VUT v Brně – fakulta chemická – spotřební chemie Jméno: Kamil Brandejs Ročník: 4. Semestr: zimní Předmět: Obrazové inženýrství Téma: Laserové tiskárny, podklady pro prezentaci v Powerpointu.
Laserové tiskárny Osnova:
1.
1. Obecné dělení tiskáren 2. Historie laserových tiskáren 3. Princip tisku laserových tiskáren 4. Fotocitlivý válec, sloučeniny používané v CTL vrstvě, barviva používaná v CGL vrstvě fotocitlivého válce 5. Recyklace tonerů 6. Internetové adresy
Obecné dělení tiskáren
Dělení 1:
Typy tiskáren Jehličková tiskárna U jehličkové tiskárny se k tisku využívá tisková hlava, která obsahuje sadu pod sebou umístěných jehliček. V závislosti na počtu těchto jehliček se dále jehličkové tiskárny rozlišují na: • 1 jehličkové a 2 jehličkové: technické rarity vyráběné svého času v ČSSR • 7 jehličkové: poskytují tisk s velmi nízkou kvalitou a jsou používány pouze ve speciálních případech, jako jsou např. pokladny v prodejně, kde na kvalitu tisku nejsou kladeny téměř žádné nároky. • 9 jehličkové: dovolují tisk v tzv. NLQ (Near Letter Quality - blízký dopisní kvalitě) režimu. Tento režim svou kvalitou tisku odpovídá přibližně kvalitě elektrického psacího stroje. Tyto tiskárny jsou vhodné pro tisky výpisů programů a pro tisk dokumentů, na jejichž kvalitě příliš nezáleží. • 24 jehličkové: umožňují kvalitnější tzv. LQ (Letter Quality - dopisní kvalita) režim tisku. Oproti 9 jehličkovým tiskárnám poskytují také větší rychlost tisku. Jsou používány opět zejména pro dokumenty, na jejichž kvalitu jsou kladeny nižší nároky. Jednotlivé jehličky jsou připojeny k elektromagnetům, které je při práci (tisku) vystřelují proti barvící pásce. Tato barvící páska dopadne v daném bodě pak na papír, kde způsobí malý barevný bod. Obecně platí, že jehličkové tiskárny jsou poměrně hlučná zařízení, která nejsou vhodná pro tisk grafických dokumentů a neposkytují příliš velkou rychlost tisku (řádově 100 zn/s). Barevný tisk je u jehličkových tiskáren možný použitím vícebarevné pásky. Vzhledem k výše popsanému principu tisku nevyžadují tyto tiskárny žádný speciální papír. Jejich pořizovací cena i cena za vytištěnou stránku jsou poměrně nízké.
Jehličková tiskárna Panasonic
Barevná jehličková tiskárna Panasonic
Tepelná tiskárna Tepelné tiskárny tisknou na podobném principu jako tiskárny jehličkové. Jsou opět vybaveny tiskovou hlavu, která obsahuje sadu jehliček připevněných k elektromagnetům. Jednotlivé jehličky jsou však na rozdíl od jehličkové tiskárny zahřáty na vyšší teplotu, která poté, co se jehlička přiblíží ke speciálnímu papíru citlivému na teplo, způsobí jeho zabarvení. Tepelné tiskárny poskytují podobnou kvalitu a rychlost tisku jako tiskárny jehličkové. Jejich velkou nevýhodou je nutnost použít speciální papír a tím i vyšší cena za vytištěnou stránku. V dnešní době se tyto tiskárny používají jen výjimečně.
Inkoustová tiskárna Inkoustová tiskárna tiskne pomocí inkoustu, který je stříkán na papír. Inkoust bývá umístěn v malé nádržce, jež se pohybuje společně s tiskovou hlavou. Kvalita tisku inkoustové tiskárny je silně závislá na použitém papíru. V případě kvalitního papíru je možné dosáhnout velmi kvalitního tisku (za cenu vyšších nákladů na tuto vytištěnou stránku). Barevný tisk bývá prováděn pomocí různobarevných inkoustů. Inkoustové tiskárny poskytují vyšší rychlost tisku než tiskárny jehličkové. Jedná se o zařízení vhodná pro tisk běžných textových i grafických dokumentů. Jejich pořizovací cena dnes již není příliš vysoká. Jejich nevýhodou je však poměrně vysoká cena za vytištěnou stránku, která je dána cenou inkoustu a vyšší cenou kvalitního papíru.
Inkoustová tiskárna firmy Hewlet Packard
Laserová tiskárna Laserová tiskárna je zařízení určené zejména pro profesionální použití. Poskytuje velmi vysokou kvalitu (300 dpi - 1200 dpi) i rychlost tisku (desítky stránek za minutu). Jedná se o poměrně drahé zařízení - ale cena za vytištěnou stránku bývá většinou nižší než u
inkoustových tiskáren. Při tisku laserové tiskárny jsou nejdříve znaková data zasílaná počítačem převáděna řadičem na videodata. Ta jsou zasílána na vstup polovodičovému laseru. Polovodičový laser vysílá laserový paprsek, který je vychylován soustavou zrcadel na rotující válec. V místech, kam tento paprsek na válec dopadne, dojde k jeho nabití statickou elektřinou na potenciál řádově 1000 V. Rotující válec dále prochází kolem kazety s barvícím práškem (tonerem), který je vlivem statické elektřiny přitažen k nabitým místům na povrchu válce. Papír, který vstoupí do tiskárny ze vstupního podavače, je nejdříve nabit statickou elektřinou na potenciál vyšší než jsou nabitá místa na válci (cca 2000 V). V okamžiku, kdy tento papír prochází kolem válce, dojde k přitažení toneru z nabitých míst válce na papír. Toner je do papíru dále zažehlen a celý papír je na závěr zbaven elektrostatického náboje a umístěn na výstupní zásobník. Rotující válec po otištění na papír prochází dále kolem sběrače elektrostatického náboje a
čističe od toneru. Řez laserovou tiskárnou 1
Řez laserovou tiskárnou 2
Barevný tisk je u laserových tiskáren možné docílit použitím různobarevných tonerů.
Laserová tiskárna firmy Hewlet Packard Dělení 2: Tiskárny Požadavky: • kvalita tisku • rychlost tisku • podpora české národní sady • cena Rozdělení podle principu tisku • impact printers (přítlak raznice nebo jehliček na pásku) • non - impact printers Impaktní tiskárny Nejrozšířenější jsou jehličkové tiskárny. Jehličkové tiskárny Výhody: jednoduchost obsluhy, nízká cena. Princip: v tiskové hlavě jsou umístěny jehličky s elektromagnety. Ty jsou propojeny s elektronikou plochým kabelem. Z řídící elektroniky jsou přiváděny proudové impulzy, kterými jsou vystřelovány jehličky na základě tvaru tištěného znaku. V daný okamžik jsou přitlačeny k barvící pásce a za ní se nacházejícímu papíru. V současné době se používají vícejehličkové (9 24) - každé lince v rastru přísluší vždy jedna jehla. Znak je vytvářen pohybem hlavy zprava doleva v krocích, které odpovídají vždy jednomu sloupci v rastru. Některé pracují i s obousměrným tiskem. Platí, že kvalita tisku je tím větší, čím více jehliček je obsaženo v matici. Výšky znaků, vytvořené 9 a 24jehličkových tiskáren jsou stejné, 24jehličková hlava používá na znak více teček. Proto vytváří více kvalitní obraz. Neimpaktní tiskárny Laserové tiskárny
Princip: vychází se z technologie elektrostatického kopírování. Na začátku si tiskárna vezme list papíru z podavače a papír se nejprve pokryje elektrostatickým nábojem. Na tiskový buben se přivádí vysoké napětí (6 kV). Laser prochází po fotocitlivém válci a umisťuje na něj přesné signály, které odpovídají tištěným znakům. To je jediná funkce laseru, jinak nepřijde s papírem do styku. Až laser uloží signály na válec, tiskárna vypustí toner, který se přitáhne k nabitým oblastem válce a vytvoří tištěné znaky. Papír, který je nabit na opačnou polaritu, se vsune pod válec a toner se přenese na papír. Papír pak projde závěrečnou fází, ve které lampy o vysoké intenzitě trvale spojí toner s papírem. Náboj je přenášen pomocí velmi tenkého drátu - koronační drát. Dělení laserových tiskáren: • podle rozlišení: 300 dpi a více • podle rychlosti: 4,5 str./min. a více • podle velikosti paměti: 0,5 MB a více Testování: systémový autotest po zapnutí, testuje se: ROM s programy, ROM s vestavěnými fonty, rozhraní tiskárny, led diody. Tryskové tiskárny Kvalitou tisku se tyto tiskárny blíží laserovým tiskárnám. Princip: tiskárna vytváří znaky na papíru kapkami inkoustu, které vyletují z jemných trysek uspořádaných v tryskové hlavě. Uspořádání je sloupcové a barvivo je stříkáno ze zásobníku, který je umístěn za nimi. Soustava je tvořena systémem piezokeramických trubek, které jsou schopny stříkat 80 tis. kapek/sec. Soustava trubek je přímo spojená se zásobníkem barviva, který u hlavice s 24 trubičkami postačí pro vytisknutí asi 3 mil. znaků. Proti zaschnutí inkoustu je čelo trysek vybaveno vzduchotěsným uzávěrem. Uzávěr se otevírá automaticky před započetím tisku a uzavírá po skončení. Pro případ, že se některá tryska zanese, jsou některé tiskárny vybaveny speciální rutinou, která po stisknutí určitých ovládacích tlačítek pročistí zanesené trubky tlakem inkoustu. Princip stříkání kapek je takový, že elektrický impuls přivedený na odporový tepelný článek způsobí ohřátí v určitém místě trubičky, tímto ohřátím dochází k odpaření inkoustu ve formě bublinek. Ty vyvolají tlak, jenž vytlačí kapičku inkoustu z trysky na papír. Po skončení impulsu se teplo ztrácí a bublinky se smršťují, tím vzniká podtlak, který způsobí nasátí nového inkoustu do trubičky. Kompletní konstrukce hlavy je jednoduchá a hlavice se vyrábí spolu se zásobníkem jako jeden celek. Tryskové tiskárny Kvalitou tisku se tyto tiskárny blíží laserovým tiskárnám. Princip: Tiskárna vytváří znaky na papíru kapkami inkoustu, které vyletují z jemných trysek uspořádaných v tryskové hlavě. Uspořádání je sloupcové a barvivo je stříkáno ze zásobníku, který je umístěn za nimi. Soustava je tvořena systémem piezokeramických trubek, které jsou schopny stříkat 80 tis. kapek/sec. Soustava trubek je přímo spojená se zásobníkem barviva,
který u hlavice s 24 trubičkami postačí pro vytisknutí asi 3 mil. znaku. Proti zaschnutí inkoustu je čelo trysek vybaveno vzduchotěsným uzávěrem. Uzávěr se otevírá automaticky před započetím tisku a uzavírá po skončení. Pro případ, že se některá tryska zanese, jsou některé tiskárny vybaveny speciální rutinou, která po stisknutí určitých ovládacích tlačítek pročistí zanesené trubky tlakem inkoustu. Princip stříkání kapek je takový, že elektrický impuls přivedený na odporový tepelný článek způsobí ohřátí v určitém místě trubičky, tímto ohřátím dochází k odpaření inkoustu ve formě bublinek. Ty vyvolají tlak, jenž vytlačí kapičku inkoustu z trysky na papír. Po skončení impulsu se teplo ztrácí a bublinky se smršťují, tím vzniká podtlak, který způsobí nasátí nového inkoustu do trubičky. Kompletní konstrukce hlavy je jednoduchá a hlavice se vyrábí spolu se zásobníkem jako jeden celek.
Barevné tiskárny Barva (barevné světlo) je elektromagnetické vlnění o vlnové délce mezi 60 až 700 nm. Např. vlnová délka kolem 400 nm odpovídá fialové barvě, 500 nm zelené apod. Realizace záření na těchto vlnových dékách: • přímý zdroj záření • odrazem - bílé světlo (žárovka) dopadá na povrch a je odraženo. Odrazí se právě ta část spektra, která odpovídá barvě předmětu. Používají se dvě metody: 1. aditivní (monitory) 2. substraktivní (tiskárny)
Princip překrytí - je označován jako CMY. Mnoho tiskáren obsahuje ještě separátní černou barvu, principem překrytí je pak CMYK. Parametry: • dpi, počet vytištěných bodů na palec, pro kvalitní tiskárny 300 dpi a více • lpi, počet tiskových řádek na palec • počet barev - kolik barevných odstínu je tiskárna schopna zpracovat. Přenos barevného bodu na papír: Jehličkové - kromě standardní černé pásky obsahuje ještě čtyřbarevnou (CMYK). Kromě základních barev lze odstínu dosáhnout překrytím základních barev. Výsledný obraz vzniká po řádcích, kdy při jednom projetí hlavy je nanášena jedna barva. Nevýhoda: malá rychlost a ulpívání (zanechávání) barev na jehličkách.
Inkoustové - tisk vzniká vystříknutím kapky Pro tisk se používají dvě technologie: • INJEKT (piezoelektrická) • BUBBLEJET (odpařovací) INJEKT Principem je řízená změna objemu piezoelektrického krystalu. Když dojde elektrický impuls na destičku krystalu, jeho přední strana se vymrští dopředu a protlačí tryskou inskoust. BUBBLEJET Tisková hlava je vybavena komůrkami pro inkoust a příslušnými topnými tělísky. Tělísko je prudce ohřáto a v komůrce nad ním, která je naplněna inkoustem příslušné barvy, vznikne bublinka, přetlak, a inkoust se vytlačí. Kvalitní tisk je jen na kvalitním papíře (rozpíjení). Voskové tiskárny Tepelný přenos vosku. Nejrozšířenější tiskárny s profesionálními nároky. Barvonosným médiem je fólie z umělé hmoty, na které jsou za sebou v barevných plochách naneseny buď tři barvy CMY nebo čtyři barvy CMYK. Princip: papír se přesně zachytí v bubnu, který se pomalu otáčí. Přes takto upnutý papír přejíždí barvonosná fólie, ze které se přenáší barvivo (barevný vosk) v bodech, kde se má tisknout. Tisk je 3 nebo 4 průchodový. Při každém průchodu (jedna otáčka bubnu) se přenáší jedna základní barva. Tisková hlava je tvořena topnými keramickými tělísky v jedné řadě (asi 300 na palec). Barvonosný vosk se roztaví a přenese na papír. Tělísko přenese v daném tiskovém bodě buď více nebo 100 % primární barvy. Celé barevné spektrum, tzn. vytvoření libovolného barevného tónu se provádí tak, že v matici tiskových bodů, např. 5x5 se vyplňují některé jejich body jednou ze čtyř základních barev (tzv. modifikace rastru, nebo polotónování). Laserové barevné tiskárny Používá se standardní postup, toner je tvořen jemnými zrnky barvy a obsahuje čtyři barevné náplně CMYK. Na válec se vypálí obraz vždy jedné barevné složky, kde k nabitým místům se přichytí částečky barevného toneru a obraz se přenese na papír. Sublimace barev Jsou nejkvalitnější barevné tiskárny. Přincip je obdobný jako u voskových, médiem je fólie, která nese 3 nebo 4 barvy, ale jejich chemické složení je jiné. Barvy mají tu vlastnost, že při zahřátí se uvolňuje barvonosný plyn v množství, které je přímo úměrné teplotě. Tzn., že lze přenést libovolné zastoupení barevné složky do tiskového bodu. Barevné plotry Obvykle realizují 8 nebo 12 barev a obsahují sestavu per, naplněných inkoustem. Nedovedou tvořit barevné odstíny. Dělení 3: Tiskárna Tiskárny patří do kategorie výstupních zařízení. Umožňují tedy uživateli zhmotnit svá data (např. text, fotografii, apod.). Od svého prvopočátku dostály tiskárny obrovských změn, ať již ve způsobu tisku, tak i v typu tisku. Teď se již ale podíváme na tiskárny z pohledu dnešního uživatele tzn., že se budeme zabývat tiskárnami, se kterými se běžně setkáváme ať již doma u svého počítače, tak např. ve školách na úřadech a jiných místech, kam všude pronikla počítačová technika.
Bodové (jehličkové) tiskárny Název těchto tiskáren je odvozen od toho, že vytištěný znak se skládá z mozaiky bodů. Tuto mozaiku je možné zakomponovat do matice (proto se též někdy hovoří o maticových tiskárnách) a to např. matice o rozměrech 7x7, 5x7, 9x7 apod. Např. matice 9x7 umožňuje tisk jak malých, tak i velkých písmen. Pokud si tedy pokryjeme celý papír takovýmito maticemi, které na sebe navazují, můžeme pak tisknout nejen znaky, ale i grafické prvky.
Bodová matrice 7*7 Staňme se nyní například písmenkem A, které má být vytištěno na jehličkové tiskárně a zkusme si naznačit, co všechno se musí stát, než nás na závěr vytisknou jehličky na papír. Uživatel stiskl na klávesnici znak se jménem A. Poté zadal požadavek na jeho tisk a v tom to začne. Řadič prevede ASCII znak s hodnotou 65 (písmeno velké A) na jeho hexa kód (41h). Tento kód je zaslán kabelem do tiskárny, kde je uložen do vyrovnávací paměti. Pokud dojde k naplnění této vyrovnávací paměti, vyšle tiskárna zpět do počítače tzv. řídící kód XOFF, který pozastaví zasílání dat do vyrovnávací paměti tiskárny. Po jejím uvolnění si pak tiskárna s využitím řídícího kódu XON požádá o zaslání dalších dat. Procesor tiskárny vybere informaci o bitové mapě pro všechny znaky na jednom řádku a vypočítá nejefektivnější cestu pro pohyb tiskové hlavy. Procesor odešle signály, které vybudí jehly v tiskové hlavě a rovněž řídí pohyb tiskové hlavy a válce unášejícího papír. Elektrické signály z procesoru jsou zesíleny a putují do obvodů, které ovládají tiskovou hlavu. Tisková hlava má 9 nebo 24 jehliček (někdy se výjimečně používaly hlavy s jednou či osmi jehličkami, ale to pouze výjimečně). Tyto jehličky jsou seřazeny vertikálně. Jeden konec každé jehly prochází elektromagnetem, kterému se říká solenoid. Proud z procesoru aktivuje solenoid, ten vytvoří mg. pole, které odpudí magnet na konci jehličky, čímž se jehlička posune dopředu směrem k papíru. V tomto okamžiku narazí na barvící pásku (textilní pásek napuštěný inkoustem) a ta obtiskne jeden bod na papír. Pružinka jí opět vrátí do původní pozice k solenoidu a pak čeká na další impulzy. Samozřejmě, že písmenko se netiskne postupně, tzn. po jednotlivých bodech, ale jehličky pracují najednou. Některé tiskárny dokonce používají spec. druh tisku, který se vyznačuje dvojitým tiskem. Dvojitým tiskem znamená, že je vytištěna sada bodů a pak je hlava uvedena opět do pozice na začátek řádku, ale je mírně posunuta. To zapřičiní, že druhé přetisknutí se odehraje též mírně posunutě a výsledný efekt je ten, že znak se zdá vytištěn plynuleji než při jednoduchém tisku. kód je uložen Inkoustové tiskárny Vedle jehličkových tiskáren se od začátku devadesátých let profilovaly tiskárny inkoustové jako kvalitnější (i když pomalejší) varianta tisku za ještě přijatelnou pořizovací cenu, aby nakonec žezlo nejlevnějších tiskáren zcela převzaly.
Tiskové body jsou maličké ionizované kapičky inkoustu vstřikované přímo na papír (takže jsou vytištěné listy vlhké), kvůli čemuž býval dlouho tisk poměrně pomalý a nákladný. Poslední technologické pokroky (dokonalejší inkoust a stříkací hlava) vedou k tomu, že inkoustové tiskárny začínají být velmi silnou konkurencí levným laserovým tiskárnám, kterým se pomalu vyrovnávají rychlostí tisku a jsou navíc barevné. Ano, pro inkoustové tiskárny hovoří především snadná a levná dostupnost barevně tištěných stránek. Téměř jakoukoliv barvu je teoreticky možné namíchat kombinací tří různě barevných inkoustů – azurové (Cyan), purpurové (Magenta) a žluté (Yellow), v praxi se k nim přidává i černá (blacK), proto se tento barevný model nazývá CMYK. Uvědomme si, že je to úplný opak modelu RGB (o kterém jsme hovořili v souvislosti s monitory), kdy smícháním všech tří barev získáme bílou. Snadno se pak stane, že na papíře uvidíme jiné barvy, než jaké jsme viděli na monitoru. Pro fotorealistický tisk, který nám slibují výrobci, pak musíme použít speciální papír, na kterém se kapičky inkoustu nerozpíjejí. Piezoelektrický pulz tiskárny Jednou z technologií, která umožňuje "na povel" vystřelovat kapičky inkoustu, je využití elektromechanického piezoelektrického měniče. Tryska příslušící k tomuto uspořádání je složena z piezoelektrické trubičky uložené v kanálku z lité pryskiřice. Na konci kónického kanálku byla tryska. Při přivedení elektrického napětí na piezoelektrickou trubičku vznikla smrštěním trubičky rázová vlna, která se šířila kanálkem podle zákonů akustiky. Jakmile dosáhla konce kónického kanálku, odrazila se s obrácenou fází. Tak vznikaly podtlakové a přetlakové vlny, které nasály a vystříklyho jako kapku směrem k papíru. Různé firmy vyrábějící inkoustové tiskárny na principu piezoelektrického pulzu přistupovaly k tomuto pulzu různě. Další možnou variantou bylo nahrazení trubičky malou piezoelektrickou destičkou. Jakmile je k této destičce přivedeno elektrické napětí, změní se nepatrně průměr destičky. Tato drobná změna postačí k tomu, aby se destička ve spojení s pasivní skleněnou podložkou prohnula stejně jako proužek bimetalu. Tím v kanálku s inkoustem vznikají rázové vlny, které tak na elektrický "povel" vystřelují kapičky inkoustu. Dalším vylepšením blo nahrazení destiček lamelami s proměnlivou délkou. Lamela leží za malou komůrkou s inkoustem. Její délka se při elektrickém vybuzení nepatrně mění, čímž vznikají rázové vlny, vystřelující kapičky inkoustu. Výhodou je možnost dosažení vyšší frekvence "střílení kapiček", tedy i vyšší rychlosti tisku. Termický pohon tiskárny Firma Hewlett Packard použila jinou metodu než použití piezoelektrického tisku. Kapičky inkoustu jsou poháněny párou. Na drobounké topné tělísko se na 3-7 mikrosekund přivede elektrické napětí. Tělísko se okamžitě ohřeje asi na 500°C. Teplo zahřeje inkoust v malé komůrce natolik, že se okamžitě vytvoří malá bublinka páry. Tato bublinka pak jako píst, v parním stroji, tlačí inkoust tryskou ven. Kapička inkoustu se pak vystřelí jako "parním dělem" směrem k papíru. Je zajímavé, že výkon plošného ohřevu při tom asi 20x přesahuje sluneční výkon. Vše ale probíhá v mikroskopických rozměrech a v několika mikrosekundách. Napěťový impulz rozehřívající topné tělísko, prodloužený jen o několik mikrosekund, by drobounké tělísko okamžitě zničil. Přestože technologie "tryskových bublin" (bubble-jet) vypadá na první pohled komplikovaně, má jednu obrovskou výhodu - velmi levnou výrobu
tiskových hlav. Hlavy tiskáren s "termickým pohonem" se totiž dají vyrábět jako čipy na křemíkových podložkách - inkoustové trysky, inkoustové kanálky, topná odporová tělíska a elektrické vodiče vznikají postupným nanášením jednotlivých vrstev na podložeku. Využívá se tedy stejná technologie jako při výrobě integrovaných obvodů. Laserové tiskárny Laserová tiskárna byla vždy synonymem pro rychlý, ekonomický a velmi kvalitní, ale taktéž pouze černobílý tisk (barevné laserovky jsou stále drahé). Zpočátku taktéž nebyla nejlevnější záležitostí, ale i to se rychle změnilo, nejlevnější modely šlapou na paty svým inkoustovým bratříčkům a kdo pořizuje tiskárnu do kanceláře, nesáhne asi po ničem jiném. Spotřebním materiálem laserových tiskáren jsou tonery s tiskařským práškem. Ten je při tisku přichycen na válec v místech, kde byl citlivý povrch válce excitován laserovým paprskem, pak dle této šablony otištěn na papír a nakonec zažehlen, aby neodpadl (proto jsou čerstvě potisknuté papíry na omak teplé). Tisk je řízen jazykem, který popisuje tištěné stránky – zkráceně se označují jako PDL (Page Description Language). Přestože skoro každý z výrobců vyvinul a používá vlastní jazyk, obvykle navíc emuluje i jazyky PCL od Hewlett Packard či PostScript od Adobe, které se ujaly jako standardy. Jazyk PCL (Printer Control Language) byl vyvíjen již od prvopočátků vzniku laserových tiskáren v osmdesátých letech; podpora jeho nejnovější verze PCL 5e, kterou získáme alespoň částečnou kompatibilitu i s nestandardními ovladači, by neměla chybět u žádné nově kupované tiskárny. Jazyk PostScript, který spíše připomíná běžné programovací jazyky je pak určen pro profesionální použití ve studiích DTP a při předtiskové přípravě. Jeho přínosem je přenositelnost a zejména kvalitní práce s písmy a obrázky. Kromě těchto jazyků se ještě můžeme setkat s pojem GDI (Graphical Device Interface). Označuje standard Microsoftu pro zobrazování grafických objektů na výstupních zařízeních počítače, a to jak monitorů, tak tiskáren. Tiskárny s podporou GDI proto mohou tisknout z operačních systémů Windows přímo údaje z obrazovky bez jakékoliv konverze, díky čemuž je možno ušetřit na součástkách tiskárny a snížit tak jejich celkovou cenu – tyto tiskárny se nacházejí na dolní hranici cenového rozpětí laserových tiskáren. Většina laserových i některé inkoustové tiskárny hodnoty dpi vylepšují vyhlazováním, kdy mezi „zubaté“ přechody automaticky vkládají body pro zjemnění (princip vyhlazování technologií RET). LED tiskárny Zdrojem světla při tisku není jako u laserových tiskáren laserová dioda a mechanická soustava, ale polovodičová tisková hlava LED. Tento konstrukční rozdíl umožňuje zmenšit rozměry tiskárny. Tiskárny mají také jednodušší konstrukci a tím i údržbu. Kvalita tisku se přitom vyrovná laserovému. Protože u LED-tiskárny jsou diody v pásu nahuštěny těsně na sebe a každá dioda reprezentuje jeden tiskový bod, je problémem zvyšování rozlišení ve vodorovném směru. Při rozlišení 600 dpi, které je dnes všeobecným standardem, potřebujete totiž vedle sebe naskládat 5 120 diod na šířku strany A4. V současnosti tak nejlepší tiskárny
nabízejí rozlišení 600×1200 dpi. V tiskárně jsou pro každou barevnou složku CMYK nejen nezávislé zásobníky na toner, ale i čtyři nezávislé tiskové hlavy a čtyři tiskové válce. Stránka tak prochází tiskárnou jen jedenkrát. Díky tomu je také možný přímý průchod papíru tiskárnou bez jeho ohýbání. Z tisků je zřejmá jasnost a živost barev, jednotlivé odstíny jsou syté a tiskový rastr je vidět jen při pohledu zblízka. Tyto tiskárny mají přesto jednu drobnou chybičku – a tou je charakteristické slabě viditelné proužkování ve směru pohybu papíru. LCD tiskárny LCD tiskárny používají pro tvorbu předobrazu na válci místo laseru tekuté krystaly, jinak je princip totožný s LED tiskárnami. Souřadnicové zapisovače Souřadnicové zapisovače slouží k výstupu grafické informace na papír nebo podobný materiál. Konstruují se buď jako plošné (kreslící stoly) nebo válcové (stojanové). Vstupem zapisovačů jsou nejčastěji povely pro kreslení elementárních objektů (např. úseček z různých typů čar, bodů, znaků, kruhových oblouků apod.) a nebo údaje o dalším směru kresby vyjádřené jako přírůstky ve směru os x a y. Kreslící stoly jsou velmi rozšířené. Jejich kreslící plocha má často rozměry větší než 1x1m. Po dvou vodících lištách stolu se nad kreslící plochou pohybuje rameno a na něm pojíždí kreslící hlava a pisátko, které je většinou výměnné, což dovoluje i barevnou kresbu. Jeho pohyb je řízen s přesností až 0,05mm a může dosáhnout rychlosti asž 1m/s např. při kreslení dlouhých úseček. U bubnových zapisovačů je papír unášen otočným bubnem, a to na rozdíl od tiskáren oběma směry. Ve směru osy bubnu se pohybuje pisátko. Výhodou je, že jeden rozměr kreslící plochy není teoreticky omezen. Výstup z počítače je vždy číslicový, a proto musí být upravován. To je možné dvěma způsoby podle vlastních pohonných motorů. Jedná se o motory krokové a servomotory. U krokových motorů je signál z počítače zesílen a současně přeměněn z jedné číslicové formy na jinou formou inkrementů a dekrementů. V každé ose je pak jeden krokový motor. Tyto dva motory pak pohybují vlastní kreslící hlavou. Přesnost je závislá na jemnosti kroků, převodech atd. U servomotorů je signál z počítače převáděn pomocí D/A převodníku na elektrické napětí, kterým se řídí otáčky servomotorků v jednotlivých osách. Tyto servomotory pak opět pohybují vlastní kreslící hlavou. Čím je dokonalejší převod čísla na otáčky motoru, tím větší přesnosti může souřadnicový zapisovač dosáhnout. True Type Označení klasických fontů použitelných v systémech Windows. Type 1 je standard společnosti adobe a takto označené fonty se dají použít na většině počítačových platforem, ale vyžadují speciální ovladač, který není standardní součástí Windows. Font Význam pojmu font intuitivně tuší každý, jedná se o určitý druh písma. Řezy jednoho fontu pak máme na mysli dané písmo psané kurzívou, tučně či tučnou kurzívou (a další). Navíc se zajímáme, zda je daný font rastrový (je definován pomocí jednotlivých bodů) či vektorový (popsán množinou vektorů či křivek) a zda má každý znak stejnou, fixní šířku, či je široký úměrně ke své složitosti, neboli je proporcionální. Co mají fonty společného s tiskárnami? Aby je mohly správně vytisknout, musí je předem znát – mít uložené v paměti. Pár základních druhů fontů má každá tiskárna uloženo natrvalo, jestliže však má vytisknout text vysázený neznámým písmem, musí adekvátní font nejdříve stáhnout z počítače do vlastní operační paměti a teprve pak jej může vytisknout (pokud si ovšem nenechá celou stránku i s textem poslat od počítače jako rastrovou grafiku). Obdobně se musí zpracovat i obrázky. Zejména
černobílé tiskárny si musí umět poradit s tiskem barevných obrázků – používají techniku známou z novinových fotek nazývanou dithering. Jednotlivé odstíny jsou dány pravidelným vzorkem „různě velkých“ černých bodů na bílém podkladu, takže vniká dojem barvy šedé. Začátky V této části se zmíníme o několika "pravěkých" způsobech tisku, které se kdysi hojně používaly. K nejvýznamějším tiskárnám patřily tiskárny s typovým kotoučem (tzv. kopretinou). Tento druh tisku je hodně podobný způsobu tisku klasického psacího stroje i s příslušnou kvalitou tisku. Navíc některé "lepší modely" dokonce umožňovaly výměnu kotouče a nahrazení jej jiným s jiným druhem písma. Na svojí dobu to bylo převratné. S nástupem "miniaturizace" se typový kotouč přeměnil na typový váleček nebo typovou kouli. Tisková hlava pak byla ve formě válečku nebo koule, na které byly znaky (opět se odkazuji na psací stroj) a úderem hlavy na barvící pásku se příslušný znak obtiskl na papír. Velice zajímavým typem prehistorických tiskáren byly tiskárny s typovým válcem. Princip takovéto tiskárny spočíval v tom, že její tisková hlava, ve formě válce, obsahovala vždy jeden řádek se stejným znakem a tak na povrchu válce byly celé řádky vždy s jedním znakem. Válec se otáčel, uvnitř válce bylo magneticky řízené kladívko, stejné znaky na řádce se tak tiskly najednou a celá řádka se tak vytiskla nejpozději po jednom otočení válce. Pro snadnější pochopení uvedu příklad. Mějme například větu "MY NAME IS MARTIN". Tisk by tedy probíhal následovně: nejprve by se vytiskly na příslušném pořadí např. písmena A (tzn. 5. a 13. pozice), dále by se válec nastavil na řádek, který by obsahoval např. písmeno E (7. pozice) atd. Takovýmto způsobem by se postupovalo dokud by nebyla vytištěna celá věta. (nepřipomíná Vám to jistý druh prohledávání či třídění?). To byly tedy tiskárny, které se jedním slovem označovaly jako mechanické. Dělení 4:
2. Jak se dělí tiskárny? 2.1. Impact/non-impact Toto základní dělení do dvou skupin označované těžko přeložitelným výrazem impact printer v podstatě rozlišuje, zda se znak na papír dostane prostřednictvím mechanického "úhozu" (impact) nebo jiným způsobem (non impact). Česky by se snad daly tyto tiskárny označit jako 2.1.1. na mechanickém principu (impact) •
• • • •
maticové (jehličkové) dále se pak dělí na • 9 - jehličkové (jen nejlevnější "amatérské"typy) • 18 - jehličkové • 24 - jehličkové jedno- nebo vícehlavové (převládají jednohlavové - vícehlavové pouze OTC USA) řádkové pásové (bubnové) (dnes se již nevyrábí) s typovým kolečkem či koulí (psací stroje)
2.1.2 na nemechanickém principu (non impact) • • •
laserové LED elektrografické
• • •
voskové (termotransfer) inkoustové elektromagnetické
2.2. Znázornění znaku 2.2.1. vcelku • •
s typovým kolečkem pásové a bubnové tiskárny
2.2.2. maticové • mechanické • inkoustové • laserové • LED tiskárny • elektrografické U maticových tiskáren pak je rozhodující z kolika bodů je znak vytvořen. U moderních tiskáren je pravidlem rozlišení lepší než 300 bodů/ palec (dpi), které v praxi plně postačuje pro profesionální zobrazení psaného textu. Moderní jehličkové tiskárny (24 jehel nebo řádkové) jsou schopny dosáhnout tohoto rozlišení při nákladech tisku méně než čtvrtinových oproti "non impact" tiskárnám. U tiskáren určených pro zobrazení grafiky se pak nepsaným standardem stalo rozlišení 600 dpi, které však u aplikací zaměřených na texty je zbytečné a nepřináší viditelné zlepšení kvality tisku. Naopak tisk značně zpomaluje.
2.3. Tisk speciálních znaků Jedná se zejména o způsob tisku grafických informací, diagramů, schemat, čarových kódů a písma pro strojové čtení (tzv. OCR písmo). V souvislosti s rychlým rozšiřováním použití čárového kódu a strojového zpracování informací se stává možnost tisku těchto informací rozhodující při rozhodnutí o koupi tiskáren zvláště pro profesionální nasazení. Některé fyzikální principy tisku (pásové, s typovým kolečkem) neumožňují tisk např. grafiky, strojově čtitelných znaků apod. a proto jejich výroba poklesla na bezvýznamnou hodnotu. Nejroyšířenější se tak vzhledem k univerzálním možnostem tisku libovolných znaků a grafiky staly i v profesionálních aplikacích tiskárny laserové, inkoustové a s elektrografické, zůstává i do budoucna významná pozice tiskáren jehličkových/maticových.
2.4. Hlučnost je dnes důležitý parametr. Některé starší typy mechanických tiskáren jsou vhodné pouze pro umístění ve výpočetním středisku (cca 60 dB). Standardem je hlučnost pod 55 dB umožňující umístění i v kanceláři. Nemechanické tiskárny a kvalitnější mechanické tiskárny (Compuprint, PSi) dosahují hodnot pod 50 dB. Pro posouzení tohoto parametru je důležité i subjektivní hodnocení hlučnosti. Mechanické tiskárny vyzařují hluk v různých částech spektra. Ze zkušenosti je ověřeno, že zvlášť nepříjemně je vnímán hluk obsahující výrazný podíl vyšších harmonických ("drnčení"- obvyklé u tiskáren s mechanickými částmi pohybujícími se s výrazným mechanickým zrychlením) a hluk obsahující rázy nebo impulsy.
2.5. Práce s papírem
Srovnejte kromě kvality, rychlosti a ceny zejména možnosti práce s papírem. Např. na obrázku vlevo vidíte, kolik možností poskytuje moderní profesionální tiskárna - až 4 cesty pro jednotlivé listy, jeden nebo dva traktory. Poté co jste rozhodnuti jaký princip a rychlost a měsíční objem tisku potřebujete, jsou možnosti automatické práce s papírem v praxi často rozhodující pro přínos tiskárny uživateli. Tisk na perforovaný papír je u tiskových úloh s větším objemem tisku (cca nad 20 tis. stran/měsíc) podstatně spolehlivější . Umožňuje plně automatizovat práci. Zejména u výkonných laserových tiskáren (nad 20 str/min) je při objemech tisku nad 20 tis. str/měs téměř jisté , že tiskárna bude mít problémy s podavači papíru (třecí gumová kolečka). Záludné je, že se projeví až po několika týdnech či měsících rostoucím počtem "jamů". Dúležitá je i možnost spolehlivého řezání dokumentů. 2.5.1. S perforovaným papírem • •
Jeden podavač (traktor) Dva nebo více podavačů (s více než dvěma podavači se dnes seriově nevyrábí žádná prof. tiskárna) • Řezač papíru (příčný příp i podélný) • Počet kopií • Dráha tisku (rovná umožňuje tisk samolepek a kartonového papíru) K dispozici jsou dnes i laserové tiskárny s možností tisku na perforovaný papír. Představují velmi zajímavou kombinaci kvality, spolehlivosti a rychlosti tisku. 2.5.2. S jednotlivými listy Práce s jednotlivým listy je u velkokapacitních tisků vždy spojena se sníženou spolehlivostí. Je nutno prověřit praktickými zkouškami kvalitu podavačů papíru i kvalitu používaného papíru. Je potřeba sledovat zejména: • pouze ruční podavač • automatický podavač • dva a více aut. podavačů • podavač na obálky • speciální práce s papírem např. • tisk na dokumenty (vkladní knížky, pasy, průkazy, šeky) s možnosti čtení (OCR písmo, čarový kód, magn. proužek) • přesná identifikace polohy dokumentu v tiskárně • nalezení prvního vhodného místa na dokumentu (např. ve vkladní knížce apod.) • Dráha tisku (rovná umožňuje tisk samolepek a kartonu) Z hlediska růstu Vaší firmy dobře zvažte možnosti rozšíření a variací vybavení tiskárny. Srovnejte kapacitu zásobníků s předpokládaným vytížením tiskárny. Omezený počet výrobců má velkokapacitní zásobníky.
2.6. Kopie Při srovnávání různých principů tisku , cen, výrobců apod. se často zapomíná na to co skutečně potřebujete tisknout a jaké budou reálné náklady za dobu životnosti. Při použití nemechanických principů tisku je nutno zvážít, že tisk jedné strany je cca 3x dražší (za dobu životnosti tiskárny pak náklady na spotřební materiál jsou srovnatelné s pořizovací cenou tiskárny). Jestliže pak aplikace na níž máte tiskárnu použít předpokládá potřebu kopií pak se tento poměr ještě dále zvýrazní. Je -li např. typická aplikace např. výpis z konta s kopií pro zákazníka a pro archivaci pak jsou reálné náklady na 1 str. u nemechanických tiskáren cca 10x vyšší. To pak představuje u typické profesionální aplikace za dobu životnosti vícenáklady ve výši cca 5 - násobku pořizovací ceny tiskárny. Výhodnější pak je nákup dražší, ale výkonější tiskárny na leasing a snižení provozních nákladů využitím levnějšího spotřebního materiálu. U mechanických tiskáren je zpravidla zaručován tisk originálu + 5 až 6 kopií. U nejkvalitnějších tiskáren na trhu - Compuprint i 7 kopií. To také znamená, že skutečná výkonnost tiskárny vzroste až 8- násobně (t.j. při udávaném výkonu tiskárny např. 600 zn/s je s kopiemi dosahováno rychlosti až 75 str./min neboli 4500 str./hod. ) Na druhé straně pak skutečná spotřeba barvící pásky výrazně vzrůstá při práci v kvalitnějších režimech než je draft. Cenový rozdíl se snižuje srovnáváme-li např. práci mechanické tiskárny v režimu LQ s výkonnou laserovou tiskárnou na cca 1:1,5 při podstatně lepší kvalitě tisku laserové tiskárny. V zásadě lze říci, že tam, kde je převážný objem tisku určen pro interní potřeby organizace je výhodnější tisk mechanickou tiskárnou. Tam, kde image Vaší firmy vyžaduje kvalitní tisk, je vhodná volba profesionální laserové tiskárny.
2.7. Výkonnost Je jeden z nejošidnějších údajů, s nimiž se v údajích výrobce setkáváme. Často je realita někde jinde než katalogový údaj. 2.7.1 Používané veličiny Udává se v prospektech zpravidla ve: • znacích za sekundu (cps) • řádcích za minutu (lpm) u řádkových tiskáren • stránkách za minutu (ppm) u laserových tiskáren 2.7.2. Dosahované hodnoty Stejně jako udávaná spotřeba u auta tyto údaje neříkají téměř nic o skutečné praktické rychlosti tiskárny v aplikaci uživatele. Například běžná laserová tiskárna s udávanou rychlostí 8 str/ min (a s náklady 70 hal./str.) pak často v praxi zpracovává jedinou stránku s grafikou až 15 minut !! Každou novou stránku pak musí zpracovávat znovu. Praktická rychlost u běžného textu s několika obrázky pak u běžných stolních laserových tiskáren s 1 kopií pak běžně dosahuje cca 1 str./min. Důležitá je též v profesionálních aplikacích možnost oboustranného tisku. Profesionální laserové tiskárny umožňují výhodný kompromis tím, že grafické části tisku (zpravidla formuláře) jsou uloženy v pevném disku (nebo RAM či EEPROM) uvnitř tiskárny a z počítače (sítě) se přenáší pouze omezený rozsah dat, která se skutečně mění. Stejnou grafiku se stejným rozlišením pak např. řádková maticová tiskárna vytiskne za zlomek uvedené doby a za cca 1/10 nákladů. Je to samozřejmě zaplaceno horším kontrastem tisku. Dalším trikem výrobců mechanických tiskáren je uvádět v reklamních materiálech špičkovou rychlost ve zn/s.
Příklad 1066 zn/s u tiskárny Epson DFX 8000 má dle prospektu stejně rychlá Compuprint 9078 také. V praxi za hodinu vytiskne téměř 2x větší množství stran! O něco málo vteřinově rychlejší (1100 zn/s) Compuprint 9100 reálně dosahuje ještě lepších výkonů a potiskne 770 stránek/h. Při až 7 kopiích to je 2 km papíru za hodinu! Vteřinovou rychlost totiž tiskárny dosahuje pouze na jednom řádku (neuvažuje se doba řádkování, akcelerace hlavy, aj.). A to ještě některé zvl. délněvýchodní typy pouze po dobu několika minut. Fyzikální zákony platí pro všechny výrobce a tak, aby se zabránilo zničení tiskové hlavy obsahuje tepelné čidlo, které rychlost sníží. Zvlášť nechvalně jsou v tomto směru známé údaje tohoto a dalších výrobců z Dálného východu. Otázka také je, jaká je v praxi životnost takových tiskáren. Kromě tiskové hlavy, která trpí nejvíce, musí být na velký objem tisku vysokou rychlostí dimenzovány i ostatní části. Proto si ověřte důležitý údaj - životnost tiskové hlavy a délku záruky na ni (dnes nejdelší záruku a životnost poskytuje fmy Compuprint - u řady Signum a 9000, kde je životnost hlavy >700 mil. znaků). Nejobvyklejší je nasazení profesionálních tiskáren v dávkovém režimu. Typicky jsou to např. banky nebo velké podniky, které obvykle jednou za určité období zpracovávají uzávěrky a přehledy. Obvyklý režim činnosti pak je např. tisk po dobu několika hodin jednou za měsíc nebo dvou až čtyř hodin denně. Optimální kompromis mezi cenou, provozními náklady a rychlostí zpravidla představují robustní průmyslové mechanické tiskárny. 2.7.2. Objektivní testy Pro objektivní srovnání reálných rychlostí v podmínkách skutečného provozu bylo ustanoveno Evropské sdružení výrobců a dovozců tiskáren (European Printer Manufacturers and Importers - EPMI). Toto sdružení vypracovalo soubor unifikovaných testů s typickými tiskovými úlohami (norma ECMA 132). Jedná se o: a. Grauertův dopis (typický příklad obchodního dopisu) b. Tabulka jako výstup z tabulkového kalkulátoru c. sloupcový diagram d. text kombinovaný s grafikou. Testy se pak provádí u Grauertova dopisu: a. krátkodobé (tisk 5 stran) b. dlouhodobé (trvalý tisk po dobu jedné hodiny Všechny v Evropě vyráběné a do Evropy dovážené tiskárny byly podle této metodiky testovány a výsledky jsou pak dále uvedeny. Příklad: Tiskárna s udávanou rychlostí 1066 zn./s (18 jehliček) v objektivních testech dosáhuje při tisku 5 stran (t.j. než se stačila tiskárna zahřát zahřát a snížit rychlost na hodnotu odpovídající skutečnému praktickému nasazení) přepočtený hodinový výkon 562 str./hod a např. tiskárna PSi typ PP 408 s udávanou rychlostí 700 zn./s dosáhla ve stejném testu rychlosti 751 stran/hod a typ Compuprint 9078 s 1000 zn/s pak cca 850 str./hod. Při testech prováděných autory tohoto textu byl zjištěn při trvalém zatížení pokles výkonu u tiskárny s údajným výkonem 1066 zn/s dokonce na hodnoty menší než 50 % výše uvedených t.j. na úrovni tiskáren s cca 300 zn/s. Profesionální robustní tiskárny Compuprint a PSi měly stejný výkon i při dlouhodobém zatížení. Všímejme si i doporučeného objemu tisku za měsíc. Je to orientační údaj naznačující celkovou robustnost a životnost.
2.8. Spolehlivost a servis Další pole pro fantazii tvúrců firemních prospektů a výřečnost jejich obchodních zástupců. Obvykle uváděné údaje o střední době mezi poruchami (MTBF - middle time between failures) jsou vypočtené údaje, které pouze naznačují robustnost a spolehlivost. Nelze je v praxi snadno ověřit. Nelze je reklamovat. Důležitý je proto např. údaj o životnosti tiskové hlavy. Např. tiskárny Compuprint docilují životnosti přes 700 mil. znaků. To je více než dvojnásobek jakéhokoliv jiného výrobce a vyplývá to z vysoce kvalitní vlastní výroby, zatímco jiní výrobc si nechávají hlavy vyrábět u dodavatelů v zemích s levnou pracovní silou. Obvykle se nedovíme, zda je do nich zahrnuta jako porucha nutnost výměny tiskové hlavy nebo optického válce u laserových tiskáren. Proto raději uvažujme obvyklejší případ, kdy se hlavy a válce považují v podstatě za spotřební materiál a ptejme se, zda si je uživatel může a dokáže vyměnit nebo opravit sám nebo zda mu výrobce povoluje výměnu provádět pouze vlastními (t.j. drahými) servisními pracovníky. Ale i fakt, že se ve firemních podkladech tento údaj nevyskytuje, nebo je nižší než u jiných výrobců, vede k úvaze, zda případná nízká pořizovací cena je výsledkem inovačního úsilí nebo "ošizení" konstrukce tiskárny. Servis je pro uživatele tím důležitější čím více na tiskárně závisí jeho činnost. Je nutno klást otázky: konstrukční řešení a jeho náchylnost k poruchám opravy vlastními silami (nejbližší a nejrychlejší pomocná ruka je na konci vlastního ramene) podíl na světovém trhu (Klaus: "Neviditelná ruka trhu vždy nejlépe odděli zrno od plev") náhradní díly - má náš dodavatel náhradní díly, náhradní tiskárnu, možnost záložního tisku (zpravidla čím více distribučních kanálů tím ménší vybavení, jediný distribuční kanál někdy vede k monopolním praktikám v oblasti servisu) reference - čim větší a renomovanější zákazníci se již pro daný typ rozhodli tím větší šance, že i spolehlivost a servis bude na dobré úrovni
3. Typy rychlotiskáren V této kapitole je uveden přehled nejdůležitějších typů profesionálních rychlotiskáren na českém trhu, jejich stručná charakteristika a srovnání rozhodujících parametrů. Detaily najdete viz podrobné technické popisy - odkazy níže na této stránce. Tento výčet není a ani nemůže být samozřejmě úplný. Uvedeny jsou výrobky, která mají na trhu rozhodující postavení a jsou z hlediska uživatele nejvýhodnější Při srovnávání parametrů jsme se však neomezili ve smyslu toho co bylo řečeno výše na pouhý výčet udávaných rychlostí, cen apod. Snažili jsme se pro Vás vytvořit kriteria pro srovnání typů tiskáren z hlediska vzájemného vztahu výkonu k ceně. Profesionální jehličkové rychlotiskárny dnes na vyspělých trzích prožívají renesanci. Mají totiž základní uživatelskou výhodu v nízkých provozních i celkových (za dobu životnosti) nákladech. Cena jedné vytištěné stránky se pohybuje cca 6x až 10x níže než je tomu u tiskáren laserových nebo bublinkových. Spotřeba toneru při profesionálních aplikacích přesahuje za kvartál často cenu celé nové tiskárny. Kvalita a možnosti tisku pak jsou s srovnatelné snad s vyjímkou kontrastu. I ten však u čerstvých pásek je srovnatelný. Je to dosaženo umístěním jehliček tak, že i v režimu "draft" se překrývají. Navíc možnost tisku kopií je často nenahraditelná. Uživatel si především musí zodpovědět základní otázku kolik finančních prostředků v srovnání s vzhledem tiskovin chce investovat.
Při volbě mechanické rychlotiskárny pak jsou rozhodující kriteria: • počet stran měsíčně • počet stran krátkodobě (je-li např. sice měsíční počet rel. nízký, ale je třeba v dávkách tisknout naráz větší počty stran) • investiční náklady • provozní náklady. Prakticky se dnes používají dvě základní skupiny mechanických maticových rychlotiskáren.
3.1. Maticové rychlotiskárny s pohyblivou hlavou (seriové tiskárny) Profesionálními tiskárnami rozumíme ty, které jsou schopny TRVALE tisknout rychlostí min. 450 zn./s. (tedy ne některé dálněvýchodní výrobky - viz kap. 2.7.2.). Samozřejmostí je profesionální práce s papírem (automatické podavače, řezačky perforovaného papíru, měření resp. programování výšky hlavy dle tloušťky papíru, více vstupů a výstupů papír). Těmto kriteriím vyhovuje malá část tiskáren. Nejvýznačnějšími jsou: PSi (SRN, dříve Philips) Velmi kvalitní - robustní tiskárny vyráběné v Siegenu v Německu, které jsme dodali několika stovkám zákazníků v ČR (např. Škoda Mladá Boleslav). CoNet byl v r. 1996 ustanoven distributorem pro ČR a SR. Bohužel výrobce je v současné době ve finančních problémech, takže není jisté zda i do budoucna budou zabezpečovány nejen tiskárny, ale i náhradní díly. Koncem srpna 2000 propustil téměř 60% pracovníků. PP 405 24 jehel (patent. hlava s nízkou hlučností a vysokou životností) 600 zn/s, 505 str./hod, 300 ř/min 1+5 kopií jeden perf. papír, ruční podavač jedn. listů až 3 automatické podavače vč na obálky, velkokapacitní podavač až na 600 obálek (příp. 1000 šeků), možnost barevného tisku, přídavná řezačka na perf. papír, programovatelné a automatické nastavování výšky hlavy nad papírem doporučený měsíční výkon je min. 20 tis. stran PP407 24 jehel (patent. hlava s nízkou hlučností a vysokou životností) 700 zn/s, 750 str./hod., cca 450 řádků/min dva podavače perf. papíru nebo jeden podavač na perf. papír a jeden na jednotlivé listy extrémně výkonná - odpovídá řádk. tiskárnám kategorie 400 - 600 ř/min při poloviční ceně doporučený měs. výkon je min. 30 tis. str. PP408 zákl. parametry jako PP407 navíc vestavěná rychlá řezačka papíru s životností min. 1 mil. řezů a odkládacím prostorem pro nařezané papíry
Dnes nejprodávanější maticové=jehličkové tiskárny na světě. Vynikající poměr cena/výkon. Na rozdíl od jiných výrobců nabízí v řadě 9000 kompletní rodinu od střední kategorie s 450 zn/s až po velmi výkonné typy. Vše s dědičnými mechanickými díly usnadňujícími servis. Jehličky jsou organizovány do kosočtverce, takže i v režimu DRAFT je vynikající kvalita- jehličky se překrývají i při jednom průchodu hlavy. Všechny tiskárny mají 18 nebo 24 jehel. 9-ti jehličkové tiskárny už Compuprint nevyrábí, kvalita tisku pro profesionální aplikace byla nízká. Jako jediná na trhu poskytuje tato rodina originál + 7 kopií Pod svou značkou prodává i většina celosvětových systémových integrátorů. Vlastní kompletní výroba v Evropě, vč. tiskových hlav s nejdelší životnosti na trhu. CoNet je distributorem pro Českou republiku. Nově v sortimentu je i nejrychlejší maticová tiskárna na světě - typ Compuprint 9100! Compuprint vyrábí i robustní tiskárny pro menší objemy tisku (4056) a IBM kompatibilní tiskárny. (IBM je současně i největším zákazníkem) Podrobnosti na této www v Compuprint
3.2. Maticové řádkové tiskárny Praktický smysl mají pouze tiskárny s výkonem nad 400 ř/min. Vysoký výkon špičkových seriových tiskáren (v praxi až cca 770 str. /hod což je cca 500 ř/min) umožňuje dnes ve většině aplikací nahradit řádkové tiskárny seriovými. Maximální dosahovaný výkon je 1800 řádků/min. (Genicom 5180) Na trhu celosvětově dominují tří výrobci: GENICOM (USA) s těmito hlavními výrobky:
• 5050 (500 ř/min.) • 5100 (1000 ř/min) • 5180 (1800 ř/min.) - nejrychlejší tiskárna na trhu vůbec! Vyznačují se vtipnou konstrukcí mechanismu pohybu hlavy bez pohyblivých dílů (hlavy uloženy na pružině a rozkmitávané elektromagnetem) pracující ve vlastní rezonanci s celoživotní zárukou na pohyblivé díly (vyjma hlav) a nasazením výkonného RISCového procesoru. Hlavy jsou klasické konstrukce s jehličkami. Možnost dálkové správy po Internetu Většinu servisních zásahů může provádět uživatel = prakticky nulové prostoje. Pásky s nejdelší životností na trhu. Pomalejší typy i ve verzi pro postavení na stůl. Verze s extrémním odhlučněním. Genicom se dostal na jaře 2000 do vážných finančních problémů v důsledku ztrát servisní divize. V srpnu 2000 byl zakoupen silnými investory a celosvětový prodej převzala firma Compuprint, jejímž distributorem je CoNet Podrobnosti v češtině na této www viz Genicom
3.3. Laserové rychlotiskárny Tento segment trhu (nad 15 str/min) patří k nejrychleji se rozvíjejícím. Základní atributy: • kvalita tiskového výstupu reprezentuje firmu • cena za tisk je na druhém místě • spolehlivost tiskáren, servis a dodávky spotřebního materiálu rozhodují Siuace v této oblasti je vzhledem k rychlému rozvoji dosti nepřehledná. Velmi často je jeden výrobek prodáván pod různými názvy distribučními kanály jiných výrobců. V spodní výkonnostní části tohoto trhu dominuje Hewlett-Packard se svými modely určenými pro práci v sítích. Ve střední a vyšší části trhu zde uvedeme alespoň základní představitele tak jak je dodává CoNet. Pentax 24 dodávaná dle požadavků zákazníka v různých verzích a od různých "výrobců" laserová 24 str/min (cca 1500 ř/min), A4, perforovaný papír přímá dráha tisku možný i tisk samolepek a čar. kódu v laserové kvalitě vlastní řízení a elektronika dle požadavku zákazníka 300 dpi náklady cca 40 hal/str. K30 laserová (LED) 30 str./min, A4, jednotlivé listy
oboustranný tisk interní HD pro uložení formulářů, fontů aj. vstupní zásobník 3100 listů 300 dpi K40 laserová (LED) 40 str./min, A4, jednotlivé listy oboustranný tisk interní HD pro uložení formulářů, fontů aj. vstupní zásobník 3100 listů 600 dpi Dělení 5: Tiskárny - výstupní zařízení sloužící pro výstup údajů z počítače, prostřednictvím tiskárny je možné data uchovaná doposud v elektronické formě vytisknout na papír nebo folii. - odlišné technologie tisku Základní typy tisku jehličkový řádkový inkoustový stránkový (princip laserový a princip LED diod) termotransferový termosublimační Parametry : - rozlišení dpi (dots per inch - bodů na palec) - hustota tištěného rastru - barevnost - monochromatický, barevný tisk (počet barev, barevná věrnost) - maximální rozměr tiskové stránky u stránkových tiskáren nebo šířka tisku o ostatních typů tiskáren - rychlost tisku - počet vytištěných stran za jednotku času př.10 str/min - rozlišení tisku v textovém a grafickém režimu - komunikační rozhraní pro přenos grafických dat - jazyky PostScript a PCL. - vyrovnávací paměť (u stránkových tiskáren, nutné načíst obsah celé strany do tiskárny a poté ji vytisknout) - určení nakolik bude tiskárna zdržovat počítač při přenosu dat. - předdefinované hardwarové typy písma, možnost tisku diakritiky v textovém režimu - národní sady znaků - dostupnost různých podavačů, zásobníků pro jednotlivé listy papíru a přítomnost podobných doplňků - připojení tiskárny (paralelní port - LPT rozhraní Centronics, popř. Bitronics, USB, ale i sériové COM2) - pořizovací náklady - cena, za kterou je možné tiskárnu pořídit, řádově 2000 Kč - 100000 Kč - cena za vytištěnou stránkou, dána cenou listu požadovaného papíru, cenou a životností tiskové náplně (páska, inkoust, toner) př. 0,70 Kč – 20 Kč Dělení tiskáren : A/ jehličkové - nejrozšířenější výstupní periferie. - jednotlivé znaky textu jsou skládány z bodů tiskové matice (hlavy). - základní parametry - rozlišení a rychlost - závisí na počtu jehliček v tiskové hlavě 9-ti jehličkové s rozlišením 72 až 216 DPI vertikálně a 60 až 240 DPI horizontálně,
18-ti jehličkové se středními hodnotami DPI, 24-ti jehličkové s rozlišením 180 až 360 DPI vertikálně a 240 až 360 DPI horizontálně. hodnocení : relativně nízká pořizovací cena nízké provozní náklady možnost tisku s kopiemi snadná volba kvality tisku (nejméně kvalitní tisk), nejlevnější možný barevný tisk (přes barevnou pásku) variabilnost vybavení kvalita tisku málo záleží na kvalitě papíru. velkou hlučnost, nižší kvalitu tisku pomalý tisk grafických dat (obrázků) zvýšení kvality tisku (režim NLQ - Near Letter Quality, kvalita blízká kvalitě dopisní) se používají různé techniky - každá řádka tiskne dvakrát - osmnácti a čtyřiadvaceti jehličkové hlavy tisknout pouze na jeden průchod spolupráce PC vers. tiskárna - znaky se ukládají do vyrovnávací paměti (RAM) tiskárny, tiskárna potřebuje pro tisk více času než PC pro vysílání těchto znaků, PC pak může provádět další operace, v okamžiku, kdy je vyrovnávací paměť zaplněna, pošle tiskárna kód, že PC nemá posílat další data, po uvolnění paměti vysílání dat pokračuje, mezi znaky PC posílá také kódy pro určité písmo uložené v čipech tiskárny (tabulka bitových map), procesor vybere informaci pro všechny znaky na 1 řádku, určí cestu pro pohyb tiskové hlavy a vybudí jehly tiskové hlavy. typy tiskových hlav: 1. balistické hlavy s pohyblivým jádrem - jehličky volně uloženy ve vedení ze syntetického rubínu nebo z keramiky a jsou drženy pružinkami, konec jehličky je vystřelován elektromagnetem při elektrickém impulsu, jehlička je vystřelena přes barvící pásku směrem na papír a zpět je okamžitě vrácena pružinkou, frekvence těchto impulsů může být až 1.800 Hz 2. typ "stored energy" - v těchto hlavách jsou jehličky pevně přivařeny k jádru, které je pohyblivé, v klidu je jehlička i pružina silně stlačena kotvou, kterou v této poloze drží permanentní magnet, dále je zde elektromagnet, který při proudovém impulsu zruší pole permanentního magnetu a jehlička je vystřelena na barvící pásku a na papír, permanentní magnet přitáhne nakonec jehličku zpátky. materiál jehliček - vydržet silné namáhání, velmi kvalitní z vysoce legovaných ocelí s přísadami wolframu jehličkové tiskárny tisknou v grafickém nebo textovém režimu, výsledek poskládán z jednotlivých tiskových bodů, ovšem při textovém režimu se do tiskárny posílají jen informace o znacích, jejich poskládání z jednotlivých elementárních bodů si již tiskárna velmi rychle provede sama, v grafickém režimu se do tiskárny musí posílat informace o každém jednotlivém bodě. barevný tisk umožněn tiskem přes čtyřbarevnou pásku (CMYK - zelenomodrá, modročervená, žlutá a černá). - nejčastěji jsou používány 24-jehličkové tiskárny s rozlišením 360x360 DPI - barvy jsou skládány z několika průjezdů tiskové hlavy, při každém průjezdu se nanáší jedna barevná složka B/ řádkové - tisknou celé znaky a z nich složený řádek najednou
- použití jako vysokorychlostní tiskárny u sálových počítačů, kdy tiskly omezenou sadu písmen s žádnou možností grafiky - tiskárny bubnové a řetězové - tisk znak§, jejichž vzory byly umístěnu na pásku, resp. na řetězu, princip tisku byl shodný s obyčejnými psacími stroji, které také mohou tisknout přes pásku pouze ty znaky, které mají umístěné na "vějířku" - rychlost těchto tiskáren bývala opravdu značná 1.500 až 4.000 řádek za minutu C/ inkoustové - technologie vyvíjena především firmou Hewlett Packard (1984 první monochromatickou tiskárnu ThinkJet, 1987 první barevnou tiskárnu PaintJet) - základem tiskárny je tisková hlava základní typy tisku 1. technologie bubble-jet - kazeta naplněná inkoustem, připojená k tiskové hlavě se pohybuje do stran přes stránku papíru, tisková hlava má přibližně 50 komůrek naplněných inkoustem, které jsou napojeny na trysky - tři skupiny (pro každou barvu jedna), obvykle je ve skupině šestnáct trysek, na dně všech komůrek jsou umístěny tenké odpory, kterými prochází elektrický proud, prochází-li odporem el. proud, odpor zahřívá tenkou vrstvu inkoustu na dně komůrky ( až 482°C) po dobu miliontiny sekundy, inkoust se dá do varu - vytvoří bublinku páry, bublinka páry se roztahuje (vyniká tlak), vytlačuje tryskou inkoust a v ústí trysky se vytváří kapička, kapička překoná povrchové napětí a kapička se vytlačí na papír ( miliontina kapky z očního kapátka) - 1 znak = 20x20 kapiček. - odpor chládne, bublinka splaskne a podtlak nasaje čerstvý inkoust 2. technologie piezoelektrická (ink-jet, stříkací, plivací) tiskárny, kdy se inkoust protlačuje tryskami na základě elektricky řízené změny objemu jednotlivých piezokrystalů, jakmile dojde ovládací impuls na piezoelektricky ovládanou destičku, vymrští se destička kupředu a katapultuje kapičku inkoustu na papír. 3. kontinuální metoda, kdy neustále tryská proud inkoustu, který je pouze vychylován do požadovaného směru (nejméně využívaná) zásoba inkoustu v inkoustové patroně, kde mohou být zásobníky pro tři barvy v případě barevného tisku, nebo jen pro jednu, černou barvu - barevný tisk je založen na barevném modelu CMY (C - cyan, zelenomodrá či azurová, M magenta - modročervená či purpurová, Y - yellow - žlutá), z těchto barev se dá složit celá barevná paleta. hodnocení - méně hlučné - cenově se přibližují jehličkovým, dražší spotřební materiál - velmi dobrý barevný tisk - tiskové rozlišení bývá standardně 600 dpi - kvalita tisku se dosahuje různými technikami (kvalitou inkoustu, řízením objemu kapiček inkoustu atd.) D/ laserové - stránková (zpracovává celou výstupní stránky najednou) - po vytvoření stránky v paměti se data přenášejí pomocí laserového paprsku Princip tisku: - OS vyšle do tiskárny signály, instrukce z procesoru tiskárny zapínají a vypínají paprsek světla z laserové diody, rotující zrcadlo odráží laserový paprsek ( paprsek je vychylován) na buben s fotocitlivou vrstvou (ze selenu nebo amorfního křemíku), mocí mnoha nepatrných světelných bodů osvětlí 1 řádek, pak se buben pootočí, současně s otočením bubnu se do tiskárny zavádí papír, papír prochází přes elektricky nabitý drát a tím se elektrostaticky nabije ( + nebo - podle instrukce) - my předpokládejme kladný, body osvětlené laserem na bubnu
změní náboj, stejně jako papír (ze - na +), každý kladný bod bude na papíru černá tečka, neosvětlené body budou mít záporný náboj - na papíru bude bílé místo, při otáčení buben zajíždí do nádobky s tonerem, toner má opačný náboj než body bubnu, toner se nalepí na buben, buben se dál otáčí a otiskne toner na papír. Buben i papír mají stejný náboj (kladný kladný), ale na papíru je silnější a toner přitáhne, buben rotuje do blízkosti tenkého drátu a vrátí povrchu bubnu původní napětí, válečky protáhnou papír do zatavovacího systému, tlak a teplota (okolo 200 stupňů) zatlačí toner do papíru, rozpustí a zatlačí vosk, který je složkou toneru, papír je vysunut z tiskárny. rozlišením od 300 dpi výše barevným tisk - pro každou barvu (z barevného modelu CMYK) je zvlášť vytvořen obraz na fotocitlivém válci a nanesený prášek je vždy přiřazen příslušné barvě, teprve po nanesení všech barevných složek se obraz fixuje v zapékací komoře tiskárny, tiskárna tedy musí mít čtyři samostatné zásobníky s tiskovým práškem (tonery), dalším problémem je zajištění přesného průchodu papíru při nanášení jednotlivých barevných složek.
E/ LED diodové - tisková hlava sestavena z velkého množství LED diod (angl. Light Emitting Diode), jinak je postup obdobný, jako u laserové technologie - počtem diod je dána rozlišovací schopnost tiskárny, pro rozlišení 300 DPI se používá zhruba 2.500 diod - jsou zcela bezhlučné, mají nižší provozní náklady než laser, mají jednodušší konstrukci - nevýhodou u nich je elektronicky náročné řízení LED diod. barevný tisk - kvalitní, barva (v modelu CMY, popř. CMYK) se připraví na fólii, která je opatřena tenkou vrstvičkou vosku, barvy jsou na tuto fólii naneseny v plném formátu stránky a naneseny postupně na roli za sebou, takto připravené tiskové médium se protahuje společně s papírem okolo pevné tiskové hlavy, teplem se barva přenáší na papír, po přetisku každé barvy se vrací papír zpět, aby se na něj nanesla další barva, tiskový papír musí být speciální, aby na něm držel rozteklý vosk, v některých případech se také používá pevný vosk nebo také inkoust, ten se teprve působením tepla zkapalní a přenese na papír. F/ voskové - podobné inkoustovým - na papír tryská roztavený barevný vosk G/ tepelné - tisk tepelných prvků tiskové hlavy na speciální teplocitlivý papír Dělení 6: Tiskárny tisknou rastrově (tj. z bodů)
Parametry tiskáren _ rozlišení - DPI (Dots Per Inch - bodů na palec) - hustota tisku _ barevnost - možnost barevného tisku a jeho kvalita _ rozměr tiskové stránky + okraje _ rychlost _ paměť (důležitá u stránkových tiskáren, jinak pouze určuje, jak moc bude tiskárna zdržovat počítač) _ pořizovací a provozní náklady _ pořizování kopií, možnost tisku na nepapírové materiály, ... _ obsluha,...
Jehličkové tiskárny ocelové jehličky v tiskové hlavě - úder přes barvící pásku počet jehliček - kvalita, rychlost _ 9 jehliček - rozlišení 72-216 DPI vertikálně, 60-240 horizontálně _ 24 jehliček - rozlišení 180-360 DPI vertikálně, 240-360 horizontálně zvýšení kvality tisku - dvojí tisk řádku (při druhém průchodu posun jehliček) - Draft - nízká kvalita, Letter Quality (LQ) - dopisní kvalita _ grafický režim tisku - informace o každém bodu (pomalejší) _ textový režim tisku - informace o znacích - znak je definován v tiskárně (rychlejší, ale nelze tisknout cokoli, použitelné znaky jsou dány tiskárnou; problémy s češtinou) barevný tisk - čtyřbarevná páska, několik průjezdů, při každém jedna barevná složka (pomalé, hlučné, nekvalitní)
Výhody _ nízká pořizovací cena a cena za provoz _ volba kvality tisku _ nejlevnější možný barevný tisk _ kopie!!
Nevýhody _ hlučnost _ nízká kvalita _ pomalý tisk grafiky
Inkoustové tiskárny tisková hlava _ technologie bubble-jet - inkoust do komůrky pod tryskou, zahřátí na 400 stupňů, tlak vypudí kapku na papír (většinou skupiny trysek po šestnácti pro každou barvu) _ piezoelektrická technologie (ink-jet, stříkací) - elektricky ovládaná destička se vymrští dopředu a katapultuje kapku inkoustu na papír barevný tisk - černá nebo barevná patrona (výměna manuální nebo automatická); barevný model CMY (C- cyan - zelenomodrá nebo azurová, M - magenta - modročervená nebo purpurová, Y - yellow) nehlučné, cenově blízké jehličkovým x vyšší provozní náklady, výhody v barevném tisku, rozlišení okolo 300 DPI /vcelku kvalitní tisk)
Laserová tiskárna kvalitní výstupy stránková _ stránka se vytvoří v paměti tiskárny _ laserový paprsek osvětkí válec s fotocitlivou vrstvou (válec se nabije statickou elektřinou v boech, kde byl osvětlen) _ na osvětlená místa se přitáhne prášek toneru _ prášek se přenese na papír a zapeče se (200 stupňů Celsia) barevný tisk - 4 tonery, velmi drahé tiskárny vytlačují jiné druhy, už vcelku levné rozlišení 300 DPI a výše
Další typy LED diodové tiskárny tisková hlava - velké množství LED diod (angl. Light Emitting Diode) postup obdobný, jako u laserové technologie zcela bezhlučné, nižší provozní náklady než laser, jednodušší konstrukce nevýhoda: elektronicky náročné řízení LED diod.
Řádkové tiskárny tisknou celé znaky a z nich složený řádek najednou omezená sada písmen (viz psací stroj) - bez grafiky vysoká rychlost tisku dnes se moc nepoužívají bubnové a řetězové v současné době upravené technologie (blíží se jehličkovým - lze i grafický výstup)
Termotransferové a termosublimační tiskárny velmi kvalitní barevný tisk použití fólie s tenkou vrstvou vosku speciální tiskový papír
2. Historie laserových tiskáren
3. Princip tisku laserových tiskáren Princip 1: Laserové tiskárny
1
Laserové tiskárny Princip elektrofotografického tisku Princip elektrofotografického tisku, využívaného v laserových tiskárnách je následující: Základním prvkem tiskové jednotky je tiskový válec, vyrobený z elektricky vodivého materiálu (slitina Al). Na povrchu válce je nanesena vrstva polovodivého materiálu např. na bázi selenu. Polovodivá vrstva se ve tmě chová jako izolant. Je-li však osvětlena dostatečně silným zdrojem světla, stane se elektricky vodivou. Postup tisku je zjednodušeně znázorněn na Obr. 1. (Tiskový válec je zde nahrazen rovinnou deskou.) 1. Polovodivá vrstva nanesená na povrchu tiskového válce je koronově nabita na kladným nábojem na potenciál několika kV. Protože je tiskový válec ve tmě, chová se polovodivá vrstva jako izolant (Obr. 1 a) ). 2. Nabitá polovodivá vrstva se exponuje laserovým paprskem nebo řadou diod LED. Paprsek je rozmítán a modulován tak, aby na povrchu válce vykreslil rastrovým způsobem budoucí tištěný obraz. V místě expozice se polovodivá vrstva stane vodivou a její náboj je odveden (Obr. 1 b) ). 3. Obraz, vytvořený nábojem v polovodivé vrstvě je „vyvolán“ kladně nabitým práškovým barvivem. V místech, kde nebyla polovodivá vrstva exponována, je dosud kladný náboj který brání přichycení souhlasně nabitého barviva. Na válci se tak vytvoří viditelný obraz z práškového barviva, zachyceného na dříve exponovaných místech (Obr. 1 c) ). 4. Obraz je přenesen na papír. Přenosu napomáhá záporně nabitá plocha (resp. válec), přiložená k zadní straně papíru (Obr. 1 d) ). 5. Obraz vytvořený práškovým barvivem je „ustálen“ horkým přítlačným válcem nebo ohřevem IR zářením.
Obr. 1 Zjednodušený princip elektrofotografického tisku. Laserové tiskárny
2 Tisková jednotka laserové tiskárny V laserové tiskárně se výše popsané kroky provádí během jedné otáčky tiskového válce, jak je schematicky naznačeno na Obr. 2.
Obr. 2 Postup tisku v laserové tiskárně.
Obr. 3 Expoziční jednotka s přímo modulovaným laserem. Na Obr. 3 je schematicky znázorněna tisková jednotka laserové tiskárny při pohledu „shora“. Jako zdroj záření slouží polovodičový přímo modulovaný laser. Laserový paprsek je rozmítán rotujícím zrcadlem a současně modulován tak, že při každém přeběhu exponuje na tiskovém válci jednu rastrovou řádku budoucího obrazu. Kompenzační optika, zařazená mezi rotující zrcadlo a tiskový válec upravuje geometrii stopy paprsku tak, aby rychlost jeho přeběhu po celé aktivní dráze na tiskovém válci byla konstantní. Některé typy tiskáren nepoužívají polovodičový laser, nýbrž plynový laser doplněný akustickooptickým modulátorem (piezoelektrický člen vytváří v modulátoru akustické vlny, které se chovají jako optická mřížka, viz Obr. 4). Zcela jiné řešení vyvinula firma OKI. Jako zdroj záření zde slouží řada diod LED. Počet diod odpovídá počtu elementárních bodů na celé šířce papíru (viz Obr. 5).
Obr. 4 Expoziční jednotka laserové tiskárny s plynovým laserem a samostatným modulátorem (IBM).
Obr. 5 Expoziční jednotka s řadou LED (OKI).
Elektronika laserové tiskárny Z popisu funkce laserové tiskárny je zřejmé, že výsledný obraz je tvořen z jednotlivých černých resp. barevných bodů. Černobílé tiskárny střední kvality mají rozlišení alespoň 600_600 DPI (bodů na palec). Na běžné stránce A4 je tak přibližně 34 000 000 bodů. Tiskne-li tiskárna přibližně 10 stran za minutu, vychází frekvence tisku 5.6 miliónu bodů za sekundu. Touto rychlostí musí být modulován paprsek laseru. Protože proces tisku jedné stránky nelze přerušit, musí být celý obraz předem připraven ve vyrovnávací paměti tiskárny. Přenos bitové mapy celé stránky přímo z počítače by vyžadoval přenášet pro každou stránku více než 4 MB dat. Častěji je proto do tiskárny přenášen vektorový popis obrazu (pokud to jeho povaha dovoluje). Tiskárna je vybavena rastrovací jednotkou, která převádí vektorový popis na bitovou mapu stránky. Pro zajištění dostatečně rychlého tisku musí být rastrovací jednotka vybavena velmi výkonným procesorem, spolupracujícím s dalšími specializovanými obvody pro řízení samotného tisku. Nároky na rychlost elektroniky ještě vzrostou při použití technik pro zvýšení výsledné kvality obrazu. Ty obvykle využívají víceúrovňovou modulaci laserového paprsku buď řízením jeho optického výkonu nebo pulsní modulací v rámci každého bodu. Tak je možné vytvářet body různé velikosti a částečně vyhladit zubaté linie křivek v rastrovém prostředí. Pod různými názve (RET, PQE, ...) používá tyto techniky řada firem. Pro vektorový popis stránky a řízení dalších funkcí tiskárny (volba zásobníku papíry,...) se používají speciální jazyky. Standardem se zde stal jazyk PCL (Printer Control Language), původně vyvinutý firmou Hewlett Packard. Jeho podmnožinou je i jazyk HP-GL, určený pro komunikaci s kreslicími stoly. Dalším rozšířeným jazykem pro vektorový popis stránky (nejen
pro tiskárny) je jazyk PostScript.
Obr. 8 Blokové schéma elektroniky laserové tiskárny. Memory Controller LSI umožňuje přenos bitové mapy k tiskové jednotce (Engine section). Princip 2: Pokusím se Vás seznámit s principem funkce laserové tiskárny tak, jak jsem jej objevil při rozebírání cartridge, potaľmo celé laserové tiskárny, kusých informací z různých zdrojů a studia elektrických výbojů: Digitální obraz je uloľen v paměti tiskárny jako bitová mapa a moduluje laserové paprsky (svítí, nesvítí). Jejich přenos je mechanický - vysokorychlostní motor roztáčí rozmítací zrcadlo, které odráľí paprsky ve směru osy x, takľe jedna laserová dioda obsáhne celou ąířku papíru. Papír se pohybuje ve směru osy y. (Tiskárny zaloľené na principu LED pouľívají řadu (pole) LEDiod vedle sebe, takľe odpadá starost o posun paprsku ve směru osy x a tím i vysoká cena přesných zrcadel a hranolů rozmítacího zařízení včetně opravných čoček.) Srdcem laserové tiskárny je fotocitlivý válec vyrobený ze speciálního materiálu. Nejčastěji je uvnitř cartridge s tonerem a je nevýměnný (ovąem dá se recyklovat). Válec je vyroben z materiálu citlivého na světlo, který má velmi vysokou rezistivitu, je-li ve tmě. Jeho rezistivita ovąem prudce poklesne, kdyľ je osvícen. Následující popis se děje při otáčení válce. Obvod válce je ovąem mnohem menąí neľ je délka tiątěné stránky. Je to umoľněno tím, ľe nabíjení, expozice, přenos na papír, čiątění a vymazávání je nekonečný kontinuální proces: Povrch válce je nabit na vysoké kladné napětí (typicky 5 aľ 6 kV) pomocí elektrostatického výboje ionizací vzduchu. Negativní obraz, uloľený v paměti tiskárny (laser je zapnut na místo, které bude černé) je načítán a "vypalován" na válec po řádkách. (je-li rozliąení tiskárny 600dpi, pak je jedna řádka ąiroká právě 1/600 palce, coľ odpovídá, jak jsem rychle spočítal asi 0,0423mm). Kde světelný paprsek dopadne na povrch válce, tam jeho rezistivita klesne a elektrostatický náboj je
rozptýlen. (Píąu rozptýlen, ale ve skutečnosti je z povrchu přes nyní nízkorezistivní materiál odveden do hliníkového vnitřku a dále přes kabely, vypínače a trafa do elektrárny v Dukovanech nebo někam na Sever, to podle toho, kde jsou zrovna ztrátový :-) Stránku, kterou chceme tisknout máme tedy ve skryté formě (oblasti náboje na povrchu válce) a je třeba ji "objevit", tedy dostat do tisknutelné podoby. Jak se válec dále otáčí, přichází jeho povrch do části obsahující směs "vyvíječe" a toneru. -- "Vyvíječ" je materiál, který obsahuje rozemletý kov (kovový práąek) nebo něco jiného, co je přitahováno magnetem. -- Toner je vpodstatě "inkoust" a skládá se z velmi malinkatých termoplastických částeček. Ty jsou poté doslova zaľehleny do papíru a tak vytváří obraz. "Vyvíječ" a toner mohou být odděleny nebo tvořit jeden celek. To uľ záleľí na Canonu, Minoltě, HP, a tak dál. Magnet v této části cartridge (kazety s tonerem), který je dlouhý právě tak, jak je stránka ąiroká, způsobí ľe "vyvíječ" podél něho přidrľí toner v takové C-mističce. (Zadní strana písmena "C" je proti otáčejícímu se válci a leľí tedy na magnetickém válci.) Toner je uvnitř mističky a jakmile se dostane do takové blízkosti k válci s neviditelným obrazem, zapůsobí elektrostatické síly a toner je k němu z mističky přitaľen. Poté (rotací) přijde válec s "uľ objeveným obrazem" do styku s papírem. Pod papírem je tzv. přenosový výboj, napětí tentokrát dosahuje hodnot 7 aľ 8 kV, který přetáhne toner z válce na papír. To vąe se děje v neustálém pohybu válce. Můľe tu být jeątě daląí výboj, jehoľ cílem je oddělit papír od válce. Napětí je tentokrát střídavé 4 aľ 5 kV. Kdyby bylo stejnosměrné, jako aľ doposud, oddělil by se i toner od papíru a výsledkem by byly oči pro pláč, coľ asi nebylo předmětem naąeho snaľení. Papír je dále posunován do zaľehlovacího zařízení, kde se toner zapeče a zalisuje do papíru. Zaľehlovací válce jsou teflonové, aby se zabránilo jejich obalování nezapečeným tonerem. Po přetaľení toneru na papír vąak na válci vľdycky nějaký zbyde. Ten se jiľ nedá odstranit elektricky a tak je v cartridgi jeątě gumová nebo plastická páska, která doléhá na válec a stírá přebytečný toner. Tento toner se jiľ nedá pouľít, neboť je změněn fyzicky i elektricky. Toneru jsme se zbavili (vąechen toner je pryč z válce), ale zůstal tam jeątě neviditelný obraz způsobený laserem. Zbavíme se ho vystavením přímému osvětlení (obyčejné ľárovky) a přítomný náboj se rozptýlí podobně jako při osvícení laserem. Válec je nyní připraven k daląímu pouľití a právě se otočil do polohy, kde dochází k výboji a nabíjí se jeho povrch. Takhle se to dělá pořád do kola, aľ Vás to omrzí, dojde elektrika (ta je ale velice rychlá) nebo dojde toner (který zas tak rychlý není, protoľe ho maj za dveřma v obchodě). Tento text je určen pouze ke studijním účelům. Není dovoleno jeho libovolné roząiřování bez souhlasu autora. Pokud je vąak nutno ho nějak publikovat, pak jen s uvedením zdroje: "http://www.mujweb.cz/www/hacker_fr/ostatni.htm"
Princip 3: Stránky oboru: Mechanik elektronik pro organizační a výpočetní techniku Last update: 1. 9. 2001 (c) 2000 - 2001 RoPa
Tiskárny Většina tiskáren se připojuje k PC přes paralelní port LPT1, novější přes USB
Dělení tiskáren: 5. černobílé 6. barevné
7. mechanické 8. inkoustové 9. laserové 10. tepelné Jehličkové tiskárny ( mechanické) Mechanické tiskárny využívají tisk přes barvicí pásku, podobně jako psací stroj. Dnes se většinou používají tiskárny jehličkové, kdy jednotlivé jehličky jsou schopny zobrazit body. Existují však i mechanické tiskárny znakové (tiskárny s typovým kolečkem, řetězové tiskárny), které sice nedokáží tisknout obrázky, ale pro tisk znaků jsou velmi rychlé. Jehličkové tiskárny - obrázek nebo znak se tvoří z jednotlivých bodů. Bod vznikne jako otisk jedné jehličky přes barvící pásku na papír. Jehličky jsou uloženy v tiskové hlavě a každá z nich je ovládána samostatně. Počet jehliček je nejčastěji 9 nebo 24. Barevné jehličkové tiskárny používají pro tisk tří (čtyř) barevnou pásku. Mezi výhody jehličkových tiskáren patří nižší cena tiskárny i tisku a snadná obsluha. K nevýhodám patří horší kvalita tisku a vyšší hlučnost. Inkoustové tiskárny Znaky a obrázky vznikají z jednotlivých malých kapiček inkoustu, který se vystřikuje na papír. Tyto tiskárny se dělí na dva nejčastější druhy: Piezoelektrické tiskárny (Inkjet) - speciální krystal změní v tiskové hlavě působením elektrického pole své rozměry. Kapka, která se dostane na prudce se zvětšující krystal, je vymrštěna na papír. Tryskové (bublinkové) tiskárny (Bubblejet) - v trysce se inkoust zahřívá. Část inkoustu se tímto prudkým ohřátím odpaří. Bublinka se prudce roztahuje a zbytek inkoustu je vystřelen směrem k papíru. Počet trysek v tiskové hlavě se pohybuje kolem 48 až 64 u černobílých tiskáren. K tiskové hlavě je připojen patrona s inkoustem - cartridge. Výhodou inkoustových tiskáren je tichý chod, kvalitní tisk, relativně nízké náklady na tisk. K nevýhodám patří nutnost tisku na kvalitní papír, na kterém se inkoust nerozpíjí, při tisku větších ploch dochází občas k zprohýbání papíru vlhkem. Tepelné tiskárny Černobílé tepelné tiskárny používají speciální papír, který působením tepla zčerná. Tisková hlava obsahuje jehličky, které se zahřívají. Úderem zahřáté jehličky papír v daném bodě zčerná. Podobný princip se používal u faxů. K barevnému tepelnému tisku se využívá speciálních vosků, který je nanesen na třech nebo čtyřech fóliích. Fólie se spolu s papírem protahují kolem tiskové hlavy a působením tepla se vosk přenese na papír. Tento postup se opakuje třikrát (CMY) resp. čtyřikrát (CMYK). Barvy se nanášejí buď systémem dithering - modifikací rastru, někdy též nazývaném half-toning (polotónování) nebo sublimací barev. Barevné tepelné tiskárny mají velmi vysokou kvalitu tisku a dobrou spolehlivost. K nevýhodám patří vyšší cena a náklady na tisk, nutnost speciálního papíru a nižší rychlost tisku. Laserové tiskárny Patří mezi nejkvalitnější tiskárny. Princip tisku je následující: laserový paprsek v místě dopadu na fotocitlivý nejčastěji selenový válec změní elektrický náboj, takže zde může ulpět částečka toneru. Toner je tvořen jemnými zrnky barviva. Při dotyku fotocitlivého válce a papíru se barvivo přenese na papír a tepelně se zafixuje speciálním vyhřívaným válcem. Některé laserové tiskárny používají mezi válcem a papírem ještě přenosový pás, aby nedošlo k rychlému poškození fotocitlivé vrstvy na selenovém válci. Laserové tiskárny používají při komunikaci s počítačem systém postscript. Tiskárna natáhne do své paměti údaje o celé stránce najednou a pomocí příkazů postscriptu stránku upraví.
Výhodou je zvýšená kvalita tisku. Tiskárna však potřebuje větší vnitřní paměť a raději i vlastní procesor. Pro stránku A4 při rozlišení 300 dpi potřebná kapacita paměti nejméně 1 MB, při rozlišení 600 dpi již 4 MB. Kromě postscriptu používají některé tiskárny i PCL (Hewlett-Packard). Některé tiskárny se označují jako GDI (Graphical Device Interface), kde chybí vlastní procesor a pracovní paměť tiskárny. Toto řešení je sice levnější, ale požaduje dostatečný výkon počítače. Mezi výhody laserových tiskáren patří především vysoká kvalita a rychlost tisku, téměř nulová hlučnost. Nevýhodou je vysoká pořizovací cena tiskárny, poměrně drahý toner a nutnost občas měnit opotřebený fofotocitlivý válec. Podobný princip činnosti jako laserové tiskárny využívají tiskárny LED, kde místo laseru s otočným zrcadlem je použita řada světelných diod, z níž každá má na starosti jeden bod na papíře. Příklad: pro tiskárnu s rozlišením 300 dpi (bodů na palec) je vytvořena řada 2400 vedle sebe uspořádaných světelných diod, při rozlišení 600 dpi je potřeba 4800 diod LED. Mezi nejznámější typy LED tiskáren patří výrobky firmy OKI. Plotery Souřadnicové zapisovače (plotery) se využívají hlavně při vytváření technických výkresů. Existují inkoustové, tepelné, laserové a pérové plotery a to černobílé i barevné verzi. Z hlediska uchycení papíru je můžeme rozdělit na deskové a stojanové. U deskových ploterů je papír uchycen na desce a kreslící pero se pohybuje po celém prostoru desky. Naopak u stojanových ploterů se pero pohybuje pouze do stran a kreslení v druhé ose je zajištěno pohybem papíru. Je tedy možné kreslení delších papírů. Kromě ploterů, které rýsují obraz, existují i tzv. řezací plotery. Princip 4:
How does a laser printer work?
In the beginning, there was the impact printer (dot matrix or daisywheel). Almost everyone understood this type of printer because it worked just like a typewriter. Something hard struck an inked ribbon and made a mark on the page. Then came the inkjet printer, which was only a little bit more complicated: Ink squirted out of a nozzle onto the paper. Laser printing, however, involves a multistep process, and what’s
happening is not obvious from watching the printer operate. Many end users (and even some technicians) see it as a mysterious activity. Paper goes in blank; paper comes out printed. But how does it happen? If any of you still remember mimeograph machines, their operation provides a rough analogy to a laser printer’s. The entire page on a mimeograph was printed on a master sheet that clung to a rotating cylinder. As you turned the handle, the cylinder rotated past ink and paper, transferring the image to the document. Laser printers work much the same way. The main difference is that the image on the laser printer’s cylinder is created with lasers and electrical charges. Step 1: Incoming data First, the computer sends data to the printer. But it doesn’t just barrel ahead—it queries the output port to make sure a printer is attached and ready. The printer sends a signal back on the strobe line (pin 1) for parallel or DTR (line 20) for serial interface, indicating it is ready for data. Next, if the print job needs any fonts that the printer does not have in residence (such as TrueType fonts), those are sent to the printer and stored in its memory. Then, the print job itself is sent and stored. If the job is larger than the printer’s memory can accommodate, the OS either waits (as with single-tasking OSs such as DOS) or uses its own print spooler to feed the remainder of the job to the printer (as with Windows). Some printers come with their own custom software that includes a print spooler that takes over instead of the one in the OS. Laser printers fall under the category of page printer because they compose the entire page in their memory and then transfer it to paper. A full page with graphics occupies on average 512 KB of memory, so a decent laser printer should have at least 1 MB of memory to store at least one page plus any associated fonts. Printers with more memory can hold multiple pages of a print job in their memory, which offloads the print job more quickly from the OS. Step 2: Drum preparation The single largest part of the laser printer is the drum, an aluminum cylinder coated with photosensitive material. In preparation for printing, the drum must be cleaned to remove any traces of previous pages. First, a rubber blade wipes the excess toner from the drum, and then erase lamps (in older models) or a charged drum (in newer models) electrostatically clean it by neutralizing residual electrical charges on it. Note The drum’s photosensitivity can be damaged by exposure to light, so erase lamps are redfiltered. On some models of laser printers, red plastic is placed over the lamps to accomplish this. After the cleaning, the printer conditions the drum to receive the next image by applying a uniform negative charge of -600v to its surface. The primary corona (in the toner cartridge) performs this function in some printers; in other models another charged drum
does it. The primary corona is a thin wire; there are several corona wires involved in the print process. The primary corona must emit a charge of -6,000v in order to apply a -600v charge to the drum. That is some seriously high voltage! Note The negative charge applies evenly across the photosensitive drum because a varistor grid filters it. Varistor gets its name from the term variable resistor: It does not conduct electricity until a specific voltage level is achieved. Step 3: Drum writing Now comes the important part: The data in the printer’s memory is written to the drum using a laser. Rather than writing it with ink or toner, however, it writes by shining a very precise laser on the photosensitive drum in certain spots, changing the electrical charge in those spots. As the drum cylinder rotates past the laser, it sweeps across the surface, turning on and off to neutralize certain areas to about -100v. These neutralized areas will be the spots where toner adheres to the drum later in the process and then transfers to the paper. In the early laser printers, the on/off status of the laser could be changed 300 times per inch, and the drum rotated 1/300 of an inch with each horizontal sweep of the laser, resulting in a 300 dots per inch (dpi) maximum resolution. Today’s laser printers can achieve 600 dpi or even 1200 dpi. Step 4: Paper feed Now it’s time for the paper to join in. Feed rollers draw the paper into the printer from the paper tray. Registration rollers hold the paper until it’s time for it to be released, making sure that the top of the paper feeds in exactly at the moment when the laser image of the page that’s on the drum rotates past it. Step 5: Toner pickup Steps four and five occur more or less simultaneously: As the paper is being drawn in, the toner is being applied to the drum. The toner cartridge contains a rotating, magnetic, metal-developing cylinder, a toner reservoir, and a height control mechanism that limits the amount of toner the cylinder can pick up at a time. Toner consists of plastic resin particles (the particles that melt to produce the image on paper) and iron oxide (the particles that are affected by magnetic attraction and electrical charges). The toner’s metal particles adhere to the magnetic cylinder, and the cylinder presents the toner to the drum as it passes by. The developing cylinder is charged to -600v, like the blank portions of the photosensitive drum, and the toner adhering to the cylinder also takes on that same charge. Tip If you ever get toner on fabric accidentally, you can get it off with a magnet, since the toner is about 50 percent iron oxide. As the drum passes by the cylinder, the toner ignores all the areas charged to -600v because that’s the same charge as itself. It jumps off and clings to the areas with the lesser charge (-100v), however, and that’s what makes the toner stick to the drum.
Step 6: Toner transfer to paper At this point, the image exists on the drum, complete with toner. If you could look inside the printer as it operates (you can’t, by the way, because of the safety features in place) and stop the drum from rotating for a moment, you could see the page on the drum, just as it is to be printed. As the paper feeds into the printer, the transfer corona applies a +600v (positive) charge to the paper. When the paper passes by the drum, the -100v charged toner on the drum jumps off onto the positively charged paper. Then, the paper runs past a static charge eliminator, which is a row of teeth with a negative charge that reduces the paper’s highly positive charge. Step 7: Fusing the toner to the paper The image is now on the paper, but it’s not secure there; it’s just loose toner held in place by gravity and a weak electrostatic charge. For permanent application, it must be fused. Fusing is basically melting the toner’s plastic particles so they stick, or fuse, to the fibers in the paper. The fuser roller is a nonstick cylinder with a high-powered lamp inside it that heats the paper to around 330 to 355 degrees Fahrenheit. As the paper passes by it, the toner melts. A fabric or felt-cleaning pad, in constant contact with the fuser roller, helps keep it clean. With many laser printers, you change the cleaning pad whenever you change the toner cartridge. Note If you have ever been warned not to use inkjet-type transparencies in a laser printer, the fuser is the reason. Any material that melts at less than 350 degrees is going to melt inside a laser printer, resulting in a huge mess and the need to replace the fuser roller assembly. The final part of the fusing assembly is the pressure roller. It’s a rubber roller that presses against the fuser roller; the paper feeds between it and the fuser roller on its way through the printer. The fuser roller can leave an indent on the softer pressure roller because of the heat it produces, so the printer’s internal software will rotate the assembly periodically to keep this from happening. That’s how a laser printer works. Each printer has built-in sensors at critical points that check whether the paper is in the right place for that step to occur. The printer knows how long it should take for the paper to move from one sensor to the next, and if the paper is delayed, the printer gives you a paper jam message. Troubleshooting problems with laser printers Now that you are familiar with the printing process, you can probably guess some of the common problems and their causes even before I explain them. The best way to determine the cause is to identify at what point in the process the printer is breaking down. Loose or smeared toner Here’s an easy one. If the toner is loose (that is, not fused to the paper), the fuser is not melting the toner, and thus the toner is not fusing with the paper. Make sure the fuser is heating; if not, replace
it. Similarly, smeared toner happens because the nonstick coating on the fusing roller is scratched or has baked-on debris. You can try to clean it with a soft cloth and alcohol, but make sure you let it cool down first! Note In this article, I recommend replacing certain parts, but unless you are a technician working for an authorized service center for that type of printer, you might not be able to get the needed parts easily. Smeared output can also result when you refeed a printed page into the printer to make a double-sided page. This happens because the rubber rollers that grip the paper to pull it into the printer can pick up toner from the first side’s printing and smear it. Vertical white areas To fix this problem, clean the corona wires. Why? This problem is caused by either the main corona or the transfer corona being covered with toner in a certain spot. A quick fix is to change the toner cartridge, even if it isn’t empty. Because the primary corona is located in the cartridge, this will correct problems with a dirty primary corona. To clean corona wires, use a special felt-lined tool that comes with your printer or use an alcohol-dipped cotton swab. But be very careful! Corona wires are thin and easy to break with too much pressure. To locate the primary corona, remove the toner cartridge and look for an exposed wire. The transfer corona’s location depends on the printer, but it is usually protected with a webbing of filament threads. Not all laser printers allow you access to the transfer corona, so check your manual if you can’t find it. Gray mist If the white areas look like they have been lightly sprayed with a gray mist, making them look slightly dirty or dingy, the problem is also likely to be a dirty corona wire. (See the preceding section.) This can also be the result of turning the printer’s print density control up too high. The newer the drum, the lower this setting can be. As the drum ages, you must turn up the print density control higher to achieve sharp black printouts. However, if you turn it up too high, the entire page acquires a dirty gray tinge. Some printers include the drum in the toner cartridge, so you get a new one each time you change toner. On other printers, the drum is separate, and you must eventually replace it when it wears out. Printing not dark enough or varied in darkness If the print is a dismal gray rather than a sharp black, you are probably almost out of toner. This can manifest itself evenly across the entire page or in splotches or stripes, depending on the printer. Sometimes you can wring a little bit more out of a toner cartridge by taking it out and gently shaking it from side to side (never up and down, as toner can spill out). You can also try turning up the printer’s contrast adjustment, if it has such a knob (usually on the back side if it exists). Faded print can also result from a dirty
corona wire, because a dirty wire inhibits a full electrical charge from being passed. If the printouts are consistently varied in density, and you have to frequently remove the toner cartridge and shake it to redistribute the toner inside it, make sure the printer is sitting on an even, flat surface. Horizontal black lines A horizontal black line on the printout is probably the result of a dirty or damaged roller. There are lots of rollers in the printer, and you can use the space between the lines on the page to determine which roller is causing the problem. Measure the distance between the errant black lines on the page and then use Table A to determine which part might be causing the problem. Table A Distance between lines 0.5” 1.5” 1.75” 2.0” 2.56” 3.16” 3.75”
Faulty part Registration assembly Upper registration roller Lower registration roller Toner cartridge developer roller Lower fusing assembly roller Upper fusing assembly roller Toner cartridge photo drum
Regularly spaced splotches If there are evenly spaced black spots but they don’t extend all the way across the page, the problem is probably a scratch or flaw in the drum or a build-up of toner on the fusing roller. If the spots are less than three inches apart vertically, it’s probably the drum, because the drum has a larger diameter than the fusing roller. Vertical black line on edge of page This can indicate an almost empty or faulty toner cartridge or (less frequently) some spilled toner inside the printer. All-white page If nothing appears on the page at all, you might be completely out of toner. However, most modern laser printers will inform you of this fact and not simply quit producing output. This problem can also be the result of a broken transfer corona. Remember, the transfer corona transfers the toner from the magnetic roller to the drum, so if that wire isn’t doing its job, you won’t get any toner on the page. All-black page An all-black page usually means the primary corona is broken. The primary corona applies the -600v charge to the drum, and the toner also receives a -600v charge from the magnetic roller. If the drum isn’t charged enough, the toner will jump off onto the drum indiscriminately, resulting in a page full of black toner. Summary Now that you know how a laser printer works and a few simple fixes for common problems, you are well on your way to handling most troubleshooting issues. Also, by familiarizing yourself with these
concepts, you are sure to have an easier time completing any laser printer question that might pop up on the A+ exam. Look for my follow-up article to fill you in on other common areas of laser printer confusion: Postscript, interfaces, fonts, and driver settings.
Princip 5:
Laser Printers Laser printers are very common today. Most laser printers have been based on the Canon Print Engine, which originally ran at 4ppm (pages per minute), with a resolution of 300dpi (dots per inch). Refinements to the print engine has increased the speed of printing and resolution of the print quality. How the Laser Printer works • the print information is sent from the computer to the printer • the printer converts the print information into a series of off and on commands to the laser, creating corresponding pulses of light • a spinning mirror deflects the laser beam creating a horizontal line across the surface of a light sensitive drum • after creating one horizontal line, the drum rotates (normally about 1/300 of an inch) and the next horizontal line is drawn by the laser • paper is drawn into the printer and electrically charged. In the canon based engine this is a positive charge. • the drums surface was electrically charged negatively. Each point where the laser strikes the surface of the drum, it creates a dot of positive charge. Each positive charge on the surface of the drum represents a black dot which will be printed onto the paper • the drum rotates past a container bin which contains a black powder called toner. The toner is negatively charged, and thus is attracted to the positive areas on the drums surface which was struck by the laser beam • the drum is rotated a bit more and the paper is fed onto the drums surface via a pressure roller, which transfers the black toner onto the paper • the drum rotates a little further round, the paper is fed past a heating element fuser which fuses (heat seal) the toner onto the paper and then the paper is fed out of the printer • the drum surface is then returned to a single charge using a corona wire, which removes all positive charges and returns the entire surface of the drum passing underneath it to a negative charge
n the 1980s, dot-matrix and laser printers were pre-dominant, with inkjet technology not emerging in any significant way until the 1990s. The laser printer was introduced by HewlettPackard in 1984, based on technology developed by Canon. It worked in a similar way to a photocopier, the difference being the light source. With a photocopier a page is scanned with a bright light, while with a laser printer the light source is, not surprisingly, a laser. After that the process is much the same, with the light creating an electrostatic image of the page onto a charged photoreceptor, which in turn attracts toner in the shape of an electrostatic charge. Laser printers quickly became popular due to the high quality of their print and their relatively low running costs. As the market for lasers has developed, competition between manufacturers has become increasingly fierce, especially in the production of budget models. Prices have gone down and down as manufacturers have found new ways of cutting costs. Output quality has improved, with 600dpi resolution becoming more standard, and build has become smaller, making them more suited to home use. Laser printers have a number of advantages over the rival inkjet technology. They produce much better quality black text documents than inkjets, and they tend to be designed more for the long haul - that is, they turn out more pages per month at a lower cost per page than inkjets. So, if it’s an office workhorse that’s required, the laser printer may be the best option. Another factor of importance to both the home and business user is the handling of envelopes, card and other non-regular media, where lasers once again have the edge over inkjets. Considering what goes into a laser printer, it is amazing they can be produced for so little money. In many ways, the components which make up a laser printer are far more sophisticated than those in a computer. The RIP (raster image processor) might use an advanced RISC processor; the engineering which goes into the bearings for the mirrors is very advanced; and the choice of chemicals for the drum and toner, while often environmentally unsound, is fascinating. Getting the image from the PC’s screen to paper requires an interesting mix of coding, electronics, optics, mechanics and chemistry.
Communication A laser printer needs to have all the information about a page in its memory before it can start
printing. How an image is communicated from the PC’s memory to a laser printer depends on the type of printer being used. The crudest arrangement is the transfer of a bitmap image. In this case there is not much the computer can do to improve on the quality, so sending a dot for a dot is all it can do. However, if the system knows more about the image than it can display on the screen there are better ways to communicate the data. A standard A4 sheet is 8.5in across and 11in deep. At 300dpi, that is more than eight million dots compared with the eight hundred thousand pixels on a 1024 by 768 screen. There is obviously scope for a much sharper image on paper even more so at 600dpi, where a page can have 33 million dots. The major way quality can be improved is by sending a page description consisting of outline/vector information and allowing the printer to make the best possible use of it. If the printer is told to draw a line from one point to another, it can use the basic geometric principle that a line has length but not width, and draw that line one dot wide. The same holds for curves, which can be as fine as the resolution of the printer allows. The idea is that one single page description may be sent to any suitable device, which would subsequently print it to the best of its ability - hence the much-touted term, device independent. Text characters are made up of lines and curves so can be handled in the same way, but a better solution is to use a pre-described font shape, such as TrueType or Type-1 formats. Along with precise placement, the page description language (PDL) may take a font shape and scale it, rotate it, or generally manipulate it to its heart’s content. There’s the added advantage of only requiring one file per font as opposed to one file for each point size. Having predefined outlines for fonts allows the computer to send a tiny amount of information - one byte per character - and produce text in any of many different font styles and many different font sizes.
Operation Where the image to be printed is communicated to it via a page description language, the printer’s first job is to convert the instructions into a bitmap. This is done by the printer’s internal processor, and the result is an image (in memory) of which every dot will be placed on the paper. Models designated ‘Windows printers’ don’t have their own processors, so the host PC creates the bitmap, writing it directly to the printer’s memory. At the heart of the laser printer is a small rotating drum - the organic photo-conducting cartridge (OPC) - with a coating that allows it to hold an electrostatic charge. A laser beam scans across the surface of the drum, selectively imparting points of positive charge onto the drum's surface that will ultimately represent the output image. The area of the drum is the same as that of the paper onto which the image will eventually appear, every point on the drum corresponding to a point on the sheet of paper. In the meantime, the paper is passed through an electrically charged wire which deposits a negative charge onto it. On true laser printers, the selective charging is done by turning the laser on and off as it scans the rotating drum, using a complex arrangement of spinning mirrors and lenses. The principle is the same as that of a disco mirror ball. The lights bounce off the ball onto the floor, track across the floor and disappear as the ball revolves. In a laser printer, the mirror drum spins incredibly quickly and is synchronised with the laser switching on and off. A typical laser printer will perform millions of switches, on and off, every second. Inside the printer, the drum rotates to build one horizontal line at a time. Clearly, this has to be done very accurately. The smaller the rotation, the higher the resolution down the page - the step rotation on a modern laser printer is typically 1/600th of an inch, giving a 600dpi vertical resolution rating. Similarly, the faster the laser beam is switched on and off, the higher the resolution across the page. As the drum rotates to present the next area for laser treatment, the written-on area moves into the laser toner. Toner is very fine black powder, negatively charged so as to cause it to be
attracted to the points of positive charges on the drum surface. Thus, after a full rotation the drum's surface contains the whole of the required black image. A sheet of paper now comes into contact with the drum, fed in by a set of rubber rollers. As it completes it's rotation it lifts the toner from the drum by virtue of its magnetic attraction, thereby transferring the image to the paper. Negatively charged areas of the drum don't attract toner and result in white areas on the paper. Toner is specially designed to melt very quickly and a fusing system now applies heat and pressure to the imaged paper in order to adhere the toner permanently. Wax is the ingredient in the toner which makes it more amenable to the fusion process, while it's the fusing rollers that cause the paper to emerge from a laser printer warm to the touch. The final stage is to clean the drum of any remnants of toner, ready for the cycle to start again. There are two forms of cleaning, physical and electrical. With the first, the toner which was not transferred to the paper is mechanically scraped off the drum and the waste toner collected in a bin. Electrical cleaning takes the form of covering the drum with an even electrical charge so the laser can write on it again. This is done by an electrical element called the corona wire. Both the felt pad which cleans the drum and the corona wire need to be changed regularly. Many so-called laser printers are actually LED printers. LED printers are a cheaper alternative to conventional lasers, where the single laser and directing mirror are replaced by a fixed line of LEDs. A 300dpi LED printer will have 300 LEDs per inch, over the required page width. The advantage is that a row of LEDs is cheaper to make than a laser and mirror with lots of moving parts. The disadvantage is that the horizontal resolution is absolutely fixed, and while you some resolution enhancements can be applied, none of them will be as good as the possible resolution upgrades offered by true lasers. LCD printers work on a similar principle, using a liquid crystal panel as a light source in place of a matrix of LEDs. Princip 6:
The laser Beam printing method is very similar to the photocopy process which is discussed in great detail in the copier theory section. The only difference is that with a laser beam printer the drum, developer, cleaner and toner is in a cartridge type unit which makes the machine itself almost maintenance free and easy for the end user to work with. Application in Laser Printing: Laser is also used in printer to get high quality printing. Data Information from the computer system can also be impressed on a light beam by modulating the laser itself. The laser printer (fig. 12) uses a modulated semiconductor laser and the principle of xerography.
11. Figure 12.: Schematic diagram of a photoconductive drum assembly used in a Laser Printer The laser light is focused and scanned across a selenium drum where it photo activates electrostatic charges, which hold the carbon particles of the toner. Rotating paper over this drum under heat causes the toner to stick to the paper, forming the printing.
4. Fotocitlivý válec, sloučeniny používané v CTL vrstvě, barviva používaná v CGL vrstvě fotocitlivého válce Barviva pro laserové tiskárny
Barviva pro laserové tiskárny Zdrojem IČ záření je GaAlAs diodový laser, který emituje záření okolo 800 nm. Základem elektrofotografického zařízení je fotoreceptor válcovitého tvaru, který je rovnoměrně nabit v temnu na 500-1000V. Tento válec se otáčí konstantní rychlostí cca. 10-50 ot/min. Jakmile dopadne záření jako výsledek "sejmutí obrázku" na válec, vytvoří se na povrchu válce latentní elektrostatický obrázek, který je vizualizován uhlíkem (černobílá tiskárna) a nebo částicemi barviva. Tento obrázek je pak fixován na na bílý papír. Základem fotoreceptoru je dvojvrstva. Horní vrstva je CTL (Charge Transport Layer), která je samozřejmě transparentní pro IČ záření. Dolní vrsva je CGL (Charge Generation Layer), která je nanesena na vodivém povrchu (obrázek 14-38).
Obrázek 14-38. Princip elektrofotografického procesu Vrstva CTL je tvořena polymerem a CT materiálem, který je schopen přenosu kladného náboje (nebo-li kladné díry). Jedná se tudíž o tzv. elektron-donorní materiály, kde příklady těchto sloučenin jsou na obrázku 14-39.
Obrázek 14-39. Elektron-donorní sloučeniny používané v elektrofotografickém procesu Ve vrstvě CGL jsou IČ barviva, lépe řečeno krystaly pigmentu, které jsou spektrosenzitivní pro záření 800 nm a po excitaci zářením se chovají jako polovodiče. Jedná se o ftalocyaniny, azopigmenty, pigmenty na bázi kvadrátové kyseliny a další.
Jako ftalocyaniny se používají takové, které absorbují v blízké IČ oblasti, to je např. ε -forma ftalocyaninu mědi, τ -forma ftalocyaninu bez kovu, agregované Mg a Zn ftalocyaniny, α -titanylftalocyanin (14.26) a podobně.
Typické polyazopigmenty používané v CGL jsou na následujícím obrázku 14-40.
Obrázek 14-40. Polyazopigmenty používané v CGL Příkladem pigmentu na bázi kvadrátové kyseliny je následující sloučenina (14.27).
Do skupiny ostatních pigmentů řadíme pigmenty perylenové (kapitola 9.8), případně další sloučeniny zobrazené na obrázku 14-41.
Obrázek 14-41. Jiné pigmenty používané v CGL Zvláštní skupinu velmi nových pigmentů pak zaujímají 1,4-dithio-DPP pigmenty, kde pigment (14.28) má citlivost 5.0 erg/cm2 v rozsahu 650-850 nm. Tyto se připravují substitucí kyslíku sírou tavením DPP pigmentu s P4S10.
Velmi citlivé jsou azuleniové soli (14.29), které mají citlivost 2.5 erg/cm2 při 850 nm.
5. Recyklace tonerů Co je to recyklace tonerové kazety? Prázdná tonerová kazeta je vycištena od zbytkového toneru,dále jsou nahrazeny opotrebované cásti kazety (sterky toneru, osvitový válec, magnetický válec). Kazeta je naplnena tonerovým práškem puvodního typu (EPP, EPL, EPA atd…)
a stejného objemu (dle typu 120 - 350 g). Posledními kroky recyklace jsou uzavrení kazety a Testování. Pri peclivém dodržování postupu a kvality recyklace lze tonerovou kazetu opakovane použít až 10x (nejcasteji 4x až 5x). Financní úspora je již po prvním recyklacním cyklu až 60%.
Je kvalita tisku stejná jako u nové kazety ? Množství vytištených stran je stejné jako u nové kazety. Kvalita tisku (ostrost tisku, prechody odstínu) je srovnatelná s originálem.
HP LaserJet 1200/1220 První novinou jsou černobílé laserové tiskárny LaserJet 12x0, které nahrazují původní řadu 1100. Tyto kancelářské tiskárny, představující low-end řešení v nabídce společnosti HP, se od svých předchůdců výrazně konstrukčně liší. Citelně robustnější zařízení v sobě sice opět kombinuje laserovou tiskárnu a černobílý průchodový skener, ale konstruktéři se opět vrátili ke klasickému horizontálnímu podávání papírů. I skener se dočkal horizontálního podavače předloh i vstupu, takže model 12x0 zcela opustil trochu kontroverzní vertikální konstrukci. Nepříjemným důsledkem této změny jsou pochopitelně větší rozměry zařízení, které na první pohled trochu překvapí ve srovnání s předchozí řadou. Přesto je tiskárna stále dostatečně skladným zařízením. Kromě změny konstrukce tiskárna pochopitelně nabízí vyšší tiskový výkon, vylepšení ovládání a rozšíření funkcí založených na technologiích evm.
HP LaserJet 2200 a 4100 Představeny byly i nové modely střední a vyšší třídy. Opět se jedná o černobílé laserové tiskárny pro formát A4, které na rozdíl od řady 1200 konstrukčně příliš nevybočují z intencí předchozích modelů. Novinkou je tradiční zvýšení výkonu, u střední třídy standardní vybavení duplexní jednotkou a rozšířené využití funkcí evm a ews. Ty využívají i poslední novinky, kterou je nová řada spotřebních materiálů.
Nové "inteligentní tonery" HP Bezesporu nejzajímavější jarní novinkou HP v oblasti černobílého stolního tisku je použití takzvaných inteligentních tonerů. Jedná se o běžné tonerové kazety doplněné mikročipem, do kterého se zaznamenávají údaje o tištěných úlohách, spotřebě toneru a další informace o provozu. Navíc nové typy tiskáren jsou schopny identifikovat tyto tonery, což například od konce roku 2001 umožní přímo z ovládacího panelu tiskárny přes Internet objednat dodávku nového spotřebního materiálu. Již nyní nové kazety umožňují přesné sledování stavu toneru. To vychází jak z počtu vytištěných stran, tak i z reálné spotřeby toneru. Tiskárny tedy informují o počtu vytištěných stran s daným tonerem, o množství barviva v kazetě a dokonce kalkulují i předpokládaný počet stran, pro které zbývající toner vystačí. Zde samozřejmě může docházet k poměrně kuriózním situacím, protože výpočet se provádí na základě průměrné spotřeby toneru, takže po vytištění většího množství stran s minimálním pokrytím může počet zbývajících stran proti očekávání stoupnout místo klesnout. Vývojáři HP rozumně omezili vliv informací z mikročipu na samotný chod tiskárny. I nové modely tiskáren budou
schopné pracovat s tonery bez čipů či s čipy poškozenými. Navíc všechny informace o stavu toneru jsou pouze informativní a díky sledování reálné spotřeby barviva i poměrně velmi přesné. Uživatelé by se tedy neměli dočkat problémů s tvrdohlavou tiskárnou odmítající tisk jen kvůli tomu, že čip se rozhodnul, že již není toner. Hodnocení Jak jsme již informovali v předchozích článcích, HP pro letošní jaro připravilo celou řadu zajímavých novinek. Zejména nové ScanJety a laserové tiskárny přinášejí výrazné konstrukční změny. HP se může pochlubit stále rostoucím podílem na trhu v podstatě ve všech oblastech, ve kterých působí a nové produkty tento trend jistě ještě podpoří. Například podle zveřejněných informací se mělo HP po několikaleté přestávce opět vrátit na pozici české jedničky v prodejích domácích skenerů.
6. Internetové adresy Podklady pro prezentaci v Powerpointu Dělení tiskáren: http://zsprazska.oknet.cz/navody/arch_PC/TEXTY/TISK2.HTML http://www.maturita.cz/pocitace/tiskarny.htm http://www.volny.cz/pczekaj/pocit/hard_soft/struktura.htm Murphyho zákony(dělení tiskáren) : http://fornax.elf.stuba.sk/talker/murphy.html Pricip tisku: http://home.zcu.cz/~dudacek/PZ/tiskarny.pdf http://www.vogel.cz/testlab/testy/9911.pdf http://www.vogel.cz/ppk/2000/15/tiskarny.pdf http://sweb.cz/sout.mev/tiskarny.htm http://www.svettisku.cz/pdf/06_1999/6_99_technologie.pdf http://mujweb.atlas.cz/www/hacker_fr/ostatni.htm http://www.chaminade.org/MIS/Articles/HowLaserPrintersWork.htm http://faculty.nhmccd.edu/mcallahan/itsc/1425assignments%5CITSC1425Lab18.doc http://www.mech.gla.ac.uk/~sharpj/lectures/lasers/notes/laser_printer.pdf http://classes.csumb.edu/CST/CST337-01/world/printer_keyboard_mouse/main.htm http://home.maine.rr.com/randylinscott/fax.htm Fotocitlivý válec, sloučeniny používané v CTL vrstvě, barviva používaná v CGL vrstvě fotocitlivého válce: http://www.upce.cz/cz/fcht/katedry/ktol/skripta/funcbar3.htm Průmyslové rychlotiskárny: http://www.conet.cz/tiskarny/microplex.html + Přednášky : Fotochemie – Doc. Ing. Michal Čeppan, CSc.
