Содержание
Введение
1. Принтеры ударного типа (impact printer)
1.1 Барабанные построчныепринтеры
1.2 Матричные принтеры
2. Струйные принтеры
2.1 Печатающие устройства спьезоэлектрическими исполнительными механизмами
2.2 Печатающие устройства стермографическими исполнительными механизмами
2.3 Цветные струйные принтеры
3. Фотоэлектронные печатающиеустройства
3.1 Лазерныепринтеры
3.2 Светодиодные принтеры
3.3 Принтеры с жидкокристаллическим затвором
4. Принтеры других технологий
4.1 Твердые чернила
4.2 Сублимация красок
4.3 Термовоск
4.4 Термоавтохром
Заключение
Литература
Введение
Современныйэтап развития человеческой цивилизации характеризуется небывалой скоростьюразвития науки, техники и новых технологий, что принесло огромное количествоновых знаний, которые необходимо как минимум учитывать, хранить иперерабатывать. Информационные потоки в обществе увеличиваются с каждым днем, иэтот процесс носит лавинообразный характер. Развитие современного обществанапрямую связано с ростом производства, потребления и накопления информации вовсех отраслях человеческой деятельности. Вся жизнь человека, так или иначе,связана с получением, накоплением и обработкой информации. Информатизацияохватывает все сферы, все отрасли общественной жизни, прочно входит в жизнькаждого человека, воздействует на его образ мышления и поведение.
По своемузначению для развития общества информация приравнивается к важнейшим ресурсамнаряду с сырьем и энергией. В развитых странах большинство работающих заняты нев сфере производства, а в той или иной степени занимаются обработкой информации.Поэтому философы называют современную эпоху постиндустриальной.
Вместе стем можно отметить и новую тенденцию, заключающуюся во все большейинформационной зависимости общества в целом и отдельного человека в частности. Именнопоэтому в последнее время появились такие категории как «информационнаяполитика», «информационная безопасность» и ряд других понятий,связанных с информацией. Это обстоятельство подчеркивает насколько важнойявляется информация для современного общества.
1. Принтеры ударного типа (impact printer)
Принтер — устройство для вывода текстовой или графической информации на различные твердыеносители. Представляет собой сложный электромеханический аппарат,обеспечивающий формирование изображения, продвижение носителя, подачу красителяи его закрепление на носителе. Существует несколько типов принтеров: матричные,струйные, лазерные, твердочернильные, термосублимационные и так далее. Каждуюгруппу принтеров характеризуют свои отличительные черты, присущие только этомутипу устройств вывода информации. Рассмотрим каждую из групп подробнее.
Принтерыударного действия, или impact-принтеры, создаютизображение путем механического давления на бумагу через ленту с красителем. Вкачестве ударного механизма применяются либо шаблоны символов (механизмпечатающей машинки), либо иголки, конструктивно объединенные в матрицы.
1.1 Барабанные построчные принтеры
Первыемодели печатающих устройств для вывода информации конструктивно представлялисобой модернизированные варианты электрических пишущих машинок и применялись в60 — 70-х годах в основном для диалогового ввода — вывода небольшого количестваданных. Основным типом устройств для вывода массовой информации в то время былипострочные печатающие устройства барабанного типа, использующие механизм,состоящий из символьного барабана, красящей ленты, системы продвиженияперфорированной бумажной ленты (обычно рулонной либо сфальцованной в стопу) иударных пуассонов. На символьном барабане размещены выпуклые изображениясимволов (обычно строками по 120 одинаковых символов). При вращении барабанасимволы проходят между бумагой, красящей лентой и пуассоном. Удар пуассона,синхронизированный с прохождением требуемого символа, оставляет на бумагеотпечаток. Таким образом, одна строка печатается за один оборот символьногобарабана, что обеспечивает весьма высокое быстродействие (5 — 20 строк всекунду).
Следующимэтапом совершенствования принтеров ударного типа можно считать типовые принтеры.Печатающая головка типового принтера или типовой диск представляет собойпластмассовый диск со спицами, на концах которых располагаются прямоугольныепластинки с нанесенными в виде штемпелей типами в виде букв, цифр и знаковпрепинания. Типовой диск, приводимый в движение шаговым двигателем, вращаетсядо тех пор, пока желаемый знак не окажется точно перед ударником. При срабатыванииударника производится печать символа через красящую ленту. Типовой принтеробеспечивает достаточно хорошее изображение знаков, но при этом невысокуюскорость печати — от 30 до 40 знаков в секунду, не универсален в смыслеизменения шрифтов и не позволяет выводить графическую информацию.
1.2 Матричные принтеры
Вматричных принтерах (dot matrix printer)изображение формируется иголками, расположенными в головке принтера, иактивизируется электромагнитным методом. Каждая ударная иголка приводится вдвижение независимым электромеханическим преобразователем на основе соленоида. Головкадвигается по горизонтальной направляющей и управляется шаговым двигателем. Печатьвыполняется как при прямом, так и при обратном проходе печатающей головки. Бумагапродвигается с помощью вала, а между бумагой и головкой принтера располагаетсякрасящая лента. У большинства моделей принтеров красящая лента заключена вспециальный пластмассовый корпус, называемый картриджем, который различается повеличине и форме для различных моделей. Красящая лента находится внутри корпусакартриджа в виде бесконечной ленты Мебиуса.
Качествопечати матричных принтеров определяется количеством иголок в печатающей головке.В головке 9-игольчатого принтера находятся 9 иголок, которые располагаютсявертикально в один ряд. Диаметр одной иголки около 0,2 мм. Благодарягоризонтальному движению головки принтера и активизации отдельных иголокнапечатанный знак образует как бы матрицу, причем отдельные буквы, цифры изнаки «заложены» внутри принтера в виде бинарных кодов. Для улучшениякачества печати каждая строка пропечатывается два раза, при этом увеличиваетсявремя процесса печати и имеется возможность смещения при втором проходеотдельных точек, составляющих знаки. Качество печати 9-игольчатых принтеровоставляет желать лучшего, но для распознавания букв этого достаточно. Дальнейшимразвитием 9-игольчатого принтера являлся 18-игольчатый, который имел два рядапо девять иголок. В 24-игольчатом принтере, ставшим современным стандартомматричных принтеров, иголки располагаются в два ряда по двенадцать штук так,что они в соседних рядах сдвинуты по вертикали. За счет этого точки при печатиизображений перекрываются. В 24-игольчатых принтерах имеется возможностьперемещения головки дважды по одной и той же строке, что обеспечивает печать науровне машинописного качества LQ (Letter Quality).
Разновидностьюпринтеров ударного действия является строчный принтер, у которого печатающаяголовка выполнена в виде планки, укомплектованной иголками по всей длине. Такимобразом, при печати изображения матрица, соответствующая строке, полностьюпереносится на бумагу. За счет того, что строка печатается целиком за один раз,такие принтеры обеспечивают скорость печати до 20 страниц в минуту.
Некоторыемодели 24-игольчатых матричных принтеров обладают возможностью цветной печатиза счет использования многоцветной красящей ленты, при этом микропроцессорпринтера формирует сигналы для управления иглами печатающей головки принтера всоответствии с таблицей цветности. Достигаемое при этом качество цветной печатизначительно уступает качеству печати струйного принтера, но является вполнеприемлемым для печати деловой графики (таблиц, диаграмм и так далее).
К числунесомненных преимуществ матричных принтеров относится возможность печатиодновременно нескольких копий документа с использованием копировальной бумаги. Существуютспециальные матричные принтеры для одновременной печати пяти и болееэкземпляров, которые предназначены для эксплуатации в промышленных условиях имогут печатать на карточках, сберегательных книжках и других носителях изплотного материала. Кроме того, многие матричные принтеры оборудованыстандартными направляющими для обеспечения печати в рулоне и механизмомавтоматической подачи бумаги, с помощью которого принтер самостоятельнозаправляет новый лист.
Достоинствамиматричных принтеров являются:
дешевизнарасходных материалов;
долговечностьработы;
низкаясебестоимость печати;
относительнаядешевизна матричных принтеров формата А3
Матричныепринтеры обеспечивают скорость печати до 400 знаков в секунду, обладаютразрешением 360 х 360 точек на дюйм, оборудованы оперативной памятью небольшогообъема — порядка 64 — 128 Кбайт.
Существеннымнедостатком матричных принтеров является шум, который достигает 58 дБ. Дляустранения этого недостатка в отдельных моделях предусмотрен так называемыйтихий режим, однако такое понижение шума приводит к снижению скорости печати вдва раза. Другое направление борьбы с шумом матричных принтеров связано сиспользованием специальных звуконепроницаемых кожухов.
2. Струйные принтеры
Главнымэлементом струйного принтера является печатающая головка, состоящая из сопел, ккоторым подводятся чернила. Число сопел находится в диапазоне от 16 до 64, аиногда достигает нескольких сотен. Чернила подаются к соплам за счеткапиллярных свойств и удерживаются от вытекания за счет сил поверхностногонатяжения жидкости. В головку встроен специальный механизм, позволяющийвыбрасывать из сопла микроскопическую капельку чернил. Печатающая головка припечати перемещается поступательно слева направо, отпечатав строку, перемещаетсявниз по листу. Работают эти принтеры практически бесшумно. В зависимости отустройства этого механизма различают принадлежность принтера к тому или иномуклассу.
ЛордРейли, лауреат Нобелевсокй премии по физике, сделал свои фундаментальныеоткрытия в области распада струй жидкости и формирования капель еще в XIX веке, однако датой рождения технологии струйной печатиможно считать только 1948 год, когда шведская фирма Siemens Elema запатентовала заявку наустройство, работающее как гальванометр, но оборудованное не измерительнойстрелкой, а распылителем, с помощью которого регистрировались результатыизмерений. Разработчики воспользовались закономерностью, выявленной лордомРейли: струя жидкости стремится распасться на отдельные капли. Нужнооткорректировать случайный процесс распада, накладывая с помощьюпьезоэлектрического преобразования высокочастотные колебания на струюкрасителя, выбрасываемую под высоким давлением. Таким способом можетвыбрасываться до 106 капель в секунду, размеры которых зависят отформы распылителей, а скорость достигает 40 м/с. Благодаря высокой скоростиполета капель допускается использовать поверхности с сильными неровностями и взависимости от требований к качеству печати размещать их на расстоянии 1 — 2 смот сопла-распылителя. В результате можно наносить маркировку, например данные осроке годности товара на картонные коробки, бутылки, консервные банки, Куринныеяйца или кабели. Эту технологию печати нетрудно узнать по точкам, кажущимсянеравномерными и как бы обтрепанными.
Струйныепринтеры подразделяются на устройства непрерывного действия (continuous drop) и дискретного (drop-on-demand)действия. Ввиду менее высокой цены более распространенными являются принтерывторого типа, которые в свою очередь подразделяются на следующие:
пьезоэлектрические(piezo-ink) — Epson,Brother;
пузырьковые(bubble-jet) — Hewlett-Packard, Canon,Lexmark
Каждый изэтих двух способов по-своему привлекателен, однако каждый из них не лишеннедостатков.
Пьезоэлектрическаятехнология дешева, отличается надежностью, так как не используется высокаятемпература. Этот способ менее инерционен, чем нагрев, что позволяет повыситьскорость печати.
Пузырьковая(термическая) технология связана с высокой температурой. При высокойтемпературе нагреватель со временем покрывается слоем нагара, поэтому впринтерах, использующих эту технологию, печатающая головка довольно частовыходит из строя. В таких случаях она вместе с резервуаром для чернил образуетконструктивный единый узел. Достоинством этого типа принтеров являетсядолговечность, исключая печатающие головки, которые быстро изнашиваются изаменяются вместе со сменой чернильного картриджа, а недостатком — низкаярезкость получаемых отпечатков. 2.1 Печатающие устройства с пьезоэлектрическими исполнительными механизмами
Дляреализации пьезоэлектрического метода в каждое сопло установлен пьезокристалл,связанный с диафрагмой. Под воздействием электрического заряда происходитдеформация пьезоэлемента. При печати находящийся в трубке пьезоэлемент, сжимаяи разжимая трубку, наполняет капиллярную систему чернилами. Чернила, которыеотжимаются назад, перетекают обратно в резервуар, а чернила, которые выдавилисьнаружу, образуют на бумаге точки. Первые заявки на регистрацию изобретениясистем струйной печати с исполнительными пьезоэлектрическими механизмами былиподаны в 1970 и 1971 годах.
Пьезоэлектрическиетрубки. В 1977 году был продемонстрирован первый струйный принтер с дозированнымвыбросом красителя. Он был оснащен двенадцатью соплами-распылителями и печаталпочти бесшумно со скоростью 270 знаков в секунду. В принтере в качествеэлектромеханического преобразователя использовалась пьезоэлектрическая трубка,помещенная в канал литой пластмассы. Все каналы заканчиваются пластиной скалиброванными отверстиями для распыления, расположенной на передней сторонеустройства. Передача электроэнергии и красителя производится посредствомколебаний давления распространяющихся в канале в соответствии с законамиакустики.
Пьезопластины.В начале 1985 года компания Epson представилапервый из своих пьезопланарных струйных принтеров. Вместо пьезоэлектрическихтрубочек, как у Siemens, в печатающих головках,выполненных из структурированных стеклянных пластинок, укреплены небольшиепьезопластинки. Если к ним приложить электрическое напряжение, их диаметрчуть-чуть изменится, но и этого будет достаточно, чтобы они согнулись вместе спассивной стеклянной многослойной подложкой подобно биметаллической пластине,что приведет к возникновению в канале избыточного давления, и красителивыталкиваются тем же способом, что и в головках с пьезотрубками. В 1987 годубыл предложен другой принцип использования пьезоэлектриков для струйной печати,основанный на применении пластинчатого пьезопреобразователя. Пластинчатыепьезопреобразователи сочетают в себе преимущества как плоских, так и трубчатыхсистем — высокую частоту распыления и компактную конструкцию.
2.2 Печатающие устройства с термографическимиисполнительными механизмами
Методгазовых пузырей базируется на термической технологии. Каждое сопло оборудованонагревательным элементом, который при пропускании через него тока за несколькомикросекунд нагревается до температуры 500 0С. Возникающие прирезком нагревании газовые пузыри выталкивают через выходное отверстие соплапорцию (каплю) жидких чернил, которые переносятся на бумагу. При отключениитока нагревательный элемент остывает, паровой пузырь уменьшается и черезвходное отверстие поступает новая порция чернил.
Первыйструйно-пузырьковый термопринтер компании Hewlett-Packard вышел в 1985 году. Метод пузырьково-струйной печатиза несколько лет получил широкое распространение. Если пьезоэлектрическиепечатающие механизмы приходилось с большим или меньшим трудом собирать измножества отдельных деталей, то пузырьково-струйные печатающие головки,представляющие собой кристаллы на кремневых подложках, изготавливались потонкослойной технологии сотнями.2.3 Цветные струйные принтеры
Цветныеструйные принтеры имеют более высокое качество печати по сравнению сигольчатыми цветными принтерами и меньшую стоимость по сравнению с лазерными. Цветноеизображение получается за счет использования, то есть наложения друг на друга,четырех основных цветов. Уровень шума струйных принтеров значительно ниже, чему игольчатых, поскольку его источником является только двигатель, управляющийперемещением печатающей головки. При черновой печати скорость струйногопринтера значительно выше, чем у игольчатого, при печати с качеством LQ скорость составляет 3 — 4 (до 10) страницы в минуту. Качествопечати зависит от количества сопел в печатающей головке — чем их больше, темвыше качество. Большое значение имеет качество и толщина бумаги. Основнойнедостаток струйного принтера — возможность засыхания чернил внутри сопла, чтоприводит к необходимости замены печатающей головки.
Печатьцветных изображений на струйных принтерах происходит путем смешения четырехосновных цветов — голубого, пурпурного, желтого и черного. Эти цвета частоназывают базовыми триадными, а в полиграфии это называется цветовой моделью CMYK (от англ. названий — Cyan, Magenta, Yellow, black).В дорогих моделях принтеров используются дополнительно два цвета — либо светло-голубойи светло-пурпурный, либо оранжевый и зеленый. Такие модели называютфотопринтерами и отличаются повышенным качеством цветопередачи. Хорошийструйный фотопринтер представляет собой приемлемую альтернативу дорогим цветнымлазерным устройствам.
3. Фотоэлектронные печатающие устройства
Фотоэлектронныеспособы печати основаны на освещении заряженной светочувствительной поверхностипромежуточного носителя и формировании на ней изображения в видеэлектростатического рельефа, притягивающего частицы красителя, которые далеепереносятся на бумагу. Для освещения поверхности промежуточного носителяиспользуют:
влазерных принтерах — полупроводниковый лазер;
всветодиодных — светодиодную матрицу;
впринтерах с жидкокристаллическим затвором — люминесцентную лампу
3.1 Лазерные принтеры
Этиустройства обеспечивают более высокое качество, чем струйные принтеры. Принципдействия лазерного принтера основан на методе сухого электростатическогопереноса изображения, предложенном Ч.Ф. Карлсоном в 1939 году.
Основнымэлементом конструкции лазерного принтера является вращающийся барабан, служащийпромежуточным носителем, с помощью которого производится перенос изображения набумагу. Принтер является постраничным, так как формирует для печати полнуюстраницу. Барабан представляет собой цилиндр, покрытый тонкой пленкойсветопроводящего полупроводника (оксид цинка или селен). По поверхностибарабана равномерно распределяется статический заряд, что обеспечивается спомощью тонкой проволоки или сетки, называемой коронирующим проводом. На этотпровод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение вокруг негосветящейся ионизированной области, называемой короной. Лазер, управляемыймикроконтроллером, генерирует тонкий световой луч, отражающийся от вращающегосязеркала. Развертка изображения происходит так же, как и в телевизионномкинескопе: движение луча по строке и кадру. С помощью вращающегося зеркала лучскользит вдоль барабана и изменяет его электрический заряд в точках падения. Размерзаряженной точки зависит от фокусировки луча лазера с помощью объектива. Такимобразом, на барабане, промежуточном носителе, возникает скрытая копияизображения в виде электростатического рельефа.
Наследующем этапе на фотонаборный барабан наносится тонер — краска, состоящая измельчайших частиц. Под действием статического заряда эти частицы притягиваютсяк поверхности барабана в точках, подвергшихся экспозиции, и формируютизображение в виде рельефа красителя. Бумага втягивается из подающего латка и спомощью системы валиков перемещается к барабану. Перед подходом к барабанубумаге сообщается статический заряд. Затем бумага соприкасается с барабаном ипритягивает благодаря своему заряду частички тонера, ранее нанесенные набарабан. Для фиксации тонера страница вновь заряжается и пропускается междудвумя роликами с температурой около 180 0С. После окончания печатибарабан полностью разряжается, очищается от прилипших частиц, готовясь дляпечати следующей страницы.
Цветноеизображение с помощью лазерного принтера получается по стандартной схеме CMYK. Это фактически четыре черно-белых аппарата с однимобщим фотобарабаном. Изображение формируется на светочувствительнойфотоприемной ленте последовательно для каждого цвета, имеются четыре емкостидля тонеров и от двух до четырех узлов проявления.3.2 Светодиодные принтеры
Основанына том принципе действия, что и лазерные. Конструктивным различием является то,что барабан освещается не лучом лазера, а неподвижной диодной строкой,состоящей из 2500 светодиодов, которая описывает не каждую точку, а целуюстроку.
3.3 Принтеры с жидкокристаллическим затвором
Вкачестве источника света служит люминесцентная лампа. Свет лампы управляется жидкокристаллическимзатвором, прерывателем света, который выполняет команды драйвера. Скоростьпечати такого принтера ограничена скоростью срабатывания жидкокристаллическогозатвора и не превышает 9 листов в секунду.
4. Принтеры других технологий
Несмотряна то, что лазерные и струйные принтеры доминируют на рынке, существуют идругие технологии печати. Технология твердых чернил занимает значительную долюрынка, так как предлагает продукцию хорошего качества в широком ассортименте, вто время как термовоск и сублимация красок играют важную роль вспециализированных областях печати.
4.1 Твердые чернила
Твердочернильныепринтеры были разработаны в попытке устранить основные недостатки цветныхлазерных принтеров, а именно низкую скорость печати за счет совершения четырехпроходов барабана по бумаге. Отпечаток, сделанный на твердочернильном принтере,получается немного зернистым из-за физических свойств красителя, зато оченьнасыщенным и хорошо передающим полутона. Восковые чернильные палочкирасплавляются, а затем смесь впрыскивают на передающий барабан, откуда оначерез отверстия попадает на бумагу, где практически мгновенно застывает.
Твердыеструйные принтеры дешевле, чем аналогичные цветные лазерные. Однако они не такхороши для графики и текста.
4.2 Сублимация красок
В основудействия сублимационных принтеров положен термоперенос красителя с помощьюиспарения с последующим его внедрением в специальную бумагу с полистирольнымпокрытием. При этом получается довольно высокое качество, близкое кфотографическому.
Вместотого, чтобы распылять чернила через сопло на страницу, как это делают струйныепринтеры, принтеры сублимации красок используют для переноса краски пластиковуюпленку. Она имеет форму рулона или ленты и содержит последовательныеизображения составных цветов — синего, бордо, желтого и черного. Передающаяпленка проходит по тепловой печатающей головке, состоящей из тысячнагревающихся элементов. Высокая температура заставляет краски на пленкесублимироваться — превращаться в газ, без жидкой фазы, и краска в форме парапоглощается бумагой. Когда чернила попадают на бумагу, они размываются. Этотэффект позволяет принтеру создавать непрерывные тона цвета, смешивая чернила.
4.3 Термовоск
Технология,родственная сублимации красок. Принтеры используют рулоны пластиковой пленки CMYK, покрытой красителями на основе воска. Тысячинагревательных элементов на печатающей головке заставляют воск таять ипокрывать бумагу.
4.4 Термоавтохром
Термоавтохром(ТА) появился сравнительно недавно. Этот процесс печати более сложен. Бумага ТАсодержит три слоя пигмента — синий, бордовый и желтый, каждый из которыхобладает чувствительностью к специфическому диапазону температур. Принтероборудован тепловыми и ультрафиолетовыми головками, и печать производится в триэтапа. При первом этапе бумага нагревается до температуры, необходимой дляактивации желтого пигмента, далее облучается ультрафиолетом перед прохождениемна следующий цвет (бордо, синий).
Заключение
Процессинформатизации и создание информационной среды, охватывая материальноепроизводство, социальную среду, а также услуги, включает в себя: созданиеинформационных техники и технологий, обеспечивающих производство, обработку ираспространение информации, разработку инфраструктуры, обеспечивающейприменение и развитие средств и процессов информатизации, производство самойинформации, информационных продуктов и услуг.
Созданиесовременной инфраструктуры информатизации должно обеспечивать пользователямширокий набор информационно-вычислительных услуг с доступом к локальным иудаленным машинным ресурсам, технологиям и базам данных.
Информационнымиресурсами являются формализованные идеи и знания, различные данные, методы исредства их накопления, хранения и обмена между источниками и потребителямиинформации. Под информацией понимаются сведения об объективно существующихобъектах и процессах, а также их связях и взаимодействии, доступные дляпрактического пользования в деятельности людей.
На всехэтапах развития общества информационные технологии обеспечивали информационныйобмен между людьми, коллективами, институтами, отражали соответствующий уровеньи возможности систем регистрации, хранения, обработки и передачи информации иявлялись синтезом методов оперирования человека с информацией в интересах тойили иной сферы его деятельности. Развитие компьютерной и связанной с ней другойтехники, а также различных информационных технологий происходит непрерывно, онитесно взаимосвязаны и все время взаимно стимулируют процессы развития.
Литература
1. Бешенков С.А, «Информатика». Учебное пособие — Екатеринбург: Уральскийгосударственный педагогический университет, 1995 г.
2. Алексеев А.П.«Информатика». Учебник — Издательство: «СОЛОН-Р», 2002 г.
3. Максимов Н.В.«Информатика». Учебное пособие — М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003 г.
4. Курбаков К.И.«Основы информатики». Учебное пособие — М.: ЭКЗАМЕН, 2004 г.
5. Хохлова Н.М.«Информационные технологии». Учебное пособие — М.: Приориздат, 2004 г.
6. Бройло В.Л.«Архитектура ЭВМ и систем». Учебник — СПб: Питер, 2006 г.