История и принципы работы
Эра домашних принтеров началась с 1985 года, когда на рынке появились принтеры LaserJet от Hewlett-Packard и LaserWriter от Apple Computer.
В 1981 году термическая технология струйной печати была представлена на выставке Canon Grand Fair. В 1985 году — появилась первая коммерческая модель такого монохромного принтера — Canon BJ-80, в 1988 году появился первый цветной принтер — BJC-440 формата A2, разрешением 400 dpi.
Новые модификации лазерных, струйных и термосублимационных технологий печати дают хорошие результаты и относятся к комбинированным (англ. contone — полутоновый цвет). Contone = bi-level + continuous 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 снижает разрешение до 300 lpi (300 lpi для растра — 300х16=4800dpi), но создаёт эффект непрерывности изображения, как на аналоговой цветной фотобумаге. Визуально фото, отпечатанное на термосублимационном принтере, выглядит отлично.
К достоинствам лазерных принтеров относится высокая скорость печати и относительно небольшое время, необходимое для приведения оборудования в состояние готовности. 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. Но, поскольку тонер термически напекается на носитель, со временем может происходить осыпание изображения, особенно если бумага подвергается механическому воздействию.
Для лазерных принтеров краситель (тонер) является не единственным расходным материалом. Регулярной замены также требует т. н. фотобарабан (drum).
Сменные картриджи лазерных принтеров начального уровня интегрированы с фотобарабаном, что упрощает обслуживание устройства. Однако, ресурс работы самого барабана, как правило, значительно превышает заявленный производителем ресурс картриджа. Благодаря этому сейчас широко развился так называемый ресайклинговый бизнес. Компания-ресайклер осуществляет перезаправку использованного оригинального картриджа с применением совместимых материалов. Это позволяет пользователю значительно сэкономить на эксплуатации принтера, поскольку заправка в несколько раз дешевле нового картриджа.
Полноцветный лазерный принтер состоит фактически из 4 монохромных, поэтому эта аппаратура стоит достаточно дорого (от 250 евро) по сравнению со струйными, термосублимационными и матричными принтерами (45-150 евро). Комплект картриджа со светочувствительным барабаном для лазерного монохромного принтера ценой до 150 евро стоит около 70 евро. 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 ёмкостью по 5-10 мл стоит достаточно дорого (12-30 евро), 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 счёт инерции и создаются условия для снижения эффекта засыхания чернил за счёт продувки воздухом сопел печатающей головки после окончания работы.
Однако стоит отметить, что в последнее время стали появляться офисные струйные принтеры (например, некоторые принтеры из линеек HP OfficeJet Pro или Epson Office), которые имеют возможность замены головок и влагостойкие чернила, а так же по скорости печати, стоимости самого принтера, объему и цене расходных материалов не уступают цветным лазерным принтерам начального уровня (стоимостью до 300$) или даже обходятся дешевле их в эксплуатации. [4].
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 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 (фото 10×15 см печатается более 1 минуты) и чувствительность применяемых чернил к ультрафиолету. Комплекты для сублимационной печати пока ещё дороги (одно фото 10×15 см стоит не меньше 0,4 евро, комплект на 100 листов стоит 35 евро).
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 10×15 см стоит 0,10-0,17 евро).
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 слоёв разрешение более 2000 lpi, фотографическая широта до 6,7 Бит, то есть фотография, сделанная на цветной аналоговой фотобумаге, может содержать до 1-123,836 (20,1 бит) цветов с плавными, реальными полутонами.
Аналоговую цветную фотографию изобрёл в 1868—1869 годах француз Луи Дюко дю Орон, 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.
Картридж принтера
Краситель (чернила, тонер), используемый в принтере, обычно хранится в картриджах. Производители принтеров рекомендуют заправлять их принтеры чернилами/тонером их же производства, однако, технически предотвратить использование чернил/тонера от сторонних производителей сложно (как и сделать автомобиль, работающий только на бензине от производителя автомобиля). Покупка так называемых фирменных картриджей обходится дороже, чем перезаправка картриджей чернилами или тонером от сторонних производителей. Существует целая отрасль производителей чернил, которые поставляют их производителям принтеров по OEM-соглашениям, а также напрямую пользователям под своей торговой маркой, например, inktec, ink-mate. В современных моделях принтеров Canonиспользуются картриджи Fine со встренным чипом, который контролирует подачу и уровень расхода чернил. Но это не мешает перезаправке таких картриджей, даже без перепрограммирования чипа, если после перезаправки остается информация, что чернила закончились, принтер печатать не отказывается, лишь сообщает о перезаправке.
Картриджи допускают неоднократную их заправку, при соблюдении определённых требований (требуются либо совместимые чернила, либо промывка картриджа и головки, для струйных принтеров).
Кроме картриджной системы заправки, для струйных принтеров существует и система подачи чернил из внешнего сосуда (т. н. СНПЧ).
Печатающая головка
Печатающая головка — механизм, при помощи которого и происходит собственно нанесение красителя на поверхность материала.
Техническое обслуживание печатающих головок струйных принтеров
В процессе печати к головам, неизбежно, прилипает пыль, это приводит к скоплению краски возле пылинок. Дюзы работают, чернила накапливаются возле пылинки, растёт капля, закрывающая собой всё новые и новые дюзы. Изображение становится «полосатым». Кроме этого пыль может попадать в голову через чернильный канал, вместе с чернилами, блокируя работу пьезоэлементов. Иногда, по разным причинам, вместе с чернилами, в голову, попадают пузырьки воздуха. Это приводит к почти мгновенному выбиванию большого количества дюз. Основной способ восстановления нормальной работы дюз — промывка.
На принтерах, не оборудованных системой раздельной промывки головок, при промывке, происходит значительный расход чернил. Некоторые модели принтеров(Roland, Mimaki и большинство офисных принтеров) оборудованы системой автоматической протирки печатающих головок, включающей в себя резиновый вайпер и механизм, поднимающий вайпер до уровня головы. Если вайпер работает неправильно, сильно испачкан или сильно изношен, на голове, остаются капли чернил, что пагубно сказывается на качестве печати. После печати голова паркуется (в ручном или в автоматическом режиме, в зависимости от конструкции принтера). При аварийном завершении работы принтера голову следует запарковать вручную. При неправильной работе автоматической парковки (перекосе резиновых кап или неплотном прилегании к голове), при неграмотном использовании ручной парковки головок происходит высыхание остатков чернил в дюзах печатающих головок (особенно критично высыхание печатающих головок, конструктивно, не рассчитанных на применение чистки ультразвуком). Большинство принтеров оборудованы системой автоматической промывки головок. В том случае, если автоматическая промывки печатующей головы не приносит ожидаемого результата следует вручную чистить голову растворителем, соответствующим типу используемых чернил. Для головок, работающих на пигментных чернилах используются чистящие жидкости на основе этиленгликоля и спирт. Для сольвентных головок используется сольвент. Для спиртовых — метиловый спирт и т.п… Если ручная промывка не даёт результатов используются машинки для промывки головок, обратная прокачка, ультразвуковая чистка и т.п… В случае засорения головок в офисном принтере самое крайнее средство — протереть голову чистой безворсовой тряпочкой, смешанной со спиртом. Более жёсткие методы прочистки офисного принтера, как правило, приводят к полному или частичному разрушению печатающей головки.
