Технология лазерной печати
Лазерный принтер стал для современного человека привычным явлением. Он незаменим в тех случаях, когда нужно печатать много и часто. Помимо высокой скорости печати для него характерна бесшумная и аккуратная работа, в результате которой получается качественное изображение, устойчивое к различным неблагоприятным воздействиям. Внешне он кажется очень простым, но это впечатление обманчиво – внутри него скрывается множество узлов, в работе которых используются сложные технологии, основанные на определенных законах физики. Управляет работой принтера встроенный компьютер, в памяти которого фиксируются образы всех страниц посылаемого на печать документа. В отличие от принтеров других типов лазерный принтер печатает не построчно – он сразу выдает изображение полной страницы.
Как же происходит печать на лазерном принтере? Главными участниками этого сложного процесса являются вращающийся фотовал, лазерный луч, тонер, вал переноса, механизм закрепления изображения, чистящее лезвие и, конечно, лист бумаги, на котором будет отпечатан образ страницы. Фотовал представляет собой цилиндр (в некоторых моделях – эластичный ремень), поверхность которого покрыта фотополупроводником, благодаря этому поверхность фотовала оказывается способной менять электрическое сопротивление под воздействием лазерного луча.
В начале печати происходит зарядка фотовала, в результате которой его поверхность получает равномерный электрический заряд (отрицательный для большинства моделей принтеров). Затем начинает работу лазерный луч, который в точности с образом страницы, зафиксированным в памяти компьютера, засвечивает поверхность фотовала. Сфокусированный на фотовале лазерный луч активизируется исключительно в тех частях, которые на следующем этапе должны быть обработаны тонером. Под воздействием луча в этих частях отрицательный заряд ослабляется. Таким образом, на поверхности фотовала появляется невидимый человеческому глазу образ печатаемой страницы, который представляет собой неравномерный электрический заряд: отрицательный заряд будет ослаблен в засвеченных лазерным лучом частях.
Далее происходит нанесение тонера на фотовал в соответствии с созданным на нем образом страницы. По сути, на этом этапе происходит так называемый электрографический перенос, основанный на свойстве частиц притягиваться друг к другу при разнице электрических потенциалов. С помощью специального магнитного устройства тонер электризуется и притягивается в поверхности фотовала. Тут начинают действовать законы электростатики: благодаря разнице потенциалов частицы тонера прилипают к тем частям фотовала, величину заряда которых изменил лазерный луч. В результате этого на поверхности фотовала создается уже видимое изображение, которое в дальнейшем должно перенестись на бумагу.
На следующем этапе в процессе начинают участвовать лист бумаги и положительно заряженный вал переноса. Лист бумаги с одной стороны соприкасается с фотовалом, на котором имеется изображение из тонера (отрицательный заряд); с обратной стороны – с валом переноса, имеющим положительный заряд. Поэтому частицы тонера начинают притягиваться к валу переноса и таким образом оказываются на листе бумаги, который лежит на их пути. Итак, на бумаге получается зримый образ печатаемой страницы. Но это еще не окончательное изображение, поскольку оно буквально насыпано на бумаге, его необходимо каким-то образом закрепить. Для выполнения этой функции служит специальный механизм.
Механизм закрепления изображения состоит из двух вращающихся и соприкасающихся друг с другом валов и часто справедливо называется печкой. Между этими валами оказывается бумага с насыпанным на ней сухим изображением. Один из них (верхний) нагрет до высокой температуры, так что при соприкосновении с этим валом частицы тонера начинают плавиться, затем они надежно закрепляются в текстуре бумаги. Нижний вал при этом прижимает лист бумаги к верхнему, нагретому валу. Таким образом, за счет давления и высокой температуры изображение закрепляется на листе бумаги. После выхода из печки тонер остывает, а на листе оказывается точная и прочная копия отправленной на печать страницы.
На этом процесс печати не заканчивается, поскольку необходимо подготовить фотовал к работе над следующей страницей. Для этого необходимо очистить его от остатков тонера и полностью стереть с него изображение напечатанной страницы. Так называемое чистящее лезвие удаляет оставшиеся на фотовале частицы тонера и направляет их в специальный бункер. После этого поверхность фотовала равномерно заряжается с помощью специального устройства, таким образом, старое изображение стирается и фотовал готов принять на себя образ новой страницы.
В цветном лазерном принтере используются та же технология печати. Отличие заключается лишь в том, что описанный процесс должен повториться четыре раза. Поэтому цветные лазерные принтеры в общем случае работают медленнее, чем черно-белые. Дело в том, что при формировании цветного изображения участвуют четыре полиграфических цвета: пурпурный, черный, синий и желтый. Четырехкратное повторение процесса может быть организовано по-разному: в четыре прохода или в один. Современные модели цветных принтеров являются однопроходными, в них весь процесс делается сразу, за один проход. Это позволяет ускорить процесс цветной печати. В таких принтерах используются не один, а сразу четыре картриджа, в каждом их которых имеется своя совокупность необходимых для организации печати узлов. В таких принтерах имеется режим печати монохромного изображения, при котором три картриджа приподнимаются и не участвуют в процессе. В этом случае работает лишь картридж, соответствующий черному цвету. В более дешевых моделях цветная печать осуществляется в четыре прохода, в них используется один картридж. На фотовал последовательно наносится тонер четырех цветов и только после этого полученное изображение переносится на бумажный носитель. По этой причине такие принтеры работают в 3-4 раза медленнее однопроходных аналогов.