Средняя стоимость отпечатка достигает 1,5-1,6 цента.