Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технології друкуючих пристроїв

Особливу увагу приділимо технології кольорових друкуючих пристроїв. Відмітимо, що виведення монохромного зображення на цих пристроях також можливе.

Але перш ніж безпосередньо перейти до опису технологій кольорових принтерів, коротко нагадаємо принцип роботи інших поширеніших і доступніших пристроїв - моніторів.

Як відомо, більшість сучасних настільних комп'ютерів використовують монітори на базі електронно-променевих трубок (ЕПТ).

За принципом дії подібні монітори мало чим відрізняються від звичайного телевізора: пучок електронів, що випускається електродом (електронною гарматою), потрапляючи на екран, покритий люмінофором, викликає його свічення.

Відмітимо, що будь-яке текстове або графічне зображення на екрані монітора комп'ютера (як, втім, і телевізора) складається з безлічі дискретних точок люмінофора, що іменуються також пікселями (pixel - picture element). Тому такі дисплеї називають ще растровими.

У разі кольорового монітора є вже три електронні гармати з окремими схемами управління, а ні поверхня екрану нанесений люмінофор трьох основних кольорів:

R (Red, червоний),

G (Green, зелений),

В (Blue, синій).

Ці кольори називаються звичайно первинними, оскільки шляхом складання відповідної їх кількості можна одержати будь-який інший колір. Тому така модель кольороутворення називається аддитивною (adtlition - складання), або RGB.

Принтери, здатні виводити графічну інформацію, є, взагалі кажучи (так само як і згадувані вище монітори), растровими пристроями. Проте працюють вони вже з іншими первинними кольорами і використовують відповідно іншу модель кольороутворення - субтрактивну (subtraction - віднімання).

Це, взагалі кажучи, може створювати великі проблеми при виведенні інформації з екрану на принтер, оскільки не завжди досягається повна відповідність кольорів.

Для цього звичайно служить спеціальне програмне забезпечення. Проте даної проблеми ми поки торкатися не будемо.

Отже, первинними кольорами для кольорових принтерів є зелено-блакитний (Cyan), світло-червоний (Magenta) і жовтий (Yellow). Накладення двох з цих первинних кольорів в даному випадку дає червоний, зелений або блакитний колір.

Змішення всіх трьох первинних кольорів субтрактивной моделі дає чорний колір. У деяких принтерах для отримання істинно чорного кольору використовується окремий чорний фарбник (blacK), тому дана модель кольороутворення називається також CMY або CMYK.

Пояснимо, чому, власне, розрізняються моделі кольороутворення для моніторів і принтерів. Нагадаємо, що наші очі є складною оптичною системою, яка сприймає випромінюване або вже відображене від освітлюваних предметів світло, зрозуміло, якщо вони самі його не випромінюють.

Колір, як відомо, визначається довжиною хвилі електромагнітного випромінювання, певний частотний спектр якого і представляє для нас видиме світло.

Тепер неважко зрозуміти, що нанесені на екран точки люмінофора сприймаються саме того кольору, який вони і випромінюють. Фарбник же, нанесений на папір, навпаки, діє як фільтр, поглинаючи (віднімаючи!) одні і відображаючи інші довжини електромагнітних хвиль.

Нагадаємо також, що насиченість кольору (рожевий, червоний, пурпурний) залежить від кількості білого кольору. Таким чином, проміжні кольори при виведенні зображення, наприклад, рожевого, виходять, як правило, шляхом пропуску (недруку) декількох крапок.

Власне, це звичайний підхід, пов'язаний з растрированням зображення (dithering). Тобто в цьому випадку відтінки відповідного кольору виходять шляхом угрупування декількох точок зображення в псевдопіксели розміром 2х2, ЗХЗ і більш крапок.

Відношення кількості кольорових крапок до білих і визначає рівень насиченості кольору.

Тепер скажемо пару слів про папір, який використовується для кольорових друкуючих пристроїв. Багато фірм - виробники кольорових принтерів декларують можливість друку на звичайному гладкому (або рівному) папері - plain paper.

Мабуть, не існує однозначної відповіді на питання, що це за папір. Зрозуміло, багато що залежить від його якості, ступеня обробки, ваги і навіть кольору.

У багатьох користувачів даний вид паперу асоціюється із звичайним офісним папером загального призначення, який часто використовується для ксерокопіювання.

Проте за виключенням тільки одного - двох типів принтерів, що використовують спеціальну технологію (про це трохи нижче), всі інші для якісного виведення зображення вимагають спеціальний офісний (конторський) папір або спеціальний папір для принтерів. Останній вид паперу звичайно використовується при монохромному лазерному друці.

На сьогодні широко застосовується шість технологій для кольорового друку. Вони реалізуються в ударних («голкових») матричних принтерах (dot matrix), в струменевих принтерах з рідким чорнилом (liquid ink - jet), в принтерах з термопереносом воскової мастики (thermal wax transfer), в принтерах з термосублимацией фарбника (dye sublimation), у струменевих принтерах із зміною фази фарбника (phase-change ink-jet) і в кольорових лазерних принтерах (colour laser).

Dot Matrix.

Як відомо, ідея матричних друкуючих пристроїв полягає в тому, що необхідне зображення відтворюється з набору окремих крапок, що наносяться на папір тим або іншим способом.

Нагадаємо також, що практично всі друкуючі пристрої (за винятком, мабуть, сторінкових) можуть бути ударними (impact) і ненаголошеними (non-impact).

Принцип роботи кольорових ударних матричних принтерів полягає в тому, що вертикальний ряд (або два ряди) голок «вбиває» фарбник із стрічки прямо в папір.

На відміну від звичайних монохромних пристроїв, в останньому випадку використовується багатоколірна стрічка. Система управління цих принтерів піклується не тільки про конкретну голку, але і кольорові стрічки. Відразу відзначимо, що крім шуму, властивого всім ударним пристроям, швидкість, палітра і якість кольорів в даному випадку, як правило, незадовільні.

Це, втім, стосується не тільки паперу, але і плівок. Відмітимо також, що з часом відтворні кольори стають тьмянішими, оскільки в прямій залежності від терміну служби стрічка забруднюється. Це пов'язано в основному з прямим контактом багатоколірної стрічки з кольоровим зображенням, що виводиться.

До достоїнств подібних пристроїв можна віднести надійність, низьку вартість сторінки зображення, можливість друку на звичайному папері. Ударні кольорові матричні принтери в основному знаходять застосування при виведенні нескладних зображень. Ціна таких пристроїв відносно невисока - близько 800 доларів.

Струменева технологія друку (Liquid ink-jet) є на сьогодні найпоширенішої для реалізації кольорових пристроїв. Струменеві чорнильні принтери підрозділяються на пристрої безперервної (continuous drop, continuous jet) і дискретної (drop-on-demand) дії.

Останні знову ж таки діляться на дві категорії: з нагріванням чорнила («бульбашкова» технологія bubble-jet або thermal ink-jet) і засновані на дії пьеза - ефекту (piezo).

У простому випадку принцип дії пристрою за технологією continuous jet заснований на тому, що струмінь чорнила, що постійно випускається з сопла друкуючої головки, прямує або на папір (для нанесення зображення), або на спеціальний приймач, звідкеля чернила знову потрапляють в загальний резервуар.

У робочу камеру чорнило подається мікронасосом, а елементом, задаючим їх рух, є, як правило, пьезодатчик. Описаний вище принцип дії друкуючого пристрою використовує сьогодні дуже невелику кількість принтерів.

Виробництвом кольорових принтерів, що використовують дану технологію, займається, наприклад, фірма Iris Graphics.

При реалізації bubble-jet-методу в кожному соплі друкуючої головки знаходиться маленький нагрівальний елемент (наприклад, тонкопленочный резистор). При пропусканні струму через тонкопленочний резистор останній за декілька мікросекунд нагрівається до температури близько 500 градусів і віддає тепло, що виділяється, безпосередньо оточуючому його чорнилу.

При різкому нагріванні утворюється чорнильний паровий міхур, який прагне виштовхнути через вихідний отвір сопла краплю рідкого чорнила. Оскільки при відключенні струму тонкоплівний резистор також швидко остигає, паровий міхур, зменшуючись в розмірах, «підсмоктує» через вхідний отвір сопла нову порцію чорнила, яке займає місце «вистреленної» краплі.

Кольорові принтери від фірм Canon і Hewlett-Packard використовують саме цю технологію.

Як вже було сказано, другий метод для управління соплом заснований на дії діафрагми, сполученої з п'єзоелектричним елементом. Як відомо, зворотний п'єзоефект полягає в деформації п'єзокристала під впливом електричного поля.

Зміна розмірів пьезоелемента, розташованого збоку вихідного отвору сопла і пов'язаного з діафрагмою, приводить до викидання краплі і приливу через вхідний отвір нової порції чорнила.

Подібні пристрої випускаються компаніями Epson, Brother, Data-products і Tektronix.

До речі відмітимо, що фірмою Epson запропонований новий тип багатошарової п'єзоелектричної головки, яка усуває «сателіти» - маленькі крапельки, супроводжуючі основну краплю. Чіткість в цьому випадку підвищується в основному для монохромних зображень.

Відмітимо, що сопла (канальні отвори) на друкуючій головці струменевих принтерів, через які розбризкується чорнило, відповідають «ударним» голкам матричних принтерів.

Оскільки розмір кожного сопла істотно менший за діаметр голки (тонше за людський волос), а кількість сопел може бути більше, то одержуване зображення теоретично повинне бути в цьому випадку чіткіше.

На жаль, це не завжди так, і дуже багато що залежить від якості використовуваного паперу. Річ у тому, що чорнило має властивості просочуватися (куди не треба), розтікатися і змішуватися до висихання. Це призводить до зниження яскравості, а також до зміни кольоровості зображення.

Для того, щоб подолати всі ці неприємності, використовуються самі різні підходи. Наприклад, хіміки фірми DuPont розробили для принтерів компанії Hewlett-Packard спеціальне пігментне чорнило (правда, теж не без недоліків).

А ось щоб уникнути змішування чорнила, в моделі принтера IBM Color JetPrinter PS4079 фірми Lexmark передбачені паузи між проходами для нанесення первинних кольорів.

Згадувана трохи вище компанія Hewlett-Packard для тієї ж мети (висихання чорнила) використовує підігрів носія, тобто папери. Такий метод боротьби із змішуванням чорнила реалізований в моделях HP PaintJet XL300 і DeskJet 1200С.

Отже, до основних достоїнств технології continuous jet відноситься можливість відтворення широкої палітри кольорів з високою якістю, проте при невисокій швидкості друку вартість подібних кольорових принтерів досягає декількох десятків тисяч доларів.

Пристрої дискретної дії (drop-on-demand) достатньо дешеві (від 500 доларів і вище) і також дозволяють одержувати широку гамму кольорів, проте вимагають, як правило, спеціального паперу.

Принцип роботи принтера з термопереносом (Thermal wax transfer) полягає в тому, що термопластичное фарбувальна речовина, нанесена на тонкій підкладці, потрапляє на папір саме в тому місці, де нагрівальними елементами (аналогами сопел і голок) друкуючої головки забезпечується належна температура (близько 70-80 градусів).

Конструктивно такий спосіб друку достатньо простий, до того ж він забезпечує практично безшумну роботу.

Для нанесення кольорового зображення потрібно, зрозуміло, три або чотири проходи: поодинці для первинних кольорів і один у разі використання окремого чорного кольору, що відповідно збільшує час друку. Принтери, що використовують дану технологію, звичайно вимагають спеціального паперу.

Вартість виведеної сторінки із зображенням, як правило, дорожче, ніж для струменевих принтерів. Для даних пристроїв також характерна невелика швидкість друку (1-2 сторінки в хвилину).

Проте, принтери з термопереносом - достатньо надійні пристрої, які не вимагають складного обслуговування і можуть відтворювати кольорове зображення (до 16,7 мільйонів кольорів) як на плівці, так і на папері, з роздільною здатністю 200-300 dpi (крапок на дюйм). Вартість подібних пристроїв може складати від 1 до 10 тисяч доларів.

Ще один клас кольорових друкуючих пристроїв - так звані принтери з термосублимацієй (Dye sublimation). Ця технологія найбільш близька до технології термопереноса, тільки елементи друкуючої головки нагріваються в даному випадку вже до температури близько 400 градусів.

Хоча, можливо, термін «термосублімація» не дуже вдалий, але він достатньо чітко пояснює, яким чином фарбувальній речовині передається необхідна порція енергії сублімації. Нагадаємо, що під сублімацією розуміють перехід речовини з твердого стану в газоподібний минувши стадію рідини (наприклад, кристали йоду сублімують при нагріванні).

Таким чином, порція фарбника сублімує з підкладки і осідає на папері або іншому носії. У принтерах з термосублимацией фарбника є можливість точного визначення необхідної кількості фарбника, переносимого на папір (наприклад: 19% суаn, 65% magenta, 34% yellow). Комбінацією кольорів фарбників можна підібрати практично будь-яку колірну палітру.

Дана технологія використовується тільки для кольорового друку, а реалізовуючі її пристрої звичайно відносяться до класу «high end». До їх основних переваг відноситься практично фотографічна якість одержуваного зображення і широка гамма відтінків кольорів без використання растрирования.

Основним обмеженням застосування даних принтерів є висока вартість кожної копії зображення (більш долара за сторінку).

Принтери, що використовують технологію Phase change ink-jet, називаються також принтерами з твердим фарбником. Принцип роботи таких пристроїв приблизно наступний. Воскові стрижні для кожного первинного кольору фарбника поступово розплавляються спеціальним нагрівальним елементом при температурі близько 90 градусів і потрапляють в окремі резервуари.

Розплавлені фарбники подаються звідти спеціальним насосом в друкуючу головку, що працює звичайно на основі п'єзоефекту. Краплі воскоподібного фарбника на папері застигають практично миттєво, але забезпечують необхідне з нею зчеплення.

На відміну від звичайної технології liquid ink-jet, в даному випадку не відбувається ні просочування, ні розтікання, ні змішення фарбників. Саме тому принтери, що використовують технологію phase change ink-jet, працюють з будь-яким папером.

Якість кольорів виходить просто чудове, до того ж допустимий і двосторонній друк. Вартість однієї копії вельми невисока, як втім і швидкість друку (близько 2 сторінок в хвилину).

У лазерних принтерах (Colour laser) використовується електрографічний принцип створення зображення - приблизно такий же, як і в копіювальних машинах.

Найбільш важливими частинами лазерного принтера можна вважати фотопровідний барабан (або стрічку), напівпровідниковий лазер і прецизійну оптико-механічну систему, що переміщає промінь.

Лазер формує електронне зображення на світлочутливій фотопримной стрічці послідовно для кожного кольору тонера (CMYK). Тобто принтер, що працює в монохромному режимі із швидкістю 8 стор/хв, в кольоровому режимі забезпечить тільки 2 стор/хв. Коли зображення на фоточуттевої стрічці повністю побудоване, аркуш, що подається, заряджає так, щоб тонер з барабана притягувався до паперу.

Після цього зображення закріплюється на ній за рахунок нагріву частинок тонера до температури плавлення. Остаточну фіксацію зображення здійснюють спеціальні вали, що притискують розплавлений тонер до паперу.

Технологічно даний процес здійснюється досить не просто, тому ціни на кольорові лазерні принтери до недавнього часу складали декілька десятків тисяч доларів.

Деякі характеристики ряду моделей кольорових принтерів, що випускаються фірмою Tektronix, приведені в таблиці 1.

друк кольоровий принтер технологія

Таблиця 1.

Размещено на Allbest.ru