Печатающие устройства их эволюция направления развития реферат
Обновлено: 04.07.2024
С чего все начиналось.
Хотя лорд Рейли , лауреат нобелевской премии по физике, сделал сво-
и фундаментальные открытия в области распада струй жидкости и формирова-
ния капель еще в прошлом веке, датой рождения технологии струйной печати
Содержимое работы - 1 файл
реферат Ерлан.docx
элементы изготавливаются в чистых помещениях и с применением машин, ти-
пичных для полупроводниковой промышленности.
Очевидно, что при одновременной обработке многих миниатюрных эле-
ментов на одной подложке расходы на изготовление резко снижаются, хотя
уровень инвестиций в чистые производственные помещения и станки высок.
Затраты на струйно-пузырьковые печатающие элементы завысят не от коли-
чества сопел-распылителей или разрешения печати, а только от вида по-
верхности кристалла, а также от числа и характера процессов. Следова-
тельно, печатающая головка, рассчитанная на разрешение 400 точек/дюйм, с
64 распылителями не должна стоить дороже, чем головка с 24 распылителями
и разрешением 180 точек/дюйм.
Поскольку головки струйно-пузырьковой термопечати изготавливаются
по тому же принципу, что и интегральные микросхемы, напрашивается мысль
об интеграции последних в печатающие кристалы. И первый шаг в этом нап-
равлении сделала фирма Canon, встроив в печатающие головки своих принте-
ров BJ-10e и CLC-10 транзисторную матрицу. Примеру Canon последовала
компания Xerox, выпустившая в 1993 году модель пузырьково-струйного
принтера с головкой, оборудованной 128 распылителями, и полностью интег-
рированным последовательно-параллельным преобразователем.
Функционирование пузырьково- струйного сопла-распылителя:
Сначала сильный импульс напряжения длительностью 3-7 мкс подается
на крохотный нагревательный элемент, который мгновенно накаляется до 500
гр. цельсия. На его поверхности температура превышает 300 гр.цельсия.
Мощность нагрева поверхности настолько велика, что при увеличении дли-
тельности импульса напряжения всего лишь на несколько микросекунд нагре-
вательный элемент моментально бы разрушился. Сразу же в тонкой пленке над нагревательным элементом начинают ки-
петь чернила, и через 15 мкс образуется закрытый пузырек пара высокого
давления (до 10 бар). Он выталкивает каплю чернил из сопла-распылителя,
при чем скорость полета капли достигает 10 м/с и более. Через 40 мкс пу-
зырек, соединившись с атмосферой, опять опадает, однако пройдет еще 200
мкс, пока новые чернила под действием капиллярных сил не будут засосаны
Пузырьково-струйная печать с боковым и прямым распылением чернил:
Edje- и Sidechooter.
С самого начала пузырьково-струйные печатающие головки делились на
две группы. Компания Canon, изобретатель системы, предпочла вариант
Edlgeshooter. Почти одновременно фирма Hewlett-Packard разработала го-
ловку типа Sidechooter, которую теперь изготавливает и компания Olivetti.
Головка Edgeshooter, как становится ясно уже из названия, разбриз-
гивает чернильные капли "за угол", т.е. перпендикулярно к направлению
образования пузырьков. В головке Sideshooter, где пластина с сопла-
ми-распылителями находится поверх нагревательных элементов и каналов по-
дачи чернил, пузырьки и капли движутся в одном направлении. Поскольку
края сопел-распылителей в головках типа Sideshooter сделаны из однород-
ного, а не из различных материалов, как в Edgeshooter, процесс изготов-
ления распылителей с отверстиями определенного размера для Sideshooter
значительно проще, чем для головок Edgeshooter. Кроме того, приходится
учитывать неодинаковое смачивание разнородной поверхности головки
С другой стороны, при прямом распылении красителя для сопел требу-
ется более обширная поверхность, что может доставить неприятности, в
частности, создателям будущих систем печати с большим количеством распы-
лителей и повышенным разрешением. Вдобавок чернила, с силой ударяющиеся
о поверхность нагревательного элемента после опадения пузырька пара, ра-
но или поздно вызовут ее повреждение вследствие кавитации. Возможно, по этой причине способ прямого распыления до сих пор использовался только в
сменных печатающих головках с ограниченным сроком службы.
Требования к качеству чернил для любой системы струйной термопечати
очень высоки, значительно выше, чем пьезосистемах. Принцип функциониро-
вания и высокие температуры обусловливают применение только смешанных
растворимых красителей на водяной основе.
Красители должны соответствовать целому ряду требований:
- быть совместными с материалами, из которых сделан печатающий ме-
- не образовывать отложений в каналах и распылителях, а также не
- храниться в течении длительного времени;
- обладать определенными показателями плотности, вязкости и повех-
ностного натяжения при температурах от 10 до 40 гр. цельсия;
- ну служить питательной средой для образования бактерий и водорос-
- не содержать ядовитых или канцерогенных веществ и не возгораться.
К тому же красители для струйной термопечати должны образовывать
пузырьки пара без отложения осадков и выдерживать кратковременное нагре-
вание до 350 гр.цельсия.
Почему же струйная печать считается наиболее экологически чистым
способом печати набумаге? Во-первых, пользователям, жаловамшимся на шум,
понравилось, что струйный принтер работает почти бесшумно. Больше не
слышно ни действующего на нервы скрежета иголок о бумагу, ни вечного
жужжания вентилятора - только шелестятлисты бумаги и тихо щелкают при пе-
реключении механиеские приводы перемещения головки и подачи бумаги.
Во-вторых, устройство с минимальным выделением тепла, не производя-
щее шума и озона, потребляет и меньше энергии - вот причина тому, что
все современные, независимые от сети принтеры малого размера являются
Наконец сам краситель не содержит никаких экологически вредных до-
бавок; при сжигании распечатанных документов не образуется двуокиси уг- лерода в отличие, например, от тонера лазерных принтеров и копировальных
И даже утверждение, что печатающие головки пузырьково-струйных
принтеров необходимо регулярно заменять новыми, больше не соответствует
истине: ведь печатающий элемент почти на 98% состоит из кремния или
стекла. К стати изготовителям вскоре придется задуматься о том, каким
образом можно утилизировать многие миллионы изготовленных печатающих го-
ловок или резервуаров для чернил.
В каком направлении пойдет развитие технологий струйной печати в
будующем? Безусловно в направлении цветной печати. Обычные устройства
черно-белой печати с разрешающей способностью 300 точек/дюйм и эмуляцией
PCL(Deskjet Hewlett-Packard) уже выдержали испытания временем. Эмуляция
языка PCL стала фактическим стандартом в области струйных принтеров, к
тому же она обеспечивает совместимость с современными и будущими моделя-
ми лазерных принтеров.
Хотя разрешение 300 точек/дюйм и достаточно для безукоризненной
распечатки текста и графики, оно не годится для картинок в полутонах,
растровых изображений и фотореалистических изображений. Соответствующего
качества можно добиться, если значительно повысить разрешение или найти
возвожность целевого варьирования количеств красителя.
Уже можно привести примеры реализации обоих этих способов в других
методах печати. Так в издательской сфере давно работают с разрешением
2540 точек/дюйм и более. С другой стороны, диффузионные принтеры - усо-
вершенствованный вариант термографических принтеров - способны печатать
на спецальной глянцевой бумаге каждую точку растра с желаемой интенсив-
Требования к качеству воспроизведения информации на бумаге растут,
и функция цветной печати, вероятно, станет не исключительной, а скорее
стандартной особенностью следующих моделей принтеров. Таким образом чис-
ло сопел-распылителей будет постоянно увеличиваться. В следствие возрас-
тания мощностей и усиления нажима со стороны конкурентов изготовителям
придется уменьшать размеры своих изделий и интегрировать новые функции. Способ струйной печати, зародившийся около 50 лет назад, - относи-
Ма́тричный принтер (англ. dot matrix printer ) компьютерный принтер, формирующий изображения символов с помощью отдельных маленьких точек.
Матричные принтеры, несмотря на то, что многие считают их устаревшими, все ещё активно используются для печати, (в основном с использованием непрерывной подачи бумаги, в рулонах) в лабораториях, банках, бухгалтериях, в библиотеках для печати на карточках, для печати на многослойных бланках (например, на авиабилетах), а также в тех случаях, когда необходимо получить второй экземпляр документа через копирку (обе копии подписываются через копирку одной подписью для предотвращения внесения несанкционированных изменений в финансовый документ).
Автором первого матричного принтера стала корпорация Seiko Epson, разработавшая в 1964 году принтерный механизм, печатающий точное время. Однако крупнейшим производителем подобных принтеров в 70-х годах стала корпорация Centronics Data Computer. В 1970 году они разработали матричный принтер, получивший название Model 101. Для печати в нем использовался набор из 7 иголок (каждый символ имел размер 5х7 точек, поэтому принтеры и стали называться матричные), и он умел печатать со скоростью 165 символов в минуту. Стоимость такой игрушки составляла 2,995 вечнозеленых. Затем в 1977 году была создана модель Micro-1 (240 символов в минуту и ценой $595). А год спустя Epson представила принтер TX-80, который имел огромный успех (в основном благодаря корпорации IBM, которая наладила выпуск и продажу этой модели по OEM-лицензии).
Тем временем технологии не стояли на месте, стали появляться принтеры с 9, 12, 14, 18 и 24 иголочками. Все эти модификации делались для повышения качества печати. Так появились понятия: LQ (Letter Quality - высокое качество) и NLQ (Near Letter Quality - среднее качество). А в конце 70-х появились первые цветные (!) матричные принтеры. В них использовалось 4 цветных печатающих ленты, для воспроизведения разных цветов. Но такие принтеры не получили распространения.
Первым по-настоящему домашним матричным принтером стал принтер ImageWriter от фирмы C.Itoh Electronics, разработанный еще в 1976 году, но поступивший в продажу вместе с компьютерами Apple в 1983 по цене $675. В то же время к существовавшим производителям принтеров присоединились такие монстры как NEC, Oki data и TEC.
До наших времен технология дошла почти не изменившись.
Печатающая головка матричного принтера обычно содержит от 9 до 24 печатающих иголочек, которые выборочно ударяют по красящей ленте, создавая изображение на бумаге, расположенной за красящей лентой. Для печати на матричном принтере используется рулонная или фальцованная перфорированная бумага. При печати на отдельных листах на большинстве матричных принтеров требуется ручная подача. Для автоматической подачи отдельных листов используется опциональный автоподатчик (CSF, Cut Sheet Feeder). 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.
Выпускались принтеры с 9, 12, 14, 18, 24 и 36 иголками в головке. 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 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, который достигает 25дБ. Для устранения этого недостатка в отдельных моделях предусмотрен тихий режим, но скорость печати в тихом режиме падает в 2 раза, так как в этом случае каждая строка печатается в два прохода с использованием половинного количества игл. Для борьбы с шумом ещё применяют специальные звуконепроницаемые кожухи. Некоторые модели матричных принтеров обладают возможностью цветной печати за счёт использования многоцветной красящей ленты. Однако достигаемое при этом качество цветной печати значительно уступает качеству печати струйных принтеров. Матричные принтеры достаточно широко используются и в настоящее время благодаря тому, что стоимость получаемой распечатки крайне низка, так как используется более дешёвая фальцованная или рулонная бумага. Последнюю к тому же можно отрезать кусками нужной длины (не форматными). Для многих финансовых документов необходим факт деформации носителя за счёт ударной печати, для исключения возможности их подделки. Также матричные принтеры могут применяться в тех случаях, когда надо получить две гарантированно одинаковые твердые копии для этого печать ведётся на несколько листов самокопирующейся бумаги или через копировальную бумагу (копирку) другие распространённые виды принтеров для этого непригодны, так как не используют контактный метод.
Первый принтер планеты
За последующие полсотни лет печатающие устройства развивались по различным направлениям. Их создатели научились распечатывать текст и изображения самыми разнообразными способами и на самых различных носителях.
Разновидности принтеров по формату бумажного носителя
Если говорить о форматах современных принтеров, можно выделить 5 основных категорий:
• Принтеры формата A4. Печатающие устройства такого формата являются самыми распространенными. Они стоят совсем не дорого и предназначены для повседневных нужд в офисах и на дому. Среди таких устройств часто встречаются как самые простые лазерные или струйные принтеры, так и высокоскоростные сетевые аппараты, ориентированные на распечатку нескольких сотен страниц в день. Эти принтеры могут быть как цветными, так и черно-белыми. Некоторые модели оснащены сетевой картой. На такие принтеры часто устанавливаются модули Postscript, приспособления для переворачивания страниц и лотки для хранения бумаги. К представленному классу относятся многие МФУ, выполняющие функции сканера, факса, копира и принтера.
• А3–принтеры. Если печатающее устройство поддерживает формат печати А3, его можно назвать широкоформатным. Такие устройства довольно-таки часто устанавливаются дома для бытовых нужд, и в офисах, для выполнения служебных задач.
• Принтеры А2, А1 и А0. Такие печатающие устройства не устанавливаются в любом офисе и, тем более, дома. Эти аппараты ориентированы на широкоформатную распечатку цветных изображений для самых различных целей.
Далеко не все широкоформатные печатающие устройства можно назвать плоттерами. Этот термин подходит только для устройств, способных распечатывать изображения до 185 см в ширину. Как правило, такое оборудование используется для профессиональных целей. Чтобы работать с подобными устройствами, требуется опыт. Принтеры такого класса должны обладать хорошей цветопередачей и высокой точностью печати. Оттиски, сделанные плоттерами, зачастую служат для рекламных целей, поэтому и требования к качеству печати достаточно высоки. В зависимости от того, где будет размещен рекламный плакат, выбираются соответствующие чернила: для внешней и для наружной рекламы. В случае распечатки изображения для наружной рекламы, требуется уже не бумага, а виниловая ткань. Разрешение печати отходит на второй план. 150х300 dpi – вполне достаточно. Соответствующим образом подбираются и чернила. Они должны быть более чем стойкими, поскольку распечатанный баннер длительное время будет подвергаться жаре, морозу, воздействию прямых солнечных лучей и так далее.
Рекламная индустрия многогранна, поэтому в ней часто используются самые различные материалы. Иными словами, плоттер должен уметь переносить широкоформатные изображения даже на домотканое полотно. Скорость работы плоттеров измеряется не количеством распечатанных страниц, а площадью. Так, например, среднестатистический плоттер способен распечатывать порядка 20-30 м2 в час.
Печать сверхшироких форматов
Неплохие успехи в черно-белой печати не смогли успокоить интерес человечества к развитию печатных технологий. Со временем стало появляться все больше идей и проектов по созданию устройств для печати цветных изображений. Впервые подобная идея была реализована в виде матричного печатающего устройства, эксплуатировавшего множество лент разных цветов. Схема получилась невероятно сложной, громоздкой и дорогой, поэтому широкого распространения не получила. Революционной стала технология струйной печати. Этот принцип был изобретен ученым Рейли, еще в XIX столетии. На практике же данная технология была реализована лишь в 1948 году. До нашего времени эта технология дошла в трех разновидностях. Первая – пьезоэлектрическая печать, которая реализована в печатающих устройствах компании Epson. Вторая – принцип пузырей с газом. Третья – уникальная разработка, называемая drop-on-demand от успешной практически во всех областях печатного дела фирмы Hewlett-Packard. Суть отличий между упомянутыми разработками – тема очень увлекательная, однако здесь мы ее освещать не будем.
Долгое время лазерный принтер с возможностью цветной печати могли себе позволить лишь некоторые успешные организации, однако в начале 21 столетия цены на них заметно снизились. Каждый желающий получил возможность обзавестись таким принтером для домашнего пользования.
Фотографические печатающие устройства
Примерно в то же время появились и фотографические ПУ. Фотопринтеры переняли многое у струйных печатающих устройств. Качество печати таких аппаратов можно ставить на один уровень с традиционными фотографиями – разрешение достигает 4800 dpi. Чернила, используемые для фотопечати, обеспечивают достаточную стойкость к внешнему воздействию и способны сохранять изначальный цвет годами. В этом они, конечно, превзошли классические фотоотпечатки. Модели профессионального уровня печатают изображения вплоть до формата А3. Эти аппараты произвели своего рода революцию в мире печати, поскольку появилась возможность исключить из процесса печати персональный компьютер.
История создания принтера — это долгий путь экспериментов, неудач и успехов, который лишний раз доказывает: даже самое привычное для нас, современников, устройство является торжеством человеческого разума. Именно с такой помпезно-пафосной ноты и начнется наша история принтеров.
Когда появился первый принтер
Все последующие значимые разработки вращались в основном вокруг матричной и струйной, а также — лазерной и сублимационной печати, при этом все эти направления шли собственным путем эволюции.
Эволюция принтеров началась именно с этой модели, основным действующим элементом которой являлся барабан с нанесенными на него рельефными символами
Но до этого еще были барабанные и так званые лепестковые принтеры, о которых также необходимо сказать пару слов. Первый получил название Uniprinter и был изобретен в 1953 году американской компанией Remington Rand. Многие считают, что эволюция принтеров началась именно с этой модели, основным действующим элементом которой являлся барабан с нанесенными на него рельефными символами. Барабан был шириной аккурат в один лист и за один свой поворот печатал одну строку. В лепестковых принтерах был применен пластиковый диск с гибкими пластинами, похожими на лепестки, на которых также присутствовали определенный символы. Вращаясь, требуемый лепесток контактировал с бумагой через ленту с красителем, создавая изображение.
Матричные принтеры
В матричных принтерах изображение создаетя из большого количества точек, производимых иголочками
Струйные принтеры
Изображение формируется из совокупности мельчайших точек, роль иголок и красящей ленты здесь играют невидимые невооруженным глазом микросопла (дюзы)
На этом этапе наша с вами история развития принтеров подходит вплотную к уже известным всем устройствам — струйным принтерам. Изображение, как и в матричных устройствах, также формируется из совокупности мельчайших точек, однако роль иголок и красящей ленты здесь играют невидимые невооруженным глазом микросопла. Через них на бумагу подаются капельки жидкого красителя, создающие конечное изображение. Следует отметить, что первый струйный принтер изобрела компания Siemens еще в 1948 году, и она же тремя годами позже запатентовала столь популярную нынче СНПЧ — систему непрерывной подачи чернил.
Какая компания изобрела первый лазерный принтер
Один из первых лазерных принтеров Xerox 9700 Electronic Printing System
История лазерных принтеров начинается с человека по имени Честер Карлсон, изобрётшего электрографию. Именно этот принцип и по сей день лежит в основе современной лазерной печати, и, что характерно, Карлсон открыл его еще до появления матричных принтеров — в 1938 году. Ну а первый лазерный принтер изобрела компания Xerox аж в 1971 году. С тех пор именно лазерные принтеры начали постепенно вытеснять остальных конкурентов и по состоянию на текущий момент именно они являются бесспорными лидерами рынка техники для печати. Отличное качество и потрясающая скорость печати, бесшумность, невысокая стоимость, устойчивость отпечатка к влаге и многие другие блестящие качества — все это стало залогом успеха. Смущает только одно: новые оригинальные картриджи для лазерных принтеров стоят довольно дорого, что в свою очередь сказывается и на себестоимости каждого отпечатка. Впрочем, эту проблему довольно быстро решили, когда общественности была представлена услуга под названием заправка лазерных картриджей, которую сегодня осуществляет любой уважающий себя сервисный центр по ремонту и обслуживанию оргтехники. СЦ Adamaster, конечно же, не исключение.
Существуют еще сублимационные и термопринтеры, однако сфера их применения довольно узка, так что останавливаться на них мы не будем.
3D принтеры — будущее уже наступило
Постепенно, слой за слоем 3d принтер с потрясающей точностью творит созданные в специальной программе трехмерные объекты из полимера
Когда появился первый 3D принтер (а это было примерно в 80-х годах), он был мало похож на современные трехмерные устройства печати. Это был эдакий громоздкий промышленный станок, на котором в буквальном смысле вытачивался из шмата дерева или пластмассы предмет требуемой формы. То ли дело современные принтеры 3Д, уже несколько лет не являющиеся редкостью. Постепенно, слой за слоем (а каждый такой слой может при необходимости быть толщиной 16-20 микрон) такой принтер с потрясающей точностью творит созданные в специальной программе трехмерные объекты из полимера. Что ж, кто знает, чем еще нас порадуют гении-изобретатели уже завтра…
Читайте также: