Принтеры ПК. Разновидности. Принцип действия. Технические характеристики. Основные фирмы-изготовители. Перспективы»

Сердцем лазерного принтера является фотопроводящий цилиндр (organic photoconduction cartridge), который часто называют печатающим барабаном. С помощью барабана производится перенос изображения на бумагу. Он представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой фотопроводящего полупроводника, обычно оксидом цинка или чем либо подобным. Поверхности этого покрытия можно придать положительный или отрицательный заряд, который сохраняется на поверхности, но только до тех пор, пока барабан не освещен. Если какую либо часть барабана проэкспонировать, то покрытие приобретает проводимость и заряд стечет с освещенного участка, образовав незаряженную зону. Данный момент очень важен для понимания принципа работы лазерного принтера .

Рисунок 2. Устройство лазерного принтера.

1.Генератор  лазера; 2.Вращающееся зеркало;

3.Лазерный  луч; 4.Валики, подающие бумагу;

5.Валик,  подающий тонер; 6.Фотопроводящий 

цилиндр; 7.Узел фиксации изображения.

Следующей важной его частью является лазер  и презиционно оптико-механическая система, перемещающая луч.

Малогабаритный  лазер генерирует тонкий световой луч, отражающийся от вращающегося зеркала (как правило, шестигранного) разряжает  положительно заряженную поверхность  барабана. Чтобы получилось изображение, лазер включается и выключается  управляющим микроконтроллером. Вращающееся  зеркало разворачивает луч в  строку на поверхности печатающего  барабана. Все это вместе создает  на его поверхности строку скрытого изображения, в котором те участки, которые должны быть черными, имеют  один заряд, а белые противоположный. После формирования строки изображения, специальный презиционный шаговый двигатель поворачивает барабан так, чтобы можно было формировать следующую строку. Это смещение равняется разрешающей способности принтера и обычно составляет 1/300,1/600 дюйма . Этот этап печати напоминает построение изображения на экране телевизионного монитора .

Но  каким образом на поверхности  барабана появляется заряд, необходимый  для создания изображения? Для этого  служит тонкая проволока или сетка, называемая "коронирующим проводом". Но почему "коронирующий"? Дело в  том, что на этот провод подается высокое  напряжение, вызывающее возникновение  светящейся ионизированной области  вокруг него, которая и называется короной и придает барабану необходимый  статический заряд.

Итак, на барабане сформировано изображение  вроде статического заряда и незаряженных участков. Что дальше? Дальше барабан  проходит мимо валика, подающего из специального контейнера черный красящий порошок тонер. Частички тонера, заряженные положительно, прилипают только к  нейтральным участкам, отталкиваясь от положительно заряженных. Это похоже на то, как на экране телевизора собирается пыль.

Небольшое замечание: здесь идет речь о принтерах  типа Hewlett Packard LazerJet. Однако существует и другой метод формирования изображения. Он используется в принтерах Epson и других подобных, использующих двигатель фирмы Ricon. В этих принтерах разряжаются участки, которые должны быть белыми. В этом случае тонер, заряженный отрицательно притягивается к положительно заряженным участкам барабана. Отпечатки, изготовленные на таких принтерах, имеют едва уловимые различия в качестве: при использовании первого способа достигается передача деталей, а при работе со вторым более качественные черные области.

Следующим этапом является перенос тонера (а, значит, и изображения) на бумагу. Бумага вытягивается из подающего лотка  и с помощью системы валиков  перемещается к печатающему барабану. Перед самым барабаном бумаге сообщается статистический заряд с  помощью еще одного коронирующего  провода, подобного тому, что используется для подготовки барабана к экспонированию. Затем бумага прижимается к поверхности  барабана. Заряды разной полярности, накопленные  на поверхности бумаги и на поверхности  барабана, вызывают перенос частиц тонера на бумагу и их надежное прилипание к последней. После переноса тонера бумага покидает поверхность барабана.

При этом валики продолжают перемещать бумагу к выходному лотку принтера. Следующим  звеном принтера, встречающего бумагу с изображением на этом пути, является узел фиксации изображения. Тонер содержит вещество, способное легко плавится. Обычно это какой-нибудь полимер  или смола. При нагревании до 200-220 градусов и повышении давления порошок  расплавляется и намертво соединяется  с поверхностью бумаги. Только что  вышедшие из принтера листы теплые, а слишком нетерпеливый пользователь, хватающий появившийся листок, рискует  обжечь пальцы.

Далее бумага протаскивается к выходному  лотку. При этом, если листы выводятся напрямую, верхним в стопе отпечатков оказывается последний лист. Многие принтеры, однако, переворачивают бумагу лицом вниз, складывая стопу в правильном порядке, то есть верхним будет первый лист, нижним последний.

Отпечаток готов, осталось не рассмотренной последняя  важная позиция очистка барабана. При переносе изображения на бумагу не все частички тонера прилипают  к ней и небольшое количество их остается на барабане. Для этого на него подается электрический заряд, барабан очищается и готов к печати следующего листа.

Важным  является устройство управления, как  правило, микроконтроллер на базе микропроцессора. Контроллер обслуживает порты, оперативную  память, осуществляет диагностику принтера, выдает сообщения на панель управления, эмулирует различные стандарты  подключения и, конечно, выдает десятки  сигналов, управляющих всеми узлами принтера.

Разумеется, барабан лазерного принтера не состоит  из колец с литерами. У него совершенно гладкая, полированная поверхность. Луч  лазера электризует ее, вычерчивая образ будущего изображения. После  чего к наэлектризованным частям барабана прилипают частицы тонера. Далее в нагревателе тонер  расплавляется и намертво «приклеивается»  к поверхности бумаги. Результатом  является качество печати, сравнимое  с полиграфическим.

Конструкция лазерников может быть разной . В «раздельном» варианте картриджи содержат только тонер, а барабан встраивают в принтер и стараются изготовить, по возможности, более долговечным. Причем здесь работает закон - чем более дорогой барабан используется, тем дороже стоит его замена. Например, у принтеров Kyocera ресурс барабана исчисляется сотнями тысяч листов (100 000 - у младших моделей и 300 000 - у старших), но замена может обойтись в половину цены принтера. У моделей OKI ресурс барабана значительно меньше - десятки тысяч листов, зато его замена обходится гораздо дешевле, примерно в пятую часть цены принтера.

Другая  конструкция предполагает использование  «одноразового» барабана, который меняется при каждой смене картриджа - то есть, встроен в него. Это так называемая «совмещенная схема»; ее применяет  большинство производителей (Canon, Epson, Hewlett-Packard, Panasonic, Samsung, Xerox), поскольку она имеет массу преимуществ (пользователю вообще не надо думать о капитальном ремонте, а только о профилактике). Но, разумеется, цена печати листа при этом выходит более высокой - ведь картридж получается дорогим и сложным. Кроме емкости с тонером, в него приходится встраивать барабан, developer, ракель и буфер для отработанного порошка.

Расчеты совокупной стоимости владения показывают, что она чуть ниже для схемы  со встроенным барабаном, но здесь необходимо учитывать риск - если по какой-то причине  барабан придется менять до истечения  ресурса (есть случаи, когда характеристики принтеров Kyocera заметно ухудшались уже после двух-трех тысяч отпечатанных листов), то совокупная стоимость владения резко вырастет.

4.2. Управление печатью

Одно  из наиболее важных технологических  новшеств лазерной технологии печати - переход на принтерные архитектуры, базирующиеся на использовании ресурсов ведущего ПК. Раньше в печатающих устройствах для формирования (растризации) выводимого на печать изображения, как правило, применялись языки управления принтерами. Лазерные принтеры подразделялись на две категории: работающие под управлением PCL (Printer Control Language - язык управления принтерами) компании Hewlett-Packard и PostScript фирмы Adobe. В струйных принтерах применялся в основном язык PCL или один из стандартных командных языков для матричных принтеров (таких, как эмуляторы режимов Epson и IBM) .

Преимущество  такого подхода состоит в том, что компьютер пересылает сравнительно компактные инструкции в контроллер принтера, а контроллер затем преобразует  их в изображение на странице. Таким  образом, передача системой достаточно сложных страниц происходит очень  быстро; пока контроллер принтера занят  интенсивной черновой работой (форматированием  изображения), компьютер может вернуться  к выполнению других задач. Недостаток - функции контроллера может выполнять  лишь весьма совершенный микрокомпьютер с мощным процессором и большим объемом памяти. А это обходится недешево.

С появлением Windows новый подход стал вполне осуществимым. Прежде чем вывести на экран компьютера изображение документа или иные данные, прикладная программа Windows должна создать их образ в памяти. Выполняется это с помощью GDI (Graphics Device Interface - интерфейс графических устройств), составной части системы Windows. Как оказалось, такой же подход применим и к печати: если можно передать отформатированное изображение на экран, то почему бы не переслать его на принтер?

Такой подход обладает рядом серьезных  преимуществ. Главное из них - выигрыш  в цене: GDI-принтер гораздо дешевле, так как для него годится значительно  менее интеллектуальный контроллер, нежели для принтеров PCL и PostScript. Все операции по форматированию находятся в ведении компьютера. Кроме того, вам будет легче добиться соответствия печатного изображения выводимому на дисплей, потому что та же подсистема GDI, что отвечает за вывод образа на экран, форматирует его и для принтера. А поскольку сегодняшние компьютеры стали более мощными, то, вероятно, у ЦП бывают и холостые циклы, во время которых может выполняться такая дополнительная работа.

Данный  подход не лишен и недостатков. Во-первых, печатать на GDI-принтере можно только из программ Windows и Windows NT или из окна DOS в среде Windows. Пользователям OS/2 и убежденным приверженцам DOS следует избегать применения GDI-принтеров или для успешной работы поискать модель, в которой реализована версия языка PCL. Метод GDI приводит к увеличению потока данных, поэтому передача информации в принтер занимает более длительное время. Кроме того, для печати в режиме GDI необходима выделенная системная память, поэтому, если вы выбрали этот метод, возможно, вам придется расширить ОЗУ вашего компьютера. Несмотря на фантастические скорости сегодняшних ЦП, задача форматирования и пересылки в принтер данных GDI может существенно снизить производительность системы во время печати сложных документов.

От  этих недостатков избавлено новое  поколение машин, появившихся на рынке; в соответствии с их гибридной  архитектурой вычислительные нагрузки делятся между процессором ПК и упрощенным процессором принтера. Наиболее примечательным примером такого подхода в данном обзоре стал один из принтеров, удостоенных отличия "Редакция советует" - NEC SuperScript 860, демонстрирующий благодаря новому описательному языку PrintGear фирмы Adobe и относительно простой плате контроллера хорошую производительность при конкурентоспособной цене.

4.3. АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСКТИК

Основные  достоинства лазерной печати - абсолютная влагостойкость (влиянию влаги больше подвержена сама бумага, чем тонер  на ней), хорошее качество печати на плохой бумаге и самая низкая стоимость  печати листа (порядка 1-1,5 центов за лист А4 при пятипроцентном заполнении). Следовательно, лазерники представляют наибольший интерес для пользователей, которым приходится печатать большие объемы черно-белых документов (цветная лазерная печать - это отдельный разговор) .

Для жителей стран, более благополучных, чем Россия, возможно, не столь актуальна  проблема подделок (и, в частности, проблема использования перезаправленных картриджей), но у нас она явным образом обострена. Разумеется, производители стараются ограничить использование не только перезаправленных картриджей, но и совместимых (выпущенных сторонними фирмами, не таких качественных, как оригинальные, и, вместе с тем, не столь дорогих). Однако хорошими результатами в попытках ограничить распространение «серых» и «черных» картриджей пока не может похвастаться ни одна фирма.

Самая печальная ситуация возникает, когда  пользователь приобретает поддельный картридж по цене оригинального . Обидно выкладывать большие деньги за откровенно плохой продукт. Такой картридж может быть разгерметизирован, а значит, велика вероятность просачивания тонера, который не только портит принтер, но и вреден для здоровья пользователей - мельчайшие частицы невозможно вычистить обычным пылесосом, они легко проходят через фильтр, развеиваются в воздухе и оседают в наших легких. Кроме того, подделка, как правило, не обеспечивает должного качества печати (одноразовый барабан лучше использовать один раз, как и одноразовую зажигалку, а его полировка приводит к уменьшению диаметра и, следовательно, вновь - к просачиванию тонера). И, наконец, пользователя могут обмануть, засыпав в картридж некачественный тонер. Он может быть слишком твердым и испортить барабан. Или может оказаться более крупного, чем положено, помола - это ведет к неоправданно быстрому расходу тонера (слой расплавленного тонера на листе получается более толстым).

При выборе лазерного принтера необходимо ориентироваться, в первую очередь, на количество листов, которые придется ежедневно печатать. Модели до 200 долларов, как правило, рассчитаны на печать 40-60 страниц в день. Модели стоимостью в 300 долларов - на печать 100 и более  страниц. Впрочем, ежемесячная нагрузка, как правило, входит в перечень характеристик, и из нее легко высчитывается  ежедневная. Разумеется, при больших  объемах существенную роль играет скорость печати.

Качество  печати лазерных принтеров, в принципе, задается разрешением, но невозможно составить  верное представление о нем, ориентируясь только на цифры dpi - слишком много реальных факторов влияют на конечное качество отпечатка (точность механики, параметры печки, качество тонера и др.). Так что проще не «высчитывать», а оценить конечный результат с помощью несложных тестов. Для этого заготавливается одностраничный документ с несколькими строчками текста, кегль которых меняется от 2-го до 10-го. На тот же лист можно нанести однородные заливки с разным заполнением: 1-, 3-, 5-, 10-, 20- и 50-процентным, а также градиентную заливку с переходом от белого к черному цвету. Число переходов лучше выставить достаточно большое, порядка 256 .