Tiskalnik (angleško printer) je v računalništvu izhodna naprava, ki kodirane podatke iz računalnika pretvori v človeku razumljivo obliko, besedilo in/ali sliko, ki jo odtisne na papir ali drug material.
Vrste tiskalnik z valjem tiskalnik z letvicami tiskalnik z verigo tiskalnik z okroglo glavo laserski tiskalnik brizgalni tiskalnik (ink jet tiskalnik) matrični tiskalnik tiskalnik na vosek iglični tiskalnik
Črnilni tiskalniki
Sodobni črnilni (brizgalni) tiskalniki delujejo na približno enak način, saj iz brizgalnih šob brizgajo barvo na papir. Od kakovosti tiskalnika pa je odvisno kako lep je zapis. Osnovni princip črnilnih tiskalnikov je enak pri vseh proizvajalcih, vendar pa se razlike kažejo v tehniki brizganja barvila iz barvnih cevčic. Večina jih uporablja bubble-jet (»mehurčkasto«) tehniko, ki je bila odkrita in patentirana leta 1977 od podjetja Canon. Pri tej tehnologiji gre za segreto brizgalno cevčico, ki zaradi segrevanja, razširjeni barvni mehurček izbrizga na papir, kjer se razlije v obliki kapljice. HP (Hewlett Packard) je prav tako leta 1977 podobno tehniko poimenoval thermal inkjet.
Za razliko od Canona in HP-ja pa je Epson razvil tehniko piezzo, ki izrablja lastnost nekaterih kristalov, ki spremenijo obliko,če jih spodbudimo z električnimi impulzi in tako iztisnejo barvilo iz cevčice.
Največji problem pri izdelavi tiskalnikov te vrste so tiskalne glave. Tiskalna glava je sestavljena iz cevk, ki so napolnjene s črnilom. Na eni strani so pritrjene na kartuše, na drugi pa so odprte. Pri tiskalni glavi je pomembno, da vsaka cevka s čim večjo hitrostjo brizga kapljice črnila, ki so čim manjše, okrogle in identične. Zaželeno je, da naenkrat brizgne le eno kapljico, saj se drugače pojavijo packe. Za natančno postavitev na papirju in tako dobro kakovost pa je pomembno, da kapljica leti s čim večjo hitrostjo, saj le tako leti naravnost in se postavi na želeno mesto.
Na sliki 1 lahko vidimo izbrizg kapljice črnila, pri toplotnem prenosu, razdeljenega na 6 korakov: (1) Grelni element je ohlajen, šoba pa je napolnjena s črnilom. (2) Grelni element se hitro segreva, z njim se segreje tudi črnilo, ob elementu nastanejo majhni mehurčki. (3) Črnilo se neposredno ob grelnem elementu v trenutku upari in majhni mehurčki se združijo v večjega. (4) Grelni element je vse bolj topel in mehurček ob njem raste. Ko doseže največjo velikost iztisne črnilo prek izhoda šobe. (5) Grelni element se ugasne, in vse se zelo hitro ohladi, zato se mehurček hitro zmanjša, izbrizgano črnilo pa se spremeni v kapljico. (6) Izbrizgana kapljica odleti na papir, podtlak v cevki pa potegne novo črnilo v šobo, in postopek se ponovi.
Na sliki 2 lahko vidimo izbrizg kapljice črnila pri piezzo prenosu razdeljenega na 8 korakov: (1) Piezzo kristal spremeni velikost, ko ga priključimo na elektriko. Ko ga odklopimo se vrne v prvotno obliko. Spreminjanje stanj je zelo hitro in natančno, tako ga lahko s spreminjanjem napetosti dobro nadzorujemo. Dobra lastnost kristalov je tudi dolga življenjska doba, zato v Epsonovih tiskalnikih, ki uporabljajo to tehnologijo, menjamo le kartuše in ne tudi tiskalne glave. (2) Epson uporablja večplastni piezzo material, ki ima zelo dobre lastnosti, saj potrebuje za največjo upognejnost le 5 mikrosekund, naslednjih 5 mikrosekund gre za poravnavo. Teoretično lahko na sekundo izstrelimo 20.000 kapljic, ki dosežejo veliko hitrost, kar pomeni veliko natančnost. (3) Tiskalna glava je tik pred začetkom tiskanja. Piezzo element ni električno nabit, cevka pa je napolnjena s črnilom. (4) Piezzo element se priključi na napajanje, pri tem spremeni obliko, tako da se upogne navznoter in tako iztisne črnilo. (5) Napajanje na piezzo elementu se ugasne in element se hitro izravna, zaradi tega nastane kapljica. (6) Kapljica z veliko hitrostjo odleti na papir, podtlak v šobi pa hkrati potegne novo črnilo v šobo. Šoba je pripravljena na nov izbrizg. (7) Na sliki je konec šobe pri navadnem piezzo brizganju. Opna, ki jo ustvari črnilo je malo upognjena navznoter, v trenutku ko tiskalnik izstreli kapljico se opna upogne še malenkost bolj v notranjost, nato pa se vrne v prvotno stanje. (8) Ker Epsonovi tiskalniki delujejo drugače od tiskalnikov drugih bolj razširjenih podjetij, so se njihovi inženirji drugače spopadli s problemom večje ločljivosti. Za dosego večje ločljivosti potrebujemo manjše kapljice. Te je mogoče doseči na tri načine. Pri enem od njih gre za zožanje šobe, vendar se pri tem načinu šoba pogosto zamaši s črnilom. Možno je tudi zmanjšanje napetosti na piezzo kristal, tako da se ta počasneje razteza in krči, vendar je ta tehnologija prepočasna. Epson je zato v seriji tiskalnikov, imenovani Stylus Color, uporabil tehnologijo AMC – Advanced Meniscus Control, ki tik pred izbrizgom na piezzo material pripelje negativno napetost, zato se material upogne navzven, s tem zmanjša napetost v šobi in opna se upogne še bolj v notranjost. Nato na piezzo element pripeljejo pozitivno napetost in kapljica, ki jo šoba izstreli, je manjša. To pomeni večjo ločljivost, hitrost pa je še vedno dobra, saj lahko šoba v eni sekundi, pri ločljivosti 720 dpi, izstreli 14.400 kapljic. Te so trikrat manjše od običajnih. Šoba lahko brizga kapljice različnih velikosti, kar lahko pri tiskanju z manjšo ločljivostjo pospeši tiskanje. Teoretično je mogoče tudi izpisovanje s spremenljivo velikostjo pik.
Laserski tiskalniki Glavni del laserskega tiskalnika je valj (boben), ki ga lahko statično naelektrimo, s svetlobo pa se ga da razelektriti. Laser, po katerem so tiskalniki dobil ime, ima vlogo natančnega razelektrevanja, risanja po bobnu. Pri nekaterih novejših laserskih tiskalnikih pa so laser zamenjale svetleče diode (LED), vendar je ime laserski tiskalnik ostalo. Tiskanje s pravim laserskim tiskalnikom je zelo hitro, predvsem s črno belim, saj mora papir le čez en valj. Pri barvnem tiskanju pa gre vsak list čez valj štirikrat, vsakič se nanese druga barva (črna, rumena, modra, vijolična), zato je tiskanje počasnejše. Za pospešitev imajo boljši tiskalniki štiri valje. Pri vsakem valju se na papir nanese ena od štirih barv, ki jih uporablja tiskalnik. Da bi to tiskanje še pospešili, so valje postavili zaporedno, kar je vidno na sliki 9. Pri tiskalnikih, ki namesto laserja uporabljajo LED diode pa je kljub enemu valju tiskanje barvnih strani enako hitro kot tiskanje črno belih strani. Za to je kriva postavitev svetlečih diod, ki so postavljene v štiri vrste, za vsako barvo ena vrsta. Postopek tiskanja pri laserskih tiskalnikih lahko opišemo v šestih korakih.
S posebno elektrodo imenovano koroton na valj enakomerno nanesemo pozitiven naboj. (slika 10) Z laserskim žarkom, pri nekaterih tiskalnikih z LED diodami, tiskalnik »riše« po vrtečem se valju in z žarkom razelektri določene dele valja. (slika 11) Delci barve so pozitivno nabiti, zato se pri nanašanju odbijejo od naelektrenih delov valja, na razelektrene dele pa se barva prime. (slika 12) Ob nadaljnjem vrtenju valja se pozitivno nabiti delci barve prenesejo na papir, ki ga ob vhodu negativno naelektrimo. (slika 13) Da se lahko papir po tiskanju odlepi od valja, ga moramo takoj razelektriti. Papir nato potuje do dveh valjastih grelcev razvijalne enote, kjer se barva zaradi toplote raztali in sprime z vlakni na papirju. (slika 14) Preostanek barve odstranimo s pomočjo ščetke, valj pa razelektrimo s svetlobo. Postopek se nato ponovi. Pri barvnih tiskalnikih se za tiskanje ene strani postopek ponovi štirikrat.
Laser ali LED diode
Ker poznamo dva različna načina preslikavanja slike na valj, se pojavlja vprašanje kateri je boljši. Pravega odgovora ne moremo dobiti, saj imata tako laserska tehnologija, kot tudi tehnologija z LED diodami dobre in slabe lastnosti.
Laserska tehnika temelji na laserskem žarku, ki se skozi prizmo preslika na valj. Prizma služi tudi za usmerjanje žarka po vodoravni osi valja (slika 11). Za natančnost potrebujemo še sistem leč, ki poskrbijo za odpravo napak, ki nastanejo zaradi različnih dolžin med prizmo in valjem (prizma – sredina valja, prizma –rob valja). Ločljivost pri takem tiskalniku določata dva mehanizma. Vodoravna ločljivost je odvisna od natančnosti mehanizma leč in prizme. Navpična ločljivost pa je odvisna od natančnosti koračnega motorja, ki vrti valj (valj se ne vrti zvezno, ampak po korakih). S programsko opremo se da mehansko določeno ločljivost še izboljšati. Vendar je slika, ki je natisnjena s tiskalnikom z mehansko ločljivostjo 1200 dpi boljša od slike, ki je bila natisnjena s tiskalnikom, ki ima mehansko ločljivost 600 dpi in s programskimi algoritmi izboljšano na 1200 dpi. Vseeno pa je slika, ki je natisnjena s pomočjo programskih algoritmov boljša kot slika natisnjena z istim tiskalnikom, vendar le z mehansko ločljivostjo.
Leta 1995 je Casio razvil novo tehnologijo, s katero so zapleten sistem leč in laserja nadomestili z LED diodami, ki posvetijo na boben, na mesto, kjer ga želimo razelektriti. Ostali deli tiskalnika so ostali enaki kot pri pravih laserskih tiskalnikih. Verjetno prav zaradi tega tudi tej vrsti tiskalnikov pravimo laserski, čeprav nimajo laserja. Pri tej tehnologiji je dobro, da lahko pri barvnem tiskalniku uporabimo le en valj in je hitrost enaka črno belemu tiskanju, saj so LED diode postavljene v štiri vrste (za vsako barvo ena vrsta). Slabost te tehnologije je, da lahko v eno vrsto postavimo le 600 diod, zato pa je ločljivost dosti slabša od najvišjih. Vodoravna ločljivost je tako le 600 dpi in se je ne da programsko izboljšati. Programsko izboljšamo lahko le navpično ločljivost. Upoštevati moramo tudi, da se LED diode nenehno prižigajo in ugašajo, zato je njihova življenjska doba krajša. Vseeno pa proizvajalci pri teh tiskalnikih dajejo petletno garancijo.
Za izpis besedila in preproste grafike sta oba sistema enako dobra, razlika se pojavi šele pri zahtevnejših izpisih pri veliki ločljivosti, kjer je laserska tehnologija boljša. Prednost LED tehnologije pa je v hitrejšem tiskanju barvnih strani.
Kodiranje pri laserskih tiskalnikih