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Impressoras a laser



O termo impressora a jato de tinta descreve muito bem o processo de trabalho: esse tipo de impressora gera uma imagem sobre o papel usando minúsculos jatos de tinta. A expressão impressora a laser , por outro lado, é um pouco mais misteriosa. Como pode um raio laser, um feixe altamente focalizado de luz , escrever letras e desenhar fotografias sobre o papel?

Neste artigo, vamos mostrar como as impressoras a laser funcionam, acompanhando o percurso de uma página desde os caracteres na tela de um computador até às letras impressas no papel. Na verdade, o processo de impressão a laser se baseia em alguns princípios científicos muito simples, mas aplicados de maneira inovadora. Fique por dentro!


Eletricidade estática


Um dos princípios do trabalho de uma impressora a laser é a eletricidade estática, a mesma energia que faz as roupas dentro de uma secadora grudarem umas nas outras ou um raio se propagar de uma nuvem de tempestade ao solo. A eletricidade estática é uma carga elétrica acumulada em um objeto isolado. Como átomos de cargas opostas atraem uns aos outros, objetos com campos elétricos opostos se agarram.

Este é o trajeto de uma folha de papel através de uma impressora a laser Uma impressora a laser usa esse fenômeno como um tipo de " cola temporária". O componente essencial desse sistema é o fotorreceptor, normalmente um tambor ou cilindro rotativo. Esse conjunto do tambor é feito de um material fotocondutor, descarregado por fótons de luz.



























Tambor


Inicialmente, o tambor recebe uma carga positiva total pelo fio corona de carga, fio pelo qual passa uma corrente elétrica ( algumas impressoras usam um rolo carregado em vez de um fio corona, mas o princípio é o mesmo). À medida que o tambor gira, a impressora faz brilhar um minúsculo raio laser ao longo da superfície para descarregar determinados pontos. Dessa maneira, o laser "desenha" as letras e imagens que serão impressas como um padrão de cargas elétricas: uma imagem eletrostática. O sistema também pode trabalhar com as cargas inversas, ou seja, uma imagem eletrostática positiva sobre um plano de fundo negativo.


O laser "desenha" sobre um tambor fotocondutor giratório Depois de estabelecer o padrão, a impressora recobre o tambor com um toner ( um pó fino e preto ) carregado positivamente. Como ele possui uma carga positiva, o toner se agarra às àreas negativas descarregadas do tambor, mas não ao " plano de fundo " carregado positivamente. É como escrever com cola sobre uma lata de refrigerante e rolá-la sobre farinha: a farinha gruda somente sobre a parte da lata revestida com cola e você fica com uma mensagem escrita com o pó.
Com o padrão de pó fixado, o tambor rola sobre uma folha de papel que se move ao longo de uma cinta abaixo dela. Antes que o papel role sobre o tambor, o papel recebe uma carga negativa por meio do fio corona de transferência ( rolo carregado ). Essa
carga é mais forte do que a carga negativa da imagem eletrostática e o papel em branco pode refletir o pó do toner. Como o papel se move na mesma velocidade que o tambor, ele capta exatamente o padrão da imagem. Para impedir que o papel fique aderido ao tambor, ele é descarregado pelo fio corona de desprendimento imediatamente depois de captar o toner.

Fusor


Finalmente, a impressora passa o papel pelo fusor , um par de rolos aquecidos. À medida que o papel passa por esses rolos, o pó de toner solto se funde, unindo-se às fibras do papel. O fusor rola o papel para a bandeja de saída e você tem a página impressa. O fusor também aquece o próprio papel e é por isso que as páginas sempre saem quentes de uma impressora a laser ou de uma fotocopiadora.





















































E o que impede o papel de queimar? Principalmente, a velocidade. O papel passa pelos rolos tão rapidamente que não chega a se aquecer em demasia.
Depois de depositar o toner sobre o papel, a superfície do tambor passa pela lâmpada de descarga. Essa luz brilhante expõe toda a superfície fotorreceptora, apagando a imagem elétrica. A superfície do tambor passa pelo fio corona de carga, que reaplica a carga positiva.
Conceitualmente, isso é tudo. É claro, fazer tudo acontecer corretamente é muito mais complexo. Nas próximas secões, vamos examinar os diferentes componentes com maiores detalhes para ver como eles produzem texto e imagens com tanta rapidez e precisão.


Portas de comunicação


Antes que uma impressora a laser possa fazer qualquer coisa, ela precisa receber os dados da página e "definir" como vai colocar tudo no papel. Esse é o trabalho do controlador da impressora.
O controlador da impressora é o principal computador de bordo da impressora a laser. Ele fala com o computador hospedeiro ( por exemplo, o seu PC ) por meio de uma porta de comunicação, como a porta paralela ou a porta USB. No início do trabalho de impressão, a impressora a laser determina, em conjunto com o computador hospedeiro, a maneira pela qual trocarão dados. O controlador pode ter que iniciar e parar a comunicação com o computador hospedeiro periodicamente para processar a informação que recebeu.










Em um escritório, uma impressora a laser provavelmente será conectada a diversos computadores hospedeiros para que múltiplos usuários possam imprimir documentos a partir de suas máquinas. O controlador manipula cada um separadamente, mas pode efetuar muitas "comunicações" ao mesmo tempo. Essa capacidade de manipular diversos trabalhos de uma vez é uma das razões pelas quais as impressoras a laser são tão populares.


Principais linguagens


Para que o controlador da impressora e o computador hospedeiro possam se comunicar, eles precisam falar a mesma linguagem de descrição de página. Nas impressoras mais antigas, o computador enviava um tipo especial de arquivo de texto e um código simples que fornecia as informações básicas à impressora. Como essas primeiras impressoras dispunham somente de poucas fontes, esse era um processo muito direto.
Hoje, você dispõe de centenas de fontes diferentes para escolher e não precisa pensar duas vezes para imprimir um trabalho gráfico complexo. Para lidar com todas essas informações diferentes, a impressora precisa usar uma linguagem mais avançada.
As principais linguagens de comando de impressoras atuais são a Printer Command Language ( PCL), da Hewlett Packard, e a Postscript, da Adobe. Ambas descrevem a página na forma vetorial, ou seja, como valores matemáticos de formas geométricas em vez de uma série de pontos ( uma imagem bitmap ). A própria impressora utiliza as imagens vetoriais e as convert em uma página bitmap. Com esse sistema, a impressora pode receber páginas elaboradas complexas que apresentem qualquer tipo de fonte ou imagem. Além disso, como a impressora cria sozinha a imagem bitmap, ela mesma pode usar sua máxima resolução ( em inglês ).
Algumas impressoras usam um formato de interface de dispositivo gráfico ( GDI, em inglês ) em vez de um padrão PCL. Nesse sistema, o computador hospedeiro cria ele mesmo a matriz de pontos, de modo que o computador não precisa processar nada: ele apenas envia as instruções de pontos para o laser.
Porém, na maioria das impressoras a laser, o controlador deve organizar todos os dados que recebe do computador hospedeiro, isso inclui todos os comandos que informam à impressora o que fazer, que papel usar, como formatar a página, como lidar com a fonte, etc. Para o controlador trabalhar com esses dados, ele deve recebê-los na ordem correta.


Configurando a página


Assim que os dados estão estruturados, o controlador começa a montar a página. Ele estabelece as margens do texto, distribue as palavras e posiciona os gráficos. Quando a página é configurada, o processador de rastreio da imagem processa os dados da página, no todo ou em pedaços, e os transforma em uma matriz de pontos minúsculos. A impressora necessita que a página esteja nessa forma para que o laser possa gravá-la sobre o tambor fotorreceptor.
Na maioria das impressoras a laser, o controlador salva todos os dados do trabalho de impressão em sua própria memória, isso permite que o controlador coloque os diferentes trabalhos de impressão em uma fila de espera ( em inglês, queue ), de modo que ele possa lidar com eles um de cada vez, isso também poupa tempo quando se imprimem diversas cópias de um documento, já que o computador hospedeiro somente tem que enviar os dados uma única vez.


Conjunto do laser


O sistema de laser da impressora, ou conjunto de varredura a laser, deve ser muito preciso. O conjunto de varredura a laser tradicional inclui:

* um laser
* um espelho móvel
* uma lente

O laser recebe os dados da página ( os minúsculos pontos que compõem o texto e as imagens ) uma linha horizontal de cada vez. À medida que o feixe se move ao longo do tambor, o laser emite um pulso de luz para cada ponto a ser impresso e nenhum pulso para cada ponto que permanecerá sem impressão.

















Na verdade, o laser não move o próprio feixe. Em vez disso, oscila um espelho móvel. À medida que o espelho se move, ele faz o feixe brilhar através de uma série de lentes. Esse sistema compensa a distorção da imagem causada pela distância variável entre o espelho e os pontos ao longo do tambor.

Escrevendo a página


O conjunto do laser se move somente em um plano, o horizontal. Depois de cada varredura horizontal, a impressora move o tambor fotorreceptor por um entalhe, de maneira que o conjunto do laser possa desenhar a próxima linha. Um pequeno computador de impressão sincroniza tudo isso perfeitamente, mesmo em grandes velocidades.
Algumas impressoras a laser usam uma tira de diodos emissores de luz ( LEDs ) para imprimir a imagem da página, em vez de um único laser. Cada posição de ponto possui sua própria luz dedicada, o que significa que a impressora possui um padrão de resolução de impressão. Esses sistemas têm um custo de fabricação menor do que os verdadeiros conjuntos a laser, mas produzem resultados inferiores. Normalmente, são encontrados nas impressoras mais baratas.


Fotocopiadoras

As impressoras a laser trabalham de maneira semelhante às fotocopiadoras. Há poucas diferenças e a mais óbvia é a origem da imagem. Uma fotocopiadora faz a varredura de uma imagem por meio do reflexo de uma luz brilhante, ao passo que a impressora a laser recebe a imagem na forma digital.
Outra diferença é como a imagem eletrostática é criada. Quando uma fotocopiadora envia a luz sobre uma folha de papel, a luz refletida sobre o fotorreceptor provém das áreas claras, porque nas áreas escuras ele é absorvido. Nesse processo, o "plano de fundo" é descarregado, enquanto a imagem eletrostática retém uma carga positiva. Esse método é chamado de " escrita em branco ".
Na maioria das impressoras a laser, o processo é invertido: o laser descarrega as linhas da imagem eletrostática e deixa o plano de fundo carregado positivamente. Em uma impressora, esse sistema de " escrita em preto " é mais fácil de implementar do que a " escrita em branco " e geralmente produz melhores resultados.


Toner


Uma das peças mais importantes de uma impressora a laser ( ou fotocopiadora ) é o toner. É estranha a idéia de que o papel agarre a " tinta " em vez de ser a impressora a aplicá-la. E é ainda mais estranho que a " tinta " não seja realmente tinta.
Então, o que é o toner? Trata-se de um pó carregado eletricamente com dois ingredientes principais: pigmento e plástico.
O papel do pigmento é bem evidente - ele fornece a coloração ( preta, em uma impressora monocromática ) que preenche o texto e as imagens. Esse pigmento é misturado com partículas de plástico para que o toner derreta ao passar pelo calor do fusor. Essa qualidade confere ao toner diversas vantagens sobre a tinta líquida. A principal é que ele se une firmemente às fibras de praticamente qualquer tipo de papel, o que significa que o texto não ficará borrado ou manchado facilmente.


































Aplicação do toner


Como a impressora aplica esse toner na imagem eletrostática sobre o tambor? O pó é armazenado no reservatório de toner, um pequeno recipiente embutido em um estojo removível. A impressora junta o toner proveniente do reservatório com a unidade reveladora. O revelador, na verdade, é uma coleção de pequenos grãos magnéticos carregador negativamente. Esses grãos são fixados a um rolo metálico rotativo que os movimenta através do reservatório do toner.
Como são carregados negativamente, os grão do revelador coletam as partículas positivas do toner à medida que passam. O rolo escova os grãos ao passarem pelo conjunto do tambor. A imagem eletrostática possui uma carga negativa mais forte do que os grãos do revelador e o tambor retira as partículas de toner.














































Em um lote de impressoras, o reservatório de toner, o revelador e o conjunto do tambor são combinados em um cartucho substituível.
O tambor então se move sobre o papel, que possui uma carga ainda mais forte, e acaba por agarrar o toner. Depois de recolher o toner, o papel é imediatamente descarregado pelo fio corona de desprendimento. Nesse ponto, a única coisa que retém o toner sobre a página é a gravidade, se você soprasse a página, toda a imagem desapareceria. A página deve passar pelo fusor para fixar o toner. Os rolos fusores são aquecidos por lâmpadas internas de tubo de quartzo, de modo que o plástico no toner se funde quando passa por elas.
Mas o que impede o toner de se acumular nos rolos fusores em vez de grudar na página? Para impedir que isso aconteça, os rolos fusores devem ser revestidos com Teflon , o mesmo material não aderente usado em panelas.





















Impressoras coloridas


Inicialmente, a maioria das impressoras comerciais a laser estava limitada à impressão monocromática ( escrita em preto sobre o papel branco ). Mas agora há uma grande variedade de impressoras a laser coloridas no mercado.
Essencialmente, as impressoras coloridas trabalham do mesmo modo que as impressoras monocromáticas, exceto pelo fato de que passam por todo o processo de impressão quatro vezes: uma para a cor ciano ( azul ), uma para a magenta ( vermelha ), uma para a amarela e uma para a preta. Ao combinar essas quatro cores de toner em proporções variadas, pode gerar cores diversas.



Interior de uma impressora a laser colorida














Há diversas maneiras diferentes de se fazer isso. Alguns modelos possuem quatro unidades de toner e revelador em uma roda giratória. A impressora dispões a imagem eletrostática para uma cor e coloca essa unidade de toner em posição. Em seguida, aplica essa cor ao papel e passa pelo processo novamente para aplicar a próxima cor. Certas impressoras adicionam todas as quatro cores a uma placa antes de colocar a imagem no papel.
Algumas impressoras mais caras possuem uma unidade impressora completa ( um conjunto de laser, um tambor e um sistema de toner ) para cada cor. O papel simplesmente se move pelas diferentes cabeças de tambor, recolhendo todas as cores em um tipo de linha de montagem.

Vantagens de um laser


Por que comprar uma impressora a laser em vez de uma impressora a jato de tinta mais barata? As principais vantagens das impressoras a laser são a velocidade, a precisão e a economia. Um laser pode se mover bem mais rápido, que uma impressora a jato de tinta. E como o raio laser tem um diâmetro invariável, pode desenhar com mais precisão, sem espirrar excesso de tinta.
As impressoras a laser tendem a ser mais caras do que as impressoras a jato de tinta, mas seu custo de funcionamento é inferior. O pó de toner é barato e dura mais tempo, ao passo que você esgota os caros cartuchos de tinta muito rápido. È por isso que os escritórios costumam usar uma impressora a laser para impressão de longos documentos de texto. Na maioria dos modelos, essa eficiência mecânica é complementada pela eficiência de processamento. Um controlador de impressora a laser pode atender a todos em um pequeno escritório.
Quando foram apresentadas inicialmente, as impressoras a laser eram caras demais para uso como impressora pessoal. Entretanto, desde que surgiram, tornaram-se muito mais acessíveis. Agora é possivel comprar um modelo básico por um valor acessível.
À medida que a tecnologia avança, os preços das impressoras a laser deve continuar a cair, enquanto o desempenho melhora. Também veremos variações de design inovadores e possíveis aplicações inteiramente novas da impressão eletrostática.


1 Response to "Impressoras a laser"

  1. marcos antônio gomes da silva says:
    5 de outubro de 2012 11:01

    gostei

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