Принтер
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Принтер цифровой (от англ. printer - печатник) - устройство для переноса цифровой информации на твердый носитель, обычно на бумагу. Процесс переноса называется вывод на печать, а получившийся документ - распечатка.
Принтеры имеют преобразователь цифровой информации (текст, фото, графика), хранящейся в запоминающих устройствах компьютера, фотоаппарата и других видов цифровой памяти, в специальный машинный язык.
Принтеры бывают лазерные, струйные и сублимационные, а по цвету печати - полноцветные и монохромные. Монохромные принтеры имеют несколько градаций, обычно 2-5, например: черный - белый, одноцветный (или красный, или синий, или зеленый) - белый, многоцветный (черный, красный, синий, зеленый) - белый. Монохромные принтеры с развитием компьютерных технологий уступают место полноцветным или сокращенно - цветным, которые печатают "весь" спектр цветов, видимый человеческим глазом.
Другие принтеры - матричные и пр. - это история и они используются как специализированные для печати на непрерывной бумаге в лабораториях, банках, бухгалтериях, для печати на многослойных бланках (например, авиабилетов), а также, когда важен сам факт печати ударом (финансовая сфера). Считается, что факт удара затрудняет внесение несанкционированных изменений в документ. Широкоформатные принтеры иногда неверно называют плоттерами.
Содержание |
[править] Способы соединения принтера с носителем цифровой информации
При соединении принтера с компьютером через параллельный порт или последовательный порт данные передаются принтеру со скоростью до 50 кб/с, в ответ принтер может сообщать компьютеру о своём состоянии, готовности, наличии бумаги и т.д. Однако такая скорость работы недостаточна, поэтому современные принтеры могут соединяться с компьютером через USB-интерфейс. Скорость передачи данных, по USB-2.0 до 400 Мбит/с, легче происходит процесс подключения, принтер может гораздо больше сообщать о себе.
Многие принтеры имеют сетевой интерфейс и способны подключаться не к компьютеру, а в локальную сеть компании. Этот способ подключения позволяет пользоваться принтером с нескольких компьютеров, при этом принтер доступен всегда, а не только когда включён компьютер, к которому подсоединён принтер.
Современные принтеры читают флэш-память, имеют видеоэкран и могут печатать фотографии без компьютера. Многие принтеры многофункциональны - это принтер, сканер, копир и факс в одном приборе. Такое объединение рационально технически и удобно в работе.
Широко распространены беcпроводные подключения принтеров:
- ИК-порт - обеспечивает печать с компьютеров, КПК, телефонов и других устройств, снабжённых инфракрасным портом и имеющих возможность печати. Зона применения ограничена прямой видимостью между устройством и принтером. В настоящее время ИК-порт уступает место радиоинтерфейсам.
- Bluetooth, Wi-Fi - позволяют установить принтер в любом удобном месте. Расстояние при таких подключениях - до 50 метров в помещениях.
[править] Технико-экономический анализ современных технологий цифровой печати
 нарушает нормы русского языка (грамматические, орфографические, пунктуационные и другие). Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии. |
По распространенности лидером является струйная печать, второй - лазерная, третьей - термосублимационная, четвертой - матричная. При струйном, лазерном и матричном способах печати линиатура составляет 300-80-30 lpi линий на дюйм и зависит от разрешающей способности устройства. При сублимационной печати линиатура получаемых полутонов более 300 lpi. Поэтому наиболее массовое применение монохромные лазерная и матричная технологии находят при печати текстов и графики, а полноцветная термосублимационная технология используется в фотопринтерах. Цветная струйная печать показывает хорошие результаты при печати текстов, графики и фотографий.
По цветообразованию к полноцветным (англ. сontinuous tone - непрерывный тон цвета) относится только термосублимационная технология. Струйная, лазерная и матричная технологии - растровые (англ. bi-level - два уровня), т.е. для получения одной полноцветной точки растра (2 уровень) нужен микрорастр - по 16х16=256 «служебных» микропикселов каждого цвета (1 уровень). Главный конструктивный недостаток лазерных технологий - трудности достижения разрешения более 1200 dpi точек на дюйм. В настоящее время предел для лазерной печати каждого цвета при растрировании 2400dpi /16=150 lpi, что на порядок хуже характеристик аналоговой цветной фотобумаги.
Новые модификации лазерных, струйных и термосублимационных технологий печати дают хорошие результаты и относятся к комбинированным (англ. contone - полутоновый цвет). Contone = bi-level + сontinuous tone. Такое полутоновое изображение местами печатается точками, а местами непрерывной заливкой красителем. Струйная и лазерная технологии печатают точки с «резкими» границами, без перекрытия, что хорошо при высоком разрешении, а если разрешение менее 4800dpi, то на конечном изображении виден растр, в аналоговой фотографии говорили о зернистости изображения. На аналоговой цветной фотобумаге изображение создается тоже точками (зерном) с «резкими» границами, но разрешение фотобумаги высокое и изображение получается мелкозернистым - зернистость можно увидеть только в микроскоп. При термосублимационной технологии соседние пикселы частично перекрываются. Это, к сожалению, снижает разрешение до 300 lpi (300 lpi для растра - 300х16=4800dpi), но создает эффект непрерывности изображения, как на аналоговой цветной фотобумаге. Визуально, фото, отпечатанное на термосублимационном принтере, выглядит отлично.
К достоинствам лазерной печати относится то, что лазерные принтеры печатают порошковым тонером, поэтому они всегда готовы к работе - тонер не сохнет. У лазерного принтера ничто не засоряется. Правда, на простых моделях принтеров тонер и бумага царапают светочувствительный слой на барабане, что ограничивает срок службы барабана 4-5 заправками емкости картриджа. Ресурс фотобарабана рассчитан на 10.000-15.000 страниц. Ресурс картриджа рассчитан на 2.000 - 5.000 страниц при 5% заполнении.
Запасные лазерные картриджы у большинства фирм одноразовые и продаются в комплекте со светочувствительным барабаном. Это выгодно фирмам производителям, но не выгодно пользователю и не оправдано технически. Многие русские пользователи сами заправляют картриджы тонером по 4-5 раз и экономят на этом до 300€. За границей заправку картриджей лазерных и струйных принтеров выполняют в маленьких салонах за 10€. Но лучше все же покупать фирменные картриджи.
Лазерные принтеры печатают быстрее струйных и др. принтеров и могут использовать разную (например, текстурную) бумагу и пленки. Отпечатки с лазерного принтера более стойки к влаге, агрессивным средам и механическому воздействию, однако, поскольку тонеры изображения лазерного принтера термически впекаются в носитель, то со временем может происходить осыпание изображения.
Расходные материалы для лазерных принтеров в пересчете на 1 стандартную страницу почти вдвое дешевле, чем для струйных принтеров. Самые дешевые расходные материалы для матричных принтеров.
Полноцветный лазерный принтер состоит фактически из 4 монохромных, поэтому эта аппаратура стоит достаточно дорого (больше 500€) по сравнению со струйными, термосублимационными и матричными принтерами (60-150€). Комплект картриджа со светочувствительным барабаном для лазерного монохромного принтера ценой до 150€ стоит около 80€. Комплект картриджей для полноцветного лазерного принтера со светочувствительными барабанами стоит примерно в 5 раз дороже монохромного картриджа.
Главные конструктивные недостатки струйных технологий: проблемы с засыханием чернил и засорением сопел и дефекты воспроизведения слабоокрашенных фрагментов изображения на 4 цветном струйном принтере.
Причин засорения сопел много. Например: а) на поверхности чернил образуется плёнка окисла, которая при полном израсходовании чернил картриджа устремляется в сопла, б) испарение воды из чернильной суспензии и загустение чернил, в) слипание зерен в пигментных чернилах, г) чернила пригорают на термоэлементах и эта чешуя летит в фильтр и сопла и т.д..
Фильтры картриджа из паралона не достаточно эффективны и накапливают «мусор» при неоднократном использовании картриджа после перезаправки. При разрешении 4800dpi капли должны падать на бумагу с шагом 25,4\4800=0,0053 мм. При каждой распечатке термические или пьезоэлектрические насосы выталкивают из каждого сопла миллионы капель чернил емкостью порядка 2 пиколитра. При встрече с бумагой капля разбрызгивается, чернила впитываются и расплываются. Пятно чернил по диаметру получается, примерно, в 2 раза больше сопла, выбросившего каплю. Сопло имеет диаметр порядка 0,0053\2=2,6 микрон. Естественно, что засорится соплу диаметром менее 3 микрон очень просто. Какое - то из более 400 сопел печатающей головки обязательно засорится.
Сегодня кажется фантазией, что небольшая компания из Австралии Silverbrook Research намерена потеснить основных игроков на рынке струйных принтеров для домашнего пользования, предложив усовершенствованный принтер Memjet с использованием нанотехнологий. Они пишут - http://rnd.cnews.ru/tech/news/line/index_science.shtml?2007/03/26/241950, что опытный образец Memjet уже готов и выдает около 60 страниц в минуту, максимальное разрешение печати 1600 х 1600 dpi, у него 80 струйных головок, и базовая модель для монохромной печати будет стоить менее $150, а фотопринтер - менее $200. Принтер большого формата оценивают в $5.000. Разработка Memjet потребовала почти десять лет. В названии Memjet отражено использование MEMS (микроэлектромеханических систем) для управления струйной печатью. Основу составляют несколько MEMS-блоков шириной 20 мм, которые содержат 5 каналов для чернил разных цветов и общее количество 6400 сопел. Отдельный чип управляет формированием капель размером около 1 пиколитра, образующихся со скоростью около 900 млн. капель в секунду. Общее количество сопел для принтера формата А4 составляет 70400.
Для воспроизведения светлого участка изображения любого цвета требуется мало окрашенных «служебных» микропикселов, в результате получаются редкие точки на «большой» площади изображения - просто неокрашенная бумага. А человек судит о качестве изображения, в первую очередь, исходя из достоверности воспроизведения именно светлых оттенков изображения. Чтобы смягчить этот недостаток, к четырем базовым цветам (CMYK) добавляются по одному или по два светлых (hell) варианта голубых(C-hell), пурпурных(M-hell), желтых(Y-hell) и черных(К-hell) чернил. Обычно бывает не более 8 чернильниц. Комплект фирменных картриджей для струйного принтера емкостью по 5-10мл стоит достаточно дорого (20-30€), а расходуются чернила не только на печать, но и на прочистку сопел. Лучше когда чернильницы неподвижны на корпусе принтера, они больше по объему, можно использовать больше светлых цветов, они не снижают скорости печати за счет инерции и создаются условия для снижения эффекта засыхания чернил за счет продувки воздухом сопел печатающей головки после окончания работы.
Другие недостатки струйных технологий: невысокая скорость полноцветной печати, обусловленная в основном растрированием и количеством используемых цветов, выцветание красок изображения, "водобоязнь" отпечатков, при использовании водорастворимых чернил и осыпание изображения, при использовании пигментных чернил, чувствительность к сорту бумаги.
К достоинствам сублимационной печати относится возможность смешивать на носителе изображения (бумаге) цвета в достаточно широком диапазоне (до 6 бит каждого из базовых цветов). Наиболее светлые тона формируются в облачке красителя также, как и более темные. Эта задача частично решается у струйных принтеров, к сожалению, за счет добавления чернильниц светлых тонов - т.е. усложнения аппаратуры и удорожания печати. Не менее трудны решения этой задачи для лазерных технологий, где используют предварительное смешивание цветов на барабане с помощью магнитных добавок к тонеру или смешивание цветов на промежуточном носителе с последующей печатью на бумагу.
К серьезным проблемам сублимационной печати можно отнести крайне медленный вывод фотографий (фото10х15см. печатается более 1 минуты) и чувствительность применяемых чернил к ультрафиолету. Комплекты для сублимационной печати пока еще дороги (одно фото10х15см. стоит не меньше 0,4€, комплект на 100 листов стоит 35€).
Сейчас наиболее популярный, наилучший по качеству и самый дешевый способ печати полноцветных фотографий с цифровых носителей - это печать на аналоговую цветную фотобумагу в фотосалонах (одно фото10х15см. стоит 0,08-0,15€).
Печать на аналоговую цветную фотобумагу в фотосалонах проводится на цифровых печатающих автоматических машинах. Бумага движется в печатающей машине, цифровая информация построчно преобразуется в световой поток, световой поток построчно экспонирует цветную аналоговую фотобумагу, затем фотобумагу проявляют «мокрым» химическим способом. Скорость печати около 1000 фотографий в час, т.е. в 5-15 раз быстрее цифровой печати. На цветной аналоговой фотобумаге в каждом из 3 субтрактивных слоев разрешение более 2000 lpi, фотографическая широта до 6,7 Бит, т.е. фотография, сделанная на цветной аналоговой фотобумаге, может содержать до 1.123.836 (20,1Бит) цветов с плавными, реальными полутонами.
Человек не вооруженным глазом может оценить улучшение изображения фотографии при разрешении до 750 lpi и фотографической широты до 24 Бит, т.е. фотографии содержащей до 16.777.216 цветов с плавными, реальными полутонами. К этим характеристикам «близки» результаты печати на аналоговую цветную фотобумагу, сублимационная печать только похожа на качественную, струйная и лазерная печать пока не достигли желаемых результатов.
Аналоговую цветную фотографию изобрел француз Л.Дюко дю Орон 140 лет назад (1868-1869г.), а цифровая цветная фотография молода, она - дитя американской космической разведки времен холодной войны и сегодня бурно развиваются все ее разделы, в том числе и цифровая полноцветная печать.
В заключении можно говорить о том, что технологии цифровой полноцветной печати по состоянию на 2007г. находятся в стадии поиска технического решения. Нам представляется, что это решение может быть в объединении сублимационной, лазерной и струйной технологий.
[править] История, развитие, принципы работы
Эра домашних принтеров началась с 1985 года, когда на рынке появились принтеры LaserJet от Hewlett-Packard и LaserWriter от Apple Computer.
[править] Лазерные принтеры
Технология - прародитель современной лазерной печати появилась в 1938 году - Честер Карлсон изобрёл способ печати, названный электрография, а затем переименованный в ксерографию. Принцип технологии заключался в следующем. По поверхности фотобарабана коротроном (скоротроном) заряда, либо валом заряда равномерно распределяется статический заряд, после этого светодиодным лазером (либо светодиодной линейкой) на фотобарабане снимается заряд - тем самым на поверхность барабана помещается скрытое изображение. Далее на фотобарабан наносит тонер, после этого барабан прокатывается по бумаге, и тонер переносится на бумагу коротроном переноса, либо валом переноса. Тонер узел проявления , взависимости от знака его заряда, может притягиваться к поверхности, сохранившей скрытое изображение или фону. После этого бумага проходит через блок термозакрепления для фиксации тонера, а фотобарабан очищается от остатков тонера и разряжается в узле очистки.
Однако прежде чем технология дошла до рядового потребителя прошло много времени. Первым лазерным принтером, стал EARS (Ethernet, Alto, Research character generator, Scanned Laser Output Terminal), изобретённый в 1972 году в корпорации Xerox, серийное производство было налажено во второй половине 70х. Принтер Xerox 9700 можно было приобрести в то время за 350 тысяч долларов, зато печатал он со скоростью 120 стр./мин.
[править] Струйные принтеры
Первый работающий принтер по этой технологии появился в 1976 году - это был принтер от компании IBM. Принцип их действия похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Вместо головок с иголками в струйных принтерах используется печатающая чернилами матрица. На дне чернильниц картриджа компаний Hewlett-Packard, Lexmark есть небольшие отверстия - сопла(дюзы). Фирмы Epson, Canon производят струйные принтеры, в которых печатающая матрица является деталью единственной печатающей головки и отделена от сменных картриджей. При засорении сопел печатающей матрицы (принтеры Epson, Canon) заменяется или печатающая головка, или весь принтер. Замена печатающей головки стоит не меньше половины цены всего принтера и проводится в ремонтных мастерских. Замена картриджа, содержащего печатающую матрицу, на новый проблем не вызывает (принтеры компаний Hewlett-Packard, Lexmark). Новые принципы прочистки (продувки) сопел и печатающего тракта используются многими производителями принтеров.
Существует три метода выталкивания жидкости из печатающей матрицы:
- Пьезоэлектрическая - самая первая и наиболее перспективная технология, над соплом расположен пьезокристалл с диафрагмой. Когда на пьезоэлемент подаётся электрический ток он изгибается и тянет за собой диафрагму - формируется капля, которая впоследствии выталкивается на бумагу. Используется в принтерах компании Epson. Технология позволяет «играть» размером капли, например, чтобы рисовать тонкие линии более мелкими каплями.
- BubbleJet - Разработчик - компания Canon. Принцип был разработан в конце 70-х годов. К каждому соплу идёт тонкий канал - дюза, в ней расположен микроскопический нагревательный элемент, который при прохождении электрического тока мгновенно нагревается до температуры около 500 °C, при нагревании в чернилах образуются газовые пузырьки (англ. - bubbles - отсюда и название технологии), которые выталкивают капли жидкости из сопла на носитель. В 1981 году технология была представлена на выставке Canon Grand Fair. В 1985-ом появилась первая коммерческая модель монохромного принтера - Canon BJ-80. В 1988 году появился первый цветной принтер - BJC-440 формата A2 и разрешением 400 dpi.
- Drop-on-demand - Разработана компанией Hewlett-Packard в конце 70-х. Метод схож с пузырьковой технологией, однако используется более низкая температура нагрева и на бумагу попадает не капля, а из сопла выходит пар. Эта технология работает немного быстрее, чем BubbleJet и позволяет получить более чёткую печать.
В 1985 году увидел свет первый принтер, созданный по этой технологии HP ThinkJet.
[править] Сублимационные принтеры
Термосублимация (возгонка) - это быстрый нагрев красителя, когда минуется жидкая фаза. Из твердого 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 серьезным проблемам сублимационной печати можно отнести чувствительность применяемых чернил к ультрафиолету. Если изображение не покрыть специальным слоем, блокирующим ультрафиолет, то краски вскоре выцветут. При применении твердых 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 10х15 см принтером Sony DPP-SV77 занимает около 90 секунд). Стоимость печатающих механизмов фотопринтера Canon Selphy CP-510 всего 59€ 99.
К наиболее известным производителям термосублимационных принтеров относятся фирмы: Mitsubishi, Sony и Toshiba. Фирмы - производители пишут о фотографической широте цвета в 24 Бита, что больше желаемое, чем действительное. Сублимационная печать дает разрешение около 300 dpi, что эквивалентно 4800 dpi струйной печати.
[править] Матричные принтеры
Матричные принтеры - старейший из ныне применяемых типов принтеров, его механизм был изобретён в 1964 году корпорацией Seiko Epson. Матричные принтеры стали первыми устройствами, обеспечившими графический вывод твёрдой копии.
Изображение формируется печатающей головкой, которая состоит из набора иголок, приводимых в действие электромагнитами (игольчатая матрица). Головка передвигается построчно вдоль листа, при этом иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, формируя точечное изображение. Этот тип принтеров называется SIDM (англ. Serial Impact Dot Matrix - последовательные ударно-матричные принтеры). Выпускались принтеры с 9, 12, 14, 18 и 24 иголками. Основное распространение получили 9-ти и 24-х игольчатые принтеры. Качество печати и скорость графической печати зависит от числа иголок: больше иголок - больше точек. Принтеры с 24-мя иголками называют LQ (англ. Letter Quality - качество пишущей машинки). Существуют монохромные 5 цветные матричные принтеры, в которых используется 4 цветная CMYK лента. Смена цвета производится смещением ленты вверх-вниз относительно печатающей головки. Скорость печати матричных принтеров измеряется в CPS (англ. characters per second - символах в секунду).
Основными недостатками матричных принтеров являются: монохромность, низкая скорость работы и высокий уровень шума. Матричные принтеры распространены до сих пор благодаря дешевизне копии (расходным материалом, по сути, является только красящая лента) и возможности работы с непрерывной (рулонной, фальцованой) и копировальной бумагой.
Выпускаются и скоростные линейно-матричные принтеры, в которых большое количество иголок равномерно расположены на челночном механизме (фрете) по всей ширине листа. Скорость таких принтеров измеряется в LPS (англ. Lines per second - строках в секунду).
[править] Другие принтеры
Барабанные принтеры (drum printer). Первый принтер, получивший название UNIPRINTER, был создан в 1953 году компанией Remington Rand для компьютера UNIVAC. По принципу действия напоминал печатную машинку. 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 АЦПУ (алфавитно-цифровое печатающее устройство). Их распечатки можно узнать по шрифту, похожему на шрифт печатной машинки и «прыгающим» по строке буквам.
Ромашковые (лепестковые) принтеры (daisywheel printer) по принципу действия были похожи на барабанные, однако 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 другого, не черного цвета, получить «цветной» отпечаток.
Гусеничные принтеры (train printer). Набор букв закреплён на гусеничной цепи;
Цепные печатающие устройства (chain printer). Отличались размещением печатающих элементов на соединенных в цепь пластинах;
Термические принтеры фирмы Xerox. Характеризуются расходным материалом - веществом на основе парафина, плавящимся при 60 гр. по цельсию.
