Принтер (от англ.print — печать) — периферийное устройство компьютера, печатающее устройство предназначенное для перевода текста или графики на физический носитель из электронного вида 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).
По возможности печати графической информации принтеры делятся на алфавитно-цифровые (с возможностью печати ограниченного набора символов) и графические.
По принципу переноса изображения на носитель принтеры делятся на:
На цветных принтерах, в качестве основы цветовой модели используются цвета CMYK:
Cyan - голубой
Magenta - пурпурный
Yellow - желтый
Kobalt - черный (английское название соответствует названию тяжелого металла (кобальта), входящего в состав черных красителей)
Кроме базовых цветов CMYK, цветной принтер может быть снабжен лайтами (Light Cyan и Light Magenta), повышающими видимое разрешение, при низкой заливке. Кроме этого иногда используют оранжевый и зеленый цвета (Orange и Green), немного расширяющие цветовые поля печати. Принтеры, предназначенные для печати по цветным материалам дополнительно снабжены белым цветом.
По соединению с источником данных (откуда принтер может получать данные для печати), или интерфейсу:
ИК-соединение возможно только с устройством, находящимся в прямой видимости, в то время как использующие радиоволны интерфейсы Bluetooth и Wi-Fi функционируют на расстоянии до 10-100 метров.
Некоторые принтеры (в основном струйные фотопринтеры) располагают возможностью автономной (то есть без посредства компьютера) печати, обладая устройством чтения flash-карт или портом сопряжения с цифровым фотоаппаратом, что позволяет осуществлять печать фотографий напрямую с карты памяти или фотоаппаратов. Принтеры, поддерживающие технологию AirPrint, дают возможность распечатывать документы и фотографии с непосредственно мобильных устройств на базе iOS без использования кабеля (соединение осуществляется по Wi-Fi). AirPrint доступна для iPad, а также для iPhone и iPod Touch не ниже третьего поколения.[1]
Сетевой принтер — принтер позволяющий принимать задания на печать (см. Очередь печати) от нескольких компьютеров, подключенных к локальной сети. Программное обеспечение сетевых принтеров поддерживает один или несколько специальных протоколов передачи данных, таких как IPP. Такое решение является наиболее универсальным, так как обеспечивает возможным вывод на печать из различных операционных систем, чего нельзя сказать о Bluetooth- и USB-принтерах.
Изображение формируется печатающей головкой, которая состоит из набора иголок (игольчатая матрица), приводимых в действие электромагнитами. Головка передвигается построчно вдоль листа, при этом иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, формируя точечное изображение.
Основными недостатками матричных принтеров являются монохромность (хотя существовали и цветные матричные принтеры, по очень высокой цене), высокий уровень шума, который достигает 65 дБ, очень низкая скорость работы (при печати нескольких копий недостаток скорости успешно компенсируется возможностью печати через копирку).
Выпускаются также высокоскоростные линейно-матричные принтеры, в которых большое количество иголок равномерно расположены на челночном механизме (фрете) по всей ширине листа.
Матричные принтеры, несмотря на полное вытеснение их из бытовой и офисной сферы, до сих пор достаточно широко используются в некоторых областях (печать товарных чеков, банковское дело — печать документов под копирку и др.)
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, причем ленты бывают двух типов — замкнутые в кольцо (перематывается только в одном направлении) и ленты ограниченной длины, снабженные 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.
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 копирку и 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. Громкий 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.
Каретка принтера Lotus, с печатающими головками Xaar128
Редуктор привода каретки принтера TechnoJet 160
Вентиляторы сушки материала (принтер Wit-Color400)
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 (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 (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, при нагревании в чернилах образуются газовые пузырьки (англ.bubbles — отсюда и название технологии), которые выталкивают капли жидкости из сопла на носитель.
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 1772 дня]). 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 (до 300 lpi — ни один другой принтер не может похвастаться такой чёткостью) достигается только на бумаге со специальным покрытием. На обычной офисной бумаге видны «лохматые» края. Также четкость печати на обычной офисной бумаге повышается за счет 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
По типу печатаемого материала:
Рулонный — оснащаются системами подмотки и смотки рулонного материала, предназначены для печати на самоклейке, бумаге, холсте, банерной ткани
Листовой твёрдый — 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.
Листовой гибкий — 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.
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.
Спиртовые — широкого применения не получили, так как головы, печатающие спиртовыми чернилами очень быстро высыхают.
Масляные — используются в системах промышленной маркировки и для тестирования печатающих головок.
Пигментные — используются для получения изображений высокого качества, в интерьерной и в фотопечати.
УФ-отверждаемые чернила — применяются как экологичная замена сольвентным чернилам и для печати на жёстких материалах.
Термотрансферные чернила — отличительная особенность термотрансферных чернил — возможность, при помощи термопресса, перенести отпечатанное изображение с подложки на изделие. Используются для нанесения логотипов на одежду.
По назначению:
Широкоформатные — основное назначение широкоформатной печати — наружная реклама. Широкоформатные принтеры характеризуются большой шириной печати (чаще всего 3200 мм), высокой скоростью печати (от 20 м² 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.
По системе подачи чернил:
Непрерывная, с расположение субтанков и головок на одном уровне (давление на входе голов регулируется высотой субтанков).
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.
Основная характеристика принтера, от которой наиболее сильно зависит оптическое разрешение — тип, количество и расположение печатающих голов на каретке.
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 — длина непрерывного отпечатка, ограниченная лишь длиной рулонного материала. На лазерных принтерах длина отпечатка ограничена длиной окружности промежуточного носителя — вала или ленты. На самых больших лазерных принтерах длина печати может достигать метра. На офисных струйных принтерах, вследствие чрезвычайно узкой специализации и автоматизации принтеров, низкой производительности Диспетчера печати (Windows), высокой стоимости программ, замещающих Диспетчер печати, таких как FlexiSign, Caldera и т. п. и полного отсутствия механизмов, необходимых для печати на рулонных носителях, в большинстве случаев, невозможно реализовать непрерывную печать неограниченной длины.
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 10×15 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 10×15. Профессиональные принтеры 6—15 секунд.
Стоимость отпечатка. На бытовом принтере 13—15 рублей за отпечаток. На профессиональном — менее 5 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 10×15.
Принцип технологии заключался в следующем. По поверхности фотобарабанакоротроном 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, в дорогих моделях приближается к офсетной печати (выпускаются модели с разрешением 2400 dpi).
Цветопередача. Изготовляемый на основе парафиновтонер 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 выше 100 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 объем от 1,5 до 3 тысяч страниц), серьезно 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 определенную структуру, плотность, толщину, гибкость. Все принтеры предназначены для работы со стандартной офисной бумагой с плотностью около 80 г/см². 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 определенного одинакового формата (обычно А4, или А3). Широкоформатные принтеры рассчитаны на подачу бумаги из рулонов (с форматом до А0), с автоматическим отрезанием.
Экологичность. Практически бесшумны. При неисправности воздушных фильтров могут загрязнять воздух озоном и тонером. По современным данным, тонер опасен как инертная пыль и из-за пиррола (побочного продукта при производстве сажи) [источник не указан 672 дня].
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.
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 м² кассовой ленты стоит примерно вдвое больше 1 м² 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 создает 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.
3D-принтер (устройство цифрового аддитивного производства, устройство прототипирования)
3D-принтер - оборудование, предназначенное для воспроизведения цифровых данных (3D-модели) в виде твердотельной модели объекта, готовой детали или изделия. Воспроизведение объекта производится послойно, путем 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 слоев 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 объема изделия и требований к качеству.
Зависит от объема 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, шерховатые 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. 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 создает 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 твердого 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 лучем. 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 твердого 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 так же специальные экструдерные насадки на обычный фрезерный станок с ЧПУ, преобразующие его в 3D-моделирующие устройство.
3D-принтеры для печати на объёмных объектах (на 3D-объектах)[6]
В отличии 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 (объемные) объекты, например на кружки, мобильные телефоны, сувениры, брелки,ручки и другие самые обычные изделия.
В отличии 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 заменен на устройство ориентирующее запечатываемый объект во время печати.
Известны так же 3D-принтеры, осуществляющие полноцветную печать на ногтях рук или ног, что с успехом применяется в таком виде маникюра, как нэйл-арт.
Первый принтер, получивший название UNIPRINTER, был создан в 1953 году компанией Remington Rand для компьютера UNIVAC. Основным элементом такого принтера был вращающийся барабан, на поверхности которого располагались рельефные изображения букв и цифр. Ширина барабана соответствовала ширине бумаги, а количество колец с алфавитом было равно максимальному количеству символов в строке. За бумагой располагалась линейка молоточков, приводимых в действие электромагнитами. В момент прохождения нужного символа на вращающемся барабане, молоточек ударял по бумаге, прижимая её через красящую ленту к барабану. Таким образом, за один оборот барабана можно было напечатать всю строку. Далее бумага сдвигалась на одну строку и машина печатала дальше. В СССР такие машины назывались алфавитно-цифровыми печатающими устройствами (АЦПУ). Их распечатки можно узнать по шрифту, похожему на шрифт пишущей машины и «прыгающим» по строке буквам. Скорость вывода барабанного принтера была и остаётся самой высокой среди всех известных печатающих устройств, но и она далеко не являлась пределом возможности данной технологии. Печать производилась на рулонной бумаге, из-за чего системщики называли результат распечатки «простынёй».
По принципу действия были гибридом барабанных и печатной машинки. Имели один набор букв, располагающийся на гибких лепестках пластмассового диска. Диск вращался, и специальный электромагнит прижимал нужный лепесток к красящей ленте и бумаге. Так как набор символов был один, требовалось перемещение печатающей головки вдоль строки, и скорость печати была заметно ниже, чем у барабанных принтеров. Заменив диск с символами, можно было получить другой шрифт, а, вставив ленту не чёрного цвета — получить «цветной» отпечаток. Для этого в наборе команд принтера могла присутствовать команда «пауза».[7]
Кроме ромашки, деталь с литерами могла иметь форму наперстка, (усеченного) шара[5] или даже гусеничной цепи (chain printer).
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.[8]
В последнее время на рынке офисной техники появились принтеры, программное обеспечение которых поддерживает непосредственное подключение к Интернету (обычно через роутер), что позволяет такому принтеру функционировать независимо от компьютера. Такое подключение обеспечивает ряд дополнительных возможностей:
В 1981 году термическая технология струйной печати была представлена на выставке Canon Grand Fair. В 1985 году — появилась первая коммерческая модель такого монохромного принтера — Canon BJ-80, в 1988 году появился первый цветной принтер — BJC-440 формата A2, разрешением 400 dpi.
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 остается 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 - 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)[9] 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 надежной 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 печатные головы. Используются преимущественно в офисных струйных принтерах, используются в китайских водно-пигментных интерьерных принтерах на базе Kodak Encad. Отличаются простотой, дешевизной, не высокой надежностью.
Пьезоэлектрические печатные головы. Используются в офисных струйных принтерах, в большинстве типов струйных принтеров производственного назначения.
Классификация пьезоэлектрических 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 устойчив к воздействию химически-агрессивных веществ.
Головы для УФ печати. В отличии от голов предназначенных только для сольвентной печати, в большинстве случаев имеют встроенный модуль пред-нагрева чернил(УФ чернила значительно гуще сольвентных а при нагреве легко разжижаются). УФ головы оборудованы двумя входами для подачи чернил в чернильную камеру и сквозной промывки чернильной камеры, в случае оседания твердого осадка чернил(в УФ печати часто используется белая краска, содержащая цинковый(оксид цинка) или титановый пигмент(Оксид титана(IV)), отличительной особенностью которого является способность давать осадок).
Условия качественной работы печатающей головки:
При печати, на внешней поверхности печатающей головки, не должно быть капель краски, т.к. капли могут закрывать часть дюз и вместо спрыска на материал некоторые дюзы будет молотить в каплю.
В чернильной камере печатающей головки не должно быть пузырьков воздуха. 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.
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 капли имели достаточную массу и скорость, чтобы угол разлета капель был минимален.
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).
На поверхности печатающей головки не должно быть ворсинок и пылинок. Пыль может частично закрывать дюзы, краска спрыскиваемая в пыль будет скапливаться на поверхности печатающей головки и периодически капать на материал. Кроме этого прилипший к головке ворс(волосок) может елозить по не высохшей краске, оставляя грязные полосы.
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)
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 перекачки чернил.
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 - емкости, 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 емкости(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 емкости, выключение помпы в случае залипания датчика, счет расхода чернил, регулировка скорости вращения помпы и т.п..
Помпа, используемая в системе автоматической прочистки печатающей головки работает совместно с герметичной капой, прижимаемой на время прочистки к нижней поверхности печатающей головки. Помпа выкачивает из капы чернила и воздух, создавая в капе отрицательное давление. Под действием отрицательного давления из дюз печатающей головки, в капу начинают поступать чернила. Таким образом головка прочищается, пробиваются подсохшие дюзы и удаляется воздух из чернильной камеры печатающей головки.
Чернильные помпы характеризуются:
максимальным давлением
скоростью перекачки чернил
диапазоном рабочих напряжений
потребляемой мощностью
стойкостью конструкции помпы к химическому воздействию различных типов чернил.
Чернильные помпы отличаются достаточно высокой ремонтопригодностью. Основная причина отказа помпы - загрязнение перекачивающих механизмов, которое можно легко вычистить.
Механизмов крепления каретки к балке, обеспечивающих свободное перемещение каретки вдоль оси балки и жесткость при нагрузках, приложенных в других направлениях. Типичная каретка струйного принтера крепится к балке с помощью линейной рельсы и линейного подшипника(подшипников), на некоторых принтерах (например на старых Mimaki JV2) вместо одной рельсы используется две направляющие круглого сечения. На офисных струйных принтерах используется крепление каретки на роликах или две круглые направляющие или сочетание роликов и одной круглой направляющей. Рельсовые линейные направляющие на офисных принтерах не используются из-за высокой стоимости данного типа крепления(цена одного-лишь рельсового линейного подшипника может превышать среднюю стоимость настольного принтера в несколько раз). Кроме этого возможно крепление каретки на линейном двигателе.
Ремня привода каретки. На некоторых принтерах вместо зубчатого ремня можно обнаружить гибкую стальную ленту. Лента не имеет зубьев, создающих вибрации, при вхождении в ведущие шестерни и обеспечивает более плавное движение каретки, но в сравнении с ремнем имеет меньший ресурс, отследить расход которого невозможно, т.к. лента в отличии от ремня не начинает крошиться перед разрывом, а рвется сразу. На некоторых принтерах каретка приводится в движение стальным тросиком, намотанным на двух-секционную катушку.
Двигателя привода каретки. Обычно используется серво-двигатель с обратной связью. На офисных принтерах часто используются обычные шаговые двигатели.
Кроме этого многие принтеры оборудованы роликовым креплением каретки. Есть возможность использования линейных шаговых двигателей (ограничивается высокой стоимостью).
Производители контроллеров серводвигателей и шаговых двигателей используемых в принтерах:
На небольших принтерах нет отдельного контроллера двигателей, контроллер встроен в общую плату управления.
Нетрадиционное использование
Ещё до появления матричных (графических) принтеров, людям хотелось выводить на печать хотя бы подобие графики. Это можно было осуществить даже на барабанном или ином символьном принтере при помощи т. н. ASCII-графики. Даже сейчас в некоторых приложениях (например в графическом редакторе GIMP) есть опция вывода изображения в формате текстового файлаASCII, пригодного для печати на символьном принтере.
Радиолюбители успешно применяют лазерные принтеры в «лазерно-утюжной» технологии изготовления печатных плат для создания маски для травления.[12] Аналогичным образом возможно нанесение надписей или изображений, в том числе цветных, на корпусы радиоприборов и иные объёмные предметы, которые штатным образом не помещаются в принтер. Для этого зеркально отражённый текст распечатывается на вощёной бумаге и в нагретом состоянии под давлением переносится на предмет.
Лазерные принтеры можно использовать для создания надписей и изображений на металлических поверхностях. Для этого в картридж заправляется специальный тонер и отпечатывается зеркальное изображение либо зеркальный текст. После отпечатанный лист помещается на металлическую пластину под "Grawerton" (Граверотон).
Интересные факты
Многие принтеры оставляют на отпечатанных листах жёлтые точки.
.jpg){kind=link}
.jpg){kind=link}
