Журнал "Компьютерра" №725
Шрифт:
Если не брать в расчет рисование от руки, то на сегодняшний день есть четыре основные технологии получения изображений на плоском носителе: типографская красочная печать, фотографический "серебряный" процесс, электрография и струйная печать. Кроме того, есть еще несколько менее распространенных и не столь универсальных. Каждая из технологий имеет ряд вариантов: например, электрография употребляется как для получения копий (ксерокопирование), так и для печати. Соответствующие принтеры известны под названием лазерных, и эту технологию мы рассмотрим подробнее.
Электрографический процесс (у нас его нередко называют "ксерографическим") был изобретен в 1938 году американским инженером Честертоном Карлсоном. В 1947 году изобретение было продано Haloid Company,
Принцип электрографической печати по идее несложен, но довольно громоздок в исполнении. Он основан на зависимости электрического сопротивления полупроводников от освещенности. Пластина (ныне это круглый барабан), покрытая полупроводниковым светочувствительным слоем (традиционно на основе селена, но теперь используют и другие материалы, например, органические полупроводники), равномерно заряжается положительным статическим зарядом (1000 В и более).
В темноте полупроводник представляет собой отличный изолятор, потому заряд сохраняется достаточно долго - как на пластмассовой расческе, потертой о синтетику или мех. Затем луч ИК-лазера (или другого источника с высокой интенсивностью света, например от светодиодов), модулированный изображением оригинала, который был сформирован сканирующей системой, обегает поверхность полупроводника, и там, где свет попадает на полупроводник, сопротивление полупроводника резко падает, и положительные заряды через металлическую подложку уходят "в землю".
В копировальных аппаратах, в отличие от принтеров, используют яркую лампу (как в сканерах), освещающую оригинал, изображение которого проецируется на пластину или барабан со светочувствительным слоем. Этим объясняется, почему копировальные аппараты возникли гораздо раньше электрографических принтеров, - тогда попросту не существовало достаточно дешевых и компактных лазеров или других подобных источников света, которые можно было модулировать для получения построчной развертки.
Тем или иным образом на поверхность полупроводникового слоя переносится невидимый пока рисунок оригинала, образованный положительно заряженными частицами. Чтобы сделать оригинал видимым и перенести на бумагу, на небольшом расстоянии от светочувствительной поверхности проворачивают магнитный валик с положительно заряженным тонером (красящим порошком). Электростатические силы притяжения преодолевают магнитные, удерживающие тонер на барабане, и тонер прилипает к фоточувствительному барабану там, где заряды стекли, - так, как наэлектризованные бумажки притягиваются к стеклянной палочке. Осталось прокатить по такой поверхности лист бумаги (тонер перенесется на нее), а затем пропустить лист через печку, где частицы тонера плавятся и намертво схватываются с бумагой.
Из этого краткого описания понятно, что лазерный принтер устроен довольно сложно (отсюда относительная дороговизна аппаратов в сравнении со струйными) и состоит из механизма подачи бумаги, блока сканирующей оптики, картриджа, в котором находится отсек с тонером и светочувствительный барабан с полупроводниковым покрытием, и печки. Для развертки лазерного луча используют вращающееся зеркало. Общая схема работы лазерного принтера приведена на рис. слева вверху.
В отличие от лазерных, светодиодные принтеры, впервые разработанные фирмой OKI в 1981 году, вместо лазера с оптической системой имеют линейку светодиодов, а потому не нуждаются во вращающемся зеркале и линзах. А поскольку они устроены
На протяжении большей части своей истории лазерные принтеры служили синонимом черно-белой печати. Цветные лазерники только начинают появляться на наших столах. В этих устройствах либо приходится наносить порошок четыре раза (по количеству основных цветов в модели CMYK [Cyan-Magenta-Yellow-blacK - бирюзовый-малиновый-желтый-черный]), либо имеется четыре полных комплекта формирующих изображение элементов, с промежуточным нанесением изображения на так называемый ремень переноса (transfer belt). Последний вариант придумала фирма OKI специально для своих светодиодных принтеров. Современные цветные лазерные/светодиодные принтеры устроены проще: они тоже с четырьмя комплектами фотобарабан-тонер, но с единой системой засветки, что позволяет наносить изображение с барабанов сразу на бумагу, без промежуточного переноса, и устраняет ошибки, связанные с необходимостью прецизионного выравнивания оптических систем для разных цветов.
Черно-белая печать текста на лазерном принтере в несколько раз дешевле, чем на струйном (раньше приходилось учитывать более высокую стоимость самого аппарата, но в настоящее время это уже почти не имеет значения), и не требует специальной бумаги. А так лазерник может печатать на чем угодно, лишь бы не плавилось в печке и не застревало в валках, - хоть на алюминиевой фольге, хоть на прозрачной пленке. Картридж для лазерного принтера дороже, чем для струйного, но рассчитан на тысячи листов напечатанного текста, а струйного - на сотни.
В случае цветной печати разница не столь велика - стоимость отпечатка по меньшей мере сравнима, но тут на передний план выходят другие преимущества лазерной печати. Например, проблем с водостойкостью там не было и нет, поскольку тонер обладает водоотталкивающими свойствами. Лазерным принтерам незнакомо такое явление, как высыхание чернил, - они всегда готовы к работе. На обычной офисной бумаге качество печати лазерного или светодиодного принтера трудно отличить от типографского.
У меня дома HP LaserJet 5L проработал почти без проблем двенадцать лет, за исключением того, что поимел привычку загружать бумагу сразу по несколько листов, и приходилось вставлять листочки по одному. В конце концов, эта особенность достала окончательно, и, когда в очередной раз закончился тонер, я решил отдать принтер в хорошие руки. Насколько я знаю, ра ботает он там в ненапряженном режиме и сейчас.
Классическое печатное устройство - типографский станок - формирует элементарную точку на бумаге с помощью непрозрачного красителя только одного цвета. Ни оттенком, ни размером точки управлять нельзя. То есть (в простейшем случае мононохромной печати) точка может быть только черного (есть точка) или только белого (отсутствие точки) цвета. Как передать оттенки в подобной ситуации?
Для этого используется так называемая элементарная ячейка растра, в которой часть точек закрашена, часть - оставлена белой. Например, имея ячейку 16х16 (всего 256 точек), мы можем передать 256 оттенков серого - от чисто белого (все точки оставлены пустыми) до чисто черного (все точки закрашены).
Потому все такие устройства печати манипулируют не с разрешением в точках на дюйм (dpi), а с линеатурой - количеством растровых ячеек на единицу длины, которое измеряется в линиях на дюйм (lpi). Несложно вывести формулу, связывающую разрешение в dpi и линеатуру в lpi с числом оттенков: число оттенков = квадрат отношения dpi к lpi плюс единица.
Имея стандартный фотонаборный автомат с разрешением 2540 dpi (100 точек на миллиметр) и задавшись целью получить с его помощью 256 оттенков серого, мы получим разрешение конечного изображения, увы, лишь немногим больше 150 lpi.