Come funzionano le stampanti laser: cose da sapere per acquistarle

Cosa c’è dietro alla tecnologia delle stampanti laser?
Ecco la guida per conoscerle e acquistarle in modo più consapevole

Molte persone usano le stampanti laser a casa o per lavoro, ma la maggior parte probabilmente non pensa alla tecnologia che trasforma i bit di dati digitali in fogli leggibili con testo e immagini. Pochissimi di noi hanno mai preso in considerazione elementi come il tamburo, il fusore lo scambio di dati o l’elettricità statica che tutti insieme stampano i nostri fogli.
In questo articolo sveleremo il mistero dietro alle stampanti laser, tracciando il percorso di una pagina dai caratteri sullo schermo del computer alle lettere stampate su carta.
Come accennato il processo di stampa laser si basa su alcuni principi scientifici applicati in modo estremamente innovativo.

L’elettricità

Il principio di base al lavoro in una stampante laser è l’elettricità statica, la stessa energia che rende i vestiti “elettrici” quando l’aria è carica di elettricità. L’elettricità statica è semplicemente una carica elettrica accumulata su un oggetto isolato, ad esempio che può essere anche il corpo umano. Dal momento che gli atomi di carica opposta sono attratti l’un l’altro, gli oggetti con opposti campi di elettricità statica si attraggono.
Una stampante laser utilizza questo fenomeno come una sorta di “colla temporanea. ” Il componente principale di questo sistema è il fotoricettore, tipicamente un tamburo o cilindro rotante. Questo tamburo è fatto di materiale altamente fotoconduttore su cui vengono scaricati fotoni di luce.

Il tamburo

Inizialmente al tamburo viene data una carica totale positiva, e mentre il tamburo ruota, la stampante fa brillare un piccolo raggio laser sulla superficie per scaricare determinati punti. In questo modo, il laser disegna le lettere e le immagini da stampare come un pattern di cariche elettriche, quindi un’immagine elettrostatica.
Il sistema può funzionare anche con le cariche invertite cioè, un’immagine positiva elettrostatica su uno sfondo negativo.
Dopo che il modello è impostato, la stampante avvolge il tamburo con il toner caricato positivamente. Dal momento che ha una carica positiva, il toner aderisce alle aree caricate negativamente del tamburo: è come scrivere su una lattina con la colla e poi spargere sopra un pò di farina che si attacca solo dove la colla riveste la lattina, quindi si finisce con un messaggio scritto con la polvere.

Il tamburo rotola poi su un foglio di carta, che si muove lungo un nastro sottostante, prima che la carta rotoli sotto il tamburo, viene data una carica negativa al rullo di carica. Questa carica è più forte della carica negativa dell’immagine elettrostatica, così la carta può attirare la polvere presente nel toner. Dal momento che si muove alla stessa velocità del tamburo, la carta preleva esattamente il modello di immagine.

Il fusore

Infine, la stampante passa la carta attraverso il fusore, una coppia di rulli riscaldati: quando la carta passa attraverso questi rulli, il toner in polvere si scioglie e si fonde con le fibre della carta. Il fusore srotola la carta per il vassoio di uscita, e averemo la nostra pagina finita!
L’unità di fusione riscalda anche la carta stessa, naturalmente, ed è per questo che le pagine sono sempre calde quando escono da una stampante laser o fotocopiatrice.
Quindi come mai la carta non brucia per il calore prodotto?
Principalmente per la velocità con cui la carta passa attraverso i rulli,  cosaì in fretta che non prende molto calore che potrebbe risultare pericoloso.
Dopo la deposizione del toner sulla carta, la superficie del tamburo viene scaricata e l’immagine elettrica cancellata.
Concettualmente, questo è tutto quello che succede dentro la vostra stampante. Naturalmente, in realtà il tutto è più complesso.

Il controller

Prima di stampare, una stampante laser ha bisogno di ricevere i dati sulla pagina e capire come fare a tradurli in modo da mettere testo ed eventual immagini sulla carta. Questo è il lavoro del controller della stampante .
Il controller della stampante è il computer di bordo della periferica, trasmette e riceve dati dal computer host (ad esempio un PC) tramite una porta di comunicazione, come  una porta parallela o una porta USB, oppure un collegamento wireless. All’inizio del lavoro di stampa, la stampante laser stabilisce con il computer come saranno scambiati i dati delle pagine.
In un ufficio, una stampante laser probabilmente sarà collegata a diversi computer separati, in modo che più utenti possano stampare documenti dal proprio computer. Il controllor interno gestisce ciascuno separatamente, e può mettere in coda molte stampe contemporaneamente. Questa capacità di gestire più lavori contemporaneamente è uno dei motivi per cui le stampanti laser sono così popolari.

Il linguaggio delle stampanti laser

Perchè il controller della stampante e i computer possano comunicare, hanno bisogno di parlare lo stesso linguaggio di descrizione della pagina. Nelle precedenti stampanti, il computer inviava un tipo speciale di file di testo e un codice dando alla stampante alcune informazioni di base per la formattazione della pagina di stampa. Dato che queste stampanti primordiali avevano solo alcuni tipi di carattere, questo era stato un processo molto semplice.
Oggigiorno, si possono avere centinaia di font tra cui scegliere, e la grafica può essere molto complessa; per gestire tutte queste informazioni diverse, la stampante ha bisogno di parlare un linguaggio più avanzato.
I principali linguaggi di stampa in questi giorni sono i comandi Hewlett Packard Printer Language (PCL) e Postscript di Adobe. Entrambi questi linguaggi descriverono la pagina in forma vettoriale, cioè come valori matematici di forme geometriche, piuttosto che come una serie di punti.

La stampante stessa prende le immagini vettoriali e le converte in una pagina bitmap. Con questo sistema, la stampante può ricevere dati più elaborati, pagine complesse e con qualsiasi tipo di carattere o di immagini.
Alcune stampanti utilizzano un dispositivo di interfaccia grafica (GDI) invece di un formato standard PCL .
Una volta che i dati sono strutturati, il controllor inizia mettendo la pagina insieme definendo i margini del testo, organizza le parole e gli eventuali grafici. Quando la pagina è pronta, il processore di immagini prende i dati della pagina, sia nel suo complesso che pezzo per pezzo, e lo divide in una serie di piccoli punti perchè la stampante richiede la pagina in questa forma in modo che il laser possa scrivere sul tamburo fotorecettore.
Nella maggior parte delle stampanti laser, il controller di stampa salva tutti i dati del lavoro nella propria memoria Ram, questo consente alla centralina di mettere i lavori di stampa in una coda in modo che possa lavorarli uno alla volta. Questo consente inoltre di risparmiare tempo quando si stampano più copie di un documento, in quanto il computer host deve solo inviare i dati una volta.

Come lavora il laser

Dal momento che disegna in realtà la pagina, il sistema laser della stampante deve essere incredibilmente preciso. Il gruppo di scansione laser comprende:
Un laser
Uno specchio mobile
Una lente
Il laser riceve i dati della pagina (i puntini che compongono il testo e le immagini) una linea orizzontale alla volta. Poiché il fascio si sposta attraverso il tamburo, il laser emette un impulso di luce per ogni punto da stampare, e nessun impulso per ogni punto dello spazio vuoto .
Il laser in realtà non fa spostare il tamburo, e rimbalza invece il fascio su uno specchio mobile che fa brillare il fascio attraverso una serie di lenti. Questo sistema compensa la distorsione dell’immagine causata dalla distanza variabile tra lo specchio e i punti lungo il tamburo.

Come viene stampanta una pagina

Il gruppo laser si muove in un solo piano orizzontale, dopo ogni scansione orizzontale, la stampante sposta il fotoricettore su di una tacca in modo che il gruppo laser possa tracciare la linea successiva. Un piccolo motore di stampa del computer sincronizza tutto questo perfettamente a velocità notevoli.
Alcune stampanti laser utilizzano una striscia di diodi emettitori di luce (LED ) per scrivere l’immagine della pagina, invece di un unico laser. Ogni posizione del punto ha la sua luce dedicata, il che significa che la stampante ha una risoluzione di stampa impostata maggiore.
Le stampanti laser funzionano allo stesso modo di base delle fotocopiatrici, con alcune differenze significative. La differenza più evidente è la fonte dell’immagine: una fotocopiatrice scansiona un’immagine, mentre una stampante laser riceve l’immagine in forma digitale.

Un’altra differenza importante è come l’immagine elettrostatica viene creata. Quando una fotocopiatrice scansiona un pezzo di carta, la luce viene riflessa indietro sul fotoricettore dalle aree bianche ma è assorbito dalle aree scure. In questo processo, il “bianco” è scaricato, mentre l’immagine elettrostatica mantiene una carica positiva . Questo metodo è chiamato ” scrittura bianca”.
Nella maggior parte delle stampanti laser, il processo è invertito: gli scarichi laser delle linee dell’immagine elettrostatica lasciano lo sfondo caricato positivamente. In una stampante, questo sistema è più facile da realizzare di un sistema di “scrittura bianca” e produce generalmente risultati migliori.

Il toner e la sua applicazione nel processo di stampa

Una delle cose più caratteristiche su una stampante laser (o fotocopiatrice) è il toner.
Che è carico elettricamente e contiene una polvere con due ingredienti principali: pigmento e plastica.
Il ruolo del pigmento è abbastanza ovvio, visto che fornisce la colorazione (nero, in una stampante in bianco e nero) che riempie il testo e le immagini. Questo pigmento è miscelato in particelle di plastica, in modo che il toner si sciolga quando passa attraverso il calore del fusore. Questa qualità dà al toner numerosi vantaggi rispetto all’inchiostro liquido. Principalmente, si lega saldamente alle fibre in quasi ogni tipo di carta, il che significa che il testo non sporca facilmente.

Come fa la stampante ad applicare questo toner all’immagine elettrostatica sul tamburo?

La polvere è immagazzinata nella tramoggia del toner, un piccolo contenitore integrato in un involucro asportabile. La stampante raccoglie il toner dalla tramoggia con l’unità di sviluppo che è in realtà un insieme di piccole perline dalla carica magnetica negativa. Queste perle sono attaccate ad un rullo rotante in metallo, che le muove attraverso il toner.
Visto che sono a carica negativa, le perle di sviluppo raccolgono le particelle positive del toner durante il passaggio. Il rullo poi spazzola le perline passando attraverso il  tamburo e l’immagine elettrostatica ha una carica più negativa delle perline, in modo che il tamburo tiri via le particelle di toner.
Il tamburo si sposta quindi sulla carta, che ha una carica ancora più forte e afferra quindi il toner e dopo averlo raccolto, la carta viene immediatamente scaricata dal filo detac corona. La pagina deve poi passare attraverso il fusore per fissare definitivamente il toner. I rulli fusori sono riscaldati da lampade interne al tubo di quarzo, in modo che la plastica si sciolga nel toner che passa attraverso.
Ma cos’è che mantiene il toner sui rulli del fusore, piuttosto che attenersi alla pagina? Per evitare che ciò accada i rulli dell’unità di fusione devono essere rivestiti con Teflon, lo stesso materiale anti-aderente che si usa per il fondo delle padelle!

Le stampanti laser a colori

Inizialmente, le stampanti laser commerciali erano solo per la stampa in bianco e nero (quindi scritta nera su carta bianca). Ma ora ci sono un sacco di stampanti laser a colori sul mercato.
In sostanza, le stampanti a colori funzionano allo stesso modo, come stampanti monocromatiche, tranne che passano attraverso l’intero processo di stampa quattro volte – uno per il ciano (blu), il magenta (rosso), il giallo e infine il nero. Grazie alla combinazione di questi quattro colori di toner in proporzione variabile, è possibile generare l’intero spettro di colori .
Ci sono diversi modi per farlo. Alcuni modelli sono dotati di quattro unità toner fissate su una ruota in movimento; la stampante stabilisce l’immagine elettrostatica per un colore e mette il toner corretto in posizione. Si applica poi questo colore alla carta che passa attraverso il processo di nuovo per il colore successivo.
Alcune stampanti aggiungono tutti e quattro i colori prima di fissare l’immagine sulla carta.
Alcune stampanti più costose sono formate da un gruppo laser, un tamburo e un sistema toner per ciascun colore.
La carta si sposta semplicemente come in una in una sorta di catena di montaggio.

Ultimo aggiornamento 2024-04-20 / Link di affiliazione / Immagini da Amazon Product Advertising API