Вопрос 17, 18 - Типы, характеристики и принципы работы принтеров. Цветная печать

(будем урезать. Можно многое написать «от себя»)

Характеристики

1. Скорость печати

   Матричные	- Знаков в секунду - CPS (Char Per Sec.)
   Лазерные	- Страниц в минуту - PPM (Pages Per Min.)
   	- Минут на страницу - MPP(Min. Per Page)
   Струйные:	Медленные - СPS
   	Быстрые -PPM

2. Плотность печати. Важна для матричных и струйных принтеров. Используется понятие вертикальной и горизонтальной плотности. Вертикальная плотность измеряется в строках на дюйм - LPI (Lines Per Inch) Чем выше возможная плотность печати, тем выше возможное качество печати. Горизонтальная плотность - знаков на дюйм CPI (Chars Per Inch)- чем больше возможная горизонтальная плотность, тем более мелкий шрифт может быть напечатан.

3. Разрешение принтера - точек на дюйм DPI Определяет плотность печати, чем больше плотность тем четче изображение.

4. Объем памяти принтера определяет количество загружаемых страниц. Важен для сетевых принтеров.

5. Форматы печати (А2-А4) Поддерживаемый формат Размер бумаги на которой может печатать принтер.

Принципы работы

Матричные – способ формирования изображения следующий – бумага в принтере перемещается по вертикальному направлению, печатающая головка – по горизонтальному. Печатающая головка состоит из электромагнитов и игл(от 9 до 24), которые ударяя по красящей ленте переносят чернила с неё на бумагу.

Струйные - способ формирования изображения аналогичен применяемому в матричных принтерах. В печатающей головке струйных принтеров для формирования изображения используются устройства специальной конструкции, работающие по принципу сопла. Через эти устройства чернила подаются на бумагу в строго дозированном количестве. Количество каналов (с одним соплом) в печатающей головке может изменяться в широких пределах в зависимости как от модели принтера, так и от фирмы-изготовителя. Конструктивно печатающие головки струйных принтеров различаются по двум важнейшим характеристикам:

1. Способ размещения резервуара с чернилами (чернильницы):

- чернильница совмещена с устройством транспортировки чернил;

- чернильница соединяется с устройством транспортировки чернил через систему капиляров (и конструктивно представляет собой независимое устройство.

2. Способ транспортировки чернил из чернильницы на бумагу:

- пьезоэлектрический метод - характерен для первого способа размещения чернильницы;

В каждое сопло ПГ (печатающей головки) установлен пьезокристалл, связанный с диафрагмой (под которой находится дозирующий объем с чернилами). Под действием импульсного напряжения (высокой частоты и малой длительности) пьзокристал деформируется (обратный пьезоэлектрический эффект), заставляя диафрагму совершать изгибные колебания в направлении нормали к ее поверхности. В результате сопло работает как насос инерционного типа: при увеличении объема под диафрагмой чернила всасываются из большой чернильницы в дозирующий объем; при обратном изгибе - чернила "выстреливаются" через капилярное сопло на бумагу.

- метод газовых пузырей (BJ - Babble Jet) - характерен для второго способа размещения чернильницы;

Каждое сопло снабжено нагревательным элементом, который очень быстро нагревается (и остывает) при подаче на него импульсного напряжения длительностью порядка 4...7 мкс. Максимальная температура элемента -400...500 градусов (по Цельсию). При таком быстром разогреве очень маленького объема чернил происходит локальный взрыв внутри жидкости, приводящий к образованию четко локализованного газового пузыря (в точке взрыва). Так как объем пузыря значительно больше объема чернил из которых он образовался (плотность газа значительно меньше плотности жидкости), то чернила "выстреливаются" из сопла. После выстреливания чернил давление внутри газового пузыря резко падает и он "схлопывается".

Из резервуара для чернил (чернильницы) поступает новая порция чернил в капиляр и процесс повторяется (необходимое количество раз).

Лазерные - В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображения. Этот процесс включает в себя создание рельефа электростатического потенциала в слое полупроводника с последующей визуализацией полученного рельефа. Собственно визуализация осуществляется с помощью частиц сухого порошка - тонера, наносимого на бумагу.

Наиболее важными частями лазерного принтера можно считать фотопроводящий барабан (печатающий барабан), полупроводниковый лазер, прецизионную оптико-механическую систему перемещения луча, бумаго-протяжный тракт, оперативное запоминающее устройство, схему управления. Структурная схема лазерного принтера выглядит следующим образом: микромощный полупроводниковый лазер генерирует тонкий световой луч, который, отражаясь от вращающегося зеркала, формирует электронное изображение на светочувствительном барабане; вращающееся многогранное зеркало служит для разворота луча лазера по образующей барабана (можно использовать зеркало с возвратно-поступательным движением).Барабану предварительно сообщается некий статический заряд (озонирование воздуха и разность потенциалов). Когда луч лазера попадает на предварительно заряженный барабан, заряд стекает с освещенной поверхности. Таким образом, освещенные и неосвещенные лазером участки барабана будут иметь разный заряд. Следовательно, для получения изображения лазер должен включаться и выключаться синхронно с перемещением луча по строке и в соответствии со строкой вводимого изображения. Коды строк хранятся в ОЗУ. Чаще всего используется импульсный лазерный диод, который включается и выключается. После формирования каждой строки специальный прецизионный двигатель поворачивает барабан так, чтобы можно было формировать следующую строку. Это перемещение равняется разрешающей способности принтера и может составлять, например 1/300,1/600,1/1200 дюйма.

Под двигателем понимается сложный комплекс механических средств, с помощью которых осуществляется нанесение частиц порошка на бумагу. Далее по ходу вращения барабана на него наносится тонер. В зависимости от того, как заряжены частицы порошка-тонера, они будут притягиваться и прилипать к барабану только в областях с зарядом. Перенос изображения на бумагу может осуществляться контактным и бесконтактным способом. Далее, по мере поворота барабана, строки с нанесенным изображением подходят к бумаге, на которую необходимо перенести изображение. Подаваемый лист заряжается таким образом, чтобы тонер с барабана притягивался к бумаге. Желательно, чтобы между бумагой и барабаном было минимальное расстояние. После этого изображение закрепляется на ней за счет нагрева до температуры плавления частиц тонера. Как правило, это делается путем пропускания бумаги через специальные валики с подогревом, прижимающие расплавленный тонер к бумаге.

Принтеры с термосублимацией носителя - Под сублимацией понимают переход вещества из твердого состояния в газообразное, минуя стадию жидкости (например, кристаллы йода сублимируют при нагревании).

При нагревании подложки до t=400C с помощью импульса тока порция красителя сублимирует с обложки и осаждается на бумаге, обеспечивая очень хорошее сцепление красителя с бумагой.

Данная технология используется только для цветной печати.

Принтеры с изменением фазы красителя - Эти принтеры называют принтерами с твердым красителем (solid ink-jet).

Восковые стержни для каждого первичного цвета красителя постепенно расплавляются специальным нагревательным элементом при температуре около 90?С и попадают в отдельные резервуары. Расплавленные красители подаются 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 струйной технологии в данном случае не происходит ни просачивания, ни растекания, ни смешения красителей, поэтому эти принтеры могут работать с любой бумагой. Высокое качество цветной печати, двусторонняя печать, невысокая стоимость печати делает перспективным этот класс принтеров для пользователей, для которых невысокая скорость печати ( ~1 страница в минуту) допустима.

Цветная печать

На сегодняшний день для цветной печати используются все рассмотренные технологии печати. Печатающие устройства используют так называемую субтрактивную (subtraction - вычитание) модель цветообразования. Первичными цветами для цветных принтеров являются зелено-голубой (голубой) (Cyan), светло-пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow). Наложение двух из этих первичных цветов дает красный, зеленый и синий, а смешение всех трех первичных цветов субтрактной модели - черный цвет. В большинстве принтеров для получения истинно черного цвета используется отдельный черный краситель (black). Модель называется CMY или CMYK.

В большинстве цветных принтеров уровень насыщенности цвета получают растрированием изображения, то есть оттенки соответствующего цвета получаются путем группировки нескольких точек изображения в псевдопикселы размером от 2 х 2 до 5 х 5 и более точек. Отношение количества цветных точек к белым (ненапечатанным) и определяет уровень насыщенности цвета.

Только в принтерах с термосублимацией красителя и изменением фазы имеется возможность точного нанесения необходимого количества красителя. Комбинацией дозированного количества красителей трех цветов можно создать практически любую цветовую палитру.

В ударных матричных принтерах используется трехцветная красящая лента. Ударные цветные матричные принтеры находят применение при выводе несложных изображений с невысоким качеством. К достоинствам цветных матричных принтеров можно отнести надежность, низкую стоимость страницы изображения, возможность печати на обычной бумаге.

Более высокое качество дают струйные принтеры. Особенно это относится к струйным принтерам с непрерывной генерацией чернил (есть возможность регулировать количество краски на единицу площади). Однако, при невысокой скорости печати эти устройства очень дороги

Струйные принтеры дискретного действия достаточно дешевы, однако, требуют специальной бумаги. Кроме того, скорость струйной печати не очень высока.

Для цветных красителей (CMY) может использоваться один общий картридж, а для черного - другой. Кроме того, для каждого красителя может быть выделен собственный картридж.

Принтеры с термопереносом воспроизводят цветное изображение как на пленке, так и на бумаге с разрешающей способностью 200-300 dpi (точек на дюйм). Для нанесения цветного изображения требуется три или четыре прохода: по одному для первичных цветов и один в случае использования отдельного черного цвета. Качество печати позволяет получать до 16,7 миллионов цветов. Стоимость выведенной страницы дороже, чем для струйных принтеров, а скорость печати сравнима с ним.

В цветном лазерном принтере электронное изображение формируется на светочувствительной фоточувствительной ленте последовательно для каждого цвета тонера. Поэтому скорость печати в цветном принтере, как правило, в 3-4 раза ниже скорости печати монохромных принтеров.