Принтеры: назначение, основные типы и порядок взаимодействия с ЭВМ

Классификация струйных принтеров. По типу печатаемого материала:

• Рулонный — оснащаются системами подмотки и смотки рулонного материала, предназначены для печати на самоклейке, бумаге, холсте, банерной ткани
• Листовой твёрдый — для печати на ПВХ, полистироле, пенокартоне. Лист материала фиксируется на станине при помощи вакуумного прижима или струбцинами. Каретка (оборудованная приводом движения по оси Х) закреплена на портале, который вместе с кареткой движется над материалом (по оси Y).
• Сувенирный — перемещение заготовки относительно головы, по оси Y, обеспечивается сервоприводом подвижного стола, кроме этого стол оснащается механизмом регулировки расстояния между заготовкой и кареткой (для печати на заготовках разной высоты). Применяются для печати на дисках, телефонах, для маркировки деталей.
• Листовой гибкий — для печати на бумаге и плёнке стандартных форматов (A3, A4 и т. п.). Оснащаются механизмом захвата и подмотки листового материала.

Кроме этого  существуют струйные принтеры для 3D-печати объёмных форм.

По типу используемых чернил:

• Cольвентные чернила — самый распространённый тип чернил. Сольвентные чернила применяются в широкоформатной и интерьерной печати. Характеризуются очень высокой стойкостью к воздействию воды и атмосферных осадков. Характеризуются вязкостью, зернистостью и используемой фракцией сольвента.
• Спиртовые — широкого применения не получили, так как головы, печатающие спиртовыми чернилами очень быстро высыхают.
• Масляные — используются в системах промышленной маркировки и для тестирования печатающих головок.
• Пигментные — используются для получения изображений высокого качества, в интерьерной и в фото печати.
• УФ-отверждаемые чернила — применяются как экологичная замена сольвентным чернилам и для печати на жёстких материалах.
• Термотрансферные чернила — отличительная особенность термотрансферных чернил — возможность, при помощи термопресса, перенести отпечатанное изображение с подложки на ткань. Используются для нанесения логотипов на одежду.

По назначению:

• Широкоформатные — основное назначение широкоформатной печати — наружная реклама. Широкоформатные принтеры характеризуются большой шириной печати (чаще всего 3200 мм), высокой скоростью печати (от 20  м² в час), не высоким оптическим разрешением. В последние годы большая часть широкоформатных струйных принтеров производится в Китае. Производители широкоформатных принтеров: WitСolor, Jeti, DGI, Flora, Infiniti. В России производителем широкоформатных принтеров является ИК «САН».
• Интерьерные — область применения интерьерной печати — печать элементов оформления интерьера, печать плакатов, информационных стендов, чертежей. Основной формат — 1600 мм. Основные производители интерьерных принтеров: Roland, Mimaki.
• Фотопринтеры — предназначены для печати фотографий, печатают на материалах малых форматов(обычно на рулонах шириной 1000 мм). Цветовая модель не хуже, чем CMYK+Lc+Lm(шести цветная печать), иногда цветовая модель дополняется оранжевым цветом, белой краской, серебрянкой(для получения эффектов металла) и т. п.
• Сувенирные — применяются для печати на небольших деталях, для печати на дисках, и заготовках сложной формы. Производятся множеством фирм: TechnoJet, Epson, Canon, HP и т. п.
• Офисные — отличаются, от фотопринтеров, отсутствием лайтов и листовой подачей материала. Основные производители офисных принтеров: Epson, HP, Canon, Lexmark.
• Маркировочные — включаются в состав поточных линий. Печатающая головка, неподвижно закреплённая над конвейерной лентой, наносит маркировку на движущиеся изделия.
• Маникюрные — используются для нанесения на ногти сложного рисунка в нейл-арт салонах.

По системе  подачи чернил:

• Непрерывная, с расположение субтанков и головок на одном уровне (давление на входе голов регулируется высотой субтанков).

Структура: канистры с чернилами --> помпа --> фильтр --> гибкий тракт --> каретка --> обратный клапан --> субтанк, оснащённый датчиками уровня чернил --> головка.

• Непрерывная, с субтанками, расположенными выше голов. Давление высокого столба чернил на головы уравновешивается вакуумной системой, состоящей из вакуумной помпы и устройств регулировки вакуума.

Структура: канистры с чернилами --> помпа --> фильтр --> гибкий тракт --> каретка --> обратный клапан --> субтанки, оснащённый датчиками уровня чернил и подключенные к вакуумной системе --> головы.

• Самотёком. Головы и канистры с чернилами соединяются трубками, проходящими через гибкий тракт. Единственный промежуточный элемент — демпфер, фильтрующий чернила и гасящий колебания давления, возникающие при движении гибкого тракта.
• Подача чернил из картриджей, движущихся вместе с кареткой. Основное достоинство этой системы — низкая стоимость. Недостатки: малый запас чернил в картриджах, утяжеление каретки картриджами, медленное падает давление на входе голов, вызываемое уменьшением уровня чернил в картриджах.

Основная характеристика принтера, от которой наиболее сильно зависит оптическое разрешение — тип, количество и расположение печатающих голов на каретке.

Фотопринтеры и офисные принтеры редко комплектуются более, чем одной головкой на каждый цвет. Это связано с невысокими требованиями к скорости печати, кроме того чем меньше голов, тем проще и эффективнее система их калибровки и сведения.

Широкоформатные и интерьерные принтеры комплектуются  двумя — четырьмя головами на каждый цвет.

Для эффективной  сушки и предотвращения слипания материала струйные принтеры оборудуются  системами подогрева станины.

В офисных принтерах, для уменьшения стоимости печати и улучшения некоторых других характеристик печати также применяют систему непрерывной подачи чернил (СНПЧ), представляющая некое подобие системы подачи краски «самотёком». Роль демпфера играет картридж.

В настоящее  время струйные принтеры форматов А4 и А3 активно вытесняются цветными лазерными принтерами. Эта тенденция обусловлена значительно меньшим расходом и меньшей стоимостью расходных материалов используемых для лазерной печати, простотой технического обслуживания цветных лазерных принтеров, которое сводится лишь к замене тонера и валов. Самое значительное преимущество струйной печати перед лазерной — длина непрерывного отпечатка, ограниченная лишь длинной рулонного материала. На лазерных принтерах длина отпечатка ограничена длинной окружности промежуточного носителя — вала или ленты. На самых больших лазерных принтерах длина печати может достигать метра. На офисных струйных принтерах, вследствие чрезвычайно узкой специализации и автоматизации принтеров, низкой производительности Диспетчера печати (Windows), высокой стоимости программ, замещающих Диспетчер печати(Windows), таких как FlexiSign, Caldera и т. п. и полного отсутствия механизмов, необходимых для печати на рулонных носителях, в большинстве случаев, невозможно реализовать непрерывную печать неограниченной длинны.

Сравнение струйных принтеров с другими типами принтеров. Здесь речь идёт о фотопринтерах — основном на 2011 год применении струйной технологии.

• Качество печати. Высокое качество достигается только на бумаге со специальным покрытием. На обычной офисной видны «лохматые» края.
• Цветопередача. Возможна нестабильность цветов (разные партии красок, отстой краски при бездействии и размешивание — при работе). Но в целом, из-за того, что фотопринтеры могут иметь 8 и более цветов, при регулярной калибровке цветопередача очень хороша (вплотную приближается к лидеру отрасли — химической фотопечати).
• Скорость печати. Сравнима со скоростью матричного принтера — около минуты на страницу A4. Печать чёрно-белых документов обычно быстрее.
• Стоимость отпечатка. Очень высока, более доллара на фотографическую страницу. Даже чёрно-белая текстовая страница в несколько раз дороже аналогичной лазерной.
• Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Зависит от состава чернил и материала печати. На обычных офисных устройствах, как правило, невелика: отпечатки размазываются при трении, выцветают и боятся воды.
• Возможная длина отпечатка. Теоретически не ограничена. Возможны ограничения спулера печати (как, например, в Windows — печать идёт только страницами). Дешёвые офисные принтеры могут не иметь механизма подачи рулонной бумаги.
• Экологичность. Низкий шум. В зависимости от химического состава чернил, возможно испарение растворителя.
• Простота обслуживания. Крайне капризны, бесперебойная работа возможна только если принтер периодически печатает всеми своими картриджами. В недорогих офисных принтерах часто кончалась краска, СНПЧ большей частью решили эту проблему. 
  

Термосублимационные принтеры

Термосублимация (возгонка) — это быстрый нагрев красителя, когда минуется жидкая фаза. Из твёрдого 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 серьёзным  проблемам сублимационной печати можно  отнести чувствительность применяемых  чернил к ультрафиолету. Если изображение  не покрыть специальным слоем, блокирующим  ультрафиолет, то краски вскоре выцветут. При применении твёрдых 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 10×15 см принтером Sony DPP-SV77 занимает около 90 секунд). Фирмы-производители пишут о фотографической широте цвета в 24 бит, что больше желаемое, чем действительное. Реально, фотографическая широта цвета не более 18 бит.

Наиболее известными производителями термосублимационных принтеров являются Canon и Sony.

Сравнение термосублимационных принтеров с другими типами принтеров. Речь идёт только о фотопечати.

• Качество  печати. Хорошая, без растра, картинка. По линиатуре близки к журнальной фотографии.
• Цветопередача. Хорошая.
• Скорость печати. Около минуты на фотографию 10×15. Профессиональные принтеры 6—15 секунд.
• Стоимость отпечатка. На бытовом принтере 13—15 рублей за отпечаток. На профессиональном — менее 5 рублей.
• Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Покрывается плёнкой после печати. Защита от воды и выцветания.
• Возможная длина отпечатка. Только по формату фотографии, обычно 10×15.
• Экологичность. Низкий шум.
• Простота обслуживания. Надёжнее струйных; простои сублимационным принтерам не страшны. Боятся пыли.

Лазерные  принтеры

Технология, с  которой началось развитие современной лазерной печати появилась в 1938 году — Честер Карлсон изобрёл способ печати, названный электрография, затем переименованный в ксерографию.

Принцип технологии заключался в следующем. По поверхности фотобарабана коротроном (скоротроном) заряда (ныне вал заряда) равномерно распределяется статический заряд, после этого светодиодным лазером в нужных местах этот заряд снимается — тем самым на поверхность фотобарабана помещается скрытое изображение. Далее на фотобарабан наносится тонер. Тонер притягивается к разряженным участкам поверхности фотобарабана, сохранившей скрытое изображение. После этого фотобарабан прокатывается по бумаге, и тонер переносится на бумагу коротроном переноса (ныне вал переноса). После этого бумага проходит через блок термозакрепления (ныне печка) для фиксации тонера, а фотобарабан очищается от остатков тонера и разряжается в узле очистки.

Первым лазерным принтером стал EARS (Ethernet Alto Research character generator, Scanned Laser Output Terminal), изобретённый и созданный в 1971 году в корпорации Xerox, а их серийное производство было налажено во второй половине 1970-х годов. Принтер Xerox 9700 можно было приобрести в то время за 350 тысяч долларов, зато печатал он со скоростью 120 стр./мин.

Сегодня лазерные принтеры одни из самых распространенных. Их небольшая стоимость, возможность создание на их основе компактных МФУ, большая скорость печати и недорогое обслуживание – вот те факторы, которые повлияли на популярность лазерных принтеров. Сейчас лазерные принтеры применяются практически во всех сферах жизни человека – будь то небольшие офисы, большие компании или работа с документами в домашних условиях – везде лазерный принтер будет самым выгодным приобретением, если не требуется цветная и фотопечать. Есть так же и недостатки лазерных принтеров. В первую очередь, это загрязнение воздуха в помещении, где установлен принтер. В условиях небольшого помещения рекомендуется частое проветривание или использование струйных принтеров. Во-вторых, энергопотребление. В отличие от тех же струйных принтеров, потребляют в разы больше электроэнергии на прогрев печки и т.д.

Сравнение лазерных принтеров с другими типами принтеров.

• Качество  печати. Высокое, в дорогих моделях приближается к офсетной печати (разрешение ограничивается величиной примерно 1200 dpi).
• Цветопередача. Изготовляемый на основе парафинов тонер имеет стабильные характеристики. Впрочем, количество красок нельзя повышать безгранично, как в струйных принтерах — так что обходятся стандартными четырьмя. Поэтому фотоизображение обычно имеет крупный растр, особенно в светлых тонах.
• Скорость печати. Даже в персональных принтерах 10—20 страниц в минуту.
• Стоимость отпечатка. Невысока (единицы центов США на страницу для чёрно-белой печати и десятки — для цветной). Заправка дорога, но её и хватает надолго (в персональных принтерах — от 1,5 до 3 тысяч страниц).
• Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Хорошо держат цвет, водостойки, но совсем не выдерживают трение. Поэтому документы, выдаваемые надолго, например паспорт, печатают либо на принтерах других типов, либо очень жирным и чётким шрифтом.
• Возможная длина отпечатка. Лазерная печать — непрерывный процесс, и документ должен быть забуферизирован и подготовлен в памяти принтера; этим ограничивается печать на чёрно-белых принтерах. На цветных — также длиной ленты переноса, на котором совмещаются все четыре тонера. Подача бумаги только автоматическая поштучная.
• Экологичность. Практически бесшумны. Загрязняют воздух озоном и тонером.
• Простота обслуживания. Надёжно работает в обычных домашних и офисных условиях. О скорой замене картриджа принтер обычно «предупреждает» полосами на отпечатке. Впрочем, тонер пачкается и трудно отстирывается, поэтому не стоит в домашних условиях заправлять пустой картридж.