101 клавиша и 10 000 светляков

Когда кто-то говорит «лазерный принтер» или «струйный принтер», всем примерно ясно, что это за аппарат, как он выглядит и даже сколько стоит. Словосочетание «светодиодный принтер» или «LED — принтер» пока еще вызывает удивление.

Возможность изобретения устройства, позволяющего относительно быстро переносить свои мысли на бумагу, будоражила пытливые умы не одну тысячу лет. Но факт остается фактом: пишущие машинки стали серийно выпускаться только в 1870 году. Причем я прошу обратить особое внимание на фразу «серийно выпускаться». Почему? А потому, что отдельных разработок была уйма, и только самые удачные решения заинтересовали расчетливых американских промышленников.

Прошло чуть больше ста лет, людям стало лень долбить по клавишам пишущих машинок, и они единогласно предпочли им текстовый редактор от Microsoft с выводом результатов работы по нажатию клавиш Ctrl + Р. Заметьте, что для повальной принтеризации всего и вся человечеству потребовалось только полвека.

Самые первые принтеры мало чем отличались от какого-нибудь «Ундервуда», и назывались они лепестковые. Символы размещались на вращающемся барабанчике и, прижимаемые тем или иным механизмом в нужный момент к бумаге через красящую ленту, оставляли соответствующий отпечаток. Непонятно, кому они были нужны в принципе, ведь даже до появления термина «персональный компьютер» оставалось лет 30, а те ЭВМ, что на лампах и реле, «соображали» в двоичных кодах, и для печати текста им требовалась нехилая программа — транслятор и «драйвер» конкретного печатающего устройства. Да и моргающими лампочками они обходились с успехом, по крайней мере операторы вполне понимали своих «мозговитых питомцев». Понятно, что и в магазинах принтеры, как сейчас, не продавались. Аппарат был громоздким, капризным, стучащим — прямо — таки панковским.

Менять литерную головку каждый раз, когда требовалось напечатать текст другим шрифтом,занятие нудное и грязное, поэтому, едва появившись, лепестковые аппараты уступили дорогу матричным принтерам. Модернизация случилась в 1964 году стараниями инженеров корпорации Seiko Epson. Общий принцип работы такого устройства понятен, думаю, многим: знак формировался не в литейном цеху завода, а непосредственно перед печатью благодаря кассете с тонкими вольфрамовыми иголочками, выдвигаемыми из печатающей головки электромагнитом. Бумага продвигалась построчно, а скорость печати измерялась еще не в страницах в минуту, а в символах в секунду. Вдумайтесь!

После серии ударов ощетинившейся головкой по красящей ленте красивый слог струится по листу, буковки четкие, ровные — на зависть «Ятраням» и «Любавам». Твену бы очень понравилось.

Со временем стало очень не хватать многоцветной печати, но это решалось за счет установки ленты другого цвета или специального механизма ее подъема / опускания, если она изначально была комбинированной — двухцветной. Не RGB, конечно, но по тем давним представлениям и это было круто. По мере усовершенствования этих визжащих «дикобразов»увеличения количества иголок, уменьшения их диаметра, освоении печати в оба хода головки — стало ясно, что это полумеры: нужно менять технологию. Кардинально. И несмотря на то что матричные принтеры живы и поныне, только сменили род деятельности и стали узкоспециализированными, в начале 70 — х Гарри Старкуезеру из Xerox Palo Alto Research Center уже было ясно, что когда-нибудь в светлом будущем в каждом зажиточном офисе будет трудиться…

Лазерный принтер

Для того чтобы реализовать в железе столь привычный для нынешних секретарш лазерник, потребовалась особая, уличная магия. И сейчас, когда многое стандартизировалось и упростилось, это по-прежнему один из самых замысловатых по конструкции околокомпьютерных девайсов, использующих законы физики чуть ли не всех ее разделов. Чтобы объяснить принцип работы и преимущества светодиодного принтера, сначала просто необходимо рассмотреть устройство лазерного. Чтобы потом не появлялось ненужных вопросов типа: «Зачем в цветном лазернике монохромный лазер и почему эта коробка постоянно пахнет озоном?» Итак, что происходит, когда вы жмете кнопку «Печать», а в это время в принтере начинает что-то раскручиваться и одновременно потрескивать?

Процесс переноса изображения на бумагу в лазернике — настоящий конвейер из нескольких этапов. Пока бумага из лотка затаскивается подающим механизмом в рабочую зону, ваша страница с текстом преобразуется в так называемое растровое изображение и сохраняется в буферной памяти девайса. Одновременно с этим раскручиваются до определенных конструкцией принтера оборотов призма и селеновый фотобарабан — важнейший узел любого лазерника, и одновременно он же электрически заряжается от растянутой вдоль него тонкой проволоки — коронатора. Бумага проходит через собственный коронатор и приобретает электростатический заряд, противоположный по знаку тому, которым заряжен барабан. Иногда подача высокого напряжения на лист производится специальным «зарядовым» роликом, через который прокатывается бумага.

Барабан называется светочувствительным по той причине, что, когда на него попадает свет, в этих местах он становится электропроводящим, и заряд в этих точках отсутствует, поскольку стекает на металлический вал. Есть в принтере и еще одна очень важная деталь — оптическая система. Это, как правило, шестигранная зеркальная болванка, вращающаяся с большой скоростью, благодаря которой луч лазера может перемещаться вдоль поверхности барабана.

Следующие процессы протекают практически одновременно: лазер, включаемый и выключаемый в нужный момент микропроцессором, свет от которого позиционируется на барабане крутящейся призмой, формирует пока еще невидимую строку изображения или текста, после чего шаговый двигатель сдвигает фотобарабан на одну позицию, и процесс повторяется. От качества оптики и величины шага фотовала зависит разрешение принтера в целом. Сформированный кусок изображения достигает емкости с тонером, который, будучи тонкодисперсным, надежно прилипает к фотобарабану в местах, которых не «касался» лазерный луч. Когда окрашенная часть фотовала добирается до бумаги, при прокатывании ее между фотобарабаном и прижимным валиком происходит перенос красителя с фотовала на бумагу. Но пока тонер держится на листе только за счет электростатики, и его можно легко стряхнуть. Чтобы закрепить полученный оттиск, лист проходит между тефлоновыми вальцами, нагретыми до определенной температуры, после чего тонер расплавляется и намертво прикипает к бумаге. Неиспользованный тонер с фотовала отделяется специальным скребком и попадает в «мусорный контейнер». По прошествии времени часть красящего порошка, несмотря на все чистящие приспособления, скапливается на барабане, и принтер начинает неистово «полосить».

Цветной лазерник устроен в точности так же, только фотобарабанов в нем обычно четыре, и бумага насыщается тонерами разных цветов последовательно и лишь потом отправляется в печь. Помимо усложненной механики работы добавляется и электронному мозгу — исходный файл, перед тем как начать заряжать фотовал, нужно превратить в четыре по цветовому признаку и точно совместить изображение во время печати.

Может ли такой техномонстр стоить дешево? Априори нет. Оптика, источники высокого напряжения, шаговые моторы с нетривиальными характеристиками, тефлоновые валы с нагревателем — это далеко не все, что можно отыскать внутри, сняв крышки.

Так что первый недостаток — сложность и высокая цена лазерника. Хотя сейчас, когда новехонький монохромный аппарат можно приобрести тысячи за две, это уже не так актуально. Второе — пресловутый запах озона. Его появление, надеюсь, понятно: устройство, в котором конструктивно используется коронный разряд, легко придаст необходимую энергию для превращения 02 в 03. Озон в больших количествах вреден, неполезен и тонер, который может попасть в организм через органы дыхания и наделать там бед. Не нравится избалованным пользователям и относительно долгое время выхода первого отпечатка — это вынужденная пауза для разогрева печки. Ну, и последнее — цена расходников и обслуживания. Все это тоже не бесплатно, а в сравнении со струйниками, которые при правильном обращении и обслуживать — то не надо, вообще дорого. Не пытайтесь включить какой-нибудь LaserJet через ИБП: электричество лазерники кушают охотно, а в момент пуска и разогрева печи потребляют до 2 кВт — сожжете бесперебойник. Весь этот список минусов уравновешивается плюсами — это большая скорость работы и низкая цена заполненной текстом страницы, высокое разрешение, долгий ресурс барабана и тонера.

Так что лазерный принтер, несмотря на сложную конструкцию, до сих пор практически не имеет конкурентов, если не считать появившийся в конце 80 — х…

Светодиодный принтер

По принципу действия он совсем недалеко ушел от лазерного принтера, но технически значительно его проще. «Под нож» был отправлен сам полупроводниковый лазер с системой зеркал и вращающейся призмой и схема развертки луча. Никуда не делся и фотобарабан, поскольку технологический принцип — сухой электростатический перенос — остался тем же. Устройства подачи бумаги, расплавления тонера, растрирования изображения также принципиально не изменились.

Для засветки фотобарабана применяется матрица из нескольких тысяч сверхминиатюрных светодиодов, распаянных на узкой линейке, установленной на небольшом расстоянии от барабана. Количество «светиков» просто поражает. Оно напрямую зависит от разрешения принтера и может достигать 1200 штук на дюйм!

Для того чтобы получить световые точки весьма малого размера, применяется оптическая система из кусочков оптоволокна, смонтированных аналогично светодиодам в матрицу, которая обеспечивает попадание света точно в необходимое место на фотобарабане. Причем благодаря тому, что источник света неподвижен и всегда расположен перпендикулярно поверхности фотобарабана, даже при более низком, чем у лазерника, разрешении LED — принтер производит более четкие отпечатки.

Светодиодный принтер в сравнении с лазерным имеет и более высокое быстродействие. Почему? Дело в конструкции. Схема развертки лазерного принтера должна была успевать прогнать луч по поверхности и провернуть фотобарабан так, чтобы переносимое изображение не было искаженным. При высокой скорости печати «благодаря» построчной обработке информации могут появиться геометрические неточности — наклон строк,чтобы избавиться от них нужно либо снижать разрешение, либо ставить второй лазер со своей схемой развертки и распараллеливать задачи обоих источников света. Это экстенсивный путь, ведущий к дополнительным затратам и усложнению и так непростого устройства. В LED — принтерах конструктивно ограничений на скорость печати нет. Светодиоды имеют очень высокое быстродействие, матрица с ними, как я говорил, расположена параллельно фотобарабану, а включить тысчонку — другую светодиодов, провернув после этого вал, и зажечь другую группу «светиков» можно очень быстро. XXI век на дворе.

А куда же подевался озон и как заряжается фотобарабан, если принципы работы принтеров не различаются? В светодиодных принтерах коронатор не используется. Фотовал заряжается от специального ролика, прижатого к нему, на который подано высокое напряжение. Этот метод далеко не нов и не является исключительной прерогативой «светодиодников» в последних моделях лазерных принтеров заряд барабана производится по тому же принципу. Но в LED — аппаратах нет и другого источника ионизирующего излучения — лазера, а значит, озону взяться просто неоткуда. Конечно, количество озона, выделяемое при подаче высокого напряжения на корона — тор, в разы больше того, что производит лазерный луч, так что преимущество на самом деле заключается в усовершенствованной технологии зарядки барабана электричеством.

А как же недостатки? В любом современном устройстве они есть, не стал исключением и светодиодный принтер. Существующими способами производства оказывается невозможно изготовить не то что две совершенно одинаковые LED — мат — рицы, а даже два отдельных светодиода, поэтому двух идентичных светодиодных принтеров не существует.

Тем временем в реальной жизни…

…две технологии, светодиодная и лазерная, существуют параллельно. Как это часто бывает, годами отработанный в деталях лазерный принтер пока не собирается сходить со сцены и уступать место светодиодному собрату.

Если говорить о LED — принтерах, первая компания, которая приходит на ум,- OKI. Эта японская фирма специализируется на светодиодных принтерах, являясь их самым известным производителем. Не все знают, но печатающие устройства с матричными светодиодами в основе выпускают и Xerox Михаил Финогенов рассказал о Xerox Phaser 6010 on, «Печать без лазера и чернил», и Panasonic, и Куосега. Но производителей традиционных лазерных принтеров намного больше. Их устройства прочно заняли корпоративную нишу, и только время сможет показать, какая из технологий более конкурентоспособна. Не последнюю роль в распространении той или иной технологии играет цена конечного устройства, а монохромные лазерники сейчас подешевели просто до неприличия, и светодиодные собратья снова оказались в роли догоняющих.

Стоит вспомнить давнюю ошибку руководства OKI, которое, представляя новые принтеры в России, позиционировало их как «самые дешевые принтеры для работы», предлагая типично домашнюю модель принтера OkiPage 4W, хорошо сработала разработка фирменного стиля. При высоких нагрузках недорогой принтер с ресурсом 2500 листов в месяц отправлялся на тот свет очень быстро.

Не стоит забывать и о расходных материалах, прежде всего о тонере. Заботясь о качестве отпечатков, OKI еще в 1996 году для своих пестуемых светодиодных принтеров запатентовала так называемый сферический тонер. Микроскопическая частичка такого порошка представляет собой полимерную шарообразную оболочку, в которой заключено мягкое красящее содержимое. Когда такой тонер попадает в печку, «скорлупа» расплавляется и раздавливается. При этом тонер не «рассыпается» по поверхности бумаги, что отчетливо видно по плавным краям букв и на отпечатанных рисунках. Поскольку в нашей стране заправка принтеров производится в индустриальных масштабах, никто в такие «мелочи» не вдавался, и картриджи LED — принтеров, особенно эксплуатируемые в офисах, засыпали обычным молотым порошком, что приводило не только к ухудшению качества печати, но и выходу из строя самих устройств, любящих сыпучий тонер. Попытка сэкономить не самым лучшим образом добила репутацию светодиодных принтеров, хотя, если пользоваться оригинальной «расходкой», ресурс LED — принтеров не хуже такового у лазерников, а стоимость отпечатка даже ниже. OKI, кстати говоря, дает пожизненную гарантию на свои устройства. Но, к сожалению, из двух принтеров, худшего, но пригодного к заправке практически без опасений за «здоровье» и лучшего, который категорически не рекомендуется засыпать «левым» порошком, в нашей стране выберут первый.

Перспективы

В связи с бурным развитием светодиодных технологий и, как следствие, удешевлением полупроводниковых источников света, скорее всего, производство светодиодных принтеров в ближайшее время станет интенсифицироваться. Нет никаких видимых причин, кроме экономических, изготавливать технически более сложные устройства, когда управляющая электроника и светодиоды стоят так дешево читай — кроме соображений монополистов, в чьих руках находятся фабрики по выпуску как конечных устройств, так и оригинальных компонентов лазерных принтеров). Применительно к нашей стране будущее светодиодных принтеров станет светлым только тогда, когда их покупка будет выгодна большим компаниям, а это, в свою очередь, произойдет только в том случае, если будет найдена отработанная система перезаправки картриджей с гарантированным снижением стоимости печати, не «убивающая» принтер столь быстро. Можно констатировать, что популярность к тому или иному устройству вывода информации на бумагу в России приходит только таким изощренным путем. Правда, к тому времени сами способы переноса инфы на лист могут кардинально измениться, и тогда светодиодный принтер останется забавным устройством, которое так и не нашло себе достойного места среди аппаратов, заметно улучшивших жизнь человечества. А в качестве примера вспомните замечательную разработку Sony — MiniDisc, не заменивший аудиокассету в 1992 году, такой совершенный и якобы безальтернативный.