完整版激光打印机原理

在上一篇中我们介绍了打印机市场“三国”——HP、EPSON和CANON在喷墨打印技术方面的较量，本文要继续介绍这三家著名打印机厂商在激光打印技术方面的较量。虽然目前在激光打印机市场中还有许多其它品牌，但是就市场占有率方面来说，在2003年度中，仍就是HP占住了激光打印打印机市场的大法壁江山，据IDC数据显示，国内占有率达58%左右，在国内彩色打印机市场方面更是高达63%。在激光打印机市场中，EPSON虽然进入比较晚，但由于它的技术起点高，利用其在色彩处理方面所具有的优势，很快就占住了彩色激光打印机市场的第二把交椅，国内市场占有率在20%以上，在今年上半年最高时达到了近40%的占有率。CANON在黑白激光打印机市场中都占有较大份额，而在彩色打印机市场中表现却不尽人意，主要是因为它缺乏自己的专有技术。本文要从技术方面对这三家激光打印机厂家进行横向比较。由于激光打印机的应用比喷墨打印机要广许多，加上激光打印技术的发展历史也要远长于喷墨打印机(第一台激光打印机是出于1975的IBM，而第一台喷打是出于1984年的HP)，所以激交打印技术要远比喷墨打印技术复杂。它不仅可作为单机使用，同时还可应用于网络，通过打印服务器直接连接于网络节点，为企业网络用户提供高速共享打印。另外它的彩色成像技术也要远比喷墨打印机的彩色输出复杂，这也是为什么彩色激光打印机价格要远高于黑白激光打印机的重要原因。在技术参数方面，由于激光打印机的主要是面对企业用户，所以其打印速度指标就是最重要的，这也是它在企业用户中激光打印机占有率明显高于喷墨打印机的一个重要方面(当然另一个重要优势就是打印成本低)。尽管各厂家所宣称的激光打印方式不同(如HP为代表的干式电子照像技术，EPSON、Sumsung所代表的激光扫描和电子显影、CANON代表的电子感光打印)，但它们的激光打印原理却基本一样。其原理都是利用光栅图像处理器先产生要打印页面的位图，然后将其转换为电信号系列的脉冲送往激光发射器，在这一系列脉冲的控制下，激光被有规律地放出，其反射光束被硒鼓接收并感光，当纸张经过硒鼓时，鼓上感光位置的着色剂就会转移到纸上，印成了页面的位图，最后纸张经过加热辊，着色剂被加热熔化固定在纸上。不同只是针对相应技术指标的不同解决方案。在本文之中也只能对目前主流的激光打印技术作一初步比较。一、打印速度提升技术1.HP激光打印机的速度提升技术(1)一次成像技术(2)瞬时热熔技术(3)EIO接口技术(4)PCL语言(5)PostScript仿真技术2.EPSON的打印速度提升技术(1)快速熔断技术(2)Tandem高速引擎(3)EPSONAcuLaser光栅分光技术(4)打印控制器技术(5)低温加热碳粉技术(6)精彩印像压缩技术(7)智能图文自动识别技术(8)负载平衡控制技术3.CANON打印速度提升技术(1)按需定影技术(2)ScoA(智能压缩)技术(3)CAPT(佳能先进打印)驱动技术(4)高速打印设计二、分辨率增强技术1.HP的打印分辨率增强技术(1)ImageREt2400分辨率增强技术(2)超精细技术2.EPSON的打印分辨率增强技术(1)EPSON色阶扩展技术Ⅱ(2)精细墨点控制技术(3)分辩率增强技术(ColourRITech)3.CANON的打印分辨率增强技术三、色彩处理技术1.HP的色彩处理技术(1)HPCoLorSmartII(HP智能色彩二代技术)(2)色彩分层技术2.EPSON的色彩处理技术(1)色阶扩展技术Ⅱ(2)彩色RITech技术一、打印速度提升技术我们都知道，激光打印机之所以在企业中得到普遍应用，最主要的因素就是它具有非常高的打印速度，是目前喷墨打印机很难达到。同时在所承担的工作量方面，激光打印机也具有喷墨打印机所无法比拟的优势。一般来说黑白激光打印机的打印速度都在20ppm以上(HP的有的机型可达到50ppm)，月打印量都在10000份以上(有的高达几十万份)。正因如此，每个激光打印机厂商就不可避免地要在打印速度提升技术上下足功夫，与喷墨打印机的打印质量指标(如分辨率和照片精度等)优先形成鲜明对比。1．HP激光打印机的速度提升技术HP作为激光打印机市场的老大，不仅其资格最老(它是第一个将激光打印机推出商业市场的，当时为1984年)，而且它所拥有技术也是最多、最先进、最全面的，就像它的喷墨打印机技术一样。不仅在电路、光学成像方面，而且还在打印机驱动程序所需的语言、打印耗材硒鼓上都有自己独特的技术。在激光打印机的首要指标——打印速度上它有自己全套的提升技术，最终实现其黑白激光打印机最高打印速度可达50ppm(如HPLaserJet9000系列等)，其彩色打印机也可达到24ppm的领先地位(如HPcolorLaserJet9500系列等)。(1)一次成像技术这是HP针对目前市场上主流的彩色激光打印机所推出的一项新技术。传统的彩色激光打印机使用“四次成像彩色技术”。“四次成像彩色技术”原理中，一个彩色文档是由青色、品红色、黄色和黑色叠加而成的，彩色激光打印机有四个装在旋转的圆柱上的硒鼓，每一个装有一种颜色的碳粉(如图1左图所示)。由于打印机只有一个成像鼓，每次只能呈现一种颜色的由正/负电荷组成的“电子图像”，成像鼓吸附带有相反电荷的碳粉形成“潜影”，然后通过转印单元将“潜影”转印到打印介质上。为了印刷一个彩色的文件，必须重复四次上述的步骤，每次为一种颜色，最后定影辊利用热熔原理，使影响牢固地附着在打印介质上，这就是彩色激光打印机的彩色打印速度一般是黑白打印速度的四分之一的重要原因。而惠普的一次成像技术(也即彩色同速技术)，四种颜色的都有各自的成像鼓(如图1右图所示)，因此可在同一时间内在四个成像鼓上分别呈现四种颜色的“电子影像”，并吸附各自对应颜色的碳粉形成四个不同颜色的“潜影”，纸张依次通过四种颜色的“潜影”转印到打印介质上，最后通过定影辊实现定影，由于颜色是一遍打印完成而不是四遍，彩色打印性能得到很大的改进，彩色打印速度与黑白打印一样。另外，惠普彩色激光打印机的彩色同速技术采用的垂直单列式架构设计，该设计比较简单紧凑，打印机体积小，通过打印正面的前门便可更换所有耗材，并可容易访问整个走纸路径，便于清除卡纸；而水平单列式结构走纸路经在硒鼓下面，不同部位的卡纸需要通过不同的检修门清除，有时还需要移动四个碳盒和成像鼓，而成像鼓暴露光线下可能导致损害；惠普全新的走纸通道和硒鼓垂直放置设计，清除卡纸、更换硒鼓更方便。(2)瞬时热熔技术这是针对性传统激光打印机在开始打印时打印机需要预热，解决用户等待时间过长这一现象而开发的(这在复印机中表现更为突出)。瞬时热熔技术使得惠普彩色激光打印机首页输出时间短，同时还可具有稳定的打印质量。通过多种温度设定技术，用户能够改变热熔器的温度和引擎速度，使得不论在厚的，粗糙的或是很轻的介质上，都能改善打印质量。(3)EIO接口技术EIO(增强型输入/输出)结构技术主要是针对高档网络激光打印机而开发的，进一步提高打印机服务器及连接其它硬件设备的接口传输速率。它是基于高性能的32位PCI数据总线，与以往的16位模块化输入/输出(MIO)技术相比，它提供了更高的带宽。可以减小图形密集型打印作业的瓶颈问题并提高其数据传输率。另外，EIO接口使用新型的3.3伏技术，可以减少功耗并为用户提供低成本的未来升级。同时更小的电路板、更易于安装等优点。(4)PCL语言PCL语言是HP公司于70年代针对其激光打印机产品开发的一种打印机页面描述语言。HP公司的市场策略与Adobe完全不同，其他厂商可以在他们的打印机产品中自由模仿或使用PCL语言。正是PCL语言的开放性，降低了使用PCL语言的打印机产品的成本，从而使其在打印机产品中的普及程度远远高于PostScript语言。目前最新的版本为1996年HP公司发布的PCL6。它更加灵活，是一个目标朝向的控制语言，使处理多图形的文件的速度大大加快，实现了更好的WYSIWYG(所见即所得)，因此可以更好地处理Web页面。经有关机构测试证明，使用PCL语言的打印机在处理文本或一些常见办公应用软件下的文档时具有非常明显的速度优势，在这些应用下，在打印质量方面与使用PostScript语言的打印机也没有差距。使用PostScript语言的打印机在常见办公应用下的打印速度要慢一些，但在处理PDF文件或在Photoshop等软件下打印大的图形图像文件时具有一定的速度优势，同时其在图形表现准确度、色彩表现准确度和一些字库表现准确度方面也比PCL语言有优势，另外PostScript语言既可以在PC机平台使用，也可以在苹果机平台下使用。(5)PostScript仿真技术惠普激光打印机提供快速、高效利用内存的PostScript仿真，而不必增加额外费用。惠普集成的PostScript3级仿真是基于从XionicsDocumentTechnologies,Inc购买的源代码。惠普工程师利用其全面的激光打印结构知识，优化了代码，开发出高性能、高效利用内存、兼容PostScript语言的解决方案。该仿真与AdobePostScriptLevel3百分之百地完全兼容。PCL6和PostScript仿真共享公用图形引擎，提供全面、强大的语言解决方案。从以上比较可以看出，PCL语言比较适合一些普通的商务办公应用，而PostScript语言更加适合对图形和色彩准确度要求比较高的专业应用。这也是目前许多打印机产品同时提供PCL和PostScript两个版本的驱动的一个重要原因。2.EPSON的打印速度提升技术EPSON虽然介入激光打印机市场比较晚，但由于它在喷墨打印机市场和技术的领先地位，使得它在彩色打印机市场中迅速成长，在短短几年时间中，就成为HP的第一大竞争对手。在打印速度方面也有与HP类似的全套技术，其黑白激光打印机的最快打印速度达25ppm以上，而其彩色激光打印机的最快打印速度达到了黑白/彩色24ppm，与HP处于同一级别。以下这些技术主要应用于EPSONAculaser系列彩色激光打印机中。(1)快速熔断技术这也是为了缩短首页打印等待时间，与HP的“瞬时热熔技术”类似。EPSON在AcuLaser系列打印机中使用新的EPSON快速熔断技术，这大大的降低了预热时间。普通黑白激光打印机平均约需要20秒的热启动时间，而采用了快速熔断技术的EpsonEPL-2020，可令加热辊表面温度迅速升高，在9秒内完成首页输出，为您省去了长久的等待时间。EpsonAculaserC4100首印预热时间黑白打印仅需11秒，而彩色打印也仅需13.5秒。它与HP的瞬时热熔技术类似，都是用来缩短首印打印机预热时间。(2)Tandem高速引擎在EpsonAculaserC4100最新彩色激光打印机中，采用先进的4-2-1串联式(Tandem)打印引擎，CMYK四种色彩能够一次成像，使得打印速度比传统彩色激光打印机速度快4倍，获得每分钟24页的彩色黑白同速的高效输出。同时EpsonAculaserC4100采用了全新数据处理器，它的中央处理器为PowerPC750C×400MHzCPU，并配有一个专门的色彩转换ASIC芯片，充分保证数据高速、准确传输，使得RGB色彩向CMYK色彩转换一次实现，从而得到持续高速的输出。它与下面要介绍的光栅分光技术一起实现“一次成像”。(3).EPSONAcuLaser光栅分光技术EPSONAcuLaser光栅分光技术是一个提高打印速度的新发明。在曝光过程中，EPSONAcuLaser光栅分光技术能发出四束激光束，四个感光单元独立的立刻曝光，如图2所示。这不仅提高了速度而且保证了在四种颜色紧连着上色时稳定的定位，所以速度比传统的激光机提高了四倍，达到了彩色打印与黑白打印的同速而不用牺牲打印质量。另外，与带四个激光单元的打印机相比，在产品的紧凑性方面有明显的优势。(4)打印控制器技术彩色激光打印机的性能并不完全依赖于引擎，真正决定打印质量和打印性能的是打印控制器。EPSON的图形处理技术以控制器为基础，通过使用ASIC硬件进行图形处理可以使引