зачем в лазерных принтерах используется коронирующий провод
Коротрон
Что такое коротрон и ролик заряда (PCR) в лазерном картридже
Коротрон (Corona Wire) и Ролик Заряда (Primary Charge Roller) — взаимозаменяемые элементы конструкции лазерного картриджа, которые часто друг с другом путают из-за выполнения одной и той же функции — переноса заряда на фотобарабан. Чтобы объяснить разницу между ними, сперва обрисуем общий принцип действия лазерного картриджа.
Принцип переноса тонера на бумагу
Устройство лазерного картриджа (схема с PCR)
Устройство лазерного картриджа (схема с коротроном)
Первичный заряд
Равномерное распределение отрицательного заряда на фотобарабане — первый этап формирования отпечатка в лазерном принтере. И, как было указано выше, отвечает за это распределение коротрон, либо ролик первичного заряда, в зависимости от модели картриджа (и принтера, соответственно).
Коротрон — просто натянутый провод внутри картриджа
Зарядный ролик (Primary Charge Roller)
Исторически, зарядный ролик появился в лазерных картриджах позднее коротрона, и считается технически более удачным. В первую очередь, потому что физико-химические реакции, сопровождающие коронный разряд, приводят к выработке озона, который вредит здоровью и экологии, а для роликов такой проблемы нет. Другое дело, что прямой механический контакт PCR с фотобарабаном ускоряет износ деталей и выход из строя картриджа. Так что, в зависимости от производителя и модели лазерного принтера, до сих пор встречаются как картриджи с зарядным валом, так и с коронатором.
Потребительские свойства
Коротрон, по сути, просто кусок провода, который достаточно легко очистить или заменить. В зависимости от типа устройства, он устанавливается либо в самом картридже, либо в драм-юните (сменный блок с одним или несколькими фотобарабанами, идущий отдельно от картриджей, заполняемых тонером).
Специальный «бегунок» для очистки коротрона
Для первичной очистки провода, используется специальный пластиковый «бегунок», который достаточно подвигать туда-сюда несколько раз, чтобы удалить налипшие частицы пыли и тонера. В запущенных случаях, может помочь очистка спиртовым раствором, с помощью ватной палочки (обычно она проходит в зазор картриджа, через который видно коронатор). В случае серьёзного повреждения, провод просто меняется аналогичным, для замены не всегда даже требуются оригинальные расходники от производителя.
Драм-юнит Brother DR331CL для цветных лазерных принтеров с 4 коронаторами (видны синие «бегунки», каждый из которых отвечает за очистку своего провода)
Зарядные ролики капризнее относятся к обслуживанию. Как было сказано выше, из-за непосредственного контакта с фотобарабаном, PCR быстрее изнашивается. Причиной тому становятся проблемы с диэлектрической обмоткой: налипание грязи и пыли на поверхность, электрический пробой наполнителя, пересыхание и повреждение резиновой оболочки, отслоение обмотки.
Для обслуживания зарядного вала придётся разбирать картридж. Обмотка чистится сухой тряпкой без ворсинок, реже — водой и мылом. Нельзя мыть ролики спиртосодержащими чистящими средствами — пересушится резиновая оболочка и PCR придётся менять. Очевидно, что валик устроен чуть сложнее коротрона, и его замена обходится дороже.
Зачем в лазерных принтерах используется коронирующий провод
Лазерные принтеры менее требовательны к бумаге, чем, например, струйные, а стоимость печати одной страницы текстового документа у них в несколько раз ниже. При этом недорогие модели лазерных и светодиодных монохромных принтеров уже способны конкурировать по цене с высококачественными цветными струйными принтерами.
Большинство представленных на рынке лазерных принтеров предназначены для черно-белой печати; цветные лазерные принтеры весьма дороги и рассчитаны на корпоративных пользователей.
ПРИНЦИП РАБОТЫ ЛАЗЕРНОГО ПРИНТЕРА
Другой важнейшей частью принтера является лазер и оптико-механическая система зеркал и линз, перемещающая луч лазера по поверхности барабана. Малогабаритный лазер генерирует очень тонкий световой луч. Отражаясь от вращающихся зеркал (обычно четырехгранной или шестигранной формы), этот луч засвечивает поверхность фотобарабана, снимая ее заряд в точке экспонирования.
Для получения точечного изображения лазер включается и выключается при помощи управляющего микроконтроллера. Вращающееся зеркало разворачивает луч в виде строки скрытого изображения на поверхности фотобарабана.
После формирования строки специальный шаговый двигатель поворачивает барабан для формирования следующей. Это смещение соответствует разрешающей способности принтера по вертикали и обычно составляет 1/300 или 1/600 дюйма. Процесс образования скрытого изображения на барабане напоминает формирование растра на экране телевизионного монитора.
Используются два основных способа предварительного (первичного) заряда поверхности фотоцилиндра:
Ø при помощи тонкой проволоки или сетки, называемой «коронирующим проводом». Высокое напряжение, подаваемое на провод, приводит к возникновению светящейся ионизированной области вокруг него, которая называется короной, и придает барабану необходимый статический заряд;
Ø при помощи предварительно заряженного резинового вала (PCR).
Итак, на барабане сформировано невидимое изображение в виде статически разряженных точек. Что же дальше?
УСТРОЙСТВО КАРТРИДЖА
Перед тем как рассказать о процессе передачи и закрепления изображения на бумаге, рассмотрим устройство картриджа для принтера Laser Jet 5L фирмы Hewlett Packard. В этом типичном картридже можно выделить два основных отделения: отделение для отработанного тонера и тонерный отсек.
Основные конструктивные элементы отделения для отработанного тонера:
Основные конструктивные элементы тонерного отсека:
ПРИНЦИП ЛАЗЕРНОЙ ПЕЧАТИ
После отправки документа на печать, в картридже лазерного принтера происходят следующие процессы:
Зарядка барабана. Вал первичного заряда (PCR) равномерно передает на поверхность вращающегося барабана отрицательный заряд.
Экспонирование. Отрицательно заряженная поверхность барабана экспонируется лазерным лучом только в тех местах, на которые будет нанесен тонер. Под действием света фоточувствительная поверхность барабана частично теряет отрицательный заряд. Таким образом, лазер экспонирует на барабан скрытое изображение в виде точек с ослабленным отрицательным зарядом.
Нанесение тонера. На этом этапе скрытое изображение на барабане при помощи тонера превращается в видимое изображение, которое будет перенесено на бумагу. Тонер, находящийся около магнитного вала, притягивается к его поверхности под действием поля постоянного магнита, из которого изготовлена сердцевина вала. При вращении магнитного вала тонер проходит сквозь узкую щель, образованную «доктором» и валом. В результате он приобретает отрицательный заряд и прилипает к тем участкам барабана, которые были экспонированы. «Доктор» обеспечивает равномерность нанесения тонера на магнитный вал.
Перенос тонера на бумагу. Продолжая вращаться, барабан с проявленным изображением соприкасается с бумагой. С обратной стороны бумага прижимается к валу Transfer Roller, несущему положительный заряд. В результате отрицательно заряженные частицы тонера притягиваются к бумаге, на которой получается изображение, «насыпанное» тонером.
Закрепление изображения. Лист бумаги с незакрепленным изображением перемещается к механизму закрепления, представляющему собой два соприкасающихся вала, между которыми протягивается бумага. Нижний вал (Lower Pressure Roller) прижимает ее к верхнему валу (Upper Fuser Roller). Верхний вал нагрет, и при соприкосновении с ним частицы тонера расплавляются и закрепляются на бумаге.
Очистка барабана. Некоторое количество тонера не переносится на бумагу и остается на барабане, поэтому его необходимо очистить. Эту функцию выполняет «вайпер». Весь тонер, оставшийся на барабане, счищается вайпером в бункер для отработанного тонера. При этом Recovery Blade закрывает область между барабаном и бункером, не позволяя тонеру просыпаться на бумагу.
«Стирание» изображения. На этом этапе с поверхности барабана «стирается» скрытое изображение, нанесенное лазерным лучом. При помощи вала первичного заряда поверхность фотобарабана равномерно «покрывается» отрицательным зарядом, который восстанавливается в тех местах, где он был частично снят под действием света.
Лазерные принтеры
Лазерные принтеры
Следуя примеру изготовителей струйных принтеров, поставщики лазерных устройств тоже стремятся повысить ценность, включая в комплект поставки программное обеспечение. Ряд рассмотренных нами принтеров поставляется со вспомогательным программным обеспечением, в состав которого входят шрифты, иллюстрации и справочные материалы.
Данный подход не лишен и недостатков. Во-первых, печатать на GDI-принтере можно только из программ Windows и Windows NT или из окна DOS в среде Windows. Пользователям OS/2 и убежденным приверженцам DOS следует избегать применения GDI-принтеров или для успешной работы поискать модель, в которой реализована версия языка PCL. Метод GDI приводит к увеличению потока данных, поэтому передача информации в принтер занимает более длительное время. Кроме того, для печати в режиме GDI необходима выделенная системная память, поэтому, если вы выбрали этот метод, возможно, вам придется расширить ОЗУ вашего компьютера. Несмотря на фантастические скорости сегодняшних ЦП, задача форматирования и пересылки в принтер данных GDI может существенно снизить производительность системы во время печати сложных документов.
Устройство лазерного принтера.
4.Валики, подающие бумагу
5.Валик, подающий тонер
7.Узел фиксации изображения
Первый лазерный принтер был создан фирмой IBM в 1976 году, так что в этом году исполняется 20 лет с момента создания первого лазерного принтера.
Так как же работает лазерный принтер? Прежде всего несколько слов о принципе действия. В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображений (такой же, как и в копировальных машинах Xerox).
Сердцем лазерного принтера является фотопроводящий цилиндр (organic photoconduction cartridge), который часто называют печатающим барабаном. С помощью барабана производится перенос изображения на бумагу. Он представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой фотопроводящего полупроводника, обычно оксидом цинка или чем либо подобным. Поверхности этого покрытия можно придать положительный или отрицательный заряд, который сохраняется на поверхности, но только до тех пор, пока барабан не освещен. Если какую либо часть барабана проэкспонировать, то покрытие приобретает проводимость и заряд стечет с освещенного участка, образовав незаряженную зону. Данный момент очень важен для понимания принципа работы лазерного принтера.
Следующей важной его частью является лазер и презиционно оптико-механическая система, перемещающая луч.
Но каким образом на поверхности барабана появляется заряд, необходимый для создания изображения? Для этого служит тонкая проволока или сетка, называемая «коронирующим проводом». Но почему «коронирующий»? Дело в том, что на этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение светящейся ионизированной области вокруг него, которая и называется короной и придает барабану необходимый статический заряд.
Небольшое замечание: здесь идет речь о принтерах типа Hewlett Packard LazerJet. Однако существует и другой метод формирования изображения. Он используется в принтерах Epson и других подобных, использующих двигатель фирмы Ricon. В этих принтерах разряжаются участки, которые должны быть белыми. В этом случае тонер, заряженный отрицательно притягивается к положительно заряженным участкам барабана. Отпечатки, изготовленные на таких принтерах, имеют едва уловимые различия в качестве: при использовании первого способа достигается передача деталей, а при работе со вторым более качественные черные области.
Следующим этапом является перенос тонера (а, значит, и изображения) на бумагу. Бумага вытягивается из подающего лотка и с помощью системы валиков перемещается к печатающему барабану. Перед самым барабаном бумаге сообщается статистический заряд с помощью еще одного коронирующего провода, подобного тому, что используется для подготовки барабана к экспонированию. Затем бумага прижимается к поверхности барабана. Заряды разной полярности, накопленные на поверхности бумаги и на поверхности барабана, вызывают перенос частиц тонера на бумагу и их надежное прилипание к последней. После переноса тонера бумага покидает поверхность барабана.
При этом валики продолжают перемещать бумагу к выходному лотку принтера. Следующим звеном принтера, встречающего бумагу с изображением на этом пути, является узел фиксации изображения. Тонер содержит вещество, способное легко плавится. Обычно это какой-нибудь полимер или смола. При нагревании до 200-220 градусов и повышении давления порошок расплавляется и намертво соединяется с поверхностью бумаги. Только что вышедшие из принтера листы теплые, а слишком нетерпеливый пользователь, хватающий появившийся листок, рискует обжечь пальцы.
Далее бумага протаскивается к выходному лотку. При этом, если листы выводятся напрямую, верхним в стопе отпечатков оказывается последний лист. Многие принтеры, однако, переворачивают бумагу лицом вниз, складывая стопу в правильном порядке, то есть верхним будет первый лист, нижним последний.
Отпечаток готов, осталось не рассмотренной последняя важная позиция очистка барабана. При переносе изображения на бумагу не все частички тонера прилипают к ней и небольшое количество их остается на барабане. Для этого на него подается электрический заряд, барабан очищается и готов к печати следующего листа.
Важным является устройство управления, как правило, микроконтроллер на базе микропроцессора. Контроллер обслуживает порты, оперативную память, осуществляет диагностику принтера, выдает сообщения на панель управления, эмулирует различные стандарты подключения и, конечно, выдает десятки сигналов, управляющих всеми узлами принтера.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ ЛАЗЕРНЫХ ПРИНТЕРОВ.
Первые лазерные принтеры, появившиеся в 1984-85 годах, были столь сложны, что разработки приемлемого программного обеспечения пришлось дожидаться почти два года. До этого времени единственным способом по лучения доступа ко всему множеству технических возможностей новых принтеров являлось использование специальных команд последовательностей символов, один вид которых вызывал страх у неискушенных пользователей. Первые программы, решив в какой то мере проблемы распечатки текстов, не позволяли пользователю вычерчивать прямые линии или прямоугольники, наносить тени или показывать оттенки, а также использовать для распечатки текстов различные гарнитуры шрифты. Поэтому появилось несколько основных стандартов обмена с принтерами и программные драйверы для работы в этих стандартах. Два наиболее значимых язык PCL фирмы Hewiet Packard и язык PostScript, разработка фирмы Adob.
Эти стандарты скорее дополняют друг друга, чем конкурируют между собой. Первый отличается тем, что работает с побитыми шрифтами и растрированной (еще в компьютере) графикой. Это позволяет работать только со шрифтами ограниченного размера (так как шрифты больших размеров требуют значительных объемов оперативной памяти в принтере). Другой сложностью является то, что каждый кегль шрифта должен разрабатываться отдельно. Второй язык позволяет работать со шрифтами кеглем от 1 до 999 пунктов, так как используются математические описания формы букв, конкретное расположение точек на отпечатке рассчитывается в принтере. Коме того, графическое изображение также описывается математически, а принтер оптимальным образом строит результирующее изображение. PostScript оставляет простор для качества он позволяет работать с любым разрешением выводное устройство всегда стремится полностью использовать свои возможности. Недостатком является то, что разработка шрифтов является значительно более трудоемким делом.
МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ ПЕЧАТИ
Лазерные принтеры постепенно становятся все более распространенными. И качество не является единственным фактором, благодаря которому это происходит, старенький игольчатый принтер со свежей лентой тоже дает вполне чистое и сочное изображение с обилием деталей. Исходя из этого, при выборе принтера следует ориентироваться еще и на требуемую скорость печати, возможности использования шрифтов и работы с графикой, на удобство использования и комфортность работы, конечно на цену и стоимость эксплуатации тоже. У каждого типа принтеров есть свои особенности, касающиеся типов используемой бумаги, интерфейсов, управления и т.д. Но качество и скорость все же остаются основными факторами. Наиболее известными на сегодняшний день принтерами являются принтеры фирмы Helett Packard (как в нашей стране, так и в мире). Так сложилось, что эта фирма сейчас продает такое количество принтеров, что ни одна из сильных в этой области фирм, таких как Epson, LaserMaster, QMS, Texas Instruments, Printware, Data Products или Star, не может даже приблизится к ней. Видимо, одна из причин в том, что НР первой сделала коммерческий лазерный принтер в 1984 году.
Вероятно, популярность принтеров НР привела к тому, что многие фирмы конкуренты выпускают принтеры, внешне очень похожие на изделия Нelett Packard. Но это не означает, что они «содраны» вовсе нет. Просто сердцем всех этих аппаратов является печатающий механизм (по английский engine, по-русски обычно привод) фирмы Canon. Он определяет компоновку принтера, его размеры, скорость печати и разрешение, тип используемых расходных материалов, максимальное поле печати. Но при всей своей схожести каждый из них имеет индивидуальные особенности ведь всю электронную начинку изготовитель делает самостоятельно, он определяет, какие шрифты будут установлены в принтер и как они будут обслуживаться, какие принтеры можно будет эмулировать. И самое главное, как принтер будет формировать страницу, то есть как быстро печатать.
В 1990 году Hewlett Packard выпустил серию принтеров LaserJet III, которая использовала технологию улучшенного расширения (RET Resolution Enhancement Technology). После этого все ведущие изготовители лазерных принтеров стали быстро догонять лидера, выпуская новые модели своих принтеров с методами печати, обеспечивающими аналогичное качество. (Одно замечание даже несколько лучшую технологию на таких же приводах уже довольно давно используют фирмы Laser Master и QMS, но их принтеры предназначены скорее для профессионалов, чем для рядового покупателя. Поэтому технология стала широко известной лишь в 1990 году.)
Суть ее в следующем. Когда лазер строит изображение на светочувствительном барабане, он делает это построчно. Каждая строка это по ворот барабана на 1/300 (1/600) дюйма (и сдвиг бумаги на тоже расстояние). Это вертикальная ось листа. Лазерный луч, подобно лучу электронов в телевизионной трубке сканирует строку, зажигаясь и выключаясь в соответствии с управляющими сигналами контроллера печати. Эти тактовые импульсы и строят изображение на барабане. На обычном лазерном принтере каждый поворот барабана составляет 1/300 (1/600) дюйма (имеется в виду линейное перемещение поверхности), что соответствует одной строке. В каждой строке на каждый дюйм приходится по 300 (600) точек. Таким образом и получается «лазерное» разрешение в 300х300 (600х600)dpi. В новых технологиях используются более деликатные методы работы с лазером, что позволяет, работая на том же принтере печати повысить качество печати, как с увеличением разрешающей способности, так и без него.
Метод RET, применяемый фирмой Helett Packard, основан на изменении размера точек, которые принтер наносит на бумагу без фактического изменения разрешающей способности. При этом с помощью модуляции лазерного луча в процессе построения изображения удается дозированно снимать заряд с барабана в результате изменяется размер участка, к которому прилипает тонер. Это позволяет, например, заострить углы засечек у букв и избежать скапливания тонера в местах пересечения линий. Наклонные линии также становятся более гладкими. Фирма уверяет, что эффект от использования RET аналогичен повышению разрешающей способности примерно в полтора раза.
Более хитрая технология применяется фирмой LaserMaster. Она получила название TurboRes. Суть ее в корне отличается от RET. Основное отличие реальное повышение разрешающей способности принтера.
Горизонтальное разрешение можно увеличить почти просто для этого достаточно с большей частотой вызывать управляющие сигналы на лазер. Это реализованно в технологии TurboRes и других технологиях многих фирм. Если вы видите рекламу «настоящего и лучшего в мире 600 точечного принтера, который на поверку оказывается принтером 600х300 dpi, то в нем сделано именно это и ничего другого. Но в Turbo Res использована и еще одна хитрость. Каждая точка при использовании данного метода печати имеет форму столбика, а хитрое построение электроники принтера позволяет управлять высотой столбика. При этом удается реально повысить разрешение по вертикали. На стандартных приводах печати принтеры с TurboRes дают разрешение до 1200 dpi. Ну а принтеры фирмы QMS уже давно печатают 600х600 dpi на стандартных приводах фирмы Canon
КЛАССИФИКАЦИЯ ЛАЗЕРНЫХ ПРИНТЕРОВ
По быстродействию принтеры разделяются на персональные и сетевые. Еще недавно, принтеры с номинальным быстродействием 8 страниц в минуту, относились к сетевым, но в настоящее время, к ним относятся любые принтеры с быстродействием выше 12 стр./мин.
В свою очередь персональные принтеры делятся на:
Зачем в лазерных принтерах используется коронирующий провод
Рассмотрим процесс печати более подробно (на примере светодиодных принтеров Оки)
Именно с этого начинается процесс печати. Бумага подаётся из лотка принтера при помощи подающего ролика. Он прижимается к пачке бумаги и вращаясь начинает сдвигать верх пачки в сторону механизма принтера. Верхний лист отделяется от остальной пачки при помощи т.н. тормозной площадки, называемой также сепаратором, которая останавливает движение всех остальных листов, подавая в принтер только один. Двигаясь дальше, лист попадает под ролик регистрации, где его передний край выравнивается. Производится это за счёт небольшой задержки вращения этого ролика, когда бумага, подаваемая непрерывно из лотка несколько «горбится» перед ним, пока он не вращается. Когда он начинает вращение, то захватывает передний край целиком и бумага продаётся в принтер ровно.
2. Зарядка фотовала
Отрицательно заряженный ролик подачи тонера придаёт тонеру отрицательный заряд и подаёт его на ролик проявки. Дозирующее лезвие распределяет его на этом ролике тонким ровным слоем. После этого тонер входит в контакт с фотобарабаном и притягивается на него в тех местах, где отрицательный заряд был снят путём засветки. Тем самым электростатическое (невидимое) изображение преобразуется в видимое (проявляется). Притянутый к фотобарабану тонер движется на нём дальше, пока не приходит в соприкосновение с бумагой.
Свет от источников проходит через линзы, собранные в 2 ряда.
Линзы представляют собой 7-миллиметровые отрезки оптоволокна. Каждый из таких отрезков проводит через себя свет от нескольких источников,
при этом свет проходит через линзу по спирали и попадает всегда на строго определённое место фотобарабана.
В силу особенности конструкции светодиодная технология имеет очевидные преимущества по сравнению с обычной лазерной технологией. Ознакомиться с ними можно здесь.