Свойства некоторых принтеров начального уровня в самом начале XXI века
Вверх

Цифровой фотоаппарат начального уровня с матрицей 5,25 Megapixel дает разрешение 2560?1920. Если печатать фото размером 10?15 см, то принтер должен иметь разрешающую способность не меньше 2560 ? 10 см ? 2,54 см = 650 lpi, линий на дюйм.

Что касается градаций чёрного и цветов, то — матрицы и просветлённые объективы цифровых фотоаппаратов имеют фотографическую широту (динамический диапазон) «близкую» к возможностями человеческого глаза.

Человек невооружённым глазом может оценить улучшение изображения фотографии с разрешением до 750 lpi и фотографической широтой до 24 бит по 3 базовым цветам, True Color, и 8 бит серого, то есть фотографии содержащей до 16 777 216 цветов с плавными, реальными полутонами и до 256 градаций чёрного. К этим характеристикам «близки» результаты печати на аналоговую цветную фотобумагу, сублимационная печать «похожа» на качественную, струйная и лазерная печать находятся в начале пути к этим возможностям.

Способы соединения принтера с носителем цифровой информации
Вверх
* последовательный порт
* параллельный порт
* Universal Serial Bus

Широко распространены[когда] беспроводные подключения принтеров: ИК-порт, Bluetooth, Wi-Fi.

ИК-порт — обеспечивает печать с компьютеров, КПК, телефонов и других устройств, снабжённых инфракрасным портом и имеющих возможность печати. Зона применения ограничена несколькими сантиметрами прямой видимости между портами устройств. В настоящее время[когда?] ИК-порт уступил место радиоинтерфейсам Bluetooth и Wi-Fi. Bluetooth и Wi-Fi — позволяют установить принтер в любом удобном месте на расстоянии до 10-100 метров.

Современные[когдa] принтеры читают флэш-память, имеют видеоэкран и могут печатать фотографии без компьютера. Принтеры, имеющие сетевой интерфейс, подключаются в локальную сеть, что позволяет пользоваться принтером автономно с нескольких компьютеров.

Технико-экономический анализ современных технологий цифровой печати
Вверх

По распространённости лидером является струйная печать, второй — лазерная, третьей — термосублимационная, четвёртой — матричная. При струйном, лазерном и матричном способах печати линиатура составляет 300-80-30 lpi, и зависит от разрешающей способности устройства. При сублимационной печати линиатура получаемых полутонов более 300 lpi, поэтому наиболее массовое применение монохромные лазерная и матричная технологии находят при печати текстов и графики, а полноцветная термосублимационная технология используется в фотопринтерах. Цветная струйная печать показывает хорошие результаты при печати текстов, графики и фотографий.

По цветообразованию к полноцветным (англ. сontinuous tone — непрерывный тон цвета) относится только термосублимационная технология. Струйная, лазерная и матричная технологии — растровые (англ. bi-level — два уровня), то есть для получения одной полноцветной точки растра (2 уровень) нужен микрорастр — по 16х16=256 «служебных» микропиксел каждого цвета (1 уровень). Главный конструктивный недостаток лазерных технологий — трудности достижения разрешения более 1200dpi, точек на дюйм. В настоящее время предел для лазерной печати каждого цвета при растрировании 2400dpi /16=150 lpi, что на порядок хуже характеристик аналоговой цветной фотобумаги.

Новые модификации лазерных, струйных и термосублимационных технологий печати дают хорошие результаты и относятся к комбинированным (англ. contone — полутоновый цвет). Contone = bi-level + сontinuous tone. Такое полутоновое изображение местами печатается точками, а местами непрерывной заливкой красителем. Струйная и лазерная технологии печатают точки с «резкими» границами, без перекрытия, что хорошо при высоком разрешении, а если разрешение менее 4800dpi, то на конечном изображении виден растр, в аналоговой фотографии говорили о зернистости изображения. На аналоговой цветной фотобумаге изображение создаётся тоже точками (зерном) с «резкими» границами, но разрешение фотобумаги высокое и изображение получается мелкозернистым и отличного качества. При термосублимационной технологии соседние пиксели частично перекрываются. Это, к сожалению, снижает разрешение до 300 lpi (300 lpi для растра — 300х16=4800dpi), но создает эффект непрерывности изображения, как на аналоговой цветной фотобумаге. Визуально, фото, отпечатанное на термосублимационном принтере, выглядит отлично.

К достоинствам лазерной печати относится постоянная готовность к работе. У лазерного принтера порошок тонера не сохнет, ничто не засоряется. Правда, на простых моделях принтеров тонер и бумага царапают светочувствительный слой на барабане [источник?], что ограничивает срок службы барабана 4-5 заправками ёмкости картриджа. В недорогих принтерах ресурс фотобарабана рассчитан на 10.000-15.000 страниц, а ресурс картриджа рассчитан на 2.000 — 5.000 страниц при 5 % заполнении.

Запасные картриджи лазерных принтеров у многих фирм одноразовые и продаются в комплекте со светочувствительным барабаном, что, относительно дорого. Это выгодно фирмам производителям, но не оправдано технически. Многие пользователи сами заправляют картриджи тонером по 4-5 раз и экономят на этом до 300€. За границей заправку картриджей лазерных и струйных принтеров выполняют в маленьких салонах за 10€. Но лучше все же покупать фирменные картриджи.

Лазерные принтеры печатают быстрее струйных и др. принтеров. Лазерные принтеры могут использовать разную (например, текстурную) бумагу и плёнки. Отпечатки с лазерного принтера более стойки к влаге, агрессивным средам, однако, поскольку тонеры изображения лазерного принтера термически напекаются на носитель, то, со временем, может происходить осыпание изображения, особенно если бумага подвергается механическому воздействию.

Расходные материалы для лазерных принтеров в пересчёте на 1 стандартную страницу почти вдвое дешевле, чем для струйных принтеров. Самые дешёвые расходные материалы для матричных принтеров.

Полноцветный лазерный принтер состоит фактически из 4 монохромных, поэтому эта аппаратура стоит достаточно дорого (от 250€) по сравнению со струйными, термосублимационными и матричными принтерами (45-150€). Комплект картриджа со светочувствительным барабаном для лазерного монохромного принтера ценой до 150€ стоит около 70€. Комплект картриджей для полноцветного лазерного принтера со светочувствительными барабанами стоит примерно в 5 раз дороже одного монохромного картриджа.

Главные конструктивные недостатки струйных технологий: проблемы с засыханием чернил и засорением сопел и дефекты воспроизведения слабоокрашенных фрагментов изображения.

Причин засорения сопел много. Например: а) на поверхности чернил образуется плёнка окисла, которая при полном израсходовании чернил картриджа устремляется в сопла, б) испарение воды из чернильной суспензии и загустение чернил, в) слипание зёрен в пигментных чернилах, г) чернила пригорают на термоэлементах и эта чешуя летит в фильтр и сопла и т. д.

Фильтры картриджа из поролона не достаточно эффективны и накапливают «мусор» при неоднократном использовании картриджа после перезаправки. При разрешении 4800dpi капли должны падать на бумагу с шагом 25,4\4800=0,0053 мм. При каждой распечатке термические или пьезоэлектрические насосы выталкивают из каждого сопла миллионы капель чернил ёмкостью от 1 пиколитра. При встрече с бумагой капля разбрызгивается, чернила впитываются и расплываются. Пятно чернил по диаметру получается, примерно, в 2 раза больше сопла, выбросившего каплю. Сопло имеет диаметр порядка 0,0053\2=2,6 микрон. Естественно, что засориться соплу диаметром менее 3 микрон очень просто. Какое-то из более 400 сопел печатающей головки обязательно засорится.

Для воспроизведения светлого участка изображения любого цвета требуется мало окрашенных «служебных» микропикселей, в результате получаются редкие точки на «большой» площади изображения — просто неокрашенная бумага. А человек судит о качестве изображения, в первую очередь, исходя из достоверности воспроизведения именно светлых оттенков изображения. Чтобы смягчить этот недостаток, к четырём базовым цветам (CMYK) добавляются по одному или по два светлых (light) варианта голубых (C-light), пурпурных (M-light), жёлтых (Y-light) и чёрных (К-light или grey) чернил. Обычно бывает не более 8 чернильниц. Комплект фирменных картриджей для струйного принтера емкостью по 5-10 мл стоит достаточно дорого (12-30€), а расходуются чернила не только на печать, но и на прочистку сопел. Лучше, когда чернильницы неподвижны на корпусе принтера, они больше по объёму, можно использовать больше светлых цветов, они не снижают скорости печати за счет инерции и создаются условия для снижения эффекта засыхания чернил за счет продувки воздухом сопел печатающей головки после окончания работы.

Другие недостатки струйных технологий: невысокая скорость полноцветной печати, обусловленная в основном растрированием и количеством дополнительных светлых цветов, выцветание красок изображения, «водобоязнь» отпечатков, при использовании водорастворимых чернил и осыпание изображения[источник?], при использовании пигментных чернил, чувствительность к сорту бумаги.

К достоинствам сублимационной печати относится возможность смешивать на носителе изображения (бумаге) цвета в достаточно широком диапазоне (до 6 бит каждого из базовых цветов). Наиболее светлые тона формируются в облачке красителя также естественно, как и более тёмные. У струйных принтеров эта задача частично решается, к сожалению, за счёт добавления чернильниц светлых тонов — то есть усложнения аппаратуры и удорожания печати. Не менее трудны пути решения этой задачи для лазерных технологий, где используют предварительное смешивание цветов на барабане с помощью магнитных добавок к тонеру или смешивание цветов на промежуточном носителе с последующей печатью на бумагу.

К серьёзным проблемам сублимационной печати можно отнести крайне медленный вывод фотографий (фото10х15 см печатается более 1 минуты) и чувствительность применяемых чернил к ультрафиолету. Комплекты для сублимационной печати пока еще дороги (одно фото10х15 см стоит не меньше 0,4€, комплект на 100 листов стоит 35€).

Сейчас наиболее популярный, наилучший по качеству и самый дешёвый способ печати полноцветных фотографий с цифровых носителей — это печать на аналоговую цветную фотобумагу в фотосалонах (одно фото 10х15 см стоит 0,10-0,17€).

Печать на аналоговую цветную фотобумагу в фотосалонах проводится на цифровых печатающих автоматических машинах. Бумага движется в печатающей машине, цифровая информация построчно преобразуется в световой поток, световой поток построчно экспонирует цветную аналоговую фотобумагу, затем фотобумагу проявляют «мокрым» химическим способом. Скорость печати около 1000 фотографий в час, то есть в 5-15 раз быстрее цифровой печати. На цветной аналоговой фотобумаге в каждом из 3 субтрактивных слоев разрешение более 2000 lpi, фотографическая широта до 6,7 Бит, то есть фотография, сделанная на цветной аналоговой фотобумаге, может содержать до 1..123.836 (20,1Бит) цветов с плавными, реальными полутонами.

Аналоговую цветную фотографию изобрёл француз Л.Дюко дю Орон 140 лет назад (1868—1869 г.), а цифровая цветная фотография молода, она — дитя американской космической разведки времён холодной войны и сегодня бурно развиваются все её разделы, в том числе и цифровая полноцветная печать.

Сегодня кажется фантазией, что небольшая компания из Австралии Silverbrook Research намерена потеснить основных игроков на рынке струйных принтеров для домашнего пользования, предложив усовершенствованный принтер Memjet с использованием нанотехнологий. Они пишут — http://rnd.cnews.ru/tech/news/line/index_science.shtml?2007/03/26/241950, что опытный образец Memjet уже готов и выдаёт около 60 страниц в минуту, максимальное разрешение печати 1600 х 1600dpi, у него 80 струйных головок, и базовая модель для монохромной печати будет стоить менее $150, а фотопринтер — менее $200. Принтер большого формата оценивают в $5.000. Разработка Memjet потребовала почти десять лет. В названии Memjet отражено использование MEMS (микроэлектромеханических систем) для управления струйной печатью. Основу составляют несколько MEMS-блоков шириной 20 мм, которые содержат 5 каналов для чернил разных цветов и общее количество сопел 6400. Отдельный чип управляет формированием капель размером около 1 пиколитра, образующихся со скоростью около 900 млн капель в секунду. Общее количество сопел для принтера формата А4 составляет 70400.

В заключении можно говорить о том, что технологии цифровой полноцветной печати по состоянию на 2007 г. находятся в стадии поиска технического решения. Нам представляется, что это решение может быть в объединении сублимационной, лазерной и струйной технологий.

Лазерные принтеры
Вверх

Технология — прародитель современной лазерной печати появилась в 1938 году — Честер Карлсон изобрёл способ печати, названный электрография, а затем переименованный в ксерографию. Принцип технологии заключался в следующем. По поверхности фотобарабана коротроном (скоротроном) заряда, либо валом заряда равномерно распределяется статический заряд, после этого светодиодным лазером (либо светодиодной линейкой) на фотобарабане снимается заряд — тем самым на поверхность барабана помещается скрытое изображение. Далее на фотобарабан наносится тонер, после этого барабан прокатывается по бумаге, и тонер переносится на бумагу коротроном переноса, либо валом переноса. Тонер, в зависимости от знака его заряда, может притягиваться к поверхности, сохранившей скрытое изображение или фону. После этого бумага проходит через блок термозакрепления для фиксации тонера, а фотобарабан очищается от остатков тонера и разряжается в узле очистки.

Первым лазерным принтером стал EARS (Ethernet, Alto, Research character generator, Scanned Laser Output Terminal), изобретённый в 1971 году в корпорации Xerox, а серийное производство было налажено во второй половине 70х. Принтер Xerox 9700 можно было приобрести в то время за 350 тысяч долларов, зато печатал он со скоростью 120 стр./мин.

Струйные принтеры
Вверх

Принцип действия струйных принтеров похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Но вместо головок с иголками в струйных принтерах используется матрица печатающая жидкими красителями. Картриджи с красителями бывают со встроенной печатающей головкой — в основном такой подход используется компаниями Hewlett-Packard, Lexmark. Фирмы Epson, Canon производят струйные принтеры, в которых печатающая матрица является деталью принтера, а сменные картриджи содержат только краситель. При длительном простое принтера (неделя и больше) происходит высыхание остатков красителя на соплах печатающей головки. Принтер умеет сам автоматически чистить печатающую головку. Но также возможно провести принудительную очистку сопел из соответствующего раздела настройки драйвера принтера. При прочистке сопел печатающей головки происходит интенсивный расход красителя. Особенно критично засорение сопел печатающей матрицы принтеров Epson, Canon. Если штатными средствами принтера не удалось очистить сопла печатающей головки, то дальнейшая очистка и/или замена печатающей головки проводится в ремонтных мастерских. Замена картриджа, содержащего печатающую матрицу, на новый проблем не вызывает.

Печатающие головки струйных принтеров создаются с использованием следующих типов подачи красителя:

• Непрерывная подача (Continuous Ink Jet) — подача красителя во время печати происходит непрерывно, факт попадания красителя на запечатываемую поверхность определяется модулятором потока красителя. Утверждается, что патент на данный способ печати выдан(англ.) Вильяму Томпсону (William Thomson) в 1867 году.
• В технической реализации(англ.) такой печатающей головки в сопло под давлением подается краситель, который на выходе из сопла разбивается на последовательность микро капель (объемом нескольких десятков пиколитров), которым дополнительно сообщается электрический заряд. Разбиение потока красителя на капли происходит расположенным на сопле пьезокристаллом, на котором формируется акустическая волна (частотой в десятки килогерц). Отклонение потока капель производится электростатической отклоняющей системой (дифлектором). Те капли красителя, которые не должны попасть на запечатываемую поверхность, собираются в сборник красителя и, как правило, возвращаются обратно в основной резервуар с красителем. Первый(англ.) струйный принтер изготовленный с использованием данного способа подачи красителя выпустила Siemens в 1951 году.
• Подача по требованию (Drop-on-demand(англ.)) — подача красителя из сопла печатающей головки происходит только тогда, когда краситель действительно надо нанести на соответствующую соплу область запечатываемой поверхности. Именно этот способ подачи красителя и получил самое широкое распространение в современных струйных принтерах.
• На данный момент существует две технические реализации данного способа подачи красителя:
• Пьезоэлектрическая (Piezoelectric Ink Jet) — над соплом расположен пьезокристалл с диафрагмой. Когда на пьезоэлемент подаётся электрический ток он изгибается и тянет за собой диафрагму — формируется капля, которая впоследствии выталкивается на бумагу. Широкое распространение получила в принтерах компании Epson. Технология позволяет изменять размер капли.
• Термическая (Thermal Ink Jet), также называемая BubbleJet — Разработчик — компания Canon. Принцип был разработан в конце 70-х годов. В сопле расположен микроскопический нагревательный элемент, который при прохождении электрического тока мгновенно нагревается до температуры около 500 °C, при нагревании в чернилах образуются газовые пузырьки (англ. — bubbles — отсюда и название технологии), которые выталкивают капли жидкости из сопла на носитель. В 1981 году технология была представлена на выставке Canon Grand Fair. В 1985-ом появилась первая коммерческая модель монохромного принтера — Canon BJ-80. В 1988 году появился первый цветной принтер — BJC-440 формата A2, разрешением 400 dpi.

Дополнительная информация о струйных принтерах Проверено 10 марта 2008 г.

Сублимационные принтеры
Вверх

Термосублимация (возгонка) — это быстрый нагрев красителя, когда минуется жидкая фаза. Из твердого красителя сразу образуется пар. Чем меньше порция, тем больше фотографическая широта (динамический диапазон) цветопередачи. Пигмент каждого из основных цветов, а их может быть три или четыре, находится на отдельной (или на общей многослойной) тонкой лавсановой ленте (термосублимационные принтеры фирмы Mitsubishi Electric). Печать окончательного цвета происходит в несколько проходов: каждая лента последовательно протягивается под плотно прижатой термоголовкой, состоящей из множества термоэлементов. Эти последние, нагреваясь, возгоняют краситель. Точки, благодаря малому расстоянию между головкой и носителем, стабильно позиционируются и получаются весьма малого размера.

К серьёзным проблемам сублимационной печати можно отнести чувствительность применяемых чернил к ультрафиолету. Если изображение не покрыть специальным слоем, блокирующим ультрафиолет, то краски вскоре выцветут. При применении твёрдых красителей и дополнительного ламинирующего слоя с ультрафиолетовым фильтром для предохранения изображения, получаемые отпечатки не коробятся и хорошо переносят влажность, солнечный свет и даже агрессивные среды, но возрастает цена фотографий. За полноцветность сублимационной технологии приходится платить большим временем печати каждой фотографии (печать одного снимка 10х15 см принтером Sony DPP-SV77 занимает около 90 секунд). Стоимость печатающих механизмов фотопринтера Canon Selphy CP-510 всего 59€ 99.

К наиболее известным производителям термосублимационных принтеров относятся фирмы: Mitsubishi, Sony и Toshiba.

Фирмы — производители пишут о фотографической широте цвета в 24 Бит, что больше желаемое, чем действительное. Реально, фотографическая широта цвета не более 18 Бит.

Матричные принтеры
Вверх

Матричные принтеры — старейший из ныне применяемых типов принтеров, его механизм был изобретён в 1964 году корпорацией Seiko Epson. Матричные принтеры стали первыми устройствами, обеспечившими графический вывод твёрдой копии.

Изображение формируется печатающей головкой, которая состоит из набора иголок (игольчатая матрица), приводимых в действие электромагнитами. Головка передвигается построчно вдоль листа, при этом иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, формируя точечное изображение. Этот тип принтеров называется SIDM (англ. Serial Impact Dot Matrix — последовательные ударно-матричные принтеры). Выпускались принтеры с 9, 12, 14, 18 и 24 иголками в головке. Основное распространение получили 9-ти и 24-х игольчатые принтеры. Качество печати и скорость графической печати зависит от числа иголок: больше иголок — больше точек. Принтеры с 24-мя иголками называют LQ (англ. Letter Quality — качество пишущей машинки). Существуют монохромные 5 цветные матричные принтеры, в которых используется 4 цветная CMYK лента. Смена цвета производится смещением ленты вверх-вниз относительно печатающей головки. Скорость печати матричных принтеров измеряется в CPS (англ. characters per second — символах в секунду).

Основными недостатками матричных принтеров являются: монохромность, низкая скорость работы и высокий уровень шума. Матричные принтеры достаточно широко используются и в настоящее время благодаря тому, что стоимость получаемой распечатки крайне низка, так как используется более дешевая рулонная бумага, которую к тому же можно отрезать кусками нужной длины (не форматными). Некоторые финансовые документы должны печататся только через копировальную бумагу, для исключения возможности их подделки.

Выпускаются и скоростные линейно-матричные принтеры, в которых большое количество иголок равномерно расположены на челночном механизме (фрете) по всей ширине листа. Скорость таких принтеров измеряется в LPS (англ. Lines per second — строках в секунду).

Другие принтеры
Вверх

Барабанные принтеры (drum printer). Первый принтер, получивший название UNIPRINTER, был создан в 1953 году компанией Remington Rand для компьютера UNIAC. По принципу действия напоминал печатную машинку. Основным элементом такого принтера был вращающийся барабан, на поверхности которого располагались рельефные изображения букв и цифр. Ширина барабана соответствовала ширине бумаги, а количество колец с алфавитом было равно максимальному количеству символов в строке. За бумагой располагалась линейка молоточков, приводимых в действие электромагнитами. В момент прохождения нужного символа на вращающемся барабане, молоточек ударял по бумаге, прижимая её через красящую ленту к барабану. Таким образом, за один оборот барабана можно было напечатать всю строку. Далее бумага сдвигалась на одну строку и машина печатала дальше. В СССР такие машины назывались алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ). Их распечатки можно узнать по шрифту, похожему на шрифт печатной машинки и «прыгающим» по строке буквам.

Ромашковые (лепестковые) принтеры (daisywheel printer) по принципу действия были похожи на барабанные, однако имели один набор букв, располагающийся на гибких лепестках пластмассового диска. Диск вращался, и специальный электромагнит прижимал нужный лепесток к красящей ленте и бумаге. Так как набор символов был один, требовалось перемещение печатающей головки вдоль строки, и скорость печати была заметно ниже, чем у барабанных принтеров. Заменив диск с символами, можно было получить другой шрифт, а, вставив ленту не черного цвета — получить «цветной» отпечаток.

Гусеничные принтеры (train printer). Набор букв закреплён на гусеничной цепи;

Цепные печатающие устройства (chain printer). Отличались размещением печатающих элементов на соединенных в цепь пластинах;

Термические принтеры фирмы Xerox. Характеризуются расходным материалом — веществом на основе парафина, плавящимся при 60 гр. по Цельсию.

Использование принтеров не по назначению:

1.Последнее время всё чаще принтеры стали использоваться не только для печати на бумаге. Радиолюбители используют лазерные принтеры в «лазерно-утюжной» технологии изготовления плат, нанося маску для травления используя лазерный принтер.

2.Перспективна технология печати электронных схем при помощи принтера, заливая в картридж вместо чернил специальные химические вещества.

3.Проводились эксперименты по заливке в струйный принтер вместо чернил - культуры клеток, что в перспективе может дать возможность "печатать" новые органы.

4.Также был построен экспериментальный принтер, который позволил бы "печатать" дома.