Technologia druku komputerowego

Z komputera na papier

Trudno wyobrazić sobie dzisiaj domowy komputer bez dołączonej do niego drukarki lub tzw. urządzenia wielofunkcyjnego, będącego swojego rodzaju połączeniem skanera, drukarki, kserokopiarki i faksu. Obecnie, najczęściej wykorzystywanymi metodami druku, są technologie atramentowa i laserowa, ale to nie jedyne techniki uzyskiwania wydruków - warto im wszystkim się bliżej przyjrzeć.

Wbrew temu, co się nam, Europejczykom może wydawać, druk, a więc metoda wielokrotnego przenoszenia tekstu lub grafiki na papier, to chiński wynalazek pochodzący z początku VII w. W Europie, początki historii druku związane są przede wszystkim z wynalazcą ruchomej czcionki odlewanej z metalu, mogunckim drukarzem Johannesem Gutenbergiem oraz wydaną przez niego w 1455 roku Biblią zwaną Biblią Gutenberga.

Fot. 01 - Prasa drukarska z czasów Gutenberga

Fot. 02 - Biblia Gutenberga

Fot. 03 - Skład tekstu przy wykorzystaniu metalowych czcionek Źródło: www.helveticafilm.com/media/

Na przestrzeni wieków techniki druku były udoskonalane. W XX wieku ruchomą metalową czcionkę zastąpiły maszyny offsetowe, na których obecnie drukuje się w wysokich nakładach gazety, czasopisma, książki, kalendarze, plakaty czy inne tego typu wydawnictwa. Jednak od zawsze problemem było drukowanie dokumentów na mniejszą skalę. Dopiero pojawienie się kserokopiarek, różnego typu komputerowych drukarek i niewielkich maszyn do tzw. personalizowanego druku cyfrowego rozwiązało na dobre ten kłopot.

Fot. 04 - Maszyna do personalizowanego druku cyfrowego HP indigo press 5500 Źródło: HP

Klasyfikacja drukarek

Zanim przejdziemy do omawiania konstrukcji poszczególnych typów drukarek warto zapoznać się z ich klasyfikacją. Jak można się domyślić, istnieje kilka podziałów urządzeń drukujących. Najbardziej znanym i najczęściej stosowanym podziałem jest klasyfikacja drukarek ze względu na technikę wydruku, a więc ze względu na rodzaj zastosowanego mechanizmu drukującego. Według tej klasyfikacji drukarki dzielimy na:

- drukarki znakowe nazywane też wierszowymi, - drukarki igłowe, - drukarki atramentowe, - drukarki stałoatramentowe, - drukarki laserowe, - drukarki termiczne, - drukarki termotransferowe, - drukarki termosublimacyjne.

Oczywiście najbardziej znanymi drukarkami są drukarki laserowe i atramentowe - one też stanowią większość kupowanych obecnie urządzeń.

W pierwszych komputerach budowanych w latach 40. i na początku lat 50. ubiegłego wieku do drukowania wykorzystywano odpowiednio zmodyfikowane dalekopisy i elektryczne maszyny do pisania. Urządzenia takie nazywane znakowymi lub bębnowymi drukarkami wierszowymi wykorzystywały podłużny wałek, na powierzchni którego znajdowało się 80 "cylindrów". Na obwodzie każdego z tych cylindrów umieszczano wszystkie znaki alfabetu wraz ze znakami interpunkcyjnymi i cyframi. Sam druk odbywał się zaś w taki sposób, że obrót wałka ustawiał w danym miejscu żądaną literę, a następnie w wałek poprzez taśmę barwiącą i kartkę papieru uderzał specjalny młoteczek, drukując jeden znak. Następnie wałek robił obracał ustawiając następny znak w wierszu, młoteczek przesuwał się o jeden znak i ponownie uderzał - i tak dalej do zakończenia wiersza.

Fot. 05 - Polska drukarka wierszowa produkcji Mera-Błonie - DW 401 Źródło: Wikipedia

Fot. 06 - Bęben drukujący drukarki wierszowej i zasada działania Źródło: Wikipedia

Prace nad skonstruowaniem drukarki komputerowej z prawdziwego zdarzenia rozpoczęto w połowie lat 50. XX w. Chyba najbardziej znaną drukarką z tamtego okresu była drukarka IBM 1403. Na rynku pojawiła się w 1959 roku i była część systemu komputerowego IBM 1401. Model ten był pierwszą na świecie drukarką łańcuchową, W mechanizmie drukującym style wykorzystano tutaj przesuwane poziomo metalowe paski zwane łańcuchami (ang. chain) ze znajdującymi się na nich literami, cyframi i znakami. Pierwszy model tej drukarki potrafił drukować 600 linijek tekstu na minutę i był około dwóch, trzech razy szybszy niż wcześniejsze wykorzystywane modele drukarek. Co ciekawe, drukarka IBM 1403 produkowana był aż do roku 1971.

Fot. 07 - Drukarka łańcuchowa IBM 1403 Źródło: Wikipedia

Fot. 08 - Łańcuchy z czcionkami stosowane w drukarce IBM 1403 Źródło: Wikipedia

Drukarki takie jak IBM 1430 należące do kategorii drukarek znakowych nie potrafiły drukować grafiki, a jedynie litery, znaki, znaki przystankowe i cyfry - to było ich największą wadą. Z kolei do zalet zaliczało się przede wszystkim to, że dzięki papierom samokopiującym na drukarkach takich można było wydrukować kilka kopii dokumentu jednocześnie oraz to, że były bardzo szybkie, aczkolwiek bardzo głośne. Urządzenia te wykorzystywano przede wszystkim do przygotowywania masowych wydruków tekstowych. Starsi czytelnicy na pewno pamiętają, że na takich drukarkach drukowane były w wielu większych zakładach pracy listy płac, wyciągi z kont bankowych rozsyłane do klientów, czy bilingi i rachunki telefoniczne. Obecnie "masowe" zadania drukarek znakowych przejęły szybkie drukarki laserowe.

Druk igłowy

Na wydruk grafiki pozwały za to opracowane na przełomie lat 60. i 70. ubiegłego wieku drukarki igłowe. W 1970 roku firma DEC (Digital Equipment Corporation) zaprezentowała pierwszą na świecie igłową drukarkę mozaikową (ang. dot matrix printer) - model LA30. W tym miejscu warto dodać, że drukarki igłowe należały jeszcze 10-15 lat temu do najpopularniejszych drukarek komputerowych. Drukarka igłowa tworzy znak uderzając stalowymi igłami w taśmę barwiącą, taką jak w maszynie do pisania czy drukarce znakowej. Igły te, najczęściej jest ich 9 lub 24 (wówczas mówi się o drukarkach 9-igłowych lub 24-igłowych), umieszczone są w głowicy drukującej w jednym lub dwóch pionowych rzędach. Każda igła wprawiana jest w ruch dzięki małej sprężynce. W stanie spoczynku pole magnetyczne wytworzone przez stały magnes utrzymuje igłę wewnątrz głowicy. Podczas pracy wbudowane w głowicę drukarki niewielkie elektromagnesy wytwarzają pole magnetyczne o przeciwnej polaryzacji, dzięki czemu sprężynka wypycha igłę. Następnie igła poprzez taśmę uderza w papier dociśnięty do pokrytego gumą wałka. W wyniku uderzenia igły, na kartce pozostaje ślad tuszu w postaci niewielkiego punktu.

Fot. 09-10 - Zasada działania drukarki igłowej

Na wydruku z drukarki igłowej, pionowy rząd punktów tworzy część drukowanego znaku. Po wydrukowaniu jednego rzędu, głowica jest przesuwana o ułamek milimetra do miejsca, w którym jest drukowany kolejny fragment znaku i tak aż do końca kartki. Po zakończeniu wydruku jednego wiersza arkusz papieru przesuwany jest w górę i może zostać wydrukowany kolejny rząd znaków. W chwili opracowania drukarek igłowych, ich największą zaletą było to, że można na nich było drukować nie tylko litery i cyfry, ale również czarno-białe rysunki i wykresy. W latach 90. dostępne były też modele drukarek igłowych z czterokolorowymi taśmami drukującymi, które pozwalały na tworzenie wydruków w trybie kolorowym - oczywiście, były to proste, prezentacyjne rysunki, którym daleko było do dzisiejszych wydruków w jakości fotograficznej. Drukarki igłowe odznaczały się też jak na owe czasy dużą szybkością pracy drukując do 40 stron A4 na minutę, dużą niezawodnością i wytrzymałością oraz niskimi kosztami eksploatacji i, co ważne, możliwością jednoczesnego drukowania kilku kopii dokumentu na papierze samokopiującym. Warto też wspomnieć o tym, że pierwszą drukarką przeznaczoną dla komputerów osobistych była igłowa drukarka Epson MX80 z 1978 roku.

Fot. 11 - Drukarka igłowa Epson MX80 Źródło: Wikipedia

Fot. 12 - Taśma barwiąca do drukarki igłowej

Co ciekawe, drukarki igłowe przetrwały do dziś i obecnie bez problemu można wciąż kupić tego typu urządzenie drukujące. Drukarki igłowe wykorzystywane są bowiem do wystawiania faktur lub tworzenia innych dokumentów o nieskomplikowanej strukturze w takich miejscach jak magazyny czy np. hale produkcyjne. Wynika to z faktu, że są to urządzenia o niewielkich wymaganiach zarówno pod kątem używanego w nich papieru i środowiska pracy (zapylenie, wilgotność, niskie bądź wysokie temperatury), dlatego mogą być wykorzystywane wszędzie tam, gdzie ze względu na warunki "laserówki" czy "atramentówki" szybko ulegną awarii. Niewielkie drukarki igłowe stosowane są również jako urządzenia drukujące paragony sklepowe współpracujące z kasami fiskalnymi.

Druk laserowy

Technologia druku laserowego jest jedną z najstarszych, stosowanych w drukarkach komputerowych i wywodzi się w prostej linii od techniki druku (powielania) stosowanej w kserokopiarkach. Jak się okazuje, już pod koniec lat trzydziestych XX w amerykański student prawa i fizyki Chester Carlson wpadł na ideę skonstruowania urządzenia wykorzystującego do druku powielanych dokumentów zjawiska elektrostatycznego przyciągania cząsteczek barwnika (tonera), do naświetlonej selenowej płyty. Toner przenoszony jest następnie na papier i utrwalany, tworząc powielany przez urządzenie wzór, a więc tekst, zdjęcia i rysunki. Tworzenie wydruków tą metodą nosi nazwę suchego druku, a technologia ta stanowi podstawę działania dzisiejszych kserokopiarek i drukarek laserowych.
Fot. 13 - Chester Carlson i jego powielacz elektrofotograficzny - zdjęcie z lat 60 Źródło: Xerox

Chester Carlson pierwszą fotokopię dokumentu na opracowanym przez siebie powielaczu elektronograficznym, bo tak nazwał urządzenie, wykonał w 1938 roku. W 1946 roku powielaczem elektrofotograficznym zainteresowała się firma Haloid Company (obecnie Xerox Corporation) produkująca wówczas papier fotograficzny. W 1947 firma ta zarejestrowała znak towarowy Xerox i już w 1949 rozpoczęła produkcję pierwszej na świecie kserokopiarki - Xerox Model A. Do wykonania odbitki trzeba było w niej ręcznie wykonać kilkanaście czynności obsługowych - m.in. samodzielnie naświetlić selenową płytę, posypać ją tonerem, ułożyć papier i utrwalić wydruk.

Fot. 14 - Xerox Model A Źródło: Xerox

Pierwszą zautomatyzowaną kopiarką był Xerox 914 z 1959 roku. Urządzenie to przypominało, już zarówno pod względem swojej konstrukcji jak i obsługi, współczesne kserokopiarki i drukarki laserowe. Selenową płytę zastąpiono w niej światłoczułym bębnem, w urządzeniu zastosowano wymienne pojemniki z tonerem, liniowy transport papieru wprowadzanego do maszyny z kasety mieszczącej sto kartek oraz termiczny mechanizm utrwalania wydruku. Xerox 914 potrafił sporządzić siedem kopii dokumentu na minutę. W 1971 roku na rynek trafiła zaś pierwsza kserokopiarka, w której tradycyjną lampę naświetlającą bęben zastąpiono półprzewodnikowy laserem. Był to model Xerox 7000.

Fot. 15 - Xerox 914 Źródło: Xerox

Bazująca na konstrukcji kserokopiarki pierwsza drukarka laserowa - Xerox 9700 - pojawiła się na rynku w 1977 roku. Jedyną istotną różnicą konstrukcyjną w stosunku do kserokopiarki, jest tutaj to, że światłoczuły bęben nie jest naświetlany światłem odbitym od powielanego dokumentu, ale promień laserowy rysuje wzór drukowanej strony bezpośrednio na podstawie danych przekazanych z komputera. Xerox 9700 drukował tekst oraz grafikę, w tym czarno-białe zdjęcia w 256 odcieniach szarości, ze stosowaną w poligrafii rozdzielczością wynosząca 300 dpi (300 punktów na cal). Urządzenie wyposażone było w moduł druku dwustronnego (duplekser) i przeznaczone był do pracy z popularnymi wówczas systemami komputerowymi typu mainframe. Xerox 9700 potrafił drukować dokumenty z szybkością 120 stron A4 na minutę. Co ciekawe, większość obecnie produkowanych typowych drukarek laserowych drukuje co najwyżej z połową tej prędkości, choć są urządzenia takie jak np. Océ VarioPrint 6320 Ultra, które są w stanie drukować z prędkością przekraczającą 300 stron A4 na minutę (wspomniana drukarka drukuje z szybkością od 170 do 314 str/minutę). o połowę mniejszą.
Fot. 16 - Xerox 9700 Źródło: Xerox

Warto jeszcze wspomnieć, że w marcu 1984 roku zadebiutowała drukarka LaserJet Clasic firmy Hewlett-Packard. Była to pierwsza na świecie drukarka laserowa przeznaczona do współpracy z komputerami osobistymi. Kosztowała ona niebagatelną wówczas sumę 3495 dolarów i od chwili premiery tego urządzenia można zaobserwować bardzo szybki rozwój domowo-biurowych drukarek laserowych. Rozwój ten polega przede wszystkim na doskonaleniu precyzji pracy, niezawodności i szybkości mechanizmów drukujących, ich miniaturyzacji, dodaniu możliwości wydruków fotograficznych w kolorze, zastąpienia lasera diodami LED oraz zwiększeniu czułości bębnów, ale podstawowa zasada działania drukarek laserowych pozostaje cały czas niezmieniona.

Fot. 17 - HP LaserJet Clasic Źródło: HP Computer Museum

Jak działa drukarka laserowa

Pierwszym etapem wydruku laserowego jest elektrostatyczne naładowanie półprzewodnikowej powierzchni specjalnego bębna lub taśmy światłoczułej za pomocą wysokonapięciowej elektrody. Następnie laser lub diody LED rysują światłem na powierzchni bębna lub światłoczułej taśmy, linia po linii, wzór strony do wydrukowania przygotowany przez elektronikę urządzenia. Co ważne, miejsca, na które pada wiązka światła, zostają rozładowane, dzięki czemu na bębnie powstaje utajony, elektrostatyczny obraz całej strony. Następnie na bęben lub taśmę nanoszony jest toner.
Fot. 18 - Zasada działania drukarki laserowej i drukarki LED - rysowanie obrazu Źródło: Computer Desktop Encyclopedia

Toner, o którym szerzej za chwilę, to proszek, którego drobiny dzięki zjawisku przyciągania elektrostatycznego przyklejają się do rozładowanych, a więc oświetlonych przed chwilą laserem, miejsc bębna i tworzą na nim już realny obraz. Kolejnym etapem powstawania laserowego wydruku jest przeniesienie barwnika (tonera) na papier. Odpowiednio naładowany (przeciwnie do naładowania bębna lub taśmy) i przesuwający się bardzo blisko obracającego się bębna papier "ściąga" na siebie drobiny tonera, dzięki czemu na papierze powstaje obraz. Niestety, przytwierdzone elektrostatycznie do papieru drobiny tonera można bardzo łatwo zetrzeć z kartki, dlatego na samym końcu wydruku musi zostać utrwalony. Cały proces utrwalania jest wyjątkowo prosty - rozgrzany do temperatury ok. 200 stopni Celcjusza specjalny wałek "wtapia" barwnik w papier, zapewniając wysoką trwałość wydruku.


Fot. 19 - Zasada działania drukarki laserowej - nanoszenie tonera i wydruk Źródło: www.tutorialsweb.com, www.swiatdruku.com.pl

Ostatnim etapem procesu wydruku w drukarce laserowej jest elektrostatyczne rozładowanie bębna - bęben jest wówczas w całości naświetlany - oraz następuje jego oczyszczenie z resztek tonera. Do tego służy mechanizm zgarniający - zwykle jest to specjalna rolka. Tak przygotowany bęben jest gotowy do ponownego naelektryzowania i tym samym rozpoczęcia wydruku kolejnej strony. W większości obecnych konstrukcji drukarek laserowych wykorzystuje się bębny, rzadziej taśmy drukujące. Czasami, w niektórych modelach starszych drukarek kolorowych spotkać można było mechanizmy z tzw. taśmą pośrednią. Taśma ta spełniała funkcje magazynu, do którego po kolei "przylepiało" się tonery o różnych barwach składowych, a następnie kolorowy obraz przenosiło "na raz" na kartkę papieru.

Fot. 20 - Mechanizm z taśmą pośrednią Źródło: www.swiatdruku.com.pl

Toner

Zanim przejdziemy do omówienia mechanizmów drukujących w poszczególnych typach drukarek laserowych, przyjrzyjmy się stosowanym w druku laserowym tonerom. Ciekawostką jest to, że pierwszym tonerem wykorzystywanym przez Chestera Carlsona były sproszkowane skrzydełka ciem. Na szczęście dla ciem, ich skrzydełka szybko zostały zastąpione mieszaniną mielonego grafitu lub roztartej sadzy wymieszanych z opiłkami metalu, którego zadaniem jest równomierne rozprowadzenie i oraz utrzymanie drobin węgla w tonerze. Ostatnim elementem tonerowej mieszaniny jest sproszkowana żywica sosnowa, której zadaniem jest utrwalenie wydruku po podgrzaniu kartki. Taki, klasyczny skład tonera stosowany był do połowy lat siedemdziesiątych ubiegłego wieku. Pierwszą modyfikacją było zastąpienie naturalnych żywic ich syntetycznymi, akrylowymi odpowiednikami wymieszanymi ze styrenowymi wypełniaczami. Jeśli chodzi zaś o sadzę i metal, to materiały te w czarnych tonerach stosuje się do dzisiaj, niemniej materiały te nie są już rozdrabniane mechanicznie, ale przygotowywane w specjalny sposób, gdyż uzyskanie wysokich rozdzielczości wydruku wymaga nie tylko precyzyjnych mechanizmów drukujących, ale również odpowiednich właściwości fizykochemicznych tonera. Toner wykorzystywany do wysokorozdzielczych wydruków nie może rozsypywać się poza wyznaczony obszar, nie może tworzyć poszarpanych krawędzi i pozostawiać białych, niewypełnionych obszarów na wypełnionych fragmentach wydruku. Innymi słowy krawędzie liter czy obiektów graficznych muszą być zawsze ostre, a zadrukowane obszary muszą być jednorodne.

Fot. 21 - Wypełnianie obszarów tonerem tradycyjnym i chemicznym Źródło: Konika Minolta

Aby powyższe warunki były spełnione, elementy wchodzące w skład tonera muszą być małe i gładkie. Najłatwiej wygładzić jest i zmniejszyć rozmiary polimerowego wypełniacza - mechaniczne rozdrabnianie żywicy akrylowej zastąpiono termicznymi metodami rozdrabniania, w których rozgrzany, płynny plastik wydmuchiwany jest pod wysokim ciśnieniem przez dysze o niewielkiej, mikronowej średnicy do komory termicznej o niskiej temperaturze. Żywica gwałtownie stygnąc tworzy równe, mikroskopijne i gładkie kuleczki. Przy produkcji tonerów zrezygnowano również ze stosowania żelaznych lub aluminiowych opiłków na rzecz otrzymywanej metodami elektrochemicznymi miedzi. Do produkcji lepszych jakościowo tonerów wykorzystuje się zaś skłonność materiałów do tzw. samoorganizacji. W technologii tej bardzo drobno zmielona miedź, sadza oraz rozpuszczone barwniki potrzebne do produkcji kolorowych tonerów, po zapewnieniu im odpowiednich warunków fizykochemicznych (szczegóły są tutaj ściśle strzeżoną tajemnicą poszczególnych firm), same tworząc agregaty cząsteczek tonera o wielkości ziaren nawet poniżej 10 mikrometrów. Co ważne, tak otrzymane ziarna mają tutaj w miarę foremne, obłe kształty. W trakcie wytwarzania ziaren metodą agregacji, producenci zaczęli również dodawać do tonera inne substancje chemiczne poprawiające jego właściwości elektrostatyczne, uwypuklające kolory oraz pochłaniające nadmiar wilgoci przeszkadzającej w druku w wysokiej rozdzielczości.

Tonery chemiczne

Najnowszą generacją tonerów są tzw. tonery chemiczne. Opracowano je po to, aby poprawić jakość laserowego druku kolorowego. Okazało się bowiem, że podczas termicznego utrwalania wydruków kolory blakły, barwniki potrafiły się mieszać nie dając prawidłowych przejść tonalnych, a barwne wydruki bardzo szybko płowiały. Problem ten rozwiązano przez zastosowanie w tonerach specjalnych wosków. Niestety, nałożenie na poziomie molekularnym wosku na cząsteczki tonera jest bardzo trudne i drogie. To między innymi dlatego pierwsze kolorowe drukarki laserowe wyposażane były w dodatkowe pojemniki służące do nanoszenia na przedostatnim etapie druku woskowej substancji zabezpieczającej wydruk, a wosk, jak można byłoby oczekiwać, nie był dodawany bezpośrednio do kolorowego tonera. Rozwiązaniem powyższego problemu okazały się tonery chemiczne, w których zamiast próbować otoczyć woskiem cząsteczki tonera, na woskową mikroskopijną kulkę nanosi się metodami chemicznymi (stąd nazwa tonerów) molekuły barwnika. W trakcie termicznego utrwalania wydruku wosk się wytapia i tworzy warstwę zabezpieczająca wydruk. Nowoczesne tonery chemiczne zapewniają bardzo wysoką trwałość wydruków wynoszącą ponad 150 lat, wysoką jakość wydruków, i co więcej, uzyskiwane przy ich użyciu przejścia tonalne kolorów są niewiele gorsze od tych uzyskiwanych na drukarkach atramentowych.


Fot. 22 - Toner chemiczny i tradycyjny pod mikroskopem Źródło: Konika Minolta

Lasery i diody

Dostępne w sprzedaży drukarki laserowe, zarówno kolorowe, jak i monochromatyczne, podzielić można na dwie grupy - drukarki laserowe z tradycyjnym mechanizmem drukującym oraz drukarki wykorzystujące diody LED. W tradycyjnej drukarce laserowej, pod pojęciem "lasera" rozumie się cały zespół elementów optycznych i mechanicznych odpowiadających za naniesienie na powierzchnię bębna drukowanego obrazu. W drukarkach laserowych źródłem światła jest dioda laserowa, której światło może być modulowane. Oznacza to, że podczas wydruku elektronika sterująca może zmieniać intensywność jej świecenia, dzięki czemu na bęben "przenieść" można obrazy o zmiennych wartościach intensywności nanoszonego tonera - jeśli światło pada z maksymalną mocą na dany punkt bębna, wówczas drukowany punkt jest najwyraźniejszy, jeśli wcale, to papier pozostanie biały, pośrednie moce lasera odpowiadają zaś różnym intensywnością zadruku tonerem o danym kolorze. Światło z lasera przechodząc przez soczewkę kierowane jest na specjalne, wielokątne zwierciadło obrotowe. Dzięki temu, że lustro to się obraca, a obrotem tym precyzyjnie steruje elektronika drukarki, wiązka światła jest kierowana dokładnie tam gdzie tworzone są kolejne punkty linii obrazu rysowanego na bębnie. Jak można się domyślić, po narysowaniu jednej linii obrazowej, bęben obracany jest o kąt dający na jego powierzchni przesunięcie odpowiadające szerokości linii obrazu i cykl tworzenia obrazu jest powtarzany, aż do chwili, gdy na bębnie nie zostanie naświetlony obraz całej drukowanej strony.

Fot. 23 - Klasyczny mechanizm drukarki laserowej Źródło: Computer Desktop Encyclopedia

W drukarkach wykorzystujących diody LED nie ma potrzeby stosowania ani układu optycznego ani lustra. Listwa z ułożonymi w rzędzie diodami LED umieszczona jest bezpośrednio nad bębnem - odległość listwy od bębna jest nie większa niż 0,1-0,3 mm. Długość listwy równa jest szerokości wykorzystywanego papieru, a gęstość rozmieszczenia miniaturowych diod odpowiada uzyskiwanej przez drukarkę maksymalnej rozdzielczości. Naświetlenie jednej linii obrazu na bębnie następuje po włączeniu tych diod, pod którymi ma się znajdować zadrukowany punkt, a moc ich świecenia reguluje stopień intensywności zadruku. Następnie światłoczuły bęben jest obracany i naświetlana jest kolejna linia - i tak "w kółko", aż do "zarysowania" całej powierzchni walca. Dalej proces druku przebiega już w standardowy sposób - na walec nanoszony jest toner, następnie przenoszony jest na papier i utrwalany.

Fot. 24 - Mechanizm drukarki LED Źródło: Océ

Zaletą drukarek laserowych z diodami LED są niższe koszty produkcji wynikające z prostszej konstrukcji urządzenia. Mniejsza liczba podzespołów mechanicznych i optycznych zwiększa również niezawodność urządzenia, jego rozmiary i ciężar. Większość obecnie sprzedawanych tanich domowo-biurowych drukarek laserowych wykorzystuje właśnie mechanizm z diodami LED. Z kolei drukarki z tradycyjnym mechanizmem laserowym charakteryzują się wyższą jakością wydruku i lepszą rozdzielczością. Tego typu mechanizmy stosowane są przede wszystkim w drukarkach biurowych, które wykorzystywane są w dużych firmach jako urządzenia obsługujące większe grupy robocze czy całe działy przedsiębiorstwa. Drukarki takie przeznaczone są do wydruków dziesiątek lub setek tysięcy kopii w ciągu miesiąca i wyposażane w kilka podajników dostosowanych do kartek papieru o różnej wielkości - nie ma tu ograniczenia związanego z szerokością listwy naświetlającej.

Kolorowe lasery

Pierwszą kolorową drukarką laserową była drukarka ColorScript Laser 1000, nieistniejącej już firmy QMS. Urządzenie to do sprzedaży trafiło w 1993 roku i kosztowało, bagatela, 12,5 tys. dolarów. W drukarce tej wykorzystano czteroprzebiegowy mechanizm drukujący, w którym każdy składowy kolor wydruku CMYK (Cyan - niebieskozielony, Magenta - purpurowy, Yelow - żółty i Black - czarny) nanoszony był oddzielnie - jeden za drugim.

Fot. 25 - Pierwszą kolorową drukarką laserową był QMS ColorScript Laser 1000. Na zdjęciu jedna z kolejnych drukarek firmy QMS - MagiColor 2

W drukarce z czteroprzebiegowym mechanizmem drukującym kartka musi czterokrotnie "przejść" przez mechanizm drukarki, przez co druk jest wolniejszy, ale urządzenia tego typu są tańsze - mają tylko jeden mechanizm drukujący, podczas nanoszenia tonerów o kolejnych barwach składowych podmieniane są jedynie zbiorniki z tonerem. Drugim typem kolorowych drukarek laserowych są drukarki jednoprzebiegowe. Stosowane są tu cztery niezależne mechanizmy drukujące, co oczywiście zwiększa ich koszty produkcji, ale dzięki temu kartka "przechodzi" przez drukarkę tylko raz, a sam wydruk jest znacznie szybszy. Drukarki jednoprzebiegowe nieustępują w prędkości druku drukarkom monochromatycznym i mogą bez problemu drukować do 20-40 stron na minutę. Co więcej, najnowsze konstrukcje kolorowych drukarek laserowych korzystają przede wszystkim z mechanizmów z diodami LED, dzięki temu koszty ich produkcji nie wzrastają w sposób dramatyczny i urządzenia takie można już kupić za niewiele ponad 500 zł. Obecnie jedną z najtańszych na rynku kolorowych drukarek laserowych jest Samsung CLP-310 kosztujący ok. 550 zł.

Fot. 26 - Mechanizm druku czteroprzebiegowego Źródło: www.swiatdruku.com.pl

Fot. 27 - Mechanizm druku jednoprzebiegowego Źródło: www.swiatdruku.com.pl

Rozwiązaniem łączącym zalety obu powyższych konstrukcji jest mechanizm 4-2-1. W mechanizmie tym wykorzystano zespół specjalnie zaprojektowanych wałków pośrednich, przenoszących elektrostatycznie tonery o barwach składowych, w taki sposób, że możliwy jest druk jednoprzebiegowy, ale w drukarce nie ma potrzeby powielania mechanizmu drukującego. Podobna idea konstrukcyjna wykorzystywana były również, we wspomnianych wcześniej, niektórych modelach starszych drukarek kolorowych z taśmą pośrednią.

Fot. 23 - Mechanizm 4-2-1 Źródło: www.swiatdruku.com.pl

Drukarki atramentowe

Drukarki atramentowe nazywane często "plujkami" są obecnie najpowszechniejszą kategorią drukarek. Urządzenia tego typu można spotkać dosłownie wszędzie - w domach, biurach firmach, sklepach, urzędach czy fabrykach. Są one też niezmiernie tanie - najtańsze modele kosztują niewiele ponad 100 zł. Co więcej, atramentówki nie tylko pozwalają w miarę szybko drukować czarno-białe i kolorowe dokumenty, ale większość, nawet najtańszych modeli plujek zapewnia fotograficzną jakość wydruku, a także pozwala drukować na specjalnym papierze fotograficznym, o którym za chwilę. Dzięki czemu wydrukowane zdjęcia nie tylko nie ustępują pod względem jakości tym otrzymanym z fotolabu, ale w wielu wypadkach również je przewyższają. Podstawy konstrukcji drukarki atramentowej i zasadę jej działania opracował w 1976 roku Ichiro Endo - inżynier zatrudniony w firmie Canon. Pod koniec 1977 roku firma Siemens, na podstawie opublikowanych pół roku wcześniej przez Ichiro Endo w czasopismach naukowych prac, wyprodukowała pierwszą drukarkę atramentową oznaczoną symbolem PT 80i. Drukarka Siemensa wyposażona była w głowicę z 12 dyszami generującymi krople metodą piezoelektryczną. Maksymalna prędkość druku dla PT80i wynosiła 270 znaków na sekundę.

Fot. 29 - Pierwsza czarno-biała pecetowa drukarka atramentowa HP ThinkJet Źródło: HP Computer Museum

Drukarki atramentowe swoją popularność zawdzięczają jednak przede wszystkim firmie Hewlett-Packard i ich pionierskim konstrukcjom plujek. W 1984 roku na rynku pojawiła się pierwsza czarno-biała drukarka HP ThinkJet, która drukowała 150 znaków na sekundę. Cztery lata później zadebiutowała zaś atramentowa drukarka HP DeskJet (model oznaczony symbolem C2276A). Była to pierwsza na świecie drukarka atramentowa, której cena nie przekraczała 1000 dolarów. Kolejnym kamieniem milowym w rozwoju atramentowej technologii, była drukarka HP DeskJet 500C z 1991 roku - pierwsza na świecie kolorowa drukarka atramentowa.

Fot. 30 - Drukarka atramentowa HP DeskJet z 1988 roku źródło: HP Computer Museum

Kroplą po papierze

Drukarki atramentowe, niezależnie od typu, do druku wykorzystują atrament, który w postaci mikroskopijnych kropel wystrzeliwany jest z głowicy w kierunku zadrukowywanego arkusza papieru. Kropelki te padając na kartkę tworzą zaś wydruk. Sam atrament wyrzucany jest natomiast z kilkudziesięciu miniaturowych dysz, a nad poprawnym rozmieszeniem na kartce kropel i ich wielkością czuwa elektronika sterująca urządzenia. Głowica strzelająca atramentem przesuwając się wzdłuż papieru tworzy wydruk.

Fot. 31 - Zasada działania drukarki atramentowej Źródło: www.circuitree.com

Precyzyjne umiejscowienie kropli na kartce papieru nie stanowi większego problemu, gdyż położenie dyszy w pionie i poziomie można kontrolować za pomocą silników krokowych przesuwających zarówno papier, jak i głowicę. Zadrukowywanie kartki przy wykorzystaniu głowicy z jedną lub nawet kilkoma dyszami trwałoby bardzo długo, dlatego współczesne drukarki korzystają z głowic wyposażonych w setki, a nawet tysiące dysz. Ich liczba, tak jak ma to miejsce w wypadku drukarek firmy HP, może nawet przekroczyć 4 tys., gdzie dla każdego koloru w systemie sześciokolorowym stosuje się po 700 dysz.

Fot. 32 - Budowa głowicy drukujące w systemie HP SPT Źródło: HP

Aby zwiększyć precyzję wydruku usytuowane w pionowych rzędach dysze są między sobą przesunięte. Średnica otworu dysz w obecnie sprzedawanych drukarkach ma od 10 do 20 mikrometrów. Z kolei objętość wystrzeliwanej kropli można zmieniać od ok. 0,5-0,8 pikolitra do ok. 20-25 pikolitrów, w zależności od modelu drukarki. Tak małe kropelki pozwalają bez problemu uzyskać rozdzielczości przy druku fotograficznym rzędu 9600×2400 dpi. Mniejsze średnice dysz wykorzystuje się do "plucia" atramentem kolorowym, większe zaś drukują w kolorze czarnym. Z kolei zmienna wielkość kropli stosowana jest po to, aby atrament na wydruku się nie zlewał się lepiej można było odwzorować przejścia tonalne.

Fot. 33 - Najczęstsze błędy przy druku atramentowym Źródło: HP

W nowoczesnych drukarkach atramentowych powszechnie stosuje się również mechanizm zapobiegający powstawaniu błędów wydruku związanych z nierównym podawaniem do dyszy atramentu. Rozwiązanie to polega na wykorzystaniu ciśnieniowego systemu zasilania tuszem, który zapobiega zapowietrzeniu się układu oraz dodatkowo zmniejsza zużycie atramentu, gdyż w tzw. trybie rewersyjnym pompka ciśnieniowa usuwa jego nadmiar. Współczesne głowice drukujące są również bardzo szybkie. W większości średniej i wyższej klasy drukarek atramentowych bez problemu osiąga się prędkość wystrzeliwania kropel (liczoną dla całej głowicy) dochodzącą do 140-150 milionów kropel na sekundę. Taka szybkość plucia pozwala drukować z prędkością powyżej 30 kolorowych stron na minutę, ale, oczywiście w trybie znakowo-rysunkowym, a nie fotograficznym. W tym ostatnim szybkość druku fotografii A4 dochodzi zaś do prędkości około jednej fotografii na minutę. Wszystkie kolorowe drukarki atramentowe korzystają z tuszy o czterech podstawowych barwach CMYK. W modelach dedykowanych do wydruków fotograficznych, w celu zwiększenia dokładności odwzorowania barw często stosuje się zasobniki z sześcioma lub ośmioma kolorowymi tuszami.

Technologie plucia

Obecnie w drukarkach wykorzystuje się dwie konkurencyjne techniki, dzięki którym atrament może być wystrzeliwany z dysz w kierunku papieru. Pierwsza metoda to technologia termiczna, druga piezoelektryczna. W technologii termicznej wykorzystuje się zjawisko odparowywania atramentu pod wpływem wysokiej temperatury. W urządzeniach termicznych pod dyszą montowany jest miniaturowy układ grzewczy, który dosłownie w czasie kilku mikrosekund zamienia niewielką ilość cieczy w gaz. Powstający przy tym pęcherzyk, powiększając swoją objętość zwiększa ciśnienie otaczającego go atramentu. Dzięki temu tusz w postaci kropli zostaje wyrzucony z dużą siłą przez dyszę na zewnątrz głowicy. Wielkość wystrzelonej kropli, kierunek jej lotu oraz jej kształt zależą przede wszystkim od wytworzonego ciśnienia oraz profilu dyszy.

Fot. 34 - Wydruk atramentowy przy wykorzystaniu głowicy termicznej Źródło: www.inkjetworkshop.com

Z kolei w technologii piezoelektrycznej do wystrzeliwania atramentu wykorzystuje się, jak sama nazwa wskazuje, efekt piezoelektryczny. Zjawisko piezoelektryczności polega na tym, że po przyłożeniu napięcia do materiału piezoelektrycznego (np. kwarcu) ulega on odkształceniu. Odkształcenie to jest proporcjonalne do przyłożonego napięcia - im jest ono wyższe, tym bardziej odkształca się materiał piezoelektryczny. Dzięki temu, przykładając do odpowiednio ukształtowanej elektrody piezoelektrycznej znajdującej się tuż pod dyszą różne wartości napięcia, można w łatwy sposób kontrolować ciśnienie tuszu w dyszy i wystrzeliwać w kierunku papieru krople tuszu o zadanej, ściśle kontrolowanej wielkości. W metodzie termicznej działanie grzejnika jest zaś w pewnym sensie przypadkowe, co sprawia, że wystrzeliwane krople mają za każdym, razem różną wielkość, niemniej mieszczą się one w określonych przez konstruktorów granicach - co prawda można tutaj dokładnie przypilnować narost temperatury, ale już proces tworzenia się pęcherzyka, jego wielkość oraz ciśnienie par są losowe.

Fot. 35 - Wydruk atramentowy przy wykorzystaniu głowicy piezoelektrycznej Źródło: OKI

Jak już wspomnieliśmy, głowica piezoelektryczna jest dużo bardziej precyzyjna. Jest ona też szybsza i pozwala wystrzeliwać ponad 40 tys. kropel na sekundę. Dysza głowicy termicznej jest w stanie "wyprodukować" ok. 20 tys. kropel na sekundę, ale ze względu na prostszą konstrukcję dysze termiczne są ciaśniej upakowane - stąd głowice termiczne, jako całość, wystrzeliwują więcej milionów kropel na sekundę niż głowice piezoelektryczne. Warto też wiedzieć, że konstrukcja głowicy piezoelektrycznej jest znacznie trwalsza niż głowicy termicznej, ale dużym niebezpieczeństwem grożącym mechanizmowi drukującemu jest możliwość zatkania się dyszy na skutek zaschnięcia w niej atramentu. W wypadku głowic termicznych element grzejny z czasem się zużywa wytwarzając coraz mniej ciepła, w coraz bardziej niekontrolowany sposób. Dlatego w drukarkach z głowicami piezoelektrycznymi, produkuje je przede wszystkim Epson, wymienia się zazwyczaj tylko pojemniki z tuszem, zaś w drukarkach termicznych (HP, Lexmark, Canon) wymienne są zaś zbiorniki z atramentem, które zintegrowane są od razu z zestawem dysz.

Fot. 36 - Ewolucja głowic i systemów drukowania atramentowego firmy HP źródło: HP

Największą zaletą metody termicznej są stosunkowo niskie koszty wykonania głowicy - proces technologiczny sprowadza się do naparowania elektrod, naniesienia elementów grzejnych i osłony głowicy oraz wytrawienia w krzemie dysz i kanałów (tu wykorzystuje się litografię). W wypadku głowic piezoelektrycznych kroków technologicznych jest kilkadziesiąt i wymaga zastosowania podobnych technologii jakie wykorzystywane są przy produkcji układów scalonych.

Tajemnice atramentu...

Każdy atrament, niezależnie od tego czy przeznaczony jest do drukarki atramentowej czy do napełniania pióra wiecznego, złożony jest z dwóch podstawowych składników - rozpuszczalnika i barwnika nadającego tuszowi kolor. W wypadku drukarek atramentowych receptura zarówno w wypadku rozpuszczalnika, jaki i barwnika dobierana jest do typu głowicy drukującej. Innymi słowy, atrament dla drukarek atramentowych wykorzystujących głowice termiczne i dla plujek z głowicami piezoelektrycznymi będzie nieco się różnił, a skład, podobnie jak w wypadku tonera do drukarek laserowych, jest pilnie strzeżoną tajemnicą producenta.


Fot. 37 - Zachowanie się atramentu pigmentowego i barwnikowego Źródło: www.swiatdruku.com.pl, Epson

Czynnikami wpływającymi również na recepturę tuszu są wielkości, kształt i materiał, z których wykonano dysze, a także papier, na którym będziemy drukowali - stąd u niektórych producentów rozróżnia się tusze do papierów fotograficznych lub zwykłych, niemniej zdecydowana większość atramentów, niezależnie czy jest to tusz fotograficzny, czy zwykły, jest na tyle uniwersalna, że pozwala na wydruk na różnych rodzajach nośnika. Ostatnią istotna cechą atramentu jest to, że nie może on "schodzić" z papieru, a wydruk, nawet jeśli został pozostawiony na słońcu nie może zbyt szybko wyblaknąć, ani spłowieć.

Fot. 38 - Dysze drukarki atramentowej pod mikroskopem źródło: HP

Obecnie produkowane atramenty podzielić można na dwa rodzaje - tusze pigmentowe oraz barwnikowe. Własności fizykochemiczne obu rodzajów atramentu są różne. W atramentach barwnikowych stosuje się cząsteczki barwnika, których wielkość nie przekracza 10 nanometrów. Innymi słowy, są to po prostu molekuły (cząsteczki chemiczne) barwnika rozpuszczone w rozpuszczalniku. Z kolei w tuszach pigmentowych stosuje się zespoły cząsteczek (tzw. agregaty) złożone z wielu molekuł barwnika. Takie agregaty zawarte w tuszu nazywa się pigmentami. Wielkość pigmentu waha się od 20 do 200 nm. Podstawową różnicą między tuszami barwnikowymi i pigmentowymi jest to, że w tym drugim wypadku pigmenty nie są rozpuszczone w rozpuszczalniku, lecz tworzą w nim zawiesinę.
Z faktu, że tusze do drukarek atramentowych wykorzystują albo barwniki albo pigmenty wynikają dwie istotne konsekwencje. Otóż w atramencie pigmentowym pigmenty naniesione na papier pozostają na jego powierzchni. Dzięki temu uzyskany wydruk ma bardzo ostre kontury, głęboką, ciemną barwę, a papier użyty do druku może być gorszej jakości. W wypadku atramentów barwnikowych cząsteczki wnikają natomiast w głąb struktury papieru i nasączają jego włókna. Dlatego, do uzyskania wydruków odpowiedniej jakości wymagają one lepszego, chłonącego rozpuszczalnik tylko w określonych granicach, papieru. W przeciwnym wypadku wydruk będzie się "rozlewał".
Największą zaletą atramentów barwnikowych jest to, że bardzo łatwo mieszać je ze sobą. Dzięki temu, korzystając z tuszy barwnikowych otrzymuje się na wydruku znacznie większą przestrzeń barwną. Z kolei tusze pigmentowe mieszają się gorzej i aby uzyskać prawidłowe przejścia tonalne agregaty barwników o różnym kolorze muszą być mniej więcej tej samej wielkości, co niekiedy sprawia producentom sporo kłopotu. Jeżeli pigmenty atramentów poszczególnych barw CMYK są różnej wielkości, wówczas mniejsze pigmenty "toną" w większych i na wydruku zamiast prawidłowych przejść tonalnych widoczne będzie niekontrolowane rozlewanie się barw.
Obecnie większość wykorzystywanych w drukarkach atramentowych tuszy to atramenty barwnikowe. Znacznie rzadziej stosowane są atramenty pigmentowe, gdyż, jak już wspomnieliśmy, w tym wypadku dość trudno osiągnąć jednakową wielkość agregatów dla tuszy o poszczególnych barwach składowych CMYK. Co ciekawe, niektórzy producenci w niektórych modelach drukarek (tak jest np. w drukarkach HP z serii OfficeJet) stosują systemy mieszane. Tusz czarny jest atramentem pigmentowym, dającym głębszą czerń, zaś do wydruku barw CMY stosuje się tusze barwnikowe.
Warto też wspomnieć o atramencie DURABrite firmy Epson, który pojawił się na rynku kilka lat temu. Jest to atrament pigmentowy, w którym agregat barwnika otoczony został specjalną polimerową otoczką. Taka konstrukcja tuszu sprawiła, że możliwy stał się wydruk o fotograficznej jakości nawet na zwykłym papierze kserograficznym. Niejako przy okazji, dzięki polimerowej otoczce, tusz ten jest wodoodporny. Dzieje się tak dlatego, że po wyschnięciu polimer otaczający pigment zapewnia trwałą ochronę wydruku. Wydruk taki bez obawy zamoczyć można w wodzie, a tusz się nie rozmyje. Jak twierdzi Epson, trwałość dokumentu wydrukowanego za pomocą atramentu DURABrite szacowana jest na ponad 80 lat.

...i papieru

Ostatnim elementem wpływającym na jakość atramentowego wydruku jest wykorzystywany papier. Do wydruków na drukarkach atramentowych powinno się bowiem używać papieru o specjalnej strukturze włókien, zapewniającej odpowiednią chłonność tuszu. Dzięki temu uzyskany wydruk, czy to czarno-biały, czy też kolorowy, będzie bardzo dobrej jakości. Tego typu papiery oznaczane są zawsze jako specjalne papiery do drukarek atramentowych. Oczywiście, można też drukując na plujce korzystać ze zwykłego papieru kserograficznego, ale należy pamiętać, że taki wydruk będzie zawsze nieco gorszy.
Papiery do drukarek atramentowych sprawdzą się bardzo dobrze przy wydrukach prezentacji, rysunków i tym podobnych kolorowych wydruków, niemniej należy pamiętać, że wydruk fotografii w dobrej, fotograficznej, jakości wymaga już specjalnego papieru fotograficznego. Papier taki trudno nazwać już zwykłym papierem, gdyż tak naprawdę jest on specjalnie zaprojektowaną wielowarstwową polimerową strukturą ułatwiającą schnięcie i wchłanianie atramentu barwnikowego. Mało tego, papier fotograficzny projektowany jest zawsze do współpracy z konkretnym modelem atramentu danego producenta.
Współczesny papier fotograficzny to polimerowy kompozyt składający się z przynajmniej kilku warstw. Pierwsza warstwa, nazywana warstwą obrazu, składa się minimum z trzech specjalnych powłok. Na samej górze znajduje polimer, który umożliwia szybkie i równomierne przyjmowanie tuszu wystrzeliwanego z głowicy drukarki. Do zadań tej warstwy należy również ochrona wydrukowanego zdjęcia przed uszkodzeniami (zarysowaniami), wodą i blaknięciem.
Pod tą warstwą polimeru znajduje się druga powłoką należąca do warstwy obrazowej, a mianowicie warstwa kapilarna. Jej podstawowym zadaniem, jest związanie barwników, dzięki czemu zapewniona zostaje wysoka ostrość punktowa drukowanego zdjęcia. Dodatkowo druga warstwa musi również do maksimum skracać czas schnięcia atramentu oraz zabezpieczyć wydruk przed czynnikami zewnętrznymi takimi jak powietrze i jego zanieczyszczenia. Trzecim, ostatnim elementem warstwy obrazowej jest powłoka izolacyjna wykonana najczęściej z polietylenu. Jej zadaniem jest zablokowanie możliwości wnikania tusz w głąb podłoża - musi on pozostać w warstwie obrazowej. Te trzy opisane przed chwilą powłoki odpowiadają bezpośrednio za jakość otrzymywanego fotograficznego wydruku.

Fot. 39 - Dostosowanie atramentu do współpracy z konkretnym typem papieru Źródło: HP

Pod warstwą obrazową znajduje się kolejna, najgrubsza warstwa papieru fotograficznego nazywana podłożem. W zależności od producenta może być ona wykonana bądź to z papieru, bądź to z polimeru. Jej zadaniem jest zapewnienie wystarczającej sztywności całej kartce, a jej grubość i tzw. gramatura, czyli ciężar metra kwadratowego, determinują zastosowanie danego typu papieru fotograficznego do różnych potrzeb. Na przykład papier o innej gramaturze wykorzystuje się do wydruku plakatów, o innej do druku kolorowych grafik czy fotografii-obrazów, a jeszcze innej do wydruku zdjęć, które umieścimy w albumie. Informacje o przeznaczeniu papieru fotograficznego powinny być umieszczone na jego opakowaniu.
Ostatnią warstwą papieru fotograficznego jest tzw. powłoka spodnia. Jej zadaniem jest zapobieżenie zwijaniu się papieru i dzięki niej uzyskuje się gładki, płaski arkusz. Powłoka spodnia najczęściej jest po prostu sztywnym polimerem lub papierem, w którym włókna celulozy ułożone są prostopadle w stosunku do włókien znajdujących się w warstwie podłoża. Niektóre papiery od spodu pokryte są jeszcze dodatkowo tzw. warstwą bazową. Jest to specjalny wodoodporny polimer, najczęściej otrzymany na bazie teflonu, zabezpieczający papier fotograficzny od spodu przed działaniem wilgoci. Jego dodatkowym zadaniem jest również niedopuszczenie do sklejenia się ze sobą dwóch fotografii, które przechowywane są np. w pudełku.

Fot. 40 - Struktura papieru fotograficznego dla drukarek atramentowych Źródło: Enter

Producenci drukarek atramentowych zalecają, aby do ich wyrobów stosować zawsze oryginalne tusze, a do współpracy z tymi ostatnimi produkowane przez nich papiery fotograficzne - np. firma HP chwali się, że jej technologia atramentów pigmentowych HP Vivera przy stosowaniu odpowiednich papierów zapewnia bardzo dobrą jakość obrazu, wodoodporność oraz odporność na blaknięcie przez ponad 200 lat. Niemniej, jak się okazuje w praktyce, wcale nie musimy trzymać się ściśle takich zleceń producenta. Pomimo tego, że konkretny rodzaj papieru był opracowywany do konkretnego rodzaju tuszu, to często papier innego producenta lepiej sprawdza się z danym tuszem w praktyce. Najlepszym rozwiązaniem, zalecanym przez wielu profesjonalnych fotografów, jest eksperymentalny dobór papieru do wydruków fotografii. Po prostu, używając danego tuszu pochodzącego od danego producenta (może być to np. atrament alternatywny, a warto wiedzieć, że w sprzedaży są również dostępne atramenty alternatywne dedykowane specjalnie do fotografii artystycznej i fotografii profesjonalnej) sami zróbmy kilka lub kilkanaście wydruków na różnych modelach papieru fotograficznego i wybierzmy ten, który nam najlepiej odpowiada. Pamiętajmy jednak, że po wymianie atramentu na model pochodzący od innego, ponownie trzeba przeprowadzić eksperymenty z wydrukiem na różnych papierach, gdyż niemal zawsze z innym tuszem najlepiej będzie współdziałał zupełnie inny model papieru.

Inne typy drukarek

Wspomniane na początku artykułu pozostałe typy drukarek są obecnie znacznie rzadziej spotykane, jednak na zakończenie warto poświecić im kilka słów. Drukarki stałoatramentowe wykorzystują do druku tusz w postaci stałej. Tusz ten przed wydrukiem jest pod wpływem temperatury rozpuszczany i w stanie ciekłym nanoszony na kartkę. Drukarka stałoatramentowa składa się z trzech głównych zespołów - układu sterującego, głowicy nanoszącej atrament na bęben drukujący oraz bębna transferowego nanoszącego obraz na papier. Drukarki stałoatramentowe najczęściej wykorzystuje się do wydruku fotografii.

Fot. 40a - Druk stałoatramentowy Źródło: Xerox

Kolejny nieco rzadziej niż drukarki atramentowe i laserowe wykorzystywany typ drukarek, to drukarki termiczne. Urządzenia tego typu do sporządzania wydruków wykorzystują specjalny papier termiczny, który ciemnieje pod wpływem temperatury. Dzięki temu w drukarkach takich nie są potrzebne ani taśma barwiąca, ani toner, ani tusz. W drukarkach termicznych specjalna głowica termiczna w wyznaczonych miejscach bezpośrednio dotyka papieru i pozostawia na nim ślad. Tego typu drukarki były popularne w połowie lat 80. ubiegłego wieku np. taką zasadą działania charakteryzował się ZX Printer dedykowany do pracy z mikrokomputerem ZX Spectrum. Obecnie drukarki termiczne najczęściej spotykane są w konstrukcjach kas fiskalnych.


Fot. 41-42 - Zasada druku termicznego i drukarka ZX Printer Źródło: Wikipedia

Kolejną wymienioną na początku grupą drukarek są drukarki termotransferowe. Do swojego działania wykorzystują specjalną taśmę termiczną pokrytą stałym polimerowym tuszem. Po podgrzaniu przez głowicę termotransferową taśmy w odpowiednich miejscach i dociśnięciu papieru, drukowany obraz przenoszony jest na kartkę. Drukarki termo transferowe wykorzystywane są przede wszystkim w przemyśle oraz handlu i służą do drukowania kodów kreskowych i etykiet.

Fot. 43 - Zasada druku termotransferowego Źródło: Wikipedia

Na podobnej zasadzie działa ostatni z omawianych typów drukarek - drukarki termosublimacyjne. W ich przypadku barwnik znajduje się na specjalnej trójkolorowej taśmie. Specjalna głowica podgrzewa punktowo taśmę i barwnik przechodzi bezpośrednio ze stanu stałego w gazowy. Odparowując barwnik osiada na papierze w ściśle określonych miejscach i w ściśle określonej ilości wynikającej z "siły" podgrzania taśmy - odcień każdego punktu można bardzo dokładnie kontrolować, zmieniając temperaturę oraz czas trwania transferu. Większość drukarek termosublimacyjnych nakłada kolory CMYK, jeden po drugim (przesuwając barwną taśmę), tworząc w ten sposób kolorowy wydruk. Druk termosublimacyjny cechuje się bardzo wysoką, fotograficzną jakością, dużo lepszą od tej uzyskiwanej z drukarek atramentowych, dlatego tego typu drukarki wykorzystywane są przede wszystkim do wydruków fotografii wysokiej jakości.

Fot. 44/44a - Zasada druku termosyblimacyjnego Źródło: OKI, Computer Desktop Encyclopedia

Fot. 45 - Trójkolorowa taśma do drukarki termosublimacyjnej Źródło: Xerox
Oczywiście przedstawiony tu podział drukarek to nie jedyny podział tego typu urządzeń. Drukarki podzielić można np. na drukarki biurowe, domowe, fotograficzne, jednofunkcyjne czy wielo funkcyjne.