Первые лазерные принтеры появились в начале 80-х годов. Еще через несколько лет они перестали быть диковинкой и стали доступны массовому пользователю. К середине 90-х годов лазерные принтеры научились работать в сетях самых разных типов, "понимать" различные языки описания страниц, автоматически распознавать формат бумаги и использовать обе стороны листа. Разрешающая способность для печатающих устройств этого класса достигла 1200 точек на дюйм.

Среди современной компьютерной периферии едва ли найдется устройство, вобравшее в себя больше технологических достижений, новейших материалов и конструкторского искусства, нежели лазерный принтер. Правда, лазер в составе принтера используется маленький, мощностью не более нескольких сот милливатт. Однако он тоже обладает свойством, за которое так ценятся лазеры: дает очень узкий направленный пучок когерентного монохроматического излучения. В принтере этот луч используется как тончайшее "перо", которым и рисуется заданное изображение.

Рис. 1. Блок-схема лазерного принтера: 1 - фотобарабан; 2 - девелопер; 3 - лист бумаги; 4 - валик подачи; 5, 6 - термозакрепляющие валики; 7 - ракель; 8 - лампа; 9 - очищающий ракель; 10 - валик восстановления заряда.

лазерный принтер картридж светодиодный

Воспроизведение текста и графики в лазерном принтере осуществляется в три стадии: экспозиция, проявка и печать.

На первой стадии данные из компьютера поступают в буфер строки и с помощью сканирующей системы, в которую входит лазер, переносятся на отрицательно заряженную поверхность специального фотобарабана (1 на рис.1).

Лазерная засветка осуществляется следующим способом: тонкий луч лазера светит на зеркало, которое вращается с высокой скоростью. Отраженный луч через систему зеркал и призму попадает на барабан и за счет поворота зеркала нейтрализует заряды по всей длине фотобарабана. Затем происходят поворот барабана на один шаг (этот шаг измеряется в долях дюйма, и именно он определяет разрешение принтера по вертикали) и вычерчивается новая линия.

Точки, которые на бумаге должны получиться темными, разряжаются светом лазерного луча. Заряды на освещенных течках поверхности барабана нейтрализуются благодаря фотопроводящим свойствам барабана. Таким образом, на поверхности барабана формируется скрытое электростатическое изображение.

Скорость вращения зеркала очень высока. Она составляет 7-15 тыс. об. /мин. Для того чтобы увеличить скорость печати, не увеличивая скорость вращения зеркала, его выполняют в виде многогранной призмы.

На второй стадии с помощью второго барабана (2), называемого девелопером, на фотобарабан наносится тонер - мельчайший красящий порошок. В процессе работы барабан-девелопер, частицы тонера и фотобарабаи всегда заряжены отрицательно, однако в точках, засвеченных лазерным лучом, потенциал поверхности фотобарабана уменьшается с - 900 В до - 200 В. Напряжение на барабане-девелопере составляет при этом - 500 В. Таким образом, разность потенциалов, притягивающая тонер на разряженные области фотобарабана, оказывается равной 300 В; соседние заряженные участки поверхности, напротив, отталкивают частицы.

Рядом с барабаном-девелопером расположен ракель (7). Это резиновое лезвие, которое предназначено для снятия излишков тонера, оставляя для печати только один слой приставших к бумаге частиц. Это лезвие сделано плавающим, как в хороших бритвах.

Затем "проявленный" участок барабана прокатывается по листу бумаги (3), который подается снизу еще одним валиком (4), тоже заряженным. Электростатическое поле переносит тонер на лист бумаги, и тот прямиком отправляется в узел закрепления изображения. Этот узел состоит из двух барабанов (5,6), нагретых до 180-200С (в зависимости от модели). При такой температуре частицы тонера намертво вплавляются в бумагу. Поэтому выползающий из принтера отпечатанный лист бывает теплым.

Внизу, рядом с подающим бумагу валиком (4), расположена мощная лампа (8) вытянутой формы. Она нужна для того, чтобы поддерживать на подающем валике постоянный заряд. Этот заряд притягивает частицы тонера и способствует переносу изображения с фотобарабана на бумагу.

Еще один ракель (9) и валик (10) готовят фотобарабан к следующему рабочему циклу. Этот ракель очищает фотобарабан от остатков тонера, а заряженный валик при контакте с фотобарабаном восстанавливает заряд на его поверхности.

Такова схема, по которой работают все модели лазерных принтеров. Но конкретная реализация этой схемы в принтерах различных фирм может быть различной.

В большинстве принтеров фотобарабан вместе с барабаном-девелопером входят в состав единого узла - картриджа. Внутри картриджа в специальной емкости находится тонер.

Из рис.1 видно, что разрешение лазерного принтера по горизонтали и по вертикали, вообще говоря, определяется разными факторами. Изображение переносится на бумагу "строчка за строчкой", причем если бы во внимание принимались только геометрические соображения, то эти "строчки" выглядели бы бесконечно тонкими (контакт цилиндра и плоскости), а разрешение принтера по вертикали было бы бесконечно большим. Однако, на практике вертикальное разрешение соответствует шагу барабана и для большинства лазерных принтеров составляет 1/600 дюйма. Для увеличения разрешения по вертикали до 1/1200 дюйма производители снижают уровень вибрации фотобарабана.

Высокое разрешение по горизонтали в лазерных принтерах достигается намного проще: это число точек в одной "строке", ограниченное только точностью наведения лазерного луча. Поэтому многие модели принтеров сегодня имеют "несимметричное" разрешение" фактически равное 1200х600 точек на дюйм" когда точность перемещения лазерного луча составляет 1/1200 дюйма, но шаг барабана - по-прежнему 1/600 дюйма. Воспроизводимое изображение разбивается при этом не на квадратики, а на прямоугольнички со сторонами 1/600 и 1/1200 дюйма. Луч лазера может перемешаться не только по горизонтали, но и по вертикали. Благодаря этому он способен поставить точку либо в верхней, либо в нижней части прямоугольничка. В этих случаях говорят об алгоритмическом разрешении 1200 точек на дюйм.

Очевидно, что алгоритмическое, высокое разрешение заменяет реальное лишь отчасти. Оно позволяет сделать края изображений более гладкими. Но там, где требуется черный цвет хорошего качества, в одном элементарном прямоугольничке пришлось бы поставить две точки, что невозможно.

Если качество печати определяется в первую очередь механизмом принтера, то скорость - прежде всего процессором и памятью. Принтер получает информацию от компьютера на языке описания страницы PDL (Page Description Language). Затем он обязан представить всю страницу с рисунками и текстом в виде набора крошечных точек - тех самых, которые потом "нарисует" лазерный луч и на которые прилипнут частицы тонера. При разрешении 1200х1200 этих точек на странице формата А4 насчитывается почти 140 миллионов. Нетрудно себе представить объем необходимых вычислений. Неудивительно, что стадия обработки информации так влияет на производительность принтера, т.е. на время, которое проходит между выбором опции Print из меню на экране ПК и выпадением отпечатанной страницы в приемный лоток принтера.

Каждый лазерный принтер содержит быстродействующий процессор, оперативную память и флэш-память (ППЗУ). Объем оперативной памяти обычно составляет 1-2 Мбайта с возможностью расширения до 8-16 Мбайт. Флэш-память (если она есть) может иметь объем до 4 Мбайт. Кроме того, в некоторых принтерах может быть установлен жесткий диск. Скорость печати лазерных принтеров составляет (в зависимости от разрешения) от 4 до 20 страниц в минуту.

Обладая значительной флэш-памятью (ППЗУ), принтер выигрывает в скорости за счет того, что не тратит времени на загрузку из компьютера шрифтов и шаблонов. Все эти данные многоразового использования хранятся в памяти принтера. Флэш-память позволяет записать и держать наготове до двух десятков шрифтов.

Вся страница перед печатью должна быть загружена во внутреннюю память принтера в виде растрового (Bitmap) представления. Правда, встроенные шрифты и иногда PostScript позволяют генерировать принтеру это растровое представление прямо по мере надобности, и тогда не важно, сколько у принтера внутренней памяти. Однако если речь идет о полноценной печати сложных рисунков (фотографий, клише, чертежей, печатных плат и т.д.) на монохромном принтере, то, чтобы использовать его разрешающую способность полностью, надо придерживаться соотношений, приведенных в таблице.

Для цветных принтеров требуемый объем внутренней памяти возрастает не менее чем в три раза. Следует отметить, что для полутонового рисунка реальная разрешающая способность принтера уменьшается в 4-8 paз из-за того, что полутоновая "элементарная" точка состоит из многих реальных черно-белых точек, располагаемых с разной частотой рядом друг с другом. Выходом из этой безнадежной ситуации может стать только принтер, позволяющий печатать пикселы с градациями серого. В этом случае объем требуемой памяти возрастает в восемь раз для монохромного изображения и в 24 раза - для полноцветного.

Некоторые лазерные принтеры обладают встроенным интерпретатором языка описания страниц PostScript Level 2. Это означает, что они могут использовать высококачественные шрифты в формате PostScript и работать с текстом и графикой так, как это делают графические редакторы. Уменьшить, увеличить или повернуть распечатываемую страницу, выполнить инверсию (поменять черное на белое и наоборот) и т.п. - все это доступно принтеру. PostScript делает возможным удобный режим черновой печати, когда страницы оригинала уменьшаются ровно вдвое (а можно и вчетверо), размещаются по две (или по четыре) на одном листе.

Для повышения скорости печати пользователь может пожертвовать высоким разрешением и переключить принтер в режим печати с разрешением 600 или даже 300 dpi.

В лазерных принтерах для передачи полутонов изображение принято разбивать на ячейки из нескольких точек. Например, для принтеров с разрешением 300х300 точек на дюйм часто применяется квадратная ячейка из 25 точек размером 0,42х0,42 мм (длина стороны 1/60 дюйма), со сторонами, повернутыми на 45 градусов относительно вертикали. При этом возможна передача 26 оттенков серого (от 0 до 25 черных-точек в ячейке). Именно таковы рекомендации языка PostScript Level 1. Мы видим, что размер ячейки достаточно велик, а число оттенков мало. Поэтому изображение получается несколько зернистым.

При разрешении 1200х1200 точек на дюйм ячейка состоит из 128 точек и тоже имеет вид квадрата, но его размеры уже 0,25х0,25 мм. Качество изображения улучшается не только потому, что размер ячейки меньше, а и из-за увеличения числа оттенков серого до 129.

С одной стороны, лазерные принтеры довольно чувствительны к качеству бумаги, она должна быть хорошего качества. С другой стороны, лазерные принтеры допускают использование качественной бумаги плотностью от 60 до 300 граммов на кв. метр (материал с удельным весом 300 г/кв. м представляет собой картон в полтора миллиметра толщиной). Конверты и картон отправляются на печать с отдельного лотка и проходят через весь механизм по особому маршруту, так что им почти не приходится сгибаться.

Принтеры младших моделей, такие как первые HP LaserJet, обеспечивали печать только на одной стороне листа. Мало того, в руководствах к ним категорически не рекомендовалось использовать отпечатанный лист повторно, снова закладывая его лоток чистой стороной вверх, как это всегда любили делать экономные пользователи. Причина прежде всего в том, что оборотная сторона такого листа, угодившего под горячий валик, могла испачкать механизм и привести к снижению качества печати. В настоящее время многие лазерные принтеры обеспечивают возможность двусторонней печати.

Цветные лазерные принтеры