МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ГОСУДАРСТВЕННОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГОПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедраистории и теории журналистики
Доклад
Сканеры и принтеры,сфера их применения
студентки II курса
социологического факультета
Пащенко Анастасии
Преподаватель
Жарков Н.Ю.
САМАРА
2010
Сканеры
Сканерысчитывают с бумаги, пленки или иных твердых носителей “аналоговые” тексты илиизображения и преобразуют их в цифровой формат. Они служат везде: в крупныхконторах, где обрабатываются огромные архивы документов, в издательствах ипроектно-конструкторских организациях, а также в небольших фирмах и домашнихофисах. Насколько широка сфера применения сканеров, настолько много ихразновидностей. Цена сканера может составлять от нескольких десятков до десятковтысяч долларов, оптическое разрешение – от 100 до 11000 точек на дюйм (наанглийском dpi, dot per inch), а скорость сканирования – от 1-2 до 80 с./мин.
Длявыполнения тех или иных конкретных задач пригодна отнюдь не каждая модель. Какправило, пригодность сканера определяется совокупностью его техническихпараметров: конструктивным типом, форматом, разрешением, глубиной цвета,диапазоном оптических плотностей и т.д.
«Зрячесть»сканера
Оптическое разрешение –бесспорно, важнейший критерий оценки сканера. Однако пользователю следуетзнать, какое разрешение ему необходимо. В целом оно зависит от возможностейустройства, на котором будет воспроизводиться отсканированная картинка, — принтера, типографской офсетной машины или монитора, а также от ее масштаба.Если картинка не подлежит увеличению, то достаточно считать ее с разрешением,равным аналогичному показателю устройства вывода: 96 точек на дюйм для выводана монитор, 50-200 точек на дюйм для печати на лазерном, струйном аппарате илипринтере с термопереносом, 300 точек на дюйм для офсетной печати (60-й растр)или термосублимационного принтера. Чтобы был резерв для обработки, изображенияобычно сканируются с разрешением, вдвое превышающим необходимое. Если масштабкартинки увеличивается, то во столько же раз нужно увеличить и разрешениесканирования, поэтому к аппарату, используемому для получения электронных копийнебольших оригиналов – слайдов или негативов, предъявляются весьма высокиетребования. В частности, чтобы считать 35-мм диапозитив и затем распечатать егов формате А4, следует отсканировать его с оптическим разрешением, по меньшеймере, 1500 точек на дюйм, а с учетом запаса для обработки – 3000 точек на дюйм.
Динамический диапазонсканера
Динамический диапазонсканера измеряется по логарифмической шкале от 0 (абсолютная прозрачность) до4,0 (абсолютная черная поверхность). Эти числа имеют значение только тогда,когда вам необходимо высококачественное сканирование или вы планируетесканировать большое количество слайдов. Как правило, для фотографий или другихплоских предметов (непрозрачных оригиналов) не требуется плотность сканера выше2,2. В большинстве случаев для такой работы вполне достаточно значения 2,0.Однако для получения высококачественных результатов при сканировании слайдов илипленок (прозрачных оригиналов) вам понадобится сканер с динамическим диапазономоколо 3,2. Следует обратить внимание, что шкала измерения, как исейсмографическая шкала Рихтера, является логарифмической, поэтому оригинал сплотностью 3,0 D темнее оригинала с плотностью 2,0 D в 10 раз.Соответственно, значение 3,3 D соответствует вдвое более темному изображению, чем 3,0 D.
Наряду сфизической разрешающей способностью важным критерием оценки считаетсяоптическая плотность, которая означает, что сканер может различать те или иныеградации яркости оригинального изображения. Теоретически 12-разрядный сканерможет различить больше оттенков, чем 8-разрядный, однако, большая глубина цвета– еще не доказательство высокой оптической плотности. Плотность недорогих устройств,как правило, не сообщается в инструкциях; у профессиональных аппаратов этотпоказатель равен 3,0 или выше.
Назначениесканера в том, чтобы как можно точнее передать краски оригинала. Монохромныедокументные сканеры работают в двух цветовых режимах: черно-белом (1бит/пиксель; лучше всего подходит для сканирования штриховых рисунков итекстов) и в серых полутонах (8, 10 или 12 бит/пиксель). В цветных сканерах кним добавляется третий – полноцветный RGB-режим (24, 30 или 36 бит/пиксель). Устройство с глубиной цвета 24бит может различать 16,7 млн. оттенков. Человеческий глаз, воспринимающийстолько же цветовых оттенков, не в состоянии уловить разницу междуизображениями, полученными с помощью 24- и 36-разрядного сканера.
Разновидностьсканеров
Сегодня сканеры выпускаются в четырех конструктивах – ручном,листопротяжном, планшетном и барабанном, причем каждому из них присущи какдостоинства, так и недостатки.
Ручныесканеры – обычные или самодвижующиеся– обрабатывают полосы документа шириной около 10 см и представляют интерес,прежде всего для владельцев мобильных ПК. Они медлительны, имеют низкиеоптические разрешения (обычно 100 мм на дюйм) и часто сканируют изображения сперекосом. Но зато они недороги и компактны.
В листопротяжномсканере, как в факсимильном аппарате, страницы документа при считываниипропускаются через специальную щель с помощью направляющих роликов (последниезачастую становятся причиной перекоса изображения при вводе). Таким образом,сканеры этого типа непригодны для ввода данных непосредственно из журналов иликниг. В целом возможности применения листопротяжных сканеров ограниченны,поэтому их доля на массовом рынке снижается.
Планшетныесканеры весьма универсальны. Онинапоминают верхнюю часть копировального аппарата: оригинал – либо бумажныйдокумент, либо плоский предмет – кладут на специальное стекло, под которымперемещается каретка с оптикой и аналого-цифровым преобразователем (однакосуществуют “планшетники”, в которых перемещается стекло с оригиналом, а оптикаи АПЦ остаются неподвижными, чем достигается более высокое качествосканирования). Обычно планшетный сканер считывает оригинал, освещая его снизу,с позиции преобразователя. Чтобы сканировать четкое изображение с пленки илидиапозитива, нужно обеспечивать подсветку оригиналов как бы сзади. Для этого ислужит слайдовая приставка, представляющая собой лампу, которая перемещаетсясинхронно со сканирующей кареткой и имеет определенную цветовую температуру.
Барабанныесканеры,по светочувствительности, значительно превосходящиепотребительские планшетные устройства, применяются исключительно в полиграфии,где требуется высококачественное воспроизведение профессиональных фотоснимков.Разрешение таких сканеров обычно составляет 8000-11000 точек на дюйм и более.
Вбарабанных сканерах оригиналы размещаются на внутренней или внешней (взависимости от модели) стороне прозрачного цилиндра, который называетсябарабаном. Чем больше барабан, тем больше площадь его поверхности, на которуюмонтируется оригинал, и соответственно, тем больше максимальная областьсканирования. После монтажа оригинала барабан приводится в движение. За одинего оборот считывается одна линия пикселей, так что процесс сканирования оченьнапоминает работу токарно-винторезного станка. Проходящий через слайд (или отраженныйот непрозрачного оригинала) узкий луч света, который создается мощным лазером,с помощью системы зеркал попадает на ФЭУ (фотоэлектронный умножитель), гдеоцифровывается.
Принтеры
Принтерыиспользуют для вывода результатов работы (печати). В настоящее времяиспользуется четыре принципиальных схемы нанесения изображения на бумагу:матричный, струйный, лазерный, термопереноса. При матричной печати печатающаяголовка ударяет иглами по бумаге через красящую ленту, изображение формируетсяв виде точек. При струйной печати печатающая головка выбрасывает через тонкиесопла краску на бумагу. При лазерной печати лазер поляризует поверхностьпечатающего барабана, к которой прилипают мелкие частицы красящего порошка.Краска наносится на бумагу и при нагреве впаивается в ее поверхность. Притермопереносе нагревается поверхность специальной бумаги, и в точках нагреваизменяется цвет с белого на черный. Для точного начертания схем, чертежейиспользуется графопостроитель. Различаются планшетные и барабанные графопостроители.Компьютер управляет специальным карандашом, который чертит линии по поверхностибумаги. В планшетном карандаш передвигается по поверхности в двух направлениях;в рулонном только поперек рулона бумаги, а бумага перемещается вперед-назад./>
Принтерыударного типа (impactprinter)
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, создают изображение путем механического давления набумагу через ленту с красителем. В качестве ударного механизма применяются либошаблоны символов (механизм печатающей машинки), либо иголки, конструктивнообъединенные в матрицы.
1. Барабанные построчные принтеры
Первые модели печатающих устройств для вывода информацииконструктивно представляли собой модернизированные варианты электрическихпишущих машинок и применялись в 60 — 70-х годах в основном для диалоговоговвода — вывода небольшого количества данных. Основным типом устройств длявывода массовой информации в то время были построчные печатающие устройствабарабанного типа, использующие механизм, состоящий из символьного барабана,красящей ленты, системы продвижения перфорированной бумажной ленты (обычнорулонной либо сфальцованной в стопу) и ударных пуассонов. На символьномбарабане размещены выпуклые изображения символов (обычно строками по 120одинаковых символов). При вращении барабана символы проходят между бумагой,красящей лентой и пуассоном. Удар пуассона, синхронизированный с прохождениемтребуемого символа, оставляет на бумаге отпечаток. Таким образом, одна строкапечатается за один оборот символьного барабана, что обеспечивает весьма высокоебыстродействие (5 — 20 строк в секунду).
2. Матричные принтеры
В матричных принтерах (dot matrix printer) изображение формируется иголками, расположенными в головкепринтера, и активизируется электромагнитным методом. Каждая ударная иголкаприводится в движение независимым электромеханическим преобразователем наоснове соленоида. Головка двигается по горизонтальной направляющей иуправляется шаговым двигателем. Печать выполняется как при прямом, так и приобратном проходе печатающей головки. Бумага продвигается с помощью вала, амежду бумагой и головкой принтера располагается красящая лента. У большинствамоделей принтеров красящая лента заключена в специальный пластмассовый корпус,называемый картриджем, который различается по величине и форме для различныхмоделей. Красящая лента находится внутри корпуса картриджа в виде бесконечнойленты Мебиуса.
Качество печати матричных принтеров определяется количеством иголокв печатающей головке. В головке 9-игольчатого принтера находятся 9 иголок,которые располагаются вертикально в один ряд. Диаметр одной иголки около 0,2мм. Благодаря горизонтальному движению головки принтера и активизации отдельныхиголок напечатанный знак образует как бы матрицу, причем отдельные буквы, цифрыи знаки «заложены» внутри принтера в виде бинарных кодов. Дляулучшения качества печати каждая строка пропечатывается два раза, при этомувеличивается время процесса печати и имеется возможность смещения при второмпроходе отдельных точек, составляющих знаки. Качество печати 9-игольчатыхпринтеров оставляет желать лучшего, но для распознавания букв этого достаточно.Дальнейшим развитием 9-игольчатого принтера являлся 18-игольчатый, который имелдва ряда по девять иголок. В 24-игольчатом принтере, ставшим современнымстандартом матричных принтеров, иголки располагаются в два ряда по двенадцатьштук так, что они в соседних рядах сдвинуты по вертикали. За счет этого точкипри печати изображений перекрываются. В 24-игольчатых принтерах имеетсявозможность перемещения головки дважды по одной и той же строке, чтообеспечивает печать на уровне машинописного качества LQ (Letter Quality).
Разновидностью принтеров ударного действия является строчныйпринтер, у которого печатающая головка выполнена в виде планки,укомплектованной иголками по всей длине. Таким образом, при печати изображенияматрица, соответствующая строке, полностью переносится на бумагу. За счет того,что строка печатается целиком за один раз, такие принтеры обеспечивают скоростьпечати до 20 страниц в минуту.
Некоторые модели 24-игольчатых матричных принтеров обладаютвозможностью цветной печати за счет использования многоцветной красящей ленты,при этом микропроцессор принтера формирует сигналы для управления игламипечатающей головки принтера в соответствии с таблицей цветности. Достигаемоепри этом качество цветной печати значительно уступает качеству печати струйногопринтера, но является вполне приемлемым для печати деловой графики (таблиц,диаграмм и так далее).
К числу несомненных преимуществ матричных принтеров относитсявозможность печати одновременно нескольких копий документа с использованиемкопировальной бумаги. Существуют специальные матричные принтеры дляодновременной печати пяти и более экземпляров, которые предназначены дляэксплуатации в промышленных условиях и могут печатать на карточках,сберегательных книжках и других носителях из плотного материала. Кроме того,многие матричные принтеры оборудованы стандартными направляющими дляобеспечения печати в рулоне и механизмом автоматической подачи бумаги, спомощью которого принтер самостоятельно заправляет новый лист.
Достоинствами матричных принтеров являются:
дешевизна расходных материалов;
долговечность работы;
низкая себестоимость печати;
относительная дешевизна матричных принтеров формата А3
Матричные принтеры обеспечивают скорость печати до 400 знаков всекунду, обладают разрешением 360 х 360 точек на дюйм, оборудованы оперативнойпамятью небольшого объема — порядка 64 — 128 Кбайт.
Существенным недостатком матричных принтеров является шум, которыйдостигает 58 дБ. Для устранения этого недостатка в отдельных моделяхпредусмотрен так называемый тихий режим, однако такое понижение шума приводит кснижению скорости печати в два раза. Другое направление борьбы с шумомматричных принтеров связано с использованием специальных звуконепроницаемыхкожухов.
Струйные принтеры
Главным элементом струйного принтера является печатающая головка,состоящая из сопел, к которым подводятся чернила. Число сопел находится вдиапазоне от 16 до 64, а иногда достигает нескольких сотен. Чернила подаются ксоплам за счет капиллярных свойств и удерживаются от вытекания за счет силповерхностного натяжения жидкости. В головку встроен специальный механизм,позволяющий выбрасывать из сопла микроскопическую капельку чернил. Печатающаяголовка при печати перемещается поступательно слева направо, отпечатав строку,перемещается вниз по листу. Работают эти принтеры практически бесшумно. Взависимости от устройства этого механизма различают принадлежность принтера ктому или иному классу.
Струйные принтеры подразделяются на устройства непрерывногодействия (continuous drop) и дискретного (drop-on-demand) действия. Ввиду менее высокой цены более распространеннымиявляются принтеры второго типа, которые в свою очередь подразделяются наследующие:
пьезоэлектрические (piezo-ink) — Epson, Brother;
пузырьковые (bubble-jet) — Hewlett-Packard, Canon, Lexmark
Каждый из этих двух способов по-своему привлекателен, однакокаждый из них не лишен недостатков.
Пьезоэлектрическая технологиядешева, отличается надежностью, так как не используется высокая температура.Этот способ менее инерционен, чем нагрев, что позволяет повысить скоростьпечати.
Пузырьковая (термическая) технологиясвязана с высокой температурой. При высокой температуре нагреватель со временемпокрывается слоем нагара, поэтому в принтерах, использующих эту технологию,печатающая головка довольно часто выходит из строя. В таких случаях она вместес резервуаром для чернил образует конструктивный единый узел. Достоинствомэтого типа принтеров является долговечность, исключая печатающие головки,которые быстро изнашиваются и заменяются вместе со сменой чернильногокартриджа, а недостатком — низкая резкость получаемых отпечатков.
Цветныеструйные принтеры
Цветные струйные принтеры имеют более высокое качество печати посравнению с игольчатыми цветными принтерами и меньшую стоимость по сравнению слазерными. Цветное изображение получается за счет использования, то естьналожения друг на друга, четырех основных цветов. Уровень шума струйныхпринтеров значительно ниже, чем у игольчатых, поскольку его источником являетсятолько двигатель, управляющий перемещением печатающей головки. При черновойпечати скорость струйного принтера значительно выше, чем у игольчатого, припечати 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.
Печать цветных изображений на струйных принтерах происходит путемсмешения четырех основных цветов — голубого, пурпурного, желтого и черного. Этицвета часто называют базовыми триадными, а в полиграфии это называется цветовоймоделью CMYK (от англ. названий — Cyan, Magenta, Yellow, black). В дорогих моделях принтеров используются дополнительно двацвета — либо светло-голубой и светло-пурпурный, либо оранжевый и зеленый. Такиемодели называют фотопринтерами и отличаются повышенным качеством цветопередачи.Хороший струйный фотопринтер представляет собой приемлемую альтернативу дорогимцветным лазерным устройствам.
Фотоэлектронные печатающие устройства
Фотоэлектронные способы печати основаны на освещении заряженнойсветочувствительной поверхности промежуточного носителя и формировании на нейизображения в виде электростатического рельефа, притягивающего частицыкрасителя, которые далее переносятся на бумагу. Для освещения поверхностипромежуточного носителя используют:
в лазерных принтерах — полупроводниковый лазер;
в светодиодных — светодиодную матрицу;
в принтерах с жидкокристаллическим затвором — люминесцентную лампу
1. Лазерные принтеры
Эти устройства обеспечивают более высокое качество, чем струйныепринтеры. Принцип действия лазерного принтера основан на методе сухогоэлектростатического переноса изображения, предложенном Ч.Ф. Карлсоном в 1939году.
Основным элементом конструкции лазерного принтера являетсявращающийся барабан, служащий промежуточным носителем, с помощью которогопроизводится перенос изображения на бумагу. Принтер является постраничным, таккак формирует для печати полную страницу. Барабан представляет собой цилиндр,покрытый тонкой пленкой светопроводящего полупроводника (оксид цинка илиселен). По поверхности барабана равномерно распределяется статический заряд,что обеспечивается с помощью тонкой проволоки или сетки, называемойкоронирующим проводом. На этот провод подается высокое напряжение, вызывающеевозникновение вокруг него светящейся ионизированной области, называемойкороной. Лазер, управляемый микроконтроллером, генерирует тонкий световой луч,отражающийся от вращающегося зеркала. Развертка изображения происходит так же,как и в телевизионном кинескопе: движение луча по строке и кадру. С помощьювращающегося зеркала луч скользит вдоль барабана и изменяет его электрическийзаряд в точках падения. Размер заряженной точки зависит от фокусировки лучалазера с помощью объектива. Таким образом, на барабане, промежуточном носителе,возникает скрытая копия изображения в виде электростатического рельефа.
На следующем этапе на фотонаборный барабан наносится тонер — краска, состоящая из мельчайших частиц. Под действием статического заряда этичастицы притягиваются к поверхности барабана в точках, подвергшихся экспозиции,и формируют изображение в виде рельефа красителя. Бумага втягивается изподающего латка и с помощью системы валиков перемещается к барабану. Передподходом к барабану бумаге сообщается статический заряд. Затем бумагасоприкасается с барабаном и притягивает благодаря своему заряду частичкитонера, ранее нанесенные на барабан. Для фиксации тонера страница вновь заряжаетсяи пропускается между двумя роликами с температурой около 180 0С. Послеокончания печати барабан полностью разряжается, очищается от прилипших частиц,готовясь для печати следующей страницы.
Цветное изображение с помощью лазерного принтера получается постандартной схеме CMYK. Это фактически четыре черно-белых аппарата с одним общимфотобарабаном. Изображение формируется на светочувствительной фотоприемнойленте последовательно для каждого цвета, имеются четыре емкости для тонеров иот двух до четырех узлов проявления.
2. Светодиодные принтеры
Основаны на том принципе действия, что и лазерные. Конструктивнымразличием является то, что барабан освещается не лучом лазера, а неподвижнойдиодной строкой, состоящей из 2500 светодиодов, которая описывает не каждуюточку, а целую строку.
3. Принтеры с жидкокристаллическим затвором
В качестве источника света служит люминесцентная лампа. Свет лампыуправляется жидкокристаллическим затвором, прерывателем света, которыйвыполняет команды драйвера. Скорость печати такого принтера ограниченаскоростью срабатывания жидкокристаллического затвора и не превышает 9 листов всекунду.
Принтеры других технологий
Несмотря на то, что лазерные и струйные принтеры доминируют нарынке, существуют и другие технологии печати. Технология твердых чернилзанимает значительную долю рынка, так как предлагает продукцию хорошегокачества в широком ассортименте, в то время как термовоск и сублимация красокиграют важную роль в специализированных областях печати.
Твердые чернила
Твердочернильные принтеры были разработаны в попытке устранитьосновные недостатки цветных лазерных принтеров, а именно низкую скорость печатиза счет совершения четырех проходов барабана по бумаге. Отпечаток, сделанный натвердочернильном принтере, получается немного зернистым из-за физическихсвойств красителя, зато очень насыщенным и хорошо передающим полутона. Восковыечернильные палочки расплавляются, а затем смесь впрыскивают на передающийбарабан, откуда она через отверстия попадает на бумагу, где практически мгновеннозастывает.
Твердые струйные принтеры дешевле, чем аналогичные цветныелазерные. Однако они не так хороши для графики и текста.
Сублимация красок
В основу действия сублимационных принтеров положен термопереноскрасителя с помощью испарения с последующим его внедрением в специальную бумагус полистирольным покрытием. При этом получается довольно высокое качество,близкое к фотографическому.
Вместо того, чтобы распылять чернила через сопло на страницу, какэто делают струйные принтеры, принтеры сублимации красок используют дляпереноса краски пластиковую пленку. Она имеет форму рулона или ленты и содержитпоследовательные изображения составных цветов — синего, бордо, желтого ичерного. Передающая пленка проходит по тепловой печатающей головке, состоящейиз тысяч нагревающихся элементов. Высокая температура заставляет краски напленке сублимироваться — превращаться в газ, без жидкой фазы, и краска в формепара поглощается бумагой. Когда чернила попадают на бумагу, они размываются.Этот эффект позволяет принтеру создавать непрерывные тона цвета, смешиваячернила.
Термовоск
Технология, родственная сублимации красок. Принтеры используютрулоны пластиковой пленки CMYK, покрытой красителями на основе воска. Тысячи нагревательныхэлементов на печатающей головке заставляют воск таять и покрывать бумагу.
Термоавтохром
Термоавтохром (ТА) появился сравнительно недавно. Этот процесспечати более сложен. Бумага ТА содержит три слоя пигмента — синий, бордовый ижелтый, каждый из которых обладает чувствительностью к специфическому диапазонутемператур. Принтер оборудован тепловыми и ультрафиолетовыми головками, ипечать производится в три этапа. При первом этапе бумага нагревается дотемпературы, необходимой для активации желтого пигмента, далее облучаетсяультрафиолетом перед прохождением на следующий цвет (бордо, синий).
Литература
1. Бешенков С. А, «Информатика». Учебное пособие — Екатеринбург: Уральский государственный 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». Учебноепособие — М.: Приориздат, 2004 г.
6. Бройло В.Л. «Архитектура ЭВМ и систем». Учебник — СПб: Питер, 2006 г.