Классификация и перспективы развития принтеров

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ТЕХНОЛОГИЯ ПЕЧАТАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

1.1 Общие сведения

1.2 Технология Dot Matrix

1.3 Технология Liquid ink-jet

1.4 Технология Thermal wax transfer

1.5 Технология Dye sublimation

1.6 Технология Phase change ink-jet

1.7 Технология Colour laser

2 КЛАССИФИКАЦИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРИНТЕРОВ

2.1  Матричные принтеры

2.2 Струйные принтеры

2.2.1Печатающие устройства с пьезоэлектрическими исполнительными механизмами

2.2.2 Пьезопластины

2.2.3 Печатающие устройства с термографическими исполнительными механизмами

2.3 Лазерные принтеры

2.4 Термические принтеры

2.5 Дубликаторы

3 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ

Введение

Персональный компьютер представляет собой вполне самостоятельное устройство, в котором есть все необходимое для автономной жизни. Хотя разговоры  о  "безбумажной"  технологии ведутся уже довольно давно, нормальную работу с компьютером пока еще трудно  представить  без использования печатающего устройства. Зачастую нужна копия на  бумаге  того или иного документа или рисунка, имеющихся в компьютере. Поэтому жизнь компьютера была бы неполноценной и довольно бесполезной без такого простого с виду устройства, как принтер.

В настоящее время покупателей принтеров, как пра­вило, волнует уже не только вопрос, какую именно мо­дель приобрести, но и не менее важные проблемы, свя­занные, например, с постоянным наличием расходных материалов у фирмы-продавца, возможностью исполь­зования кириллических шрифтов, а также дальнейшим сервис­ным обслуживанием печатающих устройств. И это вполне правомерно.

Российский рынок принтеров отличается от рынка компьютеров. Здесь нет конкуренции между российскими сборщиками и зарубежными производителями brand-name. Несмотря на кажущееся разнообразие, львиная доля всех эксплуатируемых принтеров приходится на продукцию всего двух компаний: Hewlett-Packard и Seiko Epson. Начав поставлять принтеры в СССР в то время, когда другие изготовители лишь присматривались к нашему рынку, они захватили его и без видимых усилий удерживают, хотя их изделия в среднем несколько дороже, чем у конкурентов.

1 Технологии печатающих устройств

1.1 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 пикселями (pixel - picture element). Поэтому такие дисплеи называют еще растровыми. В случае цветного монитора имеются уже три электронных пуш­ки с отдельными схемами управ­ления, а на 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 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 цветообразования - 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.

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, 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  одни и отражая другие длины электромагнитных волн. Напомним также, что насыщенность цвета зависит от количества бело­го цвета. Таким образом, промежу­точные цвета при выводе изобра­жения, например, розового, полу­чаются, как правило, путем пропус­ка нескольких точек.

  Собственно, это обычный подход, связанный с растрированием изо­бражения. То есть в этом случае оттенки соответствующего цвета получаются путем группиров­ки нескольких точек изображения в псевдопиксели размером 2х2, ЗхЗ и более. 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  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, все остальные для ка­чественного вывода изображения требуют специальную офисную 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 1.

Рисунок 1.1 – Увеличенный рельеф поверхности трех видов бумаги

На сегодняшний день широко применяется шесть технологий для цветной печати. Они реализуются в ударно-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).

1.2 Технология 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 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. Так­же нужно заметить, 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.

1.3 Технология Liquid ink-jet

Струйная технология печати явля­ется на сегодняшний день самой распространенной для реализации цветных устройств. Струйные чер­нильные принтеры подразделяют­ся на устройства непрерывного и дискретного 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 непрерывного действия основан на том, что струя чернил, постоянно испуска­емая из сопла печатающей голов­ки, направляется либо на бумагу, 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.

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 «выстрелянной» 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. 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, растекаться и сме­шиваться до высыхания. Это при­водит к снижению яркости, а так­же к изменению цветности изобра­жения.

Итак, к основным достоинствам технологии непрерывного действия относится возможность воспроизведения ши­рокой палитры цветов с высоким качеством печати.    

Устройства дискретного действия достаточно дешевы  и также позволяют получать широкую гам­му цветов, однако требуют, как пра­вило, специальной бумаги.

1.4 Технология 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 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 как на пленке, так и на бу­маге, с разрешающей способностью 200-300 точек на дюйм.

1.5 Технология 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. Хотя, возможно, термин «термосублимация» не очень удачен, но он достаточно четко поясняет, каким образом красящему веществу пере­дается необходимая порция энер­гии сублимации. Напомним, что под сублимацией понимают пере­ход вещества из твердого состояния  в газообразное минуя стадию жид­кости. 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% суаn, 65% magenta, 34% yellow). Комбинацией цветов красителей можно подобрать практически любую цветовую па­литру.