Prije nego odgovorimo na pitanje kako radi laserski printer, treba napomenuti da prva slika koju je Charles Carlson dobio pomoću statičkog elektriciteta i suhe tinte datira iz 1938. godine. Ali prvi prototip modernog laserskog uređaja nastao je sredinom 50-ih godina prošlog stoljeća. Treba dodati da se princip rada laserskog pisača temelji na procesu tzv. lasersko skeniranje. Nakon što se dokument skenira, nanosi se i prenosi tinta te se fiksira gotova slika. Ovaj princip laserskog ispisa omogućuje ispis teksta i grafike na običnom papiru prilično velikom brzinom. U nastavku možete saznati više o tome kako laserski pisač ispisuje.
Ako govorimo o tome što je uređaj za laserski pisač, onda se mora reći da se svaki model takvog uređaja sastoji od fotobubnja, laserske jedinice, jedinice za prijenos i jedinice za pričvršćivanje. Osim toga, ovisno o modelu, patrone koriste magnetski valjak ili valjak za razvijanje. Papir se stavlja za ispis pomoću posebne jedinice odgovorne za ovu radnju.
Da bismo detaljnije odgovorili na pitanje o tome kako radi laserski pisač, također je potrebno govoriti o boji (toneru) koja se koristi u ovoj uredskoj opremi. Dakle, toner je tvar koja se sastoji od vrlo malih polimernih čestica obloženih bojom i uključujući magnetit. Osim toga, uključuje i tzv. regulator punjenja. Ovisno o proizvođaču, svi takvi prahovi razlikuju se u pokazateljima kao što su gustoća, disperzija, veličina zrna, veličina itd. Zbog toga se laserski pisač ne isplati puniti bilo kakvom praškastom bojom, jer... to će smanjiti kvalitetu ispisa.
Uredska oprema ove vrste, kao što je jednobojni printer/mfp, našla je široku primjenu za osobnu upotrebu, tj. Kuće. Njegova glavna prednost je pristupačna cijena, zbog činjenice da takvi uređaji ne zahtijevaju veliku količinu softverskih resursa ili memorije. Potreban im je samo kontroler koji će im omogućiti obavljanje najosnovnije funkcije, a to je ispis svih vrsta dokumenata. Općenito, može se koristiti za ispis običnog teksta ili nekih crno-bijelih dijagrama i dijagrama gdje prisutnost boje nije važna od velike važnosti. Druge prednosti jednobojnih laserskih uređaja su niska cijena potrošnog materijala, izdržavanje velikih opterećenja i mogućnost ispisa velikog broja stranica. Ali takav pisač ne dopušta ispis fotografija u boji i složeni sklopovi. Osim toga, takav uređaj nema visoku kvalitetu ispisa.
Što se tiče laserskih pisača u boji, njihove prednosti su dobra brzina ispisa i mogućnost ispisa kolor dijagrama, slika i fotografija. Ali imajte na umu da je takav uređaj za ispis prilično skup, što zauzvrat značajno smanjuje njegovu dostupnost. Njegovi drugi nedostaci su niska isplativost zbog visoke cijene potrošnog materijala, velika potrošnja energije i nedovoljna kvaliteta slika u boji. Oni. Ovaj uređaj nije prikladan za ispis profesionalnih fotografija.
Ali sve vrste laserskih pisača, u pravilu, imaju isti princip rada. Razlike su samo u njihovoj cijeni i funkcionalnost i parametri, na primjer, kao što je razlučivost laserskog pisača. Što se tiče samog procesa ispisa, on se može podijeliti u pet ključnih faza, opisanih u nastavku.
Prva faza: stvaranje naboja na fotobubnju (foto)
Da bismo odgovorili na pitanje kako laserski pisač radi i kako radi, treba reći da je jedan od njegovih glavnih uređaja ispisni bubanj presvučen posebnim poluvodičem koji ima visoku fotoosjetljivost. U ovoj fazi se formira slika namijenjena daljnjem ispisu. Da biste to učinili, ovaj dio se isporučuje s nabojem s znakom plus ili minus. To se, u pravilu, radi pomoću korotrona (coronacer) ili osovine za punjenje (valjka za punjenje). Prvi je blok koji se sastoji od žice, oko koje se nalazi metalni okvir, drugi je metalna osovina prekrivena pjenastom gumom ili vodljivom gumom.
Prvi način prijenosa određenog naboja na fotoosovinu pomoću koronametra je da se pod utjecajem napona stvori pražnjenje između okvira i žice (volframove niti obložene platinom/zlatom/ugljikom). Nakon toga se formira električno polje, koji zauzvrat prenosi statički naboj na fotobubanj.
Upotreba koronametra ima brojne nedostatke koji uključuju činjenicu da nakupljanje čestica boje/prašine na njegovoj niti ili njeno savijanje može dovesti do naglog pada kvalitete ispisa, povećanja električnog polja na određenom mjestu i čak i oštećenje površine fotobubnja.
Što se tiče druge metode, valjak naboja, u dodiru s bubnjem, opskrbljuje njegovu površinu, koja je vrlo fotoosjetljiva, određenim nabojem. Napon na valjku je red veličine niži, što zauzvrat rješava problem s pojavom ozona. Ali za prijenos naplate potreban je kontakt. Posljedično, dijelovi pisača se u ovom slučaju brže troše.
Druga faza: izlaganje
Cilj ovoj fazi sastoji se od formiranja nevidljive slike točkica na površini fotobubnja s povećanom fotoosjetljivošću, bez korištenja statičkog naboja. Da biste to učinili, tanka laserska zraka obasjava zrcalo u obliku četiri ili šesterokuta, nakon čega se reflektira i pogađa tzv. razdjelna leća. Šalje ga na određeno mjesto na površini bubnja. Zatim, sustav koji se sastoji od nekoliko leća i zrcala pomiče lasersku zraku duž fotoosovina, što rezultira stvaranjem linije. Jer Kada se ispisuje pomoću točkica, laser se stalno uključuje i isključuje. Naboj se također uklanja na točkasti način. Nakon što linija dođe do kraja, foto osovina se počinje okretati pomoću koračnog motora i postupak ekspozicije se nastavlja.
Treća faza: razvoj
Druga osovina koja se nalazi u ulošku laserskog pisača je metalna cijev s magnetskom jezgrom unutra. Magnet unutar odjeljka privlači toner na površinu valjka i, rotirajući, nosi ga van. Posebna oštrica za doziranje omogućuje reguliranje debljine sloja boje i na taj način sprječava njezinu ravnomjernu raspodjelu.
Nakon toga tinta ulazi između fotobubnja i magnetske osovine. U područjima koja su bila izložena, toner počinje privlačiti površina foto role, a u naelektriziranim područjima počinje se odbijati. Boja koja ostane na magnetskom valjku obično se kreće dalje i ponovno prolazi kroz spremnik. Što se tiče tonera koji se preselio na površinu bubnja, on čini sliku na njemu vidljivom, nakon čega slijedi dalje, tj. na papir.
Četvrta faza: prijenos
List papira koji je umetnut u uređaj prolazi ispod foto valjka. Ispod papira nalazi se tzv Prijenosni valjak, koji pomaže da se toner s površine bubnja prenese na površinu papira. Na metalnu jezgru valjka nanosi se naboj s predznakom plus koji se kroz gumenu prevlaku prenosi na papir. Mikroskopske čestice tonera pomaknute na površinu lista prianjaju na nju isključivo zbog statičkog privlačenja. Sve čestice praha, dlačice papira i prašine preostale na fotobubnju šalju se pomoću brisača u spremnik posebno dizajniran za otpad. Nakon što fotobubanj završi cijeli ciklus, valjak/korotron ponovno pomaže vratiti naboj na njegovu površinu i cijeli se posao ponovno ponavlja.
Peta faza: konsolidacija
Toner koji se koristi u laserskim pisačima mora imati sposobnost taljenja na visokim temperaturama. Samo zahvaljujući tom svojstvu može se konačno učvrstiti na površini papira.
Da biste to učinili, lim se povlači između dvije osovine, od kojih ga jedna pritišće, a druga zagrijava. Zahvaljujući tome, čini se da se mikroskopske čestice bojila tope u strukturu stranice. Nakon izlaska iz pećnice prah se vrlo brzo stvrdnjava, zbog čega otisnuta slika ili tekst postaje dosta postojan.
Također treba dodati da gornji valjak, koji zagrijava list papira, dolazi u obliku termo filma ili teflonske role. U isto vrijeme, druga se opcija smatra izdržljivijom i pouzdanijom. Međutim, to je skupo i najčešće se koristi u uređajima koji moraju izdržati velika opterećenja. Prva opcija je manje pouzdana i obično se koristi za pisače namijenjene malim uredima i kućnoj upotrebi.
Teško je u današnje vrijeme pronaći osobu koja nikada nije čula tu riječ "laser", međutim, vrlo malo njih jasno razumije što je to.
Pola stoljeća od izuma lasera različiti tipovi našla je primjenu u širokom rasponu područja, od medicine do digitalne tehnologije. Dakle, što je laser, koji je njegov princip rada i čemu služi?
Što je laser?
Mogućnost postojanja lasera predvidio je Albert Einstein, koji je još 1917. godine objavio rad u kojem se govori o mogućnosti emitiranja elektrona kvanta svjetlosti određene duljine. Ovaj fenomen je nazvan stimulirana emisija, ali se dugo vremena smatrao neostvarivim s tehničkog gledišta.
Međutim, s razvojem tehničkih i tehnoloških mogućnosti, stvaranje lasera postalo je pitanje vremena. Godine 1954. dobili su sovjetski znanstvenici N. Basov i A. Prokhorov Nobelova nagrada za stvaranje masera, prvog mikrovalnog generatora napajanog amonijakom. A 1960. godine Amerikanac T. Maiman proizveo je prvi kvantni generator optičkih zraka, koji je nazvao laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Uređaj pretvara energiju u uskosmjerno optičko zračenje, tj. svjetlosni snop, tok svjetlosnih kvanta (fotona) visoke koncentracije.
Princip rada lasera
Pojava na kojoj se temelji rad lasera naziva se prisilno, ili inducirano, zračenje medija. Atomi određene tvari mogu emitirati fotone pod utjecajem drugih fotona, a energija fotona koji djeluje mora biti jednaka razlici energetskih razina atoma prije i poslije zračenja.
Emitirani foton je koherentan s onim koji je izazvao zračenje, tj. točno kao prvi foton. Kao rezultat, slabi protok svjetlosti u mediju se pojačava, i to ne kaotično, već u jednom zadanom smjeru. Formira se snop stimuliranog zračenja koji se naziva laser.
Klasifikacija lasera
Proučavanjem prirode i svojstava lasera otkrivene su različite vrste tih zraka. Ovisno o stanju polazne tvari, laseri mogu biti:
- plin;
- tekućina;
- kruto stanje;
- na slobodnim elektronima.
Trenutno je razvijeno nekoliko metoda za proizvodnju laserske zrake:
- korištenje električnog sjaja ili lučnog pražnjenja u plinovitom okruženju - plinsko pražnjenje;
- korištenje ekspanzije vrućeg plina i stvaranje inverzija naseljenosti - plinodinamički;
- prolaskom struje kroz poluvodič uz pobudu medija - dioda ili injekcija;
- optičkim pumpanjem medija bljeskalicom, LED-om, drugim laserom itd.;
- pumpanjem medija elektronskim snopom;
- nuklearno pumpanje kada zračenje dolazi iz nuklearnog reaktora;
- uz pomoć posebnih kemijske reakcije– kemijski laseri.
Svi oni imaju svoje karakteristike i razlike, zahvaljujući kojima se koriste u različitim područjima industrije.
Praktična uporaba lasera
Danas laseri različiti tipovi koristi se u desecima industrija, medicini, IT tehnologijama i drugim područjima djelovanja. Uz njihovu pomoć provodi se sljedeće:
- rezanje i zavarivanje metala, plastike i drugih materijala;
- nanošenje slika, natpisa i označavanje površine proizvoda;
- bušenje ultratankih rupa, precizna obrada poluvodičkih kristalnih dijelova;
- stvaranje premaza proizvoda prskanjem, navarivanjem, površinskim legiranjem itd.;
- Prijenos informacijskih paketa pomoću staklenih vlakana;
- izvođenje kirurških operacija i drugih terapijskih zahvata;
- kozmetički postupci za pomlađivanje kože, uklanjanje neispravnih formacija itd.;
- ciljanje različite vrste oružje, od malog oružja do projektila;
- stvaranje i korištenje holografskih metoda;
- primjena u raznim istraživačkim radovima;
- mjerenje udaljenosti, koordinata, gustoće radnog medija, brzine protoka i mnogih drugih parametara;
- pokretanje kemijskih reakcija za izvođenje različitih tehnoloških procesa.
Mnogo je više područja u kojima se laseri već koriste ili će u vrlo skoroj budućnosti naći primjenu.
Laserski pisači pružaju višu kvalitetu od inkjet pisača. Najpoznatije tvrtke koje razvijaju laserske pisače su Hewlett-Packard i Lexmark.
Načelo rada laserskog pisača temelji se na metodi suhog elektrostatskog prijenosa slike, koju je izumio C.F. Carlson 1939. godine i koja je također implementirana u strojeve za kopiranje. Funkcionalni dijagram laserskog pisača prikazan je na sl. 5.6. Glavni element dizajna je rotirajući bubanj, koji služi kao međumedij kojim se slika prenosi na papir.
Riža. 5.6. Funkcionalni dijagram laserskog pisača
Bubanj je cilindar presvučen tankim filmom svjetlovodljivog poluvodiča. Obično se kao takav poluvodič koristi cinkov oksid ili selen. Statički naboj je ravnomjerno raspoređen po površini bubnja. To se postiže finom žicom ili mrežom koja se naziva koronska žica ili korotron. Visoki napon se primjenjuje na ovu žicu, uzrokujući da se oko nje pojavi svijetleće ionizirano područje koje se naziva korona.
Laser, upravljan mikrokontrolerom, generira tanki snop svjetlosti koji se odbija od rotirajućeg zrcala. Slika se skenira na isti način kao u televizijskom kineskopu: pomicanjem zrake po liniji i okviru. Uz pomoć rotirajućeg zrcala snop klizi po cilindru, pri čemu mu se sjaj naglo mijenja: od potpunog svjetla do potpunog mraka, a jednako tako naglo (točkasto) se nabije i cilindar. Ova zraka, dopirući do bubnja, mijenja ga električno punjenje na mjestu kontakta. Veličina nabijene površine ovisi o fokusiranju laserske zrake. Zraka se fokusira pomoću leće. Znak dobrog fokusiranja je prisutnost jasnih rubova i kutova na slici. Kod nekih tipova printera tijekom procesa punjenja potencijal površine bubnja opada s 900 na 200 V. Tako se pojavljuje skrivena kopija slike u obliku elektrostatskog reljefa na bubnju, međumediju.
U sljedećoj fazi nanosi se na bubanj za fotoslaganje. toner- boja, koja je najmanjih čestica. Pod utjecajem statičkog naboja, čestice se lako privlače na površinu bubnja na izloženim mjestima i stvaraju sliku u obliku reljefa boje.
Papir izvlači se iz ladice za ulaganje i premješta u bubanj pomoću sustava valjaka. Neposredno prije bubnja, koroton prenosi statički naboj na papir. Papir tada dolazi u kontakt s bubnjem i zahvaljujući svom naboju privlači čestice tonera prethodno nanesene na bubanj.
Za fiksiranje tonera, papir se provlači između dva valjka na temperaturi od oko 180 "C. Nakon što je proces ispisa završen, bubanj se potpuno isprazni, očisti od zalijepljenih viška čestica kako bi se proveo novi proces ispisa. Laserski pisač je stranicu po stranicu, tj. formira punu stranicu za ispis.
Proces rada laserskog pisača, od trenutka kada primi naredbu od računala do ispisa ispisanog lista, može se podijeliti u nekoliko međusobno povezanih faza, tijekom kojih su uključene takve funkcionalne komponente pisača kao što je središnji procesor; procesor skeniranja; upravljačka ploča motora ogledala; pojačivač svjetline snopa; jedinica za kontrolu temperature; upravljačka jedinica za uvlačenje listova; upravljačka ploča za uvlačenje papira; ploča sučelja; jedinica za napajanje; tipke upravljačke ploče i ploča s indikacijama; dodatne RAM kartice za proširenje. U biti, laserski pisač funkcionira poput računala: ista središnja procesorska jedinica u kojoj se nalaze glavne funkcije međusobnog povezivanja i upravljanja; RAM, gdje se nalaze podaci i fontovi, ploče sučelja i ploča upravljačke ploče, koja komunicira pisač s drugim uređajima, jedinica za ispis, koja ispisuje informacije na list papira.
Vjerojatno je teško zamisliti osobu u današnjem društvu koja nikad nije čula za računala i perifernu opremu za njih, a danas su ovi uređaji postali gotovo neizostavni u životu suvremenog potrošača. Jedan od pomoćnih elemenata za brz i ugodan rad su pisači. U pravilu se takva oprema može naći u gotovo svakom uredu, ali kupnja za kućnu upotrebu mnogo je rjeđa. Međutim, mnogi ljudi znaju za postojanje ovih uređaja, ali ne razumiju svi principe pisača.
Postoje dvije glavne vrste uređaja za ispis - inkjet i laser. laserski pisači, naravno, nisu slični u principu rada jer je njihov dizajn drugačiji. Danas potrošači radije biraju modele s laserskim ispisom, navodeći višu kvalitetu. Naravno, takvi modeli imaju mnogo veću cijenu, ali ako postoji stalna potreba za nabavom visokokvalitetna slika, onda cijena nestaje u pozadini.
Dakle, koja su načela rada laserskog pisača? Prije svega, valja napomenuti da se temelje na značajkama dizajna potrebne slike pomoću elektrofotografske tehnologije. Sastoji se od činjenice da se svaka točka na listu nalazi na određenom mjestu na stranici pomoću promjene na posebnom filmu. Obično se sastoji od poluvodiča koji može promijeniti električnu vodljivost pod utjecajem zračenja. Ista se tehnologija obično koristi u fotokopirnim strojevima.
Kakav god bio princip rada laserskog pisača, ništa ne bi funkcioniralo bez rotirajućeg bubnja, koji je glavni strukturni element cijelog uređaja, jer se pomoću njega slika prenosi na list papira. To je neka vrsta metalnog cilindra, koji je prekriven tim vrlo posebnim poluvodičkim filmom. Prije svega, površina ovog bubnja nabijena je pozitivnim ili negativnim ionima.
Zatim se pomoću lasera stvara tanka zraka svjetlosti koja se kreće duž bubnja, reflektirajući se od nekoliko leća i zrcala. Točkasto svjetlo koje pada na površinu bubnja isprazni ga na mjestu kontakta. Laserom obično upravlja mikrokontroler, koji ga po potrebi uključuje i isključuje. Tipično, formiranje slike na bubnju događa se red po red. Nakon što je slika dovršena na jednoj liniji, poseban motor, koji se također naziva koračni, lagano okreće bubanj kako bi omogućio daljnji rad laser Tako se na površini cilindra pojavljuje slika koja se sastoji od nabijenih točaka. Te se točke izmjenjuju s ispražnjenim točkama koje se nalaze na mjestima gdje ne bi trebalo biti slike.
U sljedećoj fazi, principi rada laserskog pisača uključuju izravnu primjenu slike na list papira. Prije toga, toner, koji ima suprotan naboj, prianja na nabijena područja na površini bubnja. Istodobno, bubanj se polako okreće kako bi se boja ravnomjerno rasporedila. Nastavljajući rotirati, cilindar s tonerom nanesenim na njega dolazi u dodir s površinom papira, zbog čega se tinta prenosi na list.
Zatim bi papir trebao proći između dvije osovine. Obično je gornji valjak na visokoj temperaturi, a donji valjak pritišće lim na gornji. Tako se čestice boje zagrijavaju i fiksiraju na površini papira. Na kraju, bubanj se posebnom napravom čisti od ostataka tonera, a potom se ponovno puni njegova cijela površina.
Povijest laserskih pisača započela je 1938. godine razvojem tehnologije ispisa suhom tintom. Chester Carlson, radeći na izumu novog načina prijenosa slika na papir, koristio je statički elektricitet. Metoda je nazvana elektrografija, a prva ju je upotrijebila korporacija Xerox, koja je 1949. godine izdala fotokopirni stroj Model A. Međutim, da bi ovaj mehanizam funkcionirao, određene radnje morale su se izvesti ručno. Deset godina kasnije nastao je potpuno automatski Xerox 914 koji se smatra prototipom modernih laserskih pisača.
Ideja o "crtanju" onoga što će se kasnije otisnuti izravno na fotokopirni bubanj pomoću laserske zrake došla je od Garyja Starkweathera. Od 1969. tvrtka se razvijala i 1977. izdala serijski laserski pisač Xerox 9700 koji je ispisivao brzinom od 120 stranica u minuti.
Uređaj je bio vrlo velik, skup i namijenjen isključivo poduzećima i ustanovama. I prvi stolni pisač razvio Canon 1982. godine, godinu dana kasnije - novi model LBP-CX. HP je kao rezultat suradnje s tvrtkom Canon 1984. godine započeo proizvodnju serije Laser Jet i odmah preuzeo vodeću poziciju na tržištu laserskih pisača za kućnu upotrebu.
Trenutno mnoge korporacije proizvode jednobojne i ispisne uređaje u boji. Svaki od njih koristi vlastite tehnologije, koje se mogu značajno razlikovati, ali opći princip Rad laserskog pisača tipičan je za sve uređaje, a proces ispisa može se podijeliti u pet glavnih faza.
Bubanj za ispis (Optical Photoconductor, OPC) je metalni cilindar presvučen fotoosjetljivim poluvodičem na kojem se formira slika za naknadni ispis. U početku se OPC napaja s nabojem (pozitivnim ili negativnim). To se može učiniti na jedan od dva načina pomoću:
- korotron (Corona Wire), ili krunator;
- valjak za punjenje (Primary Charge Roller, PCR) ili osovinu za punjenje.
Korotron je blok od žice i metalni okvir oko nje.
Korona žica je volframova nit presvučena ugljikom, zlatom ili platinom. Pod utjecajem visokog napona dolazi do pražnjenja između žice i okvira, svjetlećeg ioniziranog područja (korone), stvara se električno polje koje prenosi statički naboj na fotobubanj.
Obično je u jedinicu ugrađen mehanizam koji čisti žicu, budući da njezina kontaminacija uvelike narušava kvalitetu ispisa. Korištenje korotrona ima određene nedostatke: ogrebotine, nakupljanje prašine, čestice tonera na filamentu ili njegovo savijanje mogu dovesti do povećanja električnog polja na ovom mjestu, oštrog pada kvalitete ispisa i mogućeg oštećenja površine bubanj.
U drugoj opciji, fleksibilni film izrađen od posebne plastike otporne na toplinu omotava nosivu konstrukciju s grijaćim elementom iznutra. Tehnologija se smatra manje pouzdanom i koristi se u pisačima za male tvrtke i kućnu upotrebu, gdje se ne očekuju velika opterećenja opreme. Kako se lim ne bi zalijepio za peć i uvrnuo oko osovine, predviđena je traka s odvajačima papira.
Ispis u boji
Za formiranje slike u boji koriste se četiri osnovne boje:
- crno,
- žuta boja,
- ljubičasta,
- plava.
Ispis se provodi na istom principu kao crno-bijeli, ali pisač prvo sliku koju treba dobiti podijeli na jednobojne slike za svaku boju. Tijekom rada patrone u boji prenose svoje dizajne na papir, a njihovo međusobno preklapanje daje konačni rezultat. Postoje dvije tehnologije ispisa u boji.
Višestruki prolaz
Ova metoda koristi srednji nosač - valjak ili traku za prijenos tonera. U jednom okretaju, jedna od boja se nanosi na vrpcu, zatim se drugi uložak stavlja na željeno mjesto, a drugi se postavlja preko prve slike. U četiri prolaza na međumediju se formira kompletna slika koja se prenosi na papir. Brzina ispisa slika u boji u pisačima koji koriste ovu tehnologiju četiri je puta sporija od jednobojnih.
Jednostruki prolaz
Pisač uključuje kompleks od četiri odvojena mehanizma za ispis pod zajedničkom kontrolom. Patrone u boji i crni ulošci poredani su, svaki s zasebnom laserskom jedinicom i valjkom za prijenos, a papir prolazi ispod bubnjeva, uzastopno skupljajući sve četiri jednobojne slike. Tek nakon toga lim ide u pećnicu, gdje se toner fiksira na papir.
Zabavite se tipkajući.
