Новейшие технологии печати с применением принтеров и плоттеров

 

 

2. Плоттеры

2.2.  Первые 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 пищущих элементов, обобщенно называемых перьями, хотя имеется несколько видов таких элементов, отличающихся друг от друга используемым видом жидкого красителя. Пищущие элементы бывают одноразовые и многоразовые (допускающие перезарядку). Перо крепится в держателе пищущего 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 врикционным. Пермещения выполняются  при помощи шаговых (в подавляющем  большинстве плоттеров ) или линейных электродвигателей, создающих довольно большой шум. Хотя точность вывода информации барабанными плоттерами несколко 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 выское качество получаемого изображения и хорошая  цветопередача при использоварии  цветных пищущих элементов. К  сожалению, скорость вывода информации в ПП невысока, несмотряна 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 специлизированного пишущего узла с цанговым механизмом для использования обчных 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 осбенно 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 прибегагая к дискретному (растровому) способу  его создания.

 

 

2.3. 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. Спрос на СП со стороны работающих с настольными  издательскими системами и пользователей  систем автоматизированного проектирования, выпускающих сложные чертежи  формата А0, растет, однако невысокая  скорость вывода графической информации и выцветание со временем полученного  цветного изображения без принятия специальных мер (использования  ламинирования или специальной "самоламинирующейся" бумаги) ограничивает их применение.

 

 

2.4. Электростатические плоттеры (ЭП, ELEСTROSTATIC 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).

 

 

2.5. 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, недостаки, когда-то прису щие 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.

 

 

2.6. 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 100ш С) температурой плавления.

На донорной ленте последовательно нанесены области каждого из основных цветов размером, соответствующим листу  используемого формата. В процессе вывода информации бумажный лист с  наложенной на него донорной лентой проходит под печатающей головкой, которая  состоит из тысяч мельчайших нагревательных элементов. Воск в местах нагрева  расплавляется, и пигмент остается на листе. За один проход наносится  один цвет. се изображение получается за четыре прохода. Таким образом, на каждый лист цветного изображения затрачивается  в четыре раза больше красящей ленты, чем на лист монохромного.

Ввиду дороговизны  каждого отпечатка эти плоттеры используются в составе средств  автоматизированного проектироваия  для высококачественного вывода объектов трехмерного моделирования, в системах картографии, где требуется  высокое качество воспроизведения  цветов, и рекламными агенствами для  вывода цветопроб плакатов и транспарантов  для красочных презентаций.

 

 

2.7. Лазерные (светодиодные) плоттеры (ЛП, LASER/LED PLOTTER)

 

Эти плоттеры базируются на электрографической технологии, в основу которой положены физические процессы внутреннего фотоэффекта  в светочувствительных полупроводниковых  слоях селеносодержащих материалов и силовое воздействие электростатического  поля. Промежуточный носитель изображения (вращающийся селеновый барабан) в темноте может быть заряжен  до потенциала в сотни вольт. Луч  света снимает этот заряд, создавая скрытое электростатическое изображение, которое притягивает намагниченный  мелкодисперсный тонер, переносимый  затем механическим путем на бумагу. После этого бумага с нанесенным тонером проходит через нагреватель, в результате чего частицы тонера запекаются, создавая изображение.

Некоторое время назад создание скрытого изображения на барабане осуществлялось исключительно при помощи лазера. Для управления перемещением лазерного  луча служила сложная система  вращающихся зеркальных многогранников или призм или линз. Вследствие этого плоттеры, использующие лазеры, боятся тряски и ударов, которые  могут сбить настройку. Избежать сложностей с оптикой и сделать  систему проще, легче и надежнее позволило применение линеек точечных полупроводниковых светодиодов (light-emitting diode - LED).

Лазерные  и LED-плоттеры ввиду высокого быстродействия (лист формата А1 выводится менее чем за полминуты) удобно использовать как сетевые устройства, и они имеют в стандартной комплектации адаптор сетевого интерфейса. Не менее важно и то, что эти плоттеры могут работать на обычной бумаги, что сокращает эксплуатационные затраты.

LED-плоттеры становятся все более популярными, хотя по стоимости сравнимы с монохромными электростатическими.

Область их применения: сложный технический  дизайн, архитектура, картография и  другое, т.е. везде, где требования к  производительности и качеству результатов  высоки, но наличие цвета не требуется.

Время от времени предрекается появление  цветных лазерных плоттеров, но пока еще это слишком дорого.

 

 

2.8. Основные параметры плоттеров

2.8.1 Носитель и изображение

 

Тип носителя (media type) напрямую влияет на эксплуатационные расходы: чем дороже и "экзотичнее" носитель, тем они выше.

Максимальный размер листа (max. media size) при использовании нарезанных заранее или максимальная ширина листа носителя (max. media width) при использовании рулонного носителя больше фактических соответственно размера рабочего поля носителя (image size) или ширины рабочего поля (image width), т.е. пространства, где плоттер рисует, на размер полей по краям листа (border, margins) из-за необходимости его перемещения в процессе создания изображения.

Формат листа (drawing size) определяет максимальный стандартный формат, который может быть вписан в размер рабочего поля.

Длина носителя (media length) для рулонных плоттеров зависит от его толщины (чем тоньше носитель, тем он длиннее), так как допустимый диаметр рулона ограничен. Иногда можно встретиь параметр - максимальная толщина носителя (max. media thickness). Понятно, что малая толщина носителя сужает возможности использовани плоттера.

 

 

2.8.2 Параметры точности

 

То, насколько  плоттер удовлетворяет потребности  пользователя, во многом определяется его параметрами точности. Данные, обычно приводимые в технической  документации, требуют дополнительного  анализа, так как, во-первых, не существует универсального показателя точности, а во -вторых, эти показатели у  разных типов плоттеров характеризуют  фактические разные параметры.

Механическая точность (mechanical resolution, resolution) имеет смысл только для перьевых плоттеров и характеризует то, с какой точностью их механическая система способна позиционировать пишущий узел. Она всегда существенно лучше фактической точности, обеспечиваемой плоттером, поскольку, с одной стороны, центр пишущего элемента совсем необязательно попадет строго в установленную позицию, а, с другой пятно, создаваемое пишущим элементом, имеет ненулевые размеры.

Программно задаваемое разрешение (software resolution) определяет, с какой точностью (разрядностью) могут кодироваться координаты в графическом файле, пересылаемом плоттеру. К точности координат в выходно чертеже этот параметр имеет весьма отдаленное отношение, так как обычно существенно превышает механическую точность плоттера.