Technologia laserowa

Historia, Produkty, Budowa proszku tonera

Skąd wzięło się słowo „xero”

Słowo xerography (kserografia) powstało w wyniku połączenia dwóch greckich słów, które można przetłumaczyć jako „suchy” i „pisanie”. Tymi właśnie słowami opisano metodę przenoszenia na papier obrazu z płytki półprzewodnikowej, który został na niej utworzony pod wpływem naświetlenia i przenoszenia naładowanego elektrycznie proszku.

Pierwsza kopia w tej technologii powstała już w 1938 roku. W 1946 roku podpisana została umowa, na mocy której wykorzystano pomysł kserograficzny przy produkcji kopiarek. Firma która kupiła pomysł wkrótce zmieniła nazwę na The Xerox Corporation.
Już w 1949 roku na rynku pojawiły się pierwsze kopiarki marki Xerox, model A. Posiadały skomplikowaną konstrukcję i wymagały wykonania kilku ręcznych czynności aby utworzyć jedną kopię. Automatyczna wersja urządzenia pojawiła się 10 lat później, potrafiła kopiować z prędkością 7 stron na minutę i nosiła nazwę Xerox 914. Wzorując się na modelu Xerox 914 wiele firm budowało własne urządzenia.

Technologia laserowa swoje korzenie ma w 1969 roku, ponieważ wtedy w firmie Xerox rozpoczęły się prace nad drukiem laserowym. W 1971 roku połączono wyniki tych badań z dostępnymi technologiami stosowanymi w kopiarkach Xerox. W wyniku prac w roku 1977 powstała pierwsza drukarka laserowa, Xerox 9700. Kosztowała 350 tys. dolarów, była wielkości trzech dużych biurek, więc z racji ceny i rozmiarów przeznaczona była raczej dla dużych biur. Umożliwiała czarno-biały, automatyczny, dwustronny druk z rozdzielczością 300 dpi. W przypadku druku jednostronnego osiągała budzącą szacunek prędkość 120 stron A4 na minutę.

W 1983 roku w firmie Canon opracowany został pierwszy stosunkowo tani mechanizm druku laserowego „LPB-CX”, który umożliwiał wydrukowanie 3000 stron z prędkością 8 stron na minutę w rozdzielczości 300 dpi. Canon sprzedał swoją technologię firmom Hewlett-Packard i Apple. Sprzedaż dotyczyła całej bazy drukującej obejmującej: laser, soczewki, lustra, bęben fotoczuły, cartridge z tonerem oraz podajnik papieru.
W 1984 roku firma HP zastosowała ten mechanizm w swojej drukarce HP LaserJet Classic, którą wyceniła na 3495 dolarów. Była to pierwsza drukarka laserowa przeznaczona do współpracy z komputerem osobistym i stała się standardem dla następnych rozwiązań, ponieważ niedługo po niej pojawiły się drukarki laserowe firm Canon oraz Apple. Producenci starali się udoskonalić stosowane wówczas rozwiązania. Na przykład HP w modelu Laser Jet II użyło lepszego i nowszego mechanizmu „LBP-SX”, który był w stanie wydrukować 4000 stron przy lepszym poziomie zaczernienia wydruku. Historia pokazała, że kolejne modele produkowanych drukarek charakteryzowały się wzrostem funkcjonalności, rosnącym rozmiarem pamięci, lepszą rozdzielczością i coraz niższą ceną.

Pierwszą drukarką laserową pracującą z rozdzielczością 600 dpi była seria 4029 wyprodukowana przez firmę Lexmark w 1991 roku po odłączeniu się od koncernu IBM.
Pierwszą kolorową drukarką laserową była zbudowana w roku 1993 przez firmę QMS drukarka o nazwie ColorScript Laser 1000, natomiast HP dopiero w 1996 roku rozpoczęło sprzedaż kolorowych drukarek laserowych serii Colour LaserJet 5 i 5M.
Obecnie powszechnie stosowane drukarki laserowe drukują w rozdzielczości 300 dpi do 1200 dpi, a szybkość druku dla nich waha się od kilku do kilkudziesięciu stron na minutę i zależy w dużej mierze od ceny drukarki.


Rodzaje produktów

Istnieje wiele rodzajów materiałów eksploatacyjnych do drukarek laserowych i kopiarek w związku z czym produkty te mają różne nazwy.
Wyróżnić można:

• toner – w znaczeniu proszek, pył, będący połączeniem żywicy, barwnika, niekiedy żelaza
• toner – w znaczeniu zasobnik, pojemnik, tuba, butelka, wykonany najczęściej z plastiku, występuje w różnych kształtach zależnych od projektanta urządzenia, zasypany tonerem w postaci proszku
• kartridż (ang. cartridge) – toner zintegrowany w jednej obudowie z bębnem, wałkami przenoszącymi i czyszczącymi, odpowiada za dużą część procesu drukowania, zaletą zintegrowanej budowy jest odnawianie zespołu drukującego w urządzeniu po każdej wymianie kartridża
• bęben – inaczej: drum, OPC; część o kształcie walcowatym, pokryta specjalną światłoczułą powierzchnią półprzewodzącą (selenem lub krzemem amorficznym) o trwałości zależnej od przeznaczenia konkretnego modelu urządzenia; bęben pokryty krzemem amorficznym charakteryzuje się większą twardością i trwałością niż tradycyjny tańszy odpowiednik, bęben amorficzny pozwala na bezpieczne drukowanie na papierach gorszej jakości włącznie z papierem makulaturowym oraz tanim papierem, który nie spełnia wymogów dotyczących gramatury i rozmiaru. Uszkodzenia bębna są zazwyczaj mechaniczne i powstają na skutek zużycia w wyniku normalnego kontaktu z rolkami i papierem
• zespół przenoszący (transfer) – przenosi obraz z bębnów na papier, wykorzystywany najczęściej w drukarkach laserowych kolorowych
• zespół utrwalający (fuser) – utrwala, zgrzewa w wysokiej temperaturze (ok. 200 st. C) obraz naniesiony na papier lub inny nośnik w postaci proszku, uszkodzenie zespołu utrwalającego skutkuje słabą trwałością wydruku (wydruk nie trzyma się kartki, jest sypki, ściera się palcem)
• rolka ładująca – ładuje elektrostatycznie całą powierzchnię bębna zanim laser w wybranych punktach zmieni jego ładunek
• rolka nabierająca – transportuje toner z pojemnika na bęben, a w momencie przenoszenia nadaje mu odpowiedni ładunek elektrostatyczny, dzięki temu toner przenosi się na bęben w odpowiednie miejsca

Budowa proszku tonera

Toner jest substancją chemiczną stworzoną z nieregularnych lub sferycznych cząstek o średnicy kilku mikrometrów, które w swojej budowie zawierają żywicę, barwnik i żelazo, a czasami cząsteczki ceramiczne, które mogą czyścić i polerować bęben. Każdy toner posiada własne cechy takie jak: polaryzacja, rozmiar cząsteczki oraz właściwości termiczne. Wyróżniamy toner hodowany i rozdrabniany.

Wśród specjalnych właściwości proszku wymienić należy jego zdolność do przyjmowania ładunku elektrostatycznego. Jest to możliwe, ponieważ toner zawiera w swojej budowie żelazo, które umożliwia sterowanie jego ładunkiem. Toner jest także substancją topliwą i po wydrukowaniu odporną na czynniki zewnętrzne, ponieważ w swej budowie zawiera żywicę, która pod wpływem wysokiej temperatury ulega stopieniu i tworzy z papierem bardzo trwałe połączenie.

Co zapewnia chemiczne „hodowanie” kolorowych tonerów przez firmę HP? Taki wyhodowany toner zapewnia większą kontrolę w procesie elektro-fotograficznym, bogatszą gamę kolorów, ich większą głębię, a także doskonałą jakość wydruku.