Tlačiarne

V tomto referáte sa zaoberám zariadeniami, ktoré už v dnešnej dobe patria naozaj k neodmysliteľnej súčasti každej kancelárie a skoro každej domácnosti, ktorá má pod svojou strechou počítač.
Tlačiarenské firmy ako Xerox, Hevelet Packard alebo Cannon sa s príchodom internetu začali zaoberať tým, že s príchodom elektronickej pošty sa zníži používanie papiera, čím sa zníži aj používanie tlačiarní, kopírok a faxov. Vlády niektorých krajín dokonca nariadili niektorým firmám, ktoré vyrábajú tlačiarne a podobný sortiment, aby sa pripravili na blízky krach a zánik. Situácia sa však vyvíjala inak. S príchodom internetu vzrástla spotreba papiera o 40% čím priamo úmerne vzrastá aj množstvo tlačiarní, ktoré sa každodenne používajú. V súčasnosti tlačiarne vyrába veľa firiem, ktoré vyrábajú rozličné tlačiarne všetkých druhov. Kto toho o tlačiarňach veľa nevie, rozlišuje ich na čiernobiele a farebné maximálne laserové a atramentové.
Je však oveľa viac druhov tlačiarní, ktoré pracujú na rôznych a veľmi zaujímavých princípoch. Opíšem iba niektoré z nich, preto že opísať činnosť všetkých typov tlačiarní nemám ani dosť podkladov ani dostatok vedomostí.


ATRAMENTOVÉ TLAČIARNE


Princíp činnosti:

Atramentová tlač je založená na presnom vystreľovaní kvapiek atramentu na tlačové médium (papier, fólia a pod.). Atrament umiestnený v zásobníku sa nanáša na médium cez dýzy na tlačovej hlave. Na kvalite výsledného obrazu sa do značnej miery podieľajú vlastnosti samotného atramentu, hustota atramentových kvapiek (tzv. dpi - Dots Per Inch alebo počet umiestnených bodov na jeden palec) a ich tvar, a aj elektronický vyhodnocovací systém a prvotné spracovanie tlačených údajov. Atramentové tlačiarne sú rozdeľované podľa toho, aký spôsob používajú na generovanie kvapky. Pri termostatickom princípe sa atrament veľmi rýchlo zohreje v priestore tlačovej hlavy. Zohriatím sa vytvorí v tlačovej hlave tlak a cez tlačovú dýzu sa atrament vystrelí na médium. Zo zásobníka sa následne premiestni atrament do tlačovej hlavy a celý proces sa opakuje (napr. Hewlet Packard, Canon, Xerox). Pri piezoelektrickom princípe sa vytvára vplyvom elektrického prúdu na piezokryštál tlak potrebný na vystrelenie kvapky (napr. Epson). Inteligentná riadiaca elektronika pritom zaistí taký tvar generovanej kvapky, aby sa dosiahla vysoká kvalita tlače.


Faktory ovplyvňujúce kvalitu tlače:

Jedným z faktorov je hustota kvapiek dopadajúcich na papier.

Kvôli tomu sa pri tlačiarňach uvádza údaj o použitej technológii (napr. Hewlet Packard uvádza ako kvalitu tlače PhotoREt). Používa sa tiež technológia Drop Modulation, kde sa riadi aj veľkosť generovanej kvapky. V niektorých modeloch sa riadi aj tvar vystrelenej kvapky. Ďalším faktorom ovplyvňujúcim výslednú kvalitu je zloženie atramentu. Niektoré tlačiarne používajú tzv. pigmentový atrament hlavne pri čiernej farbe. Napr. Epson používa v najnovších modeloch pigmentovú tlač aj pri farebných atramentoch. Na rozdiel od klasického atramentu (substancia rozpustená napr. vo vode alebo liehu) obsahuje pigmentový atrament nerozpustné zrniečka farbiva. Tieto zrniečka ostávajú pri prenose na papier na jeho povrchu. Vďaka tomu je vytlačený dokument kontrastný a dlhodobo odoláva vplyvom okolitého prostredia, a to bez zmeny pôvodného odtieňa. Ďalším faktorom, výraznejšie ovplyvňujúcim kvalitu tlače, sú vlastnosti používaného papiera. S dnešnými tlačiarňami je možné tlačiť na bežný kancelársky papier, tlačivá a formuláre. V atramentových tlačiarňach nie je až taký problém hrúbka tlačeného média, skôr jeho rozpíjavosť (hlavne v minulosti). Chemické zloženie atramentu sa zdokonalilo do takej miery, že sa dosiahne prijateľná kvalita aj na obyčajnom papieri.


Rýchlosť tlače:

Rýchlosť tlače sa udáva v počte vytlačených strán za minútu (ppm - Pages Per Minutes). Výrobcovia väčšinou udávajú rýchlosť pre najrýchlejší režim tlače (najmenej kvalitný). A ďalej merajú rýchlosť tlače tak, že namerajú dobu od prvého po posledný pohyb tlačovej hlavy). Treba si uvedomiť, že udávané rýchlosti sa môžu rôzniť v závislosti od zložitosti predlohy, použitej aplikácie a konfigurácie pripojeného počítača.


Režimy tlače:

Väčšinou sa používajú tri základné režimy: najrýchlejší (Fast, EconoFast), normálny a najkvalitnejší (Best, Fine, DTP a pod.). Najrýchlejší režim sa používa na veľmi rýchlu tlač dokumentov, ktoré neslúžia na prezentáciu dokumentov. Tento režim zároveň potrebuje najmenej atramentu. Normálny režim býva predvolený a používa sa najčastejšie. Ide o kompromis medzi rýchlosťou, kvalitou a spotrebou atramentu. Najkvalitnejší režim sa používa pri tlači na bežné papiere, hlavne pri fotografiách, zložitých grafických objektoch a potrebe prezentácie výsledkov. Okrem základných režimov sa používajú aj ďalšie režimy pri tlači na špeciálne papiere.


Rozlíšenie:

Je to jeden z rozhodujúcich parametrov tlačiarne. Ide o údaj, koľko bodov dokáže vytlačiť tlačiareň na jeden palec.

Udáva sa v jednotkách dpi (Dots Per Inch), pričom rozlíšenie tlačiarne sa často udáva vo forme: horizontálne dpi x vertikálne dpi. Bežne predávané tlačiarne v súčasnosti dosahujú rozlíšenie až do 1200 x 1200 dpi alebo 1440 x 720 dpi. Čím je rozlíšenie vyššie, tým je výsledný obraz kontrastnejší a jemnejší. Na druhej strane s rastom rozlíšenia rastie aj čas nevyhnutný na spracovanie obrazu. Preto pri zmenšení rozlíšenia sa zrýchli vytlačenie strany.


Atramentové zásobníky:

Takmer všetky atramentové tlačiarne pracujú v režime CMYK (Cyan - azúrová, Magenta- purpurová, Yellow - žltá a Black - čierna). Ostatné farebné odtiene sa vytvárajú miešaním týchto základných odtieňov. Prvé atramentové tlačiarne boli určené na tlač čierneho textu. V prvých farebných tlačiarňach sa museli vymieňať kazety s atramentom na tlač čierneho textu a na tlač farebného dokumentu. Pokiaľ sa použila farebná tlačová hlava na tlač čierneho textu, vytvorila sa čierna farba kombináciou farebných atramentov, čo bolo veľmi neekonomické. V dnešných atramentových tlačiarňach je oddelený zásobník (často tlačová hlava aj so zásobníkom) na čiernu farbu, ostatné farby sú umiestnené buď v jedinej kazete, alebo v samostatne vymeniteľných zásobníkoch vo farebnej tlačovej hlave. Obe tlačové hlavy sú umiestnené v tlačiarni súčasne a nie je potrebná výmena. Výhodou je, že ak sa tlačí viac textu ako farebnej grafiky alebo naopak, musí sa vymeniť len tá kazeta, ktorá sa už minula. A ideálne pritom je, ak sú jednotlivé farby umiestnené v samostatných zásobníkoch. V niektorých tlačiarňach sa používa špeciálna fotografická kazeta, ktorá oproti farebnému režimu CMYK obsahuje navyše zoslabené odtiene základných farieb. Používa sa pri tlači fotografií, pričom sa však musí použiť špeciálny papier, aby sa dostavila požadovaná kvalita.




Zásobníky na papier:

Kapacita vstupného zásobníka na papier by mala byť čo najväčšia, aby bol používateľ čo najmenej zaťažovaný nutnosťou dopĺňať papier. Väčšinou však majú atramentové tlačiarne menšiu kapacitu, ako laserové a výstupný zásobník má obyčajne menšiu kapacitu ako vstupný. Dráha papiera počas tlače je o niečo jednoduchšia v porovnaní s laserovými tlačiarňami, a preto môže byť médium, na ktoré sa tlačí, o niečo hrubšie. Horným obmedzením hrúbky papiera býva gramáž 200g/ m2 (bežne sa používa papier s gramážou 80g/ m2).


Špeciálne tlačové média:

Odlišujú sa svojou kvalitou, gramážou a veľkosťou. Patrí sem mnoho druhov papiera, ktoré majú nízku rozpíjavosť, vysokú priľnavosť atramentu a relatívne nízku cenu.

Ďalej fotografické papiere, zvyčajne lesklé, atrament na nich zväčša dlhšie schne, ale fotografie na nich sú vynikajúcej kvality. K špeciálnym tlačovým médiám patria napr. aj nažehľovacie fólie (napr. na tričko) a rôzne iné fólie (napr. na prezentácie).


Prevádzkové náklady:

Nevýhodou atramentových tlačiarní sú ich prevádzkové náklady. Cena za vytlačenie jednej strany je v prípade atramentových tlačiarní vo všeobecnosti vyššia ako v prípade laserových tlačiarní. V rámci jedného výrobcu bývajú prevádzkové náklady tým vyššie, čím je tlačiareň lacnejšia. Najlacnejšie atramentové tlačiarne sú naozaj vhodné len na príležitostné použitie. Ak sa lacnou atramentovou tlačiarňou s vysokými prevádzkovými nákladmi tlačí veľké množstvo dokumentov , stane sa, že sa na spotrebnom materiály cena tlačiarne niekoľkokrát preplatí. Výrobcovia zvyčajne udávajú výdrž zásobníka v počte strán, ktoré je možné vytlačiť pre čierny text s pokrytím 5% a pre farebný dokument s pokrytím 15% (5% pre každú stranu). Ovládač:

Pomocou ovládača sa nastavujú použité režimy, vyberá sa typ a veľkosť papiera, jeho orientácia a pod. Zároveň umožňuje aj detailné voľby tlače. Napr. veľmi dobrou funkciou je meranie výšky hladiny atramentu v zásobníkoch. Ide o údaj, ktorý informuje o tom, koľko atramentu v zásobníkoch ešte ostáva. Ďalej ovládač umožňuje tlač viacerých strán na jeden hárok papiera, priradenie vodoznaku, pozadia atď. Výhodou býva, ak softvér obsahuje monitor tlače. Ide o zobrazovanie priebehu tlače. Na tomto monitore sa zobrazuje číslo aktuálne tlačenej strany, resp. kópie, ďalej zostávajúca doba do skončenia tlače, resp. doba od jej začatia, a stav atramentu v zásobníku.





LASEROVÉ TLAČIARNE


Princip činnosti:

Proces tlače sa začína prenosom údajov medzi počítačom a tlačiarňou. Nasleduje elektronické spracovanie obrazu tlačenej strany, pričom je obraz rozložený do elementárnych bodov (podľa rozlíšenia tlačiarne). Spracovanie údajov má na starosti buď operačný systém (GDI tlačiarne) alebo komunikuje počítač s tlačiarňou pomocou špeciálneho jazyka - najčastejšie je to PCL (Printer Control Language) od Hewlet Packard. Okrem toho niektoré tlačiarne podporujú aj ďalšie emulácie, napr. Epson alebo IBM Proprinter. Emulácie umožňujú použiť tlačiareň v špeciálnych aplikáciách, ktoré sú optimalizované na niektoré vybrané tlačiarne (napr. niektoré verzie AutoCAD-u). Výhodou takéhoto systému je to, že pri spracovaní údajov sa podstatne menej zaťažuje počítač v porovnaní s tlačiarňou typu GDI.

To sa prejavuje tým, že doba, po ktorej je vrátené riadenie systému Windows späť užívateľovi, je oveľa kratšia. Nasleduje prebratie hárka papiera zo vstupného zásobníka a tvorba predlohy obrazu na svetlocitlivom valci. V prípade skutočných laserových tlačiarní (napr. Hewlet Packard, Canon, Minolta a i.) sa tento obraz vytvára modulovaným laserovým lúčom, iné tlačiarne (LED tlačiarne, napr. OKI) používajú pri tvorbe obrazu rad miniatúrnych svietiacich diód. Svetlocitlivý valec je v tomto okamihu už po celej ploche nabitý statickou elektrinou. Na tých miestach, ktoré sú osvetlené lúčom z lasera alebo svietiacich diód, sa elektrický náboj

na valci neutralizuje. Pri tlači sa tak na valci vytvorí presná elektrostatická podoba tlačenej stránky. Počas tlače sa valec otáča a na ďalšom mieste dochádza k styku s tonerom. Toner je nabitý tou istou polaritou, akou sú nabité neosvetlené časti valca. Keďže podľa fyzikálnych zákonov sa častice s rovnakým elektrickým nábojom odpudzujú, prenesie sa tonerová kresba z valca na papier. Ďalšou fázou tlače je zažehľovanie alebo zapekanie vytvorenej kresby. Papier s naneseným tonerom pritom prechádza vysoko zahriatym zariadením, ktoré zabezpečí fixáciu tonera. Na zlomok sekundy je teda papier (resp. iné médium) zahriaty na 150 až 250 °C. Po prechode celého papiera tento vychádza do výstupného zásobníka. Svetlocitlivý valec je následne po celej ploche osvetlený a nabitý elektrickým nábojom a celý proces sa opakuje.



Laserové a LED tlačiarne:

Rozdiel medzi skutočnými laserovými tlačiarňami a LED tlačiarňami je v spôsobe tvorby obrazu na valci. Skutočné laserové tlačiarne používajú jedinú laserovú diódu, ktorej lúč je rozmietaný opticko-mechanickou sústavou na povrch svetlocitlivého valca. Presnosť tejto opticko-mechanickej sústavy priamo súvisí s rozlíšením tlačiarne. V LED tlačiarňach sa nepoužíva rozmietanie, pretože tlačová hlava pozostáva z veľkého množstva svetelných diód. Počet diód je priamo úmerný rozlíšeniu tlačiarne. Výhodou LED tlačiarní je absencia zložitej opticko-mechanickej sústavy, ako aj rovnako kvalitná tlač po celej šírke papiera aj v prípade väčších rozmerov (A3). Pri prevádzke nevzniká škodlivý ozón, ktorý sa musí v prípade skutočných laserových tlačiarní filtrovať. Z toho vyplýva nižšia nadobúdajúca cena aj pri vysokom rozlíšení tlačiarne. Tieto tlačiarne sa označujú aj laserové tlačiarne s LED hlavou.


Faktory ovplyvňujúce výslednú kvalitu:

Na rozdiel od atramentových tlačiarní, bežné tlačové médium (kancelársky papier) neovplyvňuje výrazne výslednú kvalitu.

Požiadavkou na médium je predovšetkým schopnosť odolávať krátkodobému zohriatiu. Ďalšie požiadavky sa týkajú hrúbky papiera, pretože médium sa musí zmestiť do zažehľovacieho zariadenia a musí byť schopné často komplikovaného pohybu od vstupného zásobníka cez valec a piecku až do výstupného zásobníka. Aby bolo možné tlačiť na čo najhrubšie médiá, tlačiarne sú vybavené možnosťou ručného podávania papiera, resp. špeciálnymi výstupnými otvormi, aby sa minimalizoval ohyb papiera. Ak sa ale použije hrubší papier, ako je predpísaný, zvyčajne sa vo vnútri tlačiarne zasekne. V zásade sa na laserových tlačiarňach dá tlačiť široké spektrum médií. Nevyhnutná je taktiež ochrana svetlocitlivého valca tonerovej náplne pred priamym slnečným žiarením. Ak sa totiž pri manipulácii s valcom osvetlí valec, môže sa nenávratne poškodiť. Tak isto sa môže valec pri neodbornom manipulovaní poškodiť aj mechanicky, t.j. poškriabať. Preto je väčšina optických jednotiek a tonerových náplní konštruovaná tak, že je valec chránený dôslednými krytmi. A keďže všetky údaje sa musia pred tlačou umiestniť do pamäte tlačiarne, kapacita pamäte musí byť postačujúca aj pre zložité tlačové vzory. To platí hlavne pri tlači grafiky pri veľkom rozlíšení. Túto pamäť je teda často možné rozšíriť.


Rozlíšenie:

Je to jeden z rozhodujúcich parametrov tlačiarne. Ide o údaj, koľko bodov dokáže vytlačiť tlačiareň na jeden palec. Udáva sa v jednotkách dpi (dots per inch), pričom rozlíšenie tlačiarne sa často udáva vo forme: horizontálne dpi x vertikálne dpi. Rozlíšenie pri bežne predávaných tlačiarňach v súčasnosti sa pohybuje od 600 x 600 do 1200 x 1200 dpi. Čím je rozlíšenie vyššie, tým je výsledný obraz kontrastnejší a jemnejší. Na druhej strane s rastom rozlíšenia rastie aj čas nevyhnutný na spracovanie obrazu. Preto pri zmenšení rozlíšenia sa zrýchli vytlačenie strany.

Rýchlosť tlačiarne:

Rýchlosť tlačiarne sa udáva v počte vytlačených strán za minútu (ppm - pages per minute). Tento údaj sa však udáva pre taký prípad, že všetky údaje sú už prenesené z počítača do pamäte tlačiarne a tlačiareň je zahriata na prevádzkovú teplotu. Nemožno preto očakávať, že doba tlače jedinej strany bude zodpovedať udávanej rýchlosti tlačiarne. Tlačiareň sa totiž musí zahriať na prevádzkovú teplotu a údaje sa z počítača musia preniesť do vnútornej pamäte tlačiarne. Preto sa niekedy uvádza údaj o maximálnej dobe, počas ktorej bude vytlačená prvá strana.

Avšak táto doba sa počíta od okamihu, keď sú už všetky údaje prenesené z počítača do pamäte tlačiarne a tlačiareň nie je v stave šetriacom elektrickú energiu (Stand-by).


Toner a valec:

Kvalita tonera je pre výslednú kvalitu tlače veľmi dôležitá. Veľkosť zŕn tonera priamo ovplyvňuje maximálne rozlíšenie tlačiarne. Toner je umiestnený vo výmenných kazetách (cartridge). Životnosť tonerových kaziet rozhodujúcim spôsobom ovplyvňuje prevádzkové náklady, t.j. sumu, ktorá sa zaplatí za vytlačenú stranu. Väčšina výrobcov náplní do laserových tlačiarní udáva životnosť pri 5% pokrytí tlačovej stránky. To v priemere zodpovedá hárku A4 popísanému textom bez grafických častí. Pri manipulácii s tonerovou náplňou treba dbať na to, že toner "vďaka" svojej mikroštruktúre má niekedy tendenciu rozprašovať sa von z kazety, pričom môže znečistiť vnútro stroja ale aj okolie. Podobne ako toner, opotrebúva sa pri prevádzke aj optický valec. Stráca svoje svetlocitlivé vlastnosti a spotrebúva sa aj mechanicky. Tlačiarne sú konštruované tak, že sa buď valec mení pri výmene tonera (t.j. toner aj valec sú spolu v jednej kazete) alebo sa valec mení až po niekoľkých výmenách tonera (t.j. toner aj valec sú v osobitných kazetách) tak, ako je to doporučené výrobcom. Ale sú aj tlačiarne, kde výrobca udáva celoživotnú výdrž valca.


Zásobníky na papier:

Kapacita vstupného zásobníka na papier by mala byť čo najväčšia, aby bol používateľ čo najmenej zaťažovaný nutnosťou dopĺňať papier. Často býva možnosť dokúpiť rozširujúci vstupný zásobník , ktorý sa pripája k spodnej časti tlačiarne. Okrem toho mávajú tlačiarne aj možnosť ručného podávača, ktorý sa používa pre hrubšie média (napr. fólie, obálky). Existencia viacerých oddelených vstupných zásobníkov v tlačiarni je pre používateľa výhodná aj v tom, že do každého zásobníka je možné dať rozličný papier, líšiaci sa napr. farbou alebo hrúbkou. Výber príslušného zásobníka sa realizuje pomocou ovládača. Výstupný zásobník má obyčajne menšiu kapacitu ako vstupný a taktiež zvyčajne existuje samostatný výstupný zásobník pre hrubšie médiá, kde sa umiestňujú dokumenty tlačené pri priamom prechode papiera.