Плоттерная печать: особенности оборудования

Доступные решения

Любой плоттер – это устройство для вывода цифровой информации, вне зависимости от источника, носителя и самого устройства вывода данных. Поэтому нельзя убедительно заявить, что тот или иной вариант является лучшим. Всё зависит напрямую от финансовых возможностей покупателя дорогостоящего оборудования.

Если плоттер нужен для фотопечати, то преимущество лучше отдать барабанному устройству, которое работает в одной плоскости. Если речь идёт о печати технической документации, чертежей, таблиц, схем и всего остального, имеющего отношение к векторной графике, то без планшетного плоттера просто не обойтись. Естественно, чем большими возможностями обладает устройство вывода, тем больше его стоимость на рынке. Поэтому, прежде чем выбирать модель плоттера при покупке, нужно задуматься о целевом его использовании.

Принцип работы

При работе струйного принтера, чернила, идущие из картриджа, проходят специальные сопла, а затем попадают на бумагу. Тончайшие отверстия сопла, переносят жидкие чернила в виде микрочастиц на бумагу, создавая картинку, фотографию или же документ. В разных моделях принтеров разное количество сопел. В среднем – от 16 до 64 штук, однако многие принтеры из новых линеек могут похвастаться большим количеством сопел. Например – в модели HP DeskJet 1600 установлено 416 сопел для цветных чернил и 300 для черной краски. Исходя из этой особенности, каждый символ при печати задействует все сопла одновременно и ключевой показатель скорости печати – количество символов за одну секунду, однако для более удобного и понятного расчета используется другой показатель – количество страниц за единицу времени.

Как осуществляется хранение чернил? Патрон с чернилами, (составной частью которого и является головка принтера), Отдельная емкость, которая связана с картриджем специальным шлейфом и обеспечивает головку чернилами при печати.

Существует три различных метода нанесения краски на печатный носитель при работе:

• drop-on-deman;
• метод газовых пузырей;
• пьезоэлектрический метод.

Виды плоттеров

Перьевые плоттеры

Перьевые плоттеры — это электромеханические устройства векторного типа, и на ПП традиционно выводят графические изображения различные векторные программные системы наподобие AutoCAD. ПП создают изображение с помощью пишущих элементов, обобщенно называемых перьями, хотя имеется несколько видов таких элементов, отличающихся друг от друга используемым видом жидкого красителя. Различают одноразовые и многоразовые (допускающие перезарядку) пишущие элементы. Перо крепится в держателе пишущего узла, который имеет одну или две степени свободы перемещения.

Карандашно-перьевые плоттеры

Карандашно-перьевые плоттеры — разновидность перьевых отличаются возможностью установки специализированного пишущего узла с цанговым механизмом для использования обычных карандашных грифелей, который обеспечивает постоянное усилие нажима грифеля на бумагу и его автоподачу при истачивании. В результате не требуется постоянно следить за процессом вывода информации, как при эксплуатации ПП, в которых может засоряться канал истечения красителя

Струйные плоттеры

Струйная технология была описана выше, здесь же отметим лишь, что приемлемая цена, высокое качество и большие возможности делают струйные плоттеры серьезным конкурентом перьевых устройств. Спрос на струйные плоттеры со стороны пользователей, работающих с настольными издательскими системами и САПР, выпускающих сложные чертежи формата А0, растет, однако невысокая скорость вывода графической информации и выцветание со временем полученного цветного изображения без принятия специальных мер (использования ламинирования или специальной «самоламинирующейся» бумаги) несколько ограничивает их применение. Один из самых дешевых вариантов доступных частному лицу или малой компании, но имеет довольно дорогую стоимость на расходные материалы.

Электростатические плоттеры

Электростатическая технология основывается на создании скрытого электрического изображения (потенциального рельефа) на поверхности носителя — специальной электростатической бумаги, рабочая поверхность которой покрыта тонким слоем диэлектрика, а основа пропитана гидрофильными солями для обеспечения требуемых влажности и электропроводности. Потенциальный рельеф формируется при осаждении на поверхность диэлектрика свободных зарядов, образующихся при подаче на тончайшие электроды записывающей головки высоковольтных импульсов.

Плоттеры прямого вывода изображения

Изображение в ППВИ создается на специальной термобумаге (бумаге, пропитанной теплочувствительным веществом) длинной (на всю ширину плоттера) «гребенкой» миниатюрных нагревателей. Термобумага, которая обычно подается с рулона, движется вдоль «гребенки» и меняет цвет в местах нагрева.
Изображение получается высококачественным (разрешение до 800 тнд), однако только монохромным.
Сейчас цены на термобумагу снижаются, недостатки, в прошлом присущие ей (чувствительность к изменениям температуры окружающей среды и низкая контрастность изображения), устранены, а типы термоносителей включают в себя стандартную белую бумагу, кальку и полиэфирную пленку. Качество этих носителей удовлетворяет самым строгим архивным требованиям.

Плоттеры на основе термопередачи

Отличие этих плоттеров от ППВИ состоит в том, что в них между термонагревателями и бумагой (или прозрачной пленкой) размещается «донорный цветоноситель» — тонкая, толщиной 5-20 мкм, лента (например, лавсановая), обращенная к бумаге красящим слоем, выполненным на восковой основе с низкой (менее 200 °С) температурой плавления.

Последовательно-матричные принтеры

Технология последовательно-матричной печати (от англ. Serial Impact Dot Matrix или сокращённо SIDM), разработанная в 1964 году японской корпорацией Seiko Epson, является «прародительницей» всех современных ударных методов печати. В России она известна как «игольчатая печать», а в зарубежных странах её чаще всего называют «точечной печатью».

Последовательно-матричные принтеры отличаются по устройству от других матричных принтеров. Их печатающий механизм состоит из картриджа с красящей лентой и печатающей головки с игольчатой матрицей. Конструкция печатающего механизма показана на рисунке.

Печатающий механизм последовательно-матричного принтера

Основным конструктивным элементом последовательно-матричного принтера является печатающая головка, оснащённая набором матричных игл. Головка и картридж крепятся на подвижной каретке, которая приводится в движение электродвигателем с ременной передачей и перемещается вдоль линии печати. Иглы ударяют по красящей ленте, оставляя на носителе точки, формирующие изображение.

Следует отметить, что ни один матричный принтер, даже имеющий печатающую головку, оснащённую 48 иголками, не может достичь качества струйной и тем более лазерной печати. Если хорошенько присмотреться к буквам на игольчатом отпечатке, то можно убедиться, что они состоят из множества мелких точек, которые являются своеобразной «визитной карточкой» матричной печати. Качество изображения может быть улучшено за счёт перекрытия точек или за счёт их более близкого расположения. Чем ближе друг к другу расположены точки, тем более гладкими и чёткими получаются знаки и символы.

Устройство картриджа

Основным элементом любого печатающего устройства является картридж. Это может быть обычный, который состоит из двух бункеров, для тонера и отработки, и фотоцилиндра. Еще бывают драм-картриджи. Их конструкция позволяет разделить его на тонер и фотоэлемент.

Какая разница между драм и тонер картриджамиПодробно о drum unit, toner и принт устройствах.

Выглядит картридж примерно так, как указано на рисунке ниже. В зависимости от модели внешний вид может отличаться. Но принцип печати лазерного принтера остается неизменным независимо от конструкции. Состоит из таких частей:

• Бункер для тонера, в котором хранится порошок, ожидая своего времени применения для печати.
• Магнитный вал, через который тонер попадает с места хранения на фотоэлемент.
• Дозирующее лезвие контролирует толщину слоя порошка, который наносится на поверхность барабана.
• Ракель очищает фотобарабан после его контакта с листом бумаги после переноса красителя на бумагу от его остатков.
• Ролик заряда производит заряд поверхности фотовала.
• Отсек для отработанного порошка.
• Некоторые модели оснащаются чипами. Это небольшие по размеру микроплаты для сбора информации о количестве распечатанных листов. Чип может быть заменен при необходимости.

Что такое газовый метод?

Газовый метод, или метод газовых пузырей – это второй способ печати, который реализуется при помощи нагревания сопел. В каждом сопле установлен специальный нагревательный элемент, который при работе пропускает ток и нагревается до высокой температуры. При этом расширяются газовые пузыри, находящиеся в системе, которые и выталкивают на бумагу чернила из системы. Когда ток не поступает – сопла охлаждаются и как следствие – уменьшается газовый пузырь и в систему поступает новая порция чернил. Применение этой технологии освоила фирма Canon.

Принтеры, использующие этот метод, считаются надежнее, за счет меньшего количества деталей и подвижных элементов. Срок службы такого принтера несколько выше, чем у устройств, использующих другие системы. Помимо этого, стоит отметить, что метод газовых пузырей позволяет распечатывать изображения и фотографии с большим разрешением, однако труднее справляется с печатью областей сплошного заполнения. Специалисты утверждают, что этот метод идеально подходит для печати различных гистограмм, графиков и схожих изображений.

Как появился трехмерный принтер

Не будем слишком утомлять вас датами и кратко перескажем историю 3D-печати.

Предвестник трехмерной печати. В начале 80-х доктор Хидео Кодама разработал систему быстрого прототипирования с помощью фотополимера — жидкого вещества на основе акрила. Технология печати была похожа на современную: принтер печатал объект по модели, послойно. 

Первый 3D-принтинг. Изготовление физических предметов с помощью цифровых данных продемонстрировал Чарльз Халл. В 1984 году, когда компьютеры еще не сильно отличались от калькуляторов, а до выхода Windows-95 было десять лет, он изобрел стереолитографию — предшественницу 3D-печати. Работала технология так: под воздействием ультрафиолетового лазера материал застывал и превращался в пластиковое изделие. Форму печатали по цифровым объектам, и это стало бумом среди разработчиков — теперь можно было создавать прототипы с меньшими издержками. 

Первый производитель 3D-принтеров. Через два года Чарльз Халл запатентовал технологию и открыл компанию по производству принтеров 3D Systems. Она выпустила первый аппарат для промышленной 3D-печати и до сих пор лидирует на рынке. Правда, тогда принтер называли иначе — аппаратом для стереолитографии.

Популярность 3D-печати и новые технологии. В конце 80-х 3D Systems запустила серийное производство стереолитографических принтеров. Но к тому времени появились и другие технологии печати: лазерное спекание и моделирование методом наплавления. В первом случае лазером обрабатывался порошок, а не жидкость. А по методу наплавления работает большинство современных 3D-принтеров. Термин «3D-печать» вошел в обиход, появились первые домашние принтеры.

Революция в 3D-печати. В начале нулевых рынок раскололся на два направления: дорогие сложные системы и те, что доступны каждому для печати дома. Технологию начали применять в специфических областях: впервые на 3D-принтере напечатали мочевой пузырь, который успешно имплантировали.

В 2005 году появился первый цветной 3D-принтер с высоким качеством печати, который создавал комплекты деталей для себя и «коллег».

Ink

Ink – чернила. Представляет собой жидкую сложную смесь компонентов.

Основа — чаще всего специальным образом очищенная вода или сольвент (растворитель). Бывают пигментные и водорастворимые.

Пигментные включают в себя мельчайшие нерастворимые частицы пигмента (красящего вещества).

Чернила включают в себя не только красящее вещество, но и много других компонентов — поверхностно-активные вещества (ПАВ), сорастворители, диспергаторы (высокомолекулярные вещества, препятствующие слипанию пигмента), и т.п.

Существуют сотни разновидностей чернил — для термоструйной и пьезоэлектрической печати, для внешнего и внутреннего применения, для печати на различных носителях и т.п.

Сферы применения матричной печати

Матричная печать надёжно закрепилась в ряде отраслей, для которых скорость и качество печати не критичны, а важна стоимость владения устройством и возможность печатать многослойные документы. Матричные принтеры используются в банкоматах, терминалах по оплате услуг, пунктах обслуживания клиентов. Небольшие чековые аппараты нашли широкое применение в розничной торговле и общественном питании. Высокоскоростные принтеры используются для потоковой печати в банковской, финансовой и научной сфере, промышленности и некоторых других отраслях народного хозяйства.

31 Октября 2012

Технология печати лазерного принтера

А как печатает цветной лазерный принтер? Известно, что они в основном черно-белые, но ведь имеются и варианты цветной печати

На самом деле это не так важно и не имеет особого разграничения в действии устройства. Единственным отличием станет наличие специального картриджа

Если в простом принтере он представлен в одиночном экземпляре, то для цветной печати на лазерном принтере вам понадобится несколько маленьких блоков цветной краски, чтобы принтер мог ими манипулировать и создавать качественные изображения. Но все же стоит разобрать принцип работы лазерного принтера:

• лазерный принтер плавит тонер, а затем сгустки тонера прилипают к бумаге;
• затем специальный элемент под названием ракель (скребок) обрабатывает барабан и убирает остатки тонера;
• каронатор затем обрабатывает барабан посредством использования электростатических сил и присваивает барабану отрицательный или положительный заряд;
• затем барабан получает изображение на свою поверхность посредством использования специальных зеркал;
• затем барабан перемещается по поверхности магнитного вала, и тонер наносит на него изображение;
• после этого барабан начинает прокатываться по поверхности бумаги и оставляет на ней изображение;
• последним этапом является прокат бумаги через печку, где краска моментально впитывается в бумагу и получается качественное изображение.

Несмотря на обильное количество этапов, печать проходит довольно-таки быстро и не заставляет пользователя долго ждать.

https://youtube.com/watch?v=qKMU3jp6JsQ

Что такое плоттер и для чего он предназначен

Прежде чем приступить к обзору устройства оборудования, надо разобраться с его предназначением. В основном плоттер относится к устройствам для печати. По сути, он является аналогом принтера, но больше усовершенствованным. Устройство плоттера позволяет выполнять широкоформатную печать, создавать чертежи, 3D открытки, рекламные вывески и другую продукцию. Если принтер печатает только на бумаге, то здесь носителем может быть картон, ткань, пленка и другие синтетические материалы. Существуют специальные модели, устройство которых позволяет наносить изображение на футболки, другую легкую одежду и даже круглые предметы, например, чашки.

Плоттер является аналогом принтера, только обладает расширенными функциями

Изначально оборудование предназначалось только для печати. Со временем его устройство усовершенствовалось. Сейчас под этим понятием подразумеваются машины, которые умеют не только печатать, но и вырезать из носителя фигуры.

Encoder Disk

Encoder Disk — энкодерный диск.

Представляет собой диск из тонкого прозрачного пластика с нанесенными на его крайнюю область тонкими непрозрачными штрихами.

Является составной частью энкодерного датчика подачи бумаги, который содержит еще оптопару.

При подаче бумаги энкодерный датчик вращается, непрозрачные штрихи периодически пересекают световой поток в оптопаре.

При этом система управления получает серию импульсов. Число импульсов жестко связано с числом оборотов диска и с диаметром подающих роликов.

Поэтому, посчитав число импульсов, схема управления «знает», какая часть листа прошла через такт подачи бумаги.

Принцип работы лазерного принтера

На рынке оргтехники можно приобрести лазерное оборудование для самых разных нужд, начиная от скромных бытовых принтеров и заканчивая профессиональными моделями для крупных типографий. Но принцип работы каждого устройства остаётся неизменным, где в основе лежит метод фотоэлектрической ксерографии. Каждый принтер оснащён одинаковым набором основных элементов.

Блок сканирования

Здесь мы имеем механизм, состоящий из набора зеркал и линз. Все элементы вращаются в заданном порядке, оставляя изображение на фотопроводнике – цилиндре. Проецирование происходит посредством лазерного импульса и заряженных частиц.

В итоге на барабане остаётся неразличимая для человеческого глаза картинка. Тонкости проецирования лежат на плечах местного процессора, работающего в тандеме со сканирующим механизмом.

Картридж

Устройство, имея исходные данные от сканирования, переносит изображение непосредственно на бумагу. Сам картридж состоит из барабана с магнитом, где передвигаются заряженные частицы, а также подвижного вала, обеспечивающего контакт цилиндра с бумагой.

Блок закрепления

На последнем этапе изображение фиксируется на приёмнике – бумаге или других материалах. С помощью нагретого до высоких температур тонера на листе появляется спроецированная ранее картинка. Скорость такого «рисования» зависит от технических возможностей модели.

Все три блока обмениваются между собой данными посредством интерфейсного модуля, которым управляет процессор. А последний выполняет команды, поступившие с главной панели, персонального компьютера или другого устройства.

Основные функциональные составляющие принтера

Корпус устройства, является главным конструктивным элементом, в котором закреплены важнейшие функциональные блоки, это:

• модуль привода;
• модуль протягивания бумаги;
• модуль проявления изображения;
• модуль термической фиксации печати.

Рис. 2 Схема работы принтера

Привод

Основной деталью узла является двигатель, который вращает около 10 шестерней различной конструкции. Мотор, управляющий работой модуля, имеет вал до 6 мм и пару подшипников. Главное его достоинство, это отсутствие проблем с залипаниями между статором и ротором.

Привод работает в двух основных режимах:

• прогрев, вращение вала мотора влево;
• печать, вращение вправо.

Двигатель привода не подлежит ремонту, только замене. Стоимость детали невысока, поэтому не составляет финансовых трудностей при починке аппарата.

Механизм подачи бумаги

Листы подаются по специальному тракту, через систему валиков, по одному. Подача бумаги, в разных конструкциях лотков, может производиться сверху или снизу. Конструктивные элементы механизма в обоих случаях одинаковы:

• ролик подачи бумаги;
• тормозная площадка или шероховатый ролик—разделитель.

Часть механизма, занимающаяся отделением единственного листа, для его передачи на печать, подвергается истиранию в процессе работы. В результате сглаживания поверхности сепаратора, происходит захват нескольких листов, что приводит к другим неприятностям. Бумага сминается, рвется, и ее обрывки могут застрять в механизме.

Полый ролик с резиновой поверхностью, предназначенный для подачи бумаги, тоже не вечен и подвержен регрессивным изменениям. В результате разрушения резины, смещается позиционирование изображения и может произойти перекос бумаги в направляющих.

Узел переноса информации

Формирование изображения осуществляется модулем лазерного сканирования, закрепленного в корпусе аппарата, и фотоцилиндром, размещенным в картридже принтера.

Модуль лазерного сканирования состоит:

• из лазера с фокусирующей линзой;
• полигонального зеркала, вращаемого моторчиком;
• нескольких формирующих линз;
• стационарного зеркала.

Беспрепятственное прохождение луча лазера через линзы и качественное отображение от зеркал, обуславливает четкость печати и насыщенность цвета рисунка. Поддерживать трассу лазера в оптимальном состоянии, помогает своевременная очистка линз и зеркал от остатков тонера и бумажной пыли. Тонкая и кропотливая работа, по очистке системы, возможна только на профессиональном уровне.

Конструкция картриджа включает:

• фотоцилиндр;
• вал первичного заряда;
• ролик с постоянным магнитом.

Рис. 3 Схема работы картриджа

Светочувствительный барабан изготавливается из пустотелого валика, поверхность которого покрывается слоем с полупроводниковыми фотоэлементами. В процессе работы принтера, поверхность барабана травмируется, и его разрешение (количество точек на 1 дюйме) снижается. То есть, страдает качество изображения. В этом случае поможет или полная замена детали или только светочувствительной пленки.

Вал предварительного заряда изготавливается из металлического стержня одетого в плотную резиновую оболочку. Предназначен для покрытия барабана однородным зарядом и его стирания перед последующей задачей. Может выполнять в некоторых моделях функцию дворника по очистке фотобарабана от тонера и бумажной пыли. Из-за работы с пылеобразным тонером и возможности оседания на него бумажной пыли, подвергается загрязнению. Для сохранения скорости печати, рекомендуется регулярная очистка вала от наслоений пыли.

Магнитный валик, внутри которого установлен постоянный магнит, может иметь резиновое или другое токопроводящее покрытие. Материал поверхности определяют производители печатных аппаратов. Эта деталь подвержена определенной степени износа, которая зависит, прежде всего, от качества тонера. Деформированная поверхность валика снижает плотность печати. При восстановлении картриджей, эти валики очищаются или меняются при их грубых повреждениях.

Кроме того, в картридже присутствуют дополнительные детали, помогающие в работе или облегчающие ее, это:

• ракель, пластина, очищающая барабан от остатков красящего порошка;
• дозирующая пластинка, определяет количество тонера, наносимого на магнитный валик;
• уплотнители из фетра, для герметизации отсека с тонером.

Эти детали также подлежат очистке или замене при процедуре регенерации картриджа.

Типы принтеров: назначение

Если перечислять каждый тип принтеров по назначению, получится довольно небольшой список. Дело в том, что различное назначение могут иметь только струйные и лазерные принтеры: область применения матричных — чеки, паспорта, банковские квитанции.

Помимо бытовых принтеров, которые используются для печати дома, по назначению принтеры разделяются на:

• Офисные. Как правило, это либо быстрые черно-белые принтеры, либо мощные многофункциональные устройства (МФУ), объединяющие принтер, сканер, ксерокс — все, что может пригодиться при работе с документами.
• Широкоформатные (плоттеры). Они используются для печати наружной рекламы — крупных баннеров, плакатов, рекламы на стендах и других вещей подобного рода.
• Маркировочные. Они применяются в розничной торговле: используются для быстрой печати разного рода этикеток, которые наклеиваются на товары.
• Сублимационнные принтеры. Они используются для печати специальными чернилами на материалах, отличных от бумаги — например, для создания принтов на футболках.
• Фотопринтеры. Тут все ясно — эти принтеры предназначены для печати высококачественных фотографий.

Девушки, частенько бывающие в салонах красоты, также расскажут вам, что существуют маникюрные принтеры. Они используются для печати… рисунков на ногтях. Вот куда техника дошла!

Особенности оборудования

В качестве тонера используют положительно заряженные порошковые красители. Тогда как лазер проецирует картинку отрицательными частицами. То есть, по законам физики тонер будет притягиваться к фотопроводнику – цилиндру.

Подобный принцип взяли на вооружение бренды «Ксерокс», «Кэнон» и НР. Такой подход позволяет организовать высокую степень детализации изображения. Но в этом случае расход тонера немногим увеличен.

Производители лазерной техники «Эпсон», Kyocera и Brother используют свою технологию печати. Частицы тонера здесь имеют отрицательный заряд, а лазер меняет полярность не участков, где окажется порошок, а пустующих зон. То есть проецирование происходит методом исключения. Подобное решение позволяет более равномерно разместить краситель по бумаге и при этом сэкономить порошок.

Техника премиального уровня оснащена более продвинутыми технологиями. К примеру, помимо работы с лазером и цилиндром идёт уменьшение статического заряда бумаги, что препятствует слипанию листов. Такой функционал придётся как нельзя кстати, если речь идёт о больших объёмах печати. Тонер в отличие от красок для струйных принтеров надёжно удерживается на оттиске: не истирается, не пачкается, и сохраняется заметно дольше.