Мета: Ознайомитись з будовою, принципом роботи
та основними технічними характеристиками лазерних принтерів.
Теоретичні
відомості
За технологією друку принтери поділяють на матричні, струменеві, лазерні й
сублімаційні, а за кольором друку — кольорові й монохромні.
Монохромні принтери мають кілька градацій, звичайно 2-5, наприклад: чорний — білий, одноколірний (або червоний,
або синій, або зелений) — білий, багатобарвний (чорний, червоний, синій,
зелений) — білий.
З розвитком комп'ютерних технологій монохромні принтери поступаються місцем
повнобарвним або скорочено-кольоровим, які друкують «весь спектр кольорів», видимий людським оком.
Інші принтери — матричні і інші — це історія і вони
використовуються як спеціалізовані для друку на безперервний рулон паперу влабораторіях, банках, бухгалтеріях,
для друку на багатошарові бланки (наприклад, паспорти, авіаквитки), а також, коли
важливий сам факт друку ударом. Вважається, що факт удару ускладнює внесення
несанкціонованих змін до фінансового документа.
Набули поширення багатофункціональні пристрої, в яких об'єднані
принтер, сканер, ксерокс і факс. Таке об'єднання раціональне технічно і
зручно в роботі. Широкоформатні (А3, А2) принтери іноді невірно називають плоттерами.
Способи з'єднання принтера з носієм цифрової інформації
З'єднання принтера з комп'ютером через паралельний порт або послідовний
порт з швидкістю до 50 кб/с не задовольняє сучасним вимогам. З'єднання принтера
з комп'ютером через USB-інтерфейс
краще. Швидкість передачі даних через USB-2.0 до 480 Мбіт/с, а також легше
відбувається процес підключення, принтер може значно більше повідомляти про
свій стан, готовність, наявність паперу тощо.
Широко поширені бездротові підключення принтерів: ІЧ-порт, Bluetooth, Wi-Fi.
Інфрачервоний порт (ІЧ-порт) забезпечує друк з комп'ютерів, КПК, телефонів і інших
пристроїв, забезпечених інфрачервоним портом і що мають можливість друку. Зона
застосування обмежена декількома сантиметрами прямої видимості між портами
пристроїв. В наш час ІЧ-порт поступився місцем радіоінтерфейсам Bluetooth
і Wi-Fi. Bluetooth і Wi-Fi — дозволяють встановити принтер в будь-якому
зручному місці на відстані до 10-100 метрів.
Сучасні принтери читають флеш-пам'ять, мають відеоекран і можуть друкувати фотографії без комп'ютера. Принтери,
що мають мережевий інтерфейс, підключаються влокальну мережу, що
дозволяє користуватися принтером автономно з декількох комп'ютерів.
Принципи роботи і коротка історія домашніх принтерів
Ера домашніх принтерів почалася з 1985 року, коли на ринку з'явилися
принтери LaserJet від Hewlett-Packard і LaserWriter від Apple Computer.
Лазерні принтери
Технологія-попередник сучасного лазерного друку з'явилася в 1938
році — Честер Карлсон винайшов спосіб друку, названий електрографія, а
потім перейменований в ксерографію. Принцип технології полягав в наступному. На поверхні фотобарабана
коротроном (скоротроном) заряду, або валом заряду рівномірно розподіляється
статичний заряд, після цього світлодіодним лазером (або світлодіодною лінійкою)
на фотобарабані знімається заряд — тим самим на поверхню барабана
поміщається приховане зображення. Далі на фотобарабан наноситься тонер, після
цього барабан прокочується папером, і тонер переноситься на папір коротроном
перенесення, або валом перенесення. Тонер, залежно від знаку його заряду, може
притягуватися до поверхні, що зберегла приховане зображення або фону. Після
цього папір проходить через блок термозакріплення для фіксації тонера, а
фотобарабан очищається від залишків тонера і розряджається у вузлі очищення.
Першим лазерним принтером, став EARS (Ethernet, Alto, Research character
generator, Scanned Laser Output Terminal), винайдений в 1971 році в
корпорації Xerox, а серійне виробництво було налагоджене в другій половині 1970-х. Принтер
Xerox 9700 можна було придбати у той час за 350 тисяч доларів, зате друкував
він зі швидкістю 120 стор./хв.
Світлодіодні
принтери
Принцип роботи світлодіодних принтерів багато в чому схожий з принципом
роботи лазерних. Робота принтера заснована на принципі сухого електростатичного
переносу.
Принципова відмінність світлодіодного від лазерного принтера полягає в
механізмі освітлення світлочутливого валу. У випадку лазерної технології це
робиться одним джерелом світла (лазером),
який за допомогою скануючої системи призм та дзеркал пробігає всією
поверхнею валу. У світлодіодних ж принтерах замість одного лазера використовується
лінійка світлодіодів, розташована
вздовж всієї поверхні валу. Кількість світлодіодів в лінійці становить від 2,5
до 10 тисяч штук
Струменеві принтери
Принцип дії струменевих принтерів схожий на матричні принтери тим, що
зображення на носієві формується з крапок. Але замість головок з голками в
струменевих принтерах використовується матриця що друкує рідкими барвниками.
Картриджі з барвниками бувають з вбудованою друкуючою головкою — в основному
такий підхід використовується компаніями Hewlett-Packard, Lexmark. Фірми Epson,
Canon проводять струменеві принтери, в яких друкуюча матриця є деталлю
принтера, а змінні картриджі містять тільки барвник. При тривалому простої
принтера (тиждень і більше) відбувається висихання залишків барвника на соплах
друкуючої головки. Принтер уміє сам автоматично чистити друкуючу головку. Але
також можливо провести примусове очищення сопел з відповідного розділу
настройок драйвера принтера. При прочищенні сопел друкуючої головки
відбувається інтенсивна витрата барвника. Особливо критичне засмічення сопел
друкуючої матриці принтерів Epson і Canon. Якщо штатними засобами принтера не
вдалося очистити сопла друкуючої головки, то подальше очищення і/або заміна
друкуючої головки проводиться в ремонтних майстернях. Заміна картриджа, що
містить друкуючу матрицю, на новий проблем не викликає. Друкуючі головки
струменевих принтерів створюються з використанням наступних типів подачі
барвника:
Безперервна подача (Continuous Ink Jet) — подача фарбника під
час друку відбувається безперервно, факт попадання фарбника на запечатувану
поверхню визначається модулятором потоку фарбника. Стверджується, що патент на
даний спосіб друку виданий Вільяму Томпсону (William Thomson) в 1867
році. У технічній реалізації такої друкуючої головки в сопло під тиском
подається фарбник, який на виході з сопла розбивається на послідовність
мікрокрапель (об'ємом декількох десятків піколітрів), яким додатково
повідомляється електричний заряд. Розбиття потоку фарбника на краплі
відбувається розташованим на соплі п'єзокристалу, на якому формується акустична
хвиля (частотою в десятки кілогерц). Відхилення потоку крапель проводиться
електростатичною відхиляючою системою (дефлектором). Ті краплі фарбника, які не
повинні потрапити на запечатувану поверхню, збираються в збірку фарбника і, як
правило, повертаються назад в основний резервуар з фарбником. Перший(англ.)
струменевий принтер виготовлений з використанням даного способу подачі фарбника
випустила Siemens в 1951 році. Подача на вимогу (англ. Drop-on-demand) — подача фарбника з сопла друкуючої головки відбувається тільки
тоді, коли фарбник дійсно треба нанести на відповідну соплу область
запечатуваної поверхні. Саме цей спосіб подачі фарбника і набув найширшого
поширення в сучасних струменевих принтерах.
У наш час існує дві технічні реалізації даного способу подачі фарбника:
П'єзоелектрична (Piezoelectric Ink Jet) — над соплом розташований
п'єзокристал з діафрагмою. Коли на п'єзоелемент подається електричний струм він
згинається і тягне за собою діафрагму — формується крапля, яка згодом виштовхується
на папір. Широкого поширення набула в принтерах компанії Epson. Технологія дозволяє змінювати розмір краплі.
Термічна (Thermal Ink Jet), також звана BubbleJet —
Розробник — компанія Canon. Принцип був розроблений в кінці 70-х років. У соплі розташований
мікроскопічний нагрівальний елемент, який при проходженні електричного струму
миттєво нагрівається до температури близько 500 °C, при нагріванні в
чорнилі утворюються газові бульбашки (англ. bubbles —
звідси і назва технології), які виштовхують краплі рідини з сопла на носій. У
1981 році технологія була представлена на виставці Canon Grand Fair. У 1985-му
з'явилася перша комерційна модель монохромного принтера — Canon BJ-80. У
1988 році з'явився перший кольоровий принтер — BJC-440 формату A2, з
роздільною здатністю 400 dpi.
Сублімаційні принтери
Термосублімація (сублімація) — це швидкий нагрів фарбника, коли
пропускається рідка фаза. З твердого фарбника відразу утворюється пара. Чим
менша порція, тим більша фотографічна широта (динамічний діапазон) перенесення
кольорів. Пігмент кожного з основних кольорів, а їх може бути три або чотири,
знаходиться на окремій (або на загальній багатошаровій) тонкій лавсановій
стрічці (термосублімаційні принтери фірми Mitsubishi Electric). Друк
остаточного кольору відбувається в декілька проходів: кожна стрічка послідовно
протягується під щільно притиснутою термоголовкою, що складається з безлічі
термоелементів. Ці останні, нагріваючись, переганяють фарбник. Крапки, завдяки
малій відстані між головкою і носієм, стабільно позиціонуються і виходять
вельми малого розміру. До серйозних проблем друку сублімації можна віднести
чутливість вживаного чорнила до ультрафіолету. Якщо зображення не покрити
спеціальним шаром, який блокує ультрафіолет, то фарби незабаром вицвітуть. При
застосуванні твердих фарбників і додаткового ламінуючого шару з
ультрафіолетовим фільтром для оберігання зображення, отримувані відбитки не
коробляться і добре переносять вологість, сонячне світло і навіть агресивні
середовища, але зростає ціна фотографій. За повноколірність технології
сублімації доводиться платити великим часом друку кожної фотографії (друк
одного знімка 10х15 см принтером Sony DPP-SV77 займає близько 90 секунд).
Вартість друкуючих механізмів фотопринтера Canon Selphy CP-510 всього 59€ 99.
До найвідоміших виробників термосублімаційних принтерів відносяться
фірми: Mitsubishi, Sony і Toshiba. Фірми — виробники пишуть про
фотографічну широту кольори в 24 біти, що більше бажане, чим дійсне. Реально,
фотографічна широта кольору складає не більше 17 біт.
Матричні принтери
Матричні принтери — найстаріші з нині вживаних типів принтерів, його
механізм був винайдений в 1964 році корпорацією Seiko Epson. Матричні принтери
стали першими пристроями, що забезпечили графічне виведення твердої копії.
Зображення формується друкуючою головкою, яка складається з набору голок (голкова
матриця), що приводяться в дію електромагнітами. Головка пересувається
по-рядково вздовж аркуша, при цьому голки вдаряють по паперу через фарбувальну
стрічку, формуючи точкове зображення. Цей тип принтерів називається SIDM (англ.
Serial Impact Dot Matrix — послідовні ударно-матричні принтери).
Випускалися принтери з 9, 12, 14, 18 і 24 голками в головці. Основного
поширення набули 9-ти і 24-х голкові принтери. Якість друку і швидкість
графічного друку залежить від числа голок: більше голок — більше крапок.
Принтери з 24-ма голками називають LQ (англ. Letter Quality — якість
машинки, що пише). Існують монохромні та 5-кольорні матричні принтери, в яких
використовується 4-колірна стрічка CMYK. Зміна кольору проводиться зсувом
стрічки вгору-вниз щодо друкуючої головки. Швидкість друку матричних принтерів
вимірюється в CPS (англ. characters per second — символах в секунду).
Основними недоліками матричних принтерів є: монохромность, низька швидкість
роботи і високий рівень шуму. Матричні принтери поширені до цих пір завдяки
дешевизні копії (витратним матеріалом, по суті, є тільки фарбувальна стрічка) і
можливості роботи з безперервним (рулонним, фальцованим) і копіювальним
папером. Випускаються і швидкісні лінійно-матричні принтери, в яких велика
кількість голок, що рівномірно розташовані на човниковому механізмі (фрете) по
всій ширині листа. Швидкість таких принтерів вимірюється в LPS (англ. Lines per
second — рядках в секунду). Інші принтери Барабанні принтери (drum
printer). Перший принтер, що отримав назву UNIPRINTER, був створений в 1953
році компанією Remington Rand для комп'ютера UNIVAC. За принципом дії нагадував
друкарську машинку. Основним елементом такого принтера був барабан, що
обертався, на поверхні якого розташовувалися рельєфні зображення букв і цифр.
Ширина барабана відповідала ширині паперу, а кількість кілець з алфавітом була
рівна максимальній кількості символів в рядку. За папером розташовувалася
лінійка молоточків, що приводяться в дію електромагнітами. У момент проходження
потрібного символу на барабані, що обертається, молоточок ударяв по паперу,
притискуючи її через фарбувальну стрічку до барабана. Таким чином, за один
оберт барабана можна було надрукувати весь рядок. Далі папір зміщався на один
рядок і машина друкувала далі. У СРСР такі машини називалися алфавітно-цифровим
друкуючим пристроєм (АЦПУ). Їх роздруки можна впізнати за шрифтом, схожому на
шрифт друкарської машинки і буквами, що «стрибають» у рядку. Ромашкові
(пелюсткові) принтери (daisywheel printer) за принципом дії були схожі на
барабанні, однак мали один набір букв, розташований на гнучких пелюстках
пластмасового диска. Диск обертався, і спеціальний електромагніт притискував
потрібну пелюстку до фарбувальної стрічки і паперу. Оскільки набір символів був
один, було потрібне переміщення друкуючої головки уздовж рядка, і швидкість
друку була помітно нижчою, аніж у барабанних принтерів. Замінивши диск з
символами, можна було отримати інший шрифт, а вставивши стрічку не чорного
кольору — отримати «кольоровий» відбиток.
Гусеничні принтери (train printer)
Набір букв закріплений на гусеничному ланцюжку.
Ланцюжкові друкуючі пристрої (chain printer)
Характеризувалися розміщенням друкуючих елементів на сполучених в ланцюг
пластинах; Термічні принтери фірми Xerox. Характеризуються витратним
матеріалом — речовиною на основі парафіну, плавкою при 60 гр. за Цельсієм.
Контрольні
запитання
(відповіді записати в зошит)
- Який принцип роботи
лазерного принтера?
- Які основні несправності
лазерних принтерів?
- Як здійснюється поточне
обслуговування та основний ремонт лазерних принтерів?
Завдання
для самостійного виконання
1. Перегляньте відеофільм про роботу лазерних принтерів.
2. Розгляньте запропоновані зразки лазерних принтерів.
3. Опишіть та порівняйте параметри роботи лазерних принтерів різних типів.
4.
Розгляньте будову картриджа лазерного принтера
5.
Створіть презентацію про будову та принцип роботи лазерних принтерів.
Немає коментарів:
Дописати коментар