Из чего состоит принтер

Разновидности

В зависимости от используемых технологий печати фото и текста картридж принтера может быть матричного, лазерного и струйного типа. Для детали, используемой в матричном устройстве, вместо порошка или чернил применяется лента, поверхность которой пропитана краской. В ходе эксплуатации краска заканчивается, а лента картриджа изнашивается. Данная технология, по сути, была перенята с печатных машинок, которые когда-то приобрели огромное распространение по всему миру.

Картридж черный матричный

Если говорить про струйный принтер, то для заполнения ёмкости его картриджа используются специальные чернила. Расходный материал для него бывает без печатающей головки и с ней. Расходный материал первого типа имеет довольно простое устройство, т.к. представляет собой обычный контейнер из пластика, который снабжён переходными камерами с чернилами и клапанами. В его верхней части предусмотрено отверстие, необходимое для того, чтобы выравнивать уровень давления, а в нижней – отверстие, через которое краска попадает в штуцер головки.

Что касается картриджа, который имеет печатающую головку, то он делится на два вида. Первая разновидность такого расходного материала представляет собой контейнер, который оснащён специальной пружиной. Его стенки являются довольно упругими. Перед головкой для печати в такой конструкции расположен фильтр с мелкими ячейками. Второй вид картриджа струйного принтера встречается чаще.

Струйный

Собой он представляет ёмкость для чернил, которая заполнена впитывающим материалом, по своей структуре напоминающим поролон. Данный материал прилегает к головке для печати. В этой разновидности картриджа, так же как и в первой есть фильтр, который не допускает попадания сгустков краски и пыли к узлу, отвечающему за печать. Сама головка расположена в его нижней части.

Перед тем как ответить на вопрос о том, какие бывают картриджи для принтеров лазерных моделей, следует сказать, что в них в качестве красящего вещества используется тонер. Собой он представляет порошковую краску, которая является довольно токсичной для организма человека. Такой комплект картриджей устроен на порядок сложнее, нежели те, что используют в струнных моделях принтеров. Кроме секции для тонера, такой картридж имеет вал, предназначенный для переноса заряда, фотобарабан и ракельный нож.

Фото лазерного к-жа

Сам тонер является смесью, которая похожа на мелкие частички пыли, которые обладают способностью намагничиваться. За счёт этих частичек красящее вещество прилипает к необходимым местам фотовала, откуда они переносятся на поверхность бумаги. Что касается разновидностей таких картриджей, то в одних моделях имеются секции, специально предназначенные для отработанного порошка, а в других – они полностью отсутствуют. Есть и такие, в устройстве которых предусмотрен механизм, отвечающий за очистку порошка. Бывает также комплект картриджей, в которых расположен фотобарабан, образующий единое целое вместе с секцией для тонера.

Условно комплект картриджей для принтера лазерного типа можно разделить на модели с чипом и без него. Первые являются самыми распространенными, т.к. именно чип отвечает за работу картриджа, включая своевременную замену и правильную цветопередачу. Помимо этого, наличие «умного» чипа лишает пользователя оргтехники возможность выполнить перезаправку закончившегося расходного материала. Несмотря на это, некоторые сервисные центры освоили способы, благодаря которым можно успешно менять и даже перепрошивать эти самые чипы.

Обзор видов

Принтеры бывают разными: лазерными или матричными, струйными и сублимационными, имеют большой формат либо портативные габариты. Их базовая классификация учитывает именно способ печати, применяемый в устройстве, но есть и другие основные характеристики. Среди них – назначение оборудования: для печати на кружках, на дисках, на бумажных листах, для создания фотоснимков применяются разные приборы.

Матричные

Редко используемый сегодня вариант. Этот вид принтеров наиболее близок к классическим печатным машинкам, в нем есть подвижная каретка и матрица в виде головки с набором игл. Перенос оттиска производится построчно при надавливании остриями на красящую ленту. В головке установлено от 9 до 24 игл – чем их больше, тем четче получается оттиск. Сегодня матричная печать сохранилась в кассовых аппаратах.

К преимуществам этого метода можно отнести неприхотливость в работе. Готовые оттиски не боятся механического истирания и контакта с влагой. Но матричные принтеры работают медленно, шумно и не дают высокой детализации изображения.

Лазерные

Фактически за почти столетие с момента изобретения ксерографии эта технология претерпела лишь незначительные изменения. Лазерная печать на принтере подходит для документов, графиков и диаграмм, фотоснимков. В ней используется порошковый краситель, который при нагреве запекается, образуя прочное соединение с бумагой. Оттиски не боятся выцветания, трения влаги, а сами лазерные принтеры малочувствительны к качеству бумаги.

Струйные

Печатное оборудование этого типа применяют и в промышленном создании рекламной продукции, и дома или в офисе. Струйные принтеры обладают высокой скоростью печати, формируют изображение на основе множества точек. В качестве печатного элемента выступает матрица с соплами, подводом красящих веществ – емкости встраиваются в картридж или монтируются в корпусе. Из-за большого расхода красящего вещества в струйных принтерах в обиход вошли более экономичные варианты с СНПЧ — системой непрерывной подачи чернил. На большинство обычных моделей ее можно установить в виде внешнего блока.

Струйные принтеры самые разнообразные по функциональным возможностям и совместимости с разными типами красителей. Среди них есть варианты:

• на водной основе, самые доступные;
• пигментные для фотопечати;
• сольвентные (полиграфические) для рекламной продукции;
• на масляной базе для промышленной маркировки;
• спиртовые с ускоренным циклом высыхания;
• термотрансферные для переноса принтов на ткани.

По назначению выделяют домашние и офисные модели, рекламные — интерьерные для создания декора и широкоформатные. Для печати оттисков с фотографий используют устройства с СНПЧ. Для салонов ногтевого сервиса выпускают специальные маникюрные устройства, а для создания декоративных принтов на дисках и других предметах – сувенирные.

Струйные модели отличаются тихой, почти бесшумной работой, хорошей производительностью и отличной цветопередачей. Их основной недостаток — высокий расход чернил.

Светодиодные

Принцип работы таких принтеров аналогичен лазерным, но здесь используется пучок светодиодных лучей. Устройства надежны и долговечны, обеспечивают скорость печати до 40 листов в минуту. Качество оттисков отличное, но стоят принтеры почти вдвое дороже лазерных при схожем функционале.

Многофункциональные устройства, или МФУ, объединяют в своем корпусе возможности сразу нескольких видов техники. Они хорошо подходят для использования в формате домашнего офиса, могут выполнять печать снимков, документов, сканировать и копировать оттиски.

Редко используемые типы

Среди устройств для печати есть и те, что используются относительно редко. Это сублимационные модели, применяемые в полиграфии. Барабанные принтеры, уже вышедшие из обихода, но обладающие непревзойденной скоростью печати. Лепестковые модели — прообраз матричных принтеров, но с особой системой размещения символов.

Схема и принцип действия

Заряд фотобарабана

Фотоцилиндр лазерного картриджа покрыт специальным чувствительным слоем зеленого или синего цвета. Реже, но бывают и другие оттенки. В зависимости от производителя лазерного принтера, заряд, переданный на вал, может быть положительного и отрицательного заряда. Сам же процесс может быть осуществлен двумя способами.

1. Используется специальная вольфрамовая нить (коротрон) с покрытием углеродными,  а также золотыми или платиновыми частицами. Для заряда фотобарабана создается магнитное поле за счет высокого напряжения, подаваемого на нить. Основным минусом этого элемента является постоянное загрязнение, что приводит к ухудшению отображения рисунка или текста уже на бумаге.
2. Ролик заряда более качественно (не оставляет загрязнения на бумаге со временем) выполняет работу чем коротрон. Он выполняет ту же функцию. Визуально выглядит как металлический вал, покрытый проводящим электричество веществом. В основном это специальная резина или поролон. Передача заряда происходит во время прикасания с фотовалом. Ресурс ролика гораздо меньше, чем у коротрона.

Что такое фотобарабан в принтере?Подробная информация об этой детали картриджа.

Создание изображения

На этом этапе на поверхности фотовала формируется невидимое изображение, которое соответствует тому, что Вы видите на экране монитора своего компьютера или ноутбука. Этот процесс называется экспонированием. Рисунок занимает поверхность с отрицательным или положительным зарядом. Работу по смене заряда производит лазерный луч, который сначала попадает на зеркало, а потом на линзу.

Одна строчка рисунка формируется включением или выключением лазера. Потом барабан проворачивается и наносится новая часть картинки. Все происходит за считаные доли секунды. Лишний тонер собирается ракелем и попадает в бункер отходов.

Проявка

Основной частью этого процесса является магнитный вал в виде металлической трубки с магнитным сердечником внутри. Деталь плотно прилегает к фотоцилиндру и бункеру с тонером. Во время работы он крутится, а за счет наличия магнита внутри, притягивает на свою поверхность краситель. Одновременно наносит тонер на поверхность фотоэлемента. В местах, где заряд тонера отличается от такой же характеристики вала, чернила «прилипают».

Перенос на бумагу

В этой части процесса применяется ролик переноса. Металлическая основа позволяет изменять его заряд, а тем самым передавать его листам бумаги. Аналогично как с магнитным валом, происходит «передача» порошка с фотовала уже на бумагу. Статическое напряжение позволяет удерживать порошок на поверхности, но вне принтера он попросту будет рассыпаться по листу.

Закрепление

Чтобы тонер на поверхности был надежно закреплен, его, в прямом смысле слова, запекают в бумагу. Этому способствует свойство тонера расплавляться под воздействием высокой температуры, которая создается печкой внутри лазерного принтера. А также в процессе участвуют два вала. На верхнем расположен нагревательный элемент, а нижний производит вдавливанием бумаги для надежной фиксации. Термопленка, которая участвует в процессе, нагревается до температуры около 200 градусов. Схематически все выглядит так.

Основные характеристики

Есть несколько параметров, по которым можно подобрать матричный принтер для печати того или иного количества документов необходимого качества.
Основные характеристики:

• Скорость печати. Принцип измерения – количество отпечатанных знаков за 1 секунду. В паспортных данных указывается максимальная скорость чернового режима (печать с одним проходом). Если необходимо печатать документы высокого качества или графические изображения, скорость снижается;
• Объем памяти. В матричных принтерах есть внутренняя память (буфер), принимающая данные от ПК. В простых моделях его объем – 4–6 Кб, в дорогих – более 200 Кб. От количества памяти зависит то, насколько часто прибору придется обращаться к компьютеру за данными;
• Разрешающая способность. Принцип измерения – число отпечатанных точек на 1 дюйм. Эту характеристику учитывают тогда, если принтер выбирается для печати изображений;
• Цветная печать. Даже если аппарат оборудован 24 иголками, качество цветной печати уступает струйному принтеру;
• Шрифты. В памяти многих моделей хранятся данные о разных шрифтах. В целом для печати может быть использован любой шрифт типа True Type (разработаны для ОС Windows).

Преимущества и недостатки

Преимущества Как правило, разрешение при чёрно-белой печати варьируется от 600×600 до 1200×1200 точек на дюйм, однако при цветной печати достигает 9600×9600. Цветные и чёрно-белые лазерные принтеры работают на практике одинаково. Отличие заключается в том, что для цветной печати используются четыре типа красящего тонера. Любой цвет вносит свою лепту в окончательное изображение, наносимое на лист бумаги. По сравнению со струйными принтерами, лазерные имеют немало преимуществ:

• Они обладают большей скоростью, так как луч лазера может передвигаться значительно быстрее, чем печатающая головка с десятками и более того сотнями сопел, из которых в момент печати с определённым интервалом выпрыскиваются микроскопические капельки чернил (исключения: струйные принтеры с линейными неподвижными форматными головами).
• Лазерные лучи ещё более точные и по причине компактной фокусировки позволяют обретать высокое разрешение. Лазерные принтеры экономичнее, чем струйные, просто вследствие того, что картриджей с тонером хватает не на одну тысячу страниц, а вот чернильные картриджи заканчиваются быстрее, и их приходится чаще заправлять или менять (это относится только к настольным, домашним струйным принтерам)
• Лазерные отпечатки более стойкие, чёткость отпечатков не нарушается в условиях повышенной влажности. Тонер может слёживаться, что легко исправить лёгким встряхиванием картриджа, в отличие от струйных принтеров, чернила которых могут засыхать в дюзах, что требует их промывки и, иногда, замены.
• Цветные лазерные принтеры обеспечивают высокую скорость печати, дают качественные цветные и чёрно-белые отпечатки, а также привлекательную стоимость распечатки страницы с учётом расходных материалов.

Недостатки

• При работе лазерного принтера выделяются озон, оксиды азота (NO₂, N₂O), ацетон, бумажная пыль, ультрафиолетовое и инфракрасное (тепловое) излучение.
• При нагревании бумаги активно испаряется формальдегид и водяной пар.
• Наличие в конструкции элементов с высоким энергопотреблением (высоковольтный блок зарядки, термоузел) приводит к тому, что пиковая потребляемая мощность лазерного принтера достаточно высока, что делает невозможным подключение его к бытовым источникам бесперебойного питания средней и малой мощности.
• Качество печати цветных полутоновых изображений (например, фотографий) ниже, чем при струйной печати.
• Лазерные принтеры дороже струйных в среднем в 1,8 раза, а стоимость комплекта картриджей для лазерного принтера намного дороже, чем комплекта для струйного (как правило, стоимость нового принтера). У средних и промышленных лазерных принтеров сравнительные затраты на расходные материалы и стоимость оборудования по сравнению со средними и промышленными струйными принтерами примерно одинаковы, а себестоимость оттиска в 3-10 раза превышает себестоимость струйной печати при неизменном качестве[источник не указан 863 дня ].
• Требовательны к качеству бумаги, ломаются при применении мятой бумаги или бумаги со скрепкой.
• Нет стабильного повторяющегося полноцветного оттиска с сохранением всех значений оригинала, из-за невозможности контроля электростатических полей.

Скрытые метки

(см. Жёлтые точки) — многие модели цветных принтеров при печати наносят на оттискскрытое изображение , указывающее на дату и время печати, а также серийный номер устройства, что предположительно сделано с целью пресечь печать цветных копий денежных знаков и других документов и ценных бумаг.

Тонер

Тонер — расходный материал. Это сухой порошок (может быть черным или цветным), который и представляет собой краску для лазерных принтеров. Как уже описывалось выше, это работает так: с помощью статики он (порошок) переносится на заряженный фотобарабан, благодаря чему появляется картинка. Она впоследствии переносится на бумагу.

Каждый производитель выпускает оригинальный тонер для принтеров. Только с фирменным красителем компания может гарантировать стабильную работу устройства. Такие качества, как магнитность и дисперсность, у красящих веществ индивидуальны. Аппараты производятся с расчетом на использование определенного тонера. Заправляя картридж альтернативным порошком сомнительного качества, пользователь рискует нарушить работоспособность девайса. Если необходимого тонера нет, можно подобрать совместимый вариант с идентичными свойствами.

Внимание! Попытки воспользоваться несовместимыми продуктами могут привести к серьезным неисправностям техники. А еще можно лишиться гарантийного обслуживания

Следует знать, что тонер может нанести вред здоровью, пока он находится в виде порошка. Нельзя допускать, чтобы он попал в дыхательные пути.

Заправляя картридж или удаляя излишки вещества, крайне важно соблюдать меры предосторожности:

• использовать латексные перчатки;
• надевать на лицо респиратор или медицинскую маску;
• работать с веществом только в хорошо проветриваемом помещении;
• для удаления излишков тонера рекомендуется воспользоваться специальным пылесосом.

Еще лучше — не заправлять картридж самому, а доверить это дело профи. Обратившись в сервисный центр, можно не переживать, что тонер испортит принтер или навредит здоровью.

Устройство лазерного картриджа

В лазерных принтерах картридж представляет собой бункер с отделениями для каждого цвета порошка. В большинстве моделей картридж состоит из двух отделений, соединенных между собой штифтами. Кроме бункера с тонером, в них еще присутствует бункер с отработанным тонером (мусором).

Если посмотреть более детально на устройство картриджа, состоящего из двух отсеков, то в нем собраны все необходимые элементы для печатающего механизма.

Так, тонерный отсек включает в себя:

• магнитный вал (у одних производителей это может быть вал из высококачественной резины, у других — алюминиевый полый цилиндр с магнитом внутри, но предназначение у всех одинаковое — к валу притягивается тонер, приобретая отрицательный заряд);
• уплотнительное лезвие — пластина между магнитным валом и тонерным бункером, пропускающая излишки тонера обратно в отсек;
• дозирующее лезвие — металлическая основа с эластичной пластиной, призванной регулировать количество тонера, наносимого на магнитный вал;
• бункер для тонера — непосредственно отсек с тонерным порошком, часто в него встроен активатор для смешивания порошка;
• пломбу (для предотвращения просыпания порошка, пломба удаляется при постановке картриджа в принтер).

Отсек с отработкой включает в себя:

• фотовал (алюминиевый цилиндр с фотопроводящей поверхностью);
• вал первичного заряда (из токопроводящей резины или поролона, его задача — обеспечение однородного отрицательного заряда фотовала);
• ракель (пластина из эластичного полиуретана для очистки фотовала от остатков тонера);
• лезвие очистки (пластина между фотовалом и бункером с отработкой, которая препятствует прохождению отработанного лишнего тонера в бункер).

Немного истории

Косвенным изобретателем этого вида принтером можно считать Уильяма Томсона. Но его изделие не было «струйником» как таковым, а назначалось для записи приема сообщений с телеграфов. Но принцип печати заключался в применении электростатических законов для «управления» падающими каплями краски на бумагу. Было это давно — в 1867 году.

Подобная технология получила возрождение уже в середине прошлого столетия с легкой подачи инженеров . Их изобретения использовались в разных приборах для фиксации данных на бумаге. Но также имели значительные недостатки: высокая цена, плохое качество воспроизводимой картинки.

Вскоре в струйной печати были использованы законы пьезоэлектрики и кристаллы. Все это стало возможно из-за способности последних при определенном воздействии «излучать» электроны, а при проходе тока менять форму. Уже позже в компании Canon был придуман другой способ «выдавливания» краски из чернильниц. Жидкость выходила в виде пара под воздействием высокой температуры.

Первыми изобретателями цветной струйной печати были специалисты из фирмы HP. Любой оттенок «готовился» смешиванием трех цветовых красок: синей, красной, желтой.

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.

Однако обладали огромным количеством недостатков:

• Дороговизна;
• Неаккуратность (пачкал бумагу);

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 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.

Процесс рождения оттиска

Процесс того, как работает принтер, выглядит следующим образом:

1. Получив команду печати от компьютера, барабан начинает вращаться. Вместе с ним вращается резиновый роллер, который заряжает фотобарабан отрицательными частицами.
2. Лазер обнуляет заряд в тех местах, на которые должен наноситься текст или рисунок.
3. Отрицательно заряженные частички тонера попадают на нейтральные участки – так образуется изображение.
4. С помощью специальных роликов, лист бумаги заряжается положительными частичками, возникающими в процессе трения.
5. Рисунок или текст переносятся за счет разницы в заряде на бумагу.
6. Изображение закрепляется тем, что специальной печкой, которая находится в печатном блоке, оно «впекается» в бумагу под действием высокой температуры (около 200 градусов Цельсия).
7. Остатки отработанных чернил счищаются резиновым роликом, этим же роликом снова заряжается барабан.

Что же внутри

Лазерный принтер состоит из платы, лазерной головки, печатного блока – в него встроена печка и электродвижок для вращения барабана, а также картриджа. Картридж лазерного принтера – съемная заменяемая деталь.

Плата – это мозг принтера. Через плату происходит передача команд от компьютера к принтеру, управление всеми элементами, которые находятся внутри принтера, в том числе направлением лазерного луча.

Печатный блок. Печатный блок имеет сложное строение. Он сочетается в себе механические элементы – шестеренки и рычажки, с помощью которых происходит взаимосвязанное движение барабана, валиков подачи бумаги, подачи тонера и вывода отпечатанного листа; термические – электронагревательная полоска (печка), за которую такой печатный аппарат иногда называют термопринтером.

Картридж. Это основной печатный элемент лазерного принтера. Устройство картриджа лазерного принтера включает в себя несколько взаимосвязанных компонентов.