Jak powstaje wydruk – drukarki laserowe

Wszyscy wiedzą, za pomocą jakiego urządzenia powstaje laserowy wydruk, ale nie każdy wie, jak to się dzieje. Zajrzyjmy więc do wnętrza laserowej drukarki, przyjrzyjmy się jej budowie, poznajmy historię i sposób działania. Przekonajmy się, czy w drukarce laserowej jest zawsze laser i jak się ma kserokopiarka do laserowej drukarki.

Kiedy powstała pierwsza drukarka laserowa

Nie wszyscy zdają sobie sprawę z faktu, że sprawczym duchem drukarki laserowej była… kserokopiarka. Technologię laserowego kopiowania dokumentów opracował tuż przed wybuchem II wojny światowej Chester Carlson, który nieco później założył pionierską firmę Xerox Corporation. Pierwsze urządzenie wykorzystujące druk laserowy – Xerox 914, powstało w 1959 roku i umożliwiało kopiowanie dokumentów w czerni. Działało co prawda dość mozolnie (7 stron na minutę) i było łatwopalne, ale była to pierwsza, komercyjna kopiarka do papieru. Jej produkcja zrewolucjonizowała kopiowanie dokumentów i przyczyniło się do powstania drukarek laserowych. Pierwsza drukarka wykorzystująca laser powstała w roku 1971, a jej twórcą był inżynier firmy Xerox Gary Starkweather. Maszyna, którą nazwano Xerox 9700, oferowała dwustronny, monochromatyczny druk w rozdzielczości 300 dpi i z prędkością 120 stron na minutę. Jej parametry były więc bardzo przyzwoite, a ówczesnym czasie wręcz doskonałe. W komercyjnej sprzedaży pojawiła się sześć lat później, w roku 1977. Drukarka miała ogromne rozmiary, a koszt jej produkcji wynosił blisko 5 tysięcy dolarów. Na rynku zadebiutowała jednak rok wcześniej laserowa drukarka firmy IBM – model IBM 3800.

Pierwszą drukarkę laserową współpracującą z komputerem osobistym był model LaserJet Classic wyprodukowany w roku 1984 przez firmę Hewlett-Packard. Urządzenie drukowało w rozdzielczości 300 dpi i posiadało pamięć 128 kB. Niebawem na rynku pojawiły się kolejne udane modele drukarek laserowych firmowanych przez Canona i Apple, jednak były to wciąż urządzenia monochromatyczne. Dopiero blisko dziesięć lat później, w roku 1993 firma QMS skonstruowała pierwszą kolorową drukarkę laserową – ColorScript Laser 1000.

Budowa i działanie drukarki laserowej, czyli jak powstaje wydruk

Budowa drukarki laserowej nie jest wbrew pozorom skomplikowana i składa się z trzech podstawowych jednostek – zespołu elektroniki wraz z interpreterem, części odpowiedzialnej za nanoszenie obrazu na papier (bęben, laser, toner i układ transportowy) oraz z mechanizmu prowadzenia i podawania arkusza papieru. Każda z nich odpowiada za określony etap realizacji wydruku.

A skoro protoplastą drukarki laserowej była kserokopiarka, urządzenie musi działać na podobnej zasadzie. Na początku wchodzi do gry interpreter, który przetwarza dane numeryczne z komputera i przygotowuje bitmapowy obraz wydruku. W kolejnym etapie obraz przenoszony jest za pomocą lasera do bębna drukującego, zwanego również bębnem obrazowym, którego powierzchnia pokryta jest światłoczułą warstwą. Promień lasera oświetla tylko te miejsca, na które zostanie naniesiony toner. Pod wpływem lasera powierzchnia bębna z izolatora zamienia się w przewodnik i w efekcie powstaje mapa całej strony wydruku. Do nanoszenia obrazu na papier służy toner. Jego cząsteczki docierają do bębna za pośrednictwem odpowiedniego ładunku elektrycznego. Powstaje obraz pośredni, który zostaje następnie utrwalony mechanicznie i termicznie. Papier z utrwalonym obrazem jest transportowany do pojemnika wyjściowego drukarki. Choć mamy już gotowy wydruk, drukarka nie kończy jeszcze pracy. Musi zostać naświetlona światłoczuła powierzchnia bębna. W ten sposób neutralizowane są pozostałe na bębnie ładunki, a mechanizm czyszczący usuwa resztki tonera, przygotowując drukarkę do następnego wydruku.

Istnieją dwa typy laserowych drukarek monochromatycznych. Różnią się one sposobem realizacji procesu naświetlania. W drukarkach typu write-black miejsca naświetlone odpowiadają punktom, które mają być zadrukowane, natomiast w drukarkach typu write-white mamy do czynienia z odwrotnym procesem – miejsca naświetlone odpowiadają punktom, które mają pozostać niezadrukowane. Technika write-black zapewnia uzyskanie głębszej czerni, a technika write-white oferuje dokładniejszy druk detali.

Wydruk może być realizowany nie tylko za pomocą lasera, ale również za pomocą specjalnego mechanizmu, na który składa się odpowiednia ilość diod. Tego typu rozwiązanie stosowane jest w drukarkach LED.

Wydruk w kolorze

Technologia druku w kolorze jest nieco inna. Drukowanie poszczególnych barw składowych odbywa się dzięki czterem tonerom CMYK (Cyan, Magenta, Yellow i Black), dlatego jeśli drukarka posiada tylko jeden bęben światłoczuły, realizacja wydruku składa się z czterech etapów – każdy kolor musi zostać naniesiony osobno. W przypadku modeli drukarek z czterema bębnami wydruk otrzymuje się w czasie jednego przebiegu arkusza papieru pod każdym bębnem. Tego typu wydruk jest oczywiście szybszy, a bębny zużywają się wolniej. Bardzo ważnym elementem kolorowej drukarki laserowej jest fuser, który odpowiada za utrwalenie cząsteczek tonera na papierze w wysokiej temperaturze. W drukarce monochromatycznej toner z bębna podawany jest bezpośrednio na papier, natomiast w urządzeniu kolorowym odbywa się to za pośrednictwem pasa transmisyjnego.