светодиодная технология печати что это
Цветная лазерная и светодиодная печать
Основные принципы построения изображения и перевода его с «языка цифр» в видимый отпечаток полностью аналогичны тому, как это происходит в чёрно-белых принтерах. Поэтому рассмотрим здесь только создание цветного изображения, используемые для этого элементы и технологические решения. Для создания цветного изображения принтер должен сформировать на бумаге 4 накладывающихся друг на друга изображения, каждое из которых будет окрашено в свой цвет: голубой, пурпурный, жёлтый или чёрный. Это основные полиграфические цвета, участвующие в субтрактивной модели создания цветного изображения. Существуют 2 различных способа создания полноцветного изображения: многопроходная и однопроходная технология.
Многопроходная технология подразумевает наличие в принтере промежуточного носителя (т.н. ремня переноса изображения) на который на каждом из проходов попадает изображение своего цвета. После формирования всех четырёх изображений готовая полноцветная картинка переводится с ремня переноса на бумагу точно так же, как в рассмотренном выше чёрно-белом варианте на этапе 5. Такая технология очень хорошо отработана — принтеры и копировальные аппараты, использующие её, были самыми первыми полноцветными устройствами. На сегодня эта технология используется в основном в самых младших моделях цветных лазерных принтеров, что позволяет делать их весьма дешёвыми. Одним из основных недостатков такой технологии считается достаточно низкая скорость цветной печати (для формирования полноцветного изображения, как хорошо видно на анимации слева, механизм принтера вынужден совершить 4 рабочих хода). Кроме того, в силу достаточно большого количества подвижных элементов внутри принтера, при работе такого механизма создаётся много шума (особый вклад в это вносит вращающийся револьвер с тонер-картриджами). Скорость чёрно-белой печати таких принтеров обычно приближается к скорости печати хороших сетевых принтеров, а себестоимость чёрно-белой печати практически равна себестоимости печати на обычном чёрно-белом принтере. Необходимо обратить внимание, что ресурс фотобарабана и ремня переноса изображений для многопроходных принтеров обычно заявляются для чёрно-белых отпечатков. При цветной печати заявленный ресурс надо делить на 4.
Однопроходная печать (в наиболее характерной своей реализации, в том числе используемой и в цветных принтерах Оки) подразумевает наличие в принтере четырёх печатных механизмов, расположенных в ряд (тандемный тип) и создающих полноцветное изображение непосредственно на бумаге за один проход. Бумага движется на транспортном ремне через принтер и проходит последовательно под каждым из четырёх цветных фотобарабанов, с которых на неё переносится тонер, в результате чего за один проход создаётся полностью сформировавшееся цветное изображение. Такой способ формирования изображения позволяет достигать весьма высокой скорости цветной печати, в 3-4 раза превышающей скорость печати многопроходных принтеров (что очевидно).
Скорость чёрно-белой печати при этом также весьма высока. При чёрно-белой печати печатные барабаны цветов C,M и Y поднимаются над поверхностью бумаги и не принимают участия в создании изображения, благодаря чему их ресурс при чёрно-белой печати не расходуется. А чёрный барабан имеет возможность вращаться быстрее, так как отсутствуют дополнительные потребители энергии в виде трёх других фотобарабанов. Благодаря прямому маршруту прохождения бумаги появляется возможность использовать носители достаточно большой плотности, а кроме того, в силу отсутствия промежуточных носителей, можно использовать материалы превышающие стандартную длину: в частности печатать на баннерах длиной до 1.2 метра! Справедливости ради, следует заметить, что однопроходная технология цветной печати, впервые реализованная на бюджетных цветных принтерах именно фирмой OKI (модель OKIPAGE 8c, появившаяся в начале 1998 года). Эта модель стала возможной в основном благодаря тому, что для засветки фотовалов используются компактные светодиодные линейки, а не громоздкие оптико-механические лазерные системы.
Однако, для достижения быстрой цветной печати, сегодня однопроходная технология используется в цветных принтерах многих производителей (хотя далеко не для всех очевидно, что скорость печати вообще является важным фактором для цветных принтеров). Но реализация часто отличается от изложенной выше. Ниже приведён один из примеров (применяется в принтерах Konica-Minolta и Xerox). Для печати используется печатный картридж, в котором содержится 3 вала, два из которых формируют промежуточное двух-цветное изображение, а на третьем изображения с двух валов складываются и формируют полноценное цветное изображение, которое тут же наносится на бумагу и закрепляется в печке. Для засветки фотовалов используется остроумная система разделения лазерных лучей, имеющая фирменное название у каждого из производителей. Очевидным недостатком такой системы является невозможность экономии ресурса неиспользуемых валов при чёрно-белой печати: ведь все 3 вала всегда будут находиться во взаимном соприкосновении и постоянно вращаться вне зависимости от того, цветное изображение создаёт принтер или чёрно-белое. С другой стороны принтеры, использующие такой метод формирования изображения, являются весьма компактными и у них удобно реализован доступ к расходным материалам. Да и печатный картридж всего один вместо четырёх, как в рассмотренном выше варианте. Следует отметить, что расходными материалами для цветных принтеров являются 4 тонера (по цветам CMYK), которые устанавливаются в принтер по отдельности; фотобарабан или фотобарабаны (для однопроходной печати), ремень переноса для многопроходного принтера и транспортный ремень в однопроходных принтерах, а также печка. Часто производители не заявляют печку в качестве расходного материала, но обычно её ресурс заметно ниже ресурса самого принтера и пользователю рано или поздно нужно будет её заменить. Лёгкость замены и отсутствие необходимости производить замену при помощи сервисного инженера может являться заметным преимуществом.
В отличие от чёрно-белых принтеров, в цветных не может быть применена система рециркуляции тонера, потому как в процессе работы тем или иным образом тонер одного цвета может попасть в зону картриджа другого цвета. Если при этом он будет отправлен в систему рециркуляции, то цвет его будет отличаться от чистого и создать нормальное изображение будет невозможно. Поэтому в цветных принтерах всегда используется сброс отработанного тонера в бункер и его последующая утилизация. Бункер при этом может быть организован как в качестве отдельной ёмкости (которую можно либо заменить, как рекомендовано, либо просто опорожнить, как чаще всего и делают), так и в виде заизолированной полости непосредственно в тонер-картридже.
Принцип работы светодиодного принтера
Выбирая устройство для печати в офис или дом, большинство пользователей задаются вопросом что такое светодиодный принтер. Это наиболее современно печатающее устройство, принцип работы которого основан на способности светодиодов передавать заряд на бумагу в точках, где будет напечатано изображение. Он отличается от других аналогов отсутствием шума при работе, а также очень высокой скоростью печати.
Принцип работы устройства
Схема работы светодиодного принтера и его конструкция в общем виде идентична приборам с лазерным лучом. В них используется принцип печати, базирующийся на основе фотографического метода
Бумага из входящего лотка подается в принтер при помощи специального ролика. Когда он вращается, стопка бумаги продвигается в следующий отсек устройства и задерживается на тормозной площадке. Перед отправлением на печать происходит выравнивание верхнего листа, необходимое для устранения замятия, которое могла образоваться при подаче.
Следующим этапом процесса печати является подача бумаги на светочувствительный барабан, которой считается ключевым элементом в любом принтере. Он изготовлен в виде цилиндра, покрытого полупроводниковым материалом, способным изменять электрическое сопротивление. Когда на поверхность фотоцилиндра попадает свет, он теряет заряд и на начинает проводить электрический ток.
От материала, из которого изготовлен фотоцилиндр, зависят особенности образования заряда. Чаще всего в светодиодных устройствах используется отрицательный заряд.
Источником света в LED-принтерах является встроенная над поверхностью фотоцилиндра светодиодная линейка, которая может содержать различное количество светодиодов, от десяти до нескольких тысяч штук.
Когда включаются определенные светодиоды, осуществляется точечная засветка, и на бумаге появляется отпечаток или первичный образ изображения. Под действием электростатики частицы тонера притягиваются к участкам бумаги с положительным зарядом.
В печи принтера на частицы красящего вещества оказывают влияние высокие температуры и давление. После завершения обработки полученное изображение остается зафиксированным на листе бумаги.
Как работает цветной светодиодный принтер
После загрузки в память принтера изображения в любом поддерживаемом формате, оно раскладывается растровым процессором на четыре цвета:
Печать изображения осуществляется четырьмя цилиндрами, каждый из которых наносит нужный цвет. Чтобы на выходе получилось цветное изображение, в принтере происходит смешение цветов. Завершающим этапом является закрепление нанесенного тонера в печи устройства.
В зависимости от модели светодиодного принтера печать цветных изображений может осуществляться одним из двух способов:
Схема работы монохромного принтера
Монохромные устройства осуществляют черно-белую печать следующим образом. Отрицательно заряженный светочувствительный барабан передает заряд светодиодам в тех точках, где необходимо будет нанести тонер для создания контура печатного изображения. В отличие от цветных моделей, здесь не требуется разложения требуемого оттенка на базовые цвета.
Монохромные модели светодиодных аппаратов имеют невысокую стоимость и достаточно высокий заявленный ресурс, что позволяет использовать их в качестве основного печатного устройства в крупных офисах.
Чем отличается светодиодное устройство от лазерного
Светодиодные модели принтеров вынуждены конкурировать с лазерными устройствами, которые считаются лидерами продаж в последние годы. Однако принтеры с лазерным лучом уступают светодиодным по нескольким параметрам.
Схема работы лазерного прибора основана на функционировании сложного оптико-механического устройства, содержащего несколько зеркал и многогранную призму. Наличие движущихся частей уменьшает срок службы прибора. Печатающая головка в светодиодном принтере неподвижна и имеет более простое устройство и очень компактные размеры.
Когда будущее изображение формируется при помощи лазерного луча, его качество ухудшается по краям листа. Светодиодная система печати обеспечивает высокую точность изображения в любой точке.
Лазерные принтеры, прорисовывающие каждую строку, имеют ограниченную скорость печати. У светодиодных устройств скоростной ресурс практически не ограничен.
Преимущества светодиодной печати
Печать с использованием светодиодной технологии имеет большое количество преимуществ перед остальными видами:
Недостатки светодиодной технологии печати
Основными минусами использования светодиодных принтеров считаются следующие факторы:
Видео: Грамотный выбор бюджетного принтера для дома и офиса
Светодиодный принтер
Светодиодный принтер (англ. Light emitting diode printer, LED printer ) — один из видов принтеров, являющий собой параллельную ветвь развития технологии лазерной печати. Как и лазерный, светодиодный принтер предназначен для переноса текстового или графического изображения с цифрового носителя на бумагу. Скорость светодиодных аппаратов примерно равна скорости лазерных, но у этих двух технологий есть и принципиальные отличия.
Содержание
Принцип работы
Принципиальное отличие светодиодного принтера от лазерного заключается в механизме освещения светочувствительного вала. В случае лазерной технологии это делается одним источником света (лазером), который с помощью сканирующей системы призм и зеркал пробегает по всей поверхности вала. В светодиодных же принтерах вместо лазера используется светодиодная линейка, расположенная вдоль всей поверхности вала. Количество светодиодов в линейке составляет от 2,5 до 10 тыс. штук, в зависимости от разрешения принтера.
Принцип работы светодиодных принтеров во многом схож с принципом работы лазерных. Работа принтера основана на принципе сухого электростатического переноса — источник света освещает поверхность светочувствительного вала, воздействие света вызывает изменение заряда в освещенных частях барабана, за счет чего к ним приклеивается порошкообразный тонер. Методы переноса тонера на барабан, на бумагу, и закрепления его в печке, идентичны аналогичным методам применяющимся в лазерной печати — вал прокатывается по бумаге, вдавливая в неё тонер, после чего бумага передается в устройство термического закрепления (печку), где за счет высокой температуры и давления тонер закрепляется на бумаге.
История. Распространенные заблуждения
Светодиодная технология печати была изобретена фирмой Casio. Первый светодиодный принтер был выпущен в продажу компанией OKI в 1987 году, а в 1998 году той же компанией был выпущен первый цветной светодиодный принтер.
В принтере предполагалось использовать новую по тем временам разработку OKI — сферический тонер, однако в России практика использования оригинальных расходных материалов ещё не прижилась, и картриджи заправляли, существенно снижая качество печати.
Все эти ошибки в позиционировании и эксплуатации привели к тому, что в России отношение к светодиодным принтерам в большей степени негативное. Часто можно услышать, что эти принтеры [1] :
В 1999 году свои светодиодные принтеры в Россию начинают продавать Panasonic и Kyocera, однако OKI продолжает оставаться крупнейшим производителем LED-принтеров, и именно их принтеры вспоминаются в первую очередь, при упоминании светодиодной технологии.
Преимущества светодиодной технологии
Светодиодная технология имеет следующие преимущества [2] в сравнении с лазерной:
Недостатки светодиодной технологии
Типичной иллюстрацией недостатков светодиодной технологии может служить решение компании Киосера-Мита (Kyocera-Mita): в моделях цветных принтеров FS-C5015/FS-C5025/FS-C5030 использовались светодиодные линейки; в последующих поколениях производитель отказался от них в пользу лазерных блоков (модели FS-C5100/FS-C5200/FS-C5300/FS-C5400, и затем FS-C5150/FS-C5250/FS-C5350). При этом габариты принтеров практически не изменились.
Сферический тонер с двойной структурой
Сферический тонер с двойной структурой применяется и в лазерной печати, однако разработан он был компанией OKI, для своих светодиодных принтеров. В настоящий момент сферический тонер производят большинство компаний, поставляющих лазерные принтеры.
Сферический тонер, как явствует из названия, представляет собой микроскопические шарики примерно равного размера, в результате чего при переносе изображения на бумагу, сферический тонер позволяет получить более четкую точку, нежели молотый тонер, растискивающий по бумаге и в точку, и в овал, и в нечто бесформенное.
Тонер с двойной структурой состоит из твердой оболочки, и более мягкого, легкоплавкого ядра. В печке сначала плавится ядро, и к моменту, когда расплавится более плотная оболочка, ядро тонера уже представляет собой жидкость, которая, попадая на бумагу, глубоко проникает в ее структуру.
Из-за такой сложной структуры, сферический тонер значительно дороже обычного молотого, который применяется в лазерных принтерах.
Цветные светодиодные принтеры
Файл цветного изображения (в формате jpg, bmp, pdf и т. д.) передается на принтер, где растровый процессор принтера раскладывает изображения на 4 базовых цвета: cyan, yellow, magenta и black.
Дальнейший процесс сходен с процессом печати монохромного изображения, с той лишь разницей, что каждый из четырех фотобарабанов наносит на бумагу свой цвет. Большинство светодиодных принтеров делают это за один проход бумаги. В результате, после смешения цветов на бумаге, и термического закрепления тонера в печке, мы имеем цветное изображение.
Все недостатки светодиодной печати перед лазерной актуальны и для цветных принтеров. Сравнимая надежность, качество, но гораздо большая себестоимость не компенсируются меньшим размером принтеров.
Скорость печати и допустимая нагрузка
Светодиодные принтеры: надёжнее лазерных, лучше струйных
Раз уж мы упомянули о материале, в котором рассказывали о твердочернильных принтерах, вот ссылка на него. Останавливаться на этой теме сейчас не будем, поскольку твердочернильные и светодиодные принтеры похожи только тем, что мало кто знает, как работают эти технологии и для чего они нужны. Хотя мы надеемся, что наш материал подстегнул интерес к твердочернительным устройствам.
Название «светодиодный принтер» явственно намекает на то, что основой устройства являются светодиоды, скорее всего, выполняющую ту же функцию, какую выполняет лазер в лазерном принтере. Если вы так подумали, то не ошиблись. Действительно, светодиод заменяет лазер — что делает принтер надёжнее без потери качества.
Разберёмся, как это работает и для чего нужно.
Введение в лазеры
Светодиодную технологию печати разработали в 1980-х годах, и многие производители достаточно быстро пришли к решению включить в свою линейку хотя бы один светодиодный принтер. Но массовой она так и не стала — побить лазерные принтеры на их поле не получилось. Чуть ниже мы объясним, почему так вышло и в каких ситуациях светодиодный принтер явно выгоднее.
Лазерный принтер (да, мы не ошиблись и говорим именно о лазерном устройстве) работает следующим образом. Его «сердце» — это барабан, покрытый слоем светочувствительного токопроводящего материала; номинально он называется фотопроводящим цилиндром. Когда какой-то участок барабана освещается, он становится токопроводящим и теряет заряд, заряженными остаются только незасвеченные участки.
Далее возможны два варианта развития событий в зависимости от конструкции принтера. Если тонер в картридже имеет заряд, обратный заряду цилиндра, то он притягивается к заряженным участкам. Если он имеет такой же заряд, то отталкивается от заряженной поверхности и прилипает только к статически разряженным точкам — таким образом, строка изображения формируется или разряженными участками, или заряженными, это уж как решит производитель. Затем бумага прокатывается между барабаном и ещё одним валом, в свою очередь несущим заряд: тонер переносится на бумагу и закрепляется с помощью горячего вала («печки»).
Как нетрудно догадаться, в любом из этих случаев засвет происходит посредством тонкого лазерного луча. Именно высокая степень точности лазера позволяет получать изображение высокого качества. Включение и выключение лазера управляется микроконтроллером, а формированию изображения помогает сложная система призм и зеркал. А теперь представьте себе, что лазер заменили светодиодной лентой.
Заменяем светодиодами
В 1980-х годах группа инженеров разработала технологию, позволяющую заменить дорогую и сложную лазерную систему со всеми её зеркалами относительно дешёвой светодиодной лентой. В ленте может быть от 2500 до 10000 светодиодов в зависимости от разрешения принтера.
Основное преимущество такой системы — в надёжности. Лазер и другие компоненты лазерного принтера во время печати постоянно движутся, то есть в них есть детали, подверженные износу, плюс нужен механизм привода. Светодиоды же просто зажигаются в тех точках, где нужно экспонировать изображение. Если утрировать, то один светодиод — одна точка в строке изображения. Зажглись все 10000 — значит, получается линия шириной с печатный лист. Микроконтроллер в данном случае управляет порядком «мигания» светодиодов.
Тут у многих может возникнуть вопрос: неужели светодиодная линейка даёт такую же чёткость изображения, как узконаправленный луч лазера? Да, конечно, на деле вы никогда не отличите эти две технологии по результату печати (если вы, конечно, не эксперт профессионального уровня). Светодиоды тоже узконаправленные, и да, они перегорают исключительно редко, раз в несколько лет. Вероятность перегорания светодиода в ленте значительно ниже, чем вероятность физической поломки лазерного механизма.
Про светодиодные принтеры ходят легенды об их ненадёжности и недолговечности. Они имеют под собой комическое основание. Когда в середине 1990-х в Россию завезли первые светодиодные принтеры, они стоили значительно дешевле лазерных. И бизнесмены 90-х ринулись покупать такие машины для офисных задач. Но поставлялись на наш рынок только принтеры для домашнего использования, профессиональных моделей на светодиодной технологии тогда просто не существовало! Естественно, домашние принтеры не выдерживали массированной офисной эксплуатации и довольно быстро ломались. С тех прошло 20 лет, в Россию привозят и специализированные офисные машины (да и домашние стали в разы надёжнее), но легенда держится стойко.
Преимущества и недостатки светодиодов
Об основном преимуществе мы уже упомянули: это малое количество подвижных элементов, то есть меньшая вероятность поломки и износа. Помимо того, светодиодные принтеры намного компактнее лазерных, поскольку лента занимает намного меньше места, чем механизм движения луча. Особенно это касается цветных устройств, где разница в размерах может быть чуть ли не в два раза.
А вот говоря о недостатках, нам придётся ещё раз погрузиться в историю. В начале 2000-х, уже после провала технологии на российском рынке и, в целом, среднего успеха на мировом, компании Fuji Xerox и Nippon Electric Glass Co. Ltd. предложили решение, давшее светодиодным принтерам «новую жизнь». В англоязычных источниках об этом событии пишут reinvention, то есть «переизобретение». Решение это получило название HiQ LED (HiQ — High Quality, «высокое качество»), и основной задачей его было сохранить преимущества светодиодов — надёжность, компактность — и минимизировать недостатки. Первые серийные принтеры, использующие HiQ LED, появились в 2009-м у Xerox.
Значимым недостатком на тот момент было качество печати, проявляющееся в неточности совмещения цветов, «зубчатых» краях, пропусках в полутоновых изображениях и цветных отпечатках. Основной причиной этого было то, что линейка светодиодов часто перекашивалась или изгибалась. И ещё — какими бы качественными не были светодиодные ленты, между 5000 или 10000 элементов неизбежно будет хотя бы крошечная, незаметная глазу разница — а это приводит к неравномерной плотности печати. Вы не заметите этого на практике, но теоретически равномерность работы лазерного принтера, где источник — один-единственный, выше. Помимо того, несколько тысяч источников света сложнее юстировать, но это уже проблема изготовителя.
Технология HiQ LED позволила добиться однородных оптических характеристик. По сути, печатающая головка, выполненная по этой технологии, состоит из линейки с большим количеством светодиодов (у типового LED-принтера Xerox оно составляет 14592 источника!), причём к каждому светодиоду примыкает миниатюрная система сканирования светового потока, и управляется чипом ASIC, расположенным непосредственно на плате. Чип автоматически отслеживает информацию по каждому светодиоду и может настраивать для каждого из них интенсивность светового потока и точность синхронизации. Благодаря этой возможности обеспечивается однородность на протяжении всей линейки светодиодов. Кроме того, устройства на основе технологии HiQ LED имеют возможность цифровой коррекции совмещения.
Та же технология позволила нивелировать ещё один недостаток ранних поколений светодиодных принтеров относительно лазерных — это скорость печати. Современные LED-принтеры выдают столько же страниц в минуту, сколько и лазерные аналоги. С появлением HiQ LED светодиодные принтеры «разрослись» полноценной офисной линейкой, которая с учётом надёжности системы может поспорить с лазерными аналогами за первенство в отрасли.
Брать или не брать?
Это ваш выбор. Мы не можем однозначно ответить «да» или «нет», поскольку светодиодная технология — это вопрос цели. Лазерные и светодиодные принтеры равнозначны практически по всем показателям, и, выбирая домашний или офисный принтер, стоит отталкиваться от конкретных показателей той или иной машины, а не от мифического противостояния «лазер — светодиод».
Светодиодный принтер — это ответ на вопрос, который часто задают себе люди, выбирающие принтер домой. Звучит этот вопрос так: «если платить одну цену, то что брать — цветной струйный или чёрно-белый лазерный». Качество лазерной печати выше, но стоимость цветного лазера не всегда вписывается в семейный бюджет. Струйные дешевле, но цветные фотографии не всегда выходят идеально. Возможно, если вы серьёзно завязли в этой дилемме, стоит отмести её как таковую и просто купить светодиодный гаджет.
Какой принтер брать? Ну, раз в качестве примера твердочернильного принтера мы приводили модель Xerox, приведём пример из этого производителя ещё раз. У Xerox есть целая линейка светодиодных моделей. В ней встречаются как совсем компактные и недорогие домашние модели вроде Phaser 6020/6022 за 7−12 тысяч рублей, так и мощные офисные машины, например, Xerox Phaser 7500 с возможностью печатать A3, стоящие более ста пятидесяти тысяч (к слову, всё равно немножко дешевле лазерного аналога). Позиционирование при этом тоже очень разное. Например, модель Phaser 6510 рекомендуется использовать для типовых офисных работ, а Phaser 7800 предназначен для профессиональной печати иллюстраций и художественных репродукций, качество которых позволяет выставлять их на выставках. А в мае и июне будет представлено ещё 29 новых устройств, в том числе новой линейки Xerox VersaLink и AltaLink — это самый крупный запуск компании за всю её историю. Так или иначе, выбор светодиодных принтеров очень велик, на все случаи жизни.
В любом случае — забудьте о предрассудках 90-х и помните: помимо лазерных и струйных принтеров, существует альтернативное решение.