Подбор печатающего устройства

     С самого начала пузырьково-струйные печатающие головки делились на две группы. Компания Canon, изобретатель системы, предпочла вариант Edlgeshooter. Почти одновременно фирма Hewlett-Packard разработала головку типа Sidechooter, которую теперь изготавливает и компания Olivetti.

     Головка Edgeshooter, как становится ясно уже из названия, разбрызгивает чернильные капли "за угол", т.е. перпендикулярно к направлению образования пузырьков. В головке Sideshooter, где пластина с соплами-распылителями находится поверх нагревательных элементов и каналов подачи чернил, пузырьки и капли движутся в одном направлении. Поскольку края сопел-распылителей в головках типа Sideshooter сделаны из однородного, а не из различных материалов, как в Edgeshooter, процесс изготовления распылителей с отверстиями определенного размера для Sideshooter значительно проще, чем для головок Edgeshooter. Кроме того, приходится учитывать неодинаковое смачивание разнородной поверхности головки Edgeshooter.

     С другой стороны, при прямом распылении красителя для сопел требуется более обширная поверхность, что может доставить неприятности, в частности, создателям будущих систем печати с большим количеством распылителей и повышенным разрешением. Вдобавок чернила, с силой, ударяющиеся о поверхность нагревательного элемента после падения пузырька пара, рано или поздно вызовут ее повреждение вследствие кавитации. Возможно, по этой причине способ прямого распыления до сих пор использовался только в сменных печатающих головках с ограниченным сроком службы [21].

     Требования  к качеству чернил для любой системы  струйной термопечати очень высоки, значительно выше, чем пьезосистемах. Принцип функционирования и высокие температуры обусловливают применение только смешанных растворимых красителей на водяной основе.

     Красители должны соответствовать целому ряду требований [17]:

     - быть совместными с материалами,  из которых сделан печатающий  механизм;

     - не образовывать отложений в  каналах и распылителях, а также  не расслаиваться;

     - храниться в течение длительного  времени;

     - обладать определенными показателями  плотности, вязкости и поверхностного натяжения при температурах от 10 до 40 гр. Цельсия;

     - ну, служить питательной средой  для образования бактерий и  водорослей;

     - не содержать ядовитых или  канцерогенных веществ и не  возгораться.

     К тому же красители для струйной термопечати  должны образовывать пузырьки пара без  отложения осадков и выдерживать  кратковременное нагревание до 350 гр. Цельсия.

     В процессе своего развития струйные модели динамично повышали  качественные характеристики печати и, что особенно важно, смогли реализовать печать цветных изображений. Это обстоятельство  привело к тому, что за десять лет струйные модели в классе SOHO стали основными и завоевали более 80% рынка [22].

     Сегодня струйный принтер обладает очень  высоким качеством печати черного  текста и цветной графики. Разрешение исчисляется тысячами точек на дюйм: рекорд Canon - 2400х1200 dpi, рекорд Epson - 2880х1440 dpi, рекорд Lexmark - 3600x1200 dpi. У Hewlett-Packard принтеры еще восемь лет назад достигли разрешения 2400х1200 dpi, а затем появилась линейка с режимом оптимизации до 4800 dpi – это означает, что такое разрешение достижимо только на особо качественной фотобумаге с полимерным покрытием. Необходимо также отметить достижения в  оптимальном подборе цветов - смешивание чернил разного цвета с точных пропорциях (наиболее известной технологией является Hewlett-Packard Photo REt) и разработку  математических фильтров, устраняющих дефекты изображения. Например, при невысоком разрешении исходной картинки ее линии выделяются фильтрами, интерполируются и сглаживаются для увеличения резкости (так называемый эффект SmartFokus); при затемнении основного объекта часть изображения может быть автоматически подсвечена (эффект виртуальной вспышки) и т.д.

     Не  последнюю роль играют способы получения  капель, скорость их выстреливания и количество дюз в печатной головке. Все вместе это приводит к увеличению общей скорости, и современные струйные модели печатают практически так же быстро, как лазерные принтеры начального и среднего уровня.

     Большинство моделей стоимостью от 100 долларов отличаются очень высоким уровнем печати фотографий на специальной фотобумаге, на специальной мелованной и даже на простой бумаге. Можно сказать, что  струйная фотопечать на бумаге с полимерным покрытием дает лучшее качество, на которое в принципе способны принтеры. Но при печати на обычной бумаге струйные принтеры все-таки проигрывают цветным лазерным моделям (чернила проникают в поры бумаги и ложатся не так четко, как твердый краситель). Определённым исключением здесь являются модели Canon с так называемым оптимизатором чернил. Это прозрачный полимер, который наносится на бумагу вместе с чернилами и, фактически, превращает любую бумагу в фотографическую. Но этот подход не получил широкого распространения и используется только в моделях бизнес-класса.

     К основным минусам струйных принтеров  можно отнести относительно высокую  стоимость печати - она в два-три  раза выше, чем у лазерных моделей. При небольших объемах вывода этот аргумент не очень весом, но если приходится печатать по нескольку десятков страниц в день, имеет смысл оценить расходы.

     При окончательном выборе струйного  принтера стоит провести мини-тестирование с переключением имеющихся режимов -  нормального экономичного и нескольких улучшенных, после чего можно сделать окончательный выбор. [23].

     Особо необходимо отметить сервисные функции  струйной печати - автоматическое выравнивание картриджей, возможность печати без полей, наличия функции автоматического определения типа бумаги, возможность прямой печати с карточек флэш-памяти или с цифровой фотокамеры.

     Обращаясь  к вопросу перспектив струйной печати, можно однозначно утверждать, что  это направление цветной печати.  Хотя разрешение 300 точек/дюйм и достаточно для безукоризненной распечатки текста и графики, оно оставляет желать лучшего для картинок в полутонах, растровых изображений и фото реалистических изображений. Соответствующего качества можно добиться, если значительно повысить разрешение или найти возможность целевого варьирования количеств красителя.

     Уже существуют  примеры реализации обоих этих способов в других методах  печати. Так в издательской сфере  давно работают с разрешением 2540 точек/дюйм и более. С другой стороны, диффузионные принтеры - усовершенствованный вариант термографических принтеров - способны печатать на глянцевой специальной бумаге каждую точку растра с желаемой интенсивностью цвета [24].

     1.1.3 Лазерные принтеры

     Первый  лазерный принтер был создан фирмой IBM более 30 лет назад - в 1976 году. Несмотря на наступление струйных принтеров, господство лазерных устройств на рабочих местах в настоящее время не подлежит сомнению. По данным фирмы экспертов, почти две трети всех применяемых в сфере бизнеса принтеров - лазерные.  Это можно объяснить  использованием апробированной технологии с высокой надежностью скоростной и бесшумной печати с доступными ценовыми характеристиками.[25].

       Анализируя процесс развития  лазерных принтеров, можно отметить  такие параллельные, но противонаправленные тенденции как повышение скорости и качество печати и снижение цены.  В 1994 г. номинальное быстродействие типичного лазерного принтера было равно 4 стр./мин, разрешение - 300 точка/дюйм при цене 800 долл. В 1995 г. мы стали свидетелями увеличения числа изделий, печатающих со скоростью 6 стр./мин при разрешении 600 точка/дюйм и имеющих реальную розничную цену 350 долл. Более того, несколько лет назад механизмы, обеспечивающие скорость печати 8 стр./мин, были отличительной чертой устройств, предназначенных для совместного использования рабочими группами. Новые модели с быстродействием 8 стр./мин стали вполне доступными и перешли в разряд персональных устройств. Каждые два-три года изготовители повышают скорость печати на 1 или 2 стр./мин. Современные персональные лазерные принтеры, достигают быстродействия 20 стр./мин. [28].

     Кроме того, аналогично производителям струйных принтеров, поставщики лазерных устройств также стремятся повысить их ценность, включая в комплект поставки вспомогательное программное обеспечение, в состав которого входят шрифты, иллюстрации и справочные материалы.

     В основе работы  лазерных принтеров  лежит  электрографический принцип  создания изображений (такой же, как  и в копировальных машинах  Xerox) [30]. 
 
 
 
 

     Рис 1.2. Устройство лазерного принтера, где:

     1.Генератор  лазера;

     2.Вращающееся  зеркало;

     3.Лазерный  луч; 

     4.Валики, подающие бумагу;

     5.Валик,  подающий тонер; 

     6.Фотопроводящий  цилиндр;

      7.Узел фиксации изображения. 

     Следующей важной его частью является лазер  и прецизионно оптико-механическая система, перемещающая луч.

     Сердцем лазерного принтера является фотопроводящий цилиндр (organic photoconduction cartridge), который часто называют печатающим барабаном (Рис.2). С помощью барабана производится перенос изображения на бумагу. Он представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой фотопроводящего полупроводника, обычно оксидом цинка или другим подобным материалом. 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

     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 1/300,1/600 дюйма. Этот этап печати напоминает построение изображения на экране телевизионного монитора [31,32].

     Для генерации на поверхности барабана заряда, необходимого  для создания изображения  служит тонкая проволока или сетка, называемая "коронирующим проводом". Название "коронирующий" обусловлено тем, что на этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение светящейся ионизированной области вокруг него, которая и называется короной и придает барабану необходимый статический заряд.

     После того как на барабане сформировано изображение вроде статического заряда и незаряженных участков, он 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.

     Описанный принцип применяется в  принтерах  типа Hewlett Packard LazerJet. Однако существует и другой метод формирования изображения. Он используется в принтерах Epson и других подобных, использующих двигатель фирмы Ricon. В этих принтерах разряжаются участки, которые должны быть белыми. В этом случае тонер, заряженный отрицательно притягивается к положительно заряженным участкам барабана. Отпечатки, изготовленные на таких принтерах, имеют едва уловимые различия в качестве: при использовании первого способа достигается передача деталей, а при работе со вторым более качественные черные области.

     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 намертво соединяется с поверхностью бумаги. Только что вышедшие из принтера листы теплые, а слишком нетерпеливый пользователь, хватающий появившийся листок, рискует обжечь пальцы.