Физические основы работы лазерного принтера
KLAIPĖDOS UNIVERSITETAS
GAMTOS IR MATEMATIKŲ MOKSLŲ FAKULTETAS
FIZIKOS KATEDRA
Referatas
Lazeriniai spausdintuvai
(Лазерные принтеры)
Parengė: II kurso, If-1 gr. studentė
LIDIJA BELČIKOVA
Klaipėda, 2003
Содержание:
I История печатающих средств (1)
История развития лазерных принтеров (1)
II Физический принцип работы лазерного принтера (1) (2)(4)
Формирование изображения (1)
Принцип действия (1)(4)
Цветная печать (1) (2)
Основные характеристики лазерных принтеров (1)
III Физические процессы (1) (2)(3)
Технология изготовления фоторецепторов (2)(3)
Процесс ксерографии (2) (7)
Виды коротронов (2)
Формирование изображения (2)
Проявление (2)
Перенос (2)
Отделение (2)
Закрепление (2)
Очистка (2)
Фотобарабан (1)
Лазер (3)(6)
IV Итоги
Список источников литературы
Приложение №1
Теория полупроводников (3)(5)
Фотоэлектрический эффект (3)(6)
Часть I
История развития (1)
Из истории печатающих устройств
История печати неразрывно связана с развитием письменности и языка, литературы, искусства, науки и техники. Давным-давно, когда ещё не было печатающих устройств, все документы, книги и т. п. воспроизводились вручную. Для отображения информации использовались камень, дерево, бронза, папирус и другие носители. Древнейшие египетские папирусы относятся к XXV веку до н. э. В Египетской Александрийской библиотеке хранилось огромное число рукописей, написанных на папирусе. Первые греческие, римские и египетские книги, написанные в IX веке до н. э., имели форму свитка. В древнем Риме производство книг приобрело коммерческий характер: книги переписывались специально обученными рабами.
В средние века в Европе переписыванием книг занимались монахи. Переписчиков обучали каллиграфии и умению украшать книгу маленькими рисунками. Создание книги требовало большого труда и искусства. Писец сидел, склонившись над листом, и гусиным пером старательно выводил строчку за строчкой заказанной ему книги. За день самый усидчивый и опытный писец мог переписать не более 10—15 страниц.
Огромное значение имело изобретение бумаги в Китае во II веке н. э. Однако в Европе вплоть до XII века в качестве материала для письма использовался пергамент, изготавливаемый из кожи животного. В VII веке в Европе даже появился указ, согласно которому все документы должны были исполняться только на пергаменте.
Своим рождением печатающие устройства обязаны изобретению в Китае в
начале XI века подвижных литер, которые изготавливались из глины и
дерева. После того как в XIV веке в Корее были изготовлены металлические
подвижные литеры, книгопечатание получило широкое распространение.
Истинный переворот в книгопечатании произвел Иоганн Гутенберг, который изобрел ручной словолитный прибор — аппарат для отливки слов и печатный станок (около 1445 г.). Этот станок (рис. 1.1) в течение нескольких веков являлся в Европе единственным печатным аппаратом.
Pис. 1.1
Печатный станок Гутенберга
Только в XVIII веке был построен металлический пресс с усовершенствованным механизмом для прижима бумаги к форме, а в 1863 г. У. Буллоном (США) была сконструирована первая ротационная печатная машина, печатающая на "бесконечной" ленте. Спустя три года его соотечественником К. Шеллсом собрана первая пишущая машинка, получившая название "ремингтон". В России первая оригинальная полиграфическая машинка была предложена в 1870 г. М.И. Алисовым (рис. 1.2, а). А в 1889 г. Вагнер (США) сконструировал печатающую машинку с открытым шрифтом, т. е. при печати на такой машинке был виден набираемый текст (рис. 1.2, б). Эта машинка и явилась прототипом большинства современных электрических пишущих машинок.
 |  | ||
Рис. 1.2.Пишущая машинка Алисова (а) и одна из первых пишущих машинок открытого типа (6)
Первые модели принтеров фактически явились модернизацией электрических пишущих машинок. Дополненные портами ввода, дешифраторами цифрового кода, например, ASCII и устройствами электромагниного управ ления для каждой клавиши, принтеры на базе пишущих машинок оказались весьма удобными (для своего времени) устройствами и в 60-х и 70-х годах получили достаточно широкое распространение. Принтер поддерживал единственный стандартный шрифт, "намертво" отштампованный на литерах рычажного типа, а редкие модели, использующие сменные поворотные головки, например, типа "ромашка" (рис. 1.3) зачастую для смены шрифта требовали выполнения ряда сложных операций. Основным неудобством была "одноязычность" принтера.
Рис. 1.3
Принцип работы принтера типа "ромашка": 1 — бумага; 2 — электромагнит; 3 — молоточек;
4 — лепестковая головка ("ромашка");
5 — красящая лента
Однако уже в те годы принтер превосходил по скорости печати и неутомимости любую квалифицированную машинистку.
Потребительские свойства принтера удалось резко повысить с возникновением игольчатых (матричных) устройств. В этих печатающих устройствах символы для печати формируются в виде матрицы точек, которые наносятся на бумагу кончиками стержней, ударяющими по красящей ленте. Игольчатые принтеры, в отличие от своих предшественников, поддерживали разнообразные шрифты и алфавиты. С ноября 1982 г. фирма IBM приступила к выпуску игольчатых принтеров, обеспечивающих воспроизведение точечных графических изображений.
Появление игольчатых принтеров было крупным шагом в развитии печатающих устройств. Однако недостатки, присущие игольчатым принтерам (высокий шум, низкое качество и монохромность изображения и др.), вынуждали фирмы-изготовители искать новые методы печати компьютерной информации. Поэтому велись разработки по созданию новых технологий печати.
Были сконструированы термические принтеры, механизм печати которых похож на механизм игольчатых принтеров, однако в качестве печатной головки в них используется матрица нагревательных элементов и специальная бумага, пропитанная термочувствительным красителем. Достоинством этих принтеров является низкий уровень шума при работе, компактность, надежность и отсутствие большинства заправляемых материалов. К сожалению, принтеры, использующие технологию термопереноса, не получили широкого распространения. Скорость печати и качество оставались низкой, а бумага — дорогостоящей.
Более удачной оказалась разработка технологии струйной печати. За 15 лет разрешающая способность струйных принтеров возросла почти в 20 раз
В начале 80-х годов появились первые лазерные принтеры. Среди современной компьютерной периферии едва ли найдется устройство, вобравшее в себя больше технологических достижений, нежели лазерный принтер. Своим названием эти принтеры обязаны входящему в их состав маленькому лазеру (мощностью не более нескольких сот милливатт). Лазер, дающий очень узкий направленный пучок монохромного излучения, используется как тончайшее перо, которым на фотобарабане рисуется заданное изображение.
Краткая история развития лазерного принтера (1)
Толчком к созданию первых лазерных принтеров послужило появление новой технологии, разработанной фирмой Canon. Специалистами этой фирмы, специализирующейся на разработке копировальной техники, был создан механизм печати LBP-CX. Фирма Hewlett-Packard в сотрудничестве с Canon приступила к разработке контроллеров, обеспечивающих совместимость механизма печати скомпьютерными системами PC и UNIX. Принтер HP LaserJetвпервые был представлен в начале 1980-х годов. Первоначально конкурируя с лепестковыми и матричными принтерами, лазерный принтер быстро завоевал популярность во всем мире. Другие компании-разработчики копировальной техники вскоре последовали примеру фирмы Canon и приступили к исследованиям в области создания лазерных принтеров. Toshiba, Ricoh и некоторые другие, менее известные компании, тоже были вовлечены в этот процесс. Однако успехи фирмы Canon в области создания высокоскоростных механизмов печати и сотрудничество с Hewlett-Packard позволили им добиться поставленной цели. В результате на рынке лазерных принтеров модель LaserJetвплоть до 1987-88 годов занимала доминирующее положение. Следующей вехой в истории развития лазерного принтера явилось использование механизмов печати с большей разрешающей способностью под управлением контроллеров, обеспечивающих высокую степень совместимости устройств.
Другим важным событием явилось появление цветных лазерных принтеров. Фирмы XEROX и Hewlett-Packard (далее сокращенно называемая HP) представили новое поколение принтеров, которые использовали язык описания страниц PostScript Level 2, поддерживающий цветное представление изображения и позволяющий повысить как производительность печати, так и точность цветопередачи. Язык принтера PCL 6 также поддерживает расширенные цветовые возможности представления изображений для принтеров серии HP Color LaserJet.
Часть II
Принцип действия (1) (2) (4)
Формирование изображения (1)
Лазерные принтеры формируют изображение путем позиционирования точек на бумаге (растровый метод). Первоначально страница формируется в памяти принтера и лишь затем передается в механизм печати. Растровое представление символов и графических образов производится под управлением контроллера принтера. Каждый образ формируется путем соответствующего расположения точек в ячейках сетки или матрицы, как на шахматной доске (рис. 2.1).
Растровая технология в значительной степени отличается от векторной, используемой в перьевых графопостроителях. При использовании векторной технологии изображение формируется путем построения линий из одной точки в другую.
Рис. 2.1
Растровый метод формирования образа
Принцип действия (1) (4)
Лазерные принтеры, получившие наибольшее распространение, используют технологию фотокопирования, называемую еще электрофотографической, которая заключается в точном позиционировании точки на странице посредством изменения электрического заряда на специальной пленке из фотопроводяшего полупроводника. Подобная технология печати применяется в ксероксах. Принтеры фирм HP и QMS, например, используют механизм печати ксероксов фирмы Canon.
Важнейшим конструктивным элементом лазерного принтера является вращающийся фотобарабан, с помощью которого производится перенос изображения на бумагу. Фотобарабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой из фотопроводящего полупроводника (обычно оксид цинка). По поверхности барабана равномерно распределяется статический заряд. С помощью тонкой проволоки или сетки, называемой коронирующим проводом. На этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение вокруг него светящейся ионизированной области, называемой короной.
| Отклоняющее |