Лазерные и LED-принтеры

В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображения. Этот процесс включает в себя создание рельефа электростатического потенциала в слое полупроводника с его последующей визуализацией. Визуализация осуществляется с помощью частиц сухого порошка – тонера, наносимого на бумагу. Наиболее важным элементом лазерного принтера является фотопроводящий цилиндр (фотовал или фотобарабан), полупроводниковый лазер и прецизионная оптико-механическая система, перемещающая луч.

Лазерные принтеры являются на данный момент самыми быстродействующими, их скорость печати может превышать 12 страниц в минуту.

Для лазерных принтеров, работающих с бумагой формата А4, стандартным разрешением является 600–1200 dpi.

Кроме лазерных, существуют так называемые LED-принтеры (Light Emitting Diode), в которых полупроводниковый лазер заменен «гребенкой» мельчайших светодиодов. В данном случае не требуется сложная оптическая система, что позволяет реализовывать более дешевые решения. В области светодиодных принтеров специализируется компания OKI.

Большинство параметров лазерных принтеров соответствует аналогичным параметрам струйных и матричных моделей.

Основным расходным материалом лазерных принтеров является картридж с тонером и фотовал, в некоторых моделях объединенные в общий узел.

Поскольку в отличие от матричной и струйной технологии, лазерная технология требует предварительной подготовки (растрирования) всей страницы, то для лазерных принтеров очень важен объем буферной памяти. Большинство моделей позволяют его наращивать.

Формирование изображения

Лазерные принтеры формируют изображение путем создания положения точек на бумаге. Первоначально страница формируется в памяти принтера и лишь, затем передается в механизм печати. Такое формирование изображения производится под управлением контроллера принтера. Каждый образ формируется путем соответствующего расположения точек в ячейках сетки или матрицы, как на шахматной доске (рис. 7.24). Такой тип формирования изображения называется растровым.

Рис. 7.24. Растровый метод формирования изображения.

Очевидна аналогичность этого метода с принципом работы матричного принтера, однако, если у матричного принтера геометрические параметры изображения (размер точки и расстояние между ними) полностью определяется конструкцией печатной головки, то в лазерных принтерах разрешение изображения – величина программируемая.

Наиболее популярное разрешение лазерных принтеров – 300 dpi (грубое) и 600 dpi (стандартное). Современные принтеры хорошего класса, оснащенные достаточной памятью и языком программирования PostScript (PS), часто используют разрешение печати 1200 dpi. Однако это не является пределом. Устройства с лазерным принципом вывода изображения, применяемые в типографиях, рекламных препринт бюро и т.д. используют разрешение 2400, 3600 и даже 4000 dpi.

Повышение разрешения изображения резко увеличивает его качество. Изображение с разрешением 300х300 dpi имеет различимую глазом зернистую структуру. Изображение же с разрешением 3600х3600 dpi «выдает» свой растр только под микроскопом или лупой.

Правда желающие печатать «красиво» должны помнить и еще одну тонкость. Файл даже черно-белого (так называемый bitmap) изображения формата А4 с разрешением 300х300 dpi требует для своего хранения более 8 Мбайт памяти. Стандартный же для высококлассной типографии файл вывода цветного графического изображения (формат А3, разрешение 3600х3600 dpi, 4 цвета, 8 бит градаций яркости на каждый цвет) будет «весить» почти 75 Гбайт.

Конечно, так плохо никогда не бывает, для того и существуют языки описания графических объектов (тот же PostScript), чтобы не передавать в принтер (или другое устройство вывода) тупо точку за точкой и не хранить в памяти весь набор точек, как бы не связанных друг с другом. Однако графические файлы в сотни Мбайт, «подтаскиваемые» клиентами типографии в наше время не шокируют. А вот купить такой принтер себе домой «для удовольствия» будет дороговато.

Принцип действия

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 фотопроводящего полупроводника. Подобная технология печати применяется в ксероксах.

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. По поверхности барабана равномерно распределяется электрический заряд c помощью тонкой проволоки или сетки, называемой коронирующим проводом. На этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение вокруг него светящейся ионизированной области, называемой короной.

Рис. 7.25. Функциональная схема лазерного принтера

Лазер, управляемый микроконтроллером, генерирует тонкий световой луч, отражающийся от вращающегося зеркала. Этот луч, попадая на фотобарабан, засвечивает на нем точки, и в результате в этих точках изменяется электрический заряд. Таким образом, на фотобарабане возникает копия изображения в виде потенциального рельефа. На следующем рабочем шаге с помощью другого барабана, называемого девелопером (developer), на фотобарабан наносится тонер — мельчайшая красящая пыль. Под действием статического заряда мелкие частицы тонера легко притягиваются к поверхности барабана в точках, подвергшихся экспозиции, и формируют на нем изображение (рис. 7.26).

Рис. 7.26. Создание копии изображения на фотобарабане

Лист бумаги из подающего лотка с помощью системы валиков перемещается к барабану рис. 7.27. Затем листу сообщается статический заряд, противоположный по знаку заряду засвеченных точек на барабане. При соприкосновении бумаги с барабаном частички тонера с барабана переносятся (притягиваются) на бумагу.

Рис. 7.27. Прохождение бумаги в лазерном принтере

Для фиксации тонера на бумаге листу вновь сообщается заряд и он пропускается между двумя роликами, нагревающими его до температуры около 180°—200°С. После собственно процесса печати барабан полностью разряжается, очищается от прилипших частиц тонера и готов для нового цикла печати. Описанная последовательность действий происходит очень быстро и обеспечивает высокое качество печати.

Более подробно, этот процесс может быть разбит на отдельные этапы.