彩色打印机

打印机是多媒体信息输出的常用设备，可以把计算机中的文档、图像等打印到纸上，用传统的平面媒体的形式展示出来。随着打印技术的发展，打印机从黑白走向了彩色，而且打印机的种类越来越多，打印精度、彩色还原度和速度不断提高，价格不断降低。目前比较常见的打印机主要有激光打印机、喷墨打印机和热升华打印机等。

1. 激光打印机

彩色激光打印机是一种高档打印设备，用于精密度很高的彩色样稿输出。与普通黑白激光打印机相比，彩色激光打印机采用四个鼓进行彩色打印，打印处理相当复杂，技术含量高，属于高科技的精密设备，其外观如图2.24所示。

图2.24 激光打印机

激光打印机的工作原理，可以用几次图像变换来说明其实现过程。

（1）原稿变位图。激光打印机的光栅图像处理器将打印页面变为位图，然后转换为电信号送往激光扫描单元。

（2）位图变电荷“负像”。在激光扫描单元中，页面位图上的图像点被转换为激光信号发射到成像鼓上，对应于位图中的各像素点，有像素值存在时就发射出激光束，无值时则不发射。激光发射时在成像鼓上产生一个细小的照射点，成像鼓预先带有电荷，被激光束照射到的点会被放电，未被照射到的点依然带有电荷，经过这一过程，页面位图就被转换成了成像鼓上的电荷“负像”。

（3）电荷“负像”变为墨粉“正像”。墨粉带有和成像鼓上相同性质的电荷，成像鼓转动，电荷“负像”经过显影辊时，被放电的点就会吸附上带电的碳粉，而未被放电的点由于同性相斥则不吸收碳粉，这样电荷“负像”就被变成了墨粉“正像”。

（4）墨粉“正像”变为纸上位图。随成像鼓转动的还有转印鼓，被充电的纸张经过转印鼓时，墨粉被吸附到纸上成为打印图像。由于碳粉容易脱落，因此打印纸还要经过一个加热辊以使碳粉紧密地吸附在纸上。

由于彩色激光打印机使用四色碳粉，因此以上的电荷“负像”和墨粉“正像”的生成步骤要重复四次，每次吸附上不同颜色的墨粉，最后转印鼓上形成青、品红、黄、黑四色影像。正是因为彩色激光打印机有一个重复四次的步骤，所以彩色打印的速度明显慢于黑白打印。

2. 彩色喷墨打印机

喷墨打印机比激光打印机的使用更为普及，一般使用4色、6色或更多色墨水，通过打印头把超微细墨滴喷在纸张上，形成彩色图像。喷墨打印机的外观如图2.25所示。

图2.25 彩色喷墨打印机

假如将墨盒中的原色分别抽取不同的比例，再喷射到近似同一个点上，那么这个近似点便可以根据各原色不同的比例显示出不同的颜色，这就是彩喷的基本原理。喷墨打印机分为机械和电路两大部分，机械部分通常包括墨盒和喷头、清洗部分、运转机械、输纸机构和传感器等几个部分。

运转机械用于实现打印位置定位。输纸机构提供纸张输送功能，运动时它必须和运转机械很好地配合才能完成全页的打印，而传感器是为检查打印机各部件工作状况而设的。这些部件中以墨盒和喷头最为关键，因为喷墨打印机是一种通过控制指令来操控打印头及其喷嘴孔喷出定量墨水形成图像的打印机。而不同的喷墨打印机，其喷墨的方式又所不同。

根据其喷墨方式的不同，可以分为热泡式（Thermal Bubble）喷墨打印机及压电式（Piezoelectric）喷墨打印机两种。HP（惠普）、CANON（佳能）和Lexmark（利盟）公司采用的是热泡式技术，而EPSON（爱普生）使用的是压电喷墨式技术。

热泡式打印技术是在20世纪70年代末受注射器原理的启发而发明的。热泡式技术让墨水通过细喷嘴，在加热电阻的作用下，将喷头管道中的一部分墨汁气化，形成一个气泡，并将喷嘴处的墨水顶出喷到输出介质表面，形成图案或字符。因此这种喷墨打印机有时又被称为气泡打印机。用这种技术制作的喷头工艺比较成熟，成本也很低廉，但由于喷头中的电极始终受电解和腐蚀的影响，对使用寿命会有不少影响。所以采用这种技术的打印喷头通常都与墨盒做在一起，更换墨盒时即同时更新打印头。这样一来用户就不必再对喷头堵塞的问题太担心了。

热泡式技术的缺点是在使用过程中会加热墨水，而高温下墨水很容易发生化学变化，性质不稳定，所以打出的色彩真实性就会受到一定程度的影响；另一方面由于墨水是通过气泡喷出的，墨水微粒的方向性与体积大小很不好掌握，打印线条边缘容易参差不齐，一定程度上影响了打印质量。

完全不同于热泡式的工作原理，压电式喷墨技术是将许多小的压电陶瓷放置到喷墨打印机的打印头喷嘴附近，利用它在电压作用下会发生形变的原理，适时地把电压加到它的上面。压电陶瓷随之产生伸缩使喷嘴中的墨汁喷出，在输出介质表面形成图案。因为打印头的结构合理，能够通过控制电压来有效调节墨滴的大小和使用方式，从而获得较高的打印精度和打印效果。

它对墨滴的控制能力强，所以容易实现高精度的打印。用压电式喷墨技术制作的喷墨打印头成本比较高，所以为了降低用户的使用成本，一般都将打印喷头和墨盒做成分离的结构，更换墨水时不必更换打印头。

墨盒中的墨水经过压电式技术或者热喷式技术后，最终将不同的颜色喷射到一个尽可能小的点上，而大量这样的点便形成了不同的图案和图像，这一过程是一系列的繁杂程序。实际上，打印机喷头快速扫过打印纸时，它上面的无数喷嘴就会喷出无数的小墨滴，从而组成图像中的像素。

打印喷头上一般都有48个或48个以上的独立喷嘴，每个喷嘴又能够喷出3种以上不同的颜色：蓝绿色、红紫色、黄色、浅蓝绿色和淡红紫色。一般来说，喷嘴越多，完成喷墨的过程就越快，也即打印速度就越快。这些喷出来的不同颜色的小墨滴落于同一点上，形成不同的复色。

在单色喷墨时代，这个点越小，图像将会越精细。业界通常用dpi来表示，意思是在每英寸的范围内喷墨打印机可打印的点数。单色打印时dpi值越高打印效果越好。而彩色打印时情况比较复杂。通常打印质量的好坏要受dpi值和色彩调和能力的双重影响。

其中，色彩调和能力是个非常重要的指标，传统的喷墨打印机，在打印彩色照片时，若遇到过渡色，就会在三种基本颜色的组合中选取一种接近的组合来打印，即使加上黑色，这种组合一般也不能超过16种，对彩色色阶的表达能力难以令人满意。

为了解决这个问题，早期的彩色喷墨打印机又采用了调整喷点疏密程度的方法来表达色阶。这就造成了一些分辨率低的打印品在近看的时候会出现很多的小斑点。后来，人们想到了更好的办法，一方面通过提高打印密度（分辨率）来使打印出来的点变细，从而使图变得更为精细。另一方面，在色彩调和技术方面进行改进，常见的有增加色彩数量、改变喷出墨滴的大小、降低墨盒的基本色彩浓度等几种方法。其中，增加色彩数量来得最为行之有效。例如使用6色墨盒，当打印机将6种不同颜色的墨滴喷到同一个点上时，颜色组合最多可达64种，如果再结合三种不同大小的墨滴，那么便可能产生4 096种不同的颜色。

数据通过打印口传送给打印机，然后通过转换电路将其转换为操作打印喷头的指令，打印机的运转设备和各部件协调打印头，而打印头根据指令运用好原色，再结合色彩调和技术打印出精彩的图片。

3. 热升华打印机

彩色热升华打印机是一种色彩还原非常好的打印机，打印的图像色调连续，具有透明感，图像质量与照片一致，甚至超过照片，如图 2.26所示。彩色热升华打印机以往一直用于专业照片级的输出。

图2.26 彩色热升华打印机外观

热升华是将四种颜色（青色、品红色、黄色和黑色，简称CMYK）的固体颜料（称为色卷）设置在一个转鼓上，这个转鼓上面安装有数以万计的半导体加热元件，当这些加热元件的温度升高到一定程度时，就可以将固体颜料直接转化为气态，然后将气体喷射到打印介质上。每个半导体加热元件都可以调节出256种温度，从而能够调节色彩的比例和浓淡程度，实现连续色调的真彩照片效果。在几类热转换打印机中，热升华打印机的输出效果最好，但是它的缺点是打印速度相当慢，对打印介质要求高，从而直接导致打印成本的提高。