Устройство принтера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Новосибирский государственный технический университет

Реферат

на тему: Устройства принтера

Выполнил:

Козлова Е.С.

Новосибирск, 2015



Содержание

1. Терминология

2. Литературные принтеры

3. Матричные принтеры

4. Струйные принтеры

5. Сублимационные принтеры

6. Фотонные принтеры

7. Лазерные принтеры

8. Термопринтеры

9. 3-Д принтеры

10. Другие принтеры

11. Интернет-принтеры

12. Конструкция принтера

Список литературы



1. Терминалогия

Принтер (Printer, от англ. print -- печать) -- это внешнее периферийное устройство компьютера, предназначенное для вывода текстовой или графической информации, хранящейся в компьютере, на твёрдый физический носитель, обычно бумагу, малыми тиражами (от единиц до сотен) без создания печатной формы.

Этим принтеры отличаются от полиграфического оборудования и ризографов, которое за счёт печатной формы быстрее и дешевле на крупных тиражах (сотни и более экземпляров).

Принтер -- это высокотехнологичное устройство печати, созданное в первую очередь для работы с компьютером. Принтер предназначен для преобразования информации, хранящейся в вычислительном устройстве, из цифровой формы в аналоговый вид для доступного понимания этой информации пользователем и последующего долговременного её хранения.

Получили также распространение и другие устройства печати, такие, как многофункциональные устройства (МФУ), в которых в одном приборе объединены функции принтера, сканера, копировального аппарата и телефакса. Такое объединение рационально с технической и экономической стороны, а также удобно в работе.

Специализированной разновидностью принтера является плоттер.

2. Литерные принтеры

Литерные печатающие устройства -- единственные среди всех описанных, которые формируют изображение не матрицей из точек, а сразу готовыми знаками.

Среди них выделяются принтеры, печатающие строку целиком -- Строчные принтеры (англ. Line printer)

Ромашковый принтер

Ромашковые принтеры сродни печатным машинкам. В свое время такие принтеры были широко распространены, однако с появлением более скоростных матричных ударных аппаратов, а также лазерных принтеров ромашковые практически исчезли, и в настоящее время такой способ печати используется только в электронных и механических печатных машинках.

Механизм печати достаточно прост. В механических печатных машинках каждая клавиша соединяется с определенным рычагом, на конце которого находится соответствующая буква. При нажатии на клавишу происходит удар матрицы по бумаге через красящую ленту. В более поздних печатных машинках машинках вместо комплекта рычагов используется одно колесо в виде ромашки, на концах лепестков которого сделаны матрицы буквы, цифр и прочих символы, по одной-две на лепесток.

Ромашка одевается на специальное колесо. Колесо через привод соединяется с шаговым двигателем. Обычно весь этот механизм вместе с двигателем подмотки ленты, картриджем с красящей и корректировочной лентой выполняется на каретке. При включении машинки происходит начальное позиционирование колеса. Это очень важный момент в работе машинки, поскольку от начального положения происходит отсчет каждой следующей буквы. Обычно для позиционирования колесо прокручивается на полный оборот и запирается механическим способом. После этого процесс печати очень прост. Пользователь нажимает на клавишу. Процессор обрабатывает нажатие и отсчитывает, сколько шагов нужно сделать до следующей буквы. После этого шаговый двигатель проворачивает колесо и останавливает его на нужной букве. Для удара по лепестку ромашки используется электромагнитный молоток. Через красящую ленту лепесток ударяет по бумаге.

Каретка ставится перпендикулярно цилиндрическому валу, с помощью которого подается бумага. Каретка движется вдоль вала. Таким образом формируется каждая следующая буква в строке. Для перехода на следующую строку вал поворачивается на один шаг. Все используемые двигатели -- шаговые.

Возможна смена ромашек, что позволяет печатать различными шрифтами или наборами символов.

Существует два вида красящих лент: тряпичная, окрашенная красителем, и пластиковая с нанесенным красителем.

Пластиковая лента позволяет получить более четкий отпечаток, однако после каждого удара краситель полностью переносится на бумагу. После того как лента полностью используется, ее нужно заменить. Тряпичная лента выполняется в виде кольца, что позволяет использовать одни и те же участки ленты несколько раз. принтер печать компьютер конструкция

Существовали также пластиковые корректировочные ленты -- с белым красителем. Корректировка происходит следующим образом: механизм возвращает каретку назад. После этого происходит замена обычной красящей ленты на корректирующую, например поднятием механизма каретки или поднятием натянутой корректировочной ленты. После этого буква, которую нужно исправлять, печатается заново, но уже через корректировочную ленту.

Барабанный принтер

Барабанные литерные принтеры обладают очень высоким быстродействием, печатая до 600 строк в минуту. В них, вместо движущейся вдоль вала подачи бумаги каретки, на всю ширину бумаги располагается барабан, набранный из дисков, на торцевой поверхности которых расположены литерные матрицы. За бумагой на уровне барабана расположен ряд молоточков, управляемых электромагнитами. Барабан вращается с большой скоростью, но в момент прохода матриц нужных литер мимо красящей ленты, молоточки у соответствующих знакомест выдвигаются, прижимая бумагу через красящую ленту к матрицам на барабане, и на бумаге остаются отпечатки литер с барабана. За один оборот барабана оказывается напечатана вся строка целиком, и бумага сдвигается для печати следующей строки. Из-за недостаточной точности времени удара, такие принтеры давали характерный вид «пляшущих» в строке букв.

Цепной (гусеничный) принтер

Существовали принтеры, матрицы литер у которых располагались на соединённых в цепь пластинках. Такая цепь двигалась вдоль печатаемой строки, и молоточки за бумагой в нужный момент прижимали бумагу к ней. Цепь с набором матриц в таком принтере поменять существенно легче, чем тяжёлый барабан в барабанном. Для ускорения печати, матрицы более часто используемых литер на цепи повторялись большее количество раз.

3. Матричные принтеры

Красящая лента.

Красящая лента матричного принтера предназначена для хранения запасов красителя и доставки красителя к печатающей головке.

Красящая лента матричного принтера в процессе печати медленно перематывается, доставляя свежий краситель к печатающей головке, причём ленты бывают двух типов -- замкнутые в кольцо (перематывается только в одном направлении) и ленты ограниченной длины, снабжённые механизмом реверсивной перемотки. На некоторых матричных принтерах, при разрушении механизма реверсивной перемотки, закончившуюся ленту можно перематывать вручную.

Со временем красящая лента изнашивается механически -- печатающая головка буквально разрезает красящую ленту вдоль, надвое. В некоторых случаях можно продлить срок службы красящей ленты, перевернув её другой стороной. Если лента ещё не изношена, а изображение существенно побледнело, можно пропитать ленту свежими чернилами, и цвет восстановится. При крайне редком использовании матричного принтера красящая лента страдает в большей степени от банального высыхания красителя, чем от механического износа. Отпечатанные изображения бледнеют. Подсохшую красящую ленту достаточно пропитать маслом для смазки бытовых швейных машин, и цвет восстанавливается.

Сравнение с другими типами

· Качество печати. Очень низкое, сравнимое с качеством пишущей машинки. Впрочем, возможна графика. 9-игольные принтеры маркировались NLQ (near letter quality, «почти как у машинки»), 24-игольные -- LQ (letter quality, «как у машинки»).

· Цветопередача. Существовали цветные матричные принтеры с четырёхцветной лентой, они могли печатать семью фиксированными цветами. Жёлтая часть ленты очень быстро загрязнялась, и цветопередача дополнительно портилась. Тем не менее, в 1980-е годы это был единственный способ настольной печати в цвете.

· Скорость печати. Для обычных 9- и 24-игольных принтеров в текстовом режиме -- десятки секунд на страницу, в графическом -- несколько минут. Высокоскоростные принтеры в несколько раз быстрее. Возможна печать через копиркуи на самокопирующихся бланках. Там, где нужно оперативно печатать один экземпляр (например, в кассах), у матричных принтеров всё ещё нет равных -- пока лазерный нагреется, матричный выдаст распечатку.

· Стоимость отпечатка. Крайне низка (расходный материал -- красящая лента). Отлично печатают на бумаге крайне плохого качества, что ещё снижает стоимость. Возможны нестандартные форматы бумаги, это важно для бланков строгой отчётности, которые делают из качественной бумаги (например, железнодорожный билет АСУ «Экспресс», 2011 год).

· Печать на нетрадиционных материалах. Некоторые модели принтеров (с прямым трактом) позволяют печатать, например, на паспортах.

· Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Очень хороша; отпечатки стойки к воде и трению. Следы от иголок дополнительно усложняют подделку документов. Со временем отпечатки выцветают, но не критично и даже спустя десятилетия остаются читаемыми.

· Возможная длина отпечатка. Не ограничена. Возможны ограничения спулера печати (как, например, в Windows -- печать идёт только страницами). Подача бумаги бывает ручная (поштучная) и рулонная.

· Экологичность. Низкое энергопотребление, небольшой объём и простота утилизации расходных материалов, невысокие требования к бумаге. Сильный шум.

· Простота обслуживания. Работает в самых спартанских условиях. Прежде, чем закончиться, картридж предупреждает об этом неконтрастными отпечатками. В самом крайнем случае можно печатать через копировальную бумагу вместо картриджа. При подаче с рулона -- бумага практически не заминается.

· Основное применение в настоящее время. Печать документов. Матричный принтер можно найти в банках, билетных кассах, различных бюро, лабораториях, медицинских учреждениях, в составе кассовых аппаратов.

4. Струйные принтеры

Принцип действия струйных принтеров похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Но вместо головок с иголками в струйных принтерах используется матрица дюз (то есть головка), печатающая жидкими красителями. Печатающая головка может быть встроена в картриджи с красителями (в основном такой подход используется на офисных принтерах компаниями Hewlett-Packard, Lexmark). В других моделях офисных принтеров используются сменные картриджи, печатающая головка, при замене картриджа не демонтируется. На большинстве принтеров промышленного назначения чернила подаются в головы, закреплённые в каретке, через систему автоматической подачи чернил.

Существуют два способа технической реализации способа распыления красителя:

· Пьезоэлектрический (пьезокерамический)(Piezoelectric Ink Jet) -- над дюзой расположен пьезокристалл. Когда на пьезоэлемент подаётся электрический ток, он (в зависимости от типа печатающей головы) изгибается, удлиняется или тянет диафрагму, вследствие чего создаётся локальная область повышенного давления возле дюзы -- формируется капля, которая впоследствии выталкивается на материал. В некоторых головках технология позволяет изменять размер капли.

· Термический (пьезопластический)(Thermal Ink Jet) (также называемый BubbleJet, разработчик -- компания Canon, принцип был разработан в конце 1970-х годов) -- в дюзе расположен микроскопический нагревательный элемент, который при прохождении электрического тока мгновенно нагревается до температуры в несколько сотен градусов(нагрев до 500 грС вызовет гидродинамический удар в 25 тонн), при нагревании в чернилах образуются газовые пузырьки (англ. bubbles -- отсюда и название технологии), которые выталкивают капли жидкости из сопла на носитель (газовые пузырьки образуются в результате обратного пьезоэффекта с излучением ультразвука, при этом возможен нагрев до 40 грС и понижение давления, которое и выталкивает пузырьки наружу; размер пузырька равен размеру дюзы, а не как считает Epson -- размеру молекулы).

Печатающие головки струйных принтеров создаются с использованием следующих типов подачи красителя:

· Непрерывная подача (Continuous Ink Jet) -- подача красителя во время печати происходит непрерывно, факт попадания красителя на запечатываемую поверхность определяется модулятором потока красителя (утверждается, что патент на данный способ печати выдан Вильяму Томпсону (William Thomson) в 1867 году^{[источник не указан 2057 дней]}). В технической реализации такой печатающей головки в сопло под давлением подаётся краситель, который на выходе из сопла разбивается на последовательность микрокапель (объёмом нескольких десятков пиколитров), которым дополнительно сообщается электрический заряд. Разбиение потока красителя на капли происходит расположенным на сопле пьезокристаллом, на котором формируется акустическая волна (частотой в десятки килогерц). Отклонение потока капель производится электростатической отклоняющей системой (дефлектором). Те капли красителя, которые не должны попасть на запечатываемую поверхность, собираются в сборник красителя и, как правило, возвращаются обратно в основной резервуар с красителем. Первый струйный принтер, изготовленный с использованием данного способа подачи красителя, выпустила Siemens в 1951 году.^[2]

· Подача по требованию^[3] -- подача красителя из сопла печатающей головки происходит только тогда, когда краситель действительно надо нанести на соответствующую соплу область запечатываемой поверхности. Именно этот способ подачи красителя и получил самое широкое распространение в современных струйных принтерах.

Сравнение с другими типами (для фотопринтеров)

· Качество печати. Высокое качество достигается только на бумаге со специальным покрытием. На обычной офисной бумаге видны «лохматые» края. Также четкость печати на обычной офисной бумаге повышается за счёт использования специальных пигментных чернил.

· Цветопередача. Возможна нестабильность цветов (разные партии красок, отстой краски при бездействии и размешивание -- при работе). Но в целом, из-за того, что фотопринтеры могут иметь 8 и более цветов, при регулярной калибровке цветопередача очень хороша (вплотную приближается к лидеру отрасли -- химической фотопечати).

· Скорость печати. У простых персональных принтеров -- сравнима со скоростью матричного принтера, около минуты на страницу A4. Печать чёрно-белых документов обычно быстрее. Существуют модели струйных принтеров со скоростью печати до 60 чёрно-белых страниц в минуту^[4].

· Стоимость отпечатка. При использовании оригинальных расходных материалов очень высока, более доллара на фотографическую страницу. Даже чёрно-белая текстовая страница в несколько раз дороже аналогичной лазерной. Однако использование чернил и бумаги сторонних производителей позволяет снизить стоимость в десятки раз.

· Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Зависит от состава чернил и материала печати. При использовании водорастворимых чернил и простой офисной бумаги отпечатки боятся воды и могут выцветать. При использовании пигментных чернил (почти все офисные струйные принтеры) свето- и водостойкость повышается на порядок. Использование фотобумаги также делает отпечаток стойким к воде и выцветанию.

· Печать на нетрадиционных материалах. Струйные принтеры (при надлежащей конструкции тракта подачи) могут печатать даже на сувенирах с неровной поверхностью. Никакие другие принтеры не способны на такое. К тому же чернила могут обладать совсем разными физико-химическими свойствами, так что возможна печать, например, на плёнку термопереноса или на ногтях модниц.

· Возможная длина отпечатка. Теоретически не ограничена. Возможны ограничения спулера печати (как, например, в Windows -- печать идёт только страницами). Дешёвые офисные принтеры могут не иметь механизма подачи рулонной бумаги.

· Экологичность. Низкий шум. В зависимости от химического состава чернил возможно испарение растворителя.

· Простота обслуживания. Крайне капризны, бесперебойная работа возможна, только если принтер периодически печатает всеми своими картриджами. В недорогих офисных принтерах часто кончалась краска, СНПЧ большей частью решили эту проблему.

· Основное применение в настоящее время. Фотопечать, широкоформатная печать, специальные виды печати. В начале 2000-х годов широко продвигались как персональные. В 2010-е годы снова вводятся в моду как персональные, зачастую чёрно-белые и со встроенной СНПЧ.

Классификация

· Рулонный -- оснащаются системами подмотки и смотки рулонного материала, предназначены для печати на самоклейке, бумаге, холсте, банерной ткани

· Планшетный -- для печати на ПВХ, полистироле, пенокартоне. Лист материала фиксируется на станине при помощи вакуумного прижима или струбцинами. Каретка (оборудованная приводом движения по оси Х) закреплена на портале, который вместе с кареткой движется над материалом (по оси Y).

· Сувенирный -- перемещение заготовки относительно головы, по оси Y, обеспечивается сервоприводом подвижного стола, кроме этого, стол оснащается механизмом регулировки расстояния между заготовкой и кареткой (для печати на заготовках разной высоты). Применяются для печати на дисках, телефонах, для маркировки деталей.

· Гибридный (рулон+планшет) -- для печати на бумаге и плёнке стандартных форматов (A3, A4 и т. п.). Оснащаются механизмом захвата и подмотки листового материала.

Кроме этого, существуют струйные принтеры для 3D-печати объёмных форм.

По типу используемых чернил:

· Водные на основе водорастворимого красителя. Используются в абсолютном большинстве бытовых и офисных струйных принтеров и в некоторых интерьерных широкоформатных принтерах. Главный недостаток -- слабая светостойкость, то есть быстрое выгорание на солнце.

· Водные текстильные -- активные, сублимационные, кислотные применяются для прямой или термотрансферной печати на тканях, с последующей обработке в каландрах.

· Водные УФ утверждаемые(отверждаемые) -- применяются в основном японской компанией Komori в цифровых печатных машинах.

· Сольвентные чернила. Сольвентные чернила применяются в широкоформатной и интерьерной печати. Характеризуются очень высокой стойкостью к воздействию воды и атмосферных осадков. Характеризуются вязкостью сольвента, зернистостью и используемой фракцией пигментного красителя.

· Сольвентные УФ утверждаемые(отверждаемые) -- выпускает компания FujiFilm по технологии Smart-UV.

· Спиртовые(на основе этилового спирта) -- широкого применения не получили, так как головы, печатающие спиртовыми чернилами, очень быстро высыхают.

· Масляные -- используются в системах промышленной маркировки и для тестирования печатающих головок.

· Водно-пигментные (или водно-масляные) -- используются для получения изображений высокого качества, в интерьерной и в фотопечати.

· УФ-отверждаемые чернила -- чернила отверждаются светом в УФ-диапазоне, применяются как экологичная замена сольвентным чернилам и для печати на жёстких материалах.

· Латексные чернила -- в которых происходит химическая кристаллизация воды за счет нагрева материала, изобретатель компания НР.

По назначению:

· Широкоформатные -- основное назначение широкоформатной печати -- наружная реклама. Широкоформатные принтеры характеризуются большой шириной печати (чаще всего 3200 мм), высокой скоростью печати (от 20 мІ в час), не самым высоким оптическим разрешением.

· Интерьерные -- область применения интерьерной печати -- печать элементов оформления интерьера, печать плакатов, информационных стендов, чертежей. Основной формат -- 1600 мм. Основные производители интерьерных принтеров: Roland, Mimaki.

· Фотопринтеры -- предназначены для печати фотографий, печатают на материалах малых форматов(обычно на рулонах шириной до 1000 мм). Цветовая модель не хуже, чем CMYK+Lc+Lm (шестицветная печать), иногда цветовая модель дополняется оранжевым цветом, белой краской, серебрянкой (для получения эффектов металла) и т. п.

· Сувенирные -- применяются для печати на небольших деталях, для печати на дисках и заготовках сложной формы. Производятся множеством фирм: TechnoJet, Epson, Canon, HP и т. п.

· Офисные -- отличаются от фотопринтеров более дешёвой конструкцией, в большинстве случаев отсутствием лайтов и листовой подачей материала. Основные производители офисных принтеров: Epson, HP, Canon, Lexmark.

· Маркировочные -- включаются в состав поточных линий. Печатающая головка, неподвижно закреплённая над конвейерной лентой, наносит маркировку на движущиеся изделия.

· Маникюрные -- используются для нанесения на ногти сложного рисунка в нейл-арт салонах.

· Промышленные -- для печати книг и газет.

По системе подачи чернил:

· Непрерывная, с расположением субтанков и головок на одном уровне (давление на входе голов регулируется высотой субтанков).

Структура: канистры с чернилами > помпа > фильтр > гибкий тракт > каретка > обратный клапан > субтанк, оснащённый датчиками уровня чернил > головка.

· Непрерывная, с субтанками, расположенными выше голов. Давление высокого столба чернил на головы уравновешивается вакуумной системой, состоящей из вакуумной помпы и устройств регулировки вакуума.

Структура: канистры с чернилами > помпа > фильтр > гибкий тракт > каретка > обратный клапан > субтанк, оснащённый датчиками уровня чернил и подключенные к вакуумной системе > головы.

· Самотёком. Головы и канистры с чернилами соединяются трубками, проходящими через гибкий тракт. Единственный промежуточный элемент -- демпфер, фильтрующий чернила и гасящий колебания давления, возникающие при движении гибкого тракта.

· Подача чернил из картриджей, движущихся вместе с кареткой. Основное достоинство этой системы -- низкая стоимость. Недостатки: малый запас чернил в картриджах, утяжеление каретки картриджами, медленное падение давления на входе голов, вызываемое уменьшением уровня чернил в картриджах.

Основные характеристики принтера, это скорость и качество печати, зависящие от принципа печати, чернил, механической составляющей, страной производителем.

Фотопринтеры и офисные принтеры редко комплектуются более, чем одной головкой на каждый цвет. Это связано с невысокими требованиями к скорости печати, кроме того, чем меньше голов, тем проще и эффективнее система их калибровки и сведения.

Широкоформатные и интерьерные принтеры комплектуются двумя--четырьмя головами на каждый цвет.

Для эффективной сушки и предотвращения слипания материала струйные принтеры оборудуются системами подогрева печатного поля, обдува отпечатанного материала. На УФ-принтерах закрепление чернил происходит под действием излучения ламповых или светодиодных излучателей, движущихся вместе с кареткой. Для уменьшения выгорания поверхности печатаемого материала под действием УФ-излучения, при движении каретки над незапечатаемыми участками, излучатели выключаются или закрываются непрозрачными шторками.

В офисных принтерах для уменьшения стоимости печати и улучшения некоторых других характеристик печати также применяют систему непрерывной подачи чернил (СНПЧ), представляющая некое подобие системы подачи краски «самотёком». Роль демпфера играет картридж.

В настоящее время струйные принтеры форматов А4 и А3 активно вытесняются цветными лазерными принтерами. Эта тенденция обусловлена значительно меньшим расходом и меньшей стоимостью расходных материалов, используемых для лазерной печати, простотой технического обслуживания цветных лазерных принтеров, которое сводится лишь к замене тонера и валов.

Самое значительное преимущество струйной печати перед лазерной -- себестоимость отпечатка, если сравнивать на оригинальных расходных материалах.

5. Сублимационные принтеры

Термосублимация (возгонка) -- это быстрый нагрев красителя, когда минуется жидкая фаза. Из твёрдого красителя сразу образуется пар. Чем меньше порция, тем больше фотографическая широта (динамический диапазон) цветопередачи. Пигмент каждого из основных цветов, а их может быть три или четыре, находится на отдельной (или на общей многослойной) тонкой лавсановой ленте (термосублимационные принтеры фирмы Mitsubishi Electric). Печать окончательного цвета происходит в несколько проходов: каждая лента последовательно протягивается под плотно прижатой термоголовкой, состоящей из множества термоэлементов. Они, нагреваясь, возгоняют краситель. Точки, благодаря малому расстоянию между головкой и носителем, стабильно позиционируются и получаются весьма малого размера.

К серьёзным проблемам сублимационной печати можно отнести чувствительность применяемых чернил к ультрафиолету. Если изображение не покрыть специальным слоем, блокирующим ультрафиолет, то краски вскоре выцветут. При применении твёрдых красителей и дополнительного ламинирующего слоя с ультрафиолетовым фильтром для предохранения изображения получаемые отпечатки не коробятся и хорошо переносят влажность, солнечный свет и даже агрессивные среды, но возрастает цена фотографий. За полноцветность сублимационной технологии приходится платить большим временем печати каждой фотографии (печать одного снимка 10Ч15 см принтером Sony DPP-SV77 занимает около 90 секунд). Фирмы-производители пишут о фотографической широте цвета в 24 бит, что больше желаемое, чем действительное. Реально -- фотографическая широта цвета не более 18 бит.

Наиболее известными производителями термосублимационных принтеров являются Canon и Sony.

Сравнение с другими типами (для фотопечати)

· Качество печати. Хорошая, без растра, картинка (чтобы вывести светлый цвет, принтер испаряет меньшее количество краски). По линиатуре близки к журнальной фотографии.

· Цветопередача. Очень хороша.

· Скорость печати. Около минуты на фотографию 10Ч15. Профессиональные принтеры 2-3 секунд.

· Стоимость отпечатка. На бытовом принтере -- 13--15 рублей за отпечаток. На профессиональном -- менее 3 рублей.

· Печать на нетрадиционных материалах. Не предусматривается.

· Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Покрывается плёнкой после печати. Защита от воды и выцветания.

· Возможная длина отпечатка. Только по формату фотографии, обычно 10Ч15.

· Экологичность. Низкий шум.

· Простота обслуживания. Надёжнее струйных; простои сублимационным принтерам не страшны. Боятся пыли.

· Основное применение в настоящее время. Фотопечать.

6. Фотонные принтеры

Яркими представителями фотонных принтеров прошлого являются фотолаборатории от Durst, FujiFilm, MCI, Ricoh и многие другие, осуществляет экспонирование изображения на фотобумаге. На сегодня этот способ печати считается самым качественным и профессиональным на уровне с офсетным. Позволяет печатать с качеством до 4000 dpi без полошения и растра. К сожалению, печатает только на специально-подготовленных материалах и с маленькой скоростью от 20 до 60 см в минуту. При этом:

воспроизведение цветов 16,7 млн оттенков,

глубина цвета 36 бит,

передача 256 оттенков на каждый цвет (RGB)

Изображение высокой стойкости -- в помещении 10 лет, на солнце 1 год. Печатает только на рулонных материалах. Используется в основном для печати фотографий и качественных репродукций, а также фотокниг.

Принтер сам очень дорог, зато себестоимость полноцветного одностороннего А3 оттиска в независимости от качества 1 евро.

Современный представитель фотонных принтеров LumeJet.

7. Лазерные принтеры

Технология -- прародитель современной лазерной печати -- появилась в 1938 году -- Честер Карлсон изобрёл способ печати, названный электрография, затем переименованный в ксерографию.

Принцип технологии заключался в следующем. По поверхности фотобарабана коротроном заряда (либо валом заряда) равномерно распределяется статический заряд, после этого светодиодным лазером (в светодиодных принтерах -- светодиодной линейкой) в нужных местах этот заряд снимается -- тем самым на поверхность фотобарабана помещается скрытое изображение. Далее на фотобарабан наносится тонер. Тонер притягивается к разряженным участкам поверхности фотобарабана, сохранившей скрытое изображение. После этого фотобарабан прокатывается по бумаге, и тонер переносится на бумагу коротроном переноса (либо валом переноса). После этого бумага проходит через блок термозакрепления, где тонер размягчается и впрессовывается в структуру бумаги, а фотобарабан очищается от остатков тонера и разряжается в узле очистки.

Первым лазерным принтером стал EARS (Ethernet, Alto, Research character generator, Scanned Laser Output Terminal), изобретённый и созданный в 1971 году в корпорации Xerox, а их серийное производство было налажено во второй половине 1970-х. Принтер Xerox 9700 можно было приобрести в то время за 350 тысяч долларов, зато печатал он со скоростью 120 стр./мин.

Сравнение с другими типами

· Качество печати -- высокое, выпускаются модели с разрешением 2400 dpi.

· Цветопередача. Изготовляемый на основе парафинов тонер имеет стабильные характеристики. Поскольку печатающий узел для каждого из цветов имеет большие размеры и стоимость, то используется только четыре цвета в схеме CMYK, а фотоизображение получается с крупным растром (около 80 lpi), особенно в светлых тонах. Цветные лазерные принтеры позволяют печатать высококачественные цветные изображения, но моделей с фотографическим качеством на данный момент не выпускается.

· Скорость печати. Современные персональные принтеры работают со скоростью 10--20 страниц в минуту. Офисные и промышленные принтеры могут иметь скорость до 400 страниц в минуту. Следует отметить, что до вывода первого листа проходит некоторое время, необходимое для прогрева узла термозакрепления (от нескольких секунд до десятков секунд). На некоторых персональных принтерах (HP и Canon) используются узлы термозакрепления, не требующие прогрева.

· Стоимость отпечатка. Наименьшая среди всех типов принтеров (единицы центов США на страницу для чёрно-белой печати и десятки -- для цветной). В персональных принтерах используются относительно дорогие картриджи (рассчитанные на объём от 1,5 до 3 тысяч страниц), серьёзно повышающие стоимость отпечатка. Перезаправка картриджей позволяет снизить стоимость отпечатка, но штатная возможность перезаправки не предусматривается производителями (и даже создаются искусственные препятствия, например, в картриджи устанавливаются чипы памяти). Качество печати на перезаправленных картриджах не гарантируется. Во многих офисных принтерах среднего и высокого класса предусмотрена штатная заправка тонером, именно такие принтеры имеют наименьшую цену отпечатка.

· Печать на нетрадиционных материалах. Некоторые типы принтеров могут печатать на глянцевой бумаге, конвертах, наклейках, прозрачной пленке. Все материалы должны обладать устойчивостью к высоким температурам, иметь определённую структуру, плотность, толщину, гибкость. Все принтеры предназначены для работы со стандартной офисной бумагой с плотностью около 80 г/мІ. Типы любых других материалов следует использовать только из списка, рекомендованного производителем.

· Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Хорошо держат цвет, водостойки, но плохо устойчивы к механическим воздействиям. Поэтому документы, выдаваемые надолго (например, паспорт), печатают либо на принтерах других типов, либо очень жирным и чётким шрифтом.

· Возможная длина отпечатка. Лазерная печать -- непрерывный процесс, и растровое изображение для отдельного листа должно быть полностью подготовлено в памяти до начала печати. Поэтому размер области печати обычно ограничен, а механизм подачи бумаги рассчитан на работу с пачками определённого одинакового формата (обычно А4, или А3). Широкоформатные принтеры рассчитаны на подачу бумаги из рулонов (с форматом до А0), с автоматическим отрезанием.

· Экологичность. Практически бесшумны. Загрязняет воздух озоном, диоксидом азота, углекислым газом, бумажной пылью, водяными парами и тонером. По современным данным, тонер опасен как инертная пыль и из-за пиррола (побочного продукта при производстве сажи) ^{[источник не указан 957 дней]}. Умеренно излучает в УФ и ИК диапазонах

· Простота обслуживания. Надёжно работает в обычных домашних и офисных условиях. О скорой замене картриджа принтер обычно «предупреждает» полосами на отпечатке. Впрочем, тонер пачкается и трудно отстирывается, поэтому не стоит в домашних условиях заправлять пустой картридж. Регулярной замены также требуют печатающий барабан (ресурс составляет порядка 10 тыс. страниц, но может снижаться при использовании некачественной бумаги, не оригинального тонера, частой печати по одной странице на задание; в наиболее дешёвых принтерах встроен в картридж), ролики автоподатчика бумаги. Содержит мощный (до 1000 Вт) электронагревательный элемент и потому не может работать от ИБП.

· Основное применение в настоящее время. Незаменимый помощник в любой конторе. В 2000-е годы подешевели настолько, что стали доступны и домашним пользователям. Из-за качественного одноцветного изображения лазерные принтеры применяют в полиграфии для фотонабора.

8. Термопринтеры

Процесс печати состоит в формировании изображения термической печатной головкой на специальной термочувствительной бумаге, которая чернеет в местах нагрева, образуя символы^[5]. Просты и дешёвы, не требуют красящего вещества, но качество печати невысокое.

Сравнение с другими типами

· Качество печати. Достигает 300 точек на дюйм.

· Цветопередача. Только чёрно-белые.

· Скорость печати. Очень быстры, быстрее матричных и струйных принтеров.

· Стоимость отпечатка. Крайне низка, 1 мІ кассовой ленты стоит примерно вдвое больше 1 мІ офисной бумаги. Это дешевле лазерных отпечатков.

· Печать на нетрадиционных материалах. Печатают только на термобумаге. Выпускают также плёнки и самоклеящиеся этикетки с термопокрытием.

· Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Отпечатки неустойчивы к трению, давлению; выцветают за несколько лет. Отпечатки устойчивы к нагреву температурой человеческой руки (36,6°), но не всегда выдерживают воздействие бытовых нагревательных приборов. Например, если прогреть продукт с этикеткой, отпечатанной на термопринтере в СВЧ-печи, то этикетка почернеет и станет практически не читаема. Кроме этого, почернение этикетки может происходить при взаимодействии с некоторыми бытовыми чистящими средствами.

· Возможная длина отпечатка. Ограничивается только программным обеспечением.

· Экологичность. Термическая печатная головка не создаёт шума, шум работающего принтера ограничен лишь шумом устройства подачи материала. Практически нет загрязнения. Впрочем, в термобумагу входит вредное вещество бисфенол А.

· Простота обслуживания. Крайне надёжны; единственный расходный материал -- термобумага.

· Основное применение в настоящее время. Массово применяются в малоформатных и малогабаритных печатающих устройствах: факсах, кассовых аппаратах, банкоматах, терминалах обслуживания.

9. 3D-принтер

3D-принтер -- оборудование, предназначенное для воспроизведения цифровых данных (3D-модели) в виде твердотельной модели объекта, готовой детали или изделия. Воспроизведение объекта производится послойно, путём создания и интеграции отдельных сечений.

Технологии воспроизведения трехмерных объектов (аддитивные технологии) является антиподом 3D-фрезерной обработки (субтрактивные технологии).

Ключевым отличием является то, что при субтрактивной технологии от заготовки отнимается все лишнее, а при аддитивной технологии происходит обратный процесс -- наращивание тела предмета.

Сравнительная таблица достоинств и недостатков этих технологий

Технологическая задача	Аддитивная технология	Субтрактивная технология
Получение изделия произвольной формы	Возможно, кроме этого, возможно получить деталь во внутренней полости другой детали или сложную форму внутренней полости.	Возможно.
Материал получаемого изделия	Разнообразные полимеры, в том числе фотополимеры, гипс, материалы порошковой металлургии, металлы и др.	Практически любой материал, за исключением чрезмерно крошащихся (некоторые виды резины) или наматывающихся на фрезу (ткань)
Точность формы изделия, качество поверхностей.	Обычно невысокая, определяется совокупностью равномерности нанесения слоёв материала и механическими деформациями материала в процессе работы, поверхности изделия могут имеют существенную шерховатость	Очень высокая. Возможно выведение поверхностей, с гранями, почти зеркальной чистоты, однако есть существенные трудности с прорезанием внутренних углов, минимальный радиус скругления которых ограничивается минимальным диаметром фрезы.
Возможность одновременного нанесения изображения на изделие, в процессе получения формы	Возможно, при совмещении техпроцесса с технологией струйной 3D-печати.	Невозможно.
Скорость получения изделия	Зависит от общего объёма изделия и требований к качеству.	Зависит от объёма срезаемого материала, от физических свойств материала заготовки, требований к качеству изделия, качества используемых фрез.
Возможность дальнейшей обработки получаемого изделия	Зависит от материала изделия. Если требуется качественная покраска, шероховатые поверхности следует доработать.	Зависит от материала изделия.
Требования к внешней среде, условия эксплуатации, влияние на среду эксплуатации.	Аналогичны требованиям к эксплуатации офисного или промышленного оборудования в помещении. Некоторые материалы, применяемые при аддитивной технологии, не переносят высокую влажность окружающей среды (гипсовый порошок твердеет). Оптика лазерных устройств адиитивного производства не переносит работы в помещении с повышенной запыленностью.	Качество обработки слабо зависит от условий внешней среды (за исключением экстремально низких температур, при которых в подшипниках густеет смазка, или экстремально высоких, при которых перегревается управляющая электроника). Фрезерная обработка создаёт повышенный уровень шума, повышает запыленность помещения, отличается значительным потреблением электроэнергии. Офисные помещения и небольшие мастерские малопригодны для установки фрезера.

3D-струйные моделирующие устройства

Струйное моделирующее устройство конструкцией очень схоже с обычным струйным принтером. Ключевое отличие -- наличие механизма послойного нанесения полимеризуемого или твердеющего материала на поверхность каждого рабочего слоя. В процессе работы, на каждый вновь сформированный слой наносится полимеризуемый или твердеющий материал. После нанесения каждого слоя струйная печатающая головка, в тех участках, где полимеризуемый или твердеющий материал должен затвердеть, наносит полимеризующую добавку или иной активатор твердения. Цикл повторяется до завершения формирования твёрдого тела внутри массива не полимеризованного порошкового материала. Часто в качестве рабочего материала применяют гипс, который твердеет при контакте с обычными, дешевыми водными чернилами для струйной печати.

Лазерные 3D-моделирующие устройства

В процессе работы лазерного 3D-моделирующие устройства на рабочий стол послойно наносится жидкий фотополимер. После нанесения каждого слоя, в тех местах, где фотополимер должен отвердеть, поверхность фотополимера засвечивается лазерным лучом. Таким образом объект наращивается послойно. После завершения формирования последнего слоя достаточно извлечь затвердевший объект из жидкого фотополимера.

Кроме этого, существуют лазерные 3D-моделирующие устройства, в которых вместо фотополимера используется металлический или полимерный порошок, который при формировании каждого нового слоя спекается лазером до твёрдого состояния. Технологии лазерного спекания могут отличаться типом и мощностью применяемого лазерного излучателя.

3D-моделирующие устройства, основанные на экструзии пластика

В таких устройствах, на будущее изделие, методом непрерывной экструзии, наносится расплав полимера в форме струи, диаметром от нескольких десятых миллиметра до нескольких миллиметров. Склеиваясь между собой, слои формируют будущее изделие. Управляет движением экструдера трехкоординатная кинематическая система, сходная с той, что применяется в пишущих или режущих плоттерах или гравировально-фрезерных станках. Известны также специальные экструдерные насадки на обычный фрезерный станок с ЧПУ, преобразующие его в 3D-моделирующее устройство.

3D-принтеры для печати на объёмных объектах (на 3D-объектах)

В отличие от традиционных принтеров, тем или иным способом создающих изображение на плоских носителях -- на бумаге, пленке или металлической фольге, 3D-принтеры могут наносить изображение на трехмерные (объёмные) объекты, например, на кружки, мобильные телефоны, сувениры, брелки, ручки и другие самые обычные изделия.

В отличие от тампонной печати, 3D-принтер не требует изготовления печатных форм, сведения красок и может оперативно выполнять печать, в том числе и полноцветную, в сколь угодно малых тиражах.

Работа 3D-принтеров, как правило, основана на применении струйной печати, подобно струйным принтерам, только механизм протягивания бумаги заменён на устройство, ориентирующее запечатываемый объект во время печати.

Известны также 3D-принтеры, осуществляющие полноцветную печать на ногтях рук или ног, что с успехом применяется в таком виде маникюра, как нэйл-арт.

10. Другие принтеры

· Телетайпные принтеры состояли из электромеханической части, повторяющей электрическую печатную машинку, и модема. То есть в один блок были объединены электрическая клавиатура, электромеханический рычаговый символьный принтер и устройство приёма и передачи информации по каналу связи. Дополнительно подключалось устройство записи и считывания перфоленты, обычно 5-рядной (5-битной).

· Экспериментальные разработки:

· Японская компания PrePeat в рамках программы защиты окружающей среды выпустила принтер, не требующий для работы ни чернил, ни тонера, ни бумаги. Для печати вместо бумаги используется тонкий белый пластик. Один и тот же лист можно использовать много раз: перед повторной печатью он автоматически очищается в принтере.

11. Интернет-принтеры

В последнее время на рынке офисной техники появились принтеры, программное обеспечение которых поддерживает непосредственное подключение кИнтернету (обычно через роутер), что позволяет такому принтеру функционировать независимо от компьютера. Такое подключение обеспечивает ряд дополнительных возможностей:

· печать документов или веб-страниц прямо с дисплея принтера;

· печать документов или веб-страниц с любого веб-устройства (в том числе удалённого) без необходимости установки на нём драйвера принтера;

· просмотр состояния принтера и управление заданиями печати с помощью любого браузера вне зависимости от местонахождения;

· оперативное автоматическое обновление программного обеспечения принтера.

12. Конструкция принтера

Картридж принтера

Краситель (чернила, тонер), используемый в принтере, обычно хранится в картриджах.

Производители принтеров рекомендуют заправлять их принтеры чернилами/тонером их же производства, однако технически предотвратить использование чернил/тонера от сторонних производителей сложно (как и сделать автомобиль, работающий только на бензине от производителя автомобиля). Покупка так называемых фирменных картриджей обходится дороже, чем перезаправка картриджей чернилами или тонером от сторонних производителей.

Существует целая отрасль производителей чернил, которые поставляют их производителям принтеров по OEM-соглашениям, а также напрямую пользователям под своей торговой маркой, например, inktec, ink-mate. В современных моделях принтеров Canon используются картриджи Fine со встроенным чипом, который контролирует подачу и уровень расхода чернил. Но это не мешает перезаправке таких картриджей, даже без перепрограммирования чипа, если после перезаправки остаётся информация, что чернила закончились, принтер печатать не отказывается, лишь сообщает о перезаправке.

Картриджи допускают неоднократную их заправку, при соблюдении определённых требований (требуются либо совместимые чернила, либо промывка картриджа и головки, для струйных принтеров).

Кроме картриджной системы заправки, для струйных принтеров существует и система подачи чернил из внешнего сосуда (т. н. СНПЧ).

Печатающая головка струйного принтера[править | править вики-текст]

Головка Xaar382 (после двух лет пробега)

Вскрытие головки Xaar 382

Внутренности печатающей головки Xaar 382

Печатающая головка Spectra-128"SkyWalker"

Печатающая головка Spectra-128"SkyWalker" (распилена)

Распил печатающей головки Xaar 128

Определение:

· Печатающая головка -- деталь принтера, предназначенная для нанесения чернил на поверхность запечатаемого материала.

Печатающая головка является весьма дорогостоящей деталью принтера, стоимость некоторых типов печатающих головок, применяемых в широкоформатных принтерах, доходит до 100тыс руб.(для некоторых голов Spectra)^[8] и выше. Кроме этого, печатающая головка в большинстве случаев является расходным материалом -- очень дорогостоящим расходным материалом, который при небрежном отношении к работе может быть с легкостью поврежден. Для надёжной и стабильной работы печатающей головки необходимо использовать краску надлежащего качества, кроме этого, следует соблюдать условия хранения чернил (некоторые виды чернил нельзя перемораживать или перегревать). Следует соблюдать сроки хранения чернил (не использовать просроченные). Печатающую поверхность голов следует беречь от зацепов об материал и царапин. Своевременная замена чернильных фильтров заметно снижает скорость засорения голов.

Классификация:

· Термические (пьезопластические) печатные головы. Используются преимущественно в офисных струйных принтерах, используются в китайских водно-пигментных интерьерных принтерах. Отличаются простотой, дешевизной, не высокой надёжностью.

· Пьезоэлектрические (пьезокерамические) печатные головы. Используются в офисных струйных принтерах, в большинстве типов струйных принтеров производственного назначения.

Классификация пьезоэлектрических (пьезокерамических) печатных голов:

· Головы для печати водными и водно-пигментными красками.

· Головы для сольвентной печати. Используются для печати чернилами на основе сольвента и других агресивных растворителей. Корпус и все детали голов, предназначенных для сольвентной печати, максимально устойчивы к воздействию химически-агрессивных веществ.

· Головы для УФ-печати. В отличие от голов, предназначенных только для сольвентной печати, в большинстве случаев имеют встроенный модуль преднагрева чернил (УФ-чернила при нагреве легко разжижаются). УФ-головы оборудованы двумя входами для подачи чернил в чернильную камеру и сквозной промывки чернильной камеры, в случае оседания твёрдого осадка чернил (в УФ-печати часто используется белая краска, содержащая цинковый (оксид цинка) или титановый пигмент (Оксид титана(IV)) или соли свинца, отличительной особенностью которой является способность давать осадок, поэтому к белому каналу как правило пристраивают рециркуляцию.

Условия качественной работы печатающей головки:

· При печати на внешней поверхности печатающей головки не должно быть загрязнений, так как грязь могет закрывать часть дюз, и вместо впрыска на материал некоторые капли будет задерживаться о препятствие. Кроме этого, прилипший к головке ворс (волосок) может елозить по не высохшей краске, оставляя грязные полосы.

· В чернильной камере печатающей головки не должно быть пузырьков воздуха. За дегазацию отвечает фильтр. Голова, подобно любому жидкостному насосу не способна эффективно прокачивать воздух и пузырьки воздуха, попадая в дюзы, замирают там и дальше не прокачиваются.

· Давление на входе в печатающую головку должно быть отрицательным, небольшим. При чрезмерном отрицательном давлении голова засасывает воздух (в обратку, через дюзы). При малейшем положительном давлении чернил на голове сразу образуются капли. Контроль за давлением осуществляется принтером автоматически, исключения составляют принтеры российско-китайских производителей.

· Печатающая головка должна быть достаточно близко к печатаемому материалу, чтобы разлет чернильных капель был незначителен.

· Напряжение на пьезо-элементах печатающей головки должно быть достаточным для того, чтобы угол разлета капель был минимален. Все зависит от производителя оборудования и качества содержания и обслуживания принтера.

· Напряжение на пьезо-элементах не должно быть выше величины, при которой от чрезмерно-резкого срабатывания пьезо-элементов в чернильной камере головы возникает эффект кавитации (краска буквально вскипает, завоздушивая голову). Подобный эффект наблюдается когда голова начинает излучать ультразвук, что свидетельствует о перегреве пьезоэлемента, а также в темоструйной голове это является основой печати.

Головки Specta 128"SkyWalker" и Xaar128 имеют один чернильный вход и не имеют встроенных нагревательных элементов или датчиков, способных регулировать внешний нагрев головы, необходимый для разжижения УФ чернил. Они малопригодны для УФ печати.

Головы Epson DX5 и DX7 в ряде случаев используются на УФ принтерах, но лишь из-за того, что они очень дешевые. При использовании уф краски они летят гораздо чаще, чем головы Konica или Spectra, но дешевизна голов Epson сводит к минимуму разницу в финансовых затратах на замену голов.

Сравнительные характеристики некоторых печатающих головок

Наименование головки	Тип используемых чернил	Количество дюз	Размер капли (в pl)	Максимальная частота работы дюз (кГц)	Плотность расположения дюз (в npi - nozzles per inch)
Xaar 128-40[9]	Сольвент, масляные	128	40	8,3	185
Xaar 382-35"Proton"[10]	Сольвент, масляные, UV	382	35	9,2	180
Epson DX5/DX7	Эко-сольвент, водно-пигментные, УФ	1440 (8 чернильных каналов по 180 дюз)	3,5 - 22	?	180 на каждый канал
Specta 128"SkyWalker"	Сольвент, масляные	128	50	16	50
Specta 512/15"Polaris"	Сольвент, масляные, УФ	512 (два печатающих модуля по 256 дюз)	15	?	Два печатающих модуля по 100 (суммарная плотность 200)

Чернильная помпа струйного принтера

Пережимная чернильная помпа принтера

Вскрытие пережимной чернильной помпы принтера

Определение:

· Чернильная помпа -- деталь принтера, предназначенная для стабилизации вакума в чернильном тракте.

Чернильные помпы используются как в различных системах подачи чернил, так и в системах автоматической прочистки печатающей головки (головок).

Помпа, работающая в системе подачи чернил, работает совместно с датчиком уровня чернил, находящимся в субтанке -- ёмкости, из которой осуществляется питание печатающей головки. Алгоритм включения помпы: принтер печатает -- печатающая головка расходует чернила из субтанка -- в субтанке опускается уровень чернил -- срабатывает датчик уровня -- включается помпа, закачивающая чернила из основной ёмкости (канистры с чернилами) в субтанк. Алгоритм выключения помпы: работающая помпа наполнила субтанк чернилами -- датчик уровня выключается -- выключается помпа. Сигнал с датчика подается либо непосредственно на помпу, либо через промежуточные электронные устройства, выполняющие всевозможные вспомогательные функции: усиление сигнала датчика уровня, контроль уровня чернил в исходной ёмкости, выключение помпы в случае залипания датчика, счет расхода чернил, регулировка скорости вращения помпы и т. п.

...