Принтер

Комп'ютерний принтер (англ. printer — друкар) — периферійний друкувальний пристрій, що підключається до комп'ютера (чи очікує підключення накопичувача або мережі) і має змогу друкувати текстову та іншу графічну інформацію на папері.

Принтер Canon PIXUS 560i

Надрукований документ також називають роздруківкою або твердою копією^[en] (англ. hard copy).

Принтер має перетворювач цифрової інформації (текст, фото, графіка), що зберігається в запам'ятовувальних пристроях комп'ютера, фотоапарата та цифрової пам'яті.

Коротке порівняння технологій друку

За технологією друку принтери поділяють на матричні, струменеві, лазерні й сублімаційні, а за колірністю друку — на кольорові й монохромні.

Монохромні принтери можуть друкувати зображення, що має кілька градацій одного кольору, зазвичай, чорного (хоча зрідка застосовують інші кольори: синій, червоний чи зелений).

Із розвитком комп'ютерних технологій крім монохромних набули поширення принтери, що можуть друкувати майже весь спектр кольорів, видимий людським оком. Такі принтери називають «кольоровими».

Матричні принтери застосовують як спеціалізовані для друку на рулонах паперу в лабораторіях, банках, бухгалтеріях, для друку на багатошарових бланках (наприклад, паспорти, авіаквитки), а також, коли важливий саме факт друку ударом. Вважається, що факт удару ускладнює несанкціоновані зміни фінансового документа^{[джерело не вказане 4220 днів]}.

Інші інтеграції й застосування

Набули поширення багатофункціональні пристрої, в яких об'єднано принтер і сканер. Здебільшого вони мають функції копіювального апарата, а іноді — також і факса. Таке поєднання зручне в офісній роботі.

Сучасні технічні вимоги для принтерів початкового рівня

Для друку фото розміром 10х15 см, знятого на фотоапарат 5,25 мегапікселів принтер повинен мати роздільну здатність не менше 2560:10см*2,54 см=650 dpi (точок на дюйм).

Людина неозброєним оком може оцінити поліпшення зображення фотографії з роздільною здатністю до 750 dpi і фотографічною широтою до 24 біт за 3 базовими кольорами, Truecolor, і 8 біт сірого, тобто фотографії що містить до 16..777 216 кольорів з плавними, реальними півтонами і до 256 градацій сірого. До цих характеристик «близькі» результати друку на аналоговий кольоровий фотопапір, друк сублімації «схожий» на якісний, струменевий і лазерний друк перебувають на початку шляху до цих можливостей.

Способи з'єднання принтера

Найпоширенішим способом з'єднання є через USB-інтерфейс. Він дає змогу надавати більше інформації про стан принтера (наявність паперу та інших матеріалів для друку, помилки, що сталися під час друку), повідомляти про потребу втручання людини для технічного обслуговування чи ремонту тощо.

Принтери, що мають мережевий інтерфейс, підключаються до локальної мережі безпосередньо, що надає змогу користуватися принтером з усіх підключених до мережі пристроїв.

Можуть застосовуватися також бездротові підключення принтерів за допомогою Інфрачервоних портів, Bluetooth, Wi-Fi.

Сучасні принтери читають флеш-пам'ять, мають відеоекран і дозволяють друкувати фотографії без комп'ютера.

Раніше з'єднання принтера з комп'ютером відбувалось через послідовний порт зі швидкістю до 50 Кб/с. З'єднання через паралельний порт забезпечує значно більшу швидкість і тривалий час було основним інтерфейсом для підключення принтерів.

Принципи роботи

Ера домашніх принтерів почалася з 1985 року, коли на ринку з'явилися принтери LaserJet від Hewlett-Packard і LaserWriter від Apple Computer.

Лазерні принтери

Лазерний принтер HP LaserJet 1012

Принцип технології полягав у тому, що на поверхні фотобарабану коротроном (скоротроном) заряду, або валом заряду рівномірно розподіляється статичний заряд, після цього світлодіодним лазером (або світлодіодною лінійкою) на фотобарабані знімається заряд — тим самим на поверхню барабана поміщається приховане зображення. Далі на фотобарабан наноситься тонер, після цього барабан прокочується папером, і тонер переноситься на папір коротроном перенесення, або валом перенесення. Тонер, залежно від знаку його заряду, може притягуватися до поверхні, що зберегла приховане зображення або фону. Після цього папір проходить через блок термозакріплення для фіксації тонера, а фотобарабан очищається від залишків тонера і розряджається у вузлі очищення.

Світлодіодні принтери

Світлодіодний принтер Kodak

Принцип роботи світлодіодних принтерів багато в чому схожий з принципом роботи лазерних. Робота принтера заснована на принципі сухого електростатичного переносу.

Принципова відмінність світлодіодного від лазерного принтера полягає в механізмі освітлення світлочутливого валу. У випадку лазерної технології це робиться одним джерелом світла (лазером), який за допомогою скануючої системи призм та дзеркал пробігає всією поверхнею валу. У світлодіодних ж принтерах замість одного лазера використовується лінійка світлодіодів, розташована вздовж всієї поверхні валу. Кількість світлодіодів в лінійці становить від 2,5 до 10 тисяч штук.

Струменеві принтери

Струменевий принтер Canon S520

Такий принтер формує зображення на носієві з крапок за допомогою матриці, що друкує рідкими барвниками. Картриджі з барвниками бувають із вбудованою друкуючою головкою або друкуюча матриця є деталлю принтера, а змінні картриджі містять тільки барвник.

Якщо принтер не використовувати протягом тривалого часу (тиждень і більше), зазвичай відбувається висихання залишків барвника на соплах друкуючої головки.

Друкуючі головки струменевих принтерів створюються з використанням таких типів подачі барвника:

Безперервна подача (Continuous Ink Jet) — подача фарбника під час друку відбувається безперервно, факт попадання фарбника на задруковувану поверхню визначається модулятором потоку фарбника. У технічній реалізації такої друкуючої головки в сопло під тиском подається фарбник, який на виході з сопла розбивається на послідовність мікрокрапель (об'ємом декількох десятків піколітрів), яким додатково надається електричний заряд. Розбиття потоку фарбника на краплі відбувається розташованим на соплі п'єзокристалу, на якому формується акустична хвиля (частотою в десятки кілогерц). Відхилення потоку крапель проводиться електростатичною відхиляючою системою (дефлектором). Ті краплі фарбника, які не повинні потрапити на задруковувану поверхню, збираються в збірку фарбника і, як правило, повертаються назад в основний резервуар з фарбником.

Подача на вимогу (англ. Drop-on-demand) — подача фарбника з сопла друкуючої головки відбувається тільки тоді, коли фарбник дійсно треба нанести на відповідну соплу область задруковуваної поверхні. Саме цей спосіб подачі фарбника і набув найширшого поширення в сучасних струменевих принтерах.

У наш час існує дві технічні реалізації цього способу подачі фарбника: П'єзоелектрична (Piezoelectric Ink Jet) — над соплом розташований п'єзокристал з діафрагмою. Коли на п'єзоелемент подається електричний струм він згинається і тягне за собою діафрагму — формується крапля, яка згодом виштовхується на папір. Широкого поширення набула в принтерах компанії Epson. Технологія дозволяє змінювати розмір краплі.

Термічна (Thermal Ink Jet), також звана BubbleJet — Розробник — компанія Canon. Принцип був розроблений наприкінці 70-х років. У соплі розташований мікроскопічний нагрівальний елемент, який при проходженні електричного струму миттєво нагрівається до температури близько 500 °C, при нагріванні в чорнилі утворюються газові бульбашки (англ. bubbles — звідси і назва технології), які виштовхують краплі рідини з сопла на носій. У 1981 році технологія була представлена на виставці Canon Grand Fair. У 1985-му з'явилася перша комерційна модель монохромного принтера — Canon BJ-80. У 1988 році з'явився перший кольоровий принтер — BJC-440 формату A2, з роздільною здатністю 400 dpi.

Сублімаційні принтери

Термосублімація (сублімація) — це швидкий нагрів фарбника, коли пропускається рідка фаза. З твердого фарбника відразу утворюється пара. Чим менша порція, тим більша фотографічна широта (динамічний діапазон) перенесення кольорів. Пігмент кожного з основних кольорів, а їх може бути три або чотири, знаходиться на окремій (або на загальній багатошаровій) тонкій лавсановій стрічці (термосублімаційні принтери фірми Mitsubishi Electric). Друк остаточного кольору відбувається в декілька проходів: кожна стрічка послідовно протягується під щільно притиснутою термоголовкою, що складається з безлічі термоелементів. Ці останні, нагріваючись, переганяють фарбник. Крапки, завдяки малій відстані між головкою і носієм, стабільно позиціонуються і виходять вельми малого розміру. До серйозних проблем сублімаційного друку можна віднести чутливість вживаного чорнила до ультрафіолету. Якщо зображення не покрити спеціальним шаром, який блокує ультрафіолет, то фарби незабаром вицвітуть. При застосуванні твердих фарбників і додаткового ламінуючого шару з ультрафіолетовим фільтром для оберігання зображення, отримувані відбитки добре переносять вологість, сонячне світло і навіть агресивні середовища, але зростає ціна фотографій. За повноколірність технології сублімації доводиться платити великим часом друку кожної фотографії.

До найвідоміших виробників термосублімаційних принтерів відносяться фірми: Mitsubishi, Sony і Toshiba. Фірми — виробники пишуть про фотографічну широту кольори в 24 біти, що більше бажане, чим дійсне. Реально, фотографічна широта кольору становить не більше 17 біт.

Безбарвні термопринтери

Друк відбувається завдяки нагріву термопаперу

Матричні принтери

Матричний принтер Epson MX-80

Матричні принтери — найстаріші з нині вживаних типів принтерів. Зображення формується друкуючою головкою, яка складається з набору голок (голкова матриця), що приводяться в дію електромагнітами. Головка пересувається по-рядково вздовж аркуша, при цьому голки вдаряють по паперу через фарбувальну стрічку, формуючи точкове зображення. Цей тип принтерів називається SIDM (англ. Serial Impact Dot Matrix — послідовні ударно-матричні принтери).

Типовий результат роботи матричного принтеру в режимі draft. Цей малюнок показує фрагмент друку розміром приблизно 4,5×1.5 см

Основними недоліками матричних принтерів є: монохромность, низька швидкість роботи і високий рівень шуму. Матричні принтери поширені досі завдяки дешевизні копії (витратним матеріалом, по суті, є тільки фарбувальна стрічка) і можливості роботи з безперервним (рулонним, фальцованим) і копіювальним папером.

Гусеничні принтери (train printer)

Набір букв закріплений на гусеничному ланцюжку.

Ланцюжкові друкуючі пристрої (chain printer)

Характеризувалися розміщенням друкуючих елементів на сполучених в ланцюг пластинах; Термічні принтери фірми Xerox. Характеризуються витратним матеріалом — речовиною на основі парафіну, плавкою при 60 гр. за Цельсієм.

Використання принтерів не за призначенням

Останнім часом все частіше принтери стали використовуватися для друку не тільки на папері. Наприклад, радіоаматори використовують лазерні принтери в «лазерно-прасковій» технології виготовлення плат, наносячи травну маску за допомогою лазерного принтера. Перспективною є технологія друку електронних схем за допомогою принтера, коли в картридж замість чорнила заливають спеціальні хімічні речовини.

Плоттери

Широкоформатний принтер. Формат друку від А2 до А0+. Звичайно це струменеві принтера. Іноді зустрічаються інженерні машини на основі лазерного друку.

Тривимірні принтери

Принцип роботи 3D принтера заснований на пошаровому відтворенні 3D моделі

Спеціальні принтери

Принтери штрих-кодів, чекові принтери тощо

Ринок

За даними аналітичного агентства IDC, загальні поставки на світовий ринок 2011 року склали 126 млн друкуючих пристроїв (принтерів, копірів і МФП). У порівнянні з 2010 обсяг ринку майже не змінився — зростання склало 0,7%.

Перше місце за обсягом поставок зберіг Hewlett-Packard (41,5% від загального числа). За рік поставки вендора скоротилися на 0,7%. На другому і третьому місцях Canon і Epson, яким належить відповідно 18,4% і 14,1% ринку. Далі — Samsung (5,7%) і Brother (5,7%).

Струменеві пристрої в IV кварталі 2011 зайняли 66% усього обсягу поставок, монохромні лазерного типу — 25%, кольорові лазерні — 6%.

Виробники альтернативних ВМ на пострадянському просторі

На пострадянському просторі можна виділити такі компанії-виробники СНПЧ як Ciss, ColorWay, Inksystem, Inktec (Росія), Liteprint, Lucky Print, Resetters, Revkol, Printchip (Білорусь) та WWM (Україна).

Сайти виробників принтерів

• Brother [ 23 березня 2022 у Wayback Machine.]
• Canon [ 24 березня 2022 у Wayback Machine.]
• Epson [ 24 березня 2022 у Wayback Machine.]
• HP (Hewlett-Packard) [ 22 квітня 2009 у Wayback Machine.]
• Konica-Minolta [ 26 березня 2017 у Wayback Machine.]
• Kyocera [ 29 січня 2004 у Wayback Machine.]
• Lexmark [ 17 грудня 2007 у Wayback Machine.]
• Nashuatec [ 4 серпня 2019 у Wayback Machine.]
• OKI [ 21 липня 2011 у Wayback Machine.]
• Panasonic [ 27 листопада 2015 у Wayback Machine.]
• Ricoh [ 8 квітня 2021 у Wayback Machine.]
• Samsung [ 24 березня 2022 у Wayback Machine.]
• TallyGenicom [ 21 березня 2009 у Wayback Machine.]
• XEROX [ 24 березня 2022 у Wayback Machine.]

Техніко-економічний аналіз сучасних технологій цифрового друку

За поширеністю лідером є струменевий друк, другим — лазерний, третім — термосублімаційний, четвертим — матричний^{[джерело не вказане 4220 днів]}. При струменевому, лазерному і матричному способах друку лінеатура становить 300-80-30 lpi, і залежить від роздільної здатності пристрою. При сублімаційному друці лінеатура отримуваних півтонів більше 300 lpi, тому наймасовіше застосування монохромні лазерна і матрична технології отримали для друку текстів і графіки, а повнокольорова термосублімациійна технологія використовується у фотопринтерах. Кольоровий струменевий друк дає добрі результати при друці текстів, графіки і фотографій.

За кольороутворенням до повнокольорових (англ. continuous tone — безперервний тон кольору) належать тільки принтери термосублімаційної технології. Струменева, лазерна і матрична технології — растрові (англ. bi-level — два рівні), тобто, для отримання однієї повнокольорової точки растру (2 рівень) потрібен мікрорастр — по 16х16=256 «службових» мікропікселів кожного кольору (1 рівень). Головний конструктивний недолік лазерних технологій — труднощі досягнення допуску більше 1200dpi, крапок на дюйм. В наш час^[коли?] межа для лазерного друку кожного кольору при раструванні 2400dpi /16=150 lpi, що на порядок гірше за характеристики аналогового кольорового фотопаперу.

Нові модифікації лазерних, струменевих і термосублімаційних технологій друку дають добрі результати і належать до комбінованих (англ. contone — напівтоновий колір). Contone = bi-level + continuous tone. Таке півтонове зображення місцями друкується крапками, а місцями — безперервною заливкою, барвником. Струменева й лазерна технології друкують крапки з «чіткими» межами, без перекриття, але якщо роздільна здатність менша 4800dpi, то на остаточному зображенні видно растр, в аналоговій фотографії кажуть про зернистість зображення. На аналоговому кольоровому фотопапері зображення створюється теж крапками (зернами) з «чіткими» межами, але роздільна здатність фотопаперу більша і зображення виходить дрібнозернистим. У термосублімаційній технології сусідні пікселі частково перекриваються. Це знижує роздільну здатність до 300 lpi (300 lpi для растру — 300х16=4800dpi), але створює ефект безперервності зображення, як на аналоговому кольоровому фотопапері. Візуально, фото, видруковане на термосублімаційному принтері, виглядає відмінно.

До переваг лазерного друку належить постійна готовність до роботи. У лазерного принтера тонер не сохне, ніщо не засмічується. Щоправда, тонер і папір дряпають світлочутливий шар на барабані, що обмежує термін служби барабана 4-5 заправками картриджа. Ресурс фотобарабана зазвичай розраховано на 10—15 тис. сторінок. Ресурс картриджа розраховано на 2.000 — 5.000 сторінок (при 5% заповненні аркуша, яке є характерним для друку переважно тексту з незначними вставками графіки).

Картриджі лазерних принтерів у більшості фірм продаються в комплекті зі світлочутливим барабаном, тому одноразове їх використання виходить досить дорогим. Заради економії споживачі іноді повторно заправляють картриджі тонером (до 4-5 разів) як самостійно, так і користуючись послугами невеликих спеціалізованих підприємств.

Лазерні принтери друкують швидше від струменевих та інших принтерів. Лазерні принтери можуть використовувати різний папір (наприклад, текстуру) і плівки. Відбитки з лазерного принтера стійкіші до вологи, агресивних середовищ, проте, оскільки зображення лазерного принтера закріплюється на носіях шляхом нагрівання, то з часом, може відбуватися обсипання зображення, особливо коли папір піддається механічному впливу.

Витратні матеріали для лазерних принтерів у перерахунку на 1 стандартну сторінку дешевші, ніж для струменевих принтерів. Найдешевші витратні матеріали для матричних принтерів. Однак повноколірні лазерні принтери мають фактично 4 окремих вузли для нанесення зображення, тому таке обладнання дорожче в порівнянні зі струменевими, термосублімаційними й матричними принтерами. Комплект картриджів для повноколірного лазерного принтера з світлочутливими барабанами вартує приблизно в 5 разів дорожче за монохромний картридж.

Головні конструктивні недоліки струменевих технологій: проблеми із засиханням чорнила і засміченням сопел та дефекти відтворення слабозабарблених фрагментів зображення. Причин засмічення сопел багато. Наприклад:

• на поверхні чорнила утворюється плівка оксиду, яка при повній витраті чорнила картриджа потрапляє в сопла,
• випаровування води з чорнильної суспензії і загустіння чорнила,
• злипання зерен у пігментному чорнилі,
• чорнило пригоряє на термоелементах і ця луска летить у фільтр і сопла і т. д.

Фільтри картриджа з поролону не достатньо ефективні і накопичують «сміття» при неодноразовому використанні картриджа після перезаправки. При допуску 4800dpi краплі повинні падати на папір з кроком 25,4\4800=0,0053 мм. При кожному роздруку термічні або п'єзоелектричні насоси виштовхують з кожного сопла мільйони крапель чорнила ємкістю 2 піколітри. При зустрічі з папером крапля розбризкується, чорнило вбирається й розпливається. Пляма чорнила за діаметром виходить, приблизно, в 2 рази більшою від сопла, що викинуло краплю. Сопло має діаметр близько 0,0053\2=2,6 мікрон. Природно, що засмітитись соплу діаметром менше 3 мікрон дуже просто. Хоча б якесь (із більш ніж 400 сопел друкуючої головки) обов'язково засмітиться.

Для відтворення світлої ділянки зображення будь-якого кольору потрібно мало забарвлених «службових» мікропікселів, в результаті виходять рідкісні крапки на «великій» площі зображення — просто незабарвлений папір. А людина судить про якість зображення, в першу чергу, виходячи з достовірності відтворення саме світлих відтінків зображення. Щоб пом'якшити цей недолік, до чотирьох базових кольорів (CMYK) додаються по одному або по два світлі (hell) варіанти блакитного (C-hell), пурпурового (M-hell), жовтого (Y-hell) і чорного (К-hell) чорнила. Зазвичай буває не більше 8 чорнильниць. Комплект фірмових картриджів для струменевого принтера ємкістю по 5-10 мл коштує достатньо дорого (20-30€)^[коли?], а витрачається чорнило не тільки на друк, але і на прочищення сопел. Оптимальніше, коли чорнильниці нерухомі на корпусі принтера, вони більші за об'ємом, можна використовувати більше світлих кольорів, вони не знижують швидкості друку за рахунок інерції і створюються умови для зниження ефекту засихання чорнила за рахунок продування повітрям сопел друкувальної головки після закінчення роботи. Інші недоліки струменевих технологій: невисока швидкість повноколірного друку, обумовлена в основному раструванням і кількістю додаткових світлих кольорів, вицвітанням кольорів зображення, «водобоязнь» відбитків при використанні водорозчинного чорнила і обсипання зображення^{[джерело не вказане 4220 днів]}, при використанні пігментного чорнила, чутливість до сорту паперу.

До переваг сублімаційного друку відноситься^{[джерело не вказане 4220 днів]} можливість змішувати на носієві зображення (паперу) кольору в достатньо широкому діапазоні (до 6 біт кожного з базових кольорів). Найсвітліші тони формуються в хмарці барвника так само природно, як і темніші. В струменевих принтерів це завдання частково вирішується, на жаль, за рахунок додавання чорнильниць світлих тонів, тобто — ускладнення апаратури і подорожчання друку. Не менш складні шляхи рішення цієї задачі для лазерних технологій, де використовують попереднє змішування кольорів на барабані за допомогою магнітних добавок до тонера або змішуванням кольорів на проміжному носієві з подальшим друком на папір.

До серйозних проблем сублімаційного друку можна віднести^{[джерело не вказане 4220 днів]} вкрай повільне виведення фотографій (фото10х15 см друкується більше 1 хвилини) і чутливість чорнила до ультрафіолету. Комплекти для сублімаційного друку поки що^[коли?] дорогі (одне фото10х15 см вартує не менше 0,4€, комплект на 100 аркушів коштує 35€). Зараз найпопулярніший, якнайкращий за якістю і найдешевший спосіб друку повнокольорових фотографій з цифрових носіїв — це друк на аналоговий кольоровий фотопапір у фотосалонах (одне фото10х15 см вартує 0,08-0,15€). Друк на аналоговий кольоровий фотопапір у фотосалонах проводиться на цифрових друкувальних автоматичних машинах. Папір рухається в друкувальній машині, цифрова інформація порядково перетворюється в світловий потік, світловий потік порядково експонує кольоровий аналоговий фотопапір, потім фотопапір проявляють «мокрим» хімічним способом. Швидкість друку близько 1000 фотографій в годину, тобто в 5-15 разів швидше за цифровий друк. На кольоровому аналоговому фотопапері в кожному з 3 субтрактивних шарів допуск більше 2000 lpi, фотографічна широта до 6,7 біт, тобто фотографія, зроблена на кольоровому аналоговому фотопапері, може містити до 1 123 836 (20,1 Bit) кольорів з плавними, реальними півтонами.

Аналогову кольорову фотографію винайшов француз Л.Дюко дю Орон 140 років тому (1868–1869), а цифрова кольорова фотографія молода, вона — дитя американської космічної розвідки часів холодної війни і сьогодні бурхливо розвиваються всі її розділи, у тому числі і цифровий повноколірний друк. Сьогодні здається фантазією, що невелика компанія з Австралії Silverbrook Research має намір потіснити основних гравців на ринку струменевих принтерів для домашнього користування, запропонувавши вдосконалений принтер Memjet з використанням нанотехнологій. Вони стверджують, що дослідний зразок Memjet вже готовий і видає близько 60 сторінок в хвилину, максимальна роздільність друку 1600 х 1600dpi, у нього 80 струменевих головок, і базова модель для монохромного друку коштуватиме менше $150, а фотопринтер — менше $200. Принтер великого формату оцінюють в $5.000. Розробка Memjet тривала майже десять років. У назві Memjet відображено використання MEMS (мікроелектромеханічних систем) для управління струменевим друком. Основу складають декілька MEMS-блоків шириною 20 мм, які містять 5 каналів для чорнила різних кольорів і сопел, загальною кількістю 6400. Окремий чип управляє формуванням крапель розміром близько 1 піколітра, що утворюються з швидкістю близько 900 млн крапель в секунду. Загальна кількість сопел для принтера формату А4 становить 70400. В підсумку можна говорити про те, що технології цифрового повноколірного друку за станом на 2007 р. знаходяться у стадії пошуку технічного вирішення. Нам здається, що це вирішення може бути в об'єднанні лазерної, струменевої та сублімаційної технологій.

Джерела

1. . pp.ptngu.com. Архів оригіналу за 6 грудня 2021. Процитовано 6 грудня 2021. 
2. . Архів оригіналу за 10 травня 2015. Процитовано 20 липня 2019. 
3. . Архів оригіналу за 11 листопада 2007. Процитовано 1 жовтня 2019. 

Посилання

• Як працює лазерний принтер [ 20 червня 2015 у Wayback Machine.]

Див. також

• Побутова техніка
• Факс