Современные технологии и средства цветной печати

Качество печати струйного  принтера лишь немногим уступает качеству печати лазерных принтеров, при этом финансовые затраты аналогичны затратам при покупке матричного принтера. Эти принтеры идеально подходят для домашнего применения, потому что работают они тихо и просты в обслуживании, ,как и многие другие домашние приборы.

Принцип работы струйных принтеров

В струйных принтерах  для формирования изображения используются специальные сопла, через которые на бумагу подаются чернила. Тоньше волоса - сопла находятся на головке принтера, где установлен резервуар с жидкими чернилами, которые, как микрочастицы, переносятся через сопла на материал носителя. Число сопел зависит от модели принтера и его изготовителя. Обычно их бывает от 64 до 400 и более. Некоторые модели имеют гораздо большее число сопел, например, головка принтера DeskJet 1600 имеет 300 сопел для черных чернил и 416 - для цветных.

Поскольку образ символа воспроизводится с использованием всех задействованных сопел одновременно, в качестве параметра, определяющего скорость печати, в струйных принтерах также принято считать количество символов в секунду (cps), хотя в рекламных проспектах скоростью печати называют число страниц, печатаемых в минуту.

Хранение чернил осуществляется двумя методами:

· головка принтера является составной частью патрона с чернилами, замена патрона с чернилами одновременно связана с заменой головки;

· используется отдельный  сменный резервуар, который через систему капилляров обеспечивает чернилами головку принтера.

Фирмы-изготовители реализуют  различные способы нанесения  чернил на бумагу:

• пьезоэлектрический метод;
• метод газовых пузырей;
• метод drop-on-demand [4].

Пьезоэлектрический метод

Для реализации этого  метода в каждое сопло установлен плоский пьезокристалл, связанный  с диафрагмой. Как известно, под  воздействием электрического поля происходит деформация пьезоэлемента.

При печати находящийся  в трубке пьезоэлемент, сжимая и  разжимая трубку, наполняет капиллярную систему чернилами. Чернила, которые отжимаются назад, перетекают обратно в резервуар, а чернила, которые "выдавились" наружу, оставляют на бумаге точку. Подобные устройства выпускают компании Epson, Brother и др.

Метод Bubblejet

При использовании этого  метода каждое сопло оборудовано  нагревательным элементом, который  при пропускании через него тока за несколько микросекунд нагревается  до температуры около 500°С. Возникающие  при резком нагревании газовые пузыри (bubbles) стараются вытолкнуть через выходное отверстие сопла необходимую порцию (каплю) жидких чернил, которые переносятся на бумагу. При отключении тока нагревательный элемент остывает, паровой пузырь уменьшается и через входное отверстие поступает новая порция чернил. Подобную технологию использует фирма Canon.

Благодаря тому, что в  механизмах печати, реализованных с  использованием метода газовых пузырей, меньше конструктивных элементов, такие  принтеры надежней в работе и срок их эксплуатации более продолжителен. Кроме того, использование этой технологии позволяет добиться наиболее высокой разрешающей способности принтеров. Обладая высоким качеством при прорисовке линий, данный метод имеет недостаток при печати областей сплошного заполнения: они получаются несколько расплывчатыми. Применение метода газовых пузырей целесообразно при печати графиков, гистограмм и т. п., тогда как печать полутоновых графических изображений получается более качественной при использовании метода drop-on-demand.

Метод drop-on-demand

Третий метод, разработанный фирмой Hewlett-Packard, называется методом drop-on-demand («капля по требованию»). Так же как в методе газовых пузырей, здесь для подачи чернил из резервуара на бумагу используется нагревательный элемент. Однако при этом дополнительно используется специальный сложный механизм.

Технология drop-on-demand обеспечивает наиболее быстрый впрыск чернил, что позволяет  существенно повысить качество и  скорость печати. Цветовое представление  изображения в этом случае более  контрастно [5].

 

1.4 Цветные струйные принтеры

Способность струйных принтеров  создавать цветное изображение  привела к их широкому распространению.

Обычно цветное изображение  формируется при печати наложением друг на друга изображений трех основных типографских цветов: голубого (cyan), пурпурного (magenta) и желтого (yellow). Хотя, теоретически, наложение этих трех цветов 100%-насыщенности должно в итоге давать черный цвет, на практике в большинстве случаев получается серый или коричневый. Потому в качестве четвертого основного цвета добавляют еще и черный (black). Такую цветовую модель называют, как уже отмечалось, называют CMYK.

По этой причине в новых моделях  струйных принтеров применяется  не три, а четыре цветных патрона  для создания цвета (дополнительный патрон с чернилами черного цвета). Благодаря этому появилась возможность широкого использования таких принтеров для обычной печати текстов и черно-белых графических изображений с одновременной экономией цветных чернил.

Решающее преимущество струйного  принтера, по сравнению с матричным заключается в изображении шрифта. Для моделей с большим числом сопел характерно достижение качества лазерного принтера. Большое значение имеют качество и толщина бумаги. Для получения высококачественного изображения рекомендуется использование специальной бумаги, обладающей быстрой впитываемостью чернил (extra-adsorbent paper).

В принципе, можно отказаться от специальной  бумаги, предлагаемой различными изготовителями. Струйный принтер печатает на бумаге плотностью от 60 до 135 г/м2. Хорошо зарекомендовала себя бумага для ксероксов, плотность которой равна 80 г/м2.

Для снижения потери качества печати, связанного с растеканием чернил, существуют различные технические  решения. Например, в моделях PaintJet XL 300 и DeskJet 1200С, выпускаемых фирмой Hewlett-Packard, для высыхания чернил используется подогрев бумаги.

Разрешение струйных принтеров при печати графики  составляет от 300х300 до 600х600 dpi. Некоторые  модели, например, Canon BJC-70, при печати черным со сглаживанием имеют разрешение 720х360 dpi [6].

 

1.5 Лазерные принтеры

Механизм работы лазерного  принтера схож с работой копировального аппарата. В нем электростатические заряды на поверхности бумаги создаются  лучом лазера (отсюда и название), затем тонер прилипает к листу  бумаги, а сам лист контактирует с разогретым барабаном для закрепления изображения.

В зависимости от предоставляемых  услуг лазерные принтеры делятся  на несколько классов. Можно выделить персональные лазерные принтеры небольшого размера со скоростью печати 6-8 стр/мин., лазерные принтера рабочих групп – сетевые принтеры, работающие со скоростью 12-20 стр./мин. и обслуживающие 5-20 компьютеров и высокопроизводительные сетевые принтеры масштаба отдела. Последние имеют скорость печати свыше 20 стр./мин., возможность двусторонней печати и сортировки.

Принцип работы

В основе работы как копировального аппарата, так и лазерного принтера лежит процесс сухой ксерографии (лат. xeros - сухой и graphos - писать). В  свою очередь он базируется на электростатической фотографии.

Ксерографический процесс был изобретен американским инженером Честером Карлсоном в 1938 г. В ноябре 1940 г. он получил патент на свое изобретение. В 1947г. американская компания "Халоид Компани" купила данное изобретение для разработки первого копировального аппарата, который и был произведен в 1950 г. В последствии эта компания несколько раз преобразовывалась и в настоящее время мы знаем ее под названием Xerox.

В основе электростатической фотографии лежит способность некоторых  полупроводников уменьшать свое удельное сопротивление под действием света. Такие полупроводники называются фотопроводниками и используются для изготовления фоторецепторов (фотопроводящих цилиндров).

Сердцем лазерного принтера является фотопроводящий цилиндр (organic photoconduction cartridge), который часто называют печатающим барабаном. С помощью барабана производится перенос изображения на бумагу. Он представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой фотопроводящего полупроводника, обычно оксидом цинка или чем-либо подобным. Поверхности этого покрытия можно придать положительный или отрицательный заряд, который сохраняется на поверхности, но только до тех пор, пока барабан не освещен. Если какую либо часть барабана проэкспонировать, то покрытие приобретает проводимость и заряд стечет с освещенного участка, образовав незаряженную зону. Данный момент очень важен для понимания принципа работы лазерного принтера.

Следующей важной его  частью является лазер и прецизионно-оптико-механическая система, перемещающая луч. Малогабаритный лазер генерирует тонкий световой луч, отражающийся от вращающегося зеркала (как правило, шестигранного) разряжает положительно заряженную поверхность барабана. Чтобы получилось изображение, лазер включается и выключается управляющим микроконтроллером. Вращающееся зеркало разворачивает луч в строку на поверхности печатающего барабана. Все это вместе создает на его поверхности строку скрытого изображения, в котором те участки, которые должны быть черными, имеют один заряд, а белые противоположный. После формирования строки изображения, специальный прецизионный шаговый двигатель поворачивает барабан так, чтобы можно было формировать следующую строку. Это смещение равняется разрешающей способности принтера и обычно составляет 1/300 или 1/600 дюйма. Этот этап печати напоминает построение изображения на экране телевизионного монитора. Но каким образом на поверхности барабана появляется заряд, необходимый для создания изображения? Для этого служит тонкая проволока или сетка, называемая "коронирующим проводом".

На этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение светящейся ионизированной области вокруг него, которая и называется короной и придает барабану необходимый статический заряд. Итак, на барабане сформировано изображение вроде статического заряда и незаряженных участков. Что дальше?

Некоторые принтеры, называемые лазерными, на самом деле таковыми не являются, а принадлежат к классу светодиодных (LED). Отличие заключается  в способе освещения барабана. Изображение формируется не лучом  лазера, а светодиодной матрицей, ширина которой определяется шириной листа, а число светодиодов соответствует разрешению принтера. Такие принтеры широко выпускает компания Oki.

Дальше барабан проходит мимо валика, подающего из специального контейнера черный красящий порошок - тонер. Частички тонера, заряженные положительно, прилипают только к нейтральным участкам, отталкиваясь от положительно заряженных. Это похоже на то, как на экране телевизора собирается пыль.

Следующим этапом является перенос тонера (а, значит, и изображения) на бумагу. Бумага вытягивается из подающего лотка и с помощью системы валиков перемещается к печатающему барабану. Перед самым барабаном бумаге сообщается статистический заряд с помощью еще одного коронирующего провода, подобного тому, что используется для подготовки барабана к экспонированию. Затем бумага прижимается к поверхности барабана. Заряды разной полярности, накопленные на поверхности бумаги и на поверхности барабана, вызывают перенос частиц тонера на бумагу и их надежное прилипание к последней. После переноса тонера бумага покидает поверхность барабана. При этом валики продолжают перемещать бумагу к выходному лотку принтера. Следующим звеном принтера, встречающего бумагу с изображением на этом пути, является узел фиксации изображения.

Тонер содержит вещество, способное легко плавится. Обычно это какой-нибудь полимер или смола. При нагревании до 200-220 градусов и повышении давления порошок расплавляется и соединяется с поверхностью.

При переносе изображения  на бумагу не все частички тонера прилипают  к ней, и небольшое количество их остается на барабане. Для этого на него подается электрический заряд, барабан очищается и готов к печати следующего листа.

В цветных лазерных принтерах  барабан или лента делает до четырех  оборотов - по одному для нанесения  тонера каждого цвета (бирюзового, малинового, желтого и черного).

LED Array - светодиодная панель  
Focusing Lens - фокусировочная линза 
Toner - тонер  
Rotating Drum - фоторецептор (фотобарабан)

Laser - лазер  
Light Beam - лазерный луч  
Polygon Mirror - отражающая призма 
Focusing Lens - фокусировочная линза 
Mirror – зеркало  
Toner – тонер  
Rotating Drum - фоторецептор (фотобарабан)

 

Обслуживание лазерных принтеров аналогично обслуживанию копировальных аппаратов. Необходимо использование только такого сорта  бумаги, который предназначен для использования в лазерных принтерах. Применение несортовой бумаги (очень тонкой или очень толстой) может привести к повреждению барабана и некачественной печати в последующем. В этом случае придется менять весь картридж [7].

 

 

1.6 Термические принтеры

Технология термических  принтеров основана на использовании  механизма печати факсимильных аппаратов. Фактически большинство термических  принтеров работают как факсимильные аппараты. Печатающая головка термического принтера конструктивно похожа на аналогичный узел матричного принтера. Для таких принтеров необходима бумага со специальным термочувствительным покрытием. Управляемые электрическим током иголки нагревают бумагу, оставляя при этом отметки.

Технология прямого  переноса нашла широкое распространение в проектно-конструкторских и научно-исследовательских подразделениях множества организаций. Эта технология обеспечивает очень четкую прорисовку линий и тоновых изображений и заслужила высокую оценку при оформлении проектно-конструкторской документации зданий, стадионов, дорог и т.п. Технология нашла широкое применение в широкоформатных графопостроителях, позволяющих печатать изображения шириной 36 дюймов. Особым доверием проектных и исследовательских организаций пользуются графопостроители серии CalComp DramngMaster Plus. Однако лишь в нескольких моделях принтеров используется подобная технология. Более того, производители термических принтеров все больше склоняются к использованию технологии струйной печати, оправдывая свое решение значительным снижением себестоимости печати, а также более заманчивыми производственными перспективами [8].