Классификация принтеров и печатных плоттеров

чаще всего ведется по следующим параметрам:

·       По принципу печати (по работе и технологии печатного прецесса)

·       По виду используемых красок (в большей мере относится к струйным принтерам)

·       По количеству запечатываемых красок (одна (для черно-белой печати), четыре (CMYK) для большинства домашних принтеров, 6 красок и более для профессиональных машин).

·       По максимальному формата запечатываемого материала.

·       По скорости печати.

·       И другие…

 

Технология (принципы) печати

 

 

 

ß

 

ß

 

 

ß

 

ß

 

 

Матричные

 

ß

 

 

Лазерные

 

ß

 

 

 

 

ß

 

 

 

 

ß

 

 

 

Струйные

 

 

Термопринтеры

ß

 

ß

 

ß

 

ß

 

ß

Непрерывная печать

 

ß

 

Термопластичная печать

 

Термовосковая печать

 

Сублимационная

 

 

ß

 

 

 

 

Технология «капля по заказу»

Drop-on-Demand

 

ß

 

ß

 

ß

 

Технология сухих чернил (dry ink jet)

 

Пьезоструйная печать от EPSON

 

Пузырьковая от Canon и термоструйная от HP и Lexmark

 

 

Рассмотрим подробнее каждый из принципов (технологий) печати:

1.   Матричные (игольчатые) принтеры.

В матричных принтерах печать производится с помощью печатной головки, состоящей из электромагнитов, управляющих несколькими печатными иглами.

Как и в струйных и термопринтерах, общий порядок печати следующий: печатающая головка перемещается по круглой направляющей (с подшипником скольжения) поперек листа и, где необходимо, впечатывает информацию с использованием точек. В матричных принтерах точки формируются с помощью ударов отдельных иголок: иголки ударяют по запечатываемому материалу через ленту с краской или копировальную бумагу, при этом краска переносится на материал. После прохода головкой всего листа, лист протягивается ровно на ширину печати головки и процесс повторяется. Таким образом происходит запечатывание всего листа.

Это один из наиболее древних разновидностей принтеров, используемых до сих пор по причине малой себестоимости печати, всеядности по запечатываемому материалу и скорости печати бланочной продукции, а также возможности печати самокопирующихся бланков (формуляров).

Матричные принтеры поставляются с 9, 18, 24 и 36 печатными иглами.

Также существуют строчные принтеры. В строчных принтерах головка имеет только одну иглу, соответственно, принтер печатает построчно, а не посимвольно (высота символа обычно равна количеству точек в головке).

Картинка 10 из 799

Для печати графики матричные принтера не подходят по причине очень долгой ее обработки: каждую точку графики принтеру необходимо рассчитывать во внутренней памяти, а при печати букв стандартных шрифтов принтер берет уже рассчитанные буквы из своей постоянной памяти.

У данного типа принтеров самое слабое разрешение из рассмотренных в данной статье, а также самый большой шум, который связан с большим количеством подвижных и ударных частей в головке принтера.

 

2.  Струйные принтеры.

Название этой технологии говорит само за себя: краситель находится в жидкой форме (в виде чернил).

Исторически, струйные принтеры развивались в двух направлениях: непрерывная технология печати и технология «Капля по заказу» (Drop-obn-Demand).

 

2.1.                Непрерывная  струйная печать.

 

Непрерывная струйная печать. Устройства непрерывного действия характеризуются: высокой производительностью сопел - от 50,000 до 150,000 капелек в секунду на сопло; используют только электропроводные чернила; имеют сложную систему рециркуляции чернил; скорость печати относительно невысока; расстояние между соплом пишущей головки и поверхностью, на которой создается изображение, достаточно велико. Пеимущество - возможность получать великолепного качества цветные изображения.

Технология непрерывной струйной печать состоит в следующем: поток чернил разделяется на отдельные капли под действием вибрации. Полученные капли направляются с помощью электрического поля либо на бумагу (в необходимую нам точку), образуя необходимое нам изображение, или сбрасываются в приемник-уловитель неиспользованных чернил, откуда они снова поступают в резервуар чернил.

В системе используются токопроводные чернила. Скорость подачи капель до 150.000 капель в секунду.

 

Основными недостатками технологии являются высокая стоимость оборудования, обслуживания и расходных материалов, а также малая скорость печати изображения.

 

Одной из разновидностью принтера с непрерывной печатью являются каплеструйные принтеры, применяемые в маркировке изделий на производстве.

 

2.2.                Технология Drop-on-Demand («капля по заказу»).

В этой технологии капли краски образуются только по необходимости.

 

Данная технология имеет следующие разновидности: Пьезоструйная, Пузырьковая – Термоструйная, Технология сухих чернил и «спарк»-технология.

 

2.2.1.         Технология сухих чернил (dry ink jet).

 

В данной технологии частицы твердого носителя (графита) расплавляются под действием высокой температуры и под давлением наносятся на запечатываемый материал. На сегодняшний момент сама технология сухих чернил используется достаточно редко, но развивается ее разновидность - сублимационная печать (относящаяся к термической технологии печати).

 

В некоторых источниках упоминается ещё «спарк»-технология, отличающаяся от технологии сухих чернил тем, что чернила изначально в жидком состоянии.

                                

 

2.2.2.         Технология пьезоэлектрической струйной (пьезоструйной) печати.

Технология пьезоструйной печати была разработана компанией EPSON. Наиболее часто данная технология используется в головках фирм EPSON и BROTHER.

В пьезоструйной печати используется обратный эффект пьезоэлектричества. Пьезокристаллы, изменяют свои размеры под воздействием подаваемого на них электрического тока. Пьезокристалл расположен на мембране красочной камеры (миниске) и работает как насос для подсоса-выброса краски.

Остатки краски, которая не вылетела из дюзы, возвращается в резервуар.

Подробнее, Пьезокристалл работает следующим образом:

1)     Подсос краски: При подаче на него отрицательного импульса кристалл сжимается, мембрана, являющаяся частью красочной камеры и соединенная с кристаллом, втягивает порцию краски и втягивает остатки не выпрыснутой из дюзы-сопла краски.

2)     Печать: Далее на пьезокристалл подается положительный импульс, и кристалл расширяется, сжимая посредством мембраны красочную капсулу. Сжимаемая краска выпрыскивается на через выходное отверстие – дюзу на запечатываемый материал. При этом размер капли зависит от поданного на кристалл напряжения.

3)     Далее на кристалл снова подается отрицательное напряжение (или просто убирается напряжение) и головка готова к новому циклу печати.

 

Большим преимуществом пьезоэлектрических головок (точнее одной из новых разработок компании EPSON: MicroPiezo) является управление размером капли, выпущенной из сопла одного диаметра.

 

В этих головках пьезоэлемент изменяет свои размеры, зависящие от подаваемого на него тока. От степени изменения размеров пьезоэлемента зависит частота совершаемых им колебаний.

Размеры капли зависят от частоты данных колебаний. Меняя силу тока, подаваемого на пьезоэлемент, мы меняем частоту колебаний, таким образом, меняем размер капли. Смотрите прилагаемые рисунки данного процесса.

 

В современных печатных головках количество красочных дюз доходит до сотен на каждый цвет. Очень важно поддерживать все дюзы чистыми, незасоренными, т.к. иначе при печати будут полосы непропечатки.

В связи с тем, что пьезоэлектрическая головка является высокотехнологичным и дорогим устройством, ее обычно устанавливают на принтер в качестве постоянной детали, а катридж представляет из себя лишь емкость с краской (в термоструйных головка катридж представляет из себя головку с красочной емкостью).

 

Итоги:

Плюсы: 1) Важным достоинством пьезоструйных головок является возможность управления каплей, так как сразу после вылета капли из дюзы мембрана-мениск втягивает остатки краски обратно в сопло, не позволяя формироваться паразитным каплям (брызгам). В термоструйной же технологии в связи с взрывоподобными явлениями при формирования пузырька, капли-брызги присутствуют всегда, образуя разводы-грязь вокруг шрифта или изображения.

2) Другим важным моментом является отсутствие нагрева краски в процессе печати (в отличии от термоструйной технологии), что позволяет использовать пьезоструйноую технологию для печати совершенно различными красками и специальными материалами.

3) Больший необходимый диаметр сопла-дюзы для получения того же размера капли, чем у термоструйной печати. Это позволяет получать более гладкие края у дюзы, следствие – более круглая капля, чем в термоструйной печати.

Минусы: Основным недостатком является дороговизна самих печатных головок, а также их слабость к попаданию в них воздуха или грязи.

 

 

2.2.3.         Пузырьковая – Термоструйная печать.

 

Значительно более дешевую и простую конструкцию, в сравнении с пьезоэлектрическими головками, имеют печатные головки, работающие по технологии «пузырьковой» (от Canon) или термоструйной (от HP и Lexmark) технологиям. Название данной технологии идет из принципа ее работы: печать осуществляется путем выталкивания частиц красителя при помощи пузырька газа, образующегося в красочной камере при нагреве одной из ее стенок.

 

Более подробнее данная технология работает следующим образом:

 

Пузырьковая струйная печать. Преимущества - простота конструкции сопел и низкая стоимость изготовления; высокая надежность каждого сопла упрощает конструкцию и уменьшает размер печатающего узла; сопла можно располагать гораздо ближе друг к другу, а это увеличивает разрешение печати; бесшумная работа печатающей головки. В стенку сопла встроен нагревательный элемент. При подаче электрического импульа его температура резко возрастает.

·       В стенке сопла красочной камеры встроен тонки пленочный терморезистр, используемый в качестве нагревательного элемента (термоэлемента). При подаче на термоэлемент тока, он очень быстро нагревается до температуры 450-650 градусов Цельсия. При этом в красочной камере напротив термоэлемента появляется пузырь испарившейся краски.

·       За доли секунды пузырек растет, перекрывает канал подачи краски и, с другой стороны, выдавливает краску из дюзы-сопла.

·       Далее ток от термоэлемента отключается, происходит резкое охлаждение пузырька. Он начинает склопываться.

·       При склопывании пузырька происходит подсасывание краски из открывшегося красочного канала и сопла-дюзы.

 

Отличия между технологиями «пузырьковой» печати (от фирмы Canon) и термоструйной (от фирм HP и Lexmark) очень незначительны. Вы можете сравнить их на рисунках внизу:

 

Итоги:

Плюсы :

1) Цены на печатные головки значительно ниже, чем на пьезоструйные головки. Возможно также использование более дешевых чернил не только фирменных производителей.

2) Возможно масштабирование при печати.

Минусы:

1)     В процессе схлопывания пузырька возможны колебательные процессы в стенках красочной камеры, которые могут порождать образование побочных капель краски, выплевываемых на запечатываемый материал. Эти капли портят форму получаемой точки на материале. Такой проблемы лишены пьезоэлектрические головки  с управляемой мембраной.

 

Общее по технологиям струйной печати:

 

В целом, качество струйной печати зависит от сочетания трех составляющих: качества печатной головки (и ее максимального разрешения), качества чернил (передачи цветов и полутонов, а также скорости высыхания, стойкости на материале, степени впитывания и т.д.) и от самого запечатываемого материала.

При струйной печати возможно использование эффекта эмуляции высокого разрешения, когда шаг перемещения печатной головы меньше размера максимальной точки при печати (меньше разрешения печати головки). Такой эффект часто используется в сольвентной печати, когда, к примеру, разрешение печати головок = 200 dpi, а разрешение при печати 300 dpi (оптическое разрешение).

Наиболее важным фактором в струйной печати является конструкция головки. Именно от нее зависит возможности использования эффекта эмуляции высокого разрешения и уменьшения эффекта расплывания чернил на запечатываемом материале.

Принтеры, основанные на методе струйной печати, практически бесшумные в работе, т.к. в печатных головках нет подвижных деталей или их подвижность совершается на микронных уровнях.

По качеству технология струйной печати близка к лазерной печати.

 

3.  Лазерные принтеры.

 

Наиболее качественная печать при приемлемой себестоимости осуществляется методом лазерной печати. Данная технология по себестоимости значительно выше струйной, но дешевле термопринтерной печати. Особенно заметна дороговизна лазерной цветной печати.

Лазерный принтер перед началом непосредственной печати рассчитывает весь лист целиком. Это связанно с конструкцией его красочной системы, аналогичной конструкции копировальных аппаратов (ксероксов).

 

Технология лазерной печати пришла из ксероксов (фотокопировальных аппаратов). Основана технология на методе электрографии. Основными частями любого лазерного принтера являются фотобарабан или светочуствительный барабан и Лазер с системой зеркал и линз.

 

 

Фотобарабан представляет из себя алюминиевую трубу со светочуствительным слоем.

Лазерная система предназначена для построчной засветки линий на барабане в соответствии с будущим запечатываемом изображением.

Вместо лазерного луча и системы оптики для его позиционирования засветку барабана может осуществлять диодная линейка, состоящая из 2500 светодиодов или более, в зависимости от ширины барабана и разрешения принтера. Такие принтеры называются LED-принтерами (Light Emitting Diode).

 

С помощью коронатора на поверхность барабана наносят отрицательный электрический заряд.

Лазер засвечивает необходимые участки фотобарабана, в которых необходимо нанесение тонера-красителя. Под действием лазерного луча эти участки частично теряют свой отрицательный заряд.

Далее на фотобарабан наносится отрицательно заряженный порошок красителя-тонера. В засвеченных участках тонер прилипает к барабану, а в остальных отрицательно заряженных участках он отталкивается от барабана.

Подаваемая в принтер бумага предварительно заряжается положительно. Фотобарабан с отрицательно заряженными частицами тонера прокатывается по положительно заряженному листу бумаги. При этом тонер прилипает к листу.

Далее лист с тонером прокатывается через специальную печь, в которой тонер припекается к запечатываемому материалу.

 

Разрешение лазерного принтера вдоль и поперек движения листа может быть различным, так как вдоль листа разрешение определяется шагом барабана, а поперек листа оно зависит от точности наведения луча лазера, а также от точности оптики и системы зеркал, позиционирующих луч.

 

Так как лазерный принтер перед началом печати обрабатывает весь лист целиком, то скорость его печати зависит не только от скорости протяжки листа, но и от скорости его обработки во внутренней памяти принтера (объема памяти принтера, скорости процессора в принтере и других параметров).

 

Некоторые современные модели лазерных принтеров позволяют печатать сразу на двух сторонах листа.

 

Конструкция цветного (полноцветного) лазерного принтера состоит как бы из 4-х печатных систем одноцветных принтеров, выстроенных в ряд. При этом картинка раскладывается на 4 основных цвета (CMYK) и все четыре цвета печатаются по очереди.

К примеру, привожу на картинке конструкцию цифрового печатного устройства компании XEROX серии DocuColor.

 

Итоги: лазерные очень хороши со всех сторон при печати высококачественной черно-белой продукции (графики и текста), при цветной печати дешевле печатать на струйных принтерах при приемлемом качестве печати.

 

 

4.  Термические принтеры.

Этот класс принтеров позволяет получать изображения наивысшего качества, превышающего качества печати как лазерной, так и струйной технологий.

Наиболее популярными являются следующие технологии:

- термопластичная печать (краситель расплавляется и переносится струйным методом на носитель),

- термовосковая печать (перенос расплавленной краски с восковой основой контактным методом),

- сублимационная или термосублимационная печать (термоперенос красителя контактным способом).

 

4.1.                Термопластичная печать или восковая печать с твердыми красителями.

Во время печати блоки с цветным воском расплавляются и выбрызгиваются (выплескиваются) на запечатываемый материал. Цвета при этом получаются яркими, насыщенными и объемными на ощупь (зернистыми), т.к. капли воска после высыхания имеют полусферическую форму.

 

4.2.    и 4.3. При термовосковой и сублимационных технологиях печати краситель обычно нанесен на тонкую лавсановую пленку толщиной 5 мкм. Пленка с краской прижимается термоголовкой (печатной матрицей, состоящей из линейно расположенных друг за другом нагревательных элементов) к запечатываемому материалу. Определенные участки термоголовы нагреваются и краситель на этих участках переносится с пленки-носителя на материал.

При цветной печати пленка состоит из 5-ти или более участков разного цвета, в зависимости от количества используемых при печати цветов.

Термоголовка в процессе печати проходит каждый из этих цветов и запечатывает их по очереди.

Термовосковая печать используется для получения нефотографического качества продукции.

Разница между термовосковой и термосублимационной печатью состоит в том, что при термовосковой печати на материал переносится краситель с воском, а не только краситель (как в сублимационной). Также для термовосковой печати необходимо использование бумаги со специальным покрытием.

 

Сублимационная печать.

При ней пигмент под воздействием нагретого участка термоголовки испаряется и оседает на запечатываемом материале (процесс перехода красителя из твердого состояния сразу в газообразный, собственно, и называется сублимацией).

Так как на запечатываемом материале смешиваются пары красителей (очень малые капли), то готовый отпечаток получается с очень плавными цветовыми переходами. На этих отпечатках не видны точки растра, которые можно заметить на отпечатках в струйной или лазерной технологиях.

Обычно, после нанесения основных цветов на запечатываемый материал, сверху всех красок наносится прозрачный слой для защиты изображения от выцветания.

Лучшими по качеству печати являются сублимационные принтеры. По этой причине именно их используют для печати допечатных проб (цветопробы).

Некоторые модели термопринтеров позволяют печатать термовосковым и сублимационным методом, давая возможность получать отпечатки чернового и чистового качества на одном устройстве.

Итоги:  качество сублимационной печати лучшее по качеству, долговечное и устойчивое к выцветанию, но себестоимость оттисков максимальная из рассматриваемых в этой статье технологий. Поэтому эта технология используется, в основном, в тех случаях, когда важность качества оттиска превалирует над остальными параметрами.