Amibe a toner való, azaz hogyan működnek a Lézernyomtatók?
A tintasugaras nyomtatás kifejezés pontosan jellemzi önmagát és magát a folyamatot – hiszen az ilyen nyomtatók apró tintasugarakkal készítenek képmást. A lézersugaras nyomtató neve azonban ennél jóval rejtélyesebb – hogy tud egy lézersugár, egy fénysugár leveleket írni és képeket rajzolni a toner segítségével?
Ebben a cikkben tisztázunk minden rejtélyt a lézernyomtatóval kapcsolatban, és szemléltetjük, hogy jut el egy oldal a képernyődről a papírra. Azt már tudjuk, hogy a lézernyomtatás néhány alapvető tudományos törvényen alapul és kivételes módon történik.
Amibe a toner való…
Statikus elektromosság
A lézernyomtatás elsődleges alapja a statikus elektromosság, mely pontosan ugyanaz az energia, amitől a szárítóban „összeragadnak” a ruhák, vagy, ahogy a villám keresztezve a viharfelhőt belecsap a földbe. A statikus elektromosság egyszerűen egy elektromos töltés, ami egy szigetelt tárgyon keletkezik, a lufi is így viselkedik az emberi testtel érintkezve. Mivel az ellentétes töltésű atomok vonzzák egymást, az ellentétes statikus elektromossággal feltöltött tárgyak is egymáshoz tapadnak.
Egy papír útja a lézernyomtatóban.
lézernyomtató – papír útja – toner
A lézernyomtató ezt a jelenséget egyfajta ideiglenes ragasztóként használja fel. Ennek a rendszernek legalapvetőbb alkatrésze a fotoreceptor, ami egy forgódob vagy henger. Ez a dobrendszer fotokonduktív anyagból készül.
Amibe a toner való…
A dob
Először a dob pozitív töltést kap a koronadrót által, ez egy drót, ami keresztülfut a dobon. (Manapság a nyomtatók, melyek koronadrót helyett, egy töltéssel rendelkező hengert használnak, ám az alapfolyamat és törvény akkor is ugyanez.) Ahogy a dob forog, a nyomtató apró lézerszemcséket vetít a felszínre, hogy bizonyos pontok töltés nélkülivé váljanak. Ilyen módon a lézer elektromos töltés segítségével „lerajzolja” a nyomtatásra váró levél vagy kép mintáját – vagyis készít egy elektrosztatikus képmást a dokumentumról. Ez a rendszer felcserélt töltésekkel is működik, ami végül is egy pozitív elektrosztatikus képmás egy negatív háttérrel.
A lézer „rajzol” a forgó fotokonduktív dobra.
toner – lézernyomtató
Miután elkészült a minta, a nyomtató pozitív töltésű toner porral vonja be a dobot – más szóval finom, fekete porral. Mivel pozitív töltésű, a toner a dobnak csak a negatív töltésű részeire tapad rá, a pozitív „háttérre” nem. Ezt valahogy úgy kell elképzelni, mintha ragasztóval írnánk egy szódásflakonra, majd beszórnánk liszttel: a liszt csak a ragasztóval bevont részeken tapadna meg, így végül marad egy porral írt üzenetünk.
Mielőtt a papír rátekeredne a dobra, az egyik koronadróttól negatív töltést kap. Ez a töltés erősebb, mint az elektrosztatikus vázlat negatív töltésű részei, tehát a papír képes magához húzni a tinta szemcséit. Ugyanolyan sebességgel mozog, mint a dob, így a papír pontosan „felszedi” a vázlat részleteit. Miután a papírra átragadt a tinta, egy újabb koronadrót azonnal eltávolítja róla a töltést, megakadályozva ezzel, hogy a papír hozzáragadjon a dobhoz.
Ez egy lézernyomtató legfontosabb alkatrésze
toner
Amibe a toner való…
A beégetőmű
Végezetül a nyomtató keresztülviszi a papírt a beégetőn, ami egy pár henger. Ahogy a papír áthalad a hengerek között, a laza tonerszemcsék összeolvadnak a papír szöveteivel. A beégető végül kiküldi a papírt a tálcára, és kész a nyomtatott oldal. Az olvasztó természetesen fel is melegíti a papírt, ezért meleg a papír, amikor egy nyomtatóból vagy egy fénymásolóból kijön.
tonerkazetta
De mi védi meg a papírt attól, hogy ki ne gyulladjon? Elsősorban a sebesség – a papír olyan gyorsan áthalad az olvasztón, hogy nincs ideje túlságosan felforrósodni.
Miután a toner rákerül a papírra, a dob felszínén áthalad a lámpa. Ez az erős fény a fotoreceptor teljes felszínét megvilágítja, törölve ezzel a teljes elektromos vázlatot. Ezután a dob elhalad a koronadrót előtt is, ami pozitív töltéssel újratölti azt.
Tehát mindössze ennyi a nyomtatás menete. Persze, ha az egész folyamatot egyben nézzük, akkor jóval összetettebb. A következőkben minden egyes alkotóelemet részletesen megvizsgálunk, hogy végül megértsük, hogyan készül el egy szöveg vagy kép olyan gyorsan és pontosan.
Amibe a toner való…
A vezérlő
Mielőtt egy lézernyomtató bármit is tenne, szüksége van az oldal adataira, hogy feldolgozás után papírra tudja vinni. Ez a lépés a nyomtató saját vezérlőjének feladata.
A nyomtatásvezérlő a lézernyomtató legfőbb fedélzeti számítógépe. Egy porton keresztül (pl. USB) kommunikál a házi számítógéppel (ami lehet pl. a te számítógéped). A nyomtatási folyamat elején tehát a lézernyomtató és a számítógép adatot cserélnek, itt mindig a nyomtató vezérlője irányít; azaz elindítja a számítógép adatküldését, majd leállítja, amíg feldolgozza a kapott információt.
lézernyomtató port
Egy lézernyomtatónak többféle kommunikációs portja van.
Egy irodában egy lézernyomtató egyszerre több számítógéppel is össze lehet kötve, így egyszerre több dolgozó is tud nyomtatni saját számítógépéről. A vezérlő minden egyes csatlakoztatott számítógépet külön-külön kezel, tehát párhuzamosan több csatornán is képes kommunikálni. Éppen emiatt a tulajdonságuk miatt olyan népszerűek a lézernyomtatók.
Amibe a toner való…
Nyelv
Ahhoz, hogy a nyomtató vezérlője és a számítógép kommunikálni tudjon, ugyanazt a nyelvet kell használniuk az oldal adatainak egyeztetésekor. Régebbi nyomtatóknál a számítógép egy speciális formátumú szövegfájlt, egy kódot és néhány alapvető formázási instrukciót küldött a nyomtatónak. Mivel ezeknek a régebbi nyomtatóknak csak néhány betűtípusuk volt, ez egy elég egyszerű művelet volt.
Ma már több száz betűtípus közül választhatunk, így akár komplett grafikákat is nyomtathatunk. Ám ahhoz, hogy ezt a rengeteg különböző információt kezelni tudja, a nyomtatónak egy jóval összetettebb nyelvet kell ismernie.
Az elsőszámú nyomtatónyelvek ma a Hewlett Packard PCL nyelve (Printer Command Language) és az Adobe Postscript nyelve. Mindkettő vektorok segítségével ír le egy oldalt – ezek geometriai formák matematikai értékei, pontok sorozatai (bittérképek). A nyomtató veszi a vektorokat, és bittérképpé alakítja őket. Ilyen módon a nyomtató képes komplett oldalakat fogadni és feldolgozni, tartalmazzon az bármilyen betűtípust vagy képet.
Néhány nyomtató a jól bevált PCL helyett a GDI (graphical device interface) formátumot alkalmazza, aminél a számítógép saját maga készíti el a pontsort, így a nyomtató vezérlőjének már semmit nem kell átalakítania – csupán továbbküldeni a pont instrukciókat a lézernek.
A legtöbb lézernyomtatóban azonban a vezérlőnek önállóan kell összerendezni a számítógéptől kapott adatokat. Ezek az adatok tartalmaznak minden lényeges parancsot, ami a nyomtató feladatára vonatkozik – milyen papírt használjon, hogyan formázza meg az oldalt, milyen betűtípust alkalmazzon, stb. Ahhoz, hogy a nyomtató hibátlan munkát végezzen, a vezérlőnek pontos sorrendben kell megkapnia az összes parancsot.
Amibe a toner való…
Oldalszerkesztés
Miután megvan az adathalmaz, a vezérlő ezek alapján összerakja, hogyan is fog kinézni az oldal. Beállítja a szöveg margóit, rendezi a szavakat és elhelyezi a képeket, ha van. Az oldal összerendezése után egy speciális processzor fogja az oldal adatait – vagy teljes egészében vagy részenként – és apró pontsorokra tördeli. A következő részben látni is fogjuk, hogy a nyomtatónak ilyen formában kell az oldal, a lézer pedig majd a fotoreceptor dobján átírja.
A legtöbb lézernyomtató vezérlője minden nyomtatási adatot elment saját memóriájába, így sorba tudja rendezni a különböző feladatokat, vagy pl. időt spórol, ha egy dokumentumból több példányt kell nyomtatni (nem kell újra lekérni az adatokat a számítógéptől, hiszen a memóriában már megvannak).
Amibe a toner való…
A lézer
Mivel tulajdonképpen a lézer „rajzolja” meg az oldalt, a nyomtató lézerrendszerének rendkívül precíznek kell lennie.
A hagyományos lézerrendszer a következőkből áll:
Egy lézer, egy mozgatható tükör és egy lencse.
A lézer az oldal adatait – apró pontokat, melyek végül szöveggé vagy képpé állnak össze – egyszerre egy vízszintes vonalban kapja meg. Ahogy a sugár a dob körül mozog, a lézer minden egyes nyomtatandó pontra erős fényt bocsát, az üres helyekre azonban nem.
toner – lézernyomtató
A lézer a sugarat magát nem mozgatja, csak egy tükör irányába kilendíti azt. Ahogy a tükör mozog, lencsék sorozatán át megvilágítja a sugara. Ez a művelet korrigálja a torzulást, melyet a tükör és a dobon lévő pontok közötti távolság állandó változása okoz.
Az oldal írása
A lézerrendszer csak egy sávban, vízszintesen mozog. Minden vízszintes ütem után a nyomtató továbbmozdítja a fotoreceptor dobot, így a lézer már rajzolhatja is a következő sort. Ezt a pontos összehangolási műveletet egy kicsi nyomtató-számítógép végzi, még nagyobb sebességnél is precízen.
Néhány lézernyomtató LED-eket (fénykibocsátó diódákat) használ az oldal nyomtatása közben. Ez sokkal költséghatékonyabb, mint a valódi lézerrendszerek, azonban a végeredmény korántsem tökéletes, így drága, profi nyomtatókban nem találunk ilyet.
Amibe a toner való…
A toner alkalmazása
De hogyan is helyezi rá a nyomtató a tonert a dobon lévő elektrosztatikus vázlatra? A tonerpor a tintatartóban helyezkedik el; ez egy kicsi tároló. A nyomtató összegyűjti a kellő mennyiségű tonert a tárolóból; ezt egy előhívó-berendezéssel teszi. Az „előhívó” tulajdonképpen kicsi, negatív töltésű, mágneses szemcsék összessége. Ezek az apró szemcsék egy forgó, fém hengerre gyűlnek össze, ami végül „kihordja” a tonert a tárolóból.
Az előhívó negatív töltésű szemcséi magukhoz vonzzák a pozitív töltésű toner részecskéket. A dobhoz érve a henger lesöpöri a szemcséket, és mivel az elektrosztatikus vázlat sokkal erősebb negatív töltéssel rendelkezik, mint az előhívó szemcséi, a dob végül bevonzza a tintarészecskéket.
tonerkazetta
Sok nyomtatóban a tonertartó, az előhívó és a dobrendszer egyetlen, cserélhető patronban helyezkedik el.
A dob végül elhalad a papír fölött, ami még erősebb töltéssel rendelkezik, így magához vonzza a toner részecskéket. Begyűjtve a tonert, a papír töltését egy koronadrót azonnal semlegesíti. Ezen a ponton az egyetlen dolog, ami a tonert a papíron tartja, az a gravitáció – ha ilyen állapotában ráfújnánk a lapra, eltűnne a vázlat. Hogy ez ne történjen meg, a papírnak át kell haladni az olvasztón, ami majd fixálja a tonert. Az olvasztó hengereit kvarclámpák hevítik, így a tonerben lévő műanyag összetevők megolvadnak, ahogy a papír áthalad.
De hogyhogy nem ragad rá a toner poros papír az olvasztó hengereire? Ezért van teflonbevonat a hengereken; ez ugyanaz a tapadásmentes bevonat, ami megakadályozza, hogy a reggelink leragadjon az edény aljára.
Amibe a toner való…
Színes lézernyomtatók
Kezdetben a legtöbb lézernyomtató egyszínű volt (fekete írás fehér papíron). Ma azonban már rengetegféle színes nyomtató létezik.
Lényegében véve a színes nyomtatók ugyanazon az elven működnek, mint ez egyszínű nyomtatók, kivéve, hogy itt már az egész nyomtatási folyamat egymás után négyszer történik – ciánkékkel, magentapirossal, sárgával és végül feketével. E négy alapszín megfelelő arányban kombinálva a színek teljes skáláját képes előállítani.
Egy színes lézernyomtató belseje:
lézernyomtató belseje
Erre számtalan mód van. Néhány modellnek 4 tintája és 4 előhívó egysége van. A lézer megrajzolja az elektrosztatikus vázlatot az egyik színnel, majd annak aktiválja az adott szín előhívóját. Így ez a szín kerül először papírra, majd ugyanez a művelet megismétlődik a többi színnel is. Más nyomtatók még a vázlat elkészítése előtt mind a 4 színt ráteszik egy palettára.
Néhány, drágább nyomtatónak minden színre külön nyomtatóegysége van, ami tartalmaz egy lézerrendszert, egy dobot és egy tintaegységet. Ebben az esetben a papír végighalad mindegyik szín dobján és begyűjti a színeket.
Amibe a toner való…
A lézernyomtató előnyei
Tehát miért vegyünk inkább lézernyomtatót az olcsóbb tintasugaras helyett? A lézernyomtató legfőbb előnye a sebesség, a pontosság és a gazdaságosság. Egy lézernyomtató mozgása rendkívül gyors, így nagyobb sebességgel képes „írni”, és lézersugara állandó átmérőjének köszönhetően sokkal precízebben rajzol, mint egy tintasugaras.
A lézernyomtatók drágábbak is, ám fenntartásuk egyáltalán nem kerül több pénzbe – a tonerkazettákkal nyomtatható oldalak száma általában lényegesen magasabb a tintapatronokénál, és bár általábban drágább 1 tonerkazetta mint 1 tintapatron, mégis sokkal több festéket tartalmaz ezért 1 oldal kinyomtatása jelentősen olcsóbb. Az irodák, ahol sokszor hosszú dokumentumokat nyomtatnak, ezért is használják szívesebben a lézernyomtatót, hisz egy kisebb irodában egy ilyen gép mindenkit kiszolgál.
Eleinte a lézernyomtatók túl drágák voltak ahhoz, hogy valaki csak otthoni használatra vegyen egyet, ám mára már bebizonyosodott, hogy gazdaságossága miatt megéri az árát. A mai árakat nézve pedig kiderül, hogy egy kicsivel több pénzért már tintasugaras nyomtató helyett vehetünk egy alap lézernyomtatót is.
A technológia fejlődésével a lézernyomtatók ára törvényszerűen nő, ám napról napra újabb és újabb eszközök jelennek meg az elektrosztatikus nyomtatásra. Ennek ellenére sok feltaláló meggyőződése, hogy még mindig csak gyerekcipőben járunk a statikus elektromosság terén!