Достоинства электрографических принтеров:

1) высокая скорость печати;

2) относительно низкие эксплуатационные расходы.

Недостатки электрографических принтеров:

1) ограниченная масштабируемость технологии, особенно в лазерном варианте (принтеры формата более чем А3 почти не встречаются);

2) радикальное усложнение и удорожание конструкции в случае цветной печати.

Один вместо четырех

В цветных лазерных принтерах первого поколения использовались четырехпроходные печатающие механизмы: полноцветное изображение наносилось на бумагу последовательно, в четыре приема (по количеству базовых цветов CMYK - cyan, magenta, yellow),

Скорость печати в цвете у таких устройств была как минимум в четыре раза ниже, чем в монохромном режиме. В процессе цветной печати лист проходил через тракт печатающего механизма четыре раза, вследствие чего значительно увеличивалась вероятность его замятия (из-за чего ужесточились требования к используемым носителям), а, кроме того, возникала еще одна весьма серьезная проблема обеспечения точности совмещения цветовых слоев формируемого изображения в заданных пределах.

Возможность нанесения полноцветного изображения за один проход открыла дорогу к созданию высокоскоростных печатающих устройств, обеспечивающих одинаковую производительность, как в цветном, так и монохромном режиме. Если максимальная скорость печати в цвете у многопроходных моделей лазерных принтеров редко превышала 4-5 стр./мин (для бумаги формата А4), то к настоящему времени производительность даже младших моделей составляет порядка 16 стр./мин.

В настоящее время в цветных лазерных принтерах наибольшее распространение получили однопроходные печатающие механизмы так называемой тандемной конструкции. Четыре расположенных в одну линию друг за другом барабана последовательно переносят образы цветовых слоев на специальный ремень (transfer belt), формируя на нем полноцветное изображение, которое затем переносится на бумагу.

В ряде моделей цветных лазерных принтеров Minolta-QMS и EPSON используется иная конструкция, главным отличием которой от описанной выше является отсутствие ремня переноса изображения. Вместо него используется трехуровневая система барабанов, взаимодействующих по схеме 4-2-1. Такой подход позволяет обеспечить высокую точность совмещения цветовых слоев изображения (за счет механической синхронизации барабанов) и к тому же сделать принтер более компактным.

Струйные технологии печати

Разрешение: популярный миф

Изначально значение разрешающей способности было напрямую связано с минимальным размером точки, наносимой на поверхность бумаги. Например, величина разрешающей способности в 300 dpi показывает, что минимальный диаметр точки, которую принтер позволяет наносить на поверхность носителя, составляет 1/300 дюйма. Иначе говоря, используя принтер с разрешающей способностью 300 dpi. можно напечатать линию толщиной в 1/300 дюйма (0,24 пункта).

Величина физической разрешающей способности обратно пропорциональна минимальному размеру наносимой на поверхность бумаги точки (сверху).

В случае адаптивного, или оптимизированного, разрешения речь идет лишь о точности позиционирования точек (снизу).

Достигнув разрешающей способности порядка 600-720 dpi, производители струйных принтеров столкнулись с серьезной проблемой — уменьшить размеры пятна, образующегося при попадании капли чернил на поверхность бумаги, стало уже практически невозможно. При этом точность работы механизма струйного принтера вполне позволяла позиционировать наносимую на бумагу каплю чернил с точностью, в несколько раз превышающей физический размер пятна, образующегося в результате попадания этой капли на поверхность бумаги. В характеристиках струйных принтеров физическое разрешение заменили адаптивным, которое в числовом выражении в несколько раз больше.

Принтер с адаптивным разрешением в 4800 dpi не способен напечатать линию толщиной в 1/4800 дюйма.

Акцент плавно переместился в сторону минимального размера наносимой на бумагу капли чернил. Дело в том, что, уменьшив объем капли (а, следовательно, и размер образуемого ею пятна), можно реально повысить физическую разрешающую способность принтера.

Печатающие головки современных моделей струйных принтеров позволяют формировать капли объемом всего 1 пиколитра.

По своей технологии Durabrite представляют смесь пигмента и специально разработанного полимерного материала в связующей жидкости. Поскольку на воздухе полимер затвердевает, то пигментные частицы прилипают к поверхности листа, не успевая проникнуть внутрь бумаги.

Для получения цветного изображения во всех современных струйных принтерах используются головки с несколькими рядами сопел, причем каждому базовому цвету соответствуют свои сопла.

Струйная технология печати, конечно же, не лишена недостатков. Несмотря на значительный прогресс в этой области, разработчики все еще не решили целый ряд проблем, а именно:

• относительно узкий диапазон применяемых носителей;

• недостаточная водо- и светостойкость отпечатков;

• горизонтальные полосы на изображении;

• заметная на глаз растровая структура и ступенчатость на полноцветных изображениях;

• неудовлетворительная детальность на светлых участках изображения;

• низкая скорость печати при высоком разрешении.

В струйной технологии сложились две разновидности:

· термоструйная, в которой активизация краски и ее выброс происходят под действием нагрева;

· пьезоэлектрическая, в которой выброс краски происходит под давлением, создаваемым колебанием мембраны.

Компании Canon, Hewlett-Packard, Lexmark разрабатывают устройства, основанные на термическом способе. В них каждое сопло печатающей головки оснащено нагревательным элементом, который испаряет чернильную каплю нужного объема за счет образования газового пузырька.

Компания EPSON предлагает собственную технологию, основанную на обратном пьезоэлектрическом эффекте — способности материала испытывать деформацию при приложенном к нему напряжении.

В основе пьезоэлектрического метода печати лежит свойство некоторых кристаллических веществ изменять свои физические размеры под действием электрического тока. Самым ярким примером служат кварцевые резонаторы, применяемые во многих электронных устройствах. Это явление было использовано для создания миниатюрного насоса, в котором изменение напряжения вызывает сжатие небольшого объема чернил в узком капиллярном канале и моментальный выброс его через сопло.

В принтерах серии Stylus в качестве активного элемента сопла используется пьезоэлемент. Под воздействием импульса тока в момент выброса капли пластинка из пьезоэлектрика выгибается, сокращая объем специальной чернильной камеры и выталкивая чернила из сопла. Длительность такого импульса (порядка нескольких микросекунд) значительно короче, чем длительность импульса, разогревающего нагреватель в термических головках, поэтому при прочих равных условиях такие принтеры могут печатать быстрее, чем принтеры с термоголовками. Однако в силу технологической сложности изготовления печатающей головки такие принтеры обычно несколько дороже.

Печатающая головка пьезоэлектрического струйного принтера должна иметь высокую надежность, поскольку в силу довольно большой стоимости она практически всегда встроена в принтер и не меняется при установке нового чернильного картриджа, как это происходит в случае термической струйной печати. Такая конструкция пьезоэлектрической головки имеет определенные преимущества, но при этом существует постоянная опасность выхода принтера из строя по причине попавшего в систему подачи чернил пузырька воздуха (что может произойти при смене картриджа) или обычного простоя в течение нескольких недель. При этом сопла закупориваются, качество печати ухудшается, а для восстановления нормальных режимов требуется квалифицированное обслуживание, которое часто невозможно провести вне сервисного центра.

Термические струйные принтеры работают подобно гейзеру: внутри камеры с ограниченным объемом чернил благодаря миниатюрному нагревательному элементу образуется пузырек пара, который мгновенно увеличивается в объеме, выталкивая каплю красителя на бумагу.

Применяя такую технологию, нетрудно получить миниатюрные печатающие элементы, расположенные с большой плотностью, что сулит разработчикам потенциальное увеличение разрешающей способности с солидным запасом на будущее. Однако у термической струйной печати есть и оборотная сторона. Из-за постоянного перепада температур постепенно происходит разрушение печатающей головки, и в результате ее приходится заменять вместе с чернильным картриджем.

Так, Canon использует термин Bubble-Jet, который вольно можно перевести как «пузырьковая печать». Остальные же не стали городить огород и согласились с более привычным словосочетанием «термоструйная печать».

Горизонтальные полосы на изображении возникают вследствие того, что печать осуществляется проходами, то есть последовательным нанесением на бумагу узких горизонтальных участков изображения. Ширина такого участка ограничена размерами печатающей головки, через дюзы которой чернила распрыскиваются на бумагу. Вследствие растекания, чернила на границе соседних проходов смешиваются, образуя в этих местах тонкие темные полосы, в результате чего полученное изображение выглядит полосатым. Это особенно хорошо заметно при монохромной печати, когда используются чернила только одного цвета. Для предотвращения нежелательного эффекта проходы каждого цвета смещают относительно друг друга. Чернила разных цветов наносятся последовательно, причем зоны их нанесения смещаются по вертикали и располагаются относительно друг друга с минимальным нахлестом. Для устранения полосатости черно-белых изображений цветные принтеры печатают их не черными, а смешанными чернилами в равных долях цветными (за исключением областей, закрашенных 100-процентным черным).

Для улучшения качества печати применяют стохастическое растрирование. Как известно, для того, чтобы воспроизвести большое количество оттенков, используя ограниченное количество базовых цветов, необходимо выполнить цветоделение (то есть разделить полноцветное изображение на несколько монохромных слоев, соответствующих базовым цветам} и растрирование (то есть представить полутона каждого из полученных слоев в виде неких микроструктур). В отличие от офсетной печати, где чаще всего применяются регулярные растры (то есть переменный размер точки при постоянном шаге сетки), в струйных принтерах наиболее распространенным является стохастический растр. При стохастическом растрировании точки одинакового размера распределяются псевдослучайным образом: сгущение точек соответствует более насыщенному оттенку, разрежение — более бледному. Стохастическое растрирование позволяет достичь оптимального качества печати и наилучшей детальности полноцветных и фотографических изображений.

Оптимальный результат при применении стохастического растра получается при использовании наиболее мелких точек, формирующих изображение — иначе растровая структура будет заметна на глаз, а на градиентах появится ступенчатость. Кроме того, на светлых участках количество точек на единицу площади в этом случае столь мало, что они становятся слишком заметными на бумаге. Для минимизации этих явлений в настоящее время используются два способа. Наиболее очевидный — дальнейшее уменьшение размера точки путем усовершенствования печатающей головки и увеличения количества дюз. Кроме того, печатающие головки позволяют управлять диаметром капель, формируя на бумаге точки различного размера. Второй способ заключается в применении дополнительных чернил (обычно это более светлые оттенки триадных цветов). При той же плотности цвета и равном объеме капель количество точек на единицу площади в этом случае будет больше, в результате чего улучшится проработка мелких деталей, а растровая структура станет менее заметной. Как правило, такой подход используется сегодня в принтерах с шестикрасочной печатью, где к традиционным базовым цветам (CMYK) добавлены Light Cyan и Light Magenta.

К сожалению, достоинства струйных принтеров напрямую связаны с их недостатками, главным из которых является низкая скорость печати, особенно в высоких разрешениях. Уменьшить время работы печатающего механизма можно, увеличивая линейную скорость печатающей головки и расширяя запечатываемую за один проход площадь. Реализация первого способа упирается в технологические ограничения (особенно по причине того, что разрешающая способность становится все больше), а второй влечет за собой усложнение (и соответственно удорожание) конструкции печатающей головки. В настоящее время преобладает тенденция усовершенствования конструкции печатающей головки.

Но способов, позволяющих повысить качество конечного изображения, на самом деле не так уж и много. Самый очевидный и доступный вариант заключался в увеличении количества цветов чернил. К четырем базовым цветам (черному, голубому, малиновому и желтому) многие производители добавили еще два — светло-голубой и светло-малиновый. В итоге появилась возможность воспроизводить более светлые оттенки, не уменьшая плотность наносимых на бумагу точек, что позволило сделать растровую структуру изображения на светлых участках, где она особенно хорошо различима, менее заметной. В Canon такую технологию назвали PhotoRealism, в Hewlett-Packard —- PhotoREt, а в Epson — Photo Reproduction Quality.

Без дополнительных ухищрений и значительного изменения технологического процесса подобного эффекта могла добиться разве что Epson. Дело в том, что принцип работы пьезоэлектрической головки позволяет управлять размером капли, изменяя величину управляющего напряжения, прикладываемого к пъезоэлементу. Эта технология получила название Variable Dot Size. Ну а приверженцам пузырьковой печати пришлось серьезно поработать над изменением конструкции сопел. В каждом из них разместили несколько нагревательных элементов разной мощности.

Включая их по одному или все одновременно, можно получать капли различных размеров, как это и происходит в современных термических струйных принтерах. Canon окрестила свои разработки в этой области Drop Modulation, a HP применила уже готовое на звание с дополнительными индексами — PhotoREt II и PhotoREt III. Помимо возможности управления размером капли появилась и возможность последовательного нанесения нескольких капель в одну и туже точку поверхности листа бумаги.