Как устроен принтер hp. Как работает принтер? Типы печатающих устройств

Классификация

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:

По количеству цветов печати - на чёрно-белые (монохромные) и цветные .

По соединению с источником данных (откуда принтер может получать данные для печати), или интерфейсу :

по проводным каналам:
- через SCSI кабель
- через последовательный порт
- через параллельный порт (IEEE 1284)
- по шине Universal Serial Bus (USB)
- через локальную сеть (LAN, NET)
- с помощью двух портов, при этом один из портов управляет приводом ЧПУ, через другой порт идут данные на печатающие головки
посредством беспроводного соединения:
- через ИК-порт (IRDA)

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.

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.

Матричные принтеры

Матричный принтер Amstrad DMP 3000

Матричный принтер Epson FX-85

Принцип формирования изображения в матричном принтере

Матричные принтеры - старейшие из ныне применяемых типов принтеров, их механизм был изобретён в 1964 году японской корпорацией Seiko Epson .

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), очень низкая скорость работы и высокий уровень шума, который достигает 65 дБ .

Интерфейсы - Один стандартный двунаправленный 8-разрядный параллельный интерфейс с поддержкой полубайтового режима IEEE 1284, один последовательный интерфейс EIA-232D.

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.)

Сравнение с другими типами

Качество печати. Очень низкое, сравнимое с качеством пишущей машинки. Впрочем, возможна графика.
Цветопередача. Существовали цветные матричные принтеры с несколькими лентами, правдоподобной цветопередачи в них не было вообще. 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 .
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).
Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Очень хороша; отпечатки стойки к воде и трению. Следы от иголок дополнительно усложняют подделку документов. Со временем отпечатки выцветают (хотя даже через 20 лет висящий на стене документ остаётся читаемым).
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. Громкий шум. Низкое энергопотребление.
Простота обслуживания. Работает в самых спартанских условиях. Прежде, чем кончиться, картридж предупреждает об этом неконтрастными отпечатками. Не имея возможности купить ленту, пользователи находили способы красить имеющуюся, вставляли в картридж ленту от пишущих машинок и т. д. При печати с рулона - бумага практически не заминается.
Основное применение в настоящее время. Печать документов. Матричный принтер можно найти в банках, билетных кассах, различных бюро, в составе кассовых аппаратов .

Струйные принтеры

Струйный принтер Epson CX3200

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 (т. е. 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:

Сравнение с другими типами (для фотопринтеров)

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.
Cольвентные 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 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, 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).

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.

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 станины.

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.

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. Эти последние, 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.
Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Покрывается плёнкой после печати. Защита от воды и выцветания.
Возможная длина отпечатка. Только по формату фотографии, обычно 10×15.
Экологичность. Низкий шум.
Простота обслуживания. Надёжнее струйных; простои сублимационным принтерам не страшны. Боятся пыли.
Основное применение в настоящее время. Фотопечать.

Лазерные принтеры

Лазерный принтер HP LaserJet 4100TH

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 (скоротроном) заряда (вал 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 (вал переноса ). После этого бумага проходит через блок термозакрепления (печка) для фиксации тонера, 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 (разрешение ограничивается величиной примерно 1200 dpi).
Цветопередача. Изготовляемый на основе парафинов тонер имеет стабильные характеристики. Поскольку печатающий узел для каждого из цветов громоздок (аналогичен обычному чёрно-белому картриджу), количество красок нельзя повышать безгранично, как в струйных принтерах. Так что обходятся стандартными четырьмя , а фотоизображение получается с крупным растром (около 80 lpi), особенно в светлых тонах.
Скорость печати. Даже персональный принтер выдаёт 10-20 страниц в минуту. Но прежде - несколько десятков секунд на прогрев.
Стоимость отпечатка. Невысока (единицы центов США на страницу для чёрно-белой печати и десятки - для цветной). Заправка дорога, но её и хватает надолго (в персональных принтерах - от 1,5 до 3 тысяч страниц).
Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Хорошо держат цвет, водостойки, но совсем не выдерживают трение. 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 документ должен быть забуферизирован и подготовлен в памяти принтера; этим ограничивается печать на чёрно-белых принтерах. На цветных - также длиной ленты переноса, на которой совмещаются все четыре тонера. Подача бумаги только автоматическая поштучная.
Экологичность. Практически бесшумны. Загрязняют воздух озоном и тонером.
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 (обычно одна штука на несколько заправок, в дешёвых принтерах встроен в картридж), ролики автоподатчика бумаги. Содержит 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 «выжигании» точек на специальной термочувствительной бумаге. Просты и дешёвы, не требуют красящего вещества, но качество печати невысокое.

Сравнение с другими типами

Качество печати. Крайне низкое, сравнимое с матричными принтерами.
Цветопередача. Только чёрно-белые.
Скорость печати. Очень быстры, быстрее матричных и струйных принтеров.
Стоимость отпечатка. Термопринтеров, печатающих в формате A4, на данный момент не выпускают, поэтому с другими принтерами можно сравнивать только в пересчёте на квадратный метр отпечатка. 1 м² кассовой ленты стоит примерно вдвое больше 1 м² офисной бумаги, что, впрочем, дешевле лазерных отпечатков.
Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Отпечатки неустойчивы к трению и давлению; быстро (за несколько месяцев) выцветают.
Возможная длина отпечатка. Ограничивается только программным обеспечением.
Экологичность. Практически нет шума и загрязнения.
Простота обслуживания. Крайне надёжны; единственный расходный материал - термобумага.
Основное применение в настоящее время. До сих пор применяются в малоформатных и малогабаритных печатающих устройствах: факсах , кассовых аппаратах , банкоматах , терминалах обслуживания.

Другие принтеры

Барабанные принтеры (англ. drum printer ).

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».

Принтеры типа «ромашка» (лепестковые принтеры)

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».

Кроме ромашки, деталь с литерами могла иметь форму наперстка, (усеченного) шара 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).

Интернет-принтеры

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

Печатающая головка - механизм , при помощи которого и происходит собственно нанесение красителя на поверхность материала.

Очередь печати

Известные производители

Kyocera . Корпорации Kyocera также принадлежит марка Mita (больше не используется)
Ricoh . Также известны под марками Nashuatec , Rex Rotary и Gestetner (NRG Group; с 2007 года - часть корпорации Ricoh Company)

Главная деталь в принтере - фотобарабан. Это металлический цилиндр, покрытый фоточувствительным слоем. Этот слой проводит ток только в том месте, на которое падает свет.

Устройство копировального аппарата (ксерокса) очень похоже. Только изображение наносится на барабан не лазером, а светом, отраженным от оригинального документа. Кстати, копир появился раньше лазерного принтера, но тоже в компании Xerox . Прототип первого лазерного принтера был собран исследователем компании Гари Старквезеромом как раз из копира.

Фотобарабан заряжают отрицательно, после этого на нем лазером рисуется изображение, которое надо напечатать. В тех местах, куда попал лазер, поверхность барабана становится проводящей, и отрицательный заряд стекает с поверхности на металлическую сердцевину. На отрицательно заряженном барабане получается невидимое изображение из незаряженных областей.

После этого барабан проходит через тонер - отрицательно заряженный красящий порошок. Благодаря статическому электричеству тонер прилипает к нему, но только в тех местах, где поверхность барабана не заряжена: частицы с одинаковым зарядом отталкиваются.

Тут в процесс вступает бумага. Положительно заряженный валик прижимает бумагу к фотобарабану, и отрицательно заряженные частицы тонера липнут к бумаге: частицы с противоположными зарядами притягиваются.

Потом бумагу с тонером нагревают примерно до 180 °С, и тонер вплавляется в нее. Это, собственно, и есть печать.

Струйный принтер

Струйный принтер, на первый взгляд, выглядит гораздо проще.

Основная деталь струйного принтера - печатающая головка. Она может распылять краску маленькими капельками. Принцип работы отличается у разных производителей, но обычно бумага двигается под печатающей головкой, которая ряд за рядом напыляет краску на бумагу.

Объемная печать активно вошла в жизнь обывателей в 2005 году. Именно тогда появились первые устройства, которые обладали полным функционалом для создания трехмерного образа. Но и на настоящий день не многие пользователи знают, в чем особенность этого прибора. В этой статье мы расскажем, что печатает 3Д (3D) принтер, как с ним работать и что можно распечатать на нем.

История возникновения технологии

Идея создавать объекты в пространстве появилась еще в далеком 1953, когда появились первые обыкновенные плоскостные АЦПУ. Тогда они были еще черно-белыми, но уже тогда разработчики задумывались о моделировании в объеме.

Над созданием проекта и его воплощением в жизнь работали ученые из разных стран на протяжении полувека. Первый прорыв принадлежит Чаку Халлу, который сделал машину, основанную на лазерной стереолитографии. Суть проекта в использовании лазера и жидких фотополимеров. Перемещающаяся платформа основания помогает по заданным вычислениям направлять луч и выстраивать осевые вертикальные полосы. После этого накладываются горизонтальные пластины, образуя фактуру.

Полимер затвердевает под воздействием высоких температур в слои не шире 0,2 мм. Для ровного застывания вещества на постоянной основе работают механические щеточки, обеспечивая высыхание поверхности. Уже объемный объект погружают в специальный раствор для сглаживания шероховатостей и устранения излишков. На финальной стадии образец повторно облучают. Минусом технологии был несбалансированный состав смолы – фотополимер застывал недостаточно крепко или, наоборот, моментально. Преимущество SLA-принтеров – их скорость работы, но само оборудование и расходный материал имеет высокую цену.

Скотт Крамп в конце 80-х создал абсолютно новый метод, который заключался в послойном наплавлении – FDM. Именно он лежит в основе современных приборов. Вещество, задействованное в работе, – термопластинки. Они выглядят как моток твердых нитей. Именно они наносятся слоями, повторяя контур цифровой модели.

Первый вошедший в продажу принтер появился в 1995 году. Его анонсировала компания «3D Systems». Но изделие «Actua 2100» работало медленно, в чем был его основной недостаток. И только спустя 10 лет была разработана модель «Reprap», в которой были устранены распространенные ошибки предыдущей партии. С этого момента в мире науки и производства начался этап трехмерного моделирования.

3D принтер: что это такое и как работает чертеж 3Д

Объемная печать, в зависимости от сфер применения, может использовать различные принципы работы и состав полимеров, но основной технологией остается послойное наращивание пластов на объект.

Этапы проектирования:

Разновидности технологий 3Д принтеров

На данный момент соревнуются три вида аппаратов:

FDM (fused deposition modeling);
LOM (laminated object manufacturing);
SLA и STL (Stereolithography).

Также есть такие варианты, как:

Polyjet;
LENS;
LS (laser sintering);
3DP (three dimensional printing).

Рассмотрим некоторые из них более подробно.

Стереолитографические установки – что это такое для 3D печати

SLA или просто SL – это усовершенствованная система-прародитель. Ее истоки были положены Чаком Халлом, но на настоящий момент многие компании производят технику, основанную на принципе стереолитографии. В основу положены все те же материалы – жидкий фотополимер, запекающийся в пластик, и лазер. Луч как бы фиксирует определенные точки в емкости с жидкостью, постепенно поднимаясь снизу вверх слой за слоем. Оставшийся раствор стекает, оставляя необходимость шлифовки объекта.

Это очень эффективный, с точки зрения точности, метод. Он позволяет быстро достигнуть результата с погрешностью всего в 10 микрон. Но оборудование редко устанавливают дома, так как работа с едким веществом без соблюдения должных норм и предосторожностей чревато ожогами и токсическим отравлением организма.

Лазерное спекание – LS (laser sintering)

Метод аналогичен предыдущему, но усовершенствован за счет использования не жидкого полимера, а его сыпучего варианта. Преимущества новшества:

В растворе нередки случаи поломки объекта еще в процессе построения, так как еще неокрепшую, но уже тяжелую конструкцию ничего не поддерживает. В порошке все иначе – деталь не может сломаться, так как она опирается на твердое вещество.
Помимо полимера можно использовать измельченные частицы бронзы, стали, нейлона, титана.

Недостатки:

Температура плавления очень высока, поэтому предмет долго будет остывать.
Поверхность получается менее монолитная, в ней больше воздуха.
Некоторые смеси опасно хранить вне камеры с азотом.

Что такое 3Д печать методом послойного наплавления термопласта

Технология LOM предусматривает наложение вырезанных по лекалу пластов из бумаги, пластмассы или алюминия и их последующее склеивание. Точные очертания рассчитываются в специализированных САПРах, которые работают с 3D моделями. Функция структурирования простых и сложных объектов в софте от компании «ЗВСОФТ» позволяет создавать органичные формы за счет нанесения эскиза на простую сетку и последующего детального сглаживания линий, проработки деталей вручную или автоматически.

С использованием специализированных платформ моделирование по системе LOM становится легким и удобным.

С термопластом работает также технология FDM. Ее структура заключается в подаче материала (нить из пластика) через экструдер – печатающую головку механизма. Направленный слой запекается за счет специального сопла. Так послойно происходит создание объекта снизу вверх.

Из чего создаются изделия

Вещество-основа может различаться. Самый популярный и начальный элемент – это фотополимер. Он легок в обращении, имеет низкую температуру плавления и удобен на стадии последующей обработки – шлифовки. На его замену пришел термопластик (видов ABS и PLA) – усовершенствованный материал с рядом преимуществ, в частности, он более безопасный и экологически чистый.

Также могут использоваться:

нейлон – высокая прочность и износостойкость;
поликарбонат – широкий спектр комфортных для изделия температур от -100 до +115 градусов;
полиэтилен;
поливиниловый спирт – быстро схватывается, но растворяется при соприкосновении с водой;
целлюлоза;
полипропилен – нетоксичный и недорогой;
флекс – очень гибкий и эластичный;
HIPS – удобен при необходимости многоуровневых конструкций со сложными спайками и поддержками;
glassfil – прозрачный и невосприимчивый к ультрафиолету, механическим воздействиям и бактерицидной атаке, поэтому часто применяется в медицине;
керамический состав – содержит только частицы керамики, но при печати создает эффект камня;

PVA – быстрорастворяемый полимер, который подходит для временного склеивания элементов конструкции;
PVD – тонкий пластик, который подходит для упаковочной вентилируемой продукции;
PETG – полупрозрачный материал, образующий красивую глянцевую поверхность, подходит для элементов декора;
полиоксиметилен – прочный как металл, но удобный в обращении и легкий;
WOOD – достоверная имитация дерева с сохранением свойств материала-оригинала, то есть с сильными влаговпитывающими характеристиками;
ABS Antistatic – обычный полимер с эффектом антистатика для изоляции от электричества;
GLOW – люминесцентное вещество, способное впитывать и отдавать свет;
металл – состав содержит в себе элементы бронзы, алюминия и других веществ, на выходе предмет, напоминающий настоящее металлическое изделие.

Области применения 3D печати

Сфер, где реализуется новая технология очень много, самые популярные из них:

Медицина. Давно началось производство протезов по индивидуальным параметрам. Такие искусственные части тела по виду и ощущениям практически идентичны натуральным.
Лекарственные препараты. За материал берется биологически активная добавка. Таким образом восполняется в точном количестве необходимый элемент.
Машиностроение и техника. Запасные части и сложные в производстве узлы стало легче сделать с помощью печати, чем задействовать несколько цехов.
Элементы одежды и обуви. Ранее было налажено производство застежек и декоративных частей, но с появлением тончайшего полимера начали выпускать целые модели.
Предметы искусства.
Биопечать – новое веяние в медицине. Работы проводятся с использованием аналогичных живым тканей.

Все о программном обеспечении для 3Д принтера

Моделирование и печать невозможны без специализированного САПРа. Компания «ЗВСОФТ» предлагает несколько программ для эффективной работы с 3D моделями:

– базовый CAD с широкими возможностями для расчета и проектирования объемных чертежей. Среди возможностей:

Создание и редактирование моделей привычными инструментами.
Взгляд на объект в перспективе – функция DVIEW.
Рендеринг части сцены.
Визуализация.
Интеграция большого количества форматов.
Удобный интерфейс.
Работа с динамическими блоками.
Возможность установки дополнительных надстроек.
Экспорт в форматы, поддерживаемые 3д принтерами (через дополнительные приложения).

– специализированный САПР для трехмерного конструирования. Достоинства:

Выгрузка объемных чертежей с трудной геометрией.
Реверсивный инжиниринг.
Принцип гибридного моделирования.
Расположение слоев на различных уровнях в одном файле.
Совместимость с большинством форматов.
Библиотека готовых и пополняемых деталей.
Поддержка всех форматов файлов 3d принтеров.

– приложение, которое идет к базовой платформе. Оно предназначено для проектирования объемных объектов и создания дизайна, поэтому большое внимание уделено проработке деталей. Преимущества:

Интуитивно понятный интерфейс.
Структурирование.
Работа с рельефами поверхности в RenderZone.
Округление линий.
Визуализация с поддержкой освещения.
Инструмент анализа NURBZ.
Прямой экспорт в STL.

В статье мы рассказали вам о принтере 3Д – как он выглядит, что из себя представляет и для чего нужен. Начиная работу в трехмерном пространстве, выбирайте удобное и многофункциональное программное обеспечение.

Лазерный принтер – одно из оригинально разработанных электронных устройств, чья работа основана на ксерографировании или электрофотографии. Но если Вам интересно как работают лазерные принтеры, выдавая четкие и ровно напечатанные страницы, то для Вас будет интересно прочитать эту статью. В этой статье мы попробуем вкратце дать объяснение принципу работы лазерного принтера.

Лазерные принтеры способны распечатывать страницы быстрее, чем старые матричные и струйные принтеры. Кроме превосходства перед другими принтерами в скорости, лазерный принтер превосходит их в точности печати. Но как лазер, который представляет собой монохроматический луч света, способствует процессу печати в принтере? В этой статье мы постараемся выяснить, на каком принципе основана работа лазерного принтера. Прочитав эту статью, Вы наверняка будете больше ценить это удивительное электронное изобретение.

О лазерном принтере

Гари Старквезер изобрел лазерный принтер в 1969 году, работая на ксероксе. Он использовал принцип ксерографической печати, усовершенствовав тем самым скорость печати, в прошествии нескольких десятилетий данный принтер быстро завоевал рынок. Первый коммерческий вариант лазерного принтера была модель IBM 3800, которая имела размер большой комнаты. В процессе технологического развития лазерный принтер также усовершенствовался и стал значительно меньше в размерах, более аккуратным, и стал гораздо быстрее распечатывать страницы. Технология производства, которая изначально стоила тысячи долларов, в настоящее время очень сильно изменилась, а стоимость лазерного принтера не превышает 100 долларов. Портативные лазерные принтеры являются главным выбором в большинстве учреждений. Итак, давайте разберемся, как так получилось, что лазерный принтер способен печатать около 200 страниц в минуту

Как работает лазерный принтер?

Чтобы выяснить, как работает лазерный принтер необходимо понять лишь единственный физический закон – «разноимённые заряды притягиваются, а одноимённые заряды отталкиваются». Давайте проследим работу лазерного принтера при каждом шаге печати страницы. Вы загружаете в отсек принтера чистую бумагу и подаёте команду на печать, через несколько секунд Вы получаете аккуратно распечатанные страницы. Но, что происходит в эти несколько секунд!?

Шаг1: Орган управления принтера получает набор данных и создаёт растровое изображение
Как только Вы подали команду принтеру на печать, персональный компьютер кодирует информацию страницы с помощью специального машинного «языка управления печатью». Затем кодированную информацию получает орган управления принтера, он считывает её и подготавливает страницу согласно исходным условиям печати, а затем подаёт сигнал устройству для растрового сканирования, которое в свою очередь уже преобразовывает сигнал в битовое или растровое изображение. Изображение временно сохраняется в памяти принтера, после чего начинается процесс печати.
Шаг2: Вращающийся барабан фоторецептора обладает положительным зарядом
Центральным местом лазерного принтера является барабан с фотопроводящей поверхностью, которая обладает определённым зарядом до тех пор, пока на неё не будет подан свет лазера, который в свою очередь заставляет эту поверхность разряжаться. Попадая на определённую область поверхности барабана, фотоны света (элементарные частицы, квант электромагнитного излучения) в этом месте увеличивают проводимость и заставляют эту область разряжаться. Т.е. можно сказать, что фотоны света убирают заряды из области попадания фотонов на поверхности вращающегося барабана.
Поддержание постоянного заряда поверхности барабана происходит благодаря использованию скоротрона (натянутый провод, который находится под напряжением относительно барабана). Заряд на поверхности может быть как положительным, так и отрицательным. Давайте договоримся, что в дальнейшем барабан обладает положительным зарядом.
Шаг3: Лазер делает электростатический рисунок страницы на фоточувствительной поверхности
В процессе печати вращающийся барабан подвергается воздействию луча лазера. Используя целый комплекс из зеркал и линз, лазер набрасывает битовое изображение на поверхности барабана. Согласно условиям печати растровый процессор направляет лазерный луч на движущуюся фоточувствительную поверхность барабана. Области, в которых фотоны попадают на поверхность, разряжается, создавая сеть с отрицательным зарядом на положительно заряженной поверхности вращающегося барабана. Часть за частью, цельное битовое или растровое изображение вытравливается на поверхности в виде отрицательной электростатической картинки. Представьте оконное стекло, покрытое пылью. Вы можете на таком окне что-то нарисовать, стирая пыль со стекла пальцем, также и лазер рисует нужную картинку на поверхности барабана, стирая с неё положительные заряды.
Шаг:4 Положительно заряженные частицы тонера (красящего порошка) встраиваются в области с отрицательными зарядами
В ходе своей работы вращающийся барабан взаимодействует с положительно заряженными частицами тонера, который располагается в специальном бункере. Тонер представляет собой сухой порошок, сделанный из пигмента и пластичного полимера. Т.к. разноимённые заряды притягиваются, одноимённые заряды отталкиваются, то положительно заряженная поверхность барабана отталкивает частицы тонера. Но отрицательно заряженные (разраженные) области этой поверхности, которые в целом составляют электростатическую картину страницы, притягивают частицы тонера. Именно таким образом частицы тонера внедряются на поверхность барабана, прямо на места электростатической картины страницы.
Шаг5: Чистая страница пропускается через барабан, происходить печать
На данном этапе содержащийся на поверхности барабана тонер соприкасается с отрицательно заряженным чистым листом бумаги. Как только поверхность бумаги соприкасается с барабаном, уже положительно заряженные частицы тонера прилипают к бумаге, создавая необходимую нам страницу. После этого листок бумаги выкатывается из барабана, с прикреплёнными на нём частицами тонера.
Шаг 6: С помощью нагретых роликов тонер закрепляется на бумаге
Листок бумаги с нанесённым тонером пропускается через нагретую тефлоновую поверхность специально предусмотренных роликов, при этом расплавляется содержащийся в тонере пластик, что окончательно прикрепляет тонер к бумаге. И в конечном итоге мы получаем точную физическую копию имеющегося в электронном виде документа! Лист бумаги выкатывается из принтера, и мы можем использовать распечатанный документ в своих целях.

Таким образом, использование ксерографической техники печати, лазера, с помощью которого вытравливается электростатическая картинка страницы на положительно заряженной фоточувствительной поверхности специального вращающегося барабана, происходит точное присоединение заряженных частиц тонера к фоточувствительной поверхности барабана. Благодаря всему этому лазерный принтер предоставляет нам чётко напечатанные страницы на необыкновенно высокой скорости печати. Если сравнить лазерный и струйный принтер, лазерный принтер в этом случае будет вне конкуренции именно благодаря технологии, применяемой в нём. В то время как струйному принтеру необходимо распылять чернила, лазерному принтеру остаётся только позволить частицам тонера прикреплять к фоточувствительной поверхности, что естественно делает процесс печати проще и аккуратнее. Мы надеемся, что этот короткое описание, объясняющее принцип работы лазерного принтера, было для Вас интересным. Лазерный принцип – это отличный демонстрация того, что соединение простых научных законов могут удачно служить человеку.

Многие пользователи уже имели дело с принтерами, но далеко не все смогут ответить на вопрос о том, что такое принтер. Итак, принтер является внешним устройством персонального компьютера, основная функция которого заключается в выводе графики/текста, хранящегося на ПК на твёрдый носитель. В качестве последнего чаще всего используется бумага или полимерная плёнка. Также стоит отметить, что это устройство обычно используется там, где нужна печать малыми тиражами от единиц до нескольких сотен без создания т.н. печатной формы.

Именно этим данные аппараты и отличаются от оборудования, используемого в современной полиграфии, которое позволяет печатать дешевле и быстрее тиражи бумажной продукции по несколько тысяч экземпляров.

Процесс печати называется, как правило, «выводом на печать», а получившийся на выходе документ — «твёрдой копией» или «распечаткой». Также следует добавить, что некоторое распространение получила специальная разновидность, называемая плоттером.

Об основных характеристиках

При покупке подобной печатающей техники обязательно нужно принять во внимание основные характеристики принтера. Это позволит не ошибиться со сделанным выбором, иначе сделанная покупка может стать пустой тратой времени и денег.

Одной из важнейших характеристик любого подобного девайса является его разрешающая способность, измеряемая в dpi – точках на дюйм. Чем она выше, тем более качественное и детализированное изображение вы можете на нём распечатать.
Скорость также является не менее важной характеристикой, особенно для больших офисов. Обычно данный параметр у принтеров, устройство которых предназначено для струйной печати составляет от 3 до 8 страниц текста в минуту. Но в случае печати иллюстраций, скорость существенно падает и на распечатку одной страницы может уйти от 1 до 5 минут времени. Что касается лазерных аппаратов, то у них данный параметр составляет в пределах 7-20 стандартных страниц.
У лазерных принтеров есть ещё одна важная характеристика, а именно: объём встроенной оперативной памяти. Чем её больше, тем соответственно быстрее будет распечатана нужная документация. В качестве типового значения обычно выступает параметр 4-8 Мб. Но далеко не всегда его бывает достаточно, поэтому в отдельных моделях лазерных девайсов предусмотрена возможность увеличения данной памяти.
Отдельно у струйного аппарата имеется такая возможность, как фотопечать в цвете. Для этой цели в этом девайсе должна быть предусмотрена установка специального фотокартриджа. Есть струйные модели принтеров, которые изначально рассчитаны на изготовление фотографий и довольно часто – напрямую с фотоаппарата цифрового типа, без участия ПК. Нередко для этой цели используется и отдельная разновидность бумажного носителя, называемого фотобумагой.
Ещё есть такая характеристика, как тип интерфейса подключения, т.е. соединение оргтехники с источником данных. Большинство современных печатающих устройств оснащены USB-портом, т.к. по шине Universal Serial Bus информация передаются на порядок быстрее – это, в свою очередь, даёт возможность увеличить скорость печати. Но бывают модели, которые оснащены LPT- или COM-портом. Кроме того, некоторые принтеры имеют возможность подключаться по беспроводной связи по Bluetooth, по Wi-Fi и через ИК-порт.
Способ подачи бумажного носителя. В современных моделях печатающих девайсов бумага может загружаться либо с нижнего, либо с верхнего лотка. Первый способ называется горизонтальной, а второй – вертикальной подачей.
Кроме того, печатающие устройства подобного типа обладают такой характеристикой, как совместимость. Девайсы профессиональных моделей, как правило, имеют поддержку PostScript, а у персональных устройств наличие полной поддержки PostScript является большой редкостью. В большей степени они способны лишь частично эмулировать этот язык, чего в целом вполне хватает. Есть ещё PCL – язык, который выступает в качестве стандарта для многих лазерных принтеров.

Классификация

По принципу печати в основном выделяют принтеры струйного, лазерного и матричного типов. Конечно, есть ещё несколько других технологий печати, к примеру, сублимационная, но они используются намного реже. Есть ещё т.н. светодиодная печать, которая схожа с лазерной, только вместо луча лазера и системы зеркал в ней используется линейка со светодиодами.

Струйная разновидность в последние годы сдает позиции своим лазерным аналогам, но благодаря дешевизне она по-прежнему пользуется некоторой востребованностью. Если вас интересует ответ на вопрос о том, как печатает принтер такого типа, то следует сказать, что текст или графика на бумажном носителе при использовании такого девайса формируется из точек. Для этой цели используется т.н. печатающая головка, которая осуществляет процесс печати с помощью чернил. Такой принтер является девайсом, состоящим из блока несущей системы, системы подачи бумаги, головки для печати, картриджа или СНПЧ, а также системы управления. Следует добавить, что по типу печатаемого материала такой принтер бывает рулонным, планшетным, сувенирным и гибридным (рулон+планшет). .
У лазерных устройств изображение формируется за счёт создания и наложения точек на бумагу. Бывает, у пользователей возникает вопрос о том, что делает принтер такого типа для печати графической и текстовой информации. Первоначально документ, формируется в памяти девайса и только потом он передаётся в специальный механизм печати. Каждый образ формируется с помощью точек, располагающихся соответствующим образом на ячейках матрицы/сетки. Аппарат для лазерной печати, состоит из блока лазерного сканирования, узла, отвечающего за перенос изображения и узла, осуществляющего закрепление изображение. Под узлом переноса графической и текстовой информации подразумевается картридж и такой элемент, как ролик переноса. Лазер в таком аппарате генерирует тонкий световой луч за счёт микроконтроллера, который, собственно говоря, и управляет им. Из данной статьи можно узнать больше о том, .
Что касается матричного девайса, то функции принтера такого типа заключаются в формировании изображения с помощью печатающей головки, состоящей из большого количества тончайших иголок. Качество печати текста или графики в этом случае определяется количеством иголок, расположенных на матрице. В действие они приводятся за счёт электромагнитов. Следует отметить, что некоторые типы матричных девайсов, оснащенных 24 иголками, обладают возможностью распечатывать цветные картинки за счёт применения многоцветной ленты. Несмотря на невысокое качество печати, такие принтеры имеют несколько преимуществ, которые заключаются в длительном эксплуатационном сроке, невысокой стоимости расходных материалов и низкой себестоимости распечатки одного листа бумаги. .

Кроме того, в зависимости от количества цветов выделяют монохромные и цветные принтеры. На последних чаще всего в качестве основы используют следующие цвета: голубой, пурпурный, жёлтый и чёрный. Помимо таких базовых цветов, такие печатающие устройства могут быть снабжены «лайтами», использование которых позволяет повысить видимое разрешение. Некоторые модели дополнительно оснащаются белым цветом, что необходимо при печати по цветным носителям.

Кроме того, принтеры делятся в зависимости от конструктивных особенностей и способа образования текста/графики на модели ударного и безударного типа. Ещё есть классификация по возможности печати информации графического типа – в этом случае подобная оргтехника бывает графической и алфавитно-цифровой.

Таким образом, принтеры отличаются друг от друга не только по цене или качеству и скорости печати, но также принципу действия, цветовым возможностям и разрешающей способности. Все современные компании-производители такой оргтехники стремятся увеличить скорость печати своих девайсов, улучшить качество готовой распечатки и уменьшить затраты, связанные с печатью. В целом из года в год такая печатающая техника, как принтеры становится всё более совершенной, надёжной и быстро работающей.