Как работает лазерный принтер

Печать электричеством

Лазерный принтер печатает текст и графику на обычной бумаге с помощью ксерографии — того же процесса, что и копировальный аппарат. Разница в том, что копир «фотографирует» лежащий на стекле документ, а принтер рисует изображение на барабане лазерным лучом по данным из компьютера^[1][2].

Слово «ксерография» составлено из греческих ξερός — «сухой» и γράφω — «пишу»: это сухая печать, без жидких чернил^[3].

Что внутри

• Фотобарабан (фотовал) — алюминиевый цилиндр с покрытием, которое меняет сопротивление на свету: в темноте держит заряд, а под лучом начинает проводить ток^[1].
• Коротрон или зарядный валик — заряжает барабан^[1].
• Блок лазера с вращающимся зеркалом и линзами^[1].
• Магнитный вал с бункером тонера^[1].
• Ролик переноса — под бумагой^[1].
• Печка — блок закрепления из двух валов^[1].
• Ракельный нож — лезвие очистки — и бункер отработанного тонера^[1].

Пять шагов печати

1. Зарядка. Барабан вращается, и коротрон — натянутая проволока под высоким напряжением — или резиновый зарядный валик наносит на его поверхность равномерный заряд, обычно отрицательный^[1].

2. Засветка. Луч лазера попадает на вращающееся многогранное зеркало, оно гоняет луч поперёк барабана, а линзы фокусируют его в точку^[1][2]. Лазер включается только там, где на странице должен быть тонер. В освещённых точках покрытие становится проводящим, и заряд стекает на металлическую основу. На барабане появляется невидимое электростатическое изображение страницы^[1]. Лазер мигает очень быстро — до 65 миллионов точек в секунду^[2].

3. Проявка. Магнитный вал выносит из бункера тонер. Частицы заряжены так же, как барабан, поэтому от незасвеченных мест отталкиваются, а к засвеченным, где заряд меньше, прилипают^[1]. Невидимый рисунок становится видимым^[1].

4. Перенос. Под листом стоит ролик переноса с зарядом противоположного знака. Он притягивает частицы, и тонер перебирается с барабана на бумагу^[1]. Если в этот момент вынуть лист, рисунок можно стереть пальцем: порошок держится только статикой^[1].

5. Закрепление. Лист проходит через печку: верхний вал с нагревателем внутри и нижний прижимной. При 180–220 °C тонер плавится и вдавливается в бумагу, а остыв, застывает намертво^[1]. Поэтому свежий отпечаток тёплый — и не боится влаги, истирания и выцветания^[1].

Озон и запах принтера

Высокое напряжение коротрона ионизирует воздух — возникает коронный разряд, а с ним и озон: часть молекул кислорода O₂ превращается в O₃. Зарядные валики позволили снизить напряжение и уменьшить выделение озона ^[1].

Как печатают цветом

В цветном принтере четыре тонера — голубой, пурпурный, жёлтый и чёрный (CMYK), и для каждого цвета изображение строится отдельно^[2]. Тонер с барабанов собирают на ленту переноса, на ней складывается полноцветная картинка, а уже с ленты она переходит на бумагу и попадает в печку^[1]. Вместо лазера некоторые принтеры засвечивают барабан линейкой светодиодов^[1].

История: от сухой копии до LaserJet

• 22 октября 1938 года американский изобретатель Честер Карлсон с помощником Отто Корнеи получает в домашней лаборатории в Нью-Йорке первый ксерографический оттиск^[3]. Годами ему отказывали — изобретение казалось громоздким и пачкало листы^[3].
• Лицензию купила фирма Haloid. Название «ксерография» для неё придумал профессор-филолог, а Карлсон сократил слово до xerox^[3]. Первый аппарат, Model A, вышел в конце 1940-х; он требовал ряда ручных операций^[1][3].
• 1959 — полностью автоматический Xerox 914, 7 копий в минуту, прообраз всех копиров и лазерных принтеров; Haloid переименовывается в Xerox^[1][3].
• 1969 — инженер Xerox Гэри Старкуэзер придумывает «рисовать» изображение лазером прямо на барабане копира. В 1971 году в исследовательском центре Xerox PARC он переделывает копир Xerox 7000 в лазерный принтер ^[2].
• 1976 — первый серийный лазерный принтер IBM 3800 для вычислительных центров: 215 страниц в минуту ^[2]. В 1977 выходит Xerox 9700^[2].
• 1979 — Canon выпускает недорогой настольный LBP-10, а потом движок Canon CX^[2].
• 1984 — HP LaserJet на движке Canon CX, 8 страниц в минуту. К 1985 году HP заняла почти весь рынок настольных лазерных принтеров; по-настоящему доступными их сделали сменные картриджи с тонером ^[1].

Как получается сам луч, — в статье «Как работает лазер», а почему лист в принтере именно такого размера, — в статье «Формат А4».