TISKÁRNY, PLOTTERY
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.
V této části se zmíním o několika "pravěkých" způsobech tisku, které se kdysi hojně používaly. K nejvýznamnějším 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.
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.
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.
|
Obr.: Bodová matice 7x7 |
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 převede 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 magnetické pole, které přitáhne kotvu 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 speciální 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 druhý tisk se odehraje mírně posunutý a výsledný efekt je ten, že znak se zdá vytištěn plynuleji než při jednoduchém tisku.
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.
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 pryskyřice. Na konci kónického kanálku je tryska. Při přivedení elektrického napětí na piezoelektrickou trubičku vznikne smrštěním trubičky rázová vlna, která se šíří kanálkem. Jakmile dosáhne konce kónického kanálku, odrazí se s opačnou fází. Tak vznikají podtlakové a přetlakové vlny, které nasáknou a vystříknou kapku inkoustu 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 bylo 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.
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 podložku. Využívá se tedy stejná technologie jako při výrobě integrovaných obvodů.
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 pojmem 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).
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 používají pro tvorbu předobrazu na válci místo laseru tekuté krystaly, jinak je princip totožný s LED tiskárnami.
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 0,05 mm a může dosáhnout rychlosti až 1 m/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.
DPIOznačení 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.
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.