1.1.6 Принтер. Плоттер

Для вывода результатов работы используют принтеры. В настоящее время используется четыре принципиальных схемы нанесения изображения на бумагу: матричный, струйный, лазерный и термопереноса.

На сегодняшний день широко применяется шесть технологий для цветной печати. Они реализуются в ударных ("игольчатых") матричных принтерах (dot matrix), в струйных принтерах с жидкими чернилами (liquid ink-jet), в принтерах с термопереносом восковой мастики (thermal wax transfer), в принтерах с термосублимацией красителя (dуе sublimation), в струйных принтерах с изменением фазы красителя (phase-change ink-jet) и в цветных лазерных принтерах (colors laser).

Матричные принтеры.

Dot Matrix.

Как известно, идея матричных печатающих устройств заключается в том, что требуемое изображение воспроизводится из набора отдельных точек, наносимых на бумагу тем или иным способом. Напомним также, что практически все печатающие устройства (за исключением, пожалуй, страничных) могут быть ударными (impact) и безударными (non-impact). Принцип работы цветных ударных матичных принтеров заключается в том, что вертикальный ряд (или два ряда) игл "вколачивает" краситель с ленты прямо в бумагу. В отличие от обычных монохромных устройств, в последнем случае используется многоцветная лента. Система управления этих принтеров заботится не только о конкретной иголке, но и цвете ленты. Сразу отметим, что помимо шума, присущего всем ударным устройствам, скорость, палитра и качество цветов в данном случае, как правило, неудовлетворительные. Это, впрочем, касается не только бумаги, но и пленок. Со временем воспроизводимые цвета становятся более тусклыми, поскольку в прямой зависимости от срока службы лента загрязняется. Это связано в основном с прямым контактом многоцветной ленты с выводимым цветным изображением. К достоинствам подобных устройств можно отнести надежность, низкую стоимость страницы изображения, возможность печати на обычной бумаге. Ударные цветные матричные принтеры в основном находят применение при выводе несложных изображений.

Струйные принтеры.

Liquid ink-jet.

Струйная технология печати является на сегодняшний день самой распространенной для реализации цветных устройств. Струйные чернильные принтеры подразделяются на устройства непрерывного (continuous drop, continuous jet) и дискретного (drop-on-demand) действия. Последние опять же делятся на две категории: с нагреванием чернил ("пузырьковая" технология bubble-jet или thermal ink-jet) и основанные на действии пьезоэффекта (piezo).

В простейшем случае принцип действия устройства по технологии continuous jet основан на том, что струя чернил, постоянно испускаемая из сопла печатающей головки, направляется либо на бумагу (для нанесения изображения), либо в специальный приемник, откуда чернила снова попадают в общий резервуар. В рабочую камеру чернила подаются микронасосом, а элементом, задающим их движение, является, как правило, пьезодатчик. Описанный выше принцип действия печатающего устройства использует сегодня очень небольшое количество принтеров. Производством цветных принтеров, использующих данную технологию, занимается, например, фирма Iris Graphics.

При реализации bubble-jet-метода в каждом сопле печатающей головки находится элемент (например, тонкопленочный резистор). При пропускании тока через тонкопленочный резистор последний за несколько микросекунд нагревается до температуры около 500 градусов и отдает выделяемое тепло непосредственно окружающим его чернилам. При резком нагревании образуется чернильный паровой пузырь, который старается вытолкнуть через выходное отверстие сопла каплю жидких чернил. Поскольку при отключении тока тонкопленочный резистор также быстро остывает, паровой пузырь, уменьшаясь в размерах, "подсасывает" через входное отверстие сопла новую порцию чернил, которые занимают место "выстрелянной" капли. Цветные принтеры от фирм Canon и Hewlett-Packard используют именно эту технологию.

Второй метод для управления соплом основан на действии диафрагмы, соединенной с пьезоэлектрическим элементом. Как известно, обратный пьезоэффект заключается в деформации пьезокристалла под воздействием электрического поля. Изменение размеров пьезоэлемента, расположенного сбоку выходного отверстия сопла и связанного с диафрагмой, приводит к выбрасыванию капли и приливу через входное отверстие новой порции чернил. Подобные устройства выпускаются компаниями Epson, Brother, Data-products и Tektronix. Фирмой Epson предложен новый тип многослойной пьезоэлектрической головки, которая устраняет "сателлиты" - маленькие капельки, сопровождающие основную каплю. Четкость в этом случае повышается в основном для монохромных изображений.

Сопла (канальные отверстия) на печатающей головке струйных принтеров, через которые разбрызгиваются чернила, соответствуют "ударным" иглам матричных принтеров. Поскольку размер каждого сопла существенно меньше диаметра иглы (тоньше человеческого волоса), а количество сопел может быть больше, то получаемое изображение теоретически должно быть в этом случае четче. К сожалению, это не всегда так, и очень многое зависит от качества используемой бумаги. Чернила имеют свойства просачиваться (куда не надо), растекаться и смешиваться до высыхания. Это приводит к снижению яркости, а также к изменению цветности изображения.

Для того чтобы преодолеть все эти неприятности, используются самые различные подходы. Например, химики фирмы DuPont разработали для принтеров компании Hewlett-Packard специальные пигментные чернила. Чтобы избежать смешивания чернил, в модели принтера IBM Color JetPrinter PS4079 фирмы Lexmark предусмотрены паузы между проходами для нанесения первичных цветов. Компания Hewlett-Packard для той же цели (высыхание чернил) использует подогрев носителя, то есть бумаги. Такой метод борьбы со смешиванием чернил реализован в моделях HP PaintJet XL300 и DeskJet 1200C.

Итак, к основным достоинствам технологии continuous jet относится возможность воспроизведения широкой палитры цветов с высоким качеством, однако при невысокой скорости печати стоимость подобных цветных принтеров достигает нескольких десятков тысяч долларов.

Phase change ink-jet.

Принтеры, использующие данную технологию, называются также принтерами с твердым красителем. Принцип работы таких устройств примерно следующий. Восковые стерженьки для каждого первичного цвета красителя постепенно расплавляются специальным нагревательным элементом при температуре около 90 градусов и попадают в отдельные резервуары. Расплавленные красители подаются оттуда специальным насосом в печатающую головку, работающую обычно на основе пьезоэффекта. Капли воскообразного красителя на бумаге застывают практически мгновенно, но обеспечивают необходимое с ней сцепление. В отличие от обычной технологии liquid ink-jet, в данном случае не происходит ни просачивания, ни растекания, ни смешения красителей. Именно поэтому принтеры, использующие технологию phase change ink-jet, работают с любой бумагой. Качество цветов получается просто превосходное, к тому же допустима и двусторонняя печать. Скорость печати (около 2 страниц в минуту).

Лазерные принтеры.

Colors laser.

В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображения - примерно такой же, как и в копировальных машинах. Наиболее важными частями лазерного принтера можно считать фотопроводящий барабан (или ленту), полупроводниковый лазер и прецизионную оптико-механическую систему, перемещающую луч. Лазер формирует электронное изображение на светочувствительной фотопримной ленте последовательно для каждого цвета тонера (CMYK). To есть принтер, работающий в монохромном режиме со скоростью 8 стр/мин, в цветном режиме обеспечит только 2 стр./мин. Когда изображение на фоточувствительной ленте полностью построено, подаваемый лист заряжается таким образом, чтобы тонер с барабана притягивался к бумаге. После этого изображение закрепляется на ней за счет нагрева частиц тонера до температуры плавления. Окончательную фиксацию изображения осуществляют специальные валики, прижимающие расплавленный тонер к бумаге.

Технологически данный процесс осуществляется весьма не просто, поэтому цены на цветные лазерные принтеры до недавнего времени составляли несколько десятков тысяч долларов.

Принтеры термопереноса.

Thermal wax transfer.

Принцип работы принтера с термопереносом состоит в том, что термопластичное красящее вещество, нанесенное на тонкой подложке, попадает на бумагу именно в том месте, где нагревательными элементами (аналогами сопел и игл) печатающей головки обеспечивается должная температура (около 70-80 градусов). Конструктивно такой способ печати достаточно прост, к тому же он обеспечивает практически бесшумную работу. Для нанесения цветного изображения требуется, разумеется, три или четыре прохода: по одному для первичных цветов и один в случае использования отдельного черного цвета, что соответственно увеличивает время печати. Принтеры, использующие данную технологию, обычно требуют специальной бумаги. Стоимость выведенной страницы с изображением, как правило, дороже, чем для струйных принтеров. Для данных устройств также характерна небольшая скорость печати (1-2 страницы в минуту). Тем не менее, принтеры с термопереносом - достаточно надежные устройства, которые не требуют сложного обслуживания и могут воспроизводить цветное изображение (до 16,7 миллионов цветов) как на пленке, так и на бумаге, с разрешающей способностью 200-300 dpi (точек на дюйм).

Dye sublimation.

Еще один класс цветных печатающих устройств - так называемые принтеры с термосублимацией. Эта технология наиболее близка к технологии термопереноса, только элементы печатающей головки нагреваются в данном случае уже до температуры около 400 градусов. Под сублимацией понимают переход вещества из твердого состояния в газообразное минуя стадию жидкости (например, кристаллы йода сублимируют при нагревании). Таким образом, порция красителя сублимирует с подложки и осаждается на бумаге или ином носителе. В принтерах с термосублимацией красителя имеется возможность точного определения необходимого количества красителя, переносимого на бумагу (например. 19% cyan, 65% magenta, 34% yellow). Комбинацией цветов красителей можно подобрать практически любую цветовую палитру.

Данная технология используется только для цветной печати, а реализующие ее устройства обычно относятся к классу "high end". К их основным преимуществам относится практически фотографическое качество получаемого изображения и широкая гамма оттенков цветов без использования растрирования. Основным ограничением применения данных принтеров является высокая стоимость каждой копии изображения (более доллара за страницу).

Плоттер (графопостроитель).

Плоттер - устройство вывода из ПК графической информации типа чертежей, схем, рисунков, диаграмм на бумажный или иной вид носителя. Помимо обычной бумаги для плоттеров используются носители в виде специальной пленки, электростатической или термореактивной бумаги.

Благодаря Появлению первых перьевых плоттеров, разработанных фирмой CalComp в 1959 г., стало возможным автоматизированное проектирование, создание САПР в различных областях деятельности.

Современные плоттеры - широкий класс периферийных устройств для вывода графической информации, которые можно классифицировать по ряду признаков.

По принципу формирования изображения:

• плоттеры векторного типа, у которых пишущий узел относительно носителя перемещается по двум координатам;

• плоттеры растрового типа, в которых пишущий узел перемещается относительно носителя только в одном направлении и изображение формируется из последовательно наносимых точек.

В зависимости от типа пишущего блока плоттеры подразделяются:

• на перьевые, ПП (Pen Plotter);

• струйные, СП (Ink-Jet Plotter);

• электростатические, ЭП (Electrostatic Plotter);

• прямого вывода изображения, ПВИ (Direct Imaging Plotter);

• лазерные, ЛП (Laser/LED Plotter).