說到打印復印,對中國用戶來說并不陌生。很多人會想當然的認為商用打印就是激光打印,然而并不是這樣。這里面的技術變革值得我們探究,從復印機到今天的激光打印機、彩色激光打印機經歷了哪些歷程?

激光打印技術的起源
復印機誕生的很早,最初用的是光化學反應。再到后來用的光電系統成像,但是要說明的是,這個過程是沒有計算參與的,而且只能單功能復印。當時的復印機只有感光鼓這個部件上和今天的打印機差不多。
施樂的914復印機,注意,只能復印
復印的過程其實就是讓感光鼓充電之后曝光,然后形成電荷在感光鼓上的圖樣、附著碳粉、加熱定影。到了1969年,施樂的研發人員GaryStarkweather突發奇想,能不能用當時剛量產不久的激光器直接在感光鼓上繪制圖形?
體積巨大的早期激光打印機
到了1971年,Gary去了施樂在PalaAuto的研發中心,開始專門研究用激光在感光鼓上直接成像的技術。到了1972年Gary與施樂的兩位同事,在一臺施樂復印機的基礎之上加了控制系統和字符生成器,構成了施樂的第一臺激光打印機9700。不過歷時第一臺卻被IBM3800搶走了,導致施樂損失了不少市場。
1974年Saxton在NewYork雜志的廣告
但是說到專利,在美國專利局能檢索到的最早的名為“LaserPrintingSystem”(US3751587A)的專利,卻是一個名為SaxonIndInc的公司,Saxon復印機由于沒有進入過中國市場,所以并不為中國用戶所知,七八十年代當年這個公司在美國的復印機市場相當有實力,并且有不少獨有的專利。科技企業幾十年即滄海桑田,這個在佛羅里達州的企業現在已經是施樂的一部分了。
小型化——佳能不朽的經典
施樂也好、IBM也罷,這些早期的激光打印機速度非常快(在今天也是生產級產品的速度),但是問題在于,它們太大了。而且對于企業來說,不僅僅是不一定有地方安放,也用不著這么快。

XeroxStar8100還是太大,而且要17000美元
有需求就有創新的動力。施樂很快在1981年推出了XeroxStar8100激光打印機,它適合辦公室使用,但是……價格實在太貴,在那個年月要價17000美元,放到今天起碼是要翻翻的,這就是雖然更小,但是企業無福消受。

佳能CX引擎的一部分示意圖,PIC:printerworks.com
佳能看到了機會。在1980年代早期,為了打開美國市場,佳能推出了一個純粹的打印引擎——CanonCXOEM。這個產品不包含耗材及柵格化、驅動這些電路,預留了一個37針的接口,任何企業都可以買這個引擎貼自己的標,最重要的是佳能的這個引擎本身同過新申請的專利實現了小型化,成品打印機可以放在桌子上使用!小型化的引擎不含碳粉的OEM價格僅為1000美元!當時購買這個引擎生產打印機的非常多,很多都已經淹沒在歷史里面,但是有兩個企業,最終成就了霸業。
成就霸業的惠普與蘋果
前文我們說了,佳能提供的CX機芯只要1000美元,但是這個機芯連電源都不提供,加上PCB控制、計算定影的電路,要比純機芯的成本貴出一大截。當時有兩個公司成就霸業,第一個要說的就是蘋果。

蘋果的LaserWriter
蘋果當時用CX機芯開發出來的打印機叫做LaserWriter,這個名字和今天蘋果喜歡叫Apple+X或是i+X的命名方式區別極大。蘋果的產品自然只能在當時的Macintoshi系統上用。蘋果給AppleWriter做了一個極其關鍵的優化:Gamma值。蘋果顯示器的Gamma是1.8(不同于windows系統的2.2),這個打印機也是,所以相當于有了一個免費的“輸出匹配管理”,這對于出版來說極其重要。

惠普的LaserJet
另外一個成就霸業的就是惠普。當時惠普也給CX引擎開發了驅動電路,并命名為LaserJet。惠普的LaserJet是世界上第一臺能放到桌面打印的激光打印機,并且使用的是單頁紙(IBM3800這種大機器用連續紙),一舉奠定了惠普在桌面打印領域的霸主地位。其實蘋果只是發布時間稍晚,都是同一年-1984年。

CX引擎蘋果LaserWriter的控制電路

同樣佳能CX引擎,惠普的控制電路
1985年,蘋果為LaserWriter配置了Postscript打印語言,使用三階貝塞爾曲線繪制字體,奠定了蘋果在出版領域的霸主地位。可以說在iPod發布之前比較黯淡的日子里,蘋果基本就是靠出版領域生存,和今天的市值地球第一完全不是一碼事。而惠普則為自己的打印機推出了獨有的PCL語言,這也成為今天惠普激打產品質量卓越的看家本領。
彩色激光打印的開端
最早推出面向桌面的彩色激光打印機,其實還是蘋果,這臺產品名字叫做ColorLaserPrinter12/600PS,當時要價7000美元,時間是1995年。可以說桌面的彩色激光打印到現在的時間也不過20年,甚至比我們使用移動通信的時間還要短。

最早的彩色激光打印機-蘋果的LaserWriter12/600PS
蘋果的第一臺彩色激光打印機也是使用佳能的引擎。之前我們介紹過,當時內存昂貴,最開始的激光打印機只有1M內存,剛剛好在有四邊留白的情況下能夠裝下一個光柵化之后的300dpi精度A4頁面。蘋果的這款A4激光打印機,由于使用了600dpi精度,所以具有12MB的打印內存,這應該是優化之后的結果,因為CMYK每個顏色均分只有3MB內存。

泰克采用了噴蠟的技術
早期推出彩色激光打印機的還有泰克(后來被施樂收購)、OMS等品牌,但是打印引擎的核心卻是日本企業為主。除了蘋果、惠普這兩大佳能引擎用戶,施樂等品牌使用的是日立、松下(Mitsushita)的引擎、美國本土的引擎只有泰克自己的,并且是噴蠟的固體墨水技術產品。
硅油增亮
今天我們的彩色激光打印機都是碳粉打印,靠的是定影器的熱能來升華碳粉的蠟質。不過前面說的打印技術里面,有相當多的彩色激光打印使用的是我們今天看不到的產品:硅油定影。

合適的打印碳粉用的蠟并不是那么容易得到

如果你手邊有彩色激光打印機,可以看到蠟質的打印效果
蠟質說起來簡單,就是石油的長鏈烴餾分,但如果要達到人們設想的性能,要么能夠分餾出恰好合適的物質,要買就需要各種催化重整成需要的材料。打印用的我們今天都是使用200度左右會升華的蠟質輔助定影,原廠拼命的降低定影溫度來進行利潤保護,因為溫度越低的蠟質材料越難找到,一不小心就會侵犯專利,而且這些專利基本都不在打印設備掌握,都是石化相關的能源企業為主,授權給打印設備企業制造碳粉的時候使用。

大量使用的定影硅油,1000ml大約能用2萬頁
使用蠟質碳粉打印之后,會發現紙面上有一層反光層,這就是蠟質,用來提升打印的表現。我們普通打印紙都是沒有表面涂層的,直接把碳粉打印到紙面上并不好看,必須增加光澤提升視覺感受。在激光打印的早期,人們使用的辦法就來自彩色復印機,使用的是硅油。硅油一旦涂抹到紙張上,就會浸泡、滲入,造成整張紙都有油亮的光澤。
硅油定影的產品筆者本人在2003年前后,還測試過,當時是某品牌貼牌的,速度很慢,關鍵是和當時已有的碳粉蠟質對比之下,硅油彩色激光打印顯得非常的油膩,效果并不怎么樣,被蠟質碳粉淘汰也就在情理之中了。
激光還是LED?
如果熟悉激光打印的原理,繪制到激光打印機內部,有個多邊鏡,它的作用就是在通過轉動來改變激光的角度,這樣激光光束就能照射到感光鼓的所有區域來進行放電顯影。多一個能轉的零件,在早期不是特別成熟的時候,會提高故障率。

激光打印與LED打印的不同

中村修二因為藍光LED獲得了諾貝爾物理學獎
到了九十年代中期,當時恰好是中村修二發明了高效率的藍色發光二極管的時代,日亞化學靠這個專利賺的盆滿缽滿。通過陣列式的LED,也可以在感光鼓上去掉電荷。而行列的LED器件體積要比激光器小、成本也更低,OKI、施樂都采用了這一技術。

LED打印機與生俱來就小巧

早期的LED在高精度打印的時候容易暴露問題
但是LED不是沒有自己的問題。早期的LED的問題不少,首先是LED本身的精度不高,最高只有600dpi;并且LED打印邊緣會出現鋸齒、彩色打印會出現顏色錯誤,變成了雙刃劍:選擇小巧安靜,就要接受LED打印的低質量,要買就去忍受激光打印的大體積、高噪音。

加了一層濾鏡提高光點精度
當然這種問題難不倒打印企業。比如施樂與日本電器硝子(NipponElectronicGlass)合作進行了技術改良,合作推出了全新的Hi-Q打印曝光頭,提供了和激光技術一樣的畫質,最早應用在施樂的大型機器上,現在已經普及到了小型化的打印機。

濾鏡改善了打印質量
激光打印技術,在打印精度提高到1200dpi之后基本就停止研發了,因為更高的精度也不具備實際上的意義,目前也找不到比含蠟碳粉更好的定影方式,所以今天的彩色激光打印都是圍繞使用體驗、解決方案等方向入手研發。