Как устроен принтер


Устройство и принцип работы лазерного принтера

Лазерные принтеры стали незаменимыми атрибутами офисной оргтехники. Такая популярность объясняется большой скоростью и невысокой себестоимостью печати. Чтобы понять, как работает эта техника, следует знать устройство и принцип работы лазерного принтера. На самом деле, вся магия аппарата объясняется простыми конструктивными решениями.

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.

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.

Конструкция картриджа

Расходный материал для лазерной печати – тонер – располагается в картридже. Рядовое устройство состоит из трёх основных отсеков, где находятся краситель, отработка и фотовал. В качестве тонера чаще всего выступают порошкообразные зёрна. В чёрной-белых моделях располагается всего один контейнер.

Красители различаются по качеству состава – степенью намагниченности и дисперсностью, а также размером зерна. Поэтому как таковых универсальных тонеров не бывает. Как правило, производили техники стараются подогнать потребности целой линейки принтеров под какой-то один краситель, а не делать оригинальной каждую модель.

Габариты картриджа могут быть самыми разными и зависят от конкретного принтера. Бытовые модели с низкой отдачей комплектуются скромными по размерам контейнерами, тогда как профессиональная техника идёт с массивными, иногда даже двойными или тройными блоками. Но конструкционные особенности устройств примерно одинаковы.

Основные элементы лазерного картриджа:

  1. Отделение для тонера, где находится порошкообразный краситель.
  2. Подвижный вал, подающий тонер на фотоэлемент.
  3. Дозатор, регулирующий объём красителя для барабана.
  4. Ракель, очищающий поверхность от использованного тонера для наложения нового слоя.
  5. Магнитный ролик, заряжающий фотовал.
  6. Отсек для использованного тонера.

Некоторые принтеры оснащаются чипованными картриджами, что позволяет отслеживать количество распечатанных листов, остаток красителя и другую информацию. Все данные отражаются в фирменном приложении производителя, которое устанавливается вместе с драйверами.

Картриджи неоднократно можно заправлять, а отдельные элементы (ролики, шестерни, валы) при необходимости заменять. За редким исключением можно встретить одноразовые решения. Но практичность покупки таких устройств под большим вопросом.

Процесс рождения оттиска

Появление изображения или текста на бумаге будет состоять из таких последовательных этапов:

  • заряд барабана;
  • экспонирование;
  • проявка;
  • перенос;
  • закрепление.

Заряд барабана

Как работает фотозаряд? Он формируется на фотобарабане (где, как уже понятно, зарождается и само будущее изображение). Для начала происходит снабжение зарядом, который может быть как отрицательным, так и положительным. Происходит это одним из следующих способов.

  1. Используется коронатор, то есть вольфрамовая нить с покрытием из углеродных, золотых и платиновых включений. Когда в дело вступает высокое напряжение, между этой нитью каркасом проносится разряд, который, соответственно, создаст электрическое поле, передающее заряд на фотобарабан.
  2. Однако использование нити приводило со временем к проблемам с загрязнением и ухудшением качества распечатанного материала. Гораздо лучше действует ролик заряда с аналогичными функциями. Сам он похож на металлический вал, который покрыт токопроводящей резиной или поролоном. Идет соприкосновение с фотоцилиндром – в этот момент ролик и передает заряд. Напряжение здесь значительно ниже, но и детали изнашиваются гораздо быстрее.

Экспонирование

Это и есть работа освещения, в результате чего часть фотоцилиндра становится токопроводящей и пропускает заряд через металлическое основание в барабане. А участок, подвергшийся экспонированию, становится незаряженным (или приобретает слабый заряд).  На этом этапе формируется еще невидимое изображение.

Технически это осуществляется так.

  1. Лазерный луч падает на поверхность зеркала и отражается на линзу, которая распределит его в необходимое место на барабане.
  2. Так система линз и зеркал формирует строчку вдоль фотоцилиндра – лазер то включается, то выключается, заряд то остается нетронутым, то снимается.
  3. Строка закончилась? Фотобарабан повернется, и экспонирование продолжится снова.

Проявка

В этом процессе большое значение имеет магнитный вал из картриджа, похожий на трубку из металла, внутри которой находится магнитный сердечник. Часть поверхности вала помещена в заправочный тонер бункера. Магнит притягивает к валу порошок, и он выносится наружу.

Важно регулировать равномерность распределения слоя порошка – для этого существует специальное дозирующее лезвие. Оно пропускает лишь тонкий слой тонера, отбрасывая остальное назад. Если лезвие установлено неправильно, на бумаге могут появиться черные полосы.

После этого тонер продвигается на участок между магнитным валом и фотоцилиндром – здесь он притянется к проэкспонированным участкам, а от заряженных оттолкнется. Так изображение становится уже более видимым.

Перенос

Чтобы изображение появилось уже на бумаге, в дело вступает ролик переноса, в металлическую сердцевину которого притягивается положительный заряд – он переносится на бумагу благодаря специальному прорезиненному покрытию.

Итак, частички отрываются от барабана и начинают перемещаться на страницу. Но удерживаются они здесь пока только из-за статического напряжения. Образно говоря, тонер просто насыпается там, где нужно.

Вместе с тонером могут попасть пыль и ворсинки бумаги, но они снимаются вайпером (специальной пластиной) и отправляются прямиком в отсек отходов на бункере. После полного круга барабана процесс повторяется.

Закрепление изображения

Для этого используется свойство тонера расплавляться при высоких температурах.  Конструктивно это в этом оказывают помощь два следующих вала:

  • в верхнем расположен нагревательный элемент;
  • в нижнем в бумагу вдавливается расплавленный тонер.

Иногда подобная «печка» представляет собой термопленку – специальный гибкий и термостойкий материал с нагревательной составляющей и прижимным роликом. Её нагрев контролируется датчиком. Как раз в момент прохода между пленкой и прижимной частью бумага и разогревается до 200 градусов, что позволяет ей легко впитать в себя ставшим жидким тонер.

Дальнейшее остывание идет естественным образом – в лазерных принтерах обычно не требуется установка дополнительной охлаждающей системы. Однако здесь еще раз проходит специальный очиститель – обычно его роль исполняет фетровый вал.

Фетр обычно пропитывают специальным составом, что помогает смазать покрытие. Поэтому другое название такого вала – масляной.

Особенности цветной печати

Среднебюджетная лазерная техника комплектуется четырьмя разноцветными контейнерами с чёрным, синим, жёлтым и красным тонером. Премиальные модели предлагают более широкий ряд оттенков, куда также включены неспектральные цвета, вроде пурпурного или коричневого.

Принцип работы цветных принтеров аналогичен черно-белым с той лишь разницей, что каждый картридж оставляет свой цвет, после чего уступает место другому. Бюджетные модели комплектуются обычным валом, который выступает в роли посредника. Здесь за каждый оборот наносится отдельный цвет. После вал делает оттиск на бумаге.

Технология 4-проходной лазерной печати HP

Более продвинутые в техническом плане модели для каждого контейнера/цвета имеют отдельный лазер, что заметно ускоряет процедуру печати. Но такая техника стоит заметно дороже, поэтому использовать её в бытовых условиях нецелесообразно.

Что касается качества оттисков, то струйные принтеры здесь выигрывают. Порошкообразный сухой тонер не может передать всю сочность цветов, с чем прекрасно справляется вязкая краска. Цена цветного лазерного принтера в разы больше струйного. Последний проигрывает только по стоимости комплектующих: тонер гораздо дешевле одноразового картриджа.

Как работают лазерные принтеры | HowStuffWorks

Термин «струйный принтер» очень описывает рабочий процесс - эти принтеры наносят изображение на бумагу с помощью крошечных струй чернил. Термин лазерный принтер , с другой стороны, немного более загадочен - как может лазерный луч, сильно сфокусированный луч света, писать буквы и рисовать изображения на бумаге?

Многие люди используют лазерные принтеры в повседневной жизни, но, скорее всего, никогда не задумываются о технологии, которая превращает эти биты цифровых данных в разборчивые изображения и текст.Очень немногие из нас когда-либо считают барабан, термоэлемент обменом данными или статическим электричеством, которые все вместе используются для печати наших заметок.

Объявление

В этой статье мы раскроем тайну лазерного принтера, проследив путь страницы от символов на экране вашего компьютера до напечатанных букв на бумаге. Как оказалось, процесс лазерной печати основан на очень простых научных принципах, применяемых исключительно инновационным способом.

.

Как работают лазерные принтеры?

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 23 января 2020 г.

Вы когда-нибудь пробовали писать лучом? света? Звуки невозможно, не так ли, но это именно то, что делает лазерный принтер когда он делает постоянную копию данных (информации) с вашего компьютер на листе бумаги. Благодаря научно-фантастическим и шпионским фильмам мы склонны думать о лазерах как о невероятных мощные световые лучи которые могут разрезать куски металла или взрывать вражеские космические корабли вдребезги.Но крошечные лазеры тоже очень полезны. более банальный способ: они читают звуки и видеоклипы с дисков в CD и DVD плееры, и они жизненно важные части большинства принтеров офисных компьютеров. Все готово? Хорошо, давайте подробнее рассмотрим, как лазерные принтеры работай!

Фото: компактный лазерный принтер не сильно отличается от струйный принтер, но он наносит чернила на страницу совершенно другим способом. Струйный принтер использует тепло для разбрызгивания капель влажных чернил из горячих, похожих на шприц трубок, а лазерный принтер использует статическое электричество для переноса сухого порошка чернил, называемого тонером.

Лазерные принтеры аналогичны копировальным аппаратам

Фото: Чернила прилипают к барабану лазерного принтера так же, как воздушный шар прикрепляется к моему пуловеру: с помощью статического электричества.

Лазерные принтеры во многом похожи на копировальные аппараты и используют ту же базовую технологию. Действительно, как мы расскажем позже в этой статье, первые лазерные принтеры были фактически построен из модифицированных копировальных аппаратов. В копировальном аппарате яркий свет используется для создания точной копии распечатанной страницы.Свет отражается от страницы на светочувствительный барабан; статичное электричество (эффект, при котором воздушный шар прилипает к вашей одежде, если вы потрете его несколько раз) заставляет частицы краски прилипать к барабану; и чернила тогда перенесены на бумагу и «сплавлены» с ее поверхностью горячим валки. Лазерный принтер работает почти так же, с одно важное отличие: поскольку нет исходной страницы для копирования, лазер должен записать это с нуля.

Представьте, что вы - компьютер, заполненный данными.Информация, которую вы хранить в электронном формате: хранится каждая порция данных электронным путем с помощью микроскопически маленького переключающего устройства, называемого транзистор. Работа принтера преобразовать этот электронный данные обратно в слова и изображения: фактически, чтобы превратить электричество в чернила. На струйном принтере легко увидеть, как это происходит: чернильные пистолеты, работающие от электричества, стреляют точными струями чернил на странице. С лазерным принтером все немного сложнее. Электронные данные с вашего компьютера используются для управления лазером. луч - и это лазер, который наносит чернила на страницу, используя статическое электричество в аналогично копировальному аппарату.

Как работает лазерный принтер

Когда вы что-то печатаете, ваш компьютер отправляет огромный поток электронные данные (обычно несколько мегабайт или миллионов символов) в ваш лазерный принтер. Электронная схема в принтере определяет что означают все эти данные и как они должны выглядеть на странице. Он заставляет лазерный луч сканировать вперед и назад через барабан внутри принтер, создавая образец статического электричества. Статический электричество притягивает к странице своего рода порошковые чернила, называемые тонер.Наконец, как и в копировальном аппарате, термоэлемент связывает тонер с бумага.

  1. Миллионы байтов (символов) потока данных в принтер с вашего компьютер.
  2. Электронная схема в принтере (по сути, маленький компьютер сам по себе) выясняет, как распечатайте эти данные, чтобы они выглядели правильно на странице.
  3. Электронная схема активирует коронный разряд провод. Это высоковольтный провод, передающий статический электрический заряд что-нибудь поблизости.
  4. коронирующий провод заряжает фоторецепторный барабан, так что барабан получает положительный заряд равномерно распределяется по его поверхности.
  5. В то же время цепь активирует лазер чтобы он нарисовал изображение страницы на барабане. Лазерный луч на самом деле не движется: он отскакивает от движущегося зеркала, которое его сканирует над барабаном. Когда лазерный луч попадает в барабан, он стирает положительный заряд, который был там и вместо этого создает область отрицательного заряда. Постепенно на барабане накапливается изображение всей страницы: где страница должна быть белой, есть участки с положительным зарядом; где страница должна быть черной, есть участки отрицательного заряда.
  6. Чернильный валик, касающийся барабана фоторецептора, покрывает его мельчайшими частицами порошкообразных чернил (тонер). Тонер получил положительный электрический заряд, поэтому он прилипает к части фоторецепторного барабана, имеющие отрицательный заряд (помните что противоположные электрические заряды притягиваются так же, как противоположные полюса магнита притягиваются). Чернила не притягиваются к частям барабана, имеющим положительный обвинение. На барабане накапливается нарисованное изображение страницы.
  7. Лист бумаги из бункера на другая сторона принтера подаётся к барабану.По мере продвижения, другой коронный провод дает бумаге сильный отрицательный электрический заряд.
  8. Когда бумага приближается к барабану, ее отрицательный заряд притягивает положительно заряженные частицы тонера далеко от барабана. Изображение переносится с барабана на бумагу, но на данный момент тонер частицы просто слегка лежат на поверхности бумаги.
  9. Бумага с краской проходит через два горячих ролика (термоэлемент). Жара и давление от ролики надежно закрепляют частицы тонера в волокнах бумаги.
  10. Распечатка выходит сбоку копира. Благодаря блоку термозакрепления бумага остается теплой. Это буквально горячие от прессы!

Кто изобрел лазерные принтеры?

До начала 1980-х годов практически ни у кого не было личного или офисного компьютера; несколько человек, которые сделали «бумажные копии» (распечатки) на матричных принтерах. Эти относительно медленные машины издают характерно ужасный визг, потому что в них используется сетка из крошечного металла. иглы, прижатые к красящейся ленте, для образования букв, цифр и символов на странице.Они печатали каждый символ по отдельности, строка за строкой, со стандартной скоростью около 80 символов. (одна строка текста) в секунду, поэтому на печать страницы потребуется около минуты. Хотя это звучит медленный по сравнению с современными лазерными принтерами, он был намного быстрее, чем большинство людей могли бы печатать буквы и отчеты с пишущей машинкой старого образца (механической или электрической клавиатурой печатные машины, которые использовались в офисах для написания писем, прежде чем доступные компьютеры сделали их устаревшими). Вы по-прежнему иногда видите счета и адресные этикетки, напечатанные точечной матрицей; вы всегда можете это сказать, потому что отпечаток довольно грубый и состоит из очень заметных точек.В середине 1980-х, когда компьютеры стали более популярными в малом бизнесе, людям требовались машины, которые могли бы печатать письма и отчеты так же быстро, как матричные принтеры, но с таким же качеством печати, какое можно было бы получить от старомодных пишущих машинок. Дверь для лазерных принтеров была открыта!

К счастью, технология лазерной печати уже развивалась. Первые лазерные принтеры были разработаны в конце 1960-х годов Гэри Старквезером из Xerox, который в своей работе основал копировальные аппараты, которые сделали Xerox такой успешной корпорацией.К середине 1970-х годов Xerox производила коммерческий лазерный принтер - модифицированный фотокопировальный аппарат с изображениями, нарисованными лазером - под названием Dover, который мог печатать около 60 страниц в минуту (одну в секунду) и продавался за колоссальную сумму в 300 000 долларов. . К концу 1970-х крупные компьютерные компании, включая IBM, Hewlett-Packard и Canon, конкурировали за разработку доступных лазерных принтеров, хотя машины, которые они придумали, были примерно в 2–3 раза больше современных - примерно такого же размера, как очень большие копировальные аппараты.

Две машины были ответственны за то, чтобы сделать лазерные принтеры предметами массового потребления. Один был LaserJet, выпущенный Hewlett-Packard (HP) в 1984 году по относительно доступной цене в 3495 долларов. Другой, LaserWriter от Apple, изначально стоил почти вдвое дороже (6995 долларов), когда был выпущен в следующем году вместе с компьютером Apple Macintosh. Тем не менее, это имело огромное влияние: Macintosh был очень прост в использовании, а с относительно недорогим программным обеспечением для настольных издательских систем и лазерным принтером это означало, что почти любой мог выпускать книги, журналы и все, что угодно, на чем можно было печатать. бумага.Возможно, Xerox и разработала эту технологию, но именно HP и Apple продали ее миру!

Первый лазерный принтер

Заглянув в архив Управления по патентам и товарным знакам США, я нашел один из оригинальных проектов лазерного принтера Гэри Старквезера, запатентованный 7 июня 1977 года. Чтобы упростить понимание, я раскрасил его и снабдил аннотациями. проще, чем технический рисунок в исходном патенте (при желании вы можете найти полную информацию, поданную в Патент США 4027961: Копировальный / растровый сканер).

То, что у нас есть, по сути, представляет собой устройство для лазерного сканирования (синего цвета), установленное на довольно обычном большом офисе. копировальный аппарат (красный). В дизайне Старквезера лазерный сканер скользит по стеклянному окну копировального аппарата и снимается с него. (место, куда вы обычно кладете документы лицевой стороной вниз), поэтому тот же самый аппарат можно использовать как лазерный принтер. или копировальный аппарат - примерно на 20–25 лет впереди офисные машины «все в одном».

Иллюстрация: оригинальный дизайн лазерного принтера Гэри Старквезера из Патент США 4027961: Копировальный / растровый сканер, любезно предоставлен Управлением по патентам и товарным знакам США.

Как это работает?

  1. Лазерный сканер создает изображение.
  2. Изображение передается через стеклянное окно копировального устройства в механизм копира под ним.
  3. Изображение отражается в зеркале.
  4. Объектив фокусирует изображение.
  5. Второе зеркало снова отражает изображение.
  6. Изображение переносится на ленту копировального аппарата.
  7. Блок проявки преобразует изображение в форму для печати.
  8. Изображение для печати переносится на бумагу.
  9. Термоэлемент надежно закрепляет изображение на странице, которая выходит на сборную стойку в верхней части устройства.

Лазерные принтеры вредны для вас?

Раньше я жил в офисе с кем-то, кто отказался делить наш офис с лазерным принтером; нам пришлось перенести машину в шкаф и держать дверь закрытой. Подобные беспокойства случаются далеко не редко, но разве это просто суеверие? Как мы видели выше, в лазерных принтерах используется тип твердых чернил, называемых тонером, который может быть источником пыльных мелких частиц (помните, что частицы сажи, выделяемые такими вещами, как выхлопные трубы автомобилей, являются одним из наиболее тревожных ингредиентов в городских условиях. загрязнение воздуха).Один Недавнее исследование показало, что некоторые принтеры выделяют около 10 миллиардов частиц на распечатанную страницу (хотя важно отметить, что тип и количество выбросов частиц сильно различаются от модели к модели). Они также производят летучие органические соединения (ЛОС) и газ под названием озон (очень реактивный тип кислорода с химической формулой O3), который токсичен и при достаточно высоких концентрациях оказывает разнообразное воздействие на здоровье. К счастью, внутри зданий озон относительно быстро превращается в обычный кислород (O2).

Представляют ли принтеры и копиры какой-либо риск для нашего здоровья? Было проведено несколько научных исследований; хотя результаты неоднозначны, они, похоже, наводят на мысль, что стоит принять меры предосторожности, например, разместить принтер подальше от рабочей станции, если вы часто им пользуетесь, и обеспечить хорошую вентиляцию. Также следует проявлять особую осторожность при замене картриджей с тонером или работе с пустыми. Вы найдете список недавних исследований в дальнейшем чтении.

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Статьи

  • Принтер, отслеживающий точки снова в новостях Сет Шон.Electronic Frontier Foundation, 6 июня 2017 г. Действительно ли принтеры записывают секретную информацию отслеживания на каждой странице?
  • Заправьте свой собственный картридж с тонером и сэкономьте связку: Wired, 28 февраля 2012 г. Заправить картриджи для струйных принтеров легко, но какой тонер для лазерных принтеров?
  • Струйная или лазерная печать: что выгоднее? Дэвид Робинсон, The Guardian, 30 марта 2013 г. Можно ли сэкономить, переключившись с струйной на лазерную? Согласно этой статье, да, если вы печатаете в относительно большом объеме (более 2000 черно-белых страниц в год).
  • Лазерное «распечатывающее устройство» стирает фотокопированные чернила с бумаги: BBC News, 15 марта 2012 г. Как новый экспериментальный «принтер» использует короткие импульсы лазерного света для стирания чернил с бумаги.
  • Миф о сотворении, Малкольм Гладуэлл. The New Yorker, 16 мая 2011 г. История изобретения лазерного принтера Гэри Старквезера и корпоративной инерции, которую ему пришлось преодолеть.
  • Очарование лазерных принтеров Питера Х. Льюиса. The New York Times, 20 ноября 1984 года. Эта старая статья из архива Times описывает появление доступных лазерных принтеров в 1984 году.

Книги

  • The Underground Guide to Laser Printers by Flash Magazine. Peachpit Press, 1993. Практическое руководство по тонкостям работы принтеров. Старый, но полезный, и его все еще легко найти на сайтах подержанных книг.

Лазерные принтеры и здоровье

Вот подборка последних статей, перечисленных в Pubmed:

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2007, 2019. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Поделиться страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2007/2019) Лазерные принтеры. Получено с https://www.explainthatstuff.com/laserprinters.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте ...

.

Как работают струйные принтеры | HowStuffWorks

Струйные принтеры

стоят довольно недорого. Они стоят меньше, чем типичный черно-белый лазерный принтер, и намного меньше, чем цветной лазерный принтер. Фактически, довольно много производителей продают некоторые из своих принтеров в убыток. Довольно часто принтер можно найти в продаже дешевле, чем вы заплатили бы за набор чернильных картриджей!

Зачем им это делать? Потому что они рассчитывают, что товары, которые вы покупаете, принесут им прибыль.Это очень похоже на то, как работает бизнес видеоигр. Оборудование продается по себестоимости или ниже ее. Как только вы покупаете оборудование определенной марки, вы должны покупать другие продукты, которые работают с этим оборудованием. Другими словами, вы не можете купить принтер у производителя A и чернильные картриджи у производителя B. Они не будут работать вместе.

Объявление

Еще один способ снизить затраты - встроить большую часть фактической печатающей головки в сам картридж.Производители считают, что, поскольку печатающая головка является частью принтера, которая, скорее всего, изнашивается, замена ее при каждой замене картриджа увеличивает срок службы принтера.

Бумага, которую вы используете в струйном принтере, во многом определяет качество изображения. Стандартная бумага для копировальных аппаратов работает, но не обеспечивает такое четкое и яркое изображение, как бумага для струйных принтеров. На качество изображения влияют два основных фактора:

Яркость бумаги обычно определяется степенью шероховатости ее поверхности.Обычная или грубая бумага будет рассеивать свет в нескольких направлениях, тогда как гладкая бумага будет отражать больше света в том же направлении. Это делает бумагу ярче, что, в свою очередь, делает ярче любое изображение на бумаге. Вы можете убедиться в этом сами, сравнив фото в газете с фото в журнале. Гладкая бумага страницы журнала намного лучше отражает свет в глаза, чем грубая текстура газеты. Любая бумага, обозначенная как яркая , обычно более гладкая, чем обычная бумага.

Другой ключевой фактор качества изображения - поглощение . Когда чернила распыляются на бумагу, она должна оставаться плотной симметричной точкой. Чернила не должны слишком сильно впитываться в бумагу. Если это произойдет, точка изменится на , растушевка . Это означает, что он будет распространяться неравномерно, чтобы покрыть немного большую площадь, чем ожидает принтер. В результате страница выглядит нечеткой, особенно по краям объектов и текста.

Как уже говорилось, растушевка вызвана поглощением чернил бумагой. Чтобы бороться с этим, высококачественная бумага для струйной печати покрыта восковой пленкой, которая удерживает чернила на поверхности бумаги. Бумага с покрытием обычно обеспечивает значительно лучшую печать, чем другая бумага. Низкое поглощение бумаги с покрытием является ключом к высокой разрешающей способности многих современных струйных принтеров. Например, типичный струйный принтер Epson может печатать с разрешением до 720x720 точек на дюйм на стандартной бумаге.При использовании мелованной бумаги разрешение увеличивается до 1440x720 точек на дюйм. Причина в том, что принтер может немного сдвинуть бумагу и добавить второй ряд точек для каждой нормальной строки, зная, что изображение не будет растушевываться и заставлять точки размываться вместе.

Струйные принтеры

могут печатать на различных носителях. Коммерческие струйные принтеры иногда распыляют прямо на предмет, например, на этикетку пивной бутылки. Для потребительского использования существует ряд специальных видов бумаги, от этикеток или наклеек до визиток и брошюр.Вы даже можете получить переводные картинки, которые позволят вам создать изображение и нанести его на футболку! Одно можно сказать наверняка: струйные принтеры определенно предоставляют простой и доступный способ раскрыть свой творческий потенциал.

Для получения дополнительной информации о струйных принтерах и связанных темах ознакомьтесь со ссылками на следующей странице.

.

Как работают 3D-принтеры?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 16 января 2020 г.

Даже лучшие художники изо всех сил стараются показать нам, какие объекты реального мира выглядят во всей своей трехмерной (3D) красе. Большую часть времени это не имеет значения - глядя на фотографию или эскиз, мы хорошая идея. Но если вы занимаетесь разработкой новых продукты, и вам нужно показать их клиентам или покупателям, ничто не сравнится с прототипом: модель, которую можно потрогать, подержать и Чувствовать.Беда только в том, что на изготовление моделей вручную уходит много времени. машины, которые могут делать «быстрые прототипы», стоят целое состояние (до полмиллиона долларов). Ура, тогда 3D-принтеры, которые немного работают как струйные принтеры, и создавайте 3D-модели слой за слоем до 10 раз скорость и пятая стоимость. Как именно они работают? Давайте принимать внимательнее!

Фото: 3D-печать в действии: это печатающая головка принтера Invent3D, медленно создавая объект, слой за слоем, брызгая расплавленным синим пластиком из его точно движущегося сопла.Фото капрала. Джастин Апдеграфф любезно предоставлен Корпусом морской пехоты США.

От ручных прототипов до быстрого прототипирования

Фото: Качественный скоростной прототип космического самолета из воска. из чертежа САПР НАСА. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC).

Раньше были такие вещи, как автоматизированное проектирование (САПР) и лазеры, модели и прототипы были кропотливо вырезаны из дерева или склеены из кусочков картона или пластика.Они могли взять дней или даже недель, чтобы заработать и обычно стоит целое состояние. Получение внесение изменений или дополнений было трудным и требовало много времени, особенно если использовалась сторонняя модельная компания, и это может оттолкнуть дизайнеров от внесения улучшений или принятия комментарии на борту в последнюю минуту: "Слишком поздно!"

С появлением более совершенных технологий, идея под названием быстрое прототипирование (RP) зародилась в 1980-х. как решение этой проблемы: это означает разработку моделей и прототипы более автоматизированными методами, обычно в часы или дни чем недели, на которые уходило традиционное прототипирование.3D печать является логическим продолжением этой идеи, в которой дизайнеры собственные быстрые прототипы, за часы, с использованием сложных машин похожи на струйные принтеры.

Как работает 3D-принтер?

Artwork: Один из первых в мире трехмерных принтеров FDM, разработан С. Скоттом Крампом в 1980-х годах. В этом дизайне модель (розовая, 40) напечатана. на опорной плите (темно-синий, 10), который движется в горизонтальной (X-Y) направлениях, в то время печати головка и сопло (2 и 4, оранжевые) перемещаются в вертикальном (Z) направлении.В качестве сырья для печати используется пластиковый стержень (желтый, 46), оплавленный печатающей головкой. Процесс нагрева тщательно регулируется термопара (электрический датчик тепла), подключенная к регулятору температуры (фиолетовый, 86). Стержень выдавливается сжатым воздухом из большого резервуара и компрессор справа (зеленый, 60/62). С тех пор все немного изменилось, но основной принцип (создание объекта путем плавления и осаждения пластика под трехмерным контролем) остается прежним.Изображение из патента США 5,121,329: Устройство и метод для создания трехмерных объектов, автор С. Скотт Крамп, Stratasys Ltd, 9 июня 1992 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Представьте, что вы строите обычный деревянный прототип автомобиля. Ты бы начните с бруска из цельного дерева и вырежьте внутрь, как скульптор, постепенно раскрывая «спрятанный» внутри предмет. Или если вы хотели сделать модель дома по проекту архитектора, вы бы построили это как настоящий сборный дом, вероятно, вырезанный миниатюрный копии стен из картона и их склейка.Теперь лазер может легко вырезать из дерева форму, и это не выходит за рамки сферы возможностей научить робота приклеивать картон вместе - но 3D-принтеры не работают ни одним из этих способов!

Типичный 3D-принтер очень похож на струйный принтер. с компьютера. Он создает 3D-модель по одному слою за раз из снизу вверх, путем многократной печати на одной и той же области методом, известным как Моделирование методом сплавленного осаждения (FDM) . Работая полностью автоматически, принтер создает модель в течение нескольких часов, поворачивая 3D CAD. втягивание в партии двухмерных, поперечных слои - эффективно разделяют 2D-отпечатки, расположенные один поверх другой, но без бумаги между ними.Вместо использования чернил, которые никогда не накапливаются объем, принтер наносит слои расплавленного пластика или порошка и соединяет их вместе (и с существующей структурой) с помощью клея или ультрафиолета.

Q: Какие «чернила» использует 3D-принтер? A: АБС-пластик!

Там, где струйный принтер распыляет жидкие чернила, а лазерный принтер использует твердый порошок, 3D-принтер не использует ни того, ни другого: вы не можете построить 3D-модель, накапливая цветную воду или черную пыль! Вы можете моделировать пластик.3D-принтер по сути работает, выдавливая расплавленный пластик через крошечное сопло, которое он перемещает точно под компьютером контроль. Он печатает один слой, ждет, пока он высохнет, а затем печатает следующий слой поверх. В зависимости от качества принтера, то вы получите либо потрясающе выглядящую 3D-модель, либо множество двухмерных пластиковых линий, грубо лежащих на друг на друга - как глазурь для торта с плохо нанесенным каналом! Очевидно, что пластик, из которого печатаются модели, имеет огромное значение.

Фото. Пластиковые корпуса компьютеров, компьютерной периферии (мыши, клавиатуры и принтеры) и других электронных устройств (калькуляторы и мобильные телефоны) обычно изготавливаются из АБС-пластика.Это внутренняя часть корпуса мобильного телефона, где показано место, где он отмечен символом переработки ABS (большего размера, вставка).

Когда мы говорим о пластике, мы обычно имеем в виду «пластик»: если вы прилежный переработчик, вы знаете, что существует много типов пластика, и все они различны как химически (в их молекулярном составе), так и физически (в их отношение к теплу, свету и т. д.). Неудивительно, что в 3D-принтерах используются термопласты (пластмассы, которые плавятся при нагревании и превращаются в твердые, когда снова охлаждают), и, как правило, тот, который называется АБС (акрилонитрилбутадиенстирол).Пожалуй, наиболее знакомый материал, из которого изготавливаются кирпичи LEGO®, ABS также широко используется в салонах автомобилей (иногда и во внешних деталях, таких как колпаки), для изготовления внутренних частей холодильников и в пластиковых деталях компьютеров (вполне вероятно, что это мышь и клавиатура, которые вы используете сейчас, сделаны из АБС-пластика).

Так почему этот материал используется для 3D-печати? На самом деле это смесь твердого и прочного пластика (акрилонитрил) с синтетическим каучуком (бутадиенстирол). Он идеально подходит для 3D-печати, потому что он твердый при комнатной температуре и плавится при температуре немногим выше 100 ° C (220 ° F), что достаточно прохладно, чтобы плавиться внутри принтера без слишком сильного нагрева, и достаточно горячее, чтобы модели, напечатанные с его помощью, выиграли ''. они тают, если их оставить на солнце.После застывания его можно отшлифовать или покрасить; Еще одно полезное свойство ABS - это то, что он имеет бело-желтый цвет в необработанном виде, но могут быть добавлены пигменты (цветные химические вещества в краске), чтобы сделать его практически любым цветом. В зависимости от типа принтера, который вы используете, вы подаете на него пластик в виде маленьких шариков или нитей (например, пластиковых ниток).

Вам не обязательно печатать в 3D с помощью пластика: теоретически вы можете печатать объекты, используя любой расплавленный материал, который достаточно быстро затвердевает и схватывается.В июле 2011 года исследователи из Английский университет Эксетера представил прототип пищевого принтера, который может печатать 3D-объекты из расплавленного шоколада!

Преимущества и недостатки

Фото: B9Creator ™ - типичный недорогой 3D-принтер своими руками. Первоначально он был доступен в виде комплекта по цене 2495 долларов; теперь он приходит в собранном виде в трех разных версиях по цене от 6000 до 12000 долларов. Фото любезно предоставлено Винделлом Х. Оскей, www.evilmadscientist.com, опубликовано на Flickr в 2012 г. по лицензии Creative Commons.

Производители 3D-принтеров заявляют, что они в 10 раз быстрее, чем другими методами и в 5 раз дешевле, поэтому они дают большие преимущества для люди, которым нужны быстрые прототипы за часы, а не дни. Хотя 3D-принтеры высокого класса, они по-прежнему дороги (обычно около 25 000–50 000 долларов), они часть стоимости более сложных машин RP (которые входят в от 100 000 до 500 000 долларов), а гораздо более дешевые машины также доступны (вы можете купить комплект 3D-принтера Tronxy примерно за 100–200 долларов).Они также достаточно маленькие, безопасные, простые в использовании и надежны (функции, которые сделали их все более популярными в таких местах, как проектные / инженерные школы).

С другой стороны, отделка моделей, которые они производят, обычно уступает тем, которые производятся на станках с РП более высокого класса. Выбор материалы часто ограничиваются одним или двумя, цвета могут быть грубыми, и текстура может не очень хорошо отражать предполагаемую отделку продукта. Как правило, 3D-печатные модели может быть лучше для предварительной визуализации новых продуктов; Больше сложные машины RP могут быть использованы позже в процессе, когда проекты ближе к доработке и такие вещи, как точная поверхность текстура важнее.

Приложения

Для чего можно использовать 3D-принтер? Это немного похоже на вопрос "Как можно ли использовать копировальный аппарат? "Теоретически единственным ограничением является воображение. На практике пределы - это точность модель, с которой вы печатаете, точность вашего принтера и материалы, которыми вы печатаете. Современная 3D-печать была изобретена около 25 лет назад, но по-настоящему он начал набирать обороты только в последнее десятилетие. Много технология все еще относительно новая; даже в этом случае диапазон использования 3D-печати довольно удивительно.

Медицина

Фото: пластиковые сердца, напечатанные на 3D-принтере, позволяют хирургам проводить операции без риска. Модель доктора Мэтью Брамлета. Фотография, являющаяся общественным достоянием, опубликована на Flickr благодаря галерее изображений NIH США и 3D Print Exchange.

Жизнь - это путешествие в один конец; склонные к ошибкам, стареющие люди со складками, осыпающиеся тела, естественно, видят большие перспективы в технологии, которая возможность создания заменяющих частей тела и тканей. Поэтому врачи были одними из первых, кто начал изучать 3D-печать.Уже у нас видел 3D-печатные уши (от индийской компании Novabeans), руки и ноги (от Limbitless Solutions, Biomechanical Robotics Group и Bespoke) и мускулы (от Корнельского университета). 3D-принтеры имеют также использовались для производства искусственной ткани (Organovo), клеток (Samsara Sciences) и кожа (в партнерстве косметических гиганты L'Oreal и Organovo). Хотя мы еще далеки от того, чтобы полностью напечатанные на 3D-принтере органы для замены (например, сердце и печень), все быстро движется в этом направлении.Один проект, известный как Тело на чипе, управляется Институтом регенеративной медицины Уэйк Форест в Северной Каролине, печатает миниатюрные человеческие сердца, легкие и кровеносные сосуды, помещает их на микрочип и проверяет их искусственной крови.

Помимо сменных частей тела, все чаще используется 3D-печать. используется для медицинского образования и обучения. В детском доме Никлауса Больница в Майами, Флорида, хирурги практикуют операцию на 3D-копии детских сердечек.В другом месте то же самое Техника используется для репетиции операции на головном мозге.

Аэрокосмическая и оборонная промышленность

Проектирование и испытание самолетов - сложный и дорогостоящий бизнес: Боинг Внутри Dreamliner около 2,3 миллиона компонентов! Хотя компьютерные модели могут использоваться для проверки нескольких аспектов того, как самолеты вести себя, точные прототипы еще нужно сделать для таких вещей, как испытания в аэродинамической трубе. А 3D-печать - простой и эффективный способ сделай это. В то время как коммерческие самолеты строятся в большом количестве, военные самолеты, скорее всего, будут сильно индивидуализированы, а 3D-печать позволяет проектировать, испытывать и производить мелкосерийные или единичные детали как быстро и экономично.

Фото: ВМС США с тех пор тестируют 3D-принтеры на кораблях. один был установлен на USS Essex в 2014 году. Теоретически бортовой принтер делает корабль более автономным, с меньшим количеством запасных частей и материалов, особенно в военное время. Это подводное беспроводное зарядное устройство, напечатанное на 3D-принтере. типично для объектов, которые могут быть напечатаны во время миссии в море. Фото Девина Писнера любезно предоставлено ВМС США.

Космические аппараты даже сложнее самолетов и имеют дополнительные недостаток в том, что они «производятся» в крошечных количества - иногда бывает только один.Вместо того, чтобы идти на все расходы изготовления уникальных инструментов и производственного оборудования, он может многое Разумнее печатать на 3D-принтере одноразовые компоненты. Но зачем вообще делать части космоса на Земле? Доставка сложных и тяжелых конструкций в пространство сложно, дорого и требует много времени; способность к производить вещи на Луне или на других планетах, может оказаться бесценно. Легко представить космонавтов (или даже роботов) в 3D. принтеры для производства любых предметов, которые им нужны (включая запасные части), вдали от Земли, когда они им нужны.Но даже обычные космические проекты, порожденные Землей, могут извлечь выгоду из скорость, простота и дешевизна 3D-печати. Последний, поддерживаемый людьми НАСА Ровер использует детали, напечатанные на 3D-принтере, созданные с помощью Stratasys.

Фото: Запасные части и ремонт - без проблем. Крупным планом - 3D-принтер Lulzbot Taz 6, который используется для изготовления запасных частей на борту военного корабля США. Фото Кристофера А. Велойказы любезно предоставлено ВМС США.

Визуализация

Создание прототипов самолетов или космических ракет является примером гораздо более широкое применение для 3D-печати: визуализация того, как новые дизайны будут смотреть в трех измерениях.Мы можем использовать такие вещи, как виртуальная реальность для это, конечно, но люди часто предпочитают то, что видят и прикоснуться. Все чаще 3D-принтеры используются для быстрого и точного архитектурное моделирование. Хотя мы (пока) не можем печатать 3D в материалах такие как кирпич и бетон, есть широкий ассортимент пластмасс доступны, и их можно раскрасить, чтобы они выглядели как реалистичные здания отделка. Таким же образом 3D-печать теперь широко используется для прототипирование и тестирование промышленных и потребительских товаров. Поскольку многие повседневные вещи вылеплены из пластика, 3D-печатная модель может выглядеть очень похож на готовый продукт - идеально подходит для фокус-группы тестирование или исследование рынка.

Персонализированные товары

От пластиковых зубных щеток до фантиков - современная жизнь здесь-сегодня, ушел-завтра - удобно, недорого и одноразово. Однако не все ценят серийное массовое производство. вот почему так популярны дорогие «дизайнерские этикетки». в в будущем многие из нас смогут воспользоваться преимуществами доступные, персонализированные продукты, изготовленные по индивидуальному заказу Технические характеристики. Ювелирные изделия и модные аксессуары уже печатается в 3D.Так же, как веб-сайт Etsy создал всемирное сообщество ремесленников, поэтому Zazzy воспроизвел что с использованием технологии 3D-печати. Благодаря простым онлайн-сервисам вроде Shapeways, каждый может сделать свои собственные ник-нэки на 3D-принтере для себя или для себя. продавать другим людям без затрат и хлопот, связанных с использованием собственного 3D-принтера (даже Staples теперь предлагает услуги 3D-печати в некоторых своих магазинах).

«Товары по индивидуальному заказу» - это не просто вещи, которые мы покупаем и используем: еда, которую мы едим, тоже может попасть в эту категорию.На приготовление нужно время, умение и терпение, потому что готовится аппетитный еда выходит далеко за рамки смешивания ингредиентов и нагревания их на плите. Поскольку большинство продуктов можно выдавливать (выдавливать через сопла), они могут (теоретически) также можно напечатать в 3D. Несколько лет назад, Зло Безумный Scientist Laboratories в шутку напечатали какие-то странные предметы из сахар. В 2013 году New York Times обозреватель А.Дж. Джейкобс поставил перед собой задачу распечатайте всю еду, включая тарелку и столовые приборы. в он случайно натолкнулся на работу Ход Липсона из Корнельского университета, кто верит, что еда может быть когда-нибудь лично, напечатана на 3D-принтере точные потребности вашего организма в питании.Что аккуратно переносит нас в будущее ...

Фото: Теоретически вы можете делать 3D-отпечатки из любого сырья, в которое вы можете подавать. ваш принтер. Вот несколько фантастических 3D-объектов, напечатанных из сахарного песка "CandyFab 4000" (взломанный старый плоттер HP) от всегда занятных людей в лабораториях злых безумных ученых. Фотография любезно предоставлена ​​Винделлом Х. Оскей, www.evilmadscientist.com, опубликована на Flickr в 2007 году по лицензии Creative Commons License.

Будущее 3D-печати

Многие люди верят, что 3D-печать возвестит не только о приливной волне нахальных пластиковых уловок, но революция в обрабатывающей промышленности и мировая экономика, которой он управляет.Хотя 3D-печать будет безусловно, позволяет нам делать наши собственные вещи, есть ограничить то, что вы можете достичь самостоятельно с помощью дешевого принтера и трубка из пластика. Реальные экономические выгоды могут быть получены, когда 3D-печать повсеместно принята крупными компаниями в качестве центрального столп обрабатывающей промышленности. Во-первых, это позволит производители предлагают гораздо больше возможностей для настройки существующих продуктов, поэтому доступность серийного массового производства будет в сочетании с привлекательностью одноразового ремесла, сделанного на заказ.Во-вторых, 3D-печать - это, по сути, роботизированная технология, поэтому она будет снизить стоимость производства до такой степени, что опять же, экономически выгодно производить товары в Северной Америке и Европа, которую в настоящее время собирают дешево (плохо оплачиваемыми людьми) в таких местах, как Китай и Индия. Наконец, 3D-печать повысит производительность (поскольку для изготовления тех же вещей потребуется меньше людей), снижение общие затраты на производство, что должно привести к снижению цен и больший спрос - и это всегда хорошо для потребителей, производители и экономика.

.

Смотрите также