Принтеры

символьные         матричные           матричные           символьные        матричные            матричные           матричные

                технологии                           технологии                           технологии                           технологии           технологии               печати                                    печати                                  печати                                    печати                   печати

Рис.  1

И все-таки, если у вас дома стоит компьютер, принтер к нему просто необходим. Если вы будете печатать на принтере, установленном у вас на работе, личные письма, поздравительные открытии, объявления (типа «отдам щенков в хорошие руки»), наклейки на банки с вареньем, на бутылки с домашним вином, аудио- или видеокассеты, приглашения на семейные торжества, афиши на школьный спектакль вашего старшего сына и прочие подобные вещи, то вас, мягко говоря, не поймут. Дипломные и курсовые работы, рефераты, диссертации, договоры и прочие документы тоже далеко не всегда удобно печатать в офисе хотя бы из соображений оперативности. Наличие домашнего принтера решает все эти проблемы.

Персональный компьютер представляет собой вполне самостоятельное устройство, в котором есть все необходимое для автономной жизни. Однако жизнь компьютера была бы неполноценной и довольно бесполезной без такого простого с виду устройства, как принтер.

2. Технологии печатающих устройств.

2.1. Общие сведения.

Особое внимание уделим технологии цветных печатающих устройств. Заметим, что вывод моно­хромного изображения на этих ус­тройствах также возможен. Но пре­жде чем непосредственно перейти к описанию технологий цветных принтеров, коротко напомним прин­цип работы других более распрос­траненных и доступных устройств - мониторов.

Как известно, большинство со­временных настольных компьюте­ров используют мониторы на базе электронно-лучевых трубок (ЭЛТ). По принципу действия подобные мониторы мало чем отличаются от обычного телевизора: испускаемый электродом (электронной пушкой) пучок электронов, попадая на эк­ран, покрытый люминофором, вы­зывает его свечение. Заметим, что любое текстовое или графическое изображение на экране монитора компьютера (как, впрочем, и теле­визора) состоит из множества дис­кретных точек люминофора, име­нуемых также пикселами (pixel - picture element). Поэтому такие дисплеи называют еще растровыми. В случае цветного монитора имеются уже три электронных пуш­ки с отдельными схемами управ­ления, а ни поверхность экрана нанесен люминофор трех основ­ных цветов: К. (Red, красный), G (Green, зеленый), В (Blue, си­ний). Эти цвета называются обыч­но первичными, поскольку путем сложения соответствующего их ко­личества можно получить любой другой цвет. Такая модель цветообразования называется поэтому аддитивной (adtlition - сложение), или RGB.

Принтеры, способные выводить графическую информацию, являют­ся, вообще говоря (так же как и упоминаемые выше мониторы), растровыми устройствами. Однако работают они уже с другими пер­вичными цветами и используют соответственно иную модель пветообразования - субтрактивную (subtraction - вычитание). Это, во­обще говоря, может создавать боль­шие проблемы при выводе инфор­мации с экрана на принтер, пос­кольку не всегда достигается пол­ное соответствие цветов. Для это­го обычно служит специальное про­граммное обеспечение. Однако дан­ной проблемы мы пока касаться не будем.

Итак, первичными цветами для цветных принтеров являются зеле­но-голубой (Cyan), светло-красный (Magenta) и желтый (Yellow). На­ложение двух из этих первичных цветов в данном случае дает красный, зеленый или голубой цвет. Смешение всех трех первичных цветов субтрактивной модели дает черный цвет. В некоторых принте­рах для получения истинно черного цвета используется отдельный чер­ный краситель (blacK), поэтому данная модель цветообразования называется также CMY или CMYK.

Поясним, почему, собственно, различаются модели цветообразования для мониторов и принтеров. Напомним, что наши глаза являются сложной оптической системой, ко­торая воспринимает излучаемый или уже отраженный от освещае­мых предметов свет, разумеется, если они сами его не излучают. Цвет, как известно, определяется длиной волны электромагнитного излучения, определенный частот­ный спектр которого и представляет для нас видимый свет. Теперь не­трудно понять, что нанесенные на экран точки люминофора воспри­нимаются именно того цвета, ка­кой они и излучают. Краситель же, нанесенный на бумагу, напротив, действует как фильтр, поглощая (вычитая!) одни и отражая другие длины электромагнитных волн. Напомним также, что насыщенность цвета (розовый, красный, пурпур­ный) зависит от количества бело­го цвета. Таким образом, промежу­точные цвета при выводе изобра­жения, например, розового, полу­чаются, как правило, путем пропус­ка (непечати) нескольких точек.

  Собственно, это обычный подход, связанный с растрированием изо­бражения (dithering). То есть в этом случае оттенки соответствующего цвета получаются путем группиров­ки нескольких точек изображения в псевдопикселы размером 2х2, ЗхЗ и более точек. Отношение количес­тва цветных точек к белым и оп­ределяет уровень насыщенности цвета.

Теперь скажем пару слов о бу­маге, которая используется для цветных печатающих устройств. Многие фирмы - производители цветных принтеров декларируют возможность печати на обыкновен­ной гладкой (или ровной) бумаге - plain paper. Видимо, не существу­ет однозначного ответа на вопрос, что это за бумага. Разумеется, мно­гое зависит от ее качества, степе­ни обработки, веса и даже цвета. У многих пользователей данный вид бумаги ассоциируется с обыкновен­ной офисной бумагой общего на­значения, которая часто использу­ется для ксерокопирования. Однако за исключением только одного-двух типов принтеров, использующих специальную технологию (об этом чуть ниже), все остальные для ка­чественного вывода изображения требуют специальную офисную (конторскую) бумагу или специаль­ную бумагу для принтеров. Послед­ний вид бумаги обычно использу­ется при монохромной лазерной печати. Увеличенный рельеф поверх­ности этих трех видов бумаги при­веден на рисунке(2).

Рис. 2

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

 (dye sublimation), в струйных принтерах с изменением фазы красителя (phase-change ink-jet) и в цветных лазерных принтерах (colour laser). Теперь обо всем по порядку.

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. Заметим так­же, что 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. Цена таких устройств относи­тельно невысока - около 800 дол­ларов.

  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 пьеза- эффекта (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, откудачернила 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 маленький нагреватель­ный 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 «выстреленной» капли. Цветные принтеры от фирм Canon и Hewlett-Packard ис­пользуют именно эту технологию.

Как уже было сказано, 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. Кстати заме­тим, что 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.

Заметим, что 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. Дело в том, что 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 (правда, тоже не без недостатков). А вот чтобы из­бежать смешивания чернил, в мо­дели принтера IBM Color JetPrinter PS4079 фирмы Lexmark предус­мотрены паузы между проходами для нанесения первичных цветов. Упоминавшаяся чуть выше 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 1200С.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11