В процессе взаимодействия человека с персональным компьютером существует объективная необходимость представлять результаты работы ПК в наиболее удобной для пользователя форме. Именно для этих целей служит целое семейство разнообразных устройств вывода, наиболее распространенными из которых являются мониторы. Однако людям с физиологической точки зрения гораздо удобнее работать с информацией, традиционно представленной на физическом носителе, то есть, на бумаге. Именно поэтому первые печатающие устройства были разработаны едва ли не раньше электронно-лучевых трубок.
В настоящее время наиболее распространенными конструкциями печатающих устройств являются струйные и лазерные принтеры, о которых мы и побеседуем чуть подробнее.
Струйные принтеры являются самым дешевым оборудованием для компьютерной печати, но вместе с тем они обеспечивают весьма высокое быстродействие, соизмеримое со скоростью работы наиболее простых моделей лазерных принтеров, неплохое качество отображения текстов и графики (фактически неотличимое от качества современной фотографии), они характеризуются невысокой себестоимостью эксплуатации и малошумностью. При этом даже самые дешевые модели струйных принтеров поддерживают возможность печати полноцветных изображений. Вместе с тем, не лишены они и собственных недостатков, к которым можно отнести чрезвычайную требовательность к качеству бумаги и низкую стойкость оттисков - полученное с помощью струйного принтера изображение или текст мгновенно "смазывается" при попадании на бумагу влаги.
Технологически при печати цветного изображения можно получить абсолютно любой оттенок, не смешивая базовые краски, а наоборот - "исключив" из белого цвета определенное количество голубого (cyan), пурпурного (magenta) и желтого (yellow) цвета. Так возникла палитра CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blacK), где "K" - обозначение черной краски, добавляемой обычно в рисунок отдельно от трех других. Например, для того, чтобы получить красный цвет в стандарте CMYK, достаточно смешать пурпурную и желтую краску, зеленый цвет получается смешением голубого и желтого оттенков, и т.д. Струйные принтеры применяют палитру CMYK, то есть - три контейнера с красящим веществом голубого, пурпурного и желтого цвета, объединенные в цветной картридж, и дополнительный контейнер с черным красящим веществом. В качестве красителя используются быстросохнущие чернила на основе этилового спирта.
В печатающей головке струйного принтера расположены специальные крошечные сопла, через которые в печатающее устройство поступает краска, предварительно залитая в герметичные контейнеры картриджа. Каждое сопло оснащено небольшим термическим резистором. В тот момент, когда возникает необходимость нанести на бумагу одну точку будущего изображения, на резистор подается напряжение, он нагревается, и чернила начинают испаряться. Внутри сопла печатающей головки образуется паровой пузырь, который, лопаясь, "выстреливает" капелькой краски на бумагу. Печатающая головка, закрепленная на подвижной каретке, перемещается вдоль бумажного листа, медленно протаскиваемого под ней бумагопротяжным механизмом, и в результате на поверхности бумаги строчка за строчкой формируется требуемое изображение. В силу того, что перенос краски на бумагу происходит благодаря кратковременному нагреву чернил внутри сопла, такая технология печати называется термодиффузионной, а принтеры - термоструйными, термодиффузионными или струйно-пузырьковыми (bubble jet printers).
Существует и альтернативная технология струйной печати, применяемая в некоторых моделях принтеров, в частности, в устройствах производства фирмы Epson. Внутренняя часть сопел печатающей головки таких принтеров оснащена специальным покрытием из пьезоэлектрического материала, которое изменяет свой объем при приложении к нему напряжения. В тот момент, когда необходимо нанести на бумагу одну точку изображения, на пьезоэлемент подается электрический ток, он мгновенно "сжимается" и выталкивает крошечную капельку чернил наружу подобно тому, как выталкивается жидкость из детской брызгалки. Такая технология позволяет получить более качественное изображение по сравнению с термодиффузионной печатью, поскольку исключает случайное разбрызгивание краски в момент ее выхода из сопла, но подобные печатающие головки весьма дороги и не слишком экономичны. Данная методика струйной печати получила название пьезоэлектрической (Inc jet).
Помимо обычных струйных принтеров нередко встречаются так называемые фотопринтеры - по конструкции они аналогичны обычным струйным, но используют шесть красок вместо четырех, поскольку в их картриджах добавлены отдельные контейнеры для свело-пурпурного цвета (light magenta) и светло-голубого (light cyan), что позволяет добиться существенно лучшей цветопередачи, особенно - при печати на специальной, плотной и матированной "фотографической" бумаге.
Основными характеристиками струйных принтеров (как, впрочем, и лазерных) является их быстродействие, во многом зависящее от выбранного пользователем качества печати (чем выше требуемое качество картинки, тем ниже скорость печати), и разрешение, измеряемое в количестве точек на квадратный дюйм изображения - dpi (Dots per Inch).
Лазерные принтеры используют более сложную технологию печати, в целом схожую с принципом работы офисных копировальных аппаратов, применяющих для получения изображений метод ксерографии (от лат. xeros - "сухой" и graphos - "писать"). Метод основан на способности некоторых полупроводниковых материалов изменять свое удельное сопротивление под действием светового излучения.
Основной элемент любого лазерного принтера - это фоторецептор, выполненный обычно в виде полого алюминиевого барабана, на который нанесено полупроводниковое светочувствительное вещество (фотопроводник) на основе селена или сложных химических соединений, изменяющих свой электрический потенциал при интенсивном освещении. Помимо собственно фотопроводящего слоя фоторецептор имеет дополнительный слой, способный накапливать электрический заряд, а металлическую подложку обычно покрывают диэлектрическим материалом, исключающим утечку заряда на алюминиевую основу вала. Перед началом печати поверхность фоторецептора равномерно заряжается мощным электрическим потенциалом при помощи специального устройства - коротрона. На коротрон подается высокое напряжение, и из-за возникновения разности потенциалов между коротроном и фоторецептором происходит лавинообразная ионизация воздуха - коронный разряд, в результате которого заряженные частицы (ионы) равномерно накапливаются на поверхности фотопроводника. Затем на фоторецептор направляется лазерный луч, последовательно проходящий через сложную систему призм и зеркал, этот процесс называется экспонированием. Лазерный луч уменьшает напряженность электрического поля на определенных участках фоторецептора, при этом "незасвеченные" участки барабана имеют прежний потенциал. Таким образом, на барабане фоторецептора формируется скрытое электростатическое изображение - будущий оттиск, "нарисованный" на поверхности полупроводника электрическими полями.
Затем настает черед формирования окончательного изображения. Внутри лазерного принтера установлен специальный картридж, заправленный красящим веществом - тонером, мелкодисперсным черным порошком, созданным обычно на полимерной или угольно-сажевой основе с добавлением микроскопических крупинок металла. Высыпаясь из картриджа, тонер оказывается на специальном магнитном барабане - полом цилиндре с сердцевиной из постоянных магнитов - и надежно прилипает к нему. Затем магнитный барабан проходит через ракель - металлическое лезвие, которое, во-первых, снимает с него лишний слой красящего порошка, а во-вторых, за счет трения заряжает сам тонер потенциалом, противоположным по знаку потенциалу фоторецептора. После этого магнитный барабан входит в соприкосновение с валом фоторецептора, и частицы тонера переносятся на те его участки, которые были предварительно засвечены лазером. На предпоследнем этапе под валом фоторецептора прокатывается наэлектризованный лист бумаги, за счет разницы потенциалов он притягивается к окрашенному тонером фотопроводнику и краска переносится на поверхность бумажного листа. По окончании данной процедуры на бумаге остается требуемое изображение, но оно еще не зафиксировано и потому может быть безвозвратно смазано любым случайным прикосновением. Поэтому на самом последнем, завершающем этапе печати по бумаге прокатывается еще один вал - фьюзер. Фьюзер нагрет до высокой температуры, и, плотно прижимаясь к бумажному листу, он "вжигает" оттиск в структуру бумаги. Изображение готово.
Устройство лазерного принтера: 1 - Лазерная пушка; 2 - Лазерный луч; 3 - Проекционное зеркало; 4 - Фокусирующая линза; 5 - Проекционная линза; 6 - Экспозиционное зеркало; 7 - Коротрон; 8 - Фоторецептор; 9 - Прижимной вал фоторецептора; 10 - Магнитный вал с тонером; 11 - Ракель; 12 - Картридж с тонером; 13 - Фьюзер; 14 - Бумага; 15 - Прижимной вал фьюзера
В некоторых моделях принтеров вместо лазера используется светодиодная матрица - такой подход позволяет уменьшить габаритные размеры аппарата, но быстродействие принтера в этом случае существенно снижается.
Помимо перечисленных выше элементов в архитектуре лазерного принтера присутствует бумагопротяжный механизм, предназначенный для снятия бумажного листа из приемного лотка и протаскивания его сквозь печатающее устройство принтера, а также чрезвычайно сложный блок электроники, управляющий всеми элементами данного устройства, и включающей собственный процессор, а иногда - даже собственный жесткий диск. Кроме того, все лазерные принтеры имеют встроенную оперативную память. После отправки какого-либо документа на печать он загружается в память принтера и обрабатывается его процессором, что позволяет освободить ОЗУ и процессор компьютера для выполнения других задач. Таким образом, лазерный принтер - это небольшой компьютер, который предназначен исключительно для высокоточной и высокотехнологичной печати данных, пересылаемых ему другим компьютером.
Как видите, лазерные принтеры имеют очень сложную конструкцию, которая обуславливает их относительно высокую стоимость, а также большую себестоимость их эксплуатации. Лазерные принтеры весьма требовательны к качеству бумаги, однако вместе с тем они обеспечивают прекрасную производительность (до нескольких сотен печатных листов в минуту), и очень высокое качество печати, сопоставимое (а то и превосходящее) типографскую. Оттиску, полученному на лазерном принтере, не страшна никакая влага. Кроме того, принтеры данного типа позволяют выводить изображения с высоким разрешением, а также печатать на бумаге повышенной плотности, на картоне или прозрачной целлулоидной пленке. Практически все лазерные принтеры, предназначенные для домашнего или офисного использования, поддерживают исключительно черно-белый режим печати. Существуют и цветные устройства данного класса, однако их конструкция несоизмеримо сложнее, а цена - на несколько порядков выше.
Практически все современные принтеры, как струйные, так и лазерные, подключаются к порту USB персонального компьютера. Наиболее старые модели рассчитаны на подключение к порту LPT, многие подобные устройства предусматривают возможность работы как с одним, так и с обоими вышеуказанными портами.
