Принтеры, копиры и плоттеры

В настоящее время получили развитие принтеры использующие термоперенос твердого красителя или сублимационный перенос. Общий принцип действия таков:

В головке используется керамическая подложка с протравленными в ней резисторами. Разводка с управляющих чипов к резисторам клеится к подложке. Данные подаются на микросхемы, которые включают либо выключают напряжение на резисторы. Подложка покрывается оксидом кремния (твердое покрытие), а иногда используется напыление идентичное алмазному.

Материал для переноса на бумагу состоит из тонкого прозрачного  пластика, покрытого тонким слоем  воска, полимера или гибридом воска  и полимера. Этот слой входит в непосредственный контакт с бумагой. В это время на резистор подается напряжение, он нагревается, в результате чего воск или полимер переносится на бумагу. Воск требует меньшей степени нагрева, полимер большей. То же самое относится и к стойкости отпечатков. Воск смазывается, быстро выцветает, в то же время как смесь воска с полимером или полимер возглавляют список надежности. Одним из достоинств термопереноса является то, что материал крайне водоустойчив.

После того, как воск перенесен  на бумагу, пластиковая подложка отделяется от бумаги, оставляя воск на ней. Этот процесс вызывает сильную зарядку бумаги статическим электричеством, и иногда используется специальное оборудование для снятия статики. Другой проблемой является то, что головка сильно перегревается, поэтому зачастую используют специальные алюминиевые радиаторы.

При цветной печати приходится делать несколько проходов с различными лентами воска (используется модель CMYK). Полутоновое растрирование наиболее часто используется в этих принтерах. Некоторые принтеры позволяют делать точки разных размеров. В общем виде технология изменения размера точки выглядит следующим образом. Используется головка с хорошим охлаждением и очень четкой регулировкой сопротивления резисторах. Это позволяет регулировать время и степень нагрева каждой точки, что позволяет воску растекаться по бумаге. Эта технология дает более плотную заливку на больших площадях.

К термопринтерам можно также отнести  и сублимационные принтеры, поскольку  они используют нагрев для переноса изображения на бумагу.

В настоящее время существует несколько видов сублимации. Рассмотрим их по очереди:

Все способы предусматривают нанесение  различных видов красителя на ленту, с которой затем краситель  переносится на материал.

Сублимация красителя (Dye Sublimation)

При таком методе для генерации с краситель переносится с ленты с помощью нагрева термоголовкой различной температурой. В зависимости от температуры происходит перенос большего или меньшего количества носителя, в результате чего образуются различные оттенки цвета. Такой способ сублимации является наиболее медленным. Рисунки, напечатанные таким способом могут быть подвергнуты вторичному переносу с помощью нагрева. Для печати используется специальная бумага с покрытием, в котором собственно и оседают сублимирующиеся красители

Термовосковой перенос (Wax Thermal Transfer)

При термовосковом переносе используется не такая высокая как в предыдущем процессе температура, чтобы расплавить воск, нанесенный на ленту. Воск стекает  и застывает на бумаге. Такой способ позволяет печатать быстрее, однако технология, дает наилучшие результаты на больших площадях, заливаемых одним цветом. При печати полноцветных рисунков становится явно виден растр, как на струйных принтерах с низким разрешением.

Термовосковая гибридная сублимация (ТГС) (Wax Thermal Hybrid Sublimation)

ТГС - это гибрид между восковым переносом и сублимацией красителя. Этот способ также называется настоящей  или отложенной сублимацией.

Термоголовка используется для  переноса сублимационного красителя, находящегося в восковом носителе. Низкая температура термовоскового процесса переносит частицы сублимационного красителя на бумагу, но не позволяет ему сублимироваться. Такая технология ориентирована в первую очередь на повторный перенос, т.е. отпечаток переносится на другую поверхность. Для переноса используется термопресс, который расплавляет воск и одновременно позволяет красителю сублимироваться на поверхность.

Твердочернильные принтеры (Solid Ink Printers)

Твердочернильная технология присутствует в арсенале фирмы Tektronix, являющейся частью фирмы Xerox. Красители представляют собой твердые кубики цветов CMYK. Добавлять их можно даже во время печати. Каждый кубик находится в собственном отделении. Чернила расплавляются и подаются в печатающую головку. Она создает изображение на алюминиевом барабане, с которого оно полностью переносится на бумагу. Для того, чтобы чернила не застывали на барабане, их подогревают. Ширина печатающей головки равна ширине листа. Лист движется относительно головки, которая переносит на него краситель. Наиболее интересной в данном принтере является сама печатающая головка. Печатающая головка представляет собой блок сопел (по 112 на каждый цвет), снабженных пьезоэлементами. При срабатывании пьезоэлемента, капля расплавленных чернил попадает на барабан. Скорость печати в цвете доходит до 14 стр/мин, что очень неплохо для цветного принтера, поскольку цветные лазерные принтеры начального уровня не обеспечивают такое качество печати. Принтер не рекомендуется выключать из сети, поскольку при этом забиваются сопла печатающей головки. Прочистка ее требует расхода чернил, что выливается примерно в 20 долл. США. Правда у принтера есть спящий режим.

Все сублимационные технологии требуют  присутствия прецизионной головки. Поэтому такие принтеры стоят  достаточно дорого и не слишком распространены. Кроме того, их тяжело использовать в офисе по той причине, что они дороги и скорость печати у них низка. Они рассчитаны в основном для дома и для полноцветной печати, а также там, где требуется дальнейший перенос красителя.

Достоинства технологии:

• невысокая стоимость отпечатка (вплоть до бесплатного черного красителя);
• высокая устойчивость отпечатка к внешним воздействиям;
• яркие сочные цвета;
• большой выбор материалов для печати;

Недостатки:

• высокая стоимость аппарата;
• высокая требовательность к материалам;
• слабая распространенность таких аппаратов, что делает более сложным сервисное обслуживание и ремонт;

Плоттеры

Перьевые плоттеры (ПП, Pen Plotter).

Перьевые плоттеры - это электромеханические  устройства векторного типа, и на ПП традиционно выводят  графические  изображения  различные векторные программные системы типа AutoCAD. ПП создают изображение при помощи пишущих элементов,  обобщенно называемых перьями,  хотя имеется несколько видов таких элементов, отличающихся друг от друга используемым видом жидкого красителя.  Пишущие элементы  бывают  одноразовые  и многоразовые (допускающие перезарядку).  Перо крепится в держателе пишущего узла, который имеет одну или две степени свободы перемещения.

Существует  два типа ПП:

• планшетные, в которых бумага неподвижна, а перо перемещается по всей плоскости изображения,
• и барабанные  (или рулонные ),  в которых перо перемещается вдоль одной оси координат,  а бумага- вдоль другой за счет захвата транспортным валом,  обычно фрикционным. Перемещения  выполняются  при  помощи  шаговых  (в подавляющем большинстве плоттеров ) или линейных электродвигателей,  создающих довольно большой шум.

Хотя точность вывода информации барабанными  плоттерами несколько ниже,  чем  планшетными,  она удовлетворяет требованиям большинства задач.  Эти  плоттеры  более компактны и могут отрезать от рулона лист необходимого размера автоматически,  что определило их доминирование на рынке больших ПП (ПП формата А3 обычно планшетные).

Отличительной особенностью ПП являются высокое качество получаемого изображения и хорошая цветопередача при использовании цветных пишущих элементов.  К сожалению, скорость вывода информации в ПП невысока, несмотря на все более быструю механику и попытки оптимизации процедуры рисования; существует и проблема подбора пары носитель - чернила.

Карандашно-перьевые плоттеры  (КПП,  pen/pencil)  - разновидность  перьевых - отличаются возможностью установки  специализированного  пишущего узла  с  цанговым механизмом для использования  обычных карандашных грифелей, который обеспечивает постоянное усилие нажима грифеля на бумагу и его автоподачу при стачивании. В результате не требуется постоянно следить за процессом вывода информации,  как при эксплуатации ПП, в которых может засоряться канал истечения красителя.

Дополнительные преимущества карандашной  технологии:

• "Краситель" карандашных грифелей не высыхает,  и карандаш пишет на любой скорости (при использовании жидких красителей необходимо учитывать время их вытекания из пера и время высыхания)
• Карандаш позволяет рисовать на любых бумажных носителях,  в  том числе и не очень высокого качества;  при этом изображения качественны, дают хорошие оттиски при копировании, и в то же время их можно корректировать ластиком.
• Грифели просто купить, значительно экономя на расходных материалах.

ПП и КПП особенно привлекательны для тех,  кому  важнее  качество, нежели количество изображений, и кто  имеет скромный бюджет.

Все остальные  типы плоттеров образуют изображения  на носителе информации, используя  различные физические процессы,  в частности прибегая к дискретному (растровому) способу его создания.

Струйные плоттеры (СП, Ink-jet-plotter)

Струйная технология создания изображения  известна с  70-х  годов, но истинный ее прорыв на рынке стал возможен только с разработкой фирмой Canon технологии создания реактивного пузырька (Bubblejet) -  направленного распыления  чернил  на  бумагу  при помощи сотен мельчайших форсунок одноразовой печатающей головки. Каждой форсунке соответствует свой микорскопический  нагревательный элемент (терморезистор), который мгновенно (за 7-10 мкс) нагревается  под  воздействием  электрического импульса. Чернила закипают, и пары создают пузырек, который выталкивает из форсунки каплю чернил.  Когда импульс  кончается,  терморезистор столь же быстро остывает, а пузырек исчезает.

Печатающие головки могут быть "цветными" и  иметь соответствующее  число групп форсунок.  Для создания полноценного изображения используется стандартная для полиграфии цветовая схема CMYK,  использующая четыре цвета:  Cyan  - голубой,  Magenta - пурпурный,  Yellow - желтый и

Black - черный. Сложные цвета образуются  смешением  основных,  причем получение оттенков  различных цветов  достигается путем сгущения или разрежения точек соответствующего цвета в фрагменте изображения (аналогичный способ  используется при получении различных оттенков"серого"при выводе монохромных изображений).

Струйная технология имеет ряд  достоинств. Сюда можно отнести простоту реализации,  высокое разрешение, низкую потребляемую мощность и относительно высокую скорость печати. Приемлемая цена, высокое качество и большие  возможности делают СП серьезным  конкурентом перьевых устройств.

Электростатические плоттеры (ЭП, Electrostatic plotter)

Электростатическая технология основывается на создании скрытого электрического изображения (потенциального рельефа) на поверхности носителя - специальной  электростатической бумаги, рабочая  поверхность которой покрыта  тонким  слоем диэлектрика, а основа пропитана гидрофильными солями для обеспечения требуемых влажности и электропроводности. Потенциальный рельеф формируется при осаждении на поверхность диэлектрика свободных зарядов, образующихся при возбуждении тончайших электродов записывающей головки высоковольтными импульсами напряжения.

Когда бумага проходит через проявляющий  узел с жидким намагниченным тонером, частицы тонера оседают на заряженных участках бумаги. Полная цветовая гамма получается за четыре цикла создания скрытого  изображения и прохода носителя через четыре проявляющих узла с соответствующими тонерами.

Электростатические плоттеры можно  было бы считать идеальными устройствами, если бы не необходимость поддержания стабильных температуры и влажности в помещении, необходимость тщательного обслуживания и их высокая стоимость, в связи с чем ЭП приобретают пользователи, имеющие оправданно высокие требования к производительности и качеству. Для достижения максимальной эффективности ЭП обычно работают как сетевые устройства, для чего снабжены адаптерами сетевого интерфейса. Немаловажны также высокая устойчивость изображения к воздействию ультрафиолетовых лучей и невысокая (на уровне стоимости высококачественной типографской) стоимость электростатической бумаги. ЭП применяют при высокой степени автоматизации проектных работ в солидных организациях и в геоинформационных системах (ГИС).

Плоттеры прямого вывода изображения (ППВИ, Direct imaging plotter)

Изображение в ППВИ создается на специальной  термобумаге (бумаге, пропитанной теплочувствительным  веществом)  длинной  (на всю ширину плоттера) "гребенкой" миниатюрных нагревателей.  Термобумага,  которая обычно подается  с  рулона,  движется вдоль "гребенки" и меняет цвет в местах нагрева.  Изображение получается высококачественным (разрешение до 800 dpi (dots per inch - точка/дюйм)), но, увы, только монохромным.

Сейчас  цены на термобумагу снизились, недостатки, когда-то присущие ей  (чувствительность  к изменениям температуры окружающей среды и низкая контрастность изображения),  устранены,  а типы  термоносителей включают в  себя  стандартную белую бумагу,  кальку и даже полиэфирную пленку. Качество этих носителей удовлетворяет самым  строгим  архивным требованиям.

Учитывая их высокую надежность,  производительность (может достигать 50  листов  формата А0 в день) и низкие эксплуатационные затраты, плоттеры ПВИ применяют в крупных проектных организациях  для вывода проверочных копий. В связи с этим в их стандартную конфигурацию входит сетевой адаптер. Технические характеристики ППВИ соответсвуют требованиям прикладных задач инженерного проектирования,  архитектуры, строительства, городского планирования и электросхемотехники.

Плоттеры на основе термопередачи (ПТП, Thermal transfer plotter)

Отличие этих  плоттеров  от  ППВИ состоит в том,  что в  них между термонагревателями и  бумагой  (или  прозрачной  пленкой!)  размещается "донорный цветоноситель" - тонкая, толщиной 5-10 мкм, лента (например, лавсановая), обращенная к бумаге красящим слоем, выполненным на восковой основе с низкой (менее 100° С) температурой плавления.