xxx

xxx

1. Definicja drukarki.

Drukarka jest to komputerowe urządzenie peryferyjne, używane do drukowania tekstów i grafiki na papierze. Drukarki różnią się szybkością, jakością i techniką druku. Ze względu na technikę druku można wyróżnić drukarki: uderzeniowe i bezuderzeniowe.

2. Drukarki uderzeniowe.

Wśród urządzeń wyjścia drukarki stanowią najbardziej zróżnicowaną grupę. Różnice dotyczą między innymi: technologii uzyskiwania druku, szybkości działania, jakości wydruków, liczby kolorów oraz sposobu sterowania.
Początkowo w drukarkach komputerowych stosowano mechanizmy drukujące wzorowane na maszynach do pisania. Druk znaku uzyskiwano przez uderzenie jednej z kilkudziesięciu czcionek w tasiemkę barwiącą przylegającą do papieru. Były to między innymi drukarki z mechanizmem dźwigienkowym (podobnym do mechanizmu w tradycyjnych maszynach do pisania) i rozetkowe (czcionki umieszczone na powierzchni walca lub półkuli). Prędkość drukowania nie przekraczała kilkudziesięciu znaków na sekundę. Na nieco odmiennej zasadzie funkcjonuje używana do dzisiaj drukarka wierszowa. Zawiera ona przesuwaną taśmę z czcionkami (gąsienicę drukarską). Między gąsienicą drukarską a papierem znajduje się taśma barwiąca. Po drugiej stronie papieru jest umieszczony zestaw poruszanych elektromagnesami młoteczków. Po ustawieniu odpowiedniej czcionki pod młoteczkiem następuje uderzenie młoteczka w papier i przyciśnięcie poprzez taśmę barwiącą do czcionki. Konstrukcja drukarki wierszowej umożliwia jednoczesne drukowanie kilku znaków - w danej chwili mogą być wzbudzone elektromagnesy młoteczków w tych miejscach, w których położenie znaku w drukowanym wierszu odpowiada położeniu czcionki na taśmie czcionek.
Drukarki dźwigienkowe, rozetkowe i wierszowe należą do grupy drukarek uderzeniowych (ang. impact printer). Do grupy tej należą także, stosowane powszechnie, drukarki igłowe.

3. Drukarki bezuderzeniowe.

Drugą grupę stanowią drukarki bezuderzeniowe. Wyeliminowanie mechenicznych części uderzających w papier powoduje, że drukarki te są cichsze i szybciej drukują. Do pierwszych drukarek tej grupy należały drukarki wykorzystujące papier elektroczuły. Czarna powierzchnia kartki była pokryta naparowaną jasną warstwą aluminium. Przepływ prądu między stykami znajdującymi się w głowicy drukującej powodował wypalenie w warstwie aluminium punktu i odsłonięcie czarnego podłoża. Szybkość drukowania wynosiła od jednego do trzech wierszy na sekundę. Jednakże nie były one powszechnie stosowane, gdyż papier pokryty warstwą aluminium jest kosztowny oraz bardzo czuły na odciski palców i załamania.
Na podobnej zasadzie funkcjonowała drukarka wykorzystująca papier termoczuły (ang. thermal printer). Jej głowica zawierała elementy grzejne. Wzrost temperatury elementu grzejnego powodował zaczernienie punktu na, specjalnym termoczułym papierze. Szybkość drukowania wynosiła do 10 wierszy na sekundę. Obecnie wśród powszechnie stosowanych drukarek bezuderzeniowych wyróżnia się drukarki: laserowe, atramentowe i termiczne.
Wszystkie typy drukarek bezuderzeniowych oraz drukarki igłowe należą do grupy drukarek mozaikowych. Obraz jest budowany z punktów. Rozdzielczość, czyli liczba punktów obrazu, którą można umieścić na określonej powierzchni, oraz wielkość tych punktów są ważnymi parametrami zależnymi od stosowanej technologii i mającymi wpływ na jakość wydruku. Jednostką rozdzielczości druku jest dpi (dots per inch); rozdzielczość 300 dpi oznacza, że na 1 cal długości lub szerokości przypada 300 punktów. Stosowane obecnie drukarki mają rozdzielczość od 360 dpi (igłowe) do 1800 dpi (laserowe).
Gdy rozdzielczość jest mała, na wydrukach jest widoczny tzw. efekt schodkowy. Linie ukośne nie są gładkie, lecz ząbkowane. W drukarkach laserowych efekt ten można zmniejszyć przez zastosowanie techniki wygładzania (podobny efekt na ekranie monitorów zmniejsza się przez rozmieszczenie dodatkowych punktów o barwie pośredniej między barwami sąsiednich obszarów ang. antialiasing). Polega ona na modulowaniu średnicy punktu przez odpowiedni dobór mocy promienia laserowego oraz na nieznacznym odchyleniu położenia punktu. Metodę wygładzania jako pierwsza zastosowała firma Hewlett-Packard. Oryginalna metoda firmy HP nosi nazwę REt (Resolution Enhancement technology). Inni producenci drukarek stosują własne metody (np. Automatie Image Refinement - Canon, OKI Smoothing Technology - OKI, Print Quality Enhaneement Teehnology - IBM, Resolution Improvement Teehnology - Epson).

4. Rastrowanie.

Wydruki zawierające odcienie szarości uzyskuje się przez zastosowanie rastrowania, czyli rozmieszczania na drukowanej powierzchni drobnych czarnych punktów. Sterując wielkością lub gęstością rozmieszczenia tych punktów, można otrzymywać różne poziomy szarości. W poligrafii wykorzystuje się powszechnie metodę rastrowania amplitudowego. Punkty rastra o zmiennej średnicy są rozmieszczone w równych odległościach. W drukarkach komputerowych wykorzystuje się metodę rastrowania częstotliwościowego. Poziom szarości reguluje się, odpowiednio zagęszczając punkty rastra, z których każdy ma identyczną wielkość. Pojedynczy punkt wydruku w odcieniach szarości jest najczęściej zbiorem rozmieszczonych na powierzchni kwadratu punktów rastra. Wielkość kwadratu zależy od liczby odcieni szarości, które mają być wydrukowane. Na przykład, za pomocą kwadratu 2x2 można przedstawić maksymalnie 5 różnych odcieni szarości (od 0 do 4 zadrukowanych punktów kwadratu). Oczywiste jest, że rozdzielczość obrazu drukowanego z odcieniami szarości jest mniejsza od rozdzielczości obrazu drukowanego bez odcieni szarości.

5. Druk kolorowy.

We wszystkich typach drukarek kolorowy wydruk otrzymuje się przez nanoszenie kolejno barw podstawowych na papier w odpowiednich proporcjach. Informacja o barwnym obrazie jest przekształcana do postaci wyciągów zawierających informacje o udziale każdej z barw podstawowych. Proces ten jest nazywany separacją barw. Liczba wyciągów jest równa liczbie barw podstawowych. Intensywność barw podstawowych wydruku reguluje się identycznie jak poziom szarości - stosując rastrowanie. Kolory pośrednie są uzyskiwane przez rozsiewanie (ang. dithering), czyli mieszanie sąsiednich punktów o innych kolorach. Ponieważ takie mieszanie nie może prowadzić do pokrycia się punktów z poszczególnych wyciągów, położenie punktów rastra dla poszczególnych wyciągów dobiera się losowo (w pewnych granicach).
Kolor na papierze powstaje metodą subtraktywną. Z widma światła białego odbijanego przez papier barwniki podstawowe odfiltrowują przeciwne im kolory. Odbierany kolor druku jest sumą nieodfiltrowanych składników światła białego. Najczęściej jako barwy podstawowe są wykorzystywane kolory: niebieskozielony, purpurowy i żółty. Złożenie tych trzech barw daje kolor czarny. Dla uzyskania lepszej czerni i zmniejszenia zużycia barwników przy druku czarnym do trzech barw podstawowych często dodaje się czarny.
Zestaw czterech barw: niebieskozielonej (ang. cyan), purpurowej (ang. magenta), żółtej (ang. yellow) i czarnej (ang. black) oznacza się skrótem CMYK. Niektóre drukarki atramentowe zawierają dodatkowo barwniki jasnoniebieskozielony i jasnopurpurowy, które umożliwiają uzyskiwanie wydruków o fotograficznej jakości. Barwy, reprezentowane przez odpowiednie proporcje kolorów podstawowych, są w celach standaryzacyjnych oznaczane i klasyfikowane. Przykłady systemów klasyfikacji barw to amerykański system Pantone i europejski - Euroscale.

6. Drukarki igłowe (mozaikowe).

Drukarka igłowa jest wyposażona w głowicę drukującą zawierającą od 9 do 48 (najczęściej 9 lub 24) stalowych igieł umieszczonych w jednym lub dwóch rzędach. Każda igła jest wprawiana w ruch przez sprężynkę. W stanie spoczynku pole magnetyczne wytwarzane przez magnes stały unieruchamia igłę wewnątrz głowicy.

Rys. 1. Drukarka igłowa.

Przewód nawinięty wokół magnesu stałego tworzy elektromagnes. W czasie pracy przez elektromagnes przepływa prąd, który wytwarza pole elektromagnetyczne o polaryzacji przeciwnej do pola wytwarzanego przez magnes stały - sprężynka wypycha igłę z głowicy. W wyniku uderzenia igły w papier poprzez taśmę barwiącą na papierze, dociśniętym do pokrytego warstwą gumy wałka, pozostaje ślad w postaci punktu. Po wydrukowaniu jednego rządka głowica jest przesuwana o ułamek milimetra do miejsca, w którym jest drukowany kolejny rządek punktów. Przemieszczanie głowicy odbywa się najczęściej za pomocą silnika krokowego. Rzadziej wykorzystuje się mechanizmy wprawiające głowice w ruch drgający (drukarki typu shuttle); ten typ drukarek umożliwia drukowanie z szybkością do 40 stron formatu A4 na minutę. Inną metodą zwiększenia szybkości drukowania jest zastosowanie kilku głowic drukujących.
Do synchronizacji wydruku służy tarczka zamocowana na osi silnika. Transport papieru odbywa się zwykle tak samo jak w maszynie do pisania - za pomocą wałka, do którego papier jest dociskany rolkami, lub za pomocą zębatek ciągnących papier z perforowanymi marginesami.
Głowica drukarki i mechanizm przesuwu papieru są sterowane instrukcjami języka ESC/P. Instrukcje ESC/P otrzymywane z komputera są wykonywane przez zainstalowany w drukarce układ sterujący, najczęściej - jednoukładowy mikrokomputer.
W kolorowych drukarkach igłowych wykorzystuje się taśmę składającą się z odcinków w kolorach podstawowych. Przed wydrukowaniem punktu w określonym kolorze taśma jest przesuwana tak, aby pomiędzy głowicą a papierem znajdował się odcinek taśmy z barwnikiem odpowiedniego koloru. Ponieważ igły głowicy stykają się z różnymi barwnikami, często dochodzi do zabrudzenia taśmy.
Do zalet drukarek igłowych należą stosunkowo niska cena i mały koszt eksploatacji, możliwość drukowania kilku kopii (w niektórych modelach drukarek - oryginał + 7 kopii) oraz możliwość stosowania różnego rodzaju papieru, łącznie z tekturą o grubości do 2 mm. Wadą jest hałaśliwość, niewielka prędkość drukowania (najczęściej 200-400 znaków na sekundę w trybie zwykłym i około 100 znaków na sekundę w trybie podwyższonej jakości) i niezbyt dobra jakość druku (rozdzielczość od 240x144 w drukarkach 9-igłowych do 360x360 w drukarkach 24-iglowych). Należy jednak zaznaczyć, iż niektóre modele drukarek igłowych odbiegają od powyższej charakterystyki.

7. Drukarki atramentowe.

7.1. Wprowadzenie.

W drukarkach atramentowych (ang. inkjet printer) punkty druku są tworzone przez kropelki atramentu wystrzeliwane z głowicy zawierającej dysze o średnicy kilkudziesięciu mikrometrów. Krople atramentu są wyrzucane z dyszy przez odkształcające się po przyłożeniu napięcia piezokryształy lub przez pęcherzyki gazu tworzące się po podgrzaniu atramentu powyżej temperatury wrzenia. Objętość pojedynczej kropli wynosi od kilku do kilkudziesięciu pikolitrów. Dysze mogą pracować w trybie ciągłym z odchylaniem kropli lub w trybie przerywanym.
Pierwsza drukarka atramentowa PT 80i została wyprodukowana przez firmę Siemens w roku 1977. Drukarka ta miała głowicę z 12 dyszami pracującymi w trybie przerywanym i generującymi krople metodą piezoelektryczną. Prędkość druku nie przekraczała 270 znaków na sekundę.
Atrament jest najczęściej przechowywany w pojemnikach w postaci ciekłej. W niektórych konstrukcjach atrament ma postać stalą i jest roztapiany tylko na czas drukowania. Atrament ciekły jest absorbowany przez papier i ma tendencję do rozmazywania się. Zaletą stosowania atramentu w postaci stałej jest to, iż zawierające wosk barwniki zastygają natychmiast po napyleniu na papier. Po nadrukowaniu barwniki w stanie stałym są prasowane i wygładzane. Jakość wydruku w dużym stopniu zależy od papieru. Najlepszy efekt można uzyskać, stosując specjalny papier powlekany lub nabłyszczany. Obecnie głowice drukarek atramentowych zawierają do kilkuset dysz i pozwalają na uzyskiwanie rozdzielczości do 1440x720; w powszechnie stosowanych drukarkach uzyskuje się rozdzielczości z zakresu od 360x360 do 1200x1200. Szybkość druku zależy od tego, czy drukowany jest obraz kolorowy czy czarno-biały, i wynosi najczęściej od jednej do ośmiu stron na minutę. Przewiduje się, iż w przyszłości liczba głowic wzrośnie do kilku tysięcy, co zwiększy szybkość i jakość drukowania.

7.2. Praca w trybie ciągłym i przerywanym.

Głowica drukarki atramentowej może pracować w trybie ciągłym. W takim wypadku podczas drukowania atrament stale wydobywa się z głowicy (ang. continous flow). Po wyrzuceniu z dyszy krople są ładowane w polu między elektrodami ładującymi. Jeżeli punkt ma być wydrukowany, to bez przeszkód trafiają na papier. W przeciwnym razie pomiędzy elektrodami odchylającymi pojawia się pole elektryczne, które odchyla wiązkę kropli i kieruje ją do pochłaniacza.

Rys. 2. Drukarka atramentowa

Rozwiązaniem alternatywnym wobec głowic pracujących w trybie ciągłym są głowice pracujące w trybie przerywanym (ang. drop-on-demand). Atrament z głowicy jest wyrzucany tylko wtedy, gdy istnieje taka potrzeba. W większości stosowanych obecnie drukarek atramentowych wykorzystuje się głowice pracujące w trybie przerywanym.

7.3. Technologie wytwarzania kropli.

7.3.1. Metoda pęcherzykowa.

W kanaliku doprowadzającym atrament do dyszy głowicy pracującej metodą pęcherzykową (ang. bubble jet, thermal ink jet) znajduje się mikroskopijny (o długości od 30 do 70 pm) opornik pełniący funkcję grzałki. Przepływ prądu przez opornik wytwarza ciepło podgrzewające atrament w ciągu kilku mikrosekund do temperatury przegrzania (jest to temperatura wyższa od temperatury wrzenia). Rozgrzany atrament parując, tworzy wokół grzałki drobne pęcherzyki, które łączą się w jeden. Rosnący pęcherzyk gazu wypycha kroplę atramentu z dyszy z szybkością kilkunastu metrów na sekundę. W czasie stygnięcia atramentu pęcherzyk kurczy się, powodując powstanie podciśnienia i menisku wklęsłego u wylotu dyszy. Powstałe podciśnienie oraz napięcie powierzchniowe powodują zassanie kolejnej porcji atramentu ze zbiornika. Proces wystrzelenia kropli i ponownego napełnienia kanalika trwa od 80 do 100 ps. Zatem w ciągu sekundy z jednej dyszy jest wystrzeliwanych okołó 10 000 kropli.
Ponieważ na papier trafia atrament o wysokiej temperaturze, ma on tendencję do rozlewania się. Inną wadą tej metody jest osadzanie się na elemencie grzejnym cienkiej warstwy atramentu, co powoduje stopniowe zmniejszanie się objętości kropli. W związku z tym konieczna jest okresowa wymiana głowic, które najczęściej tworzą całość ze zbiornikami atramentu. Pęcherzykową metodę druku wykorzystują między innymi frmy Hewlett-Packard, Canon i Lexmark.

7.3.2. Metoda piezoelektryczna.

W kanaliku doprowadzającym atrament do dyszy, pod membraną znajduje się element składający się z bardzo cienkich włosowatych piezokryształów. Po około 5 ps od przyłożenia napięcia piezokryształy ulegają odkształceniu i powodują wybrzuszenie membrany. W wyniku wybrzuszenia membrana wypycha kroplę atramentu na papier. Atrament trafia na papier w temperaturze pokojowej, dzięki czemu uzyskuje się bardziej ostre krawędzie. Piezoelektryczna metoda druku jest nieco droższa od pęcherzykowej, jest stosowana głównie przez firmę Epson.

7.3.3. Edgeshooter i Sideshooter.

Atrament może być wystrzeliwany prostopadle lub równolegle do ułożenia opornika grzejnego lub membrany. Głowice, w których krople atramentu są wystrzeliwane prostopadle do opornika lub membrany, nazywamy głowicami typu Edgeshooter. Jeżeli krople atramentu są wystrzeliwane w kierunku równoległym, to mamy do czynienia z głowicami typu Sideshooter. Dysze w głowicach typu Edgeshooter zajmują mniej miejsca i mają większą trwałość, natomiast w głowicach typu Sideshooter można z większą precyzją ustawić średnicę dyszy.
Do produkcji głowic wykorzystuje się technologię cienkowarstwową podobną do tej, która jest stosowana w produkcji układów scalonych. Kanaliki, dysze, oporniki grzejne oraz połączenia elektryczne powstają przez napylanie na płytkę krzemu kolejnych warstw i nadawanie im odpowiedniej struktury w procesie fotolitograficznym. Ponadto, do kształtowania dyszy w głowicach wykorzystuje się technikę laserową.

8. Drukarki laserowe.

8.1. Historia.

Pierwsza drukarka laserowa Xerox 9700 została wyprodukowana w 1977 roku, a jej cena wynosiła $350 000. Drukarka ta pracowała z prędkością 7000 wierszy na minutę i rozdzielczością 300 dpi. W 1983 roku firma Canon opracowała tani mechanizm druku laserowego o symbolu LPB-CX. Mechanizm ten pozwalał na. wydrukowanie 3000 stron z rozdzielczością 300 dpi i prędkością 8 stron na minutę. W 1984 roku mechanizm ten zastosowano w drukarce HP LaserJet. Stała się ona swego rodzaju standardem dla następnych rozwiązań. W modelu Laser Jet Series II użyto doskonalszego mechanizmu LBP-SX, który pozwalał na wydrukowanie 4000 stron i dawał lepszy poziom zaczerniania powierzchni. Kolejne modele drukarek laserowych firmy Hewlett-Packard charakteryzowały się coraz większą pamięcią buforową, lepszą rozdzielczością, większą liczbą fontów. Pierwszą drukarkę laserową pracującą z rozdzielczością 600 dpi wyprodukowała firma Lexmark w 1991 roku. W 1996 roku na rynku pojawiły się drukarki HP Colour LaserJet 5 i 5M.

W wielu sytuacjach istnieje konieczność powielania wydrukowanych dokumentów. Często korzysta się w tym celu z dodatkowej kopiarki. Rozwiązaniem tańszym i szybszym jest zastosowanie technologii Multiple Original Printihg (technologia ta jest także znana pod nazwą mopying). Wykorzystuje się w niej urządzenia łączące funkcje drukarki i kopiarki. Zamiast wielokrotnego kopiowania wydrukowanego dokumentu drukuje się go od razu w potrzebnej liczbie kopii na szybkiej, laserowej drukarce.

8.2. Budowa i zasada działania.

Przesyłany do drukarki strumień znaków i komend jest przetwarzany przez procesor drukarki i zamieniany na postać mapy bitowej zapisywanej w pamięci (w trybie znakowym w pamięci są przechowywane kody znaków. Są one przetwarzane na mapy bitowe przed drukowaniem). Ponieważ cykl druku może się rozpocząć dopiero po przygotowaniu mapy bitowej całej drukowanej strony, od wielkości pamięci drukarki laserowej zależą: wielkość drukowanego obrazu i jego rozdzielczość.

Rys. 3. Drukarka laserowa

Charakterystycznym elementem drukarki laserowej jest bęben pokryty warstwą OPC (organic photoconducting cartridge) lub krzemu amorficznego. Podczas pracy bęben jest wprawiany w ruch obrotowy. Drukowanie rozpoczyna się od naładowania powierzchni bębna. Następnie na całej długości jest on omiatany włączanym i wyłączanym promieniem lasera odbijającym się od obrotowego lustra (prędkość obrotowa - kilka tysięcy obrotów na minutę). Wiązka lasera punktowo rozładowuje powierzchnię bębna i tworzy obraz drukowanej strony.
W drukarkach typu write-black miejsca naświetlone odpowiadają punktom, które mają być zadrukowane. W drukarkach write-white miejsca naświetlone odpowiadają punktom, które mają pozostać niezadrukowane. Drukarki write-black drukują ciemniejsze powierzchnie czarne, a drukarki write-white dokładniejsze detale.
Po naświetleniu jednej linii bęben się obraca. Zawierające żelazo naładowane cząsteczki toneru są przyciągane do tych miejsc bębna, które odpowiadają punktom zadrukowywanym. Jednocześnie jest ładowany papier, przesuwający się w pobliżu drutu (ang. transfer corona) pod wysokim napięciem. Obrót bębna powoduje, że pokryte tonerem miejsca stykają się z powierzchnią papieru. Naładowany papier ma potencjał o tym samym znaku co bęben, lecz o większej wartości. Dzięki temu cząsteczki toneru są odrywane od powierzchni bębna i osiadają na papierze. Zadrukowany papier jest przeciągany pomiędzy walkami elementu utrwalającego, które topią żywicę zawartą w tonerze i wprasowują toner w papier. Proces drukowania kończy się rozładowaniem bębna i usunięciem resztek toneru z jego powierzchni oraz rozładowaniem zadrukowanego arkusza papieru. Do czyszczenia bębna używa się pompy próżniowej lub listwy czyszczącej.
Na skutek wysokiego napięcia występującego pomiędzy drutem ładującym a arkuszem papieru powstają cząsteczki szkodliwego ozonu. W niektórych modelach drukarek zjawisko to eliminuje się przez zmniejszenie napięcia i zastąpienie drutu ładującego wałkiem z tworzywa sztucznego. Wałek ładujący styka się bezpośrednio z powierzchnią papieru.
Bębny z krzemu amorficznego charakteryzują się większą twardością niż tradycyjne bębny OPC. Pozwalają na drukowanie na papierze makulaturowym oraz tanim papierze o zmiennej gramaturze i nierównych rozmiarach kartek.
Toner tworzą nieregularne lub sferyczne cząsteczki o średnicy kilku mikrometrów zawierające żelazo, żywicę i barwnik. Niekiedy do toneru dodaje się cząsteczki ceramiczne czyszczące i polerujące bęben.
Kolorowa drukarka laserowa zawiera 4 zbiorniki toneru z wałkami rozprowadzającymi. Każdy kolor jest drukowany oddzielnie i za każdym razem musi być powtarzany cykl:
- ładowanie powierzchni bębna,
- nakładanie toneru określonego koloru,
- rozładowywanie powierzchni,
- usuwanie resztek toneru.
Obecnie stosowane drukarki laserowe pozwalają na drukowanie z rozdzielczością od 300x300 dpi do 1200x1200 dpi, a szybkość druku wynosi od 4 do 24 stron na minutę.

8.3. Drukarki LED.

Podobną do drukarek laserowych zasadę działania wykorzystuje się w drukarkach LED i drukarkach ciekłokrystalicznych. Różnica polega na sposobie oświetlania powierzchni bębna. W drukarkach LED powierzchnię bębna oświetla się diodami. Każdemu punktowi w linii odpowiada jedna dioda; łącznie jest ich 2500 w dwóch szeregach dla rozdzielczości 300 dpi (lub 5000 dla 600 dpi). Drukarki z diodami są w porównaniu z klasycznymi drukarkami laserowymi mniejsze, tańsze, bardziej odporne na uszkodzenia i zużywają mniej energii.

8.4. Drukarki ciekłokrystaliczne

W drukarkach ciekłokrystalicznych światło pada na całą długość bębna poprzez rządek niezależnie sterowanych komórek ciekłokrystalicznych. Przyłożenie napięcia do wybranych komórek powoduje, że stają się one nieprzezroczyste. Ze względu na długi czas przełączania stanu komórek ciekłokrystalicznych drukarki tego typu charakteryzują się stosunkowo małą szybkością pracy.

9. Inne typy drukarek.

9.1. Drukarka termotransferowa.

Głowica drukująca drukarki termotransferowej (ang. thermotransfer printer) zawiera kilkaset niewielkich elementów grzewczych. Elementy te podgrzewają punkty arkusza folii lub taśmy umieszczonej pomiędzy głowicą a papierem. Na folii lub na taśmie znajdują się naparowane barwniki w postaci wosku. Roztopiony barwnik, w ilości zależnej od temperatury podgrzania, osiada na papierze. W sublimacyjnych drukarkach termotransferowych (ang. thermal dye-diffusion printer, thermal dye-sublimatioh printer) barwnik jest podgrzewany w taki sposób, że przechodzi ze stanu stałego bezpośrednio w gazowy. Barwnik w postaci gazowej wywołuje reakcję chemiczną na specjalnym papierze i wiąże się z nim. Drukarki termotransferowe umożliwiają uzyskiwanie kolorowych wydruków o jakości zbliżonej do fotograficznej.
Barwniki woskowate są znacznie trwalsze niż tusz drukarek atramentowych, są odporne na zginanie papieru, ścieranie, zamoczenie. Wadą tego typu drukarek jest, duży koszt eksploatacji i sięgający kilkunastu minut czas druku strony. Niewielka szybkość druku wynika z konieczności chłodzenia elementów grzewczych po każdym cyklu drukowania.

9.2. Drukarka strumieniowa.

Krople atramentu są wysysane i przenoszone na papier przez strumień sprężonego powietrza. Kierunek ruchu kropli jest sterowany przez pole elektryczne. Charakterystyczną cechą tej metody jest możliwość mieszania kolorów podstawowych jeszcze przed ich dotarciem do papieru.

9.3. Drukarka proszkowa.

Do drukowania używa się sproszkowanego barwnika, który jest wystrzeliwany na papier przez specjalną głowicę. Wydruki są wodoodporne i odporne na rozmazywanie.

9.4. Technika sieci elektrod (ang. tonerjet).

Cząsteczki toneru są rozprowadzane przez walec na papierze poprzez perforowaną folię. Odpowiadające punktom wydruku mikroskopijne otwory w folii są otwierane i zamykane przez niezależne elektrody. Drukarki, w których wykorzystuje się tę technikę, charakteryzują się rozdzielczością do 600 dpi oraz większą niezawodnością w porównaniu z techniką laserową.

9.5. Technika atramentowo-offsetowa.

Atrament w postaci wosku jest nanoszony na bęben jak w maszynie offsetowej. Wszystkie 4 kolory podstawowe (CMYK) nanosi się równocześnie na wałek za pomocą głowic mających szerokość bębna. Obraz jest przenoszony na papier w procesie podobnym do stosowanego w drukarkach laserowych. Czas drukowania jednej strony to 15 s.

10. Plotery.

10.1. Wprowadzenie.

Ploter jest urządzeniem do tworzenia precyzyjnych, czarno-białych lub kolorowych, rysunków o wielkościach przekraczających w niektórych modelach format A0. Działanie plotera polega na realizacji rozkazów grafiki wektorowej. Do rysowania służy najczęściej zamocowany w uchwycie głowicy pisak, który porusza się nad arkuszem papieru i jest opuszczany i podnoszony za pomocą elektromagnesu. Większość ploterów pozwala na wykonywanie barwnych rysunków z różnymi grubościami kresek, przy czym wymiana pisaka najczęściej jest wykonywana automatycznie.

Rys. 4. Ploter

Przesyłanie informacji pomiędzy komputerem a ploterem odbywa się poprzez standardowy interfejs równoległy lub szeregowy. Najczęściej stosowanym językiem sterowania ploterami jest opracowany przez firmę Hewlett-Packard język HP-GL i HP-GL/2.
Obecnie w coraz większym stopniu zaciera się różnica między ploterami a drukarkami. Zamiast tradycyjnego pisaka często stosuje się głowice, podobne do używanych w drukarkach atramentowych. Zaletą głowic atramentowych jest możliwość pracy nie tylko z grafiką wektorową, lecz także z rastrową oraz możliwość kreślenia powierzchni równomiernie wypełnionych dowolną barwą. Istnieją konstrukcje ploterów atramentowych (np. firmy Hewlett-Packard), w których zużycie atramentów jest monitorowane, a zbiorniki atramentu, umieszczone w głowicy, są napełniane w czasie pracy. Innym rozwiązaniem jest stosowanie zewnętrznych zbiorników i doprowadzanie atramentów do głowicy za pomocą elastycznych rurek. Dysze w głowicy mogą być automatycznie czyszczone. Ponadto, każda głowica może mieć ; dodatkowe dysze, które są wykorzystywane, gdy pracujące dysze zapchają się.

Ruchem silnika, głowicy i pisaka sterują, buforowane w ploterze, sygnały przesyłane z komputera. Buforowanie sygnałów pozwala na zwolnienie komputera z konieczności oczekiwania na zakończenie rysowania elementu przed wysłaniem kolejnego rozkazu. Ponadto, umożliwia wykonywanie wielu kopii bez konieczności angażowania komputera oraz analizę poszczególnych rozkazów i optymalizację kolejności ich wykonania. Optymalizacja ma na celu skrócenie czasu rysowania i może polegać na takim porządkowaniu rozkazów rysowania, aby była zminimalizowana liczba wymian pisaków (ang. pen sorting) i całkowita droga, jaką pokonuje głowica podczas rysowania (ang. vector sorting).Istnieją dwa podstawowe rozwiązania konstrukcyjne ploterów: plotery płaskie i rolkowe.

10.2. Plotery płaskie.

W ploterach płaskich (ang. flatbed plotter, X-Y plotter) papier leży na płaskiej powierzchni i jest przypięty do brzegu albo przytrzymywany magnetycznie lub elektrostatycznie przez naładowanie podłoża wysokim napięciem (napięcie to jest całkowicie bezpieczne dzięki malej obciążalności prądowej). Silnik krokowy przesuwa w osi X sanie, na których jest umieszczona głowica z pisakiem. Głowica może poruszać się wzdłuż osi Y.

10.3. Plotery rolkowe.

W ploterach rolkowych (ang. roller-bed plotter) głowica z pisakiem porusza się tylko w osi X. Papier jest przesuwany w osi Y przez jedną lub dwie rolki. Zwykle plotery rolkowe charakteryzują się większą szybkością rysowania i mniejszą rozdzielczością. W osi X papier może mieć kilka (niekiedy nawet kilkadziesiąt) metrów długości.

10.4. Inne rozwiązania.

Poza powszechnie stosowanymi ploterami pisakowymi i atramentowymi dostępne są także plotery wykorzystujące inne techniki rysowania. Należą do nich plotery rysujące na papierze termoczułym, plotery laserowe emulujące działanie drukarek, plotery elektrostatyczne, fotoplotery. W fotoploterach pisak jest zastąpiony wiązką światła przechodzącą przez aperturę o konkretnym kształcie i rozmiarze. Źródłem światła może być lampa halogenowa lub laser. Fotoplotery wykorzystuje się między innymi do naświetlania klisz w produkcji płytek drukowanych.
Ponadto, na podobnej zasadzie jak plotery płaskie pracują plotery tnące, grawerujące i wiertarki. Plotery tnące (ang. cutting plotter) są przeznaczone do wycinania kształtów z płaskich miękkich materiałów o grubości do 2 mm, na przykład folii winylowej, kartonu. Do cięcia można także wykorzystać niektóre modele ploterów rysujących, w których pisak może być zastąpiony przez ostrze. Plotery grawerujące (ang. engraving machine) są wyposażone w stalowe lub diamentowe ostrza lub wiertła i mogą pracować z takimi materiałami, jak tworzywa sztuczne, aluminium, mosiądz. Rozwinięciem możliwości ploterów grawerujących są maszyny modelujące, pozwalające kształtować obrabiany materiał (wosk, drewno, tworzywo sztuczne, aluminium, mosiądz) w trzech wymiarach. Przykładem takiego urządzenia jest CAMM-3 (Computer Aided Modelling Machine) firmy Roland.

10.5. Parametry.

Oprócz szybkości rysowania ważnymi parametrami pracy plotera są: rozdzielczość (ang. resolution), czyli liczba adresowalnych kroków możliwych do wykonania na długości jednego cala, oraz powtarzalność. Rozdzielczość stosowanych obecnie ploterów to około 1000/cal. Powtarzalność (ang. repeatability) określa zdolność powracania do punktu, w którym pisak był poprzednio wykorzystywany. Cecha ta ma zasadnicze znaczenie dla wyglądu zamkniętych krzywych rysowanych na ploterze. Powtarzalność jest określana zazwyczaj przez dwa parametry: jeden odnoszący się do rysunków tworzonych za pomocą jednego pisaka, drugi obowiązujący przy zmianach pisaków. Im mniejsza jest wartość powtarzalności, tym większa jakość rysunku.

Literatura:

Tomasz Bilski - „Urządzenia zewnętrzne komputerów”, WPP Poznań 1998.
Tadeusz Gragiński - „Elementy podstaw informatyki”, Kraków 1996.

2

---