1.3.36. Лазерные принтеры

Лазерные принтеры обеспечивают в настоящее время наилучшее (близкое к типографскому) качество печати.

Лазерный принтер функционирует следующим образом. В отличие от матричного и струйного принтера, передаваемые из компьютера данные не печатаются сразу, а сначала информация о выводимой страницы помещается в оперативную память (RAM) принтера (также, как и информация о выводимом экране помещается в видеопамять компьютера). Страница печатается только тогда, когда принтер обнаруживает индикатор конца страницы.

Функциональная схема лазерного принтера приведена на рис. 2.47.

Важнейшим конструктивным элементом лазерного принтера является вращающийся барабан, с помощью которого производится перенос изображения на бумагу. Барабан представляет собой металлический цилиндр с окружностью примерно 7,5 см, покры­тый тонкой пленкой светопроводящего полупроводника. Обыч­но в качестве такого полупроводника используется оксид цинка. По поверх­ности барабана равномерно распределяется статический заряд. Для этого служит тонкая проволока или сетка, называемая коронирующим проводом. На этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение вокруг него светящейся ионизированной области, называемой короной.

Лазер, управляемый микроконтроллером, генерирует тонкий световой луч, отражающийся от вращающегося зеркала. Этот луч, приходя на барабан, изменяет его электрический заряд в точке соприкосновения. Поскольку барабан тоже вращается, лазер высвечивает всю поверхность последовательными рядами. Лазер включается и выключается, когда требуется перенести изображение на барабан. В системе печати «черным по белому», используемой в LaserJet, положительно заряженный барабан разряжается перед началом печати, а затем лазер заряжает барабан в тех местах, которые он высвечивает. В системе «белым по черному» барабан сначала заряжается, а затем фотопроводящая поверхность разряжается везде, где лазер высвечивал барабан.

Для некоторых типов принтеров потенциал поверхности барабана уменьшается от значения -900 до значения -200 вольт. Таким образом, на барабане возникает скрытая копия изобра­жения.

Обработанные лазером участки затем проходят через желоб, содержащий тонер. Тонер – это специальный порошок (как правило, черный) с очень мелкими частицами, который притягивается к барабану в тех местах, где его поверхность заряжена. Под действием статического заряда эти частицы тонера легко притягиваются к поверхности барабана в точках, подверг­шихся экспозиции, и формируют изображение.

Бумага подается из особого лотка и с помощью системы валиков перемещается к барабану. Перед самым барабаном бумаге сообщается статиче­ский заряд. Затем бумага соприкасается с барабаном и притягивает, благо­даря своему заряду, частички тонера от барабана. В этом месте образуется участок бумаги со свободно лежащим на нем порошком.

Для фиксации тонера бумага вновь заряжается и пропускается между двумя роликами с температурой около 180°С. Под воздействием температуры и давления тонер вплавляется в поверхность бумаги. После собственно процесса печати барабан полностью разряжается, очищается от прилипших лишних частиц и готов для нового процесса печати.

Альтернативой лазерному принтеру является так называемый светодиодный принтер, или LED-принтер (Light Emitting Diode). Вместо лазерных лучей, управляемых с по­мощью механики зеркал, барабан освещает неподвижная диодная строка, состоящая из 2500 светодиодов, которая описывает не каждую точку, а це­лую строку.

Разрешение лазерного принтера по горизонтали и по вертикали определяет­ся различными факторами:

• вертикальное разрешение соответствует шагу барабана и для большинства принтеров составляет 1/600 дюйма (для более дешевых – 1/300 дюйма);

• горизонтальное разрешение определяется числом точек в одной строке и ограничено точностью наведения лазерного луча.

Поэтому сегодня многие модели принтеров имеют "несимметричное разреше­ние", равное, например, 1200600 dpi, 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 прямоугольники со сторонами 1/600 и 1/1200 дюйма. Так как луч лазера может перемещаться не только по горизонтали, но и по вертикали, то он способен поставить точку либо в верхней, либо в нижней части прямоугольника. В этом случае говорится об алгоритмическом разрешении. Очевидно, что высокое алгоритмическое разрешение заменяет реальное лишь отчасти. Оно позволяет сделать края изображений более гладкими.

Для передачи полутонов изображение принято разбивать на несколько ячеек. Например, для принтеров с разрешением 300300 dpi часто применя­ется квадратная ячейка из 25 точек размером 0,420,42 мм (длина стороны 1/60 дюйма), со сторонами, повернутыми на 45° относительно вертикали. При этом возможна передача 26 оттенков серого цвета (от 0 до 25 точек в ячейке). Так как размер ячейки достаточно велик, а число оттенков мало, то изображение получает­ся несколько зернистым.

В высококачественных принтерах такая ячейка состоит из 128 точек и тоже имеет вид квадрата, развернуто­го на 45 градусов. При разрешении 1200х1200 dpi его размер составляет 0,250,25 мм. Качество изображения улучшается не только потому, что меньше размер ячейки, но и из-за увеличения числа оттенков серого до 129.

Более совершенная форма точек лазерного принтера обеспечивает более чистый по сравнению с матричным или струйным принтерами вывод. Тонер прилипает только в тех местах, где барабан был заряжен, и контуры являются более четкими, чем в тех случаях, когда лента или капля чернил прикасаются к бумаге.

Однако проблемы, которые имеются у других типов принтеров, так­же присущи и лазерным принтерам. Для игольчатых или струйных принтеров толщина иголок или сопел обуслов­ливает неравномерное расположение отдельных точек, из которых, напри­мер, создается диагональная линия. В результате этого возникает так назы­ваемый «лестничный эффект», который проявляется не только при печати графических изображений, но и при печати крупного текста.

Эту проблему впервые решила фирма Hewlett-Packard, применяя техно­логию повышения разрешения (Resolution Enhancement Technology), также называемую RET-технологией. Эта технология была реализована с помощью специальной микросхемы, которая управляет интенсивностью луча лазера и по­этому может манипулировать энергией заряда барабана. При использовании этого метода заряд каждой точки растра варьируется пятью градациями. RET-технология повышает качество вывода текста, штриховых и полутоно­вых изображений. Другие фирмы тоже используют ту же технологию или ее разновидности (часто под другими названиями). Применение этих технологий эквивалентно повышению разрешающей способности принтера в 1,5 раза.

Скорость печати лазерных принтеров – от 15 до 5 секунд на страницу при выводе текстов. Страницы с рисунками могут выводиться значительно дольше, например, на вывод больших рисунков может потребоваться несколько минут. Выпускаются специальные высокопроизводительные (так называемые «сетевые») принтеры: их скорость работы – от 15 до 40 страниц в минуту. Обычно такие принтеры подключаются к локальной сети и совместно используются пользователями этой локальной сети.

Лазерные принтеры, как и струйные, работают как в текстовом, так и в графическом режиме.

Подавляющее большинство выпускаемых лазерных принтеров являются черно-белыми (хотя они с помощью рассмотренных выше технологий могут передавать и оттенки серого цвета). В цветном лазерном принтере изображение формируется на светочувстви­тельной фотоприемной ленте последовательно для каждого цвета (Cyan, Magenta, Yellow, Black). Лист печатается за четыре прохода, что, естествен­но, сказывается на скорости печати, имеются четыре емкости для тонеров и от двух до четырех узлов проявления. Принтеры этого класса оборудованы большим объемом памяти, процессором и, как правило, собственным вин­честером. На винчестере располагаются разнообразные шрифты и специ­альные программы, которые управляют работой, контролируют состояние и оптимизируют производительность принтера. В результате цветные лазер­ные принтеры являются весьма габаритными и массивными аппаратами.

Технологически процесс цветной печати на лазерном принтере осуществля­ется очень сложно, поэтому и цены на такие принтеры еще очень высоки (от 4 тыс. долларов и выше).

Лазерные принтеры, как и матричные, используют свои наборы команд, которые также не стандартизованы. В лазерных принтерах используются два фактических стандарта наборов команд, или языков (ввиду их схожести с языками программирования):

• PCL (Printer Control Language – язык управления принтером) фирмы Hewlett-Packard;

• язык PostScript фирмы Adobe.

Язык PCL (последними версиями языка являются версии 4 и 5) для принтеров LaserJet фирмы Hewlett-Packard предназначен в основном для вывода текстов с небольшими графическими материалами среднего качества.

Принтер с использованием PCL поддерживает 3 типа шрифтов: встроенные, загружаемые и картриджные шрифты. Встроенные шрифты (internal fonts) хранится в оперативной памяти, которая встроена в принтер, и являются стандартными. Картриджные шрифты (cartridge fonts) хранятся в оперативной памяти специальных модулей, подключаемых к принтеру для расширения возможностей. Загружаемые или программные шрифты (soft fonts) – это шрифты, которые хранятся в компьютере и переносятся для использования в оперативную память принтера. Драйвер принтера PCL, вызываемый из прикладной программы, обычно должен поддерживать некоторые или все картриджные или загружаемые шрифты.

Основным преимуществом принтеров, использующих язык PCL, является их более низкая стоимость по сравнению с принтерами, реализующими язык PostScript. Использование принтеров с языком PCL является оптимальным для подавляющего числа деловых и научных приложений.

Принтеры с использованием языка PostScript применяются для издательских целей и других специализированных приложений. С их помощью можно выводить рисунки и чертежи, масштабировать шрифты и рисунки (делать их больше или меньше), выводить выводом «зеркальные» или негативные изображения, наклонять текст в разных направлениях и в некоторых случаях печатать в цвете. PostScript-совместимые принтеры имеют больше возможностей, чем PCL-совместимые принтеры и эти возможности используются многими профессиональными издательскими системами типа PageMaker и графическими редакторами типа Corel Draw. Кроме того, подготовленный для PostScript-принтеров документ может быть без изменений выведен на любой фотонаборный автомат, воспринимающий язык PostScript. Поэтому при профессиональном применении компьютеров для издательских целей более целесообразно использовать принтеры типа PostScript.

В последние годы активно применяется и тот, и другой тип принтера. Простые модели принтеров PostScript стали более доступными (и имеют больше возможностей), а более совершенные модели HP-совместимых принтеров имеют многие возможности, аналогичные принтерам PostScript. Впрочем, практически все современные принтеры типа LaserJet можно оснастить платой PostScript (некоторые модели HP LaserJet уже имеют эту плату). Кроме того, необходимо расширить оперативную память принтера, для манипулирования текстом и графикой на листе, дополнительно к памяти, предназначенной для хранения шрифтов.

Несмотря на большое разнообразие языковых стандартов для принтеров, PostScript и PCL продолжают оставаться основными стандартами для лазерных принтеров. Большинство текстовых процессоров поддерживают, по меньшей мере, один вариант стандарта. В целом, чем сложнее прикладная программа, тем большие возможности лазерных принтеров она поддерживает.

Как уже указывалось, лазерные принтеры печатают всю страницу сразу, а не по отдельному символу. Следовательно, им требуется память оперативная память для временного хранения содержимого страницы (для печати текстовой страницы с разрешением 300 точек на дюйм необходим примерно 1 Мбайт памяти). При печати сложных рисунков с высоким разрешением может потребоваться от 2 до 4 Мбайт оперативной памяти. Память современных лазерных принтеров составляет от 1 Мбайта (для дешевых моделей) до 50 Мбайт (для сетевых принтеров). Лазерный принтер может быть дооборудован дополнительной памятью. Обычно в него устанавливаются специальные карты с DRAM или SIMM-модулями. Некоторые принтеры имеют возможность расширения памяти с помощью обычных SIMM-модулей (как правило, 72-контактных).

Дорогие принтеры часто оборудованы флэш-памятью (EEPROM – перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство), которая предна­значена для хранения различных шрифтов, шаблонов и др. Кроме того, во флэш-памяти могут хра­ниться некоторые программы, например, программа сетевого адаптера и др.

Подавляющее большинство лазерных принтеров предназначено для печати на бумаге формата A4. Лазерные принтеры формата A3 имеют гораздо меньшее распространение из-за своей высокой стоимости. Кроме того, если раньше печать на рулоне считалась прерогативой лишь игольчатых принтеров, то сейчас на рынке появились модели лазерных принтеров, которые также могут исполь­зовать для работы бумагу в рулоне.

Все лазерные принтеры оснащаются механизмом автоматической подачи бумаги, в сетевые принтеры часто оснащаются дополнительными лотками для подачи бумаги.

Лазерные принтеры являются самыми требовательными к качеству бумаги принтерами. Из-за хрупкости печатающего механизма необходимо использовать бумагу только хорошего качества, чтобы бумажная пыль не попала в принтер и не испортила его.

Стоимость печати одного листа у лазерных принтеров составляет 2-3 цента за страницу (для черно-белых принтеров) и от 4 до 40 центов за страницу (для цветных принтеров).

Лазерные принтеры недешевы, но во многих случаях они обеспечивают менее дорогие, более гибкие и гораздо более быстрые, чем типографские методы печати. Поэтому лазерные принтеры являются наиболее удобными устройствами для получения качественных черно-белых печатных документов