4.3. Знакосинтезирующие печатающие устройства (принтеры). Диагностические признаки, отображающиеся в текстах, выполненных с помощью принтеров

Все разнообразие современных принтеров можно классифицировать по нескольким основаниям: — по способу воздействия рабочих элементов печатающего узла на носитель изображения: ударные и безударные;

— по способу воспроизведения изображений: игольчатые (матричные), электрофотографические, струйные, с термопереносом красящего вещества;

— по способности воспроизводить цветные изображения: монохромные и цветные.

Классификация знакосинтезирующих печатающих устройств представлена на рис. 4.2.

Наибольшее значение для решения экспертных задач в отношении документов, изготовленных на принтерах, имеет их классификация по способу воспроизведения изображений.

Рис. 4.2. Классификация знакосинтеризующих печатающих устройств

Игольчатый (матричный) способ печати. Изображение формируется посредством стальных стержней (игл), которые в момент печати наносят точечный удар через машинописную ленту по бумаге. Рабочие иглы имеют круглое сечение и диаметр не более 0,2 мм. В печатающей головке принтера, в зависимости от модели, размещаются от 9 до 24 игл, которые расположены по одной вертикали. Красящая лента принтера размещается в картридже, которая в ходе печатного цикла равномерно перематывается. Печатающая головка укреплена на движущейся слева направо каретке.

Основными диагностическими признаками текстов, выполненных с использованием ударных игольчатых (матричных) принтеров, являются (рис. 4.3):

— незначительный рельеф штрихов, образованных упорядоченными отдельными округлыми элементами одинакового размера;

— размещение красящего вещества в штрихах поверхностное;

— в отдельных штрихах просматривается структура красящей ленты;

— красящее вещество штрихов непрозрачно для инфракрасных лучей, не обладает люминесцентными свойствами в ультрафиолетовой и красной зонах спектра, копируется органическими растворителями (ацетон, диметилформамид).

Рис. 4.3. Текст, отпечатанный с помощью игольчатого (матричного) принтера

Электрофотографический способ печати. Важнейшим конструктивным элементом электрофотографической печати является вращающийся фоторецепторный барабан, с помощью которого производится перенос изображения на бумагу. Фотобарабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой из фотопроводящего полупроводника (обычно оксид цинка). Микроконтроллер, генерирует тонкий световой луч, который, попадая на фотобарабан, засвечивает на нем площадки (точки), и в результате фотоэлектрического эффекта на этих участках изменяется электрический заряд. Таким образом, на фотобарабане возникает копия скрытого изображения в виде разности потенциалов. Затем скрытое изображение проявляется мелкодисперсным порошковым красителем — тонером (минимальный размер частиц 0,005—0,007 мм), частицы которого имеют заряд, противоположный заряду на светочувствительном барабане. Далее полученное изображение (частицы тонера) переносятся на бумагу и затем фиксируются на ней, как правило, термическим способом. Затем фоторецепторный барабан отчищается от остатков тонера и нейтрализуется по заряду.

Устройства, формирующие на фоторецепторе скрытое изображение, подразделяются на лазерные и светодиодные. В лазерных устройствах используется луч лазера, который, отражаясь от вращающегося зеркала (с 3—6 гранями) и пройдя систему линз и отражающих зеркал, попадает на вращающийся фоторецепторный барабан. В светодиодных устройствах роль источника света выполняет светодиод — точечный полупроводниковый элемент, излучающий кванты света под действием приложенного к нему напряжения. Конструктивно светодиоды выполнены в один ряд, образуя так называемую светодиодную линейку.

Цветные электрофотографические принтеры по принципу формирования изображения ни чем не отличаются от монохромных электрофотографических аппаратов, с той лишь разницей, что в результате четырех последовательных прогонов на фотобарабан наносится тонер каждого из четырех цветов.

К признакам электрофотографической печати относятся следующие (рис. 4.4):

— небольшая рельефность штрихов;

— штрихи состоят из мелкодисперсных оплавленных частиц, бли- кующих на свету;

— на свободных от текста участках листа бумаги наблюдаются микрочастицы красящего вещества;

— при механическом воздействии на штрихи происходит осыпание красочного слоя;

— вещество штрихов черного цвета нерастворимо в воде, непрозрачно в ИК-лучах, при воздействии капли ацетона размягчается.

Способ струйной печати. Струйная печать — это процесс получения изображения, при котором его элементы создаются капельками чернил, вылетающими из сопла со скоростью, достаточной, чтобы преодолеть зазор между соплом и поверхностью, на которой формируется картинка. Струйные технологии разделяются на непрерывную и импульсную. Последняя, в свою очередь, делится на печать твердыми чернилами и жидкими, пьезоэлектрическую и пузырьковую.

Рис. 4.4. Увеличенное изображение знака, выполненного с помощью электрофотографического ЗПУ

В настоящее время наиболее широкое распространение в струйной печати получили технологии с импульсной подачей чернил. В конструкциях современных струйных печатающих устройств, подключаемых к компьютерам и МФУ, реализован способ печати жидкими чернилами, на основе водоспиртового связующего, и так называемыми твердыми чернилами. Печатающим элементом является сопло (форсунка), диаметр выходного канала которой не превышает 0,08 мм. Число форсунок в печатающей головке принтера колеблется у различных моделей от 40 до 256 и выше. Существуют два принципиально разных способа струйной печати жидкими чернилами: пьезоэлектрический и газовых пузырей (последний имеет несколько модификаций).

Пьезоэлектрический основан на свойстве пьезокристаллов, вмонтированных в канал форсунки, деформироваться (изгибаться) под действием электрического импульса. В результате такой деформации кратковременно уменьшается сечение заполненного жидкими чернилами канала, вследствие чего из него выдавливается микрокапля чернил.

В основу способа пузырьковой печати положено термическое воздействие на жидкое красящее вещество принтера. Для этого канал каждой форсунки оборудуется нагревательным элементом, который при пропускании через него тока за несколько микросекунд нагревается до температуры около 500°C. Находящиеся рядом с ним чернила начинают вскипать. Возникающий при этом газовый пузырь выталкивает микрокаплю чернил через выходное отверстие канала. При отключении тока нагревательный элемент быстро остывает, газовый пузырь сжимается, и в печатающем канале форсунки создается пониженное давление, вследствие чего в него втекает новая порция чернил, которая занимает место выдавленной микрокапли. Такой принцип подачи чернил используется в принтерах марки Сanon и Hewlett Packard. Конструктивно чернильницы с красителем для принтеров обозначенных марок и форсунки выполняются в одном быстро съемном печатающем узле, что позволяет в случае предполагаемого долгого перерыва снять с принтера печатающий узел и заменить его другим.

К основным признакам струйной печати жидкими чернилами относятся (рис. 4.5):

— точечная структура изображения, которая образована совокупностью микроэлементов (капель) по форме близким к окружностям (диаметром 0,1—0,2 мм), окрашенным, в случае полноцветной печати, в цвета растрового набора;

— красящее вещество проникает в толщу бумаги;

— матовость штрихов;

— вещество штрихов либо растворимо в воде, либо только в органических растворителях (ацетон, демитилформамид).

Твердые чернила представляют собой брикеты, которые под действием тепла от нагревательного элемента при температуре свыше 90°C расплавляются. Красящий материал с помощью микронасосов (пьезоэлементов), работающих на принципе струйных принтеров с жидкими чернилами, через форсунки дискретными порциями подается на носитель изображения. После выключения принтера чернила в печатающих элементах затвердевают, что, однако, не приводит к выходу их из строя, так как при последующем включении принтера генерируемое нагревательным элементом тепловое излучение меняет фазовое состояние красящего материала с твердого на жидкое.

Рис. 4.5. Текст, отпечатанный с помощью струйного принтера с жидкими чернилами

Сборка полноцветного изображения в твердочернильных принтерах с 2004 г. стала осуществляться точно так же, как и в цветных электрофотографических, т.е. сначала на промежуточном носителе, в качестве которого используется накопительная лента, а затем с него контактным способом переносится на бумагу или пленку.

К признакам твердочернильных принтеров относятся:

— точечная структура изображения, образованно полусферическими микрокаплями, окрашенными в цвета растрового набора;

— блеск поверхности красящего материала;

— по тактильным ощущениям воспринимается как воскоподобное вещество;

— штрихи изображений имеют рельефную фактурность (объемом);

— при нагревании штрихов до 100°C они начинают расплавляться. При этом поверхность изображения теряет блеск, а пиксели объем. Красящий материал растекается по бумаге и может проникать в ее внутреннюю структуру.

Термография — это способ копирования, использующий в качестве знакопечатающего материала носители (термоактивную бумагу, либо термокопировальную бумагу или пленку), которые изменяют свои свойства под действием теплового излучения. Исходя из особенностей построения изображения на материалах-носителях, термографический способ печати принято делить на термопечать и печать с термопереносом красящего вещества.

При термопечати изображение возникает вследствие химической реакции, которая протекает в термочувствительном слое бумаги, в результате теплового воздействия на нее со стороны термоголовки печатающего устройства. Термоголовка состоит из множества точечных нагревательных элементов (ИК-светодиодов, электродов), передающих тепловую энергию термобумаге. Нагревательные элементы располагаются в линию вдоль термоголовки с шагом, определяющим разрешение печати.

Признаки термопечати:

— бумага имеет специальное покрытие (матовая или, наоборот, блестящая поверхность);

— под действием тепла, органических растворителей (спирт, ацетон) происходит мгновенное потемнение поверхностного слоя бумаги;

— все штрихи знаков имеют дискретную структуру — состоят из отдельных квадратиков со стороной 0,1—0,2 мм (в зависимости от нагревательных элементов в печатающей головке);

— края штрихов прерывистые, зубчатые.

Группу печатающих устройств с термопереносом красящего материала образуют термовосковые и сублимационные принтеры. Общим для них является использование в качестве красконосителя полимерной ленты. Принцип действия термовосковых принтеров заключается в следующем. Полимерная (лавсановая) лента со стороны нанесенного на нее красящего материала, изготовленного на основе воскоподобного связующего, прилегает к поверхности носителя изображения. С неокрашенной стороны лента нагревается точечным остронаправленным источником тепла до температуры около 80°C, в результате чего красящий материал в точке нагрева переходит в жидкое состояние и адге- зирует к поверхности запечатываемого материала, на которой он, остывая, снова переходит в твердую фазу. Пленка перемещается с помощью лентопротяжного механизма. Матрица нагревательных элементов за 3—4 прохода формирует цветное изображение. Получить этим способом качественные распечатки можно только на материале с гладкой поверхностью. Поэтому в термовосковых принтерах предусмотрена возможность нанесения перед началом печати на поверхность носителя изображения тонкого слоя прозрачного грунта (для этого используется специальный картридж), по которому и осуществляется печать. Распечатанное изображение может быть покрыто прозрачным защитным слоем, для этого картридж с грунтовым покрытием заменяется на так называемый финиш-картридж.

Для термовосковых принтеров выпускаются картриджи с металлизированным красителем (под серебро и золото), а также с белым. Смена картриджей в принтере осуществляется автоматически.

К признакам полноцветной термовосковой печати относятся следующие:

— красящее вещество расположено на поверхности бумаги тонким слоем (в некоторых местах через изображения просматривается основа бумаги);

— в наклонно расположенных элементах края штрихов дискретнолинейчатые, ступенчатые, представляют собой ломаную линию, состоящую из горизонтальных и вертикальных линий;

— в косопадающем свете наблюдается зеркальный блеск штрихов;

— под воздействием тепла (например, контакт с лампой накаливания) красящее вещество в штрихах размягчается, если был блеск, то он исчезает;

— красящее вещество не растворимо в воде;

— красящее вещество в штрихах цветного изображения состоит из трех цветов: желтый, пурпурный, синий.

Сублимационная технология печати основана на возгонке испаряющегося при высокой температуре (200—400°С) твердого красящего материала в поверхностный слой носителя изображения. Для печати в режиме сублимации должны использоваться картриджи с сублимирующей краской. Отличие сублимационной печати от термовосковой заключается в том, что путем нагрева красящей ленты краситель переходит в газообразное состояние и осаждается на бумаге в виде газообразного облачка.

Признаками сублимационной печати являются:

— использование тканей, керамики, специальной полистирольной бумаги, в толще которой и формируется изображение, в связи с этим распечатка, полученная на сублимационном принтере, по свойствам носителя изображения напоминает фотоснимок;

— наличие плавных тональных многоцветовых переходов красящего вещества как на темных, так и на светлых участках изображений, при этом сублимационный принтер может иметь и относительно невысокую разрешающую способность, например, 360x360 dpi;

— невозможность дифференцировать отдельные цвета (желтый, пурпурный, синий) в общей цветовой гамме;

— изображение глянцевое, с отсутствием рельефности.