Jak działa drukarka laserowa?

Niemal każdy z nas korzysta z technologii na co dzień, ale rzadko kiedy zagłębia się w jej tajniki. Smartfon dzwoni? Fajnie! Transfer danych przyśpieszył? Super! Pliki się drukują? No to kolorowo! Dopóki otaczający nas sprzęt działa prawidłowo, nie zastanawiamy się, jak przebiegają poszczególne czynności. Z myślą o poszukiwaczach wiedzy, dla których działanie drukarki wykorzystującej laser nadal jest tajemnicą, opowiem jak zbudowana jest drukarka laserowa oraz krok po kroku wytłumaczę jak działa to urządzenie. Przygotuj się, bo może być gorąco, ponieważ temperatura w środku sięga nawet do 220°C.

Pierwsza drukarka laserowa na świecie

Technologia druku laserowego do najmłodszych nie należy. Historia drukarek laserowych sięga aż 1938 roku, kiedy to Chester Carlson dał początek technologii kserografii, wykonując pierwszą udaną kopię dokumentu. Zdolny fizyk nie poprzestał jednak na badaniach. To właśnie on założył firmę, która funkcjonuje do dziś jako Xerox Corporation.

Xerox miało kluczową rolę w rewolucji druku laserowego poprzez wprowadzenie urządzenia Xerox 914. Dziś „dziewięćset czternastkę” nazwalibyśmy wysokowydajnym urządzeniem wielofunkcyjnym. W roku 1959 nie było jednak Wi-Fi oraz komputerów osobistych – a co za tym idzie – jej podstawową funkcję stanowiło kopiowanie dokumentów w czerni. Do tego z zawrotną prędkością – 7 stron na minutę.

Niestety, Xerox 914 nie był pozbawiony wad, co pokazuje fakt, że dołączano do niego gaśnicę. Dlaczego? Sprzęt lubił się czasem zapalić podczas pracy. Ralph Nader, amerykański polityk i aktywista społeczny, opowiadał niegdyś, że używana w jego biurze kopiarka stanęła w ogniu trzy razy w ciągu zaledwie czterech miesięcy!

Pomimo problemów w początkowym okresie istnienia, świat techniki uznaje Xerox 914 za matkę powszechnie dziś używanych drukarek laserowych. Od lat 80. XX wieku, kiedy to pojawiły się pierwsze drukarki laserowe do użytku domowego, czyli HP LaserJet, technologia druku laserowego dynamicznie się rozwijała. Jesteśmy już w trzeciej dekadzie XXI wieku, a drukarki dalej wykonują swoją robotę, dostarczając nam wydruków na co dzień.

Budowa drukarki laserowej – podstawowe informacje

Zapraszam Cię teraz na podróż w głąb technologii drukarki laserowej, która posługuje się światłem laserowym do wydruku obrazów i tekstu na papierze. Oto ogólny opis tego, jak zbudowana jest drukarka laserowa:

• Podstawowa elektronika – jest to między innymi płyta główna, która skrupulatnie zarządza procesem drukowania. Formater odpowiada za komunikację między drukarką a np. komputerem (czyli pobiera dane z komputera lub innych źródeł i przesyła je do drukarki).
• Moduł lasera – charakterystyczny element drukarki laserowej, który generuje skupioną wiązkę światła laserowego. Ta wiązka jest kontrolowana przez procesor i odtwarza to, co chcemy wydrukować.
• Fuser – zgrzewa toner z papierem, aby proszek został na nim trwale przymocowany. To właśnie tutaj osiągana jest temperatura około 220°C.
• Dolny podajnik papieru – z tego miejsca automatycznie pobierany jest papier do drukarki. Tutaj mamy możliwość załadowania większej ilości kartek.
• Rolka poboru papieru – pobiera papier z podajnika i przekierowuje go w odpowiednie miejsce, gdzie drukowanie będzie się odbywać.
• Duplex (opcjonalnie) – pozwala na obustronne drukowanie kartki papieru. Może być automatyczny (przez co nie musisz ręcznie odwracać kartek, a co za tym idzie – oszczędzasz czas i wysiłek) lub ręczny (czyli sam przekładasz kartkę, aby wydrukować coś na obu stronach).
• Toner – proszkowy materiał służący do przenoszenia obrazu lub tekstu na papier podczas drukowania. Składa się on z drobin żywicy, pigmentu i żelaza. Cząstki te są bardzo, ale to bardzo małe, a ich średnica waha się od 0,1 do 100 mikrometrów. Więcej o tym, co zawiera toner, opowiadam >TUTAJ<.
• Bęben – ma powłokę światłoczułą, która reaguje na wiązkę lasera i tymczasowo utrwala nasz wydruk. W zależności od modelu drukarki, ilość bębnów może się różnić. O rodzajach i o tym do czego służy bęben światłoczuły pisałem w artykule Bęben do drukarki – co to jest?.
• Pojemnik odpadowy – w tym miejscu gromadzone są odpady, które powstają podczas procesu drukowania, czyli pozostałości tonera.
• Rolki wyjścia – odgrywają kluczową rolę podczas transportowania papieru na zewnątrz urządzenia, gdzie można go odebrać.
• Skaner i kopiarka (opcjonalnie) – jest to dodatkowy komponent, który umożliwia przenoszenie dokumentów, zdjęć i innych materiałów na papierze do formatu elektronicznego oraz pozwala na ich kopiowanie.
• Interfejs użytkownika – można wyróżnić trzy rodzaje: dotykowy (bez dodatkowych przycisków lub panel z przyciskami), analogowy (same przyciski) oraz systemowy (poprzez podłączenie drukarki kablem USB lub przez Wi-Fi). Umożliwia on kontrolę i konfigurację różnych ustawień drukowania.
• ADF (ang. Automatic Document Feeder) – jest dodatkowym podajnikiem górnym do skanowania, kopiowania lub faksowania dokumentów.

Warto dodać, że drukarki laserowe mogą różnić się między sobą w zależności od modelu i producenta, ale powyższy opis stanowi podstawowy schemat budowy większości drukarek laserowych.

Jak działa drukarka laserowa – proces drukowania

Dokonanie wydruku nie byłoby możliwe bez pomocy odpowiedniego języka opisu strony, czyli PDL (ang. Page Description Language). Obecnie, najpopularniejszy język opisu strony stanowi PCL (ang. Printer Command Language). Opracowali go eksperci z firmy Hewlett-Packard, znanej nam pod nazwą HP. Sprawa wygląda nieco inaczej w przypadku zastosowań poligraficznych. Wówczas PCL zastępuje PostScript – dzieło programistów z Adobe System.

Oto jak przebiega proces wydruku laserowego, który przenosi nasze dokumenty z cyfrowego świata na realny papier:

1. Przesyłanie danych

Niestety wyżej wspomniany język opisu strony na niewiele się nam przyda bez sterownika. To właśnie sterownik drukarki laserowej po kliknięciu „Drukuj” odpowiada za połączenie pomiędzy urządzeniem peryferyjnym (drukarką) i źródłem danych (np. komputerem). To właśnie wtedy lawina danych, które mają zostać wydrukowane, spływa do drukarki, a zainstalowany w jej wewnętrznym sofcie interpreter języka tworzy bitmapowy obraz wydruku.

2. Naładowanie bębna

Bęben światłoczuły jest przygotowywany poprzez naładowanie go stałym ładunkiem elektrycznym. To sprawia, że powierzchnia bębna staje się negatywnie naładowana. Dzięki temu przygotowany jest on do przyjmowania obrazu.

3. Generowanie obrazu

Następnie nadchodzi chwila tworzenia obrazu. Laser w drukarce laserowej jest aktywowany i naświetla bęben światłoczuły. Proces odwzorowania przebiega poprzez punktowe rozładowanie poszczególnych powierzchni bębna. Ładunek elektryczny zostaje chwilowo zneutralizowany, tworząc obszar neutralny. Powstaje tymczasowy obraz, zwany obrazem elektrostatycznym.

4. Przyciąganie tonera

Bęben światłoczuły znajduje się bardzo blisko zespołu wywołującego, zawierającego kasetę laserową z tonerem. Cząsteczki tonera są przyciągane do bębna w miejscach, w których laser naniósł utajony obraz wydruku. Proszek przykleja się do bębna, formując obraz.

5. Przenoszenie tonera

Kolejnym etapem procesu wydruku laserowego jest przenoszenie cząsteczek tonera na arkusz, przemieszczający się pomiędzy rolkami zamontowanymi pod bębnem. Papier przyciąga toner i powoli odciska obraz z bębna na swoją powierzchnię (przy drukarkach monochromatycznych). Natomiast w przypadku kolorowych drukarek laserowych w tym procesie pośredniczy jeszcze pas transferowy.

6. Zgrzewanie

Drukowanie się jeszcze nie kończy, gdyż drobiny tonera są związane z arkuszem papieru jedynie elektrostatycznie. Teraz kolej na przejście przez fuser i wałek dociskowy – tutaj, jak wspomniałem wcześniej, temperatura osiąga nawet 220°C, lub w niektórych przypadkach nawet więcej. Pod wpływem tak wysokiej temperatury toner zgrzewa się z papierem, tworząc stały obraz wydruku.

7. Czyszczenie i rozładowanie bębna

Część tonera może pozostać na bębnie po zakończonym procesie drukowania. Aby przygotować go do nowego cyklu nadmiar proszku jest usuwany. Potem następuje rozładowanie bębna i przywrócenie początkowego ładunku elektrycznego.

8. GOTOWE!

Proces wydruku został zakończony i papier może zostać wyjęty z drukarki, abyś mógł podziwiać powstałe dzieło.

Chociaż czytając opis możesz odnieść wrażenie, że cały proces jest skomplikowany, w rzeczywistości są to zaledwie sekundy. Szybkość wydruku zależy jednak od modelu drukarki. Jedne drukują szybciej, inne trochę wolniej.

Kilka słów o zaletach drukarek laserowych…

Zaletą technologii druku laserowego jest na pewno trwałość. Mówię tu zarówno o wydrukach laserowych, jak i samej eksploatacji urządzeń. Sam widziałem laserówki, które pamiętają czasy Windowsa 98, a mimo to wciąż drukują. Wydruki z drukarek laserowych cieszą się również większą trwałością niż wydruki atramentowe.

Dzięki precyzyjnym mechanizmom i zaawansowanej technologii, drukarki wykorzystujące laser oferują również doskonałą jakość wydruków. Każdy szczegół jest wyraźny, a tekst czy grafika prezentują się czytelnie.

Drukarki laserowe umożliwiają szybsze drukowanie w porównaniu do drukarek atramentowych. To szczególnie ważne w środowiskach, gdzie każda sekunda się liczy.

Choć początkowy koszt zakupu może być wyższy, to jednak drukarki laserowe przynoszą oszczędności w dłuższej perspektywie. Koszty eksploatacji są niższe, a tonery są bardziej trwałe niż tusze atramentowe.

I pomyśleć, że za każdym zadrukowanym arkuszem papieru stoi technologia, która ma ponad 80 lat…

Jeśli interesuje Cię zakup drukarki laserowej, to sprawdź moje najnowsze propozycje drukarek laserowych do domu.

Opracowanie: Kacper Dulewicz