История светодиодной печати

История светодиодной печати уходит своими корнями в далёкий 1907 год, когда англичанин Генри Раунд (Henry Round), экспериментируя с кристаллическими детекторами, и подавая ток сквозь различные материалы, заметил странное свечение. Тогда Раунд даже не мог предположить, свидетелем какого именно явления он стал, так как термин «светодиод» появился намного позже. Но сразу после своего открытия он представил описание целого ряда материалов, испускающих свет под воздействием тока.

Генри Раунд

Через 16 лет после этого события российский физик Олег Лосев обнаружил, что под действием электрического тока диоды в радиоприёмниках излучают свет. Лосев исследовал этот феномен и успешно создал светодиод, впоследствии опубликовав множество работ и запатентовав в 1927 г. световое реле.

Олег Лосев

В 1955 г. американец Рубин Браунштайн (Rubin Braunstein) сообщил, что простые диодные структуры, сделанные на основе антимонида галлия, фосфида индия, арсенида галлия и сплавов кремния и германия испускают инфракрасное излучение. В 1961 г. американцы Боб Биард (Bob Biard) и Гари Питмен (Gary Pittman) получили первый патент на инфракрасный светодиод.

Боб Биард (Bob Biard)

В начале 1960 г. американцы Ник Холоньяк (Nick Holonyak) и его помощник Роберт Холл (Robert Hall) создали лазер с видимым (красным) излучением. Вскоре началось коммерческое внедрение первых светодиодов красного видимого спектра. Таким образом, для создания первого в мире светодиода, работающего в видимом световом (красном) диапазоне, учёным понадобилось 53 года непрерывных исследований и экспериментов.

Ник Холоньяк

В 1976 году Т. П. Пиэрсолл (T. P. Piersall) изобрёл уникальный полупроводниковый материал с длиной волны, оптимизированной для передачи по оптоволокну. Изобретение Пиэрсолла позволило создать первые сверхъяркие высокоэффективные светодиоды, которые стали использовать в калькуляторах, индикаторах, а с 1987 г. – в принтерах.

Первый монохромный светодиодный принтер сошёл с конвейера японской компании OKI, а уже через год в продажу поступили первые цветные светодиодные принтеры.

Светодиодная печать развивается на базе лазерной печати. Как и лазерные принтеры, светодиодные печатающие устройства предназначены для переноса изображений и текстов с цифровых носителей на бумагу. Светодиодные принтеры печатают примерно с такой же скоростью, что и их лазерные собраться. Но у этих двух технологий есть и существенные отличия, которые заключаются в механизме освещения фотобарабана. В лазерных принтерах для этого используется источник света и система призм и зеркал, а в светодиодных – линейка светодиодных лампочек, расположенных вдоль всей поверхности барабана. Количество таких лампочек в линейке составляет от 2500 до 10 000 штук, в зависимости от разрешения принтера. В остальном технология светодиодной печати схожа с технологией лазерной печати.

Принцип работы светодиодов в LED-принтере

На российском рынке светодиодные принтеры появились в 1996 году, когда OKI открыла своё представительство в Москве. Тогда же на российском рынке стартовали продажи самого ходового принтера OKI Page 4W. Кстати, светодиодные принтеры называют также LED-принтерами от английского Light Emmiting Diode.

OKI Page 4W

К сожалению, в России принтеры OKI Page 4W не получили широкого распространения из-за ошибок в их позиционировании на российском рынке. Данное печатающее устройство, разработанное для домашних пользователей, было позиционировано представителями OKI в России как самый дешёвый офисный принтер. В результате OKI Page 4W можно было встретить в мелких, средних и крупных офисах, персонал которых в несколько раз превышал максимальную нагрузку на устройство. Не справляясь с повседневным офисным документооборотом, принтеры очень быстро выходили из строя.

Из-за дороговизны оригинального химически выращенного тонера владельцы OKI Page 4W заправляли свои принтеры низкопробными совместимыми расходными материалами. В результате качество печати снижалось, а принтеры часто ломались.

Ошибки в позиционировании и обслуживании принтеров OKI Page 4W подорвали престиж светодиодной печати в России. Среди россиян сложилось устойчивое мнение о том, что светодиодные принтеры ненадёжны, не экономичны, печатают хуже лазерных. Причём «немилость» потребителей постепенно распространилась на весь модельный ряд светодиодных принтеров, представленных на российском рынке, в т.ч. на принтеры Xerox, Panasonic, Kyocera, Epson и др.

Ситуацию усугубил и тот факт, что в первых светодиодных принтерах контролировать интенсивность и синхронизацию свечения светодиодных ламп было невозможно, поэтому во время печати возникали постоянные проблемы, в т.ч. изгибы и перекосы линеек, зубчатые линии, пропуски в заливке, смещение регистров и полутонов. Для исправления перечисленных дефектов требовалось оперативное вмешательство специалиста. Если же из строя выходили светодиоды, то требовалась замена целой печатающей головки.

Производители печатающей техники долгое время не могли решить проблему контроля синхронизации и интенсивности свечения светодиодных ламп. Решить эту проблему удалось компании Xerox, которая совместно со специалистами Nippon Electric Glass Co Ltd разработала обновлённую светодиодную технологию печати HiQ LED.

Инженеры Xerox снабдили каждый светодиодный принтер четырьмя печатающими головками, каждая из которых имеет самофокусирующуюся линзовую решётку и светодиодную линейку с плотностью светодиодов 600 единиц на дюйм. К каждому крошечному светодиоду подведена система сканирования светового потока и корректировки времени и уровня свечения диодов при помощи управляющего чипа ASIC. Высокое качество печати также обеспечивает мелкодисперсный тонер, выращенный химическим способом.

Сравнение качества печати принтеров LED и HiQ LED

На плате светодиодной линейки расположен чип ASIC, который осуществляет контроль над интенсивностью светового потока и точностью синхронизации каждого светодиода в каждой печатающей головке, что обеспечивает точное совмещение цветов и оттенков при печати. Кроме того, чип проводит автоматическую коррекцию работы каждого светодиода в линейке, предотвращая изгибы, перекосы и неравномерное свечение, которые могли бы существенно снизить качество конечного результата.

Качество печати LED и HiQ LED принтеров

Технология HiQ LED обеспечивает высокое качество изображений с чёткими и плавными линиями и выдержанными полутонами. Даже самые взыскательные пользователи будут удовлетворены качеством светодиодной печати.

Первыми печатающими устройствами на базе технологии HiQ LED стали лазерные принтеры Xerox Phaser 7500 и МФУ Xerox WorkCentre 7425 / 7428 / 7435, выпущенные в 2009 году. В 2011 году эстафету приняли светодиодные устройства Xerox Phaser 3010 и Xerox WorkCentre 3045B/NI.

Благодаря стабильно высокому качеству печати, низкому уровню энергопотребления и высокой скорости печати устройства на базе технологии HiQ LED заслужили репутацию быстрых и удобных помощников в домашних, малых и средних офисах.

После появления технологии HiQ LED светодиодные принтеры начали уверенно набирать свои позиции, создавая конкуренцию лазерным печатающим устройствам и постепенно замещая струйные принтеры, сдающие позиции.

В данной статье я хочу рассказать Вам о еще одном применении светодиодных технологий. Многим оно покажется неожиданным, ведь у большинства первая, ассоциативно возникающая сфера применения светодиодов это светодиодное освещение. И мало кто мог подумать, что светодиоды будут использованы при печати. Да, да, речь пойдет о использовании светодиодов в принтерах!

Для начала хотелось бы внести ясность. Это не какая-то революционная технология печати, превосходящая, уже традиционную, лазерную печать. Так сказать это две разные дорожки, ведущие в одну сторону. Так вот дорожка светодиодного принтера начинается еще в 1987 году. Именно тогда в продаже появился первый монохромный светодиодный принтер. Спустя чуть больше 10 лет у него появился цветной собрат. Может кому-то недоброжелательным эхом воспоминаний второй половины 90х годов откликнулась практика использования светодиодных принтеров в нашей стране. Большой частью неудачный опыт использования светодиодного принтера является заслугой самих пользователей (использование некачественного тонера, многократное превышение нагрузки).

Кого-то это удивит, но в это время они были уже в России и причем очень популярны, благодаря своей дешевизне. Но с тех времен до сегодняшних дней, тень прошлых неудач преследует светодиодные принтеры. Светодиодные принтеры считают ненадежными устройствами с плохим качеством печати и очень дорогими в эксплуатации. Хотя на самом деле эти слова совсем не про них.

Давайте разберемся в различиях светодиодного и лазерного принтера. Оба устройства, и лазерный, и светодиодный принтеры используют практически аналогичную технологию печати, но с некоторыми отличиями. Чтобы иметь кое-какое представление о том, что творится в Вашем принтере в промежутке между нажатой кнопкой «Печать» и появлением готового отпечатка на свет. Как и в лазерном принтере, различные участки светочувствительного вала (как его часто называют фото вал или фото барабан) на который воздействует свет, изменяют свой заряд. Данное явление обеспечивает закрепление тонера на поверхности вала. После того, как на светочувствительном валу на нужных участках «налип» тонер, настало время перенести его на бумагу. Вал прокатывается по бумаге с некоторым прижимным усилием, тем самым оставляя на нем свой «тонированный след».

Затем бумага с уложенным на нее тонером отправляется в печь, где под воздействием температуры, происходит окончательное закрепление. Вот и весь нелегкий путь одного листа от лотка с бумагой до Ваших рук.

Как я уже сказал ранее, эта схема верна для обоих принтеров. Но в чем разница между лазерным принтером и светодиодным? Наверное, многие уже догадались! Разница заключается в способе освещения светочувствительного вала, на котором закрепляется тонер. Как понятно из названий принтеров, в лазерном роль «светила» выполняет лазер с системой зеркал и призм, в светодиодном — светодиоды расположенные по всей длине вала и таким образом такие элементы как призмы и зеркала не нужны. Что же дает такой подход?

Во-первых, система освещения светодиодного принтера гораздо компактнее лазерного. Что сказывается на габаритах самого принтера. Особенно заметна разница на цветных принтерах. Во-вторых, сам механизм формирования изображения проще из-за отсутствия движущихся частей, а это значит, что такой принтер прослужит дольше. Есть и еще некоторые плюсы, но они имеют уж слишком технический уклон и не так важны для простых потребителей. А теперь давайте добавим объективности, познакомившись с их недостатками.

Основная проблема, касающаяся и светодиодных ламп тоже, это широкий разброс параметров отклонения яркости свечения. Обычно заявляют отклонения, не превышающие и 15%, но на деле это разброс может быть больше и в 2 раза. Думаю, теперь становится ясно, почему так разнятся цены на светодиодные лампы разных производителей со схожими характеристиками. И раз происходят отклонения, то они должны быть скорректированы, уж если мы хотим получить высокое качество печати. В рамках одного источника освещения, а в лазерных принтерах он единственный, это несложная задача. А вот количество светодиодов, необходимое для получения привычного нам текста на листе формата А4, без малого достигает пяти тысяч. Теперь острота проблема становится более, чем понятной. Придумать систему компенсации для одного источника, или же для 5000. Задачи неравноценные по сложности.

Вторым недостатком светодиодного принтера по сравнению с лазерным является скорость печати. Если высокопроизводительные светодиодные принтеры могут похвастаться скоростью в 50 страниц в минуту, то применение лазерной технологии позволит достичь в 2 с лишним раза большей скоростью. Этот недостаток относительный. Например, для домашнего пользователя это имеет небольшое значение, а вот в каком-нибудь офисе этот недостаток может выглядеть более критично.

Качество изображения можно повысить изменением насыщенностью элементарных точек или их сдвигом. Лазерная технология позволяет использовать оба способа. А вот технология светодиодной печати не доступен сдвиг, ведь светодиоды закреплены жестко.

Принцип работы светодиодного и лазерного принтера. Различия

Это третий недостаток.

Четвертый недостаток заключается в ограниченной возможности фокусировки отдельных светодиодов. Еще раз убеждаемся в том, что любое достоинство может стать недостатком. В данном случае малый размер светодиодов является недостаток. А вот малые размеры светодиодов в светодиодном освещении это уже положительный момент.

Вот такое неоднозначное впечатление осталось у меня от знакомства со светодиодными принтерами. Вне всякого сомнения, что эта технология получит бурное развитие уже в ближайшее время, ведь тут есть к чему стремиться. Но в тоже время еще есть над чем поработать.

  В последнее время ряд производителей копировально-множительной техники наладил производство принтеров, использующих светодиодную технологию. То есть, вместо луча лазера нанесением на фотобарабан участков для формирования изображения применяется светодиодная линейка. Больше никаких других различий нет. Тот же тонер, та же печка, те же ролики.  И нет никакого явного преимущества одного способа перед другим. У обоих способов есть как плюсы, так и минусы. Лазерный способ, несомненно, наиболее отработан и доведён до надёжности и качества изображения.Но будущее всё-таки принадлежит светодиодной линейке в устройстве. Естественно, когда будут решены все основные светодиодные проблемы. Вообще первый светодиодный черно-белый принтер выпустила фирма OKIв 1987 году, и цветной – в 1998 году. С того времени в принтерах, работающих по светодиодному принципу, были улучшены характеристики и исправлены многие минусы и ошибки, присущие первым моделям.

   Лазерный принтер на то и «лазерный», что в нём есть лазер, работающий через призмы, полигональные зеркала. А вот внутри светодиодного цветного принтера расположены многочисленные светодиоды. Они протянулись вдоль всего фотовала, и, как следствие, не имеют крутящихся-трущихся деталей.

Итак, в чем же преимущества и недостатки светодиодников?

Преимущества и недостатки. Обеих сторон.

  Устройство получается более компактным. И это обусловлено размерами самой светодиодной линейки. Блок лазера занимает больше места, а кроме того, многие производители ставят этот блок под картриджем. Сыпящийся прямо в блок тонер из многократно перезаправляемого картриджа может испортить печать. А светодиоды вот они – рядом с фотобарабаном.    Напечатанное изображение на одном принтере хоть и немного, но будет отличаться от напечатанного на другом. Почему? Просто невозможно создать две абсолютно идентичные светодиодные линейки.

  Принцип работы светодиодного принтера в рамках печати одного листа формата А4 – использование больше пяти тысяч источников света. А проблема светодиодов – варьирование силы света в пределах 15%, а может достигать до 30%. Соответственно, отпечаток по длине может иметь совсем неодинаковый вид. Правда, внедрена компенсационная система, но она удорожала стоимость светодиодного принтера.

   Немаловажный фактор – скорость печати.

Светодиодные принтеры

У лазерных принтеров она гораздо выше. Хотя в моделях «для дома» при печати небольших объемов это будет почти незаметно.

   Применение светодиодов позволяет добиться более высокой насыщенности  за счет элементарных точек. В лазерных принтерах аналогичный метод также применяется, но есть и альтернативный вариант сдвига точек. В светодиодных он недоступен, так как все источники света имеют четкое жесткое крепление.

   Ну и как без экологии в офисе и дома. Без неё никак. По утверждению, распространяемому разработчиками светодиодных принтеров, что лазерное устройство вырабатывает вредный для организма озон, то светодиодное нет. Но вопрос спорный. Основной источник озона в первых лазерных принтерах был коротрон – натянутая высоковольтная проволока перед фотовалом. Коротрон служил для нанесения заряда на фотобарабан. Заряд в зависимости от материала, из которого выполнен фотоцилиндр или положительный или отрицательный. Вот этот коротрон и был источником озона. Сейчас применяется ролик заряда. Существенно снижающий выделение озона. Но подобная деталь присутствует в обоих устройствах.  Данных о том, что луч лазера вырабатывает озон как-то не встречалось.

  Еще один штрих к обзору. В отличии от бегающего по барабану луча лазера, и, как следствие, последовательной передачи изображения на барабан, данные на светодиодную линейку подаются параллельно.  

Проектор

Лекция 6

 

 

Проектор — оптический прибор, предназначенный для создания плоского изображения небольшого размера на большом экране.

Типы проекторов:

– диаскопический аппарат — изображения создаются при помощи диапроекции, то есть лучей света, проходящих через светопроницаемый носитель с изображением. Это самый распространённый вид проекционных аппаратов. К ним относят такие приборы как: кинопроектор, диапроектор, фотоувеличитель, проекционный фонарь, кодоскоп и др.

– эпископический аппарат — создаёт изображения непрозрачных предметов путём проецирования отраженных лучей света. К ним относятся эпископы, мегаскоп;

– эпидиаскопический проекционный аппарат — формирует на экране комбинированные изображения как прозрачных, так и непрозрачных объектов.

– мультимедийный (цифровой) проектор получает аналоговый или цифровой видеосигнал в реальном времени и проецирует изображение на экран. Вариацией такого проектора является пико-проектор, который можно встретить в некоторых моделях мобильных телефонов;

– лазерный проектор — выводит изображение с помощью луча лазера.

 

 

Принтер (или печатающее устройство) предназначен для вывода информации на бумагу. Все принтеры могут выводить текстовую информацию, многие из них могут выводить также рисунки и графики, в том числе и цветные.

Барабанные принтеры.

Первый принтер, получивший название UNIPRINTER, был создан в 1953 году компанией Remington Rand для компьютера UNIVAC.

Основным элементом такого принтера был вращающийся барабан, на поверхности которого располагались рельефные изображения букв и цифр.

Что лучше для эксплуатации — лазерный или светодиодный принтер?

Ширина барабана соответствовала ширине бумаги, а количество колец с алфавитом было равно максимальному количеству символов в строке. За бумагой располагалась линейка молоточков, приводимых в действие электромагнитами. В момент прохождения нужного символа на вращающемся барабане, молоточек ударял по бумаге, прижимая её через красящую ленту к барабану. Таким образом, за один оборот барабана можно было напечатать всю строку. Далее бумага сдвигалась на одну строку и машина печатала дальше. В СССР такие машины назывались алфавитно-цифровыми печатающими устройствами (АЦПУ).

Позже появились наборные принтеры. В них символы на барабане были не жёстко закреплены, а для каждой строки набирались заново. Пока одна строка печаталась, следующая набиралась. Это позволило достичь огромной скорости печати, до 100 страниц в минуту, поэтому эти принтеры иногда ещё встречаются.

Ромашковые(лепестковые) принтеры.

В таких принтерах имелся один готовый набор букв, располагающийся на гибких лепестках диска. При повороте диска менялась текущая буква. В отличие от барабанного принтера, здесь головке с символами приходилось двигаться вдоль листа бумаги, что снижало скорость печати. Смена шрифта происходила заменой диска с символами.

Гусеничные принтеры.

В таких принтерах набор букв закреплялся на гусеничной цепи, цепь двигалась вдоль строки и, если на нужном месте был нужный символ, молоточек ударял по нему.

Матричный принтер.

В 1964 г. компанией Seiko Epson был разработан матричный принтер. Он стал первым устройством, способным осуществить печать не только текста, но и произвольного графического изображения.

Изображение в матричном принтере формируется головкой, в которой находится множество иголок. в нужном месте определённые иголки ударяют по красящей ленте и, таким образом, формируют изображение.

Основными недостатками данного типа принтеров являются низкая скорость работы и высокий шум, однако благодаря дешевизне копии (расходным материалом, по сути, является только красящая лента) и возможности работы с непрерывной и копировальной бумагой — они распространены до сих пор.

Лазерные принтеры.

В 1938 году Честер Карлсон изобрёл способ печати, названный электрография, переименованный позже в ксерографию. Суть технологии в следующем: на барабан каким-либо способом наносится равномерный статический заряд. Потом с помощью лазера этот заряд в некоторых местах снимается. Таким образом на барабане формируется скрытое изображение. После этого, к барабану притягивается отрицательно заряженный тонер и по барабану прокручивается лист бумаги. Тонер остаётся на листе, лист кратковременно нагревается примерно до 50-60 градусов, тонер плавится и тут же застывает.

Первым лазерным принтером стал EARS (Ethernet, Alto, Research character generator, Scanned Laser Output Terminal), разработанный в 1971 году в корпорации Xerox, правда, дальше лаборатории он не вышел. В 1977 г. было налажено производство первого серийного лазерного принтера Xerox 9700 Electronic Printing System. В 1981 г. Xerox представила компьютер Star 8010, в состав которого входили самые последние разработки, в том числе мышь и лазерный принтер.

Струйные принтеры.

Изображение в этих принтерах формируется из точек. Головка, проходя над нужным местом, "выстреливает" струёй краски. Для цветной печати в принтере имеется несколько головок разных цветов, перед нанесением краски она смешивается в нужных пропорциях для получения соответствующего цвета.

Термические принтеры.

Для печати используется специальная бумага на основе парафина, темнеющая под воздействием тепла (150-200ºС). Изображение на бумаге формируется специальной линейкой термоэлементов. Конструкция такого принтера отличается простотой, высокой надежностью и не нуждается в регулярном техническом обслуживании. Поэтому термопринтеры очень выгодны с точки зрения эксплуатационных затрат. Кроме того, для термопринтера требуется всего один вид расходных материалов — термобумага, причем для печати можно использовать как листовые, так и рулонные носители. И еще один важный момент: изображение на термобумаге устойчиво к воздействию влаги.

Из недостатков термопринтеров стоит отметить относительно низкую разрешающую способность (порядка 200 dpi) и невысокую скорость печати. Кроме того, термопринтеры не позволяют получать цветные изображения и обладают весьма ограниченными возможностями по воспроизведению полутонов.

Сублимационные принтеры (фотопринтеры).

Термосублимация (возгонка) — это испарение твердого красителя в результате быстрого нагрева, при этом минуется жидкая фаза. В целом принцип работы сублимационного принтера похож на струйный.

 

Выбор принтера следует основывать на особенностях печати и активности применения. Если требуется одновременно печатать несколько копий, то выбирается матричный или лазерный принтер. Если нужно печатать цветные изображения или же использовать принтер в домашних условиях не очень активно, то — струйный. При активной печати текстов лучше всего подходит лазерный принтер, поскольку стоимость печати в таком случае на лазерном принтере получается ниже, чем на струйном, и тише, чем на матричном.