С появлением компьютерной техники возникла необходимость отображать информацию на бумаге, то есть печатать. Это породило целую индустрию производства принтеров с несколькими технологиями печати.
В настоящее время существуют:
— матричные принтеры
— струйные принтеры
— лазерные принтеры
— термосублимационные принтеры
— термопринтеры
Еще существуют 3D – принтеры. Их рассматривать не буду, так как они не имею никакого отношения к печати на бумаге. Также в статье не будет информации о профессиональном типографском оборудовании.
Матричные принтеры
К моменту появления матричных принтеров широкое распространение имели печатные машинки. Принцип их работы основан на том, что при нажатии на клавишу, литера с соответствующей буквой или символом ударяет по красящейся ленте, которая силой удара прижимается к бумаге. На бумаге остается след с краской от ленты и изображением от литеры.
При создании матричного принтера литеры заменили на печатающую головку. В головке расположены иголки, точнее маленькие цилиндрики. Чаще всего у матричных принтеров 9, 18 или 24 иголки. При подаче команды принтера из головки, выдвигаются одна или несколько иголок, ударяют по красящей ленте, которая оставляет отпечаток на бумаге. Одна иголка напечатает точку, а комбинация иголок может напечатать целую букву, фрагмент буквы или фрагмент изображения. Еще потребовалось создать механизм протяжки бумаги. В печатной машинке это осуществлялось вручную. Первый матричный принтер появился в 1964 году. Его разработала поныне известная в мире принтеров японская компания Seiko Epson.
Матричные принтеры просты, относительно дешевы и очень популярны. Буквально до 2024 года их можно было встретить в отделениях нашего старейшего банка. Матричными принтерами печаталась информация в сберегательных книжках. Возможно, в каких-нибудь специфических сферах деятельности они востребованы до сих пор.
Качество печати матричного принтера не хуже печатной машинке. Только если присмотреться, то видно, что каждая буква и каждое изображение состоит из мелких точек.
Печатающая лента упакована в картридж. Замена производится легко, руки пачкать не придется. Выпускались и цветные матричные принтеры. Картриджи в этом случае имели ленты разных цветов. Развитие они не получили, так как их потеснили струйные принтеры.
Струйные принтеры
Первый струйный принтер разработан в 1976 году японской компанией Canon. Принцип его работы относительно прост. Как и у матричных принтеров, имеется механизм протяжки бумаги и печатающая головка. Только головка устроена по-другому. Под силой тяжести в нее стекают чернила, которые через сопла выталкиваются на бумагу. Этот механизм может быть устроен двумя разными способами. В первом способе чернила выталкивает пьезоэлемент, который представляет собой резко выгибающуюся микроскопическую пластинку. Так был устроен первый струйный принтер. Другой способ заключается в нагреве чернил в сопле микрорезистором. Чернила выталкиваются в результате закипания.
Струйные принтеры могут быть как монохромными, так и цветными. У цветных изображение формируется четырьмя цветами: черным, голубым, желтым и пурпурным. Существуют фотопринтеры с шестью цветами. Они способны отлично передавать оттенки и по качеству практически неотличимы от классических фотографий.
Струйные принтеры чрезвычайно популярны, но имеют ряд недостатков:
— Невысокая скорость печати, сопоставимая с матричными принтерами
— Высокие требования к бумаге. Чернила растекаются по бумаге и могут делать распечаток нечетким. При печати текста это не критично и не особо заметно, но для печати фотографий потребуется специализированная дорогая бумага.
— Высыхание чернил. Жидкие чернила склонны к засыханию внутри печатающей головки, что может привести к её выходу из строя.
— Раньше был еще один минус, связанный с высокой стоимостью печати, но с появлением принтеров с СНПЧ (системой непрерывной подачи чернил) этот недостаток устранен. Стоимость печати на струйных принтерах с СНПЧ стала, наоборот, самой дешевой.
Все эти недостатки привели к развитию лазерной технологии печати, которая в настоящее время является самой популярной.
Лазерные принтеры
Лазерные принтеры устроены сложнее всех остальных, но это не означает, что они были разработаны позже. Метод лазерной печати был изобретен в 1938 году и получил название электрография. Первый лазерный принтер был создан в 1971 году компанией Xerox. Однако серийно такие принтеры стали выпускаться в 1977 году.
Основу лазерного принтера составляют множество заряженных электрическим зарядом валов. Основной вал – фотобарабан. Он заряжается отрицательным зарядом. Изображение на нём формируется лазером. Засвеченные им участки теряют заряд и становятся нейтрально заряженным. К этим участкам прилипает отрицательно заряженный тонер. От других участков он отталкивается. Тонер — это специальный порошок, который содержит красящиеся и магнитящийся компоненты. К фотобарабану тонер доставляется магнитным валом, на который он предварительно налипает тонким слоем. Вращаясь, фотобарабан касается бумаги. С противоположной от бумаги стороны расположен вал переноса. За счет того, что он заряжен положительно, к бумаге прилипает тонер. Для его закрепления бумага проходит через модуль закрепления с нагретым до высокой температуры валом. В тонере имеется парафиносодержащий компонент, который расплавляется и надежно удерживает цветной пигмент на бумаге.
Печать происходит не точками, а целыми линиями, что повышает разрешение печати и существенно увеличивает скорость.
Лазерные принтеры очень сложны. Я уже упоминал про большое количество валов. Все эти валы должны приводится во вращение множество шестеренок и редукторов. Валы заряжаются высоким напряжением, для чего требуется непростая схемотехника. К тому же модуль лазера является высокопрецизионным механизмом.
Существуют цветные лазерные принтеры. В их конструкции фактически совмещены четыре принтера, по одному на цвет. Это еще намного более сложная принтеры, которые к тому же не способны печатать с фото качеством. Тонеры разных цветов не способны спечься так, чтобы передать широкую гамму цветов, а высокая точность печати без растекания по бумаге делает фотографию слишком цифровой и не естественной. Цветные лазерные принтеры предназначены для печати графики, а не фотографий.
Несмотря на сложность лазерные принтеры очень популярны и, как минимум, монохромные модели еще долго никому не отдадут лидерство.
Термосублимационные принтеры.
Совсем недавно, после появления цифровой фотографии, но до повсеместного внедрения смартфонов, планшетов и ноутбуков большинство людей стремилось распечатать фотографии на бумаге, поместить в фотоальбом и показывать родственникам и знакомым. В этот недолгий период приобрели популярность термосублимационные принтеры. При этом на практике термосублимационная печать стала использоваться фирмой Kodak еще в 1985 году, а сама технология разработана в 1957 году.
Суть технологии частично раскрывает название. Сублимация — это переход вещества из твердого состояния в газообразное минуя жидкое. Устройство термосублимационного принтера состоит из ленты, покрытой сублимационным красителем трех цветов и термической головки. Также для печати потребуется специальная бумага. Головка разогревает ленту, краситель выбранного цвета переходит в газообразное состояние и проникает в открытые от температуры поры бумаги. После остывания краситель оказывается заперт внутри бумаги. Чем сильнее нагревается участок ленты, тем больше красителя определенного цвета переходит в газообразное состояние. Таким образом происходит микширование цветов и формирование нужного оттенка. Зачастую подобным способом наносится еще один ламинирующий слой, защищающий распечатку от выцветания и отпечатков пальцев.
Следует уточнить, что термосублимационные принтеры зачастую путают со струйными принтерами, печатающими сублимационными чернилами. Распечатки таких принтеров используют для переноса изображения на разные поверхности. Например, на футболки. Распечаток прикладывают к футболке и нагревают. Изображение за счет эффекта сублимации испаряется и переносится на футболку.
Термосублимационные принтеры печатают отличные фотографии. Облако газообразного красителя имеет нечеткие границы, что исключает пикселизацию. Также исключены горизонтальные полоски, возможные из-за дискретного перемещения бумаги в струйной печати.
Минусами таких принтеров является дорогая из-за стоимости картриджей и специальной бумаги стоимость распечатка и медленная скорость. Фотография 10х15 может распечатываться около двух минут. Печатать текст на таких принтерах не рационально. К тому же чаще всего они рассчитаны на печать только стандартного для фотографий размера 10х15.
Сейчас термосублимационные принтеры не популярны, в продаже имеются единичные модели, но кто знает, возможно, технологию ждёт возрождение. Подписывайтесь на канал. В одной из последующих статей я напишу о своём видении принтера будущего.
Термопринтеры.
Последним пунктом расскажу про самые популярные принтеры. Кто-то с ними сталкивается ежедневно, кто-то раз в несколько дней, но сталкиваются практически все. Эти принтеры предназначены для печати кассовых чеков и на термоэтикеток. Термоэткетки встречаются на множестве товарах, упаковках и на каждом товаре, заказанном в маркетплейсах.
Такие принтеры устроены очень просто. Их печатающая головка подобна матричным принтерам, только вместо иголок ряд тончайших нагревательных элементов.
Вся хитрость в бумаге. Кассовые чеки и термоэтикетки при нагревании темнеют. Термоголовка способна формировать текст или изображения довольно низкого разрешения, но достаточного, чтобы прочитать информацию. Главное, что печать происходит быстро и единственным расходным материалом является бумага. Не надо заботиться о замене картриджей или чернил.
Что касается долговечности распечатка, то это зависит от материала. Распечаток на кассовом чеке недолговечен и может выцвести на солнце, зато он очень дешевый. Распечаток на некоторых термоэтикетках может держаться годами без изменений. Думаю, что термопринтеры переживут многие другие технологии печати.
В статье я перечислил основные типы принтеров и описал принцип их работы. Если упустил что-то существенное, напишите это в комментариях и подписывайтесь на канал!
Подписывайтесь на телеграм-канал