| Матричная печать - является, пожалуй, самой почтенной по возрасту, но до сих пор пользующейся заслуженной популярностью. Суть технологии проста: для получения изображения на бумагу наносятся точки, которые получаются при ударе иголок печатающей головки через красящую ленту по бумаге. Иголки собраны в вертикально расположенные ряды. По количеству иголок различают два типа принтеров - 9 игольчатые (у них в печатающих головках размещается один ряд из 9 иголочек) и 24-игольчатые - у них 2 ряда по 12 иголочек в каждом. Существуют, также, принтеры, в печатающей головке которых расположено 18 иголок. Такие головки используются в высокоскоростных принтерах. Иголки расположены в головке в виде ромба. Такое расположение обеспечивает быструю печать с одинаковой силой удара на центральных и крайних иглах. Качество печати такого принтера полностью соответствует качеству печати 9-игольчатого принтера. "Избыток" иголок используется для повышения скорости, но не качества (известно, что качество печати 24-игольчатого принтера заметно выше, чем качество печати 9-игольчатого). |
| ||
| При работе, печатающая головка движется вдоль каретки и иголочки, последовательно вылетая из неё, ставят на бумаге точки, формируя тем самым изображение (обычно буквы и цифры, но возможна, также, печать в графике). По способу формирования изображения классические матричные принтеры называются SIDM-устройствами (от Serial Impact Dot-Matrix - последовательная ударная точечно-матричная технология). "Не классическими" матричными принтерами можно считать линейно-матричные принтеры. Это достаточно массивные агрегаты, обычно заменяющие в больших организациях выходящие из строя и моды АЦПУ. Принцип построения изображения у них отличается от описанного выше. | |||
Основа линейно-матричного принтера (на примере принтеров фирмы Printronix) - это т.н. шаттл (слева): сборка, состоящая из станины шириной во всю ширину печати, на которой по горизонтали, вдоль всей станины устанавливаются печатающие молоточки (справа - на рисунке молоточки объединены в модули называемые фретами). При работе та часть шаттла, на которой установлены молоточки, совершает возвратно-поступательное движение с большой частотой и амплитудой, равной расстоянию между соседними молоточками (обычно - несколько миллиметров), приводимая в движение кривошипно-шатунным механизмом шаттла. В зависимости от скорости принтера, используются различные типы фретов с разным количеством молоточков (чем больше скорость, тем больше молоточков во фрете). | ||||
При движении из одной мёртвой точки в другую каждый из молоточков при необходимости наносит удар через ленту по бумаге, отчего при каждом движении из края в край на бумаге формируется полная горизонтальная линия будущего изображения, после чего бумага подаётся на один шаг вперед и шаттл начинает движение в обратную сторону (см. анимацию слева). Таким образом изображение линия за линией формируется на бумаге. Поэтому даже скорость печати такого принтера измеряется не в знаках в секунду, как у обычного SIDM-принтера, а в строках в минуту (при печати текста) либо в дюймах в минуту, если печатается графика. Лента при печати движется либо в одну, либо в другую сторону, перематываясь с одной бобины на другую (как в старых печатных машинках). Относительно станины с молоточками она расположена под углом, что даёт возможность изнашивать её достаточно равномерно. Правда это же даёт возможность неравномерного износа ленты в том случае, если печать преимущественно ведётся на узкой бумаге (формата А4), при этом изнашивается лишь одна половина ленты (на рисунке снизу при печати левой частью шаттла будет изнашиваться верхняя часть ленты), а вторая остаётся нетронутой. Если такая печать действительно необходима, то рекомендуется время от времени переворачивать бобины, заставляя работать то одну, то другую половины красящей ленты.
| ||||
Существует две технологии, которые приводят в движение иголку или молоточек матричного принтера - это баллистическая технология (слева) и технология печати с запасённой энергией (справа). Баллистическая технология основана на электромаг-нитах, находящихся на каждой из иголок. Когда на электромагнит подаётся питание, он притягивает "пяточку" иголки (реализации могут варьироваться в зависимости от производителя) и она приводится в движение. Возвращается в исходное положение иголка под действием пружины. В случае технологии с запасённой энергией, в головке на каждой из иголочек присутствует постоянно изогнутая пружина, удерживаемая постоянным магнитом. | ||||
Обмотка, выполненная на постоянном магните, при подаче на неё питания создаёт небольшое магнитное поле, компенсирующее магнитную силу постоянного магнита. Этой компенсации становится достаточно для того, чтобы пружина оторвалась от магнита и иголка, приделанная к ней, пришла в движение. При снятии питания с обмотки, пружина вновь притягивается к постоянному магниту, что возвращает иголку в исходное состояние. Баллистическая технология является более старой, технология с запасённой энергией - более новой. Её основными преимуществами перед баллистической является то, что при работе головка меньше нагревается (ведь для компенсации силы магнита надо подать заметно меньшую мощность на катушку, чем в случае, когда именно электромагнит приводит иголку в действие), кроме того, сила удара иголки в головке с запасённой энергией зависит только от жёсткости постоянно согнутой пружины, а значит практически не меняется со временем и от нагрева. С другой стороны, печатающие головки сделанные по баллистической технологии заметно меньше по размеру, что позволяет экономить энергию на их перемещении вдоль каретки, а также делать на них более мощные теплообменники. Являясь самой почтенной по возрасту технологией, на сегодня матричная печать почти перестала быть интересной домашним пользователям. Однако существуют области применения, где её пока невозможно заменить: печать многоэкземплярных форм (таможенные или товарные накладные); печать пин-конвертов для SIM-карт и банковских карт; печать авиабилетов; печать на ответственных бланках и формах, где важна не только отпечатанная информация, но и факт нанесения её ударным способом. | ||||
© KudesNIK.NET 2005 |
Лазерная печать
Черно-белая лазерная и светодиодная печать | ||||
Цветная лазерная и светодиодная печать | ||||
Светодиодная линейка в деталях | ||||
В основе технологии лежит принцип сухого электростатического переноса. Суть этого принципа такова: источник света светит на предварительно заряженную поверхность светочувствительного вала (фотобарабана, фотовала). На тех местах, на которые попал свет, меняется заряд и к этим местам затем притягивается тонер. Затем этот тонер перетягивается за счёт электростатики на бумагу, на которой попадает в печку, где и закрепляется, под действием высокой температуры и давления. Отпечатки, сделанные таким способом, не боятся влаги, устойчивы к истиранию и выцветанию. Качество такого изображения очень высоко. | ||||
Источники света, которые используются в устройствах с технологией сухого электростатического переноса, бывают разные. В самых первых устройствах это был свет лампы, отражённой от оригинала: именно таким образом делались и делаются до сих пор аналоговые копии. Однако позже появилась технология, в которой источником света стал луч лазера. Понятно, что принтеры, в которых стал использоваться этот принцип засветки светочувствительного вала, стали называться лазерными принтерами. Луч лазера, отражённый от быстро вращающегося многогранного зеркала (призмы), пробегающий строчку за строчкой по всей длине светочувствительного вала, прорисовывает тем самым на нём последовательно, по мере его вращения, электростатическое изображение. На засвеченные участки потом притягивается тонер. Вращаясь дальше, светочувствительный барабан входит в соприкосновение с бумагой и за счёт напряжения переноса, приводимого к бумаге | ||||
посредством ролика переноса, тонер переносится на бумагу, оставаясь примагниченным к ней до тех пор, пока бумага с тонером на нём, не попадёт в узел термозакрепления (печку), где тонер будет вплавлен в бумагу, создав тем самым готовый отпечаток. Альтернативным источником света, который засвечивает фотобарабан в современном принтере, является светодиодная линейка. Она состоит из множества (от 2.5 до 10 тысяч штук, в зависимости от разрешения линейки) светодиодов, размещённых в ряд (образующих тем самым светодиодную линейку) вдоль всей длины светочувствительного вала. Засветка одной строки в светодиодном принтере происходит одновременно: по команде контроллера, те светодиоды, под которыми на светочувствительном валу должна появиться точка изображения, вспыхивают, остальные - нет. Ряды точек при вращении фотобарабана также формируют на нём электростатическое изображение, которое затем проявляется тонером и переносится на бумагу, где и закрепляется - точно так же, как описано выше для лазерной печати. | ||||
Качество печати, получаемое на принтерах, использующих эти две технологии, практически идентично и сами отпечатки обладают одинаковыми потребительскими свойствами. Однако есть и некоторые отличия. Предлагаю ознакомиться с небольшим материалом, описывающим преимущества светодиодной технологии. Не стоит воспринимать его слишком буквально - всё-таки это не более, чем руководство продавца светодиодного принтера (в частности, там описано, что при прохождении луча лазера через воздух происходит его ионизация и выделение озона, что, мягко говоря, несколько притянуто за уши), но основные идеи, изложенные там, безусловно имеют место быть (для просмотра этого материала необходим Adobe Reader). В противовес этому можно сказать, что есть минусы и у светодиодной технологии: достаточно сложно технологически сделать все светодиоды в линейке с одинаковыми характеристиками, что может приводить к неравномерности изображения по вертикали; на сегодняшний день (январь 2005г), луч, испускаемый светодиодом, невозможно модулировать, что приводит к невозможности варьировать размер точки, которую засвечивает на фотовалу этот луч. | ||||
Рассмотрим процесс печати более подробно (на примере светодиодных принтеров Оки) | ||||
1. Подача бумаги | Именно с этого начинается процесс печати. Бумага подаётся из лотка принтера при помощи подающего ролика. Он прижимается к пачке бумаги и вращаясь начинает сдвигать верх пачки в сторону механизма принтера. Верхний лист отделяется от остальной пачки при помощи т.н. тормозной площадки, называемой также сепаратором, которая останавливает движение всех остальных листов, подавая в принтер только один. Двигаясь дальше, лист попадает под ролик регистрации, где его передний край выравнивается. Производится это за счёт небольшой задержки вращения этого ролика, когда бумага, подаваемая непрерывно из лотка несколько "горбится" перед ним, пока он не вращается. Когда он начинает вращение, то захватывает передний край целиком и бумага продаётся в принтер ровно. | |||
2. Зарядка фотовала | Одновременно с подачей бумаги начинается зарядка светочувствительного вала (фотобарабана). Зарядка производится при помощи Ролика зарядки (Charge Roller), на который подаётся постоянны отрицательный потенциал с Высоковольтного Блока Питания (ВВБП). Поверхность светочувствительного вала получает постоянный отрицательный заряд по всей длине вала. Следует отметить, что именно процесс зарядки фотовала традиционно сопровождался активным выделением озона. Происходило это потому, что вместо ролика зарядки ранее использовался коронатор - тонкая нить, по которой проходил ток высокого напряжения, создающий коронный разряд (отсюда и название "коронатор" или "коротрон"), создавая заряд на фотобарабане. Параллельно с зарядом фотобарабана, нить коронатора ионизировала воздух, заставляя молекулы кислорода расщепляться, образуя в большом количестве озон. Полезный в малых дозах, в больших он вреден для здоровья, приводя к головокружению и утомляемости. На сегодня практически во всех принтерах коронатор заменён роликом зарядки, при работе которого не образуется озон. | |||
3. Засветка |
Светодиодная линейка (или в случае с лазерными принтерами - сканирующий по длине фотовала луч лазера) освещает отрицательно заряженную поверхность фотобарабана. Места, которые должны быть засвечены на фотобарабане, определяются контроллером построения изображения. На тех местах, куда попадает луч света, отрицательный заряд снимается, становясь нулевым. Тем самым на поверхности фотобарабана создаётся электростатическое изображение будущего отпечатка. | |||
4. Проявка | Отрицательно заряженный ролик подачи тонера придаёт тонеру отрицательный заряд и подаёт его на ролик проявки. Дозирующее лезвие распределяет его на этом ролике тонким ровным слоем. После этого тонер входит в контакт с фотобарабаном и притягивается на него в тех местах, где отрицательный заряд был снят путём засветки. Тем самым электростатическое (неви-димое) изображение преобразуется в видимое (проявляется). Притянутый к фотобарабану тонер движется на нём дальше, пока не приходит в соприкосновение с бумагой. | |||
5. Перенос | В месте контакта фотобара-бана с бумагой, под бумагой находится ещё один ролик, называемый роликом переноса. На него подаётся положи-тельный заряд, который он сообщает и бумаге, с которой контактирует. Частички тонера, войдя в соприкоснове-ние с положительно заряжен-ной бумагой, перетягиваются на неё и удерживаются на поверхности за счёт электростатики. Если в этот момент посмотреть на бумагу, на ней будет сформировано полностью готовое изобра-жение, которое, однако можно легко разрушить, проведя по нему пальцем: изображение состоит из притянутого к бумаге порошка тонера, ничем другим, кроме электростатики, на бумаге не удерживаемое. Для получения финального отпечатка изображение необходимо закрепить. | |||
6. Закрепление | Закрепляется изображение за счёт нагрева и давления. Происходит этот процесс в печке (фьюзере). Она состоит из двух валов - верхний вал, внутри которого находится нагревательный элемент (обычно - галогенная лампа), называемый термовалом и нижний вал (прижимной ролик), который прижимает бумагу к верхнему за счёт подпорной пружины. За температурой термовала следит термодатчик (термистор). При нагреве бумаги тонер, притянутый к ней, расплавляется и в жидком виде вжимается в текстуру бумаги. Выйдя из печки тонер быстро застывает, что создаёт постоянное изображение, устойчивое к внешним воздействиям. Чтобы бумага, на которой нанесён тонер, не прилипала к термовалу, на нём выполнены отделители бумаги. Следует отметить, что термовал - не единственная реализация нагревателя. Альтернативой является печка, в которой используется термоплёнка: специальный гибкий материал с на нагревательными элементами в своей структуре. Преимущество печек с термоплёнкой состоит в том, что они очень быстро (практически сразу после включения принтера) выходят на рабочую температуру, в то время как печке с термовалами необходимо время, чтобы прогреться перед началом работы. С другой стороны, плёнка более подвержена повреждениям, в случае если внутрь печки попадёт твёрдый предмет. | |||
7. Очистка | В процессе переноса не весь тонер, который должен был попасть на бумагу, в действительности на неё попадает. Часть тонера остаётся на поверхности фотобарабана. Для её очистки в светодиодных принтерах Оки существует специальный чистящий цикл. Он выполняется после каждых 10 листов или принудительно запускается вручную пользователем. В процессе этого цикла, напряжение подаётся на специальный ролик очистки (находящийся ниже ролика заряда). Тонер перетягивается на этот ролик, а затем вновь возвращается на фотобарабан. На его поверхности он доходит до ролика проявки, на который на цикле очистки подаётся положительный потенциал, что заставляет тонер переходить на него и возвращаться в бункер со свежим тонером. Таким образом работает система рециркуляции, позволяющая повторно использовать тонер, который не попал на бумагу. Надо сказать, что это не самая распространённая схема. В большом количестве принтеров не используется рециркуляция. Вместо ролика очистки в картриджах таких принтеров стоит чистящее лезвие (Cleaning Blade), которое механически "срезает" остатки тонера с поверхности фотобарабана и отправляет их в специальный бункер сбора отработки - полость внутри картриджа, заизолированную от полости, где находится свежий тонер. У каждого из таких подходов есть плюсы и минусы. Плюсом картриджей с бункером отработки является то, что тонер, участвующий в печати, всегда чистый, свободный от мусора, который может попасть в него с бумаги. Плюсом картриджей с рециркуляцией является заметная (до 30%) экономия тонера. При использовании качественной бумаги больших проблем не возникает и с мусором, но если на бумаге экономить, наличие рециркуляции быстро приведёт к ухудшению качества печати за счёт загрязнения тонера и износа валов внутри картриджа. | |||
Цветная лазерная и светодиодная печать | |||
Основные принципы построения изображения и перевода его с "языка цифр" в видимый отпечаток полностью аналогичны тому, как это происходит в чёрно-белых принтерах. Поэтому рассмотрим здесь только создание цветного изображения, используемые для этого элементы и технологические решения. Для создания цветного изображения принтер должен сформировать на бумаге 4 накладывающихся друг на друга изображения, каждое из которых будет окрашено в свой цвет: голубой, пурпурный, жёлтый или чёрный. Это основные полиграфические цвета, участвующие в субтрактивной модели создания цветного изображения. Существуют 2 различных способа создания полноцветного изображения: многопроходная и однопроходная технология. | |||
Светодиодная линейка в деталях | |||
Светодиодная (LED - от Light Emitting Diode) линейка является источником света, засвечивающим поверхность фотобарабана в светодиодных принтерах. По своей сути она является альтернативой лазеру с оптической системой развёртки в классическом лазерном принтере и полностью заменяет его функцию, не меняя технологии электрографии.
Свет от источников проходит через линзы, собранные в 2 ряда.
Линзы представляют собой 7-миллиметровые отрезки оптоволокна. Каждый из таких отрезков проводит через себя свет от нескольких источников, при этом свет проходит через линзу по спирали и попадает всегда на строго определённое место фотобарабана.
Важным параметром является правильное фокусное расстояние от торца линзы до поверхности фотобарабана. Если оно не выдержано, то изображение на отпечатке будет размытым. Для обеспечения необходимого расстояния в цветных светодиодных принтерах используются специальные прецизионные фокусирующие вставки, одним краем опирающиеся на поверхность фотобарабана, а другим - на регулировочный эксцентрик, размещённый на корпусе светодиодной линейки.
| |||
Твердочернильная печать Твердочернильные принтеры являются достаточно интересным технологическим решением, предложенным в своё время фирмой Tektronix и теперь перешедшим к фирме Xerox. Вот схематическое изображение основных элементов твердочернильного принтера:
Печатающим элементом такого принтера является пьезоструйная головка. Она движется вдоль вала переноса, который, в свою очередь, вращается. По мере вращения вала и движения головки, вся поверхность вала последовательно покрывается зеркальным изображением будущего отпечатка. Когда изображение сформировано на валу, в принтер подаётся бумага и изображение с вала переносится на бумагу, где и остаётся, создавая отпечаток. Преимущества технологии очевидны: будучи построенными на основе струйной печати, принтеры позволяют производить очень высококачественные изображения. В силу высокой вязкости красителя невозможно достичь очень малого объёма капли, чем хвастают современные струйные принтеры, но и то, что достигается, позволяет получать отличные результаты. Принтеры, работающие на этой технологии, позволяют получать очень сочные цвета и весьма плотные заливки (плашки). Изображение получается глянцевым, нарядным. В связи с тем, что при печати носитель не подвергается воздействию высокой температуры, есть возможность печатать на довольно плотных и толстых носителях, в том числе - на пластике. К сожалению, хватает и недостатков. Первый - неустойчивость отпечатков к физическому воздействию. Напомню, что краситель представляет собой воскоподобное вещество, которое может быть легко отделено от бумаги, стоит лишь поцарапать изображение. Боится отпечаток, также, сильного нагрева - в ламинаторе изображение "плывёт", не удержится оно, также, в случае попадания под прямые солнечные лучи летом (к примеру, если отпечаток оставлен в запертом автомобиле, оставленном на солнце). Изображение может частично отслаиваться и после долгого контакта с другим листом бумаги под прессом (отпечаток оставлен в папке, которая лежит в стопке документов). Ещё один, довольно большой недостаток, происходит от особенности технологии: этот принтер нельзя выключать. Если он выключен, то перед началом следующей работы принтер сливает все, что осталось в ёмкости с расплавленным красителем, в контейнер сбора отработки в связи с тем, что застывший и вновь расплавленный краситель перестаёт обладать необходимыми для нормальной печати свойствами. Потери красителя, происходящие при каждом включении принтера, делают экономически оправданным приобретение мощного источника бесперебойного питания (UPS) с тем, чтобы предотвратить возможности остановки принтера при аварийном прекращении подачи электроэнергии: 3-4 выключения по стоимости могут сравняться с недорогим UPS! Ну и, наконец, для такого принтера не существует альтернативных заправок, что делает невозможным снижение стоимости печати. Видимо, недостатки технологии пересилили её бесспорные достоинства и ни один другой производитель, кроме Xerox, не производит принтеров, построенных на её основе. А жаль - появись конкуренция, обязательно появилась бы и альтернативная заправка, да и некоторые другие недостатки, возможно, удалось бы устранить общими усилиями... | ||||
© KudesNIK.NET 2005 |
комментарии