Электрографическая технология печати что это лазерная

В основе технологии лежит принцип сухого электростатического переноса, а полное официальное название технологии — электрографическая печать. Суть этого принципа такова: источник света светит на предварительно заряженную поверхность светочувствительного вала (фотобарабана, фотовала). На тех местах, на которые попал свет, меняется заряд и к этим местам затем притягивается тонер. Затем этот тонер перетягивается за счёт электростатики на бумагу, на которой попадает в печку, где и закрепляется, под действием высокой температуры и давления. Отпечатки, сделанные таким способом, не боятся влаги, устойчивы к истиранию и выцветанию. Качество такого изображения очень высоко.

Источники света, которые используются в устройствах с технологией сухого электростатического переноса, бывают разные. В самых первых устройствах это был свет лампы, отражённой от оригинала: именно таким образом делались и делаются до сих пор аналоговые копии. Однако позже появилась технология, в которой источником света стал луч лазера. Понятно, что принтеры, в которых стал использоваться этот принцип засветки светочувствительного вала, стали называться лазерными принтерами. Луч лазера, отражённый от быстро вращающегося многогранного зеркала (призмы), пробегающий строчку за строчкой по всей длине светочувствительного вала, прорисовывает тем самым на нём последовательно, по мере его вращения, электростатическое изображение. На засвеченные участки потом притягивается тонер. Вращаясь дальше, светочувствительный барабан входит в соприкосновение с бумагой и за счёт напряжения переноса, приводимого к бумаге посредством ролика переноса, тонер переносится на бумагу, оставаясь примагниченным к ней до тех пор, пока бумага с тонером на нём, не попадёт в узел термозакрепления (печку), где тонер будет вплавлен в бумагу, создав тем самым готовый отпечаток. Альтернативным источником света, который засвечивает фотобарабан в современном принтере, является светодиодная линейка. Она состоит из множества (от 2.5 до 10 тысяч штук, в зависимости от разрешения линейки) светодиодов, размещённых в ряд (образующих тем самым светодиодную линейку) вдоль всей длины светочувствительного вала. Засветка одной строки в светодиодном принтере происходит одновременно: по команде контроллера, те светодиоды, под которыми на светочувствительном валу должна появиться точка изображения, вспыхивают, остальные — нет. Ряды точек при вращении фотобарабана также формируют на нём электростатическое изображение, которое затем проявляется тонером и переносится на бумагу, где и закрепляется — точно так же, как описано выше для лазерной печати.

Качество печати, получаемое на принтерах, использующих эти две технологии, практически идентично и сами отпечатки обладают одинаковыми потребительскими свойствами. Однако есть и некоторые отличия. Предлагаю ознакомиться с небольшим материалом, описывающим преимущества светодиодной технологии. Не стоит воспринимать его слишком буквально — всё-таки это не более, чем руководство продавца светодиодного принтера (в частности, там описано, что при прохождении луча лазера через воздух происходит его ионизация и выделение озона, что, мягко говоря, несколько притянуто за уши), но основные идеи, изложенные там, безусловно имеют место быть. В противовес этому можно сказать, что есть минусы и у светодиодной технологии: достаточно сложно технологически сделать все светодиоды в линейке с одинаковыми характеристиками, что может приводить к неравномерности изображения по вертикали; на сегодняшний день (январь 2005г), луч, испускаемый светодиодом, невозможно модулировать, что приводит к невозможности варьировать размер точки, которую засвечивает на фотовалу этот луч.
Начиная с мая 2005 года это ограничение перестало существовать. В мае фирмой Oki были представлены на рынках Японии, Европы и США новые принтеры моделей С9600 и С9800, свечение каждого светодиода в печатных головках которых можно модулировать, создавая многобитную растровую точку. C лета 2006 года эта технология применяется во всех без исключения цветных светодиодных принтерах OKI, а с 2007 года перекочует и в монохромные.

Рассмотрим процесс печати более подробно (на примере светодиодных принтеров Оки)

1. Подача бумаги

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

Одновременно с подачей бумаги начинается зарядка светочувствительного вала (фотобарабана). Зарядка производится при помощи Ролика зарядки (Charge Roller), на который подаётся постоянны отрицательный потенциал с Высоковольтного Блока Питания (ВВБП). Поверхность светочувствительного вала получает постоянный отрицательный заряд по всей длине вала. Следует отметить, что именно процесс зарядки фотовала традиционно сопровождался активным выделением озона. Происходило это потому, что вместо ролика зарядки ранее использовался коронатор — тонкая нить, по которой проходил ток высокого напряжения, создающий коронный разряд (отсюда и название «коронатор» или «коротрон«), создавая заряд на фотобарабане. Параллельно с зарядом фотобарабана, нить коронатора ионизировала воздух, заставляя молекулы кислорода расщепляться, образуя в большом количестве озон. Полезный в малых дозах, в больших он вреден для здоровья, приводя к головокружению и утомляемости. На сегодня практически во всех принтерах коронатор заменён роликом зарядки, при работе которого не образуется озон.

Светодиодная линейка (или в случае с лазерными принтерами — сканирующий по длине фотовала луч лазера) освещает отрицательно заряженную поверхность фотобарабана. Места, которые должны быть засвечены на фотобарабане, определяются контроллером построения изображения. На тех местах, куда попадает луч света, отрицательный заряд снимается, становясь нулевым. Тем самым на поверхности фотобарабана создаётся электростатическое изображение будущего отпечатка.

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.

В месте контакта фотобарабана с бумагой, под бумагой находится ещё один ролик, называемый роликом переноса. На него подаётся положительный заряд, который он сообщает и бумаге, с которой контактирует. Частички тонера, войдя в соприкосновение с положительно заряженной бумагой, перетягиваются на неё и удерживаются на поверхности за счёт электростатики. Если в этот момент посмотреть на бумагу, на ней будет сформировано полностью готовое изображение, которое, однако можно легко разрушить, проведя по нему пальцем: изображение состоит из притянутого к бумаге порошка тонера, ничем другим, кроме электростатики, на бумаге не удерживаемое. Для получения финального отпечатка изображение необходимо закрепить — расплавить порошок до жидкого состояния и вдавить его в носитель при помощи специального узла, называемого «Печка».

6. Закрепление

Закрепляется изображение за счёт нагрева и давления. Происходит этот процесс в печке (фьюзере). Она состоит из двух валов — верхний вал, внутри которого находится нагревательный элемент (обычно — галогенная лампа), называемый термовалом и нижний вал (прижимной ролик), который прижимает бумагу к верхнему за счёт подпорной пружины. За температурой термовала следит термодатчик (термистор). При нагреве бумаги тонер, притянутый к ней, расплавляется и в жидком виде вжимается в текстуру бумаги. Выйдя из печки тонер быстро застывает, что создаёт постоянное изображение, устойчивое к внешним воздействиям. Чтобы бумага, на которой нанесён тонер, не прилипала к термовалу, на нём выполнены отделители бумаги. Следует отметить, что термовал — не единственная реализация нагревателя. Альтернативой является печка, в которой используется термоплёнка: специальный гибкий материал с на нагревательными элементами в своей структуре. Преимущество печек с термоплёнкой состоит в том, что они очень быстро (практически сразу после включения принтера) выходят на рабочую температуру, в то время как печке с термовалами необходимо время, чтобы прогреться перед началом работы. С другой стороны, плёнка более подвержена повреждениям, в случае если внутрь печки попадёт твёрдый предмет.

В процессе переноса не весь тонер, который должен был попасть на бумагу, в действительности на неё попадает. Часть тонера остаётся на поверхности фотобарабана. Для её очистки в светодиодных принтерах Оки существует специальный чистящий цикл. Он выполняется после каждых 10 листов или принудительно запускается вручную пользователем. В процессе этого цикла, напряжение подаётся на специальный ролик очистки (находящийся ниже ролика заряда). Тонер перетягивается на этот ролик, а затем вновь возвращается на фотобарабан. На его поверхности он доходит до ролика проявки, на который на цикле очистки подаётся положительный потенциал, что заставляет тонер переходить на него и возвращаться в бункер со свежим тонером. Таким образом работает система рециркуляции, позволяющая повторно использовать тонер, который не попал на бумагу. Надо сказать, что это не самая распространённая схема. В большом количестве принтеров не используется рециркуляция. Вместо ролика очистки в картриджах таких принтеров стоит чистящее лезвие (Cleaning Blade), которое механически «срезает» остатки тонера с поверхности фотобарабана и отправляет их в специальный бункер сбора отработки — полость внутри картриджа, заизолированную от полости, где находится свежий тонер. У каждого из таких подходов есть плюсы и минусы. Плюсом картриджей с бункером отработки является то, что тонер, участвующий в печати, всегда чистый, свободный от мусора, который может попасть в него с бумаги. Плюсом картриджей с рециркуляцией является заметная (до 30%) экономия тонера. При использовании качественной бумаги больших проблем не возникает и с мусором, но если на бумаге экономить, наличие рециркуляции быстро приведёт к ухудшению качества печати за счёт загрязнения тонера и износа валов внутри картриджа.

Основные принципы построения изображения и перевода его с «языка цифр» в видимый отпечаток полностью аналогичны тому, как это происходит в чёрно-белых принтерах. Поэтому рассмотрим здесь только создание цветного изображения, используемые для этого элементы и технологические решения. Для создания цветного изображения принтер должен сформировать на бумаге 4 накладывающихся друг на друга изображения, каждое из которых будет окрашено в свой цвет: голубой, пурпурный, жёлтый или чёрный. Это основные полиграфические цвета, участвующие в субтрактивной модели создания цветного изображения. Существуют 2 различных способа создания полноцветного изображения: многопроходная и однопроходная технология.
Многопроходная технология подразумевает наличие в принтере промежуточного носителя (т.н. ремня переноса изображения) на который на каждом из проходов попадает изображение своего цвета. После формирования всех четырёх изображений готовая полноцветная картинка переводится с ремня переноса на бумагу точно так же, как в рассмотренном выше чёрно-белом варианте на этапе 5. Такая технология очень хорошо отработана — принтеры и копировальные аппараты, использующие её, были самыми первыми полноцветными устройствами. На сегодня эта технология используется в основном в самых младших моделях цветных лазерных принтеров, что позволяет делать их весьма дешёвыми. Одним из основных недостатков такой технологии считается достаточно низкая скорость цветной печати (для формирования полноцветного изображения, как хорошо видно на анимации слева, механизм принтера вынужден совершить 4 рабочих хода). Кроме того, в силу достаточно большого количества подвижных элементов внутри принтера, при работе такого механизма создаётся много шума (особый вклад в это вносит вращающийся револьвер с тонер-картриджами). Скорость чёрно-белой печати таких принтеров обычно приближается к скорости печати хороших сетевых принтеров, а себестоимость чёрно-белой печати практически равна себестоимости печати на обычном чёрно-белом принтере. Необходимо обратить внимание, что ресурс фотобарабана и ремня переноса изображений для многопроходных принтеров обычно заявляются для чёрно-белых отпечатков. При цветной печати заявленный ресурс надо делить на 4.
Однопроходная печать (в наиболее характерной своей реализации, в том числе используемой и в цветных принтерах Оки) подразумевает наличие в принтере четырёх печатных механизмов, расположенных в ряд (тандемный тип) и создающих полноцветное изображение непосредственно на бумаге за один проход. Бумага движется на транспортном ремне через принтер и проходит последовательно под каждым из четырёх цветных фотобарабанов, с которых на неё переносится тонер, в результате чего за один проход создаётся полностью сформировавшееся цветное изображение. Такой способ формирования изображения позволяет достигать весьма высокой скорости цветной печати, в 3-4 раза превышающей скорость печати многопроходных принтеров (что очевидно). Скорость чёрно-белой печати при этом также весьма высока. При чёрно-белой печати печатные барабаны цветов C,M и Y поднимаются над поверхностью бумаги и не принимают участия в создании изображения, благодаря чему их ресурс при чёрно-белой печати не расходуется. А чёрный барабан имеет возможность вращаться быстрее, так как отсутствуют дополнительные потребители энергии в виде трёх других фотобарабанов. Благодаря прямому маршруту прохождения бумаги появляется возможность использовать носители достаточно большой плотности, а кроме того, в силу отсутствия промежуточных носителей, можно использовать материалы превышающие стандартную длину: в частности печатать на баннерах длиной до 1.2 метра! Однопроходная технология цветной печати, впервые реализованная на бюджетных цветных принтерах именно фирмой OKI (модель OKIPAGE 8c, появившаяся в начале 1998 года), стала возможной в основном благодаря тому, что для засветки фотовалов используются компактные светодиодные линейки, а не громоздкие оптико-механические лазерные системы. Однако, для достижения быстрой цветной печати, сегодня однопроходная технология используется в цветных принтерах многих производителей (хотя далеко не для всех очевидно, что скорость печати вообще является важным фактором для цветных принтеров). Но реализация часто отличается от изложенной выше. Справа приведён один из примеров (применяется в некоторых моделях принтеров и МФУ Konica-Minolta и Xerox). Для печати используется печатный картридж, в котором содержится 3 вала, два из которых формируют промежуточное двух-цветное изображение, а на третьем изображения с двух валов складываются и формируют полноценное цветное изображение, которое тут же наносится на бумагу и закрепляется в печке. Для засветки фотовалов используется остроумная система разделения лазерных лучей, имеющая фирменное название у каждого из производителей. Очевидным недостатком такой системы является невозможность экономии ресурса неиспользуемых валов при чёрно-белой печати: ведь все 3 вала всегда будут находиться во взаимном соприкосновении и постоянно вращаться вне зависимости от того, цветное изображение создаёт принтер или чёрно-белое. С другой стороны принтеры, использующие такой метод формирования изображения, являются весьма компактными и у них удобно реализован доступ к расходным материалам. Да и печатный картридж всего один вместо четырёх, как в рассмотренном выше варианте. Следует отметить, что расходными материалами для цветных принтеров являются 4 тонера (по цветам CMYK), которые устанавливаются в принтер по отдельности; фотобарабан или фотобарабаны (для однопроходной печати), ремень переноса для многопроходного принтера и транспортный ремень в однопроходных принтерах, а также печка. Часто производители не заявляют печку в качестве расходного материала, но обычно её ресурс заметно ниже ресурса самого принтера и пользователю рано или поздно нужно будет её заменить. Лёгкость замены и отсутствие необходимости производить замену при помощи сервисного инженера может являться заметным преимуществом.
В отличие от чёрно-белых принтеров, в цветных не может быть применена система рециркуляции тонера, потому как в процессе работы тем или иным образом тонер одного цвета может попасть в зону картриджа другого цвета. Если при этом он будет отправлен в систему рециркуляции, то цвет его будет отличаться от чистого и создать нормальное изображение будет невозможно. Поэтому в цветных принтерах всегда используется сброс отработанного тонера в бункер и его последующая утилизация. Бункер при этом может быть организован как в качестве отдельной ёмкости (которую можно либо заменить, как рекомендовано, либо просто опорожнить, как чаще всего и делают), так и в виде заизолированной полости непосредственно в тонер-картридже.

Светодиодная (LED — от Light Emitting Diode) линейка является источником света, засвечивающим поверхность фотобарабана в светодиодных принтерах. По своей сути она является альтернативой лазеру с оптической системой развёртки в классическом лазерном принтере и полностью заменяет его функцию, не меняя технологии электрографии.
Светодиодная линейка состоит из набора отдельных источников света — светодиодов, размещённых на текстолитовой плате. На одном дюйме светодиодной линейки может размещаться 300, 600 или 1200 отдельных светодиодов, что будет определять разрешающую способность принтера, в котором такая светодиодная линейка используется.

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.

Важным параметром является правильное фокусное расстояние от торца линзы до поверхности фотобарабана. Если оно не выдержано, то изображение на отпечатке будет размытым. Для обеспечения необходимого расстояния в цветных светодиодных принтерах используются специальные прецизионные фокусирующие вставки, одним краем опирающиеся на поверхность фотобарабана, а другим — на регулировочный эксцентрик, размещённый на корпусе светодиодной линейки.

В силу особенности конструкции светодиодная технология имеет очевидные преимущества по сравнению с обычной лазерной технологией. Ознакомиться с ними можно здесь.

Черно-белая лазерная и светодиодная печать

Продолжу тему познавательных статей и сегодня расскажем вам о специфике черно-белой лазерной (и светодиодной!) печати.

В основе технологии лежит принцип сухого электростатического переноса, а полное официальное название технологии — электрографическая печать. Суть этого принципа такова: источник света светит на предварительно заряженную поверхность светочувствительного вала (фотобарабана, фотовала). На тех местах, на которые попал свет, меняется заряд и к этим местам затем притягивается тонер. Затем этот тонер перетягивается за счёт электростатики на бумагу, на которой попадает в печку, где и закрепляется, под действием высокой температуры и давления. Отпечатки, сделанные таким способом, не боятся влаги, устойчивы к истиранию и выцветанию. Качество такого изображения очень высоко.

посредством ролика переноса, тонер переносится на бумагу, оставаясь примагниченным к ней до тех пор, пока бумага с тонером на нём, не попадёт в узел термозакрепления (печку), где тонер будет вплавлен в бумагу, создав тем самым готовый отпечаток. Альтернативным источником света, который засвечивает фотобарабан в современном принтере, является светодиодная линейка. Она состоит из множества (от 2.5 до 10 тысяч штук, в зависимости от разрешения линейки) светодиодов, размещённых в ряд (образующих тем самым светодиодную линейку) вдоль всей длины светочувствительного вала. Засветка одной строки в светодиодном принтере происходит одновременно: по команде контроллера, те светодиоды, под которыми на светочувствительном валу должна появиться точка изображения, вспыхивают, остальные — нет. Ряды точек при вращении фотобарабана также формируют на нём электростатическое изображение, которое затем проявляется тонером и переносится на бумагу, где и закрепляется — точно так же, как описано выше для лазерной печати.

Качество печати, получаемое на принтерах, использующих эти две технологии, практически идентично и сами отпечатки обладают одинаковыми потребительскими свойствами. В будущих постах я еще расскажу об огромных преимуществах светодиодной технологии.

Рассмотрим процесс печати более подробно (на примере светодиодных принтеров Оки)

1. Подача бумаги
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

Одновременно с подачей бумаги начинается зарядка светочувствительного вала (фотобарабана). Зарядка производится при помощи Ролика зарядки (Charge Roller), на который подаётся постоянны отрицательный потенциал с Высоковольтного Блока Питания (ВВБП). Поверхность светочувствительного вала получает постоянный отрицательный заряд по всей длине вала. Следует отметить, что именно процесс зарядки фотовала традиционно сопровождался активным выделением озона. Происходило это потому, что вместо ролика зарядки ранее использовался коронатор — тонкая нить, по которой проходил ток высокого напряжения, создающий коронный разряд (отсюда и название «коронатор» или «коротрон»), создавая заряд на фотобарабане. Параллельно с зарядом фотобарабана, нить коронатора ионизировала воздух, заставляя молекулы кислорода расщепляться, образуя в большом количестве озон. Полезный в малых дозах, в больших он вреден для здоровья, приводя к головокружению и утомляемости. На сегодня практически во всех принтерах коронатор заменён роликом зарядки, при работе которого не образуется озон.

Светодиодная линейка (или в случае с лазерными принтерами — сканирующий по длине фотовала луч лазера) освещает отрицательно заряженную поверхность фотобарабана. Места, которые должны быть засвечены на фотобарабане, определяются контроллером построения изображения. На тех местах, куда попадает луч света, отрицательный заряд снимается, становясь нулевым. Тем самым на поверхности фотобарабана создаётся электростатическое изображение будущего отпечатка.

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 (неви-димое) изображение преобразуется в видимое (проявляется). Притянутый к фотобарабану тонер движется на нём дальше, пока не приходит в соприкосновение с бумагой.

В месте контакта фотобарабана с бумагой, под бумагой находится ещё один ролик, называемый роликом переноса. На него подаётся положи-тельный заряд, который он сообщает и бумаге, с которой контактирует. Частички тонера, войдя в соприкоснове-ние с положительно заряжен-ной бумагой, перетягиваются на неё и удерживаются на поверхности за счёт электростатики. Если в этот момент посмотреть на бумагу, на ней будет сформировано полностью готовое изобра-жение, которое, однако можно легко разрушить, проведя по нему пальцем: изображение состоит из притянутого к бумаге порошка тонера, ничем другим, кроме электростатики, на бумаге не удерживаемое. Для получения финального отпечатка изображение необходимо закрепить.

Закрепляется изображение за счёт нагрева и давления. Происходит этот процесс в печке (фьюзере). Она состоит из двух валов — верхний вал, внутри которого находится нагревательный элемент (обычно — галогенная лампа), называемый термовалом и нижний вал (прижимной ролик), который прижимает бумагу к верхнему за счёт подпорной пружины. За температурой термовала следит термодатчик (термистор). При нагреве бумаги тонер, притянутый к ней, расплавляется и в жидком виде вжимается в текстуру бумаги. Выйдя из печки тонер быстро застывает, что создаёт постоянное изображение, устойчивое к внешним воздействиям. Чтобы бумага, на которой нанесён тонер, не прилипала к термовалу, на нём выполнены отделители бумаги. Следует отметить, что термовал — не единственная реализация нагревателя. Альтернативой является печка, в которой используется термоплёнка: специальный гибкий материал с на нагревательными элементами в своей структуре. Преимущество печек с термоплёнкой состоит в том, что они очень быстро (практически сразу после включения принтера) выходят на рабочую температуру, в то время как печке с термовалами необходимо время, чтобы прогреться перед началом работы. С другой стороны, плёнка более подвержена повреждениям, в случае если внутрь печки попадёт твёрдый предмет.

В процессе переноса не весь тонер, который должен был попасть на бумагу, в действительности на неё попадает. Часть тонера остаётся на поверхности фотобарабана. Для её очистки в светодиодных принтерах Оки существует специальный чистящий цикл. Он выполняется после каждых 10 листов или принудительно запускается вручную пользователем. В процессе этого цикла, напряжение подаётся на специальный ролик очистки (находящийся ниже ролика заряда). Тонер перетягивается на этот ролик, а затем вновь возвращается на фотобарабан. На его поверхности он доходит до ролика проявки, на который на цикле очистки подаётся положительный потенциал, что заставляет тонер переходить на него и возвращаться в бункер со свежим тонером. Таким образом работает система рециркуляции, позволяющая повторно использовать тонер, который не попал на бумагу. Надо сказать, что это не самая распространённая схема. В большом количестве принтеров не используется рециркуляция. Вместо ролика очистки в картриджах таких принтеров стоит чистящее лезвие (Cleaning Blade), которое механически «срезает» остатки тонера с поверхности фотобарабана и отправляет их в специальный бункер сбора отработки — полость внутри картриджа, заизолированную от полости, где находится свежий тонер. У каждого из таких подходов есть плюсы и минусы. Плюсом картриджей с бункером отработки является то, что тонер, участвующий в печати, всегда чистый, свободный от мусора, который может попасть в него с бумаги. Плюсом картриджей с рециркуляцией является заметная (до 30%) экономия тонера. При использовании качественной бумаги больших проблем не возникает и с мусором, но если на бумаге экономить, наличие рециркуляции быстро приведёт к ухудшению качества печати за счёт загрязнения тонера и износа валов внутри картриджа.

Краткие характеристики основных технологий печати: достоинства и недостатки

Цель настоящей публикации — кратко охарактеризовать основные принтерные технологии, применяющиеся сегодня, и дать представление о наиболее общих достоинствах и недостатках каждой из них.

С точки зрения технологий, применяющихся для нанесения красителя на отпечаток, принтеры могут быть отнесены к следующим основным группам:

Этими четырьмя принципами работы почти исчерпывается весь ассортимент производимых принтеров. Остальные способы печати носят узко специализированный или экспериментальный характер и не получили заметного распространения. Рассмотрим каждую группу в отдельности.

Ударные технологии печати (dot matrix)

В ударных технологиях между печатающим элементом принтера и бумагой помещается красящая лента — обычно в картридже, оборудованном механизмом перемотки ленты. Печатающий элемент наносит удар по красящей ленте, под действием чего краситель попадает на бумагу.

печатающий элемент оформлен в виде готового знака (символа);
печатающий элемент синтезирует в процессе печати наносимую информацию «на ходу» из точек; каждая точка образуется ударом иголки.

Первый вариант был широко распространен в прошлом, поскольку обеспечивал четкую печать символов текста при высокой скорости. Требования к печати графической информации к устройствам этого типа не предъявлялись; для этой цели использовались графопостроители. По мере расширения сферы применения компьютеров печать готовыми знаками постепенно утратила свои позиции, поскольку при ней невозможно менять размер символов, набор символов ограничен, возможности графической печати минимальны. Почти все современные принтеры, использующие ударную технологию, синтезируют изображение из точек. Иголки ударного механизма образуют нечто вроде матрицы; вот почему такие принтеры у нас называют матричными (в английском языке — dot printers, то есть «точечные»).

Обычно иголки помещаются в головку, совершающую движения поперек направления подачи бумаги. После того как головка сформирует горизонтальную полосу изображения, бумага подается на ширину, необходимую для печати следующей полосы.

Для увеличения быстродействия ударных принтеров размер матрицы из иголок увеличивают вплоть до ширины листа, при этом сам печатающий узел остается неподвижным (так называемые линейно-матричные принтеры).

Достоинства матричных принтеров:

1) наименьшие эксплуатационные расходы, высокая устойчивость к внешним условиям;

2) возможность печати на толстых и многослойных бумагах (самокопирующихся и т.д.).

Недостатки матричных принтеров:

1) ограниченные возможности графической печати;

2) минимальные возможности работы с цветом.

Основные сферы применения: промышленность, транспорт, банковско-финансовый сектор, торговля, учет, коммунальные службы, а также малый бизнес и (в небольшой степени) домашний офис.

Электрографические технологии печати: лазерная и светодиодная

Сама технология является, пожалуй, старейшей — еще до второй мировой войны был изобретен первый электрографический копировальный аппарат. Однако прошло немало времени, прежде чем на основе этой технологии были созданы принтеры. Принцип их работы заключается в том, что на поверхности светочувствительного узла (обычно барабана) наводится заряд, соответствующий нужному изображению. Этот заряд притягивает тонерный порошок в соответствующих точках. Затем тонер переносится прямо на бумагу или на промежуточный носитель, с которого уже попадает на бумагу. Тонер буквально припекается к бумаге в специальном нагревателе, чтобы сделать изображение устойчивым.

По способу наведения заряда принтеры этого типа разделяются на лазерные и светодиодные. В лазерных формирование изображения на барабане происходит при помощи лазерного излучателя и оптической системы, а в светодиодных — при помощи светодиодной линейки.

Достоинства электрографических принтеров:

1) высокая скорость печати;

2) относительно низкие эксплуатационные расходы.

Недостатки электрографических принтеров:

1) ограниченная масштабируемость технологии, особенно в лазерном варианте (принтеры формата более чем А3 почти не встречаются);

2) радикальное усложнение и удорожание конструкции в случае цветной печати.

Сфера применения: один из самых универсальных типов принтеров; они применяются всюду, кроме случаев, когда требуется широкоформатная печать или цветная печать исключительно высокого качества. Однако и в качестве цветной электрографической печати в последнее время достигнут большой прогресс.

Струйные технологии печати

Самые распространенные сегодня принтеры основаны на струйной технологии: измельченный краситель в виде капель распыляется на материал — чаще всего на бумагу. Обычно, как и в матричных принтерах, печатающая головка движется поперек направления подачи носителя, формируя полосу изображения, а затем носитель сдвигается для печати следующей полосы. Однако вместо иголок в головке имеется множество сопел для выбрасывания краски.

термоструйная, в которой активизация краски и ее выброс происходят под действием нагрева;
пьезоэлектрическая, в которой выброс краски происходит под давлением, создаваемым колебанием мембраны.

Эти две технологии находятся в состоянии перманентного соперничества, поэтому сравнительные плюсы и минусы двух вариантов струйной технологии определить не так просто, как их общие достоинства и недостатки.

Достоинства струйных принтеров:

1) прекрасная масштабируемость (от портативных переносных до гигантских широкоформатных моделей);

2) возможность получения цветных изображений фотографического качества.

Недостатки струйных принтеров:

1) относительно высокие эксплуатационные расходы, особенно при цветной печати;

2) относительно низкое быстродействие; относительно низкая стойкость изображения.

Термические технологии печати

Обычно в эту группу собирают принтеры, довольно разные по нюансам технологии и конструкции, для которых принципиально важным является тепловой принцип действия.

При бескрасочной технологии с использованием термочувствительной бумаги изображение формируется путем прямого контакта печатающей головки с бумагой. Нагрев поверхности головки приводит к «окрашиванию» соответствующих точек на бумаге.

Достоинства принтеров бескрасочной термопечати:

1) прекрасная масштабируемость (от портативных переносных до гигантских широкоформатных моделей);

2) низкие эксплуатационные расходы.

Недостатки принтеров бескрасочной термопечати:

1) ограниченные графические возможности;

2) низкая стойкость отпечатка.

Сфера применения: портативные модели — бизнес, служебные задачи на производстве, в торговле и в управлении; широкоформатные модели — изготовление схем и чертежей в конструкторской и проектной деятельности.

При обычном термопереносе краситель находится на ленте подобно тому, как это реализовано в матричных принтерах. Однако перенос его на бумагу происходит не вследствие удара, а под действием нагрева нужных точек поверхности головки. Частным случаем термопереноса является сублимационная печать, при которой краситель возгоняется в газообразное состояние и впитывается в поры на поверхности специальной бумаги, после чего изображение обычно фиксируется (например, наносится защитный слой).

Достоинства принтеров с термопереносом:

1) исключительно высокое качество цветопередачи, особенно в отношении гладкости полутонов и цветовых переходов;

2) прекрасная стойкость отпечатков.

Недостатки принтеров с термопереносом:

1) высокая стоимость красителей и специальных бумаг;

2) низкое быстродействие;

3) в сублимационной печати — относительно невысокая разрешающая способность, что может сказаться при печати мелких штриховых элементов изображений.

Сфера применения: цветные графические работы (компьютерная графика и дизайн), цветопробная печать (моделирование цветной полиграфической печати при разработке и согласовании образцов качественной продукции).

В большинстве случаев на термопереносных принтерах можно при желании печатать на термочувствительной бумаге без использования красителя, хотя эту возможность обычно не афишируют. При этом качество печати получается примерно таким же, как у термического факсимильного аппарата.

В последнее время быстро развивается твердочернильная технология, при которой разогретая до плавления краска наносится на промежуточный носитель (печатный барабан), откуда попадает на бумагу.

Достоинства твердочернильной технологии:

1) высокое качество цветопередачи;

2) высокая скорость печати;

3) хорошая масштабируемость (в перспективе, поскольку широкоформатных моделей пока на рынке нет);

4) относительно низкие эксплуатационные расходы.

Недостатки твердочернильной технологии: не выявлены.

Сегодня твердочернильные принтеры довольно дороги, но в будущем они должны стать опасным конкурентом лазерным цветным принтерам и по этому показателю.

Электрографический способ создания изображения в принтерах

Электрографический способ печати был разработан для получения электрографических копий (ксерокопий) на обычной бумаге. Для осуществления этого способа создано и широко применяется большое количество электрографических копировальных аппаратов, светодиодных принтеров и прочих печатных устройств.

Технология электрографической печати

Описанные ниже процессы подтверждают, что электрофотография работает без традиционной в полиграфии печатной формы с печатными элементами. Скрытое электростатическое изображение формируется на фотополупроводниковом слое каждый раз, когда необходимо получить оттиск с оригинала.

Формирование изображения

Изображение на поверхности бумаги получается благодаря нанесению на поверхность фоторецептора, с помощью управляемого компьютером источником света. При попадании светового потока на поверхность фоторецептора происходит изменение заряда отдельных участков. В местах, где световые потоки соприкасаются с бумагой, происходит изменение электрического заряда.

Нанесение тонера

В данном способе печати используются тонеры. Это могут быть порошковые или жидкие тонеры различного состава и пигмента. Нанесение тонера происходит с помощью систем, обеспечивающих перенос мелких частиц тонера (размером от 6 до 8 мкм) на фоторецептор. Частицы тонера попадают на заряженные участки поверхности фотополупроводникового слоя и закрепляются на тех участках, где световой поток не убрал заряд с поверхности, при этом частички тонера, в свою очередь, приобретают определенный электростатический заряд. Так формируется изображение. После нанесения тонера скрытое электростатическое изображение становится видимым.

Перенос тонера

Тонер может переноситься прямо на бумагу или же на промежуточную систему, например в виде цилиндра или ленты. Чаще всего тонер передается прямо с фоторецептора на запечатываемый материал. Перенос заряженных частиц тонера с поверхности барабана на бумагу происходит благодаря электростатической силе. Она создается источником коронного разряда с одновременным прижимом бумаги к барабану. Заряженные частички пигмента под действием электростатических сил переносятся на поверхность бумаги.

Закрепление тонера

Для того чтобы сохранить изображение и закрепить тонер на поверхности необходимо нагреть бумагу. Данная процедура оплавляет тонер, тем самым закрепляет его на поверхности.

Очистка (нейтрализация)

После переноса изображения с фоторецептора на бумагу на светочувствительном барабане могут находиться остаточные заряды и отдельные частицы тонера. Чтобы подготовить барабан для воспроизведения следующего изображения, необходима механическая «очистка» (нейтрализация) и, кроме того, снятие электрических зарядов на отдельных его участках. Удаление частиц тонера осуществляют щеткой. Поверхностные заряды нейтрализуются коронным разрядом. После этого поверхность барабана станет электрически нейтральной и освобожденной от частиц тонера.

Если электрофотографическим способом необходимо произвести печать определенного количества одинаковых экземпляров, то, в отличие от способов традиционной печати, где необходимо иметь печатную форму, для каждого оттиска заново нужно воспроизводить одно и то же изображение, используя свойство фотополупроводниковых материалов (фоторецептора) изменять свой поверхностный заряд. Это может привести к изменению печатного изображения, с одной стороны, из-за отклонений его параметров при формировании на материале и, с другой стороны, из-за нарушения параметров процесса при нанесении тонера на фоторецептор и впоследствии на бумагу.

Технология электрографической печати

Принцип работы лазерного принтера

Лазер служит для создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точечного электронного изображения — электрический заряд стекает с засвеченных лучом лазера точек на поверхности барабана. После проявления электронного изображения порошком красителя (тонера). налипающего на разряженные участки, выполняется печать — перенос тонера с барабана на бумагу и закрепление изображения на бумаге разогревом тонера до его расплавления.

Лазерные принтеры обеспечивают наиболее качественную печать с разрешением до 50 точек/мм (1200 dpi) и скорость печати до 1000 зн./с. Широко используются цветные лазерные принтеры.

OKI Pro 1040

Преимущества электрографической технологии

Очевидно, что преимущество этой технологии заключается в том, что в процессе печати можно последовательно получать абсолютно разные оттиски. Отпадает необходимость изготавливать для каждой новой полосы традиционную печатную форму. Самые маленькие тиражи (до одного экземпляра) при этом будут экономически выгодны.

Электрографическая технология печати что это лазерная