Сегодня вряд ли представите жизнь без интересных книжек, глянцевых журналов с красивыми картинками и многофункциональных устройств для сканирования, печати и копий размером с Mac Pro.

Но даже примитивные методы нанесения текста или изображения на поверхность были обыденностью далеко не всегда.

Чтобы осознать масштаб, копнем в историю печати - да поглубже !

Как «печатали» до появления принтеров

Когда смотришь на символы, которые люди долгое время выбивали на камнях или глиняные таблички с мудреными закорючками, понимаешь, что сотни лет эволюции методов печати прошли не зря.

Носители: проблема выбора

Первым значимым шагом в истории печати можно считать появление папируса, который был создан в Египте из одноименного материала.

Вторым - создание пергамента, родиной которого оказался город Пергама. Для его изготовления использовалась кожа животных, которая выделывалась таким образом, чтобы на нее можно было легко наносить чернила природного происхождения.

Когда смотришь на современную бумагу, за которую в любом ближайшем канцелярском магазине просят копейки, даже представить не можешь трудоемкость производства двух первых материалов.

Кстати, бумагу, которую изобрели в древнем Китае, считают настоящей революцией в печатном деле. Сначала она состояла из бамбука и шелковичного дерева.

Для производства бумаги ингредиенты варили в котле. Затем перебивали специальными молотками в кашу, из которой и формировались бумажные листы - почти тоже самое происходит и в современной мире.

Перенос изображения или офсет

Жаль, в темные времена грамотных было мало, а исторические книжки переписывали с ошибками. Поэтому автора идеи офсетной печати сегодня не определить.

Бытует мнение, что туземцы насмотрелись, как насекомые пробивают лапками листья, и создали первые трафареты для печати.

Похожий принцип используется и сегодня. Готовое изображение переносится с инструмента на носитель: бумагу, металл, фольгу и так далее.

И никто не спорит, что настоящий прорыв в офсетной печати произошел в XV веке, когда немецкий ювелир по фамилии Гутенберг придумал метод наборных букв.

Демонстрация печатного станка Гутенберга

По его идее каждый знак в зеркальном отражении отливался из свинца, который обволакивали сразу в картон, а потом резину. Таблицы со скомпонованным текстом мазали чернилами и прислоняли к бумаге - вот и вся наука .

Первые «станки» для печати

Конечно, после этого (лет эдак через 200) у наших предков появилось желание упростить изменение печатных текстов без создания новых громоздких трафаретов, столешниц-колодок и так далее.

Тогда размер трафарета уменьшили до одной буквы и создали первый печатный станок, авторство которого приписывают Генри Миллю. Королева Англии запатентовала его в 1714 году.

Первый печатный станок. Музейный экспонат.

Принцип печатных машинок не изменился по сей день. Читатели старше 30 лет познакомились с ним в юности, а современные хипстеры могут найти в музеях.

Это тандем окрашенной ленты, которая находится возле бумаги, и молоточков с символами , которые выбивают текст.

Что интересно, достаточно часто при печати использовали ленты разных цветов. С помощью них выделяли первые буквы в главах книг или вообще абзацах. И это было прообразом современных цветных принтеров.

Печатные машинки и QWERTY

В 1808 году была создана первая популярная печатная машинка. Модель, которая пошла в серию, разработал итальянец Терри Пеллегрино - он создал пишущий аппарат для слепой подруги.

А уже в 1863 году появился предок современных печатных машинок. Сначала американцы Кристофер Лехтем Шоулз и Самуэль Суле, которые работали в типографии, придумали приспособление для быстрой нумерации страниц. И это вдохновило их на создание неудобной, но работоспособной пишущей машинки.

Они получили патент на изобретение в 1865 году - машинка не имела цифр, а буквы (только строчные) располагались в алфавитном порядке.

Молоточки расположенных рядом букв машинки то и дело застревали. Поэтому их соотечественник Шоулз разработал привычную нам раскладку QWERTY, в которой встречающиеся часто буквы разнесены максимально далеко - да, дело здесь не в удобстве набора, а в технических проблемах печатных машинок из далекого прошлого.

Печатная машинка Underwood

В 1895 году мир увидела печатная машинка Underwood, которая стала символом печатного дела в начале прошлого века.

Переходной этап в истории

Первым «принтером» называют устройство Чарлза Бэббиджа, которое он так и не воплотил жизнь. Его воссоздали по чертежам изобретателя в наши дни.

Решение представляло собой громоздкий усложненный вариант печатной машинки из 4 тыс. деталей общим весом в 2,5 тонны.

Но настоящие принтеры появились только в середине прошлого века с изобретением электронно-вычислительных машин - прообразов современных компьютеров.

Какие были принтеры и виды печати

Печать в середине прошлого века не шла ни в какое сравнение с современной по качеству и скорости.

Одним из первых подобий современного принтера считают решение Remington-Rand, которое создали для компьютера Univac в 1953 году. Он мог печатать 600 строк по 120 символов в минуту.

Традиционная матричная печать

В 1964 году инженеры компании Seiko Epson Corporation впервые реализовали идею матричной печати в устройстве, которое работало в роли часов и печатало точное время: изображение создавалось из точек, наносимых на бумагу иглами через красящую ленту.

Аналогичного принципа придерживаются и современные принтеры: печатающая каретка двигается вдоль листа и наносит символы ударами иголок через красящую ленту. «Матричный принтер» потому и матричный, что изображение складывается из разрешения матрицы, образуемой расположением игл.

Принтер EP-101

Уже через четыре года Epson выпустили миниатюрный принтер EP-101, который пользовался популярностью у производителей настольных калькуляторов и счетных машин.

Это интересно:

Название всемирно известного бренда Epson появилось как результат желания компании создавать продукты, которые стали бы потомками первого принтера EP-101 или его «сыновьями» - «Ep-son».

И с 1975 года принтеры, компьютеры и другие устройства, производимые компанией Suwa Seikosha, продаются под маркой Epson.

Немного позже мир увидел LA30 компании DEC - он мог печатать до 30 символов в секунду на бумаге специального размера.

Но настоящим символом матричной печати до 90-х годов стал принтер Epson MX-80, который объединял относительную доступность и приемлемую производительность.

Аналогичные матричные принтеры Epson закупаются до сих пор и используются для печати на официальных бланках и документах в государственных учреждениях. Здесь им равных нет, ведь тот же паспорт не засунешь ни в лазерный, ни в струйный принтер.

Лазерная печать

Первенство в производстве лазерных принтеров принадлежит компании XEROX. В 1969 году она начала работу над переносом технологии своих копировальных аппаратов, которые уже использовали принцип лазерной печати, на принтеры. В 1971 выпустила первый прототип, а в 1977 - серийный принтер.

В данном случае лазерный луч создает на поверхности вращающегося фотобарабана участки с электрическим зарядом, к которым притягивается тонер (порошок), выполняющий роль краски.

Лист бумаги протягивается через вал лазерного принтера, при этом частицы тонера примагничиваются к нему. Для того чтобы порошок не осыпался с бумаги, специальная печка «запекает» его на поверхности листа при температуре до 200 градусов.

Важным этапом в развитии лазерных принтеров стал 1984 год. Тогда компания Hewlett-Packard начала выпускать серию доступных принтеров LaserJet, которые отличались неплохой плотностью точек. Но эволюция таких устройств фактически остановилась, и конструкция почти не менялась с тех времен.

Лазерные принтеры можно использовать для печати текстовых документов. Но из-за сравнительно низкого разрешения и высокой стоимости расходных материалов делать фотографии с их помощью нецелесообразно. Поэтому для создания профессиональных отпечатков – используются только струйные аппараты.

Современная струйная печать или капельный метод

В 1833 году Феликс Саварт обнаружил и задокументировал, что капли жидкости, проходя через узкое отверстие, всегда получаются однотипными. Именно этот принцип и лег в основу такого способа перенесения изображения на бумагу - как струйная печать. Но только в 1951 году компания Siemens запатентовала работающее устройство, которое умело разделять струю краски на однотипные капли.

В 1977 году Siemens запатентовала устройство последовательной печати, которое работало по принципу drop-on-demand.

Суть принципа «drop-on-demand» заключается в выпуске чернил только при необходимости.

Печатающая головка такого принтера, плотно покрытая микроскопическими отверстиями, двигается из стороны в сторону, а капли чернил выходят наружу под действием давления от пьезокерамического элемента.

Уже в 1979 году компания Canon изобрела метод печати, в соответствии с которым капли выпускались на поверхность небольшого нагревателя рядом с соплом и регулировались конденсацией скоплений красителя. Они назвали это «пузырьковой печатью».

В 1989 году мир увидела технология Epson Micro Piezo. В отличие от «пузырьковой печати» Canon, здесь вместо нагрева используется ток. Это повысило надежность и долговечность печатной головки, позволило добиться точного контроля над размером капель для высокого качества и сильно расширило универсальность струйной печати.

Stylus Color

В 1996 году Epson создала первый шестицветный струйный фотопринтер Stylus Photo, который перевернул представление о фотопечати. С этого момента компания сохраняет имидж производителя лучших печатных устройств для фотографов.

Интересно, что в струйных принтерах на основе пьезоэлектрической технологии - одна долговечная печатная головка на все цвета, а в лазерных устройствах каждый картридж представляет собой сложное устройство с барабаном, которое при замене обойдется очень дорого

Редкая светодиодная печать

Первый светодиодный принтер в 1987 году выпустила компания OKI. А в 1998 она разработала первое цветное решение, работающее по такому же принципу.

Вместо лазера в данном случае используются светодиоды, которые выборочно вспыхивают для создания электронного рисунка на барабане. Это позволяет добиться большей скорости печати и использовать меньше тонера.

Некоторые светодиодные принтеры сегодня предлагаются по куда более привлекательной цене, чем лазерные. Но из-за регулярных поломок, небольших предельных нагрузок и требовательности к качеству тонера они все еще не завоевали популярность.

Сублимационная печать

В 1957 году французский ученый Ноэль де Плассе обнаружил, что некоторые красители могут сублимировать - переходить из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое.

А в 1985 его идеи начали применять компании Kodak и Mitsubishi Electric. Но успеха не добились. Сфера применения этого метода в те годы была сильно ограничена, так как для его использования связано со сложными особенностями, а печать не отличается скоростью.

В 1996 году компания Citizen разработала технологию Micro Dry, с помощью которой твердый носитель можно наносить прямо на поверхность.

Изображение печатается специальными чернилами на специальных термотрансферных носителях (бумагах), а затем опять же в специальных термопрессах (каландрах) переносится непосредственно на необходимый предмет или поверхность.

Такие принтеры подходят для печати на кружках, футболках, подушках и многом другом. И в нашей стране это стало одним из популярных видов малого бизнеса.

С помощью сублимационных принтеров изображения печатают на специальной трансферной бумаге для дальнейшего переноса их с помощью нагрева на ткань, керамику и даже металл.

Чего добились принтеры сегодня?

Несмотря на расхожее мнение, струйные принтеры сегодня занимают доминирующее положение на рынке, отодвигая лазерные на второй план.

Всему виной - универсальность первых и дороговизна в обслуживании вторых.

Многофункциональность и микро-габариты

За годы истории устройства для печати значительно уменьшились в габаритах. Сегодня они без проблем помещаются даже на небольшом столе дома или в офисе и не мешают своим присутствием.

Epson L486

При этом наибольшей популярностью пользуются МФУ - многофункциональные устройства, которые кроме цветной и черно-белой печати предлагают сканирование и копирование документов и изображений.

Рекордно низкая себестоимость печати

Основная особенность современных принтеров, которую продвигает компания Epson - печать без картриджей. Вместо них используются системы непрерывной печати (СНПЧ) - встроенные чернильные емкости, которые элементарно заправляются без помощи специалистов.

Самостоятельная заправка принтера

Ранее уже были кустарные самодельные системы СНПЧ. Но именно Epson предложила заводское решение - шестицветный L800, который в свое время стал легендой фотопечати. Дополнительные чернила для всех принтеров после него стоят в 2,5 раза дешевле картриджей из прошлого, а их объем в 10 раз больше - в итоге это в 25 раз выгоднее.

Именно поэтому сегодня печать документов, фотографий, открыток и всего, что душа пожелает стоит копейки - это выглядело настоящей фантастикой еще несколько лет назад.

Подробнее о системах СНПЧ и популярных решениях на их базе расскажет видео:

У компании Epson широкая линейка принтеров с СНПЧ, которые подойдут под нужны каждого: черно-белые и цветные домашние решения, а также офисные варианты для средних и больших объемов печати. Они отличаются габаритами, скоростью и возможностями, а также себестоимостью каждой напечатанной страницы.

Большая скорость печати каждой страницы

Сегодня струйные многофункциональные принтеры работают со скоростью до трех десятков страниц в минуту и даже больше.

Современным устройствам для печати не нужны нагревательные элементы и как следствие время на прогрев, поэтому они приступают к операции сразу после отправки задания с помощью компьютера, мобильного приложения или с самого принтера.

Нескромный запас хода для ЧБ и цвета

Если еще «вчера» принтеры как мухи дохли даже от домашней нагрузке, сегодня все изменилось. И топовые производители дают гарантию 12 месяцев или несколько десятков тысяч копий.

Важное преимущество компании Epson перед конкурентами в данном случае - система Micro Piezo. В ней вместо нагрева чернил используется электрический импульс. Поэтому головка перестает быть расходным материалом и в реальном использовании время без поломок многократно увеличивается.

При этом многофунциональное устройство готово к печати фотографий или документов в любое время без исключений.

Подключение к смартфонам: iPhone и Android

Как и другая электроника современные принтеры без проблем работают через мобильное приложение в паре со смартфоном или планшетом.

Работа со смартфоном

Таким образом доступ к принтеру можно получить из любой точки земного шара - так можно печатать текстовые и другие офисные документы, фотографии, веб-страницы и так далее.

Кроме этого с помощью мобильных приложений принтеров обычно можно осуществлять печать из облачных сервисов Dropbox, Google Drive, Box, Microsoft OneDrive и так далее.

В итоге: Уже сегодня понятно, что сотни лет прогресса не прошли зря и упростили процесс печати по максимуму. А многофункциональность каждого популярного устройства сделала его незаменимым для дома и офиса.

Мы же продолжаем углубляться в тему и готовить отдельные более подробные и узкие материалы о печати, чтобы расставить все оставшиеся точки над «i» .

Цветные лазерные принтеры начинают активно завоевывать рынок печати. Если еще несколько лет назад цветная лазерная печать была для большинства организаций и тем более для отдельных граждан чем-то недосягаемым, то сейчас купить цветной лазерный принтер может позволить себе весьма широкий круг пользователей. Быстрорастущий парк цветных лазерных принтеров приводит к тому, что растет и интерес к ним со стороны служб технической поддержки.

Принципы цветной печати

В принтерах, как и в полиграфии для создания цветных изображений применяется субтрактивная цветовая модель, а не аддитивная, как в мониторах и сканерах, в которых любой цвет и оттенок получается смешением трех основных цветов – R (красный), G (зеленый), B (синий). Субтрактивная модель цветоделения называется так потому, что для образования какого-либо оттенка надо вычесть из белого цвета “лишние” составляющие. В печатающих устройствах для получения любого оттенка в качестве основных цветов используют: Cyan (голубой, бирюзовый), Magenta (пурпурный), Yellow (желтый) . Эта цветовая модель получила название CMY по первым буквам основных цветов.

В субтрактивной модели при смешивании двух или более цветов дополнительные цвета получаются посредством поглощения одних световых волн и отражения других. Голубая краска, например, поглощает красный цвет и отражает зеленый и синий; пурпурная краска поглощает зеленый цвет и отражает красный и синий; а желтая краска поглощает синий цвет и отражает красный и зеленый. При смешивании основных составляющих субтрактивной модели можно получить различные цвета, которые описаны ниже:

Голубой + Желтый = Зеленый

Пурпурный + Желтый = Красный

Пурпурный + Голубой = Синий

Пурпурный + Голубой + Желтый = Черный

Стоит отметить, что для получения черного цвета необходимо смешать все три составляющие, т.е. голубой, пурпурный и желтый, однако получить качественный черный цвет таким образом, практически невозможно. Получаемый цвет будет не черным, а скорее грязно-серым. Для устранения такого недостатка к трем основным цветам добавляется еще один – черный. Такая расширенная цветовая модель называется CMYK (C yan-M agenta-Y ellow-blacK – голубой-пурпурный-желтый-черный). Введение черного цвета позволяет значительно повысить качество цветопередачи.

Принтер HP Color LaserJet 8500

После того, как мы обсудили общие принципы построения и работы цветных лазерных принтеров, стоит ознакомиться более подробно с их устройством, механизмами, модулями и блоками. Это лучше всего сделать на примере какого-нибудь принтера. В качестве такого примера давайте возьмем принтер фирмы Hewlett-Packard Color LaserJet 8500.

Основными его характеристиками являются :
- разрешающая способность: 600 DPI;
- скорость печати в “цветном” режиме: 6 стр/мин.;
- скорость печати в “черно-белом” режиме: 24 стр./мин.

Основные узлы принтера и их взаимное расположение приводится на рис.5.

Формирование изображения начинается с того, что с поверхности фотобарабана снимаются (нейтрализуются) остаточные потенциалы. Это делается для того, чтобы последующий заряд фотобарабана был более равномерным, т.е. перед зарядом он полностью разряжается. Снятие остаточных потенциалов осуществляется путем засвечивания всей поверхности барабана специальной лампой предварительного (кондиционирующего) экспонирования, которая представляет собой линейку светодиодов (рис.7).

Далее на поверхности фотобарабана создается высоковольтный (до -600В) отрицательный потенциал. Заряжается барабан коротроном в виде ролика из токопроводящей резины (рис.8). На коротрон подается переменное напряжение синусоидальной формы с отрицательной постоянной составляющей. Переменная составляющая (АС) обеспечивает равномерное распределение зарядов на поверхности, а постоянная составляющая (DC) заряжает барабан. Уровень постоянной составляющей может регулироваться при изменении плотности печати (плотности тонера), что делается с помощью драйвера принтера или регулировками через панель управления. Увеличение отрицательного потенциала приводит к уменьшению плотности, т.е. к более светлому изображению, уменьшение же потенциала – наоборот, к более плотному (темному) изображению. Фотобарабан (его внутренняя металлическая основа) должен быть обязательно “заземлен”.

После всего этого на поверхности фотобарабана лазерным лучом создается изображение в виде заряженных и незаряженных участков. Световой пучок лазера, попадая на поверхность барабана, разряжает данный участок. Лазером засвечиваются те участки барабана, на которых должен быть тонер. Те участки, которые должны быть белыми, лазером не засвечиваются, и на них остается высокий отрицательный потенциал. Луч лазера перемещается по поверхности барабана с помощью вращающегося шестигранного зеркала, находящегося в сборке лазера. Изображение на барабане называют скрытым электрографическим изображением, т.к. оно представлено в виде невидимых электростатических потенциалов.

Скрытое электрографическое изображение становится видимым после прохождения через узел проявки. Проявительный модуль черного тонера является стационарным и находится в постоянном соприкосновении c фотобарабаном (рис.9).

Цветной проявительный модуль представляет собой карусельный механизм с поочередной подачей “цветных” картриджей к поверхности барабана (рис.10). Черный тонер-порошок является магнитным однокомпонентным, а цветные порошки – однокомпонентные, но немагнитные. Любой тонер-порошок заряжается до отрицательного потенциала за счет трения о поверхность проявительного вала и дозировочный ракель. За счет разности потенциалов и кулоновского взаимодействия зарядов, отрицательно заряженные частички тонера притягиваются к тем участкам фотобарабана, которые разряжены лазером и отталкиваются от участков с высоким отрицательным потенциалом, т.е. от тех, которые не засвечивались лазером. В каждый момент времени осуществляется проявка тонером только одного цвета. В момент проявки на проявительный вал подается напряжение смещения, которое вызывает перенос тонера с проявительного вала на фотобарабан. Это напряжение представляет собой переменное напряжение прямоугольной формы с отрицательной постоянной составляющей. Уровень постоянной составляющей может регулироваться при изменении плотности тонера. После окончания процедуры проявки изображение на фотобарабане становится видимым, и его необходимо перенести на барабан переноса.

Поэтому следующим этапом в создании изображения является передача проявленного изображения на барабан переноса. Этот этап называют этапом первичного переноса. Перенос тонера с одного барабана на другой происходит за счет электростатической разности потенциалов, т.е. отрицательно заряженные частички тонера должны притянуться положительным потенциалом на поверхности барабана переноса. Для этого на поверхность барабана переноса подается положительное напряжение смещения постоянного тока от специального источника питания, в результате чего вся поверхность этого барабана имеет положительный потенциал. При полноцветной печати напряжение смещения на барабане переноса должно постоянно увеличиваться, т.к. после каждого прохода количество отрицательно заряженного тонера на барабане возрастает. И для того, чтобы тонер мог переноситься и ложиться поверх уже существующего тонера, напряжение переноса увеличивается с каждым новым цветом. Этот этап формирования изображения показан на рис.11.

В процессе переноса тонера на барабан переноса отдельные частички тонера могут остаться на поверхности фотобарабана, и они должны быть удалены, чтобы не искажать последующее изображение. Для удаления остатков тонера в принтере имеется блок очистки фотобарабана (см. рис 17). В составе этого модуля имеется специальный вал – кисть для снятия заряда с тонера и фотобарабана – это ослабляет силу притяжения тонера к фотобарабану. Также имеется традиционный очистительный ракель, который соскребает тонер в специальный бункер, где он и хранится до тех пор, пока очистительный модуль не будет заменен или не будет вычищен.

Далее фотобарабан снова заряжается (после предварительного разряда), и процесс повторяется до тех пор, пока на барабане переноса не будет полностью сформировано изображение соответствующего цвета. Поэтому размер барабана переноса должен полностью соответствовать формату печати, т.е. в данной модели принтера длина окружности этого барабана соответствует длине листа формата А3 (420 мм). После нанесения тонера одного цвета процесс формирования изображения полностью повторяется с той лишь разницей, что используется проявительный блок другого цвета. Для использования другого проявительного узла карусельный механизм поворачивается на заданный угол и подводит “новый” проявительный вал к поверхности фотобарабана. Таким образом, при формировании полноцветного изображения, состоящего из четырех цветовых составляющих, барабан переноса проворачивается четыре раза, и на каждом обороте к уже существующему тонеру добавляется тонер другого цвета. При этом первым наносится порошок желтого цвета, потом пурпурного, потом голубого и уже последним наносится черный порошок. В итоге, на барабане переноса создается полноцветное видимое изображение, состоящее из частичек четырех разноцветных тонер-порошков.

После того, как тонер-порошок оказывается на поверхности барабана переноса, он проходит через блок дополнительного заряда. Этот блок (рис.12) представляет собой проволочный коротон, на который подается переменное напряжение синусоидальной формы (АС) с отрицательной постоянной составляющей (DC). Этим напряжением тонер порошок дополнительно заряжается, т.е. его отрицательный потенциал становится выше, что будет способствовать более эффективному переносу тонера на бумагу. Кроме того, дополнительное напряжение уменьшает значение положительного потенциала барабана переноса, что способствует правильному расположению тонера на барабане переноса и препятствует смещению тонера. Как результат этого – точное воспроизведение цветовых оттенков. Напряжение дополнительного заряда подается на барабан переноса во время нанесения желтого тонера, т.е. в самом начале процесса формирования изображения. При нанесении желтого тонер-порошка напряжение дополнительного заряда устанавливается на минимальное значение, и после нанесения каждого нового цвета это напряжение увеличивается. Максимальное напряжение дополнительного заряда подается во время нанесения черного тонера.

Далее полноцветное видимое изображение с барабана переноса должно быть перенесено на бумагу. Этот процесс переноса получил название вторичного переноса. Вторичный перенос осуществляется еще одним коротроном, выполненным в виде транспортного ремня (рис.13). Тонер перемещается на бумагу под действием электростатических сил, т.е. за счет разности потенциалов тонер-порошка (отрицательный) и коротрона вторичного переноса, на который подается положительное напряжение смещения. Так как вторичный перенос осуществляется только после четырех оборотов барабана переноса, транспортный ремень коротрона должен подать бумагу только тогда, когда все цвета нанесены, т.е. во время уже четвертого оборота, а до этого момента времени ремень должен быть в таком положении, чтобы бумага не касалась барабана переноса.

Таким образом, транспортный ремень во время создания изображения опущен вниз, и не соприкасается с барабаном переноса, а в момент вторичного переноса поднят вверх и касается этого барабана. Перемещение транспортного ремня коротрона осуществляется эксцентриковым кулачком, который приводится в действие электрической муфтой по команде от микроконтроллера (рис.14).

При вторичном переносе лист бумаги может притягиваться к поверхности барабана переноса за счет разницы электростатических потенциалов. Это может стать причиной накручивания листа бумаги на барабан, и соответственно к замятию бумаги. Для предотвращения такого явления в составе принтера имеется система отделения бумаги и снятия с нее статического потенциала. Система представляет собой коротрон, на который подается переменное напряжение синусоидальной формы с положительной постоянной составляющей. Расположение коротрона относительно бумаги и барабана переноса показано на рис.15.

На этапе вторичного переноса некоторые частички тонера не переносятся на бумагу, а остаются на поверхности барабана. Чтобы эти частички не мешали созданию следующего листа и не искажали изображения необходимо произвести очистку барабана переноса и удалить остатки тонера. Очистка барабана переноса является достаточно сложным процессом. Для этой процедуры задействуется специальный ролик очистки, фотобарабан и блок очистки фотобарабана. Очистка барабана переноса должна осуществляться не постоянно, а только после вторичного переноса, т.е. система очистки должна управляться аналогично коротрону переноса. Пока создается изображение, система очистки не активна, а когда начинается перенос тонера на бумагу - включается. Первым этапом очистки является перезаряд остаточного тонер-порошка, т.е. его потенциал меняется с отрицательного на положительный. Для этого применяется ролик очистки, на который подается переменное синусоидальное напряжение с положительной постоянной составляющей. Этот ролик прижимается к поверхности фотобарабана в период очистки, а в процессе создания изображения он откидывается. Управляется ролик эксцентриковым кулачком, который в свою очередь приводится в действие соленоидом (рис.16).

После этого положительно заряженный тонер переносится на фотобарабан, на котором по-прежнему имеется отрицательное напряжение смещения. И уже с поверхности фотобарабана тонер счищается очистительным ракелем блока очистки фотобарабана (рис.17).

Заканчивается создание полноцветного изображения фиксацией тонера на бумаге с помощью температуры и давления. Лист бумаги проходит между двумя роликами блока фиксации (печки), разогревается до температуры порядка 200 ºС, тонер расплавляется и вдавливается в поверхность бумаги. Для предотвращения прилипания тонера к печке на нагревательный вал подается отрицательное напряжение смещения, в результате чего отрицательный тонер-порошок остается на бумаге, а не на тефлоновом валу.

Мы рассмотрели принцип работы только одного принтера одной фирмы. Другими производителями могут применяться и иные принципы формирования изображения и другие технические решения при построении принтеров, однако, все эти решения будут весьма близки к тем, что были рассмотрены ранее.

Включает в себя семь последовательных операций по созданию заданного изображения на листе бумаги. Это весьма интересный и технологичный процесс, который можно разделить на два основных этапа: нанесение изображения и его закрепление. Первый этап связан с работой картриджа, второй протекает в блоке термозакрепления (печке). В итоге за считанные секунды на белом листе бумаги мы получаем интересующее нас изображение.

Итак, что же происходит за столь короткий промежуток времени в принтере? Давайте в этом разберемся.

Заряд

Напомним, что тонер является мелкодисперсной субстанцией (5-30 микрон), и его частицы очень легко принимают любой электрический заряд.

В картридже ролик заряда обеспечивает равномерную передачу отрицательного заряда фотобарабану. Это происходит когда ролик заряда прижимается к фотобарабану, и вращаясь в одном направлении (при этом равномерно сообщая отрицательный статический заряд фотобарабану), заставляет его вращаться в другом.

Таким образом, поверхность фотобарабана имеет равномерно расположенный по площади отрицательный заряд.

Экспонирование

В следущем процессе происходит экспонирование будущего изображения на фотобарабане.

Это происходит благодаря лазеру. Лазерный луч при попадании на поверхность фотобарабана снимает в этом месте отрицательный заряд (точка становиться нейтрально заряженной). Таким образом, лазерный луч формирует будущую картинку по заданным координатам в программе. Исключительно в тех местах где это необходимо.

Так мы получаем экспонированную часть изображения в виде отрицательно заряженных точек на поверхности фотобарабана.

Проявка

Далее на экспонированное изображение на поверхности фотобарабана ровным тонким слоем с помощью ролика проявки наносится тонер. Частицы тонера принимают отрицательный заряд и формируют на поверхности барабана будущее изображение.

Перенос

Следущим этапом является перенос тонерного отрицательно заряженного изображения с фотобарабана на чистый лист бумаги.

Это происходит в результате соприкосновения ролика переноса изображения с листом бумаги (лист проходит между роликом переноса и фотобарабаном). Ролик переноса имеет высокий положительный потенциал, в результате чего все отрицательно заряженные частицы тонера (в виде сформированного изображения) переносятся на лист бумаги.

Закрепление

Следующим этапом в лазерной печати является закрепление изображения из тонера на листе бумаги в блоке термозакрепления (в печке).

По своей сути это процесс «запекания» на бумаги. Лист с тонером, проходя между термовалом и прижимным роликом, подвергается термо-барической (температура и давление) обработке, в результате чего тонер на листе закрепляется и становится устойчивым к внешним механическим воздействиям.

На нашем рисунке Вы видите термовал и прижимной ролик. Термовал используется в ряде аппаратов лазерного типа печати. Внутри термовала применяется галогеновая лампа, которая и осуществляет разогрев (нагревательный элемент).

Существует и другие модели аппаратов лазерного типа печати, где вместо термовала используется термопленка (как нагревательный элемент). Отличие между ними в том, что при работе галогенового нагревателя требуется больше времени. Стоит отметить тот факт, что аппараты с термопленкой весьма сильно подвержены механическим воздействиям посторонних предметов (скрепок, скоб от степлера) на листе бумаги. Это чревато выходом из строя самой термопленки. Она очень чувствительна к повреждениям.

Очистка

Так как при всем этом процессе на поверхности фотобарабана остается небольшое количество тонера, в картридже устанавливается ракель (чистящее лезвие) для очистки от остаточных микрочастиц тонера вала фотобарабана.

Прокручиваясь, вал подвергается очистке. Остаточный порошок попадает в бункер с отработанным тонером.

Снятие заряда

При последнем этапе вал фотобарабана соприкасается с роликом заряда. Это приводит к тому, что на поверхности барабана снова выравнивается «карта» отрицательного заряда (до этого момента на поверхности оставались как отрицательно заряженные места так и нейтрально заряженные – они и были проекцией изображения).

Таким образом ролик заряда снова сообщает поверхности фотобарабана равномерно распределенный отрицательный потенциал.

Так заканчивается цикл печати одного листа.

Заключение

Таким образом технология лазерной печати включает в себя семь последовательных этапов переноса и закрепления изображения на бумаге. На современных аппаратах такой процесс печати одного изображения на бумаге А4 занимает всего считанные секунды.

При происходит замена износившихся внутренних деталей, таких как фотобарабан, ролик заряда или магнитный вал. Эти составляющие находятся внутри картриджа, и Вы можете увидеть их на рисунке, приведенном выше. Из-за износа этих элементов значительно ухудшается качество печати.

Немного об истории лазерной печати

Ну и напоследок немного о разработке технологии лазерной печати. Удивительно, но технология лазерной печати появилась раньше, например той же технологии матричной печати. Chester Carlson в 1938 году изобрел метод печати, получивший название электрография. Он применялся в копировальных аппаратах того времени (60-70-е года прошлого века).

Непосредственно саму разработку и создание первого лазерного принтера предписывают Гэри Старквеатер (Gary Starkweather). Он являлся сотрудником фирмы Xerox. Его идея заключалась в том, чтобы использовать технологию копировального устройства для создания принтера.

В 1971 году впервые появился первый лазерный принтер фирмы Xerox. Он назывался Xerox 9700 Electronic Printing System. Серийное производство было налажено позже – в 1977 году.

Лазерные принтеры стали незаменимыми атрибутами офисной оргтехники. Такая популярность объясняется большой скоростью и невысокой себестоимостью печати. Чтобы понять, как работает эта техника, следует знать устройство и принцип работы лазерного принтера. На самом деле, вся магия аппарата объясняется простыми конструктивными решениями.

Еще в 1938 году Честером Карлсоном была запатентована технология, переносившая изображение на бумагу при помощи сухих чернил. Основным двигателем работы было статическое электричество. Электрографический метод (а это был именно он) получил большое распространение в 1949 году, когда корпорация Xerox взяла его за основу в работе самого первого своего аппарата. Однако до логического совершенства и полной автоматизации процесса потребовалось еще десятилетие работ – только после этого и появился первый «Ксерокс», который стал прообразом современных лазерных печатных устройств.

Первый лазерный принтер Xerox 9700

Сам же первый лазерный принтер появился только в 1977 году (им стала модель Xerox 9700). Тогда печать производилась со скоростью 120 страниц в минуту. Этот аппарат использовался исключительно в учреждениях и на предприятиях. А вот уже в 1982 году выходит первым настольный агрегат Canon. С этого времени к разработкам подключаются многочисленные бренды, которые и по сегодняшний день предлагают все новые варианты настольных лазерных печатающих помощников. Каждому человеку, решившему пользоваться подобной техникой, интересно будет узнать больше о внутреннем строении и принципе работы такого агрегата.

Что же внутри

Несмотря на большой ассортимент, устройство лазерного принтера всех моделей является схожим. За основу работы взята фотоэлектрическая часть ксерографии , а сам прибор поделен на следующие блоки и узлы:

• блок лазерного сканирования;
• узел, осуществляющий перенос изображения;
• узел для закрепления изображения.

Первый блок представлен системой линз и зеркал . Именно здесь находится полупроводниковый тип лазера со способной фокусироваться линзой. Далее расположены зеркала и группы, которые могут вращаться, тем самым формируя изображение. Переходим к узлу, отвечающему за перенос изображения: в нем находятся сам тонерный картридж и ролик , переносящий заряд. Уже только в картридже присутствуют три основных формирующих изображение элемента: фотоцилиндр, вал с предварительным зарядом и магнитный вал (работающий совместно с барабаном устройства). И вот тут большую актуальность приобретает возможность фотоцилиндра менять свою проводимость под действием попавшего на него света. Когда фотоцилиндру придается зарядность, он сохраняет ее надолго, но при засвечивании уменьшается его сопротивление, что приводит к тому, что заряд начинает стекать с его поверхности. Так появляется необходимый нам оттиск.

В целом, существует два способа для создания картинки.

Попадая в агрегат, непосредственно перед будущим контактом с фотоцилиндром, соответствующий заряд получает и сама бумага. В этом ей помогает ролик переноса изображения. После переноса статический заряд исчезает при помощи специального нейтрализатора – так бумага перестает притягиваться в фотоцилиндру.

А как же фиксируется изображение? Это происходит за счет тех добавок, которые находятся в тонере. Они имеют определенную температуру плавления. Такая «печка» вдавливает в бумагу расплавленный порошок тонера, после чего он быстро застывает и становится долговечным.

Распечатанные на бумаге лазерным принтером изображения имеют отличную стойкость к многочисленным внешним воздействиям.

Как устроен картридж

Определяющим звеном в работе лазерного принтера является картридж. Он представляет собой небольшой бункер с двумя отсеками – для рабочего тонера и для уже отработанного материала. Также здесь находится светочувствительный барабан (фотоцилиндр) и механические шестеренки для его проворачивания.

Сам тонер представляет собой порошок мелкодиспенсерного вида, который состоит из полимерных шариков – они покрыты специальным слоем магнитного материала. Если речь идет о цветном тонере, то в его состав дополнительно входят еще и красящие вещества.

Важно знать, что каждый производитель выпускает собственные оригинальные тонера – всем им присуща своя магнитность, дисперсность и прочие свойства.

Вот почему ни в коем случае нельзя заправлять картриджи случайными тонерами – это может негативно сказаться на его работоспособности.

Процесс рождения оттиска

Появление изображения или текста на бумаге будет состоять из таких последовательных этапов:

• заряд барабана;
• экспонирование;
• проявка;
• перенос;
• закрепление.

Как работает фотозаряд? Он формируется на фотобарабане (где, как уже понятно, зарождается и само будущее изображение). Для начала происходит снабжение зарядом, который может быть как отрицательным, так и положительным. Происходит это одним из следующих способов.

1. Используется коронатор , то есть вольфрамовая нить с покрытием из углеродных, золотых и платиновых включений. Когда в дело вступает высокое напряжение, между этой нитью каркасом проносится разряд, который, соответственно, создаст электрическое поле, передающее заряд на фотобарабан.
2. Однако использование нити приводило со временем к проблемам с загрязнением и ухудшением качества распечатанного материала. Гораздо лучше действует ролик заряда с аналогичными функциями. Сам он похож на металлический вал, который покрыт токопроводящей резиной или поролоном. Идет соприкосновение с фотоцилиндром – в этот момент ролик и передает заряд. Напряжение здесь значительно ниже, но и детали изнашиваются гораздо быстрее.

Это и есть работа освещения, в результате чего часть фотоцилиндра становится токопроводящей и пропускает заряд через металлическое основание в барабане. А участок, подвергшийся экспонированию, становится незаряженным (или приобретает слабый заряд). На этом этапе формируется еще невидимое изображение.

Технически это осуществляется так.

1. Лазерный луч падает на поверхность зеркала и отражается на линзу, которая распределит его в необходимое место на барабане.
2. Так система линз и зеркал формирует строчку вдоль фотоцилиндра – лазер то включается, то выключается, заряд то остается нетронутым, то снимается.
3. Строка закончилась? Фотобарабан повернется, и экспонирование продолжится снова.

Проявка

В этом процессе большое значение имеет магнитный вал из картриджа , похожий на трубку из металла, внутри которой находится магнитный сердечник. Часть поверхности вала помещена в заправочный тонер бункера. Магнит притягивает к валу порошок, и он выносится наружу.

Важно регулировать равномерность распределения слоя порошка – для этого существует специальное дозирующее лезвие . Оно пропускает лишь тонкий слой тонера, отбрасывая остальное назад. Если лезвие установлено неправильно, на бумаге могут появиться черные полосы.

После этого тонер продвигается на участок между магнитным валом и фотоцилиндром – здесь он притянется к проэкспонированным участкам, а от заряженных оттолкнется. Так изображение становится уже более видимым.

Перенос

Чтобы изображение появилось уже на бумаге, в дело вступает ролик переноса , в металлическую сердцевину которого притягивается положительный заряд – он переносится на бумагу благодаря специальному прорезиненному покрытию.

Итак, частички отрываются от барабана и начинают перемещаться на страницу. Но удерживаются они здесь пока только из-за статического напряжения. Образно говоря, тонер просто насыпается там, где нужно.

Вместе с тонером могут попасть пыль и ворсинки бумаги, но они снимаются вайпером (специальной пластиной) и отправляются прямиком в отсек отходов на бункере. После полного круга барабана процесс повторяется.

Для этого используется свойство тонера расплавляться при высоких температурах. Конструктивно это в этом оказывают помощь два следующих вала:

• в верхнем расположен нагревательный элемент;
• в нижнем в бумагу вдавливается расплавленный тонер.

Иногда подобная «печка» представляет собой термопленку – специальный гибкий и термостойкий материал с нагревательной составляющей и прижимным роликом. Её нагрев контролируется датчиком. Как раз в момент прохода между пленкой и прижимной частью бумага и разогревается до 200 градусов, что позволяет ей легко впитать в себя ставшим жидким тонер.

Дальнейшее остывание идет естественным образом – в лазерных принтерах обычно не требуется установка дополнительной охлаждающей системы. Однако здесь еще раз проходит специальный очиститель – обычно его роль исполняет фетровый вал .

Фетр обычно пропитывают специальным составом, что помогает смазать покрытие. Поэтому другое название такого вала – масляной.

Как осуществляется цветная лазерная печать

А как же происходит цветная печать? В лазерном устройстве используется четыре таких основных колора – черный, пурпурный, желтый и голубой. Принцип печати такой же, как и в черно-белом случае, однако сначала принтер разобьет изображение на монохром для каждого цвета. Начинается последовательное перенесение каждым картриджем своего цвета, а в итоге наложения получается нужный результат.

Выделяют такие технологии цветной лазерной распечатки:

• многопроходная;
• однопроходная.

При многопроходном варианте в дело вступает промежуточный носитель – это вал или лента, переносящая тонер. Действует это так: за 1 оборот накладывается 1 цвет, потом в нужное место подается другой картридж, а поверх первой картинки ложится вторая. Достаточно четырех проходов, чтобы сформировалась полноценная картинка – она и перейдет на бумагу. Но и само устройство будет работать в 4 раза медленнее, чем его черно-белый собрат.

Как работает принтер с однопроходной технологией ? В этом случае все четыре отдельно печатающих механизма имеют общее управление – они выстроены в одну шеренгу, у каждого имеется свой собственный лазерный блок с переносным роликом. Так бумага и идет по барабану, последовательно собирая все четыре изображения картриджей. Только после этого прохода лист уходит в печку, где происходит закрепление картинки.

Достоинства лазерных принтеров сделали их фаворитами для работы с документацией, как в офисе, так и домашних условиях. А информация о внутренней составляющей их работы поможет любому пользователю вовремя заметить недочеты и обратиться в сервисную службу для технической поддержки функционирования устройства.

История лазерных принтеров началась в 1938 году с разработки технологии печати сухими чернилами. Честер Карлсон , работая над изобретением нового способа переноса изображений на бумагу, использовал статическое электричество. Метод получил название электрографии и впервые был использован корпорацией Xerox, выпустившей в 1949 году копировальный аппарат Model A. Однако для работы этого механизма отдельные операции требовалось производить вручную. Через 10 лет был создан полностью автоматический Xerox 914, который считается прообразом современных лазерных принтеров.

Идея «нарисовать» то, что позднее должно быть распечатано, непосредственно на копировальном барабане лазерным лучом принадлежит Гэри Старквитеру (Gary Starkweather). Начиная с 1969 года, компания занималась разработкой и в 1977 году выпустила серийный лазерный принтер Xerox 9700, который печатал со скоростью 120 страниц в минуту.

Аппарат был очень большим, дорогим, предназначался исключительно для предприятий и учреждений. А первый настольный принтер разработала Canon в 1982, через год – новая модель LBP-CX. Компания HP в результате сотрудничества с Canon в 1984 году начала производство серии Laser Jet и сразу же заняла лидирующее положение на рынке лазерных принтеров для домашнего пользования.

В настоящее время монохромные и цветные печатающие устройства выпускаются многими корпорациями. Каждая из них использует собственные технологии, которые могут существенно различаться, но общий принцип работы лазерного принтера характерен для всех устройств, а процесс печати можно разделить на пять основных этапов.

Печатающий барабан (Optical Photoconductor, OPC) – это металлический цилиндр, покрытый фоточувствительным полупроводником, на котором формируется изображение для последующей печати. Вначале OPC снабжается зарядом (положительным или отрицательным). Сделать это можно одним из двух способов используя:

• коротрон (Corona Wire), или коронатор;
• ролик заряда (Primary Charge Roller, PCR), или заряжающий вал.

Коротрон представляет собой блок из проволоки и металлического каркаса вокруг нее.

Провод коронатора – это вольфрамовая нить с углеродным, золотым или платиновым покрытием. Под действием высокого напряжения между проволокой и каркасом возникает разряд, светящаяся ионизированная область (корона), создается электрическое поле, которое передает статический заряд фотобарабану.

Обычно в блок встраивается механизм, очищающий провод, так как его загрязнение сильно ухудшает качество печати. Использование коротрона имеет определенные недостатки: царапины, скопление пыли, частичек тонера на нити или ее изгиб может привести к усилению электрического поля в этом месте, резкому снижению качества распечаток, и, возможно, повреждению поверхности барабана.

Во втором варианте несущую конструкцию с нагревательным элементом внутри обертывает гибкая пленка, сделанная из специальной термоустойчивой пластмассы. Технология считается менее надежной, используется в принтерах для малого бизнеса и домашнего использования, где не ожидается больших нагрузок оборудования. Для предотвращения прилипания листа к печке и закручивания его вокруг вала предусмотрена планка с отделителями бумаги.

Цветная печать

Для формирования цветного изображения используются четыре основных цвета:

• черный,
• желтый,
• пурпурный,
• голубой.

Печать осуществляется по тому же принципу, что и черно-белая, но прежде принтер разбивает картинку, которую нужно получить, на монохромные изображения для каждого из цветов. В процессе работы цветные картриджи переносят на бумагу свои рисунки, а их наложение друг на друга дает итоговый результат. Существует две технологии цветной печати.

Многопроходная

При этом способе используется промежуточный носитель – вал или лента переноса тонера. За один оборот на ленту наносится один из цветов, затем в нужное место подается другой картридж и поверх первого изображения накладывается второе. За четыре прохода на промежуточном носителе формируется полное изображение, которое переносится на бумагу. Скорость печати цветного изображения в принтерах, использующих эту технологию, в четыре раза меньше, чем монохромного.

Однопроходная

Принтер включает в себя комплекс из четырех отдельных печатающих механизмов под общим управлением. Цветные и черный картриджи выстроены в линейку, каждому соответствует отдельный лазерный блок и ролик переноса, а бумага проходит под фотобарабанами, последовательно собирая все четыре монохромных изображения. Только после этого лист попадает в печку, где тонер закрепляется на бумаге.

Печатайте с удовольствием.