Структурная схема, назначение устройств и принцип работы лазерного принтера (одноцветный вариант)
Структурная схема и назначение устройств
В лазерных принтерах можно выделить три основных модуля:
модуль управления,
модуль экспонирования,
модуль регистрации.
Модуль управления предназначен для преобразования программы описания элементов полосы в битовую форму. Он состоит из устройства управления и растрового процессора.
Устройство управления перемещает барабан с ФПС, дает команды устройствам проявления, переноса, закрепления, руководствуясь информацией, получаемой от растрового процессора.
Растровый процессор преобразует элементы полосы в битовую форму. Растровый процессор может быть встроенным или внешним.
Экспонирование осуществляется электрофотографическим способом. Источником излучения является лазерный луч.
Способ регистрации также электрофотографический, используется тонер.
Принцип работы
Луч лазера подается на зеркальный дефлектор, вращающийся с определенной скоростью. Модулятор служит для того, чтобы преобразовать непрерывное излучение лазера в последовательность световых импульсов. Луч попадает на поворотное зеркало и попадает на барабан с фотополупроводниковым слоем. В результате этого на ФПС образуются участки, на которых либо сохраняется заряд, либо отсутствует.
Проявленный с помощью тонера участок ФПС переносится на бумагу, которая предварительно заряжена. Тонер переносится на бумагу и попадает в устройство закрепления. Закрепление осуществляется в два этапа: бумага нагревается, тонер расплавляется и с помощью давления вдавливается в бумагу.
Структурная схема, назначение устройств и принцип работы лазерного фотонаборного автомата
Лазерные фотонаборные устройства структурно можно разделить на управляющие и лазерные сканирующие устройства.
Управляющее устройство осуществляет ввод информации об изображении полосы или полноформатного печатного листа издания в виде матрицы экспонирования и формирует сигналы управления исполнительными устройствами и механизмами сканирующего устройства. Эти сигналы управляют модуляцией лазерного луча, разверткой изображения при экспонировании фотографического или формного материала, перемещением материала, контролируют синхронную работу исполнительных устройств.
Управляющее устройство состоит из интерфейса (И), осуществляющего прием цифровых данных матрицы экспонирования от растрового процессора системы допечатной подготовки изданий; основного контроллера (К), организующего работу всех электронных и электромеханических узлов автомата; блока памяти (БП) для хранения данных настройки лазерного фотонаборного устройства на определенный режим работы и промежуточного хранения информации об изображении в процессе его записи; блока управления (БУ), который непосредственно вырабатывает сигналы управления исполнительными механизмами и системами.
Лазерное сканирующее устройство (ЛСУ) представляет собой сложный комплекс оптико-механических узлов, объединенных электронными блоками управления. В общем случае лазерное сканирующее устройство состоит из лазера (Л) с блоком питания, модулятора (М) лазерного излучения, телескопа (Т), дефлектора (Д), фокусирующего объектива (ФО), механизма транспонирования материала (МТМ), систем синхронизации процесса сканирования (СС) и коррекции пространственного положения лазерного луча (СК).
На вход лазерных сканирующих устройств подаются электрические сигналы из управляющего устройства. В результате сканирования на выходе получают изображение полосы, ее фрагмента или полноформатного оттиска, зарегистрированных на фотоматериале или печатной форме.
В состав лазерных сканирующих устройств также могут входить светофильтры (С), полевые диафрагмы (ПД), поворотные полупрозрачные или полностью отражающие зеркала и призмы, бленды и другие элементы.
Лазеры в фотонаборных устройствах служат источником света. Они отличаются высокой монохроматичностью и когерентностью излучения, малой расходимостью пучка, большой интенсивностью световой энергии в пучке. Эти особенности лазеров позволяют сфокусировать световой пучок в пятно очень малых размеров с высокой плотностью энергии.
Модулятор предназначен для управления интенсивностью лазерного луча по принципу «да – нет». В лазерных фотонаборных устройствах применяются электрооптические (ЭОМ) и акустооптические (АОМ) модуляторы.
Дефлектор является устройством, преобразующим модулированный световой пучок в одномерный растр. Двумерное изображение при этом создается медленной (по оси Y) разверткой, как правило, за счет равномерного перемещения светочувствительного или термочувствительного материала ортогонально (или почти ортогонально) к линии быстрой одномерной развертки (по оси X). Основными параметрами дефлектора являются максимальный угол отклонения, разрешающая способность и частота сканирования.
Фокусирующие объективы и телескопические системы. Основной характеристикой ЛСУ, определяющей качество получаемого изображения, является разрешающая способность, которая оценивается числом элементов разрешения N, то есть числом различимых направлений луча, укладывающихся в пределах максимального угла.
Для расширения лазерного пучка и уменьшения его расходимости применяются телескопические системы, которые преобразуют параллельные пучки лучей, входящие в систему, также в параллельные пучки лучей на выходе из нее. Телескопическая система должна состоять как минимум из двух компонентов: объектива и окуляра. Оптическая длина такой системы равна сумме фокусных расстояний объектива и окуляра. Основные оптические характеристики телескопической системы – угловое поле зрения, диаметр выходного зрачка и видимое увеличение, определяемое как отношение диаметра сечения пучков на выходе к диаметру на входе.
Светофильтры. Для регулирования мощности лазерного луча при настройке ЛСУ в соответствии со светочувствительной характеристикой применяемого материала используют нейтральные (серые) светофильтры.
Диафрагмы. Для изменения диаметра лазерного луча с целью получения микроточки разного диаметра при записи изображения с различными линиатурами растра используются диафрагмы.
Системы синхронизации. При сканировании необходимо осуществлять синхронизацию положения лазерного луча в плоскости изображения с электрическими сигналами, управляющими интенсивностью света. Для этого следят за координатой сканирующего луча и дискретно вырабатывают синхросигналы по мере прохождения лучом отрезков пути, равных или кратных величине, обратной разрешению. Необходимость в системах синхронизации возникает из-за непостоянства скорости движения луча вдоль растровой строки вследствие неизбежных колебаний электрического напряжения, управляющего оптико-механическим дефлектором, износа механических деталей, неточностей в изготовлении отдельных поверхностей зеркальных многогранников и других причин.
Системы коррекции. Для поддержания межстрочного расстояния с высокой точностью в сканирующих устройствах необходимо применять исключительно прецизионные дефлекторы, очень сложные в изготовлении. Кроме того, как бы точно ни был изготовлен дефлектор, при его эксплуатации изнашиваются опоры вращения вала, что приводит к неизбежному биению оси вращения дефлектора. Для обеспечения нечувствительности процесса сканирования к угловым ошибкам дефлекторов (то есть к малым отклонениям зеркальных граней дефлекторов от заданного положения) применяются специальные системы коррекции, изменяющие пространственное положение луча и компенсирующие угловые ошибки дефлектора.
Механизм транспонирования материала служит для размещения фотоматериала или формных пластин в положение, при котором осуществляется запись изображения.