Come funzionano le stampanti laser?
In tre decenni, la stampante laser ha trasformato il modo in cui stampiamo, mettendo prima la stampa in bianco e nero di alta qualità alla portata di ogni azienda, poi ispirando una rivoluzione del desktop publishing, raggiungendo poi gli uffici più piccoli e il casa.
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Anche adesso, la stampante laser è onnipresente nel mondo degli affari, dove è ancora imbattibile per carichi di lavoro ad alta velocità e ad alto volume. Ma come funziona una stampante laser? In che modo una combinazione di laser, tamburi caricati e toner produce il testo e le immagini che vediamo sulla pagina?
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La storia del processo
Innanzitutto, una breve lezione sulla storia delle stampanti laser. La stampante laser si basa sui principi dell'elettrofotografia, un processo sviluppato da un avvocato americano specializzato in brevetti, Chester Carlson, nel 1938. Carlson scoprì che era possibile creare una copia di una pagina di testo riflettendo la luce dalle aree bianche del foglio su un tamburo carico.
La luce neutralizzava la carica sul tamburo, in modo che quando particelle caricate in modo opposto di polvere fine, secca e colorata venivano applicate alle aree non esposte, si attaccava. Questo toner potrebbe quindi essere rotolato dal tamburo su un foglio di carta, dove il calore e la pressione lo fonderebbero in posizione. L'invenzione di Carlson portò sia alle prime fotocopiatrici, sia alla creazione di un'azienda che divenne sinonimo di fotocopiatrice: Xerox.
Nel 1969, un ricercatore Xerox di nome Gary Starkweather portò l'elettrofotografia un passo avanti. Invece di utilizzare un processo fotografico per creare l'immagine sul tamburo, ha pensato, perché non utilizzare un laser per disegnare un'immagine digitale? Otto anni dopo, Xerox ha rilasciato il suo 9700 Electronic Printing System: una delle prime stampanti laser.
La tecnologia di Xerox funzionava, ma non era pronta per il mercato di massa. Ciò ha richiesto una partnership unica di innovatori. A metà degli anni '70, Canon, avendo sviluppato un prototipo di stampante laser, chiese ad HP se fosse interessata a portare la tecnologia a una stampante commerciale. Ciò ha portato allo sviluppo della prima stampante laser HP, la HP 2680A (vedere l'affascinante foto promozionale, sopra). Da lì è arrivato il primo laser per il mercato di massa, l'originale HP LaserJet del 1985.
All'interno della stampante laser
Sebbene la tecnologia LaserJet sia cambiata radicalmente in 30 anni, il processo di base è ancora fondamentalmente lo stesso. Le istruzioni vengono inviate da un PC alla stampante sotto forma di un linguaggio di comando della stampante (PCL), che dice alla stampante quale testo stampare, dove stamparlo e come modellarlo, scomponendo anche gli elementi grafici in PCL codice. Un processore di immagini raster (RIP) sulla stampante converte quindi queste istruzioni nell'immagine da stampare sulla pagina finita.
Ma come ci riesce questa immagine? Innanzitutto, una carica negativa viene applicata a un tamburo cilindrico mediante un rullo di carica primario o un filo corona. Quindi un laser, lavorando attraverso una disposizione di lenti e specchi, incide l'immagine creata dal RIP sulla superficie del tamburo una riga alla volta. Le zone colpite dal laser hanno una carica più positiva. Ciò significa che, quando il toner caricato negativamente viene trasferito sulla superficie del tamburo, si attacca alle aree contrassegnate dal laser e cade dalle aree che rimangono caricate negativamente.
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Il toner viene quindi trasferito dalla superficie del tamburo alla carta da un rullo di trasferimento, che applica una carica positiva alla parte inferiore della carta, attirando il toner caricato negativamente dal tamburo.Quando il toner viene tenuto in posizione dall'elettricità statica, viene trasmesso a un'unità di fusione, che utilizza una combinazione di calore e pressione per fissare il toner in modo permanente.
Sia i laser in bianco e nero che quelli a colori utilizzano lo stesso processo di base, ma con una differenza fondamentale. In una stampante laser monocromatica, c'è solo un tamburo e una cartuccia di toner, ma in una stampante laser a colori troverai quattro cartucce - ciano, magenta, giallo e nero - ciascuna con il proprio tamburo, toner e rulli di carica primaria e meccanismi associati .
In effetti, la maggior parte della tecnologia in un laser a colori risiede effettivamente nelle cartucce di toner, mentre la formulazione del toner è fondamentale per la qualità di stampa, le prestazioni e l'affidabilità. Quando i produttori esortano gli utenti a utilizzare le cartucce di toner originali, è perché sanno che queste cartucce sono meccanicamente solide e affidabili e che il toner utilizzato è quello progettato per quella linea di stampanti.
Vantaggi e limitazioni della stampante laser
Come sistema, il processo di stampa laser è incredibilmente efficace. I perfezionamenti hanno visto aumentare la velocità da meno di una pagina al minuto (ppm) a oltre 50 ppm, mentre le risoluzioni sono più che quadruplicate. Inoltre, le stampanti laser hanno storicamente goduto di numerosi vantaggi rispetto alle tecnologie di stampa concorrenti, come le stampanti a getto d'inchiostro o a inchiostro solido.
I laser producono testo nitido e grafica brillante a colori, anche su carta comune, e c'è poca differenza nelle velocità di stampa tra colore e bianco e nero. Anche la stampa laser è una tecnologia affidabile, che consente alle stampanti laser di gestire carichi di lavoro mensili compresi tra 4.000 e 15.000 pagine.Ecco perché le stampanti laser costituiscono ancora la maggior parte delle stampanti per gruppi di lavoro pronte per le aziende, sebbene le ultime stampanti a getto d'inchiostro ora forniscano una forte concorrenza.
Tuttavia, alcune limitazioni frenano il laser. Innanzitutto, le particelle di toner in una cartuccia passano molto tempo a scorrere i meccanismi, il che significa che hanno la tendenza a degradarsi nel tempo. Ciò rende impossibile utilizzare tutto il toner nella cartuccia, quindi una parte va sprecata. In secondo luogo, l'unità fusore della stampante laser ha bisogno di molto calore per fondere il toner sulla carta, il che si aggiunge alle bollette energetiche e ha un impatto negativo sull'ambiente.
HP è all'avanguardia in questo settore, con nuove formulazioni di toner e una nuova linea di stampanti - la serie LaserJet M - che sono più piccole, più veloci e più efficienti dal punto di vista energetico. Attraverso la continua ricerca, sviluppo e innovazione, la stampante laser continuerà a diventare sempre più forte.
Cos'è il toner?
Le prime stampanti laser utilizzavano una miscela di resine, pigmenti e vari additivi, miscelati a caldo per formare una pasta, quindi raffreddati e polverizzati in una polvere secca. Il toner funziona meglio quando le particelle hanno le dimensioni e la forma più uniformi possibili, quindi questi toner sono stati setacciati per eliminare le particelle più piccole e più grandi. I toner polverizzati sono ancora utilizzati in molte stampanti laser oggi, sebbene la dimensione delle particelle sia ora una frazione di quella di una volta.
Nel 1997, tuttavia, HP ha iniziato a utilizzare un processo chimico per far crescere le particelle di toner ciano, magenta e giallo da utilizzare nelle sue stampanti laser di punta, con ogni piccola particella sferica cresciuta da un nucleo fino all'esatta dimensione e forma richiesta. Ciò ha prodotto un toner più controllabile e scorreva meglio attraverso la cartuccia e il motore di stampa, migliorando le velocità di stampa, la risoluzione e il numero di pagine che potevano essere stampate da ciascuna cartuccia. Ora, tutto il toner ColorSphere e ColorSphere 3 di HP viene prodotto in questo modo, con l'ultima versione che avvolge un nucleo morbido di inchiostro all'interno di un guscio esterno resistente, garantendo sia una resa di pagina più elevata sia consentendo al toner di fondersi a un punto di fusione inferiore.
Le immagini sono copyright HP e HP Computer Museum .
