Принцип дії матричного принтера

Матричні принтери відносяться до знакосинтезувальних послідовних ударних пристроїв друкування динамічного типу. Такі принтери раніше були досить поширеними. Це поширення вони знайшли внаслідок нескладної механічної частини, що дозволяє використовувати недорогі картриджі з стрічковим фарбником, а також порівняно невеликої потужності споживання, доброго огляду тексту, що друкується, можливості забезпечення друку як символьної так і графічної інформації.

В матричних принтерах символи на носії формуються у вигляді крапок в матриці заданих розмірів. Для друку одного елемента зображення (крапки) використовується ударний механізм типу голки, діаметр якої близький до 0,2 мм. Цей механізм управляється, як правило, швидкодіючим електромагнітом. Ударні механізми з швидкодіючими електромагнітами об’єднуються в спеціальну конструкцію малогабаритної друкувальної головки. В склад головки може входити від 7 до 24 голок. Найбільш поширені головки з 9 голками. Управління головкою реалізується за допомогою мікропроцесорного пристрою управління (контролером), який при друкуванні вибирає окремі електромагніти головки, посилаючи на них імпульси живлення в визначені моменти часу. Надходження в електромагніт імпульсу живлення викликає його спрацьовування і удар голки на папері через фарбувальну стрічку. Внаслідок удару на папері залиишаються сліди у вигляді крапок, що і формують зображення символів. Головки можуть виконуватись у вигляді матриці, наприклад, для дев’ятиголовкового варіанта матриця може містити 7 колонок по 9 голок кожна.

Матричний принтер конструктивно складається з:

- механізмів приводу головки, паперу та фарбувальної стрічки;

- блоку керувальної електроніки;

- блоку живлення з мережевими фільтрами;

- корпусу.

В механізмі приводів використовуються крокові електричні двигуни. Привід друкувальної головки складається з крокового двигуна, зубчатої передачі, зубчатого ременя та каретки, до якої кріпиться друкувальна головка. Той же кроковий двигун, як правило, використовується для просування в одному напрямі фарбувальної стрічки, що знаходиться в спеціальній касеті. Привід паперу реалізується на іншому кроковому двигуні аналогічного типу. Цей двигун повертає гумовий барабан за допомогою зубчатої передачі, що переміщує папір відносно головки.

Електронний блок реалізує функції управління приводами та формує сигнали керування блоком головок. Блок реалізується, як правило, на базі мікропроцесорного комплекту.

Високу продуктивність забезпечують посторінкові матричні принтери. Замість маленьких точково-матричних головок вони використовують довгі масиви з великою кількістю голок, при цьому досягається швидкість друку порядка 1500 рядків в хвилину. Матричні принтери довго служать і дешево обходяться в експлуатації, але для виведення графічної інформації не підходять, оскільки мають низьку якість і швидкість друку. Працюють тільки з одним кольором. В даний час майже не використовуються.

 

Струменеві принтери

Виробництво струменевих принтерів за минулі роки пережило дійсний бум. Технологія струменевого друку пройшла довгий шлях удосконалення, причому з більш ніж успішними результатами. За 15 років роздільна здатність струменевих принтерів, призначених для масового застосування, виросла майже в 10 разів (до 720 крапок на дюйм). Досягнуто вдалий компроміс між вимогами до чорнил не засихати в соплах друкувальної головки і досить швидко сохнути на папері, не змазуючи його при цьому. Значно покращилися експлуатаційні властивості струменевих апаратів, вони стали більш невибагливі до паперу.

Насамперед про те, що являє собою процес струменевого друку. Практично всі сучасні принтери базуються на растровому принципі друку: зображення формується з крапок, що друкуються у вузлах регулярної сітки. Далі – крапки можуть змішуватися, мати різний розмір і колір. Будь-який растр характеризується насамперед роздільною здатністю (РЗ) – параметром, вимірюваним звичайно в крапках на дюйм (dots per inch — dpi) і кроком опірної сітки. Оскільки сітка двовимірна, говорять про РЗ по вертикалі і по горизонталі. У різних пристроїв ці параметри можуть збігатися (тоді приводять тільки одне число) чи бути різними. Під дією створюваного в друкувальній головці тиску, крапля чорнила вилітає із сопла і попадає на носій (папір). Умови такі:

- розмір краплі повинен бути мінімальним, тому що він визначає РЗ друку;

- поверхневий шар носія не повинен дозволяти краплі розтектися;

- чорнило не повинно просочувати носій, а повинно утримуватися на поверхні в найбільш можливій кількості;

- невеликий час висихання, щоб не дати чорнилу розмазатися, але не настільки малий, щоб при переміщенні головки по наступному рядку попередній уже висохнув;

- поверхневий шар, що повинен бути максимально білим і так далі.

Дивлячись на продукцію різних виробників, може здатися, що пристрій і принципи функціонування струменевих принтерів збігаються, як це має місце в ситуації, наприклад, з матричними. Однак, насправді, сьогодні на ринку присутні кілька конкуруючих технологій, що зовсім по-різному вирішують задачу транспортування чорнильної краплі від резервуара до носія. Існує два основних методи створення керованого потоку крапель - безупинний і імпульсний.

Перший з них дуже схожий на процес, що відбувається в кінескопі: в бік носія направляється безупинний чорнильний потік, що розбивається на краплі під дією вібрації сопла. За допомогою електрода, що охоплює вихід із сопла, крапельки здобувають електричний заряд, який дозволяє надалі додавати потоку необхідну траєкторію. Кінцевим пунктом цієї траєкторії може бути як носій, так і спеціальний уловлювач, потрапивши на який чорнило повертаються в резервуар для повторного використання. Дуже істотний плюс цієї технології полягає у високій швидкодії подібних систем і практичній відсутності помітних для ока крапок, що дає кольорові зображення чудової якості. Однак за це доводиться розплачуватися невисокою швидкістю одержання зображення, високими експлуатаційними витратами (дороге електропровідне чорнило і складність в обслуговуванні) і, нарешті, дорожнечею самого устаткування. Як результат - такі системи зовсім не зустрічаються в пристроях початкового рівня і дуже рідко в комерційних реалізаціях, вони - для підприємств із рекламно-поліграфічним ухилом.

Найбільше поширення одержав інший - імпульсний - тип струменевих технологій. На відміну від систем безупинної дії, імпульсні струменеві головки - це асинхронні пристрої, тобто друкувальна головка вистрілює чорнило тільки тоді, коли це дійсно потрібно. У таких головках кожне сопло має пристрій, призначений для створення в потрібні моменти надлишкового тиску. Останнє виштовхує з камери крапельку чорнила, що по інерції пролітає зазор між соплом і носієм. Так, крапелька за крапелькою, крапка за крапкою формується зображення. Імпульсні системи принципово менш складні у виготовленні, однак для їхньої роботи потрібен пристрій створення імпульсів тиску приблизно втроє сильніший, ніж для систем безупинної дії.

Відомі два методи створення надлишкового тиску. Його джерелом може бути або кристал п’єзоелектрика, що діє як мікропоршень на одну зі стінок камери, або тепловий імпульс.

Сопла (канальні отвори) на друкуючій головці струменевого принтера, через які розбризкується чорнило, відповідають “ударним” голкам матричного принтера. Кількість сопел у різних моделей принтерів, як правило, може варіюватися від 12 до 64. Самі струменеві принтери відносно дешеві, але велика вартість витратних матеріалів (чорнил). З часом у багатьох принтерів фарби на папері вицвітають.

Лазерні принтери

В лазерних принтерах використовується електрографічний принцип створення зображення. Цей процес включає створення рельєфу електростатичного потенціалу в шарі напівпровідника з подальшою візуалізацією отриманого рельєфу. Власне візуалізація здійснюється за допомогою частинок сухого порошку - тонера, що наноситься на папір. Найбільш важливими частинами лазерного принтера можна вважати фотопровідний циліндр (друкуючий барабан), напівпровідниковий лазер і прецизійну оптико-механічну систему, що переміщує промінь. До найбільш важливих функціональних можливостей принтерів відносяться такі, як підтримка технології підвищення роздільної здатності, наявність масштабованих шрифтів, об’єм вбудованої оперативної пам’яті і т.п. Відрізняються вищою швидкодією та меншою собівартістю друку сторінки, ніж у струменевих принтерів.

LED -принтери

LED-принтеры (Light Emitting Diode) отримали свою назву через те, що напівпровідниковий лазер в них був замінений “гребінцем” найдрібніших світлодіодів. В цьому випадку не потрібна складна оптична система дзеркал, що обертаються, і лінз.