Принципиально различаются два варианта. Первый — печатающий элемент оформлен в виде готового знака (символа). Он был широко распространен в прошлом, поскольку обеспечивал четкую печать символов текста при высокой скорости. Требования к печати графической информации к устройствам этого типа не предъявлялись; для этой цели использовались графопостроители. По мере расширения сферы применения компьютеров печать готовыми знаками постепенно утратила свои позиции, поскольку при ней невозможно менять размер символов, набор символов ограничен, возможности графической печати минимальны.
Второй вариант — печатающий элемент синтезирует в процессе печати наносимую информацию «на ходу» из точек. Каждая точка образуется ударом иголки. Почти все современные принтеры, использующие ударную технологию, синтезируют изображение из точек. Иголки ударного механизма образуют нечто вроде матрицы. Вот почему такие принтеры у нас называют матричными.
Обычно иголки помещаются в головку, совершающую движения поперек направления подачи бумаги. После того как головка сформирует горизонтальную полосу изображения, бумага подается на ширину, необходимую для печати следующей полосы.
Для увеличения быстродействия ударных принтеров размер матрицы из иголок увеличивают вплоть до ширины листа, при этом сам печатающий узел остается неподвижным. Это так называемые линейно-матричные принтеры.
К достоинствам матричных принтеров относятся небольшие эксплуатационные расходы, высокая устойчивость к внешним условиям, а также возможность печати на толстых и многослойных бумагах. Однако у матричных принтеров ограничены возможности графической печати и минимальные возможности работы с цветом.
В основном такие принтеры применяются в промышленности, транспорте, в финансовом секторе, торговле, коммунальных службах.
Самые распространенные сегодня принтеры основаны на струйной технологии. Здесь измельченный краситель в виде капель распыляется на материал — чаще всего на бумагу. Обычно, как и в матричных принтерах, печатающая головка движется поперек направления подачи носителя, формируя полосу изображения, а затем носитель сдвигается для печати следующей полосы. Однако вместо иголок в головке имеется множество сопел для выбрасывания краски. Если используется только черный (монохромный) картридж, изображение будет черно-белым. Набор цветных картриджей позволяет получать качественное цветное изображение.
В струйной технологии сложились две разновидности, термоструйная, в которой активизация краски и ее выброс происходят под действием нагрева, и пьезоэлектрическая, где выброс краски происходит под давлением, создаваемым колебанием мембраны.
Струйные принтеры дешевле лазерных. Кроме того, по мнению экологов, они «чище», поскольку работают практически бесшумно и выделяют меньше озона — сильного окислителя, вредного для здоровья. Габариты струйного принтера невелики, поэтому его можно легко переносить с одного места на другое. Однако и у струйного принтера есть недостатки: меньшая, по сравнению с лазерным, скорость печати и «чернильницу» приходится часто менять.
В группу «термические технологии печати» собирают принтеры, довольно разные по нюансам технологии и конструкции, для которых принципиально важным является тепловой принцип действия.
При бескрасочной технологии с использованием термочувствительной бумаги изображение формируется путем прямого контакта печатающей головки с бумагой. Нагрев поверхности головки приводит к «окрашиванию» соответствующих точек на бумаге.
Достоинства принтеров бескрасочной термопечати: прекрасная масштабируемость и низкие эксплуатационные расходы. Недостатки принтеров бескрасочной термопечати: ограниченные графические возможности, а также низкая стойкость отпечатка.
При обычном термопереносе краситель находится на ленте подобно тому, как это реализовано в матричных принтерах. Однако перенос его на бумагу происходит не вследствие удара, а под действием нагрева нужных точек поверхности головки. Частным случаем термопереноса является сублимационная печать, при которой краситель возгоняется в газообразное состояние и впитывается в поры на поверхности специальной бумаги, после чего изображение обычно фиксируется (например, наносится защитный слой).
В большинстве случаев на термопереносных принтерах можно при желании печатать на термочувствительной бумаге без использования красителя, хотя эту возможность обычно не афишируют. При этом качество печати получается примерно таким же, как у термического факсимильного аппарата.
В последнее время быстро развивается твердочернильная технология. В этом случае разогретая до плавления краска наносится на промежуточный носитель — печатный барабан, откуда попадает на бумагу.
Достоинства твердочернильной технологии: высокое качество цветопередачи, высокая скорость печати, относительно низкие эксплуатационные расходы. К недостаткам этой технологии надо отнести довольно высокую стоимость. Однако в будущем они должны стать опасным конкурентом лазерным цветным принтерам и по этому показателю.
Сканеры
Сканер — это устройство, служащее для ввода в компьютер графических изображений: текстов, рисунков, слайдов, фотографий, чертежей. В большинстве сканеров для преобразования изображения в цифровую форму применяются светочувствительные элементы на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС).
Сканеры различаются по механизму сканирования. Существуют системы с подвижным зеркалом, когда оригинал неподвижен, имеющие интегрированную сканирующую головку, и системы с подвижным оригиналодержателем, обладающие механически независимой сканирующей частью.
По способу перемещения считывающей головки и изображения относительно друг друга сканеры подразделяются на ручные, рулонные, планшетные и проекционные. Разновидностью проекционных сканеров являются слайдсканеры, предназначенные для сканирования фотопленок. В высококачественной полиграфии используются барабанные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоэлектронный умножитель.
Принцип работы наиболее распространенного однопроходного планшетного сканера состоит в том, что вдоль сканируемого изображения, расположенного на прозрачном неподвижном стекле, движется сканирующая каретка с источником света. Отраженный свет через оптическую систему сканера, состоящую из объектива и зеркал или призмы, попадает на три расположенных параллельно друг другу фоточувствительных полупроводниковых элемента на основе ПЗС, каждый из которых принимает информацию о компонентах изображения.
Используемый в конструкции того или иного сканера источник света в немалой степени влияет на качество получаемого изображения. В настоящее время используются четыре типа источников света.
Ксеноновые газоразрядные лампы отличает чрезвычайно быстрое время включения, высокая стабильность излучения, небольшие размеры и долгий срок службы. Но, с другой стороны, они не очень эффективны с точки зрения соотношения количества потребляемой энергии и интенсивности светового потока, имеют неидеальный спектр, что может вызвать нарушение точности цветопередачи. Кроме того, они требуют высокого напряжения — порядка 2 кВ.
Люминесцентные лампы с горячим катодом обладают наибольшей эффективностью, очень ровным спектром (которым к тому же можно управлять в определенных пределах) и малым временем разогрева (порядка 3–5 секунд). К отрицательным сторонам можно отнести не очень стабильные характеристики, довольно большие габариты, относительно недолгий срок службы (порядка 1000 часов) и необходимость держать лампу постоянно включенной в процессе работы сканера.
Люминесцентные лампы с холодным катодом имеют очень большой срок службы (от 5 до 10 тысяч часов), низкую рабочую температуру, ровный спектр. Конструкция некоторых моделей ламп с холодным катодом оптимизирована для повышения интенсивности светового потока, что негативно отражается на спектральных характеристиках. За перечисленные достоинства приходится расплачиваться довольно большим временем прогрева от 30 секунд до нескольких минут. У этих ламп также более высокое, чем у ламп с горячим катодом, энергопотребление.
Светодиоды обладают очень малыми габаритами, небольшим энергопотреблением и не требуют времени для прогрева. Во многих случаях используются трехцветные светодиоды, с большой частотой меняющие цвет излучаемого света. Однако светодиоды имеют довольно низкую (по сравнению с лампами) интенсивность светового потока, что снижает скорость сканирования и увеличивает уровень шума на изображении. Весьма неравномерный и ограниченный спектр излучения влечет за собой неизбежное ухудшение цветопередачи.
Для сканирования непрозрачных оригиналов и прозрачных пленок, слайдов и негативов существуют планшетные сканеры со слайд-модулем. Еще три-четыре года назад подобные сканеры были довольно дорогими. Относительно высокие цены были оправданы конструктивной сложностью — ведь для сканирования в проходящем свете использовался дополнительный источник света, расположенный над планшетом в специальной крышке и перемещавшийся синхронно с кареткой.
В настоящее время появилось новое поколение недорогих «планшетников» со слайд-модулями, главной отличительной особенностью которых является использование неподвижного источника света для сканирования прозрачных оригиналов. Подобное решение позволяет отказаться от громоздкой и дорогой механической системы, а следовательно, значительно снизить стоимость и повысить надежность.
Конечно, подобное решение не лишено недостатков — для обеспечения необходимой интенсивности светового потока требуется лампа гораздо большей мощности, чем в случае использования подвижного источника света, что, в свою очередь, значительно увеличивает энергопотребление и количество выделяемого при работе тепла. Еще более сложной задачей является необходимость обеспечения стабильного и равномерного освещения области сканирования. Чтобы выполнить данные требования, сохранив при этом приемлемые цены на подобные изделия, необходимо было прийти к некоторому компромиссу.