Лазерный принтер. Струйный принтер. Широкоформатная печать

Содержание:

Лазерный принтер

Множество людей пользовались лазерными принтерами, у некоторых они стоят дома, но все ли знают, как работает лазерный принтер? Лазерный принтер – это периферийное устройство, которое быстро и качественно напечатает текст и графические объекты на обычной офисной и специальной бумаге. Основные преимущества этих принтеров, такие как низкая себестоимость печати, большая скорость работы, высокий ресурс и разрешение, стойкость к влаге и выцветанию сделали их самыми часто используемыми не только в среде офисных работников, но и среди обычных пользователей.

Создание и развитие лазерных принтеров

Первое изображение с использованием сухих чернил и статичного электричества получил Честер Карлсон в далеком 1938 году. И лишь спустя 8 лет он смог найти производителя изобретенных им устройств. Это была компания, которую ныне все знаю под названием Xerox. И в тот же 1946 год на рынок попадает первое копировальное устройство. Это была огромная и сложная машина, требующая проведения целого ряда ручных операций. Лишь в средине 1950-х был создан первый полностью автоматизированный механизм, который являлся прообразом современного лазерного принтера. С конца 1969 года Xerox начинает работу над разработкой лазерных принтеров, добавив лазерный луч к существующим на то время образцам. Но стоял он треть миллиона долларов по тем меркам и имел огромные размеры, что не позволяло пользоваться таким устройством даже на небольших предприятиях, не то, что в быту.

Рис. 1 Первый лазерный принтер

Результатом сотрудничества нынешних гигантов в индустрии печати Canon и HP стал выпуск в свет серии принтеров LaserJet, которые способны напечатать до 8 страниц текста в минуту. Такие устройства стали более доступными после того, как появился первый сменяемый картридж для лазерного принтера.

Принцип работы

Основой формирования изображения является краситель, содержащийся в тонере. Под действием статического электричества он прилипает и буквально впечатывается в бумагу. Но каким образом это происходит? Любой лазерный принтер состоит из трех основных функциональных блоков: печатная плата, блок переноса изображения (картридж) и печатный блок. Бумагу на печать подает узел подачи бумаги. Они разрабатываются по двум конструкциям – подача бумаги из нижнего лотка и подача из верхнего лотка.

Рис. 2 Современный лазерный принтер

Его строение достаточно простое:

• ролик – нужен для захвата бумаги;
• блок для захвата и подачи одного листа;
• ролик, передающий статический заряд бумаге.
• Картридж для лазерного принтера состоит из двух частей – это тонер и барабан или фотоцилиндр.

Тонер

Тонер состоит из микроскопических частичек полимеров, которые покрыты красителем, с включением магненита и регулятора заряда.  Каждая фирма выпускает порошок с уникальными характеристиками для собственных принтеров и многофункциональных устройств. Все порошки отличаются магнитностью, плотностью, дисперсностью, размером зерен и другими физическими показателями. Поэтому не стоит заправлять картриджи случайным тонером. Преимущества тонера перед чернилами заключаются в четкости отпечатанной картинки и влагостойкости, которая обеспечивается впечатыванием порошка в бумагу. Из недостатков стоит назвать малую глубину цветов,  насыщенность при цветной печати и отрицательное воздействие на организм человека при взаимодействии с тонером, например, во время зарядки картриджа.

Строение и этапы печати изображений

Фотобарабан выполнен в виде продольного алюминиевого вала, с нанесенным на него тонким слоем материала, чувствительного к световым лучам с определенными параметрами. Цилиндр покрыт защитным слоем. Помимо алюминия, барабаны изготовляются с неорганических фоточувствительных веществ. Основное свойство фотобарабана – изменение проводимости (заряда) под воздействием лазерного луча. Это значит, что если цилиндру придать заряд – он будет хранить его на протяжении значительного отрезка времени. Но если засветить какую-либо область вала светом – они тут же теряют свой заряд и становятся нейтрально заряженными за счет увеличения проводимости (то есть уменьшением электрического сопротивления) в этих зонах. Заряд стекает с поверхности через внутренний проводящий слой. При поступлении документа на печать, печатная плата обрабатывает его и посылает соответствующие световые импульсы на блок переноса изображения, где цифровая картинка превращается в изображение на бумаге. Фотобарабан вращается при помощи вала и получает первичный отрицательный или положительный заряд от находящегося рядом роллера. Его величина определяется настройками печати, которые сообщает печатная плата.

После зарядки цилиндра лазерный луч, имеющий горизонтальную развертку, сканирует его с огромной частотой. Засвеченные места фотоцилиндра, как сказано выше, становятся незаряженными. Эти незаряженные зоны формируют требуемую картинку на барабане в зеркальном отображении. Далее, чтобы изображение оказалось на бумаге, незаряженные зоны необходимо заполнить тонером. Блок лазерного сканирования состоит из зеркала, полупроводникового лазера, нескольких формирующих и одной фокусирующей линзы.

Барабан контактирует с роллером, изготовленным, в основном, из магния и подает тонер на фотоцилиндр из емкости картриджа. Роллер, в котором расположен постоянный магнит, выполнен в виде пустотелого цилиндра с токопроводящим слоем. Под воздействием магнитного поля тонер из бункера притягивается к роллеру под действием силы намагниченного сердечника. Под действием электростатического напряжения тонер из роллера будет переноситься на сформированное лазерным лучом изображение на поверхности фотобарабана, крутящегося вплотную с роллером. Тонеру некуда деться, ведь его отрицательно заряженные частицы притягиваются к положительно заряженным областям фотоцилиндра, на котором сформировано нужное изображение. Отрицательный заряд барабана отталкивает ненужное количество тонера назад, заполняя им отсканированные лазером участки.

Существует два типа формирования изображений. Самый распространенный – это применение тонера с положительным зарядом. Такой порошок остается на нейтрально заряженных областях фотоцилиндра. То есть, лазером засвечиваются области, где будет наше будущее изображение. Барабан при этом заряжен отрицательно. Второй механизм менее распространенный, в нем используется тонер с отрицательным зарядом. Лазерный луч «разряжает» области положительно заряженного фотоцилиндра, на которых изображения быть не должно. Это стоит помнить при выборе лазерного принтера, ведь в первом случае будет более точная передача деталей, а во втором – более равномерная и плотная заливка. Первые принтеры отлично подойдут для печати текстовых документов, потому они и получили широкое распространение.

Перед тем, как соприкоснуться с цилиндром бумага получает статический электрический заряд с помощью ролика переноса заряда. Под воздействием, которого тонер притягивается к бумаге в момент ее плотного контакта с барабаном. Сразу после этого заряд из бумаги удаляется нейтрализатором статичного заряда. Этим устраняется притягивания листа к фотоцилиндру. Во время прохода бумаги сквозь блок лазерного сканирования на листе становится заметным сформированное изображение, которое легко разрушается от малейшего прикосновения. Для его долговечности необходимо провести фиксацию с помощью расплавления добавок, входящих в тонер.  Этот процесс происходит в блоке фиксации изображения – это третий ключевой блок лазерного принтера. Еще его называют «печкой». Если вкратце, то плавятся входящие в состав тонера вещества. После их вдавливания и застывания эти полимеры словно покрывают собой чернила, защищая их от внешних воздействий. Теперь читатель поймет, почему отпечатанные листы, выходящие из принтера, такие теплые. По конструкции так называемая «печка» состоит из двух валов, в одном из которых находится нагревательный элемент. Второй, зачастую нижний, необходим для вдавливания расплавленного полимера в бумагу. Нагревательные элементы выполняются в виде термисторов, изготовленных в виде термопленок. При подаче напряжения на них, эти элементы разогреваются до высоких температур (порядка 200 °C) за доли секунды. Прижимный валик прижимает лист к нагревателю, в процессе чего осуществляется вдавливание жидких микроскопических частиц тонера в текстуру бумаги. На выходе из блока фиксации стоят разделители, дабы бумага не прилипала к термопленке.

Струйный принтер

Как возникла струйная печать

Созданию струйных принтеров предшествовало изобретение Уильяма Томсона – самопишущие приборы для приёмных телеграфов. Принцип работы прародителей струйных принтеров основан на электростатических силах, с помощью которых осуществлялась запись какого-либо текста, посредством задания траектории падающим каплям чернил на бумагу. Дата создания этого устройства – 1867 год.

Самопишущие струйные приборы так бы и канули в лету, если бы не компания Siemens, которая намеревалась воссоздать и адаптировать под современные реалии технологию далекого прошлого. Что им и удалось в 1951 году, однако технологии тех струйных принтеров были весьма далеки от нынешних. Он был необходим для регистрации на бумаге каких-либо измерений и подсчетов каких-либо устройств, таких как: сейсмографы, электрокардиографию сердца, мультиметров и прочих.Даже сами разработчики не питали многих надежд в отношении к своему изобретению. Однако, технологию струйных принтеров продвигали и модернизировали создавая устройства с отдельными печатающими головками, распыляющими механизмом и краской.

Кристаллы сыграли не последнюю роль в усовершенствовании технологий струйных принтеров. А точнее пьезоэлектрики. Не сильно глубоко залезая в физику пьезоэлектрики – кристаллы, способные при давлении, сгибании выдавать из себя электроны. Или наоборот – при подаче электрического тока могли сгибаться. Тем самым, при подаче тока, деформации подвергался кристалл, выталкивая из головки определенное количество чернил. Конкуренция между компанией из страны «Восходящего солнца» и богатейшей фирмы США привело к скорейшему прогрессу оптимизации работ и эффективности устройств струйных принтеров. Инженер из японской компании Canon заметил, что если к наполненному красками шприцу прикасался горячий паяльник, происходило разбрызгивание содержимого шприца. Американцы поступили фактически аналогично. Компания Canon использовала следующий метод : нагревали краску до температуры 400 градусов по цельсию , вследствие чего получалась капелька из газа , который после падал на бумагу . На западе технология была фактически аналогичная как у принтеров Canon, за исключением меньшего объема теплоты , необходимого для нагрева и пузырька красящей жидкости, падающего на бумагу, вместо капли. Также были и другие новшества: более простая конструкция , что убавляло цену; пьезоэлектрические пластины вместо пьезоэлектрических кристаллов.

Более значимым изобретением было добавление цветной головки компанией Hewlett-Packard , смешивающая желтый, голубой и алый цвета. Благодаря этой идее можно было получать практически любые оттенки на печати.

Cтруйный принтер состоит из следующих составных частей:

• Пишущей (печатающей) головки;
• Картриджа или СНПЧ (система непрерывной подачи чернил ) ;
• Механизма подачи бумаги;
• Датчиков;
• Панели управления и корпуса.

Печатающая головка

Печатающая головка — снабжена множеством микроскопических отверстий (сопел). Через эти отверстия выталкиваются чернила. Иногда это происходит посредством пьезоэлектрических пластин , иногда с помощью термоэлементов.

Печатающая головка обладает следующими характеристиками:

• Количество цветов (в современных принтерах от 4 до 12);
• Размер чернильных капель (хотя во многих принтерах размер капли может варьироваться);
• Разрешение печати (измеряется в количестве капель на дюйм, чем выше этот показатель, тем качественнее печать)

Картридж

Как устроен картридж струйного принтера? Он представляет из себя емкость с чернилами и контактные пластины. Картриджи могут быть раздельными или комбинированными. В раздельным могут использоваться чернила только одного цвета, комбинированные обладают привилегией во множестве отсеков с разными цветами, в основном это пурпурный, голубой, желтый.

Помимо картриджей зачастую используется СНПЧ. Состоит из отсека с краской и эластичных труб, через которые текут чернила. Бумага подаётся через вертикаль или горизонталь. Состоит из специальных валиков и моторчиков. Работа всей этой системы струйных принтеров осуществляется посредством данной панели. Корпус необходим для защиты от пыли и механических повреждений, а также для эстетики.

Рис. 3 Современный струйный принтер

Как работает струйный принтер

Сначала датчик подачи бумаги загружает бумагу в принтер. Ролик вытягивает бумагу и продвигает внутрь принтера. Картриджи и трубки составляют систему распределения чернил. Но сердцем струйного принтера является печатающая головка. Она состоит из сопел, которые распыляют чернила. Приводной ремень прикрепляет головку к шаговому двигателю. Именно так работает принтер, при помощи таких частей он расшифровывает информацию, посылаемую компьютером. Его задача состоит в том, чтобы скоординировать работу печатающей головки, бумаги и чернил. Чернила представляют из себя специальную смесь воды и красящих химических веществ, которые не позволяют им высыхать. Картриджи располагают как правило не больше трех цветов: голубых, желтых и пурпурных. В комбинации эти цвета могут дать огромное количество цветов. Имея всего 4.5 миллилитра краски, цветной картридж может выдать около 900 миллионов капель. Главную роль играют 4 небольших моторчика. Один моторчик приводит в движение датчик бумаги, другой – ролик, проталкивающий бумагу в принтер , третий заставляет печатающую головку двигаться вперед и назад по бумаге , последний отвечает за выталкивание чернил .

Печатающая головка сделана из силикона, которая легко принимают любую форму, состоящая из огромного числа сопел (в среднем 3000). Некоторые принтеры могут сами чистить печатающую головку, Каждая сопла предназначена для своего цвета. Из них жидкость выталкивается под воздействием тока и начинает деформироваться, тем самым проталкивая жидкость вперёд. Благодаря этой системе можно варьировать размер капель, которые будут выходить из отверстия. Скорость пьезоэлектрической печати на порядок выше, чем термической. C термоэлементом все обстоит иначе, который нагреваясь, образует вокруг себя пузырьки, которые выталкивают жидкость. В это время образуются газовые пузыри с чернилами , которые создают сильное давление в чернильной камере, после чего капли выходят через отверстия. После этого давление исчезает и туда попадает следующий  определенный объем красок.

Так как температура работы очень высокая, то чернила необходимы на водной основе, чтобы не возгорались. Всё это происходит невероятно быстро. За 1 секунду сопла выталкивает 24000 капель, в случае с черными чернилами эта цифра достигает 35 000. Средняя скорость печати струйных принтеров — 10 листов A4 в минуту. Помимо скорости также важна и точность нанесения этих капель.

Широкоформатная печать

Методом широкоформатной печати типографии Москвы и Московской области изготавливают множество изделий. В число самых востребованных полиграфических продуктов всех видов и размеров входят:

• баннеры,
• плакаты,
• постеры и афиши,
• фотообои, а также фотошторы,
• карты,
• чертежи,
• рекламные материалы на самоклеящейся пленке.

Также широкоформат используется при производстве мобильных стендов, брандмауэров, наклеек, напольной графики.

Виды широкоформатной печати

Рекламный наружный широкоформат – это не что иное, как знакомые всем растяжки, баннеры, реклама на перфорированной пленке, сетке и т. п. Чаще всего для изготовления изделий применяется спецоборудование, способное печатать на полотне шириной до 3,2 м. Краски подбираются по эксплуатационным свойствам. Наружная реклама должна быть яркой, долговечной, нечувствительной к атмосферным воздействиям.

Интерьерный широкоформат печатают на принтерах с шириной полотна до 1,6 м. Чернила выбираются менее стойкие к агрессивной внешней среде, но обеспечивающие возможность максимально точной передачи цветов и оттенков. На первый план выходят фотографическое качество изображений, четкость.

По технологическим особенностям изготовления изделий широкоформатную печать делят на прямую, термотрансферную, струйную и лазерную, плоттерную и принтерную, ультрафиолетовую, сольвентную, экосольвентную и пр. Последние три вида отличаются расходниками. УФ-чернила не проникают в материал, полимеризуются под воздействием ультрафиолета на его поверхности.

Сольвентная печать позволяет сделать изображение частью материала. Чернила проникают в его верхний слой. Технология универсальна, подходит для большинства материалов. Гарантированный срок эксплуатации изделий – до 3 лет.

Печать осуществляется на принтерах и плоттерах. Последние используются для изготовления изделий большего формата.

Для фотопечати по ткани применяется сублимационная технология. Ее особенностью является 100% устойчивость к истиранию. Это обеспечивается проникновением краски в структуру материала.

Материалы для широкоформатной печати

Одними из самых популярных материалов для широкоформатной печати являются баннерная сетка и ткань. Первая имеет виниловую основу, вторая – полиэстеровую с защитным слоем из ПВХ. Широкоформатные изделия печатаются на трех типах баннерной ткани:

• блэкауте (для двусторонних изображений);
• бэклите (отличается хорошей светопропускной способностью);
• фронтлите (не пропускает свет, нуждается в подсветке).

Также для широкоформатной печати используются самоклеящаяся пленка (удобный вариант для оформления витрин, вывесок, изготовления стикеров), пластик, ПВХ, холст. Последний часто служит основой репродукций, фотопортретов и пр.

Требования к широкоформатной печати

Широкоформатная печать, как и любая другая, предъявляет ряд требований к макетам, изображениям. Чаще всего специалистам приходится работать с растровыми изображениями (.tiff). Также по согласованию принимаются файлы форматов .pdf, .cdr, .eps, .ai. К любому пользовательскому макету обязательно прилагается файл в формате .jpeg.

К растровым файлам (.tiff) обычно предъявляются следующие требования:

1. Размер изображения 1:1.
2. Оптимальный объем – до 200 Мб.
3. Сведение слоев в один –
4. Использование цветовой модели CMYK.

Если готовое изделие будет черно-белым, файл рекомендуется готовить в палитре CMYK с базовым черным каналом. Все остальные каналы должны оставаться нулевыми. При смешении 4 каналов черно-белое изображение может синить, желтить или краснить. Это обусловлено свойствами печатного оборудования.

Определенные требования предъявляются и к разрешению файлов для широкоформата:

• до 20 dpi – в случае печати брандмауэра;
• 35-45 dpi – для баннеров 6х3 м и больше;
• 75-150 dpi для изделий сити-формата (1,2 х 1,8 м);
• 250-300 dpi для фотопечати.

Особое внимание стоит обратить на корпоративные, пантонные цвета. Они считаются жестко-заданными. В случае с широкоформатом рассчитывать на 100% цветопередачу не приходится. Но максимальное соответствие заданным параметрам специалисты могут гарантировать. Что касается указания жестко-заданных цветов, это актуально для участков сплошной заливки. Цвета выбираются из Solid to Process, и обязательно указывается процентное соотношение в модели CMYK.