Южно-Сахалинский институт Московского
Государственного Университета Коммерции
Контрольная работа№ 1
По предмету:Информатика
Тема:Устройство и классификация принтеров
Выполнил студент I курса
специальность «Бухучет и аудит»
(заочного отделения) 1.605(ускор.)
Преподаватель:Черных С.О
Проверил:.......................
г. Южно-Сахалинск
2000год
План.
1. Введение.
2. Матричные принтера.
3. Струйные принтера.
4. Лазерные принтера.
5. Термопринтеры.
6. Дупликаторы.
7. Заключение
Введение.
Персональный компьютер представляет собой вполнесамостоятельное устройство, в котором есть все необходимое для автономнойжизни. Хотя разговоры о «безбумажной» технологии ведутся уже довольно давно,нормальную работу с компьютером пока еще трудно представить без использованияпечатающего устройства. Зачастую нужна копия на бумаге того или иногодокумента, рисунка и т. п., имеющихся в компьютере в файле. Различаютсяпринтеры прежде всего по способу печати. Широко распространены несколько видовпринтеров: матричные, струйные, лазерные, светодиодные.
Матричные принтера.
Матричные принтеры — наиболее распространенный тип принтеров. Идея матричных печатающихустройств заключается в том, что требуемое изображение воспроизводится изнабора отдельных точек, наносимых на бумагу. В этом типе принтеровиспользуется для печати печатающая головка(ПГ), которая содержит одни или дваряда тонких игл. Головка устанавливается на ракетке и движется вдоль печатаемойстроки. При этом иголки в нужный момент ударяют через красящую ленту по бумаге.Это обеспечивает формирование на бумаге символов и изображений. В дешевыхмоделях принтеров используются ПГ с 9 иглами. Качество печати в этих принтерахулучшается при печати информации не в один, а в два или четыре прохода ПГ вдольпечатаемой строки. Более качественная и быстрая печать обеспечивается24-иголочными принтерами. Однако эти принтеры более дороги по сравнению с9-иголочными, менее надежны .
/>
Для перемещения красящей ленты используется передаточный механизм, использующийдвижение каретки. За перемещение каретки отвечает шаговой двигатель. Еще одиншаговой двигатель отвечает за перемещение бумагоопорного валика. Скоростьпечати матричных принтеров невысока. В зависимости от выбранного качествапечати и модели принтера скорость печати составляет от 10 до 60 секунд настраницу.
Струйные принтера.
Методуструйной печати уже почти сто лет. Лорд Рейли, лауреат нобелевской премии пофизике, сделал свои фундаментальные открытия в области распада струй жидкости иформирования капель еще в прошлом веке, датой рождения технологии струйнойпечати можно считать только 1948 год. Именно тогда шведская фирма Siemens Elemaподала патентную заявку на устройство, работающее как гальванометр, нооборудованное не измерительной стрелкой , а распылителем, с помощью которогорегистрировались результаты измерений.
И даже теперь, спустя почти полвека, эта гениально простая система печатиприменяется, например, в медицинских приборах. Правда, жидкостный осциллографспособен печатать лишь кривые, а не тексты и графики. Эта эффективная схемабыла усовершенствована , и появился новый струйный принтер , функционирующий по принципу непрерывного распыления красителя или печати подвысоким давлением.
Разработчики воспользовались закономерностью, выявленной лордом Рейли : струя жидкости стремится распасться на отдельные капли. Нужно только чутьподправить случайный процесс распадения струи, накладывая с помощьюпьезоэлектрического преобразования на струю красителя, выбрасываемую подвысоким давлением (до 90 бар), высокочастотные колебания давления.
Таким способом может выбрасываться до миллиона капель в секунду. Их размерызависят от геометрической формы сопел-распылителей и составляют всего лишьнесколько микрон, а скорость, с которой они долетают до бумаги, достигает 40м/с.
Благодарявысокой скорости полета капель допускается использовать поверхности ссильными неровностями и в зависимости от требований к качеству печатиразмещать их на расстоянии 1-2 см от сопла-распылителя. В результате можнонаносить маркировку, например данные о сроке годности товара на картонныекоробки, бутылки, консервные банки, яйца или кабели. Эту технологию печатинетрудно узнать по точкам, кажущимся неравномерными и как бы обтрепанными.
С начала 70-х годов необычайно активизировалась исследовательскаядеятельность, направленная на создание систем без недостатков, свойственныхсистемам печати под высоким давлением. Первое решение, найденное специалистами- печатающие головки с пьезоэлектрическими преобразователями, испускающие позапросу отдельные капли красителя.
Печатающие устройства с пьезоэлектрическими
исполнительными механизмами.
Первые заявки на регистрацию изобретения систем струйной печати спьезоэлектрическими исполнительными механизмами были поданы в 1970 и 1971гг. На протяжении нескольких лет различные фирмы и институты проводилифундаментальные исследования, пока, наконец, компании Siemens не удалосьоблечь этот принцип в приемлемую для рынка форму. В 1977 г. Былпродемонстрирован первый струйный принтер с дозированным выбросом красителя.Этот принтер, оснащенный двенадцатью соплами-распылителями и печатающий почтибесшумно со скоростью 270 символов в секунду, произвел революцию даже в кругахспециалистов.
Siemens в качестве электромеханического преобразователя использовалапьезоэлектрическую трубочку, вмонтированную в канал из литьевой смолы… Всеканалы заканчиваются пластиной с калиброванными отверстиями для распыления,расположенной на передней стороне устройства. Передача электроэнергии икрасителя производится исключительно посредством колебаний давления,распространяющихся в канале в соответствии с законами акустики. Колебания,достигающие конца канала, отражаются там с инверсией фазы, т.е. в этом местеколебание с пониженным давлением и наоборот.
Пьезопластины.
В начале 1985 г. компания Epson представила первый из своих пьезопланарныхструйных принтеров.
Вместо пьезоэлектрических трубочек, как у Siemens, на печатающих головкахEpson, выполненных из структурированных стеклянных пластинок, укрепленынебольшие пьезопластинки. Если к ним приложить электрическое напряжение, ихдиаметр чуть-чуть изменится, но и этого будет достаточно, чтобы они согнулисьвместе с пассивной стеклянной многослойной подложкой подобно биметаллическойпластине, что приведет к возникновению в канале красителя выталкиваются тем жеспособом, что и в печатающих головках с пьезотрубочками.
В 1987 г. компания Dataproducts предложила другой принцип использованияпьезоэлектриков для струйной печати, основанный на применении пластинчатогопьезопреобразователя. В последующие годы этот метод оставался сравнительномалоизвестным причем не столько из-за конструкции на базе преобразователя,сколько из-за жидких восковых чернил, которые применялись во всех струйныхпринтерах с пластинчатым пьезопреобразователем производства Epson
Согласно этому методу пьезопреобразователь, представляющий собой длиннуюплоскую пластинку (ламель), размещается позади небольшого резервуара с красителем. При воздействии на ламель импульсов напряжения ее длина немногоменяется, что приводит к всплескам давления внутри резервуара, которые, в своюочередь, выталкивают капли из сопла-распылителя.
Пластинчатые пьезопреобазователи сочетают в себе преимущества как плоских,так и трубчатых систем высокую частоту распыления и компактную конструкцию.Сегодня на печатающие головки с пьезоламелями делают ставку такие фирмы, какDataproduts, Tektronix и Epson.
В начале 1994 года Epson продемонстрировал пьезотехнологию MACH (MultilayerActuator Head — головка с многоуровневым исполнительных механизмом). Тем неменее и в пьезоэлектрических печатающих головках MACH-головках применяютсяпьезоламели. Правда, компании Epson удалось изготовить пьезоламели одного ряда сопел-распылителей в едином блоке (Multilayer). Таким образом оказалосьвозможным еще уменьшить размеры печатающей головки, разместить преобразователи,каналы и сопла-распылители с меньшей дистанцией и одновременно снизитьпроизводственные расходы.
Печатающие устройства с термографическимиисполнительными
механизмами.
В 1985 году сенсацию вызвал Thinkjet компании Hewlett-Packard — первыйструйно-пузырьковый термопринтер. Метод пузырьково-струйной термопечати за несколько лет покорил рынок (количество проданных струйных термопринтеровсоставило 10 млн.)
В чем же революционность этой технологии? Как часто бывает в подобных случаях,достижением стало сокращение производственных расходов. Еслипьезоэлектрические печатающие механизмы приходилось с большим или меньшимтрудом собирать из множества отдельных деталей, то пузырьково-струйныепечатающие головки, представляющие собой кристаллы на кремниевых подложках,изготавливались по тонкослойной технологии сотнями.
При тонкослойной технологии применяются в принципе те же производственныепроцессы, что и при изготовлении интегральных схем. Каналы подачи красителя,сопла-распылители, исполнительные механизмы и токоподводящие шины возникают припоочередном нанесении слоев на подложки, например способом ионно-лучевогонапыления, и последующем структурировании этих слоев.
Таким образом, по завершении процесса производства, насчитывающего более сотнишагов, на одной подложке появляется очень много термопечатающих элементов. Всеструктуры должны быть выполнены с точностью до тысячной доли миллиметра. Кроме того, малейшее загрязнение при производстве приводит к отказу. По этойпричине пузырьково-струйные печатающие элементы изготавливаются в чистыхпомещениях и с применением машин, типичных для полупроводниковойпромышленности.
Поскольку головки струйно-пузырьковой термопечати изготавливаются по тому жепринципу, что и интегральные микросхемы, напрашивается мысль об интеграциипоследних в печатающие кристаллы. И первый шаг в этом направлении сделалафирма Canon, встроив в печатающие головки своих принтеров транзисторную матрицу. Примеру Canon последовала компания Xerox, выпустившая в 1993 году модель пузырьково-струйного принтера с головкой, оборудованной 128распылителями, и полностью интегрированным последовательно-параллельнымпреобразователем.
Функционирование пузырьково-струйного сопла-распылителя:
Сначала сильный импульс напряжения длительностью 3-7 мкс подается накрохотный нагревательный элемент, который мгновенно накаляется до 500 гр.Цельсия. На его поверхности температура превышает 300 гр. Цельсия. Мощностьнагрева поверхности настолько велика, что при увеличении длительностиимпульса напряжения всего лишь на несколько микросекунд нагревательный элементмоментально бы разрушился.
Сразу же в тонкой пленке над нагревательным элементом начинают кипетьчернила, и через 15 мкс образуется закрытый пузырек пара высокого давления(до 10 бар). Он выталкивает каплю чернил из сопла-распылителя, при чемскорость полета капли достигает 10 м/с и более. Через 40 мкс пузырек,соединившись с атмосферой, опять опадает, однако пройдет еще 200 мкс, покановые чернила под действием капиллярных сил не будут засосаны из резервуара.
С самого начала пузырьково-струйные печатающие головки делились на двегруппы. Компания Canon, изобретатель системы, предпочла вариантEdlgeshooter. Почти одновременно фирма Hewlett-Packard разработала головкутипа Sidechooter, которую теперь изготавливает и компания Olivetti.
Головка Edgeshooter, как становится ясно уже из названия, разбрызгиваетчернильные капли «за угол», т.е. перпендикулярно к направлениюобразования пузырьков. В головке Sideshooter, где пластина с соплами-распылителями находится поверх нагревательных элементов и каналовподачи чернил, пузырьки и капли движутся в одном направлении. Поскольку краясопел-распылителей в головках типа Sideshooter сделаны из однородного, а не изразличных материалов, как в Edgeshooter, процесс изготовления распылителей с отверстиями определенного размера для Sideshooter значительно проще, чем дляголовок Edgeshooter. Кроме того, приходится учитывать неодинаковое смачивание разнородной поверхности головки Edgeshooter.
Требования к качеству чернил для любой системы струйной термопечати оченьвысоки, значительно выше, чем пьезосистемах. Принцип функционирования и высокие температуры обусловливают применение только смешанных растворимыхкрасителей на водяной основе.
Красители должны соответствовать целому ряду требований:
- быть совместными с материалами, из которых сделан печатающий механизм;
- не образовывать отложений в каналах и распылителях, а также нерасслаиваться;
- храниться в течении длительного времени;
- обладать определенными показателями плотности, вязкости и поверхностногонатяжения при температурах от 10 до 40 гр. Цельсия;
- ну служить питательной средой для образования бактерий и водорослей;
- не содержать ядовитых или канцерогенных веществ и не возгораться.
К тому же красители для струйной термопечати должны образовывать пузырькипара без отложения осадков и выдерживать кратковременное нагревание до 350 гр.Цельсия.
И так мы видим что способ струйной печати, зародившийся около 50 лет назад, — относительно молодая технология. Вполне вероятно, что струйные принтеры завоюютмассовый рынок, вытесняя таким образом матричные принтеры. Если жеразработчикам удастся повысить разрешение и скорость печати струйныхпринтеров, то изготовителям лазерных принтеров придется всерьез поборотьсяза место на рынке.
До сих пор никакой другой метод печати не порождал такого разнообразиявариантов, как струйная печать, при чем не подлежит сомнению что возможностьэтой технологии еще долго не будет исчерпана.
Лазерныепринтеры
Лазерные принтеры, как и копировальные аппараты используют принцип сухойксерографии, в основе которого лежит напыление порошка на материал споследующим запеканием.
Как же устроен обычный лазерный принтер? Впрочем до того, как перейтинепосредственно к принтерам рассмотрим вначале копировальные аппараты,поскольку на их основе строения были сделаны лазерные принтеры.
Функционально аппарат состоит из следующих частей (если не рассматривать сканирующуючасть):
1. Фоторецептор (барабан)
2. Магнитный вал
3. Ракельный нож
4. Коротрон заряда
5. Вал переноса (коротронпереноса)
6. Коротрон отсечения
7. Бункер с тонером
8. Бункер отработки
9. Печка (фьюзер)
Фоторецептор представляет собойспециальный материал (обычно это селен), нанесенный на металлическую основу.Обычно он выполняется в виде вала, поэтому иногда его называют барабан (drumunit).
Фоторецептор заряжается коротроном заряда, который представляет собойметаллическую (обычно золотую или платиновую проволоку) или же резиновый вал сметаллической основой. Причем резина токопроводящая. На старых аппаратахприменялся проволочный коротрон. В настоящее время происходит переход к другойтехнологии. Дело в том, что проволочный коротрон сильно озонирует воздух из завысокого напряжения, подаваемого на него. Как известно озон полезен, но в малыхколичествах. Поэтому характерный запах озона в копировальных центрах постепенноуходит в прошлое.
После зарядки на фоторецептор подается изображение, которое в копировальныхаппаратах освещается мощным источником света и проецируется через системузеркал. Обычно для освещения оригинала используется каретка с лампой как всканерах, Для увеличения и уменьшения изображения служит объектив с изменяемымфокусным расстоянием. Скорость барабана и каретки должна быть согласована. Теместа на фоторецепторе, на которые падает свет меняют свой потенциал или вообщетеряют заряд (в зависимости от типа копировального аппарата). Таким образом нафоторецепторе остается рисунок оригинала в виде заряженных участков.
Затем фоторецептор входит в контакт с магнитным валом, который покрыт смесьютонера и носителя.
Тонер представляет собой пыль состоящую из мельчайших частиц определенногоцвета. Для достижения более высокого качества печати фирмы-производителистремятся к созданию более мелких частиц тонера.
Носитель (developer) представляет собой железные частицы, на которых осаждаетсятонер. Таким образом на магнитном валу находятся железные частицы, покрытыетонером. В некоторых аппаратах носитель отделен от тонера и заправляетсяотдельно, в других тонер представляет собой порошок уже смешанный с носителем.Тонер находится в специальном бункере. Внутри бункера устанавливается мешалка,которая предотвращает спрессовывание тонера.
Тонер переходит на фоторецептор за счет противоположного заряда нафоторецепторе. Весь этот процесс носит название проявки.
Во времяэтого процесса бумага подается на регистрацию. Т.е. она выбирается из лотка иустанавливается таким образом, чтобы начинать печать. Когда датчик регистрациибумаги сообщает, что бумага дошла до фото барабана, происходит переносизображения с фото барабана на бумагу.
После того, как тонер перенесен подается бумага. Под бумагой проходит коротронпереноса (вал переноса), который имеет потенциал сильнее потенциалафоторецептора. Этот вал выполняется из металла, покрытого специальнойтокопроводящей резиной. Вал за счет более сильного потенциала на нем оттягиваетна себя тонер, который осаждается на бумаге. Затем с помощью специальногомеханизма бумага отрывается от рецептора и подается на запекание. В некоторыхмашинах существует такой механизм, в некоторых нет. Он представляет собой ещеодин коротрон, который оттягивает бумагу от рецептора.
Запекание представляет собой процесс высокотемпературного нагрева бумаги содновременным прижимом специальным валиком. Механизм состоит из нагреваемоготефлонового вала, с кварцевой лампой внутри, и резинового прижимного вала.Механизм для запекания носит название печка (fuser). Иногда вместо тефлоновоговала устанавливается специальный термоэлемент, покрытый термопленкой. Такиекопиры имеют меньший срок прогрева и меньшее энергопотребление, однако и ходиттермопленка значительно меньшее количество копий и повредить ее значительнолегче при неправильном извлечении бумаги. В некоторых аппаратах предусмотренасмазывание прижимного вала силиконовой смазкой. Эта смазка предотвращаетприлипание бумаги к валу.
Механизмс кварцевой лампой более дорогой, но и более надежный обычно используется ввысокопроизводительных машинах. Механизм с термопленкой используется впринтерах и копирах малого класса.
Фоторецепторочищается от остатков тонера с помощью ракельного ножа, который сделан изспециального материала и находится в плотном контакте с рецептором. Ракельныйнож обычно выполняется в виде полосы из мягкого пластика. В некоторых аппаратахпредусмотрена смазка ракельного ножа. Остатки тонера удаляются в бункеротработки. Это наиболее распространенный принцип удаления остатков тонера.
Внекоторых аппаратах вместо ракельного ножа используется электростатическоеудаление остатков тонера. В этих машинах опять же практически весь тонерпереносится на бумагу.
Все описанное выше приведено на следующей схеме:
/>
Вбольших машинах тонер, фоторецептор, девелопер, ракельный нож, коротронменяются раздельно, после прохождения определенного количества копий. В малыхпринтерах и копирах все эти части объединяются в один картридж. В частиаппаратов такой картридж разделяют на два: копи картридж (фоторецептор сракелем) и тонер-картридж (тонер с магнитным валом). По правилам эксплуатациивсе такие картриджи имеют определенный срок службы и должны заменяться послеего окончания.
Лазерныйпринтер как уже говорилось действует по тому же принципу, но в качествеисточника света используется лазер, который меняет потенциал в определенныхучастках фоторецептора, на которые затем переносится тонер. При этомиспользуется следующий механизм.
Лазерная пушка светит на зеркало, которое вращается с высокой скоростью.Отраженный луч через систему зеркал и призму попадает на барабан и за счетповорота зеркала выбивает заряды по всей длине барабана. Затем происходитповорот барабана на один шаг (этот шаг измеряется в долях дюйма и именно онопределяет разрешение принтера по вертикали) и вычерчивается новая линия. Внекоторых принтерах кроме поворота барабана используется поворот зеркала повертикали, которое позволяет на одном шаге поворота барабана вычертить два рядаточек. В частности первые принтеры Lexmark с разрешением 1200 dpi использовалиименно этот принцип.
Лазерные принтеры и копировальные аппараты потребляют много электроэнергии,которая расходуется на нагрев печки и на поддержание высокого напряжения накоротронах.
Общая схема лазера приведена ниже:
/>
Лучи синего и красного цвета соответствуют различным положениям зеркала. Вмомент А зеркало повернуто под одним углом (красное положение зеркала). Вследующий момент времени, соответствующий частоте лазера зеркало поворачиваетсяи занимает синее положение. Отраженный луч попадает уже в другую точкуфоторецептора. Естественно в реальности существуют еще дополнительные зеркала,призмы и световоды отвечающие за фокусировку и изменение направления луча.
Лазерные принтеры кроме механической части включают в себя достаточно серьезнуюэлектронику. В частности на принтерах устанавливается память большого объема,для того, чтобы не загружать компьютер и хранить задания в памяти. На частипринтеров устанавливаются винчестеры. Электронная начинка принтера такжесодержит различный языки описания данных (Adobe PostScript, PCL и т. д.). Этиязыки опять же предназначены для того, чтобы забрать часть работы у компьютераи передать принтеру.
Термопринтеры.
Термопринтеры как таковые практически не используются. Обычно ониустанавливаются в факсах, однако когда-то они существовали как отдельныепринтеры .
Принцип действия термопринтера очень прост. Печатающий элемент представляетсобой панель с нагреваемыми элементами. В зависимости от подаваемогоизображения нагреваются те или иные элементы, которые заставляют темнетьспециальную термобумагу в месте нагрева. Достоинством данного типа принтеранесомненно служит то, что ему не нужны расходные материалы кроме специальнойбумаги. Недостаток — все в той же специальной бумаге и медленной скоростипечати.
Дубликаторы
Дубликатор (ризограф) предназначен для печати больших тиражей с одногоэкземпляра (от 50 экз.).
Принципработы следующий: после сканирования копии на специальной мастер пленкетермопечатающим устройством прожигается изображение. Затем мастер-пленканаматывается на барабан, выполненный из сетчатого материала. Через барабанподаются чернила, которые вытекают через прожженные отверстия в мастер пленке ипереносятся на копию. С одной мастер пленки можно получить до 10000экземпляров.
Низкая себестоимость печати при большом тираже обуславливается низкойстоимостью чернил, которые в принципе представляют собой типографскую краску.
Для цветной печати используются сменные барабаны. При этом каждая копияпрогоняется столько раз, сколько цветов нужно напечатать. Однако полно цветнойпечати на данном аппарате получить нельзя. Реально получить 3-4 цветную печатьда и то на хорошей бумаге, поскольку при использовании большего количествацветов качество копии значительно ухудшается.
Качество передачи оттенков примерно соответствует обычному копиру.
Причинойтого, что данный аппарат может служить только для печати большими тиражамиявляется высокая стоимость мастер пленки, которая может использоваться толькоодин раз.
Заключение.
Мырассмотрели основные виды принтеров и видим, что каждый из видов по своемуудобен в эксплуатации, а также боле пригоден для определенных родовдеятельности. Так скажем струйные принтера наиболее подходят для домашнегоиспользования и не больших фирм если основная задача — распечатка текстов, таккак здесь не требуется высокое качество печати. Лазерные принтеры это болеекачественное решение тех же задач, которые решают струйные принтера ( заисключением работы с цветом, где качество струйных принтеров выше ). Матричныепринтера используются там, где не требуется качество, а нужна надежность инаименьшие расходы по использованию.
Но всё же в общем все фирмы производители принтеров преследуют такиезадачи как:
n максимально улучшить качество выводимого на печать
n увеличить скорость печати
n уменьшения затрат требуемых для печати
Иучитывая, что процесс модернизации и улучшения каждого из видов печати незавершен, то возможно, что все выше описанное на данный момент может являтьсяисторией.
Литература.
1.Выьор, сборка, абгрейд качественного компьютера
Ю.Кравацкий,М. Рамендик
2.М.Н. Голопупенко “Матричные принтеры”
3. Сайтыкрупнейших производителей принтеров.
4. Журнал “HARD’n’SOFT”
5.Журнал “КомпьютерПресс”