Typy i rodzaje drukarek

Wyróżniamy cztery podstawowe typy drukarek komputerowych: igłowe, laserowe, atramentowe i termiczne. Oprócz tego wśród drukarek laserowych i atramentowych pojawił się termin drukarka GDI (Graphics Device Interface). Drukarka tego typu jest pozbawioną pamięci RAM i procesora. Nazwa i sposób pracy pochodzi bezpośrednio ze środowiska Windows i polega na użyciu tych samych procedur, które wykorzystuje Windows do stworzenia obrazu na ekranie dla stworzenia obrazu strony. Różnica polega tylko wyłącznie na rozdzielczości. Procesor komputera oblicza więc parametry obrazu i położenie każdego piksela w obrazie i te informacje w gotowej formie wysyła do drukarki. Ta tylko przenosi je na papier, czyli drukuje.

Wszystkie typy drukarek (z wyłączeniem GDI) posiadają wbudowane różnego rodzaju czcionki. Od prymitywnych rastrowych, w drukarkach mozaikowych i termicznych, do wektorowych (dowolnie skalowanych), w drukarkach laserowych i atramentowych. Posiadają również możliwość prostej obsługi tych czcionek, tzn. pogrubienia (bold), pochylenia (italic), drukowania proporcjonalnego (proporcional - węższe litery zajmują na wydruku tekstowym mniej miejsca) oraz zagęszczenie wydruku tekstowego (condensed - umożliwiające wydrukowanie do 132 znaków w linii).

Drukarki igłowe (mozaikowe)

Jeszcze nie tak dawno można było sądzić, że ten typ drukarek odchodzi do lamusa, lecz nie. Są to właściwie jedyne drukarki mogące drukować druki z kopią (na papierze samokopiującym i przez kalkę). Ich niezawodność, szybkość i jakość wydruków zostały mocno poprawione i w większości zastosowań tzw. Heavy Duty są bezkonkurencyjne.

Zasada ich działania jest zbliżona do maszyn do pisania. Między elementem uderzającym (w drukarce igłami) a papierem znajduje się taśma barwiąca, uderzenie igły powoduje pozostawienie na papierze małej kropki. Odpowiednie układy kropek tworzą znaki (litery, cyfry, ...) lub układają się w obrazy (grafika komputerowa). W przypadku drukarek z jednobarwną taśmą barwiącą, odcienie powstają przez odpowiednie zagęszczenie lub rozgęszczenie kropek na papierze. W przypadku drukarek kolorowych, taśma barwiąca składa się z kilku części, a mechanizm maszyny uzupełniony jest o możliwość pionowego ruchu taśmy. Kolory inne niż podstawowe, wchodzące w skład taśmy, tworzone są przez mieszanie kolorów, czyli przez nałożenie na jeden punkt dwóch lub więcej kolorów. Mogą też być uzyskiwane przez tworzenie matrycy kropek, o różnych kolorach sąsiadujących ze sobą. Ważną cechą taśmy jednobarwnej jest możliwość jej regulowania (maksymalnie trzy razy), co wydatnie zmniejsza koszty eksploatacji.

Wydruk na papierze może być tworzony przy użyciu 9,24 lub 48 igieł. Uogólniając, im więcej igieł tym precyzyjniej może zostać utworzony każdy znak na wydruku (litera, linia, koło, ...). Zaletą drukarek igłowych jest poza niską ceną, możliwość drukowania właściwie na każdym rodzaju papieru (w tym także na wielowarstwowym papierze samokopiującym). Wadą jest duży hałas i słaba jakość wydruku. Wyjątki to drukarki Citizen Swift, których głośność pracy jest porównywalna z drukarkami atramentowymi. Spotykane są też bardzo szybkie drukarki wielogłowicowe (każda głowica drukuje tylko niewielki fragment wiersza).

Najważniejszą cechą drukarki igłowej jest jednak łatwość druku na składance (papierze ciągłym z boczną perforacją) oraz dużych ilości tekstu (tanio i szybko). Są produkowane modele przeznaczone do prac w szczególnie ciężkich warunkach (praca non-stop), tzw. modele Heavy Duty.

Ważne są też sposoby podawania papieru do wydruku, decyduje to o wygodzie pracy (zależnie od specyfiki). Może to być zainstalowany prosty podajnik (na kilkadziesiąt stron formatu A4). Do składanki są stosowane traktory: pchające (nie można dodrukować do końca strony) i ciągnące (nie można drukować od początku strony). Rozwiązania te powodują marnotrawienie sporych ilości papieru (przy małych i średnich wielkościach wydruków), na szczęście dostępne są rozwiązania łączone.

Istotny jest także sposób przejścia papieru przez drukarkę. Spotykane są przejścia typu C, S, L i bez zginania kartki. Istotne jest to tylko wtedy, gdy chcemy np. drukować na czymś sztywnym np. kopertach, plastikowych przekładkach, itp.

Nie stanowi problemu drukowanie polskich liter, w nowszych typach drukarek są już zainstalowane strony kodowe uwzględniające polskie litery. Są to najczęściej strony kodowe Latin 2 i 852 (DOS). Standardem kodów sterujących pracą drukarki jest IBM Proprinter i Epson.

Drukarki laserowe

Istnieją dwa typy drukarek laserowych, podział jest sztuczny i zależy od sposobu przenoszenia informacji o obrazie na bęben. Typ pierwszy to klasyczna drukarka laserowa, typ druki to drukarka LED. Istnieje jeszcze jedna technika druku o jakości zbliżonej do drukarek laserowych. W technice tej noszącej nazwę TonerJet nie używany jest laser, a specjalna folia o dużej liczbie otworków. Na razie ta technika nie upowszechniła się na rynku. Rozdzielczość wydruku w tej technice wynosi 600 dpi. Cena przewidywana dla takich drukarek jest o ok. 30% mniejsza od tradycyjnych.

Zasada pracy klasycznej drukarki laserowej jest zbliżona do zasady pracy kserografu. Różnica jest w źródle informacji. Sercem urządzenia jest bęben światłoczuły, naelektryzowany na całej powierzchni ujemnie. Przy obrocie bębna laser zmienia w miejscach, które mają być zadrukowane, znak ładunku na dodatni. Następnie na wałek nanoszony jest toner naładowany ujemnie. Ujemne naładowanie tonera powoduje, iż przylega on tylko w miejscach naświetlonych przez laser (naładowanych dodatnio). Papier także jest elektryzowany dodatnio przez specjalny drut (Transfer-Corona). Istnieją już modele drukarek posiadające zamiast drutu wałek z tworzywa sztucznego. Bęben obracając się nanosi toner na dodatnio naładowany papier. W ten sposób rysunek znajduje się już na kartce, ale jak na razie wystarczy dmuchnąć, by go usunąć. By go utrwalić nagrzewa się powierzchnię kartki wtapiając w nią toner. Na koniec bęben drukarki jest oczyszczany z resztek tonera i ładunków elektrycznych.
Technika LED wygląda podobnie, jednak zamiast jednej diody laserowej, której promień jest kierowany przez obracające się lusterko wielokątne mamy ok. 2500 diod LED. Usytuowane w dwóch liniach nie potrzebują skomplikowanego sterownika, jakie jest niezbędne przy szybko obracającym się lusterku (ok. 7500 obr/min.). Rozdzielczość takich drukarek jest nieco niższa od drukarek z jedną diodą laserową, różnica jednak dla przeciętnego użytkownika nie jest zauważalna. Uzyskujemy za to znacznie mniejsze wymiary i wagę drukarki.

Zaletą drukarek laserowych jest cicha praca oraz dobra jakość wydruków. Można drukować na papierze, folii i nalepkach oczywiście pod warunkiem, że materiał wytrzyma wysoką temperaturę wtapiania tonera. Do wydruków próbnych można używać trybu ekonomicznego oszczędzającego toner, a pozwalającego na uzyskanie dość dobrych efektów. Standardem już jest wbudowanie do drukarki kości pamięci z czcionkami wektorowymi (Adobe Type 1, True Type 2), co jest niewątpliwą zaletą. Wadą, wysoka cena samej drukarki i materiałów eksploatacyjnych, a także wysoki pobór mocy.

Językiem sterującym drukarki laserowe jest PCL. Daje on możliwość drukowania z dużą wiernością szczegółów wydruku (w tym także skalowanych czcionek). Drugim stosowanym przede wszystkim w technice poligraficznej językiem obsługi jest PostScript. Pozwala on na swobodne i niezależne od urządzenia wyjściowego (drukarki czy też naświetlarki), operowanie wszystkimi elementami rysunku strony. Wydruk z drukarki postscriptowej w niczym nie będzie się różnił (poza rozdzielczością), od wyniku pracy profesjonalnej naświetlarki (dzięki tej zalecie drukarki z tym językiem sterowania, jest ona standardowym wyposażeniem drukarni, jako urządzenie do kontrolowania ostatecznego wyglądu strony).

Dla mniej zasobnych są do dyspozycji emulatory PostScriptu. Używanie ich jest mniej komfortowe niż pierwowzoru, plik gotowy do wydruku obrabiany jest programem emulatora, on już zajmuje się resztą. Nie jest możliwe drukowanie w ten sposób spod edytora tekstu. Istnieją wersje emulatorów pod DOS i Windows.

Drukarki atramentowe

Zasada działania jest zbliżona do drukarek igłowych, zamiast jednak igieł są dysze (30, 60 a nawet 300), z których natryskiwany jest tusz na papier. Różne są techniki natryskiwania kropel tuszu na papier. Metoda Drop on Demand (wyrzuć na żądanie) polega na „wystrzeliwaniu” przez przesuwającą się nad papierem głowicę, tuszu w odpowiednim momencie (tzn. na żądanie sterownika). Natomiast metoda druku ciągłego, polega na wyrzucaniu serii bardzo drobnych kropelek z prędkością ok. 1 mln kropel na sekundę. Przy tej technice druku, by utworzyć jedną kroplę, trzeba wystrzelić wiele takich kropelek. Odchylanie ich toru (by padały gdzie trzeba), dokonywane jest za pomocą pola elektrostatycznego. Ta technika ma nad poprzednią ogromną przewagę w przypadku druku kolorowego, a szczególnie grafik mających duże powierzchnie w różnych odcieniach kolorystycznych (lub szarości).

Metody wystrzeliwania atramentu są zasadniczo dwie. Pierwsza polega na wykorzystaniu elementu (elementów) piezoelektrycznego. Po podaniu napięcia element ten zwiększa swoją objętość w gwałtowny sposób, w ok. 5 mikrosekund, tyle samo czasu potrzebuje, by z powrotem wrócić do poprzednich rozmiarów. Elementy są oddzielone od tuszu membraną. Ona przesuwając się, zmniejsza wymiary komory, w której znajduje się tusz, wystrzeliwując kropelkę z dużą prędkością.

Druga metoda polega na termicznym wystrzeleniu kropli tuszu. Element grzejny rozgrzewa się do ok. 400 stopni C i powoduje wytworzenie się pęcherzyka gazu wypychającego tusz na zewnątrz. Gdy pęcherzyk kurczy się wytwarza podciśnienie zasysając kolejną porcję atramentu, który ochładza element grzejny. Głowice wykorzystujące tę technikę zużywają się dużo szybciej niż przy druku piezoelektrycznym (nie jest istotna różnica dla przeciętnego użytkownika).

Ważną cechą różniącą poszczególne drukarki atramentowe jest rodzaj stosowanego tuszu. Może on być ciekły. Oznacza to, że wydruk po opuszczeniu drukarki może być jeszcze nie do końca wyschnięty, a przy nieuważnym (zbyt szybkim) wyciągnięciu papieru można rozmazać tusz. Może to też być tusz stały. W trakcie druku jest on podgrzewany aż do osiągnięcia stanu ciekłego i natryskiwany na papier (gdzie właściwie natychmiast schnie). Zaletą tego tuszu jest możliwość drukowania na właściwie dowolnym materiale. Niestety drukarki pracujące w tej technice (Solid Ink Jet) są ok. 10 razy droższe.

Mechanizm drukarki atramentowej nie zawiera już tylu ruchomych części co w igłówkach, co automatycznie zmniejsza wymiary i hałas. Kolor jest uzyskiwany w analogiczny sposób co w drukarkach mozaikowych. Zaletą, poza cichą pracą jest dobra jakość wydruku przy niskiej cenie. Nad igłówkami wyraźną przewagę mają przez brak utraty jakości wraz ze zużywaniem źródła tuszu (w igłówkach taśma, w atramentówkach zbiornik). Zużycie energii jest najniższe wśród omówionych tu drukarek. Do wad należy: wymaganie dobrej jakości papieru (bardzo ważny jest jego właściwy dobór), wolna praca i wysoka cena eksploatacji (kasetki z tuszem, dobry papier). Niemożliwe jest też drukowanie z kopią (siła uderzenia kropli tuszu nie wystarcza do utworzenia kopii). Jakość wydruków jest niezła. To oznacza, że można je stosować do tworzenia grafik z dużą ilością powierzchni wielobarwnych (w wielu odcieniach szarości lub koloru). Sterowniki pod którymi mogą pracować atramentówki to IBM i EPSON, HP DeskJet oraz oczywiście firmowe.

Drukarki termiczne

Sposób wydruku jest identyczny jak w igłówkach. Igły uderzając w papier, powodują przepływ prądu rozgrzewającego papier i zostawiają utworzoną w ten sposób kropkę. Można w tych drukarkach stosować tylko specjalny papier, produkowany wyłącznie do nich. Praktycznie nie są już stosowane i spotykane są już tylko sporadycznie.

Pewnego rodzaju hybrydą, czyli połączeniem drukarki termicznej i igłowej z jakością druku porównywalną do laserowej, jest drukarka termotransferowa. Wydruk uzyskiwany jest poprzez podgrzanie i dociśnięcie taśmy pokrytej topiącym się barwnikiem do papieru. Zasada ta umożliwia tworzenie wydruków o czystych kolorach (nie tylko odcieniach szarości) i dużej trwałości (i rozdzielczości 360 dpi). Wandą konieczność używania jednorazowych taśm barwiących (jednorazowych, bo po nałożeniu barwnika z taśmy zostaje na niej puste miejsce). Zaletą cicha praca i możliwość drukowania na folii. Jej zalety spowodowały uznanie jej za oficjalną drukarkę banków niemieckich.

Technika termosublimacji jest ulepszoną wersją opisanej powyżej. Tu nie farba jest przenoszona na papier, a jej opary. Farba sublimuje (zmienia stan ze stałego na gazowy) i osiada na specjalnym papierze. Kolorystycznie jest to drukarka nie do pobicia przez żadną inną. Liczba barw jest ogromna, a przejścia między barwami są idealnie płynne. Wydruk nie różni się specjalnie od fotografii. Cena takiej drukarki odpowiada cenie drukarki laserowej wysokiej jakości.