Реферат: Средства печатного вывода вычислительной техники

b.      BubbleJet - технология разработанная и используемая фирмой Canon. В головке находятся нагревательные элементы, которые мгновенно испаряют небольшое количество чернил, образуется пузырёк, выталкивающий каплю чернил. Отсюда, собственно, и происходит название.

Струйные принтеры берут своё начало ещё чуть ли не в первых десятилетиях XX века. А один из первых патентов, связанных со струйной печать, датирован 1886 годом.

Первоначально картриджи струйных принтеров бытового применения возможно было перезаправлять чернилами. Однако в последнее время от такой тенденции отошли, и картриджи делаются одноразовыми, что приводит к увеличению стоимости одного отпечатка. Для высокого качества печати требуется специальная бумага, которая не позволяет чернилам расплываться, что тоже приводит к удорожанию печати. Для этих принтеров выпускаются системы непрерывной подачи чернил, что позволяет снизить стоимость отпечатка, хотя бы потому, что нет необходимости менять картриджи. Минусом таких систем является то, что и сами системы, и чернила для них выпускаются сторонними фирмами, а это уже определённый риск загубить печатающую головку - самую дорогу часть этого принтера, ведь современные струйные принтеры довольно требовательны к качеству чернил, в отличие от ранних моделей, которые отличались потрясающей всеядностью, вплоть до чернил для перьевых ручек. Стоит отметить, что, например, компания Epson стала выпускать принтеры, оборудованные заводской системой непрерывной подачи чернил, а также расходные материалы для них, что позволило снизить стоимость одного отпечатка приблизительно в 7 раз.

Размер дюз современного струйного принтера может достигать 10-15 мкм, а объём капли 1,5 пл. Разрешающая способность достигает 3х2,5 тысяч dpi. Дальнейшее развитие почти остановилось, по аналогичным с лазерным принтером причинам. Кроме того струйные принтеры очень не любят длительных простоем, которые приводят к завоздушиванию головки или к засыханию чернил в ней.

Сублимационные принтеры

Сублимационные принтеры используют эффект сублимации. По принципам работы они ассоциируются у меня со струйными принтерами. Но для работы сублимационных принтеров требуются специальная термобумага, у которой при нагреве открываются поры, а при остывании закрываются. Чернила хранятся в таких принтерах не в ёмкости, а на плёнке. Во время печати чернила возгоняются и облачком газа попадают в бумагу. Печать ведётся в несколько проходов, одним цветом за проход, в картридже содержатся участки плёнки с чернилами разного цвета. У сублимационных принтеров есть одно интересное преимущество: они печатают не точками, как струйные, а равномерным слоем. Для получения более насыщенного цвета необходимо сильнее нагреть плёнку.

Эти принтеры в настоящее время используются только в фотопечати (в том числе и на тканях) и пока не могут конкурировать со струйными или лазерными.

Твердочернильные принтеры

Твердочернильные принтеры, на мой неискушённый взгляд, слишком нетривиальны. Они сложны, громоздки, чересчур дорогостоящи. Для печати они используют чернила в твёрдых брикетах, перед печатью часть чернил плавится и поддерживается в таком состоянии до тех пор, пока его не выключат. Чернила состоят из смеси восков, масел и пигмента.

Эти принтеры были встречены в первый раз довольно холодно, хотя бы потому, что при работе источали специфический запах, потери чернил составляли от 4% до 20%. После выключения расплавленные чернила удалялись. Но во второй раз эти принтеры встретили значительно теплее. Офисы разобрали новые модели очень быстро. Но для получения такого результата разработчикам пришлось упорно трудиться в течение нескольких десятилетий. В результате удалось снизить потери чернил и победить запах. Удалось снизить стоимость одного отпечатка. Принтеры стали значительно умнее, в них стал вестись учёт, когда чаще всего запускается принтер, и своевременно включаются. Для снижения энергозатрат, в спящем режиме эти принтеры уменьшают температуру расплавленных чернил. Но при обесточивании всё равно часть чернил уходит в отход. При хорошем качестве они обеспечивают неплохую скорость печати, а отпечатки получаются в ярких и сочных тонах.

Рассмотрим, как работает данный принтер. После загрузки брикетов чернил в принтер, часть из них топится до жидкого состояния. Во время печати, промежуточный барабан смазывается смазкой на основе силикона, и печатающая головка наносит на него будущее изображение, барабан чуть холоднее чернил в печатающей головке. Далее к барабану прижимается лист бумаги, и чернила переносятся на лист бумаги. После переноса чернил на бумагу барабан очищается, а лист выходит из принтера.

К сожалению, в силу состава чернил, отпечатки не переносят чирканья по ним твёрдыми предметами, а также печати поверх лазерным принтером, т.к. в последних тоже производится нагрев бумаги, что приводит к тому, что чернила плавятся и текут.

Что интересно, во время одной из презентаций, директор компании съел кусок брикета чернила, утверждая, что это первый принтер, у которого можно попробовать чернила.

Я думаю, что эти принтеры имеют будущее, правда, вряд ли эти принтеры получат широкое распространение в домашнем использовании, ибо слишком дороги. Для сравнения, струйный или лазерный принтеры можно купить за 5 - 10 тысяч рублей, в то время как твердочернильный дешевле, чем за 30 тысяч уже не купить. Да и потери чернил для формата А4 около 20%.

Принтеры трёхмерной печати

Принтеры трёхмерной печати или 3D-принтеры, являются устройствами вывода трёхмерных объектов. К принтерам, в привычном понимании этого слова, отношение они имеют опосредованное. Первые образцы 3D-принтеров появились ещё в середине 80-х годов ХХ века, однако вплоть до первого десятилетия настоящего века особого развития это направление не получило. С середины прошлого десятилетия эта отрасль стала активно развиваться. Сейчас существуют образцы, которые позволяют получить на выходе объекты, изготовленные из стали, с точностью исполнения близкой к точности обработки фрезеровочного станка. Но обо всём по порядку.

Различают несколько технологий, используемых в 3D-принтерах. Исторически первой стала так называемая стереолитография (StereoLithography или SLA). Суть метода состоит в том, что в рабочей камере принтера находится фотомономер, который полимеризуется под действием уф-излучения. Луч лазера полимеризует фотомономер в соответствии с заданной моделью. После того, как слой толщиной от нескольких десятых до нескольких сотых миллиметра готов, объектный столик опускается вниз на толщину слоя и отпечатанная часть полностью утапливается в жидкости.

Более высокоскоростной вариант этой технологии называется Solid Ground Curing. Вместо лазера используется лампа, а засветка происходит по всей площади слоя. Для того, что бы не засветить лишнее, между рабочей камерой и лампой находится стекло, на которое для каждого слоя наносился трафарет, а после засветки удалялся. Во всём остальном эта технология аналогична стереолитографии.

Лазерное спекание. В этих устройствах используется порошок пластика или, с недавних пор, металла. Спекание порошка, а вернее сплавливание, происходит под действием лазерного луча. Луч разогревает порошок до температуры плавления, и частицы материала сплавляются. После наплавления слоя, сверху наносится следующий слой порошка, который снова спекается. Таким образом послойно получается объёмный объект. С готовой модели стряхивается порошок. Толщина слоя, получаемого при использовании порошка стали и современного оборудования может достигать 20 микрон, а точность обработки фрезеровочными станками колеблется около значения в 5 микрон. По такой технологии был изготовлен пистолет Colt 1911, и из этого пистолета велась стрельба боевыми патронами.

Ни одна деталь не проходила дополнительную обработку на станках. Пистолет был распечатан по технологии прямого лазерного спекания металла, которая является подвидом метода лазерного спекания.

Ещё один метод - это ламинирование. LOM (Laminated Object Manufacturing). В аппарат загружается тонкий материал, далее этот материал нарезается лазером в соответствии с сечениями модели. Полученная нарезка склеивается. В качестве материала изначально использовалась бумага с клеевым слоем, но вместо неё может использоваться тонкий пластик, фольга. Разработка этой технологии принадлежит компании Helysis, которая уже прекратила своё существование, но концепция продолжает развиваться и дальше.

Deposition Modeling. Смысл этого метода сводится к тому, что на охлаждённый столик выдавливается разогретый пластик. Толщина слоя при таком методе достигает 0,12 миллиметра. Это достаточно быстрый и простой метод получения готовых пластиковых моделей.

Наиболее распространенным является пластик ABS. Это ударопрочный пластик, и из него делается довольно много предметов вокруг нас. Для примера можно привести детали автомобилей, оружейная область и т.д. Но используя эту технологию печати можно использовать практически любые не тугоплавкие материалы, некоторые из которых могут быть довольно нетривиальными. Один энтузиаст заставил подобный аппарат печатать шоколадом. Пара канадских учёных собрали принтер, который печатает льдом.. Эта технология своими корнями явно отходит к струйным принтерам. Печатающая головка наносит послойно жидкий пластик, полимеризующийся под действием уф-излучения. Разрешающая способность головки составляет 600х300 dpi, а толщина слоя составляет 16 микрон. Технология схожа со стереолитографией, но стоит дешевле и обеспечивает большую скорость и точность. Аналогичную систему, но под названием InVison выпускает компания, разработавшая технологию стереолитографии.

Это ещё один метод печати, схожий со струйной печатью. К слову, на первом устройстве данного типа была использована головка струйного принтера Hewlett-Packard. В рабочей области принтера наносится послойно порошок, каждый слой порошка поливается клеящим веществом с помощью головки. Если участок модели должен быть цветным, то в клей добавляется краситель. В качестве порошка используется гипс или крахмал. Аналогичный метод разрабатывает компания proMetal. В качестве порошка используется металлический порошок, далее он обжигается в печи, клей выгорает, а метал сплавляется, либо вместо выгоревшего в печи клея заливается легкоплавный метал, например бронза. Этот метод получения металлических объектов является более старым, нежели метод лазерного спекания.

Технология трёхмерной печати также нашла применение в медицине, сейчас активно разрабатываются методы печати донорских органов из биоматериала человека, который нуждается в органе. А это значительно лучше, чем брать орган у другого человека, риск отторжения в таком случае значительно ниже, тем более что человеку не придётся ждать в очереди, пока кто-нибудь не погибнет.

На данный момент трёхмерная печать - это самый активно развивающийся метод печати, но, к сожалению, в силу невероятной дороговизны 3D-принтеров, время, когда в каждом доме будет стоять такое устройство, наступят не скоро. Стоимость таких устройств велика, а работа с ними требует определённых навыков. Не смотря на это, трёхмерная печать уже начала находить применение в промышленности.

Заключение

Принтеры бывают разные, но их объединяет огромная повсеместная востребованность. Без них наш мир выглядел бы совсем иначе. Принтеры используются везде: на производстве, в учёбе, дома. Мы не задумываемся над тем, какой исторический путь прошли устройства печатного вывода, прежде чем мы смогли спокойно распечатать документ или фотографию. Любое устройство обладает своими особенностями, для того что бы появилось каждое из них были придуманы очень интересные, хотя и весьма сложные, решения. Не смотря на всю обыденность, производство и работа принтеров не многим проще центрального процессора, и, в отличие от последнего, в этой области до сих пор идёт процесс появления новых идей и концепций. Для некоторых принтеров иногда придумывают довольно нетривиальные применения, некоторые умельцы смогли упростить производство печатных плат благодаря лазерным принтерам. Кто-то приспособил 3D-принтер для печати шоколадом, а медицинская общность разрабатывает методы печати частей человеческого тела. Ещё 10 лет назад нельзя было встретить принтер в каждом доме, но сейчас принтеры стоят практически везде. Но далёк тот день, когда будет возможно сказать, что существующие принтеры исчерпали себя. И даже после того, как современные принтеры полностью себя исчерпают в плане развития, они всё равно будут актуальны ещё на протяжении десятилетий. Печатный лист экологически чист. При необходимости хранится много лет (у моих родителей до сих пор хранятся распечатки, напечатанные на АЦПУ). Конечно, будут найдены другие методы вывода информации для долгосрочного хранения, способные заменить принтеры. Но это событие вряд ли произойдет в ближайшее десятилетие, и даже если метод будет найден, то ему придётся пройти такой же длинный и тернистый путь развития.