Средства печати
СОДЕРЖАНИЕ
TOC o «1-2» ВВЕДЕНИЕ… PAGEREF_Toc531455604 h 2
ПИШУЩАЯ МАШИНКА… PAGEREF_Toc531455605 h 2
ПРИНТЕРЫ.… PAGEREF_Toc531455606 h 3
Матричные принтеры… PAGEREF_Toc531455607 h 4
Струйные принтеры… PAGEREF _Toc531455608h 6
Цветные струйные принтеры… PAGEREF_Toc531455609 h 9
Лазерные принтеры.… PAGEREF_Toc531455610 h 10
Термические принтеры… PAGEREF_Toc531455611 h 13
Термовосковые и сублимационные принтеры… PAGEREF_Toc531455612 h 13
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.… PAGEREF_Toc531455613 h 14
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ… PAGEREF_Toc531455614 h 14
ВВЕДЕНИЕ
Необходимостьвывода информации на бумагу привела к появлению множества видов и модификацийсредств печати. Были разработаны ивоплощены в металле и пластике: пишущие машинки, матричные, струйные, лазерныеи некоторые другие, узкоспециальные принтеры. В данной работе автор попыталсявникнуть в принцип их работы и разобраться в особенностях этих устройств.
ПИШУЩАЯМАШИНКА
Самымраспространенным средством печати является пишущая машинка. Она легка вобращении, неприхотлива, не требует дорогих расходных материалов, с ее помощьюможно напечатать только текстовую информацию и при наличии навыка — таблицы.
Механизм печати достаточно прост и выполнен следующим образом.В механических печатных машинках каждая клавиша просто соединяется сопределенным рычагом, на конце которого находится соответствующая буква. Принажатии на клавишу происходит удар матрицы по красящей ленте, а через ленту побумаге.
В иностранных жемашинках используется колесо в виде ромашки, на лепестках которого нанесеныбуквы. Количество лепестков равно количеству возможных символов плюсдополнительные символы для различных способов печати.
Ромашка одеваетсяна специальное колесо. Колесо через привод соединяется с шаговым двигателем.Обычно весь этот механизм вместе с двигателем подмотки ленты, картриджем скрасящей и корректировочной лентой выполняются на каретке. При включениимашинки происходит начальное позиционирование колеса. Это очень важный момент вработе машинки. Поскольку от начального положения происходит отсчет каждойследующей буквы. Обычно для позиционирования колесо прокручивается на полныйоборот и запирается механическим способом. После этого процесс печати очень прост.Пользователь нажимает на клавишу. Процессор обрабатывает нажатие и отсчитываетсколько шагов нужно сделать до следующей буквы. После этого шаговый двигательпроворачивает колесо и останавливает его на нужной букве. Для удара по лепесткуромашки используется электромагнитный молоток. Через красящую ленту лепестокударяет по бумаге. Общий механизм действия показан на рисунке ниже.
Каретка ставится перпендикулярно цилиндрическому валу спомощью которого подается бумага. Каретка движется вдоль вала. Таким образомформируется каждая следующая буква в строке. Для перехода на следующую строкувал поворачивается на один шаг. Все используемые двигатели — шаговые.
Рисунок 1 Принцип работыпишущей машинки с «Ромашкой».
Большим недостатком пишущих машин являетсяневозможность печати графических изображений, так же, тексты с различнымразмером букв ей недоступны. Скорость вывода информации зависит от скоростиработы машинистки. В современных пишущих мащшинках предусмотрена возможностьзапоминания набранного текста в память, редактирование этого текста наминиатюрном встроенном дисплее и быстрое тиражирование запомненных страниц.
Скорость печати не более 240 знаков вминуту.
Пишущие машинки можно считать предметомпрошлого. В настоящее время их заменяет сочетание персонального компьютеравместе с принтером.
ПРИНТЕРЫ.
Принтер –периферийное устройство компьютера, используемое для вывода информации на бумажныйили пластиковый носитель.
В зависимости от способа печати принтеры делятся на триосновных класса: матричные, струйные и лазерные, также существуютмалораспространенные — узкоспециальные типы принтеров.
Конструктивно принтер оформлен в виде отдельного устройства.Все принтеры имеют лоток для бумаги (или приемник для ручной подачи бумаги),кнопки управления.
На всех типах принтеров есть панель управления с несколькими(или одной) кнопками и световыми индикаторами показывающими состояние принтера:наличие бумаги, тип выбранного шрифта и др. иногда световые индикаторызаменяются алфавитно цифровым табло которое позволяет использовать дляуправления принтером систему меню и получать информацию о состоянии принтера ввиде слов или условных обозначений.
Кнопки и индикаторы обычно имеют условное обозначениекоторое объясняет их предназначение.
С компьютером принтер соединяется с помощью специальногокабеля с интерфейсом Centronics, новые моделипринтеров снабжены интерфейсом USB, портативныепринтеры, предназначенные для ноутбуков, имеют инфракрасный порт для печатидокументов без использования кабелей на расстоянии около 1,5 метра откомпьютера.
Сточки зрения процесса переноса цветов на бумагу устройства печати можно разделитьна механические и немеханические. На Рисунке 1 приведена классификация механическихи немеханических методов документирования.
Рисунок2. Классификация принтеров по методу печати.
Матричные принтеры являются одними из первых устройств,разработанных для вывода информации с ЭВМ на бумажный носитель. Матричные принтеры
Матричный (игольчатый) принтер (Dot Matrix Printer)долгое время принадлежал к стандартному устройству вывода информации набумагу для персональных и больших ЭВМ.
В то время, когда струйные принтеры работали ещенеудовлетворительно, а цена лазерных была слишком высока, игольчатые принтерыповсеместно использовались с домашними компьютерами. Они часто применяются исегодня.
Достоинства этих принтеров: способностью работы с любойбумагой (листы, рулоны, конверты). У них низка стоимостью печати и есть возможность одновременной печати несколькихкопий с помощью копирки — тонкие брошюры, например авиабилеты печатаются за один раз в двухэкземплярах.
Метод, с помощью которого игольчатый принтер переносит знакина бумагу, очень прост. Игольчатый принтер формирует знаки несколькимииголками, расположенными в головке принтера.
Основной элемент матричного принтера — печатающая головка, содержащая от 7 до 48 вертикально расположенных штырьков(игл), с шишечкой, выталкиваемых электромагнитами до соударения с красящейлентой. Принцип работы одной иголки матричного принтера показан на Рисунке 3 а.Наиболее распространены 9 и 24-х игольчатые принтеры.
Важной характеристикой принтераявляется разрешение, определяемое диаметром иглы. Обычные значения — десятыедоли миллиметра (до 3-5 точек/мм, т.е. 85-127 точек/дюйм).
Наиболее современные 48-игольчатыематричные принтеры имеют разрешение приближающееся в 300 точкам/дюйм.
Рисунок 3: Схема устройства печатающейголовки матричного принтера
Механика подачи бумаги: бумага втягивается с помощью вала;между бумагой и головкой принтера располагается красящая лента. При удареиголки по этой ленте на бумаге остается закрашенный след.
Головка перемещается по горизонтальным направляющим спомощью шагового двигателя.
В первых игольчатых принтерах в головке принтера находилось9 иголок, затем появились 18-игольчатые принтеры. В настоящее время большинствофирм-изготовителей перешли на производство 24-игольчатых принтеров.
Благодаря горизонтальному движению головки принтера и.активизации отдельных иголок напечатанный знак образует как бы матрицу, причемотдельные буквы, цифры и знаки записаны в память принтера (ПЗУ) в виде бинарныхкодов. Поэтому головка принтера «знает», какие иголки и в какихкомбинациях необходимо активизировать, чтобы, например, создать за 10 шаговголовки букву «К».
Рисунок 4. Матрица для буквы «К» в зависимости отколичества иголок в головке принтера и режима печати.
Так как напечатанные знаки внешне представляют собойматрицу, а воспроизводит эту матрицу игольчатый принтер, то зачастую егоназывают матричным принтером.
Хотя наличие девяти иголок в головке принтера обеспечиваетвысокую скорость печати, высокого качества достичь не удается.
Сегодняшним стандартом de factoматричных принтеров, являются 24-игольные принтеры в них используетсятехнология последовательного расположения иголок в два ряда по 12 иголок.Вследствие того, что иголки в соседних рядах сдвинуты по вертикали, точки нараспечатке перекрываются таким образом, что их невозможно различить.
Также имеется возможность прохода головки дважды для каждойстроки, чтобы знаки пропечатались еще раз с небольшим смещением. Изображениебуквы, возникающее таким образом, только при тщательном рассмотрении можноидентифицировать как «произведение» игольчатого принтера. Поэтомутакое качество печати обозначают как LQ, что являетсясокращением от Letter Quality (высокое качество). Несколько худшую по качествупечать соответственно обозначают NLQ (Near Letter Quality).
При работе в режиме LQ скорость печати уменьшаетсянезначительно, так как головка печатает при движении в обоих направлениях: какслева направо, так и справа налево.
Матричные принтеры все еще популярны в настоящее время восновном благодаря не требовательности к бумаге и низкой стоимости расходныхматериалов.
Кроме того, еще одна особенность матричных принтеров делаетих незаменимыми для печати некоторых документов. А именно, иголки матричногопринтера при ударе оставляют след (вмятину) на бумаге. Такой след тяжеловывести (тонер лазерника можно просто сцарапать, чернила струйного — смыть).Недаром ведь паспорта подписываются пером. Перо царапает бумагу. Аналогичноработает и матричный принтер. На бумаге остается след. Даже если вывестичернила, полностью удалить следы от иголок не удастся.
Существует многопредприятий, для которых качество и скорость печати не критичны, а критичнастоимость владения принтером и необходимость защиты от подделок (подчистка,исправление). Струйные принтеры
Струйные принтеры в качестве печатающего красителя применяютчернила. Через сопла в печатающей головке на бумагу выбрасываются микрокапли,которые и формируют изображение
Качество печати струйного принтера лишь немногим уступаеткачеству печати лазерных принтеров, при этом финансовые затраты аналогичнызатратам при покупке матричного принтера. Эти принтеры идеально подходят для домашнегоприменения, потому что работают они тихо и просты в обслуживании,, как и многиедругие домашние приборы.Принцип работы струйных принтеров
В струйных принтерах для формирования изображенияиспользуются специальные сопла, через которые на бумагу подаются чернила.Тоньше волоса — сопла находятся на головке принтера, где установлен резервуар сжидкими чернилами, которые, как микрочастицы, переносятся через сопла на материалносителя. Число сопел зависит от модели принтера и его изготовителя. Обычно ихбывает от 64 до 400 и более. Некоторые модели имеют гораздо большее числосопел, например, головка принтера DeskJet 1600 имеет 300 сопел для черныхчернил и 416 — для цветных.
Поскольку образ символа воспроизводится с использованиемвсех задействованных сопел одновременно, в качестве параметра, определяющегоскорость печати, в струйных принтерах также принято считать количество символовв секунду (cps), хотя в рекламных проспектах скоростью печати называют числостраниц, печатаемых в минуту.
Хранение чернил осуществляется двумя методами:
· головка принтера является составной частью патрона счернилами, замена патрона с чернилами одновременно связана с заменой головки;
· используется отдельный сменный резервуар, который черезсистему капилляров обеспечивает чернилами головку принтера.
Фирмы-изготовители реализуют различные способы нанесениячернил на бумагу:
Ø пьезоэлектрический метод;
Ø метод газовых пузырей;
Ø метод drop-on-demand.Пьезоэлектрический метод
Для реализации этого метода в каждое сопло установленплоский пьезокристалл, связанный с диафрагмой. Как известно, под воздействиемэлектрического поля происходит деформация пьезоэлемента.
При печати находящийся в трубке пьезоэлемент, сжимая иразжимая трубку, наполняет капиллярную систему чернилами. Чернила, которыеотжимаются назад, перетекают обратно в резервуар, а чернила, которые«выдавились» наружу, оставляют на бумаге точку. Подобные устройствавыпускают компании Epson, Brother и др.
Рисунок 5. Выброс чернил через сопло спьезоелементом Метод Bubblejet
При использовании этого метода каждое сопло оборудованонагревательным элементом, который при пропускании через него тока за несколькомикросекунд нагревается до температуры около 500°С. Возникающие при резкомнагревании газовые пузыри (bubbles) стараются вытолкнуть через выходное отверстиесопла необходимую порцию (каплю) жидких чернил, которые переносятся на бумагу.При отключении тока нагревательный элемент остывает, паровой пузырь уменьшаетсяи через входное отверстие поступает новая порция чернил. Подобную технологиюиспользует фирма Canon.
Рисунок 6. Подача чернил через сопло при термическом методеBubblejet (инжектируемые пузырьки).
Благодаря тому, что в механизмах печати, реализованных сиспользованием метода газовых пузырей, меньше конструктивных элементов, такиепринтеры надежней в работе и срок их эксплуатации более продолжителен. Крометого, использование этой технологии позволяет добиться наиболее высокой разрешающейспособности принтеров. Обладая высоким качеством при прорисовке линий, данныйметод имеет недостаток при печати областей сплошного заполнения: они получаютсянесколько расплывчатыми. Применение метода газовых пузырей целесообразно припечати графиков, гистограмм и т. п., тогда как печать полутоновых графическихизображений получается более качественной при использовании методаdrop-on-demand. Метод drop-on-demand
Третий метод, разработанный фирмой Hewlett-Packard,называется методом drop-on-demand («капля по требованию»). Так же как в методегазовых пузырей, здесь для подачи чернил из резервуара на бумагу используетсянагревательный элемент. Однако при этом дополнительно используется специальный сложныймеханизм.
Технология drop-on-demand обеспечивает наиболее быстрыйвпрыск чернил, что позволяет существенно повысить качество и скорость печати.Цветовое представление изображения в этом случае более контрастно.
Рисунок 7. Подача чернил через сопло при термическом методе,технология drop-on-demand
Цветные струйные принтеры
Способность струйных принтеров создавать цветное изображениепривела к их широкому распространению.
Обычно цветное изображение формируется при печати наложениемдруг на друга изображений трех основных типографских цветов: голубого (cyan),пурпурного (magenta) и желтого (yellow). Хотя, теоретически, наложение этихтрех цветов 100%-насыщенности должно в итоге давать черный цвет, на практике вбольшинстве случаев получается серый или коричневый. Потому в качествечетвертого основного цвета добавляют еще и черный (black). Такую цветовуюмодель называют, как уже отмечалось, называют CMYK.
По этой причине в новых моделях струйных принтеровприменяется не три, а четыре цветных патрона для создания цвета (дополнительныйпатрон с чернилами черного цвета). Благодаря этому появилась возможностьширокого использования таких принтеров для обычной печати текстов и черно-белыхграфических изображений с одновременной экономией цветных чернил.
Решающее преимущество струйного принтера, по сравнению сматричным заключается в изображении шрифта. Для моделей с большим числом сопелхарактерно достижение качества лазерного принтера. Большое значение имеюткачество и толщина бумаги. Для получения высококачественного изображениярекомендуется использование специальной бумаги, обладающей быстрой впитываемостьючернил (extra-adsorbent paper).
В принципе, можно отказаться от специальной бумаги,предлагаемой различными изготовителями. Струйный принтер печатает на бумагеплотностью от 60 до 135 г/м2. Хорошо зарекомендовала себя бумага для ксероксов,плотность которой равна 80 г/м2.
Для снижения потери качества печати, связанного срастеканием чернил, существуют различные технические решения. Например, вмоделях PaintJet XL 300 и DeskJet 1200С, выпускаемых фирмой Hewlett-Packard,для высыхания чернил используется подогрев бумаги.
Разрешение струйных принтеров при печати графики составляетот 300х300 до 600х600 dpi. Некоторые модели, например, Canon BJC-70, при печатичерным со сглаживанием имеют разрешение 720х360 dpi.Лазерныепринтеры.
Механизм работы лазерного принтера схож с работой копировальногоаппарата. В нем электростатические заряды на поверхности бумаги создаются лучомлазера (отсюда и название), затем тонер прилипает к листу бумаги, а сам листконтактирует с разогретым барабаном для закрепления изображения.
В зависимости от предоставляемых услуг лазерные принтерыделятся на несколько классов. Можно выделить персональные лазерные принтерынебольшого размера со скоростью печати 6-8 стр/мин., лазерные принтера рабочихгрупп – сетевые принтеры, работающие со скоростью 12-20 стр./мин. иобслуживающие 5-20 компьютеров и высокопроизводительные сетевые принтерымасштаба отдела. Последние имеют скорость печати свыше 20 стр./мин.,возможность двусторонней печати и сортировки.Принцип работы
В основе работы как копировального аппарата, так и лазерногопринтера лежит процесс сухой ксерографии (лат. xeros — сухой и graphos — писать). В свою очередь он базируется на электростатической фотографии.
Ксерографический процесс был изобретен американскиминженером Честером Карлсоном в 1938 г. В ноябре 1940 г. он получил патент насвое изобретение. В 1947г. американская компания «Халоид Компани»купила данное изобретение для разработки первого копировального аппарата,который и был произведен в 1950 г. В последствии эта компания несколько разпреобразовывалась и в настоящее время мы знаем ее под названием Xerox.
Рисунок 8. Принцип электростатической фотографии – основылазерной печати
В основе электростатической фотографии лежит способностьнекоторых полупроводников уменьшать свое удельное сопротивление под действиемсвета. Такие полупроводники называются фотопроводниками и используются дляизготовления фоторецепторов (фотопроводящих цилиндров).
Сердцем лазерного принтера является фотопроводящий цилиндр(organic photoconduction cartridge), который часто называют печатающимбарабаном. С помощью барабана производится перенос изображения на бумагу. Онпредставляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой фотопроводящегополупроводника, обычно оксидом цинка или чем-либо подобным. Поверхности этогопокрытия можно придать положительный или отрицательный заряд, которыйсохраняется на поверхности, но только до тех пор, пока барабан не освещен. Есликакую либо часть барабана проэкспонировать, то покрытие приобретаетпроводимость и заряд стечет с освещенного участка, образовав незаряженную зону.Данный момент очень важен для понимания принципа работы лазерного принтера.
Следующей важной его частью является лазер и прецизионно-оптико-механическаясистема, перемещающая луч. Малогабаритный лазер генерирует тонкий световой луч,отражающийся от вращающегося зеркала (как правило, шестигранного) разряжаетположительно заряженную поверхность барабана. Чтобы получилось изображение, лазервключается и выключается управляющим микроконтроллером. Вращающееся зеркалоразворачивает луч в строку на поверхности печатающего барабана. Все это вместесоздает на его поверхности строку скрытого изображения, в котором те участки,которые должны быть черными, имеют один заряд, а белые противоположный. Послеформирования строки изображения, специальный прецизионный шаговый двигательповорачивает барабан так, чтобы можно было формировать следующую строку. Этосмещение равняется разрешающей способности принтера и обычно составляет 1/300или 1/600 дюйма. Этот этап печати напоминает построение изображения на экранетелевизионного монитора. Но каким образом на поверхности барабана появляетсязаряд, необходимый для создания изображения? Для этого служит тонкая проволокаили сетка, называемая «коронирующим проводом».
На этот провод подается высокое напряжение, вызывающеевозникновение светящейся ионизированной области вокруг него, которая иназывается короной и придает барабану необходимый статический заряд. Итак, набарабане сформировано изображение вроде статического заряда и незаряженных участков.Что дальше?
Некоторые принтеры,называемые лазерными, на самом деле таковыми не являются, а принадлежат кклассу светодиодных (LED). Отличие заключается в способе освещения барабана.Изображение формируется не лучом лазера, а светодиодной матрицей, ширинакоторой определяется шириной листа, а число светодиодов соответствуетразрешению принтера. Такие принтеры широко выпускает компания Oki.
Дальше барабанпроходит мимо валика, подающего из специального контейнера черный красящийпорошок — тонер. Частички тонера, заряженные положительно, прилипают только кнейтральным участкам, отталкиваясь от положительно заряженных. Это похоже нато, как на экране телевизора собирается пыль.
Следующим этапом является перенос тонера (а, значит, иизображения) на бумагу. Бумага вытягивается из подающего лотка и с помощьюсистемы валиков перемещается к печатающему барабану. Перед самым барабаномбумаге сообщается статистический заряд с помощью еще одного коронирующего провода,подобного тому, что используется для подготовки барабана к экспонированию.Затем бумага прижимается к поверхности барабана. Заряды разной полярности,накопленные на поверхности бумаги и на поверхности барабана, вызывают переносчастиц тонера на бумагу и их надежное прилипание к последней. После переносатонера бумага покидает поверхность барабана. При этом валики продолжают перемещатьбумагу к выходному лотку принтера. Следующим звеном принтера, встречающего бумагус изображением на этом пути, является узел фиксации изображения.
Тонер содержитвещество, способное легко плавится. Обычно это какой-нибудь полимер или смола.При нагревании до 200-220 градусов и повышении давления порошок расплавляется исоединяется с поверхностью.
При переносе изображения на бумагу не все частички тонераприлипают к ней, и небольшое количество их остается на барабане. Для этого нанего подается электрический заряд, барабан очищается и готов к печати следующеголиста.
В цветных лазерныхпринтерах барабан или лента делает до четырех оборотов — по одному длянанесения тонера каждого цвета (бирюзового, малинового, желтого и черного).
PRIVATELED Array — светодиодная панель
Focusing Lens — фокусировочная линза
Toner — тонер
Rotating Drum — фоторецептор (фотобарабан)
Laser — лазер
Light Beam — лазерный луч
Polygon Mirror — отражающая призма
Focusing Lens — фокусировочная линза
Mirror – зеркало
Toner – тонер
Rotating Drum — фоторецептор (фотобарабан)
Рисунок9. Способы построения изображений светодиодного и лазерного принтеров
Обслуживание лазерных принтерованалогично обслуживанию копировальных аппаратов. Необходимо использованиетолько такого сорта бумаги, который предназначен для использования в лазерныхпринтерах. Применение несортовой бумаги (очень тонкой или очень толстой) можетпривести к повреждению барабана и некачественной печати в последующем. В этомслучае придется менять весь картриджРасходныематериалы
Вещество, с помощьюкоторого принтер создает изображение на бумаге, называется тонер. Тонер — этонекоторое вещество (чаще всего им являются либо полимер, либо смола) впорошкообразном состоянии.
Монохромные лазерные принтеры используют только черныйтонер, а цветные — четыре цвета (черный, и три цвета) и, нанося их вопределенной пропорции на бумагу, получают определенный цвет или оттенок.
Термические принтеры
Технология термических принтеров основана на использованиимеханизма печати факсимильных аппаратов. Фактически большинство термическихпринтеров работают как факсимильные аппараты. Печатающая головка термическогопринтера конструктивно похожа на аналогичный узел матричного принтера. Длятаких принтеров необходима бумага со специальным термочувствительным покрытием.Управляемые электрическим током иголки нагревают бумагу, оставляя при этом отметки.
Технология прямого переноса нашла широкое распространение впроектно-конструкторских и научно-исследовательских подразделениях множестваорганизаций. Эта технология обеспечивает очень четкую прорисовку линий и тоновыхизображений и заслужила высокую оценку при оформлении проектно-конструкторскойдокументации зданий, стадионов, дорог и т.п. Технология нашла широкоеприменение в широкоформатных графопостроителях, позволяющих печататьизображения шириной 36 дюймов. Особым доверием проектных и исследовательскихорганизаций пользуются графопостроители серии CalComp DramngMaster Plus. Однаколишь в нескольких моделях принтеров используется подобная технология. Болеетого, производители термических принтеров все больше склоняются к использованиютехнологии струйной печати, оправдывая свое решение значительным снижениемсебестоимости печати, а также более заманчивыми производственными перспективами.Термовосковые исублимационные принтеры
Для получения цветного изображения с качеством, близким кфотографическому, или для изготовления допечатных цветных проб используютсублимационные и термовосковые принтеры, или, как их еще называют, цветныепринтеры высокого класса. Имеются принтеры, которые совмещают в себе технологиюсублимационной и термовосковой печати. Такие принтеры позволяют печатать наодном устройстве как черновые, так и чистовые оттиски.
Общим для сублимационной и т