Технологии печати

Вступление

Для печати используется субтрактивная цветовая модель CMY (Cyan – голубой, Magenta – пурпурный, Yellow – желтый). Если нанести на бумагу краски этих трех цветов, то вместе они будут задерживать свет во всем видимом диапазоне, что соответствует в нашем представлении черному. Однако эта идеальная математически точная картина не учитывает существующих проблем с чистотой оттенков красителей. В результате хорошего черного цвета не получается, и приходится использовать отдельный черный краситель. Отсюда появилась дополнительная буква в названии самой распространенной модели – K (blacK – черный). RGB и CMYK не являются эквивалентными, поэтому проблема соответствия цветов на экране монитора и на листе бумаги и по сей день не решена окончательно.

Технологии печати делятся на три базовые категории исходя из методов образования цветов и оттенков:

1) растровые – каждая точка на бумаге может быть только цвета используемых чернил, все прочие цвета и оттенки появляются в результате процесса растрирования;

2) полноцветные – цвет точки изображения может свободно варьироваться в рамках используемой цветовой модели;

3) комбинированные – цвет точки может изменяться в узком диапазоне значений, а необходимый оттенок получается путем растрирования.

Растрирование позволяет представить одной точки исходного изображения несколькими точками конечного. Например, получить 256 оттенков серого на черно-белом устройстве вывода можно используя при выводе для каждой исходной точки миниатюрную матрицу из 16 x 16 элементов, каждый из которых может быть только белым или черным. Если элементы невелики, то для человеческого глаза они сливаются в одну точку. Закрашивая больше или меньше элементов, можно добиться ощущения появления оттенков серого на черно-белом изображении. Точно так же, смешивая точки различных цветов в одной матрице, можно получить различные их оттенки. Использование растрирования снижает разрешающую способность устройства печати. Совсем по-другому обстоят дела с полноцветными технологиями. Тут каждая исходная точка преобразуется в единственную конечную, составленную из нескольких красителей.

Струйная, лазерная и матричная печать относятся к растровым технологиям, а термосублимационная – к полноцветным. Новые модификации струйных и термосублимационных технологий лежат на границе и относятся к комбинированным.

1. Матричная печать

Матричные принтеры - старейший из ныне применяемых типов принтеров, они 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. Основное распространение получили 9-ти и 24-х игольчатые принтеры. Качество печати и скорость графической печати зависит от числа иголок: больше иголок - больше точек. Существуют монохромные 5 цветные матричные принтеры, в которых используется 4 цветная CMYK лента.

Основными недостатками матричных принтеров являются: монохромность, низкая скорость работы и высокий уровень шума, основным достоинством – низкая себестоимость печати, нетребовательность к качеству бумаги.

Являясь самой почтенной по возрасту технологией, матричная печать почти перестала быть интересной домашним пользователям. Однако существуют области применения, где её пока невозможно заменить: печать пин-конвертов для SIM-карт и банковских карт; печать авиабилетов; печать на ответственных бланках и формах, где важна не только отпечатанная информация, но и факт нанесения её ударным способом.

2. Струйная печать

В струйных принтерах используются жидкие чернила, которые подаются в печатающую головку, оснащенную множеством сопел миниатюрного диаметра. Для цветной печати используются головки с несколькими наборами сопел, каждый из которых распыляет краску определенного цвета. Базовые красители помещаются в нескольких емкостях – это могут быть отдельные картриджи или отделения в общем корпусе.

Существует несколько технологий получения капель: пьезоэлектрическая и термическая.

Термическая, 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, которые выталкивают капли жидкости из сопла на носитель.

Пьезоэлектрическая. 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.

Для улучшения качества печати, помимо физической возможности поставить большее количество точек на дюйм существуют и другие способы. Это повышение четкости капли, управление размером капли, увеличение числа цветов. Кроме того, для этой цели применяются специальные алгоритмы обработки изображений, используемые в программном обеспечении принтеров (выбор оптимальных параметров печати для каждой области изображения).

Неоспоримым достоинством струйных принтеров, является невосокая цена устройств, Цветопередача у струйных принтеров также достойна самых высоких оценок, при этом у всех основных производителей существуют собственные технологии повышения качества печати и улучшения цветопередачи.

Недостатком технологии до сих пор остается высокая стоимость расходных материалов. Пожалуй, это единственная, но существенная проблема использования таких моделей. Многие струйные принтеры продаются по своей себестоимости или даже ниже, а основной доход производитель получает от продажи расходных материалов.

3. Лазерная печать

Лазерная технология печати осуществляется следующим образом: фотопроводящий барабан по ходу своего вращения получает электростатический заряд, который затем частично снимается лазерным лучом, последовательно "прорисовывающим" строки будущего изображения. Потом на барабан наносятся частицы положительно заряженного тонера, концентрирующиеся на тех участках его поверхности, где отрицательный заряд барабана был заранее "удален" лазером (существует и обратная методика). Далее тонер переносится на предварительно заряженную бумагу и фиксируется (плавится) горячими валками.

В многопроходных лазерных принтерах цветная печать проводится в четыре этапа – по числу базовых оттенков CMYK.

Однопроходная печать (изобретение японской фирмы OKI) подразумевает наличие в принтере четырёх печатных механизмов, расположенных в ряд и создающих полноцветное изображение непосредственно на бумаге за один проход. Такой способ формирования изображения позволяет достигать весьма высокой скорости цветной печати, в 3-4 раза превышающей скорость печати многопроходных принтеров.

К достоинствам лазерной печати относятся высокая скорость и разрешение, отличные качество, четкость и долговечность отпечатков. У лазерного принтера порошок тонера не засыхает, картриджи не засоряются. Лазерные принтеры могут использовать разную (например, текстурную) бумагу и пленки. Расходные материалы для лазерных принтеров в пересчете на 1 стандартную страницу почти вдвое дешевле, чем для струйных принтеров.

Недостатки лазерного принтера: плохой запах и выделение озона, высокая стоимость самих аппаратов.

Аналогом лазерных принтеров являются светодиодные. Работают они фактически также, только вместо лазера для формирования картинки на барабане используется ряд светодиодов. Метод имеет только один недостаток – качество печати чуть уступает лазерному. По всем остальным параметрам светодиодные принтеры ушли далеко вперед – они мало стоят, их расходные материалы дешевле, они считаются менее вредными для здоровья, чем лазерные.

4. Твердочернильная печать

Твердочернильные принтеры заправляются кусочками краски, главный компонент которых – обычный воск. Суть твердокрасочной технологии заключается в том, что краситель, разогретый до плавления, подается в печатающую головку, которая представляет собой блок сопел, снабженных пьезоэлементами. При срабатывании пьезоэлемента капля расплавленных чернил попадает на алюминиевый барабан, на котором и формируется изображение, переносимое затем на бумагу.

Достоинства твердокрасочной технологии налицо. Это высокое качество цветопередачи (распечатки выглядят не просто хорошими, а профессиональными – воск блестит на свету, добавляя лоску), высокая скорость печати и надежность в эксплуатации, так как в сравнении с лазерными принтерами здесь меньше деталей и сложных механизмов. Главный недостаток – очень высокая стоимость, однако она постоянно снижается, и твердочернильные принтеры составляют серьезную конкуренцию лазерным.

5. Сублимационная печать

Основана на эффекте сублимации, когда какое-либо твердое вещество превращается в пар, минуя фазу жидкости. В данном случае твердые чернила трех или четырех цветов находятся на ленте, с которой их с помощью специальных микронагревателей испаряет печатающая головка. Облачко "взорвавшихся" чернил осаждается на бумаге. Чтобы сформировать четкую точку, на пути облачка помещается диафрагма, отсеивающая лишние испарения. Сублимационная технология относится к классу полноцветных – все оттенки получаются путем "честного" смешения цветов. Невысокое разрешение не является недостатком при выводе изображений, поскольку при термосублимационной печати растр как таковой отсутствует. Переходы оттенков при сублимационной печати получаются плавными, как на традиционном цветном фотоснимке. Этому способствует и тот факт, что используемые красители являются прозрачными, и при их наложении получаются новые оттенки.

Основные преимущества термосублимационных принтеров - практически фотографическое качество получаемого изображения и широкая гамма оттенков цветов без использования растрирования. Комбинируя цвета красителей, можно создать в общем-то любую цветовую палитру. Эти принтеры способны создавать на бумаге точки миллионов цветов, формируя цвет каждой отдельной точки, наносимой на бумагу.

К серьезным проблемам сублимационной печати можно отнести чувствительность применяемых чернил к ультрафиолету. Если изображение не покрыть специальным слоем, блокирующим ультрафиолет, то краски вскоре выцветут.

Также недостатками являются высокая чувствительность к окружающим условиям: запыленности, температурному режиму и относительной влажности, очень низкая скорость печати (фото 10х15 см печатается около минуты). Сами принтеры очень дороги и применяются в основном для решения профессиональных задач в области полиграфии, рекламы и дизайна. Стоимость расходных материалов тоже немалая. Но в последнее время появилось большое количество новых сублимационных принтеров, предназначенных для печати фотографий небольшого размера. Эти принтеры стоят значительно дешевле полноформатных, они дают возможность в домашних условиях распечатать с камеры снимки размером 10х15 см.

Термосублимационные модели производят такие компании, как Hi-Touch, Mitsubishi Electric, Canon, Olympus, Sony, Oki и другие.

Список литературы:

http://zoom.cnews.ru

http://ru.wikipedia.org

http://www.rdig.ru

http://itc.ua