Т4_3. Принтери

Принтеры — устройства вывода данных из ЭВМ, преобразую щие информационные ASCII -коды в соответствующие им графи ческие символы и фиксирующие эти символы на бумаге.

Классификацию принтеров можно выполнить по целому ряду характеристик:

1. способу формирования символов (знакопечатающие и знак о синтезирующие);

2. цветности (черно-белые и цветные);

3. способу формирования строк (последовательные и параллельные);

4. способу печати (посимвольные, построчные и постраничные)

5. скорости печати;

6. разрешающей способности.

Принтеры обычно работают в двух режимах: текстовом и гра фическом.

При работе в текстовом режиме принтер принимает от компьютера коды символов, которые необходимо распечатать из знаки генератора самого принтера. Многие изготовители оборудуют свои принтеры большим количеством встроенных шрифтов. Эти шрифты записаны в ROM принтера и считываются только оттуда.

Для печати текстовой информации существуют режимы печа ти, обеспечивающие различное качество:

· черновая печать ( Draft );

· типографское качество печати ( NLQ — Near Letter Quality );

· качество печати, близкое к типографскому ( LQ — Letter Quality);

· высококачественный режим ( SQL — Super Letter Quality).

В графическом режиме на принтер направляются коды, опреде­ ляющие последовательности и местоположение точек изображе­ нии.

По способу нанесения изображения на бумагу принтеры подраз деляются на принтеры ударного действия, струйные, фотоэле ктронные и термические.

Принтеры ударного типа

Принтеры ударного действия, или Impact -принтеры, создают изо бражение механическим давлением на бумагу через ленту с красителем. В качестве ударного механизма применяются либо шабл оны символов (типы), либо иголки, конструктивно объединен­ ное в матрицы.

В матричных принтерах ( Dot - Matrix - Printer ) изображе­ ние формируется несколькими иголками, расположенными в го­ тике принтера. Иголки обычно активизируются электромагнит­ ным методом. Каждая ударная иголка приводится в движение незави симым электромеханическим преобразователем на основеиненоида.

Игла

Качество печати матричных принтеров определяется количеством иголок в печатающей головке.

В головке 9-игольчатого принтера находятся 9 иголок, кото рые, как правило, располагаются вертикально в один ряд. Диа метр одной иголки около 0,2 мм. Благодаря горизонтальному поло жению головки принтера и активизации отдельных иголок напечатанный знак образует как бы матрицу, причем отдельные бук вы, цифры и знаки «заложены» внутри принтера в виде бинарный кодов. Для улучшения качества печати каждая строка пропечаты вается два раза, при этом увеличивается время процесса печат1в имеется возможность смещения при втором проходе отдельный точек, составляющих знаки.

В 24-игольном принтере, ставшем современным стандартом матричных принтеров, иголки располагаются в два ряда по 12 штук так, что в соседних рядах они сдвинуты по вертикали. За счет этого точки на изображении при печати перекрываются. В 24-игольчатых принтерах имеется возможность перемещения головки дважды по одной и той же строке, что позволяет получить качество печати на уровнеLQ — машинописное качество. К числу несомненных преимуществ матричных принтеров от носится возможность печати одновременно нескольких копий документа с использованием копировальной бумаги. Существуют сп ециальные матричные принтеры для одновременной печати пяти и более экземпляров. Эти принтеры предназначены для эксплуатации в промышленных условиях и могут печатать на карточках, сберегательных книжках и других носителях из плотного материала. Кроме того, многие матричные принтеры оборудованы стандарт­ными направляющими для обеспечения печати в рулоне и меха­низмом автоматической подачи бумаги, с помощью которого принтср самостоятельно заправляет новый лист.

Существенным недостатком матричных принтеров как прин­ теров ударного действия является шум, который достигает 58 дБ. Для устранения этого недостатка в отдельных моделях предусмот­рен так называемый тихий режим ( Quiet Mode ), однако пониже­ ние шума приводит к снижению скорости печати в два раза. Друг ое направление борьбы с шумом матричных принтеров связано с использованием специальных звуконепроницаемых кожухов. Не которые модели 24-игольчатых матричных принтеров облада­ ют возможностью цветной печати за счет использования много­цветной красящей ленты. Однако достигаемое при этом качество и нотной печати значительно уступает качеству печати струйного принтера.

Струйные принтеры

Первой фирмой, изготовившей струйный принтер, является Hewlett - Packard .

По принципу действия струйные принтеры отличаются от матр ичных безударным режимом работы за счет того, что их печата­ющая головка представляет собой набор не игл, а тонких сопел, параметры которых составляют десятые доли миллиметра. В этой же головке установлен резервуар с жидкими чернилами, как микрочастицы, переносятся на материал носителя. Хранение чернил обеспечивается двумя конструктивными реше­ниями. В одном из них головка принтера объединена с резервуа­рам для чернил, причем замена резервуара с чернилами одновре­менно связана с заменой головки. Другое предусматривает использование отдельного резервуара, который через систему капилляров обеспечивает чернилами головку принтера.

В струйных принтерах в основном используются следующие мет оды нанесения чернил: пьезоэлектрический, метод газовых пузыр ей и метод « Drop - on - Demand ».

Пьезоэлектрический метод основан на управлении соплом с ис пользованием обратного пьезоэффекта, который, как известно, заключается в деформации пьезокристалла под действием элек трического поля.

Для реализации этого метода в каждое сопло установлен плос кий пьезокристалл, связанный с диафрагмой.При печати находящийся в сопле пьезоэлемент, разжимав и сжимая сопло, наполняет cm чернилами. Чернила, которые отжимаются назад, перетекают об ратно в резервуар, а чернила, которые вышли из сопла в видекапли, оставляют на бумаге точку. Подобные устройства в основ ном выпускают компании Epson , Brother .

Метод газовых пузырей является термическим и называется методом инжектируемых пузырьков ( Bubble-Jet), или пузырьковой тех нологией печати. Каждое сопло печатающей головки принтера оборудовано нагреватель ным элементом в виде тонкопленочного резистора, который при пропускании через него тока за 7—10 микросекунд нагреваете до высокой температуры. Температура, необходимая для испаре ния чернил, например, фирмы Hewlett - Packard , достигает при мерно 330 ⁰ С. Возникающий при резком нагревании чернильный паровой пузырь ( Bubble ) стремится вытолкнуть через выходное отверстие сопла необходимую каплю жидких чернил диаметром менее 0,16 мм, которая переносится на бумагу. При отключений тока тонкопленочный резистор быстро остывает, паровой пузыре уменьшается в размерах, что приводит к разрежению в сопле, Куда и поступает новая порция чернил.

Последовательность нанесения чернил с использованием пузырь ковой технологии печати. Эту тех­нологию использует фирма Canon . Поскольку в механизмах пе­ чати принтеров, реализующих метод газовых пузырей, меньше конструктивных элементов, чем в тех, что используют пьезо­ электрическую технологию, такие принтеры обладают большей Надежностью и ресурсом. Кроме того, использование пузырьковойтехнологии позволяет добиться более высокой разрешаю­щей способности печати. Однако, обеспечивая высокое качество при прорисовке линий, данный метод имеет недостаток при печати и областей сплошного заполнения, поскольку они получаются несколько расплывчатыми. Применение струйных принтеров, метод печати которых основан на методе газовых пузырей, целесообразно при необходимости распечатки графиков, гистограмм и других видов графической информации без полутоновых графи­ческих изображений. Для получения более качественной печати следует выбирать струйные принтеры, реализующие метод Drop - on Demand .

Метод Drop - on - Demand , разработанный фирмой Hewlett - Packard , использует, так же как и метод газовых пузырей, нагревательный эл емент для подачи чернил из резервуара на бумагу. Однако в методе Drop -on - Demand для подачи чернил дополнительно при­ менен специальный механизм, в то время как в методе газовых пузырей данная функция возложена исключительно на нагревате льный элемент. Специальный механизм реализован на базе след ующих физических явлений. Как правило, в частицах жидкой фазы действует поверхност ное натяжение, поддерживающее сферичность. У заряженных ча стиц чернил поверхностное натяжение снижается, что приводит т делению частицы на более мелкие. Свойство частиц расщепляться используется для получения туманообразных частиц чернил, которые поступают к выходным отверстиям сопел, управляемых электрическими сигналами.

Технология Drop - on - Demand обеспечивает наиболее быстрое нанесение чернил, что позволяет существенно повысить качеств и скорость печати. Цветное представление изображения в этом случае более контрастно. В данной технологии управление части цами чернил производится при постоянном отклоняющем поя путем регулирования их электрического заряда. Поэтому вылета ющая из сопла каждая частица получает «свою» информацию виде разной величины электрического заряда, что обеспечиваетвысокую скорость и качество печати.

В цветной печати в настоящее время преобладает струйная технология. Печатающие головки могут быть цветными и иметь соответствующее число групп сопел. Для создания полноцветного изображения используется стандартная для полиграфии цветовая СХМ на CMYK . Согласно этой схеме цветное изображение формирует ся при печати наложением один на другой трех основных цветов зелено-голубой ( Cyan), пурпурный ( Magenta ) и желтый ( Yellow ) Теоретически их наложение должно давать черный цвет, но впрактике в большинстве случаев получается серый или коричне вый. Поэтому в качестве четвертого основного цвета добавляют ведущий цвет Key — черный ( Black ). Такую цветовую модель на зывают CMYK (Cyan - Magenta - Yellow - Key ). Оттенки различных цве тов могут быть получены путем сгущения или разрежения тона соответствующего цвета в фрагменте изображения (аналогичный способ используется для получения различных оттенков серого цвета при выводе монохромных изображений). Качество струйнойцветной печати таково, что полученный полноцветный плакат практически невозможно отличить от изданного в типографии.

Уровень шума, создаваемый только двигателем, управля ющим головкой струйного принтера, значительно ниже, чем у матричных принтеров, и составляет около 40 дБ.

Скорость печати струйного принтера, как и матричного зависит от качества печати. При черновой печати струйный прим тер по скорости значительно превосходит матричный. При печати в режиме с типографским качеством скорость значительно снижается. Цветная печать выполняется с еще меньшей скоростью, Отдельные модели струйных принтеров обеспечивают скорость 15 страниц в минуту.

Разрешение струйных принтеров при печати графики дос тигает 2400x1200 dpi . Качество печати струйного принтера в сравнении с мат­ ричным значительно выше, особенно при выводе на печать шрифта. Для моделей струйных принтеров с большим числом сопел ха­рактерно достижение качества печати лазерного принтера. Боль­шое влияние на качество струйной печати оказывает качество бу­маги и чернил.

Основным недостатком струйных принтеров является засыхани е чернил внутри сопла. В этом случае необходимо заменять пе­чатающую головку. Принтеры некоторых типов нельзя выключать но время эксплуатации, поскольку в головке, оставшейся в про­межуточной позиции, происходит интенсивное засыхание чернил. Многие модели струйных принтеров имеют режим парковки, при котором печатающая головка возвращается в исходное положение внутри принтера, что предотвращает засыхание чернил. В некоторых струйных принтерах имеются специальные устройства очистки сопел.

Подключение струйных принтеров к ПК производится через IP -порт или через порт USB , которым, как правило, оснащены псе компьютеры с процессорами Pentium III , IV и Celeron . Дан­ ные по USB -шине передаются быстрее, что позволяет несколько увеличить скорость печати.

Фотоэлектронные принтеры

Фотоэлектронные способы печати основаны на освещении за ряженной светочувствительной поверхности промежуточного нос ителя и формировании на ней изображения в виде электростати­ ческого рельефа, притягивающего частицы красителя, которые переносятся на бумагу. Для освещения поверхности промежуточного носителя в лазерных принтерах используют полупроводниковый лазер, в светодиодных — светодиодную матрицу, в принтерах с жидкокристаллическим затвором — люминесцентную лампу.

Лазерные принтеры обеспечивают более высокое качество, чем струйные принтеры. Наиболее известными фирмами — разработчиками лазерных принтеров являются Hewlett - Packard , Lexmark .

Принцип действия лазерного принтера основан на методе су хого электростатического переноса изображения, изобретенном Ч.Ф.Карлсоном в 1939 г. и реализуемом также в копировальных аппаратах. Основным элементом конструкции является вращающийся барабан, служащий промежуточным носителем, с помощью которого производится перенос изображения на бумагу. Барабан представляет собой цилиндр, покрытый тонкой пленкой светопроводящего полупроводника. Обычно в качестве такого полупро­водника используется оксид цинка или селен. По поверхности барабана равномерно распределяется статический заряд. Это обес­печивается тонкой проволокой или сеткой, называемой коронирующим проводом, или коротроном. На этот провод подается вы­сокое напряжение, вызывающее возникновение вокруг него светящейся ионизированной области, называемой короной.

Лазер, управляемый микроконтроллером, генерирует тонкий световой луч, отражающийся от вращающегося зеркала. Развертка изображения происходит так же, как и в телевизионном кинеско пе: движением луча по строке и кадру. С помощью вращающегося зеркала луч скользит вдоль цилиндра, причем его яркость меняет ся скачком: от полного света до полной темноты, и так же скачкообразно (поточечно) заряжается цилиндр. Этот луч, достигнув ба рабана, изменяет его электрический заряд в точке прикоснове­ния. Размер заряженной площади зависит от фокусировки луча л азе. Фокусируется луч с помощью объектива. Признаком хоро­ шей фокусировки считают наличие четких кромок и углов на изоб­ражении. Для некоторых типов принтеров в процессе подзарядки потенциал поверхности барабана уменьшается от 900 до 200 В. Таким образом, на барабане, промежуточном носителе, возникает скрытая копия изображения в виде электростатического рельефа.

На следующем этапе на фотонаборный барабан наносится то­ нер — краска, представляющая собой мельчайшие частицы. Под действием статического заряда частицы легко притягиваются к поверхности барабана в точках, подвергшихся экспозиции, и формируют изображение уже в виде рельефа красителя.

Бумага втягивается из подающего лотка и с помощью системы вал иков перемещается к барабану. Перед самым барабаном корот рон сообщает бумаге статический заряд. Затем бумага соприкаса­ йся с барабаном и притягивает благодаря своему заряду частички т онера, нанесенные ранее на барабан.

Для фиксации тонера бумага пропускается между двумя роли­ ками с температурой около 180 °С. После окончания процесса пе­ чати барабан полностью разряжается, очищается от прилипших лишних частиц для осуществления нового процесса печати. Лазер­ ный принтер является постраничным, т.е. формирует для печати полную страницу.

Процесс работы лазерного принтера с момента получения ко­ манды от компьютера до выхода отпечатанного листа можно раздели ть на несколько взаимосвязанных этапов, во время которых оказываются задействованными такие функциональные компоненты принтера, как центральный процессор; процессор развертки; плата управления двигателем зеркала; усилитель яркости луча; блок v правления температурой; блок управления подачей листа; плата управления протяжкой бумаги; интерфейсная плата; блок пита­ния; плата кнопок и индикации управляющей панели; дополнительные платы расширения ОЗУ. По сути, функционирование лазе рного принтера подобно компьютеру: тот же центральный про­цессор, на котором сосредоточены главные функции взаимосвязи управления; ОЗУ, где размещаются данные и шрифты, интер­ фейсные платы и плата управляющей панели, осуществляющие св язь принтера с другими устройствами, узел печати, выдающий информацию на лист бумаги.

Цветное изображение с помощью лазерного принтера получает ся по стандартной схеме CMYK , используемой в струйных принтерах . В цветном лазерном принтере изображение формируется на светочувствительной фотоприемной ленте последовательно для каждого цвета. Имеются четыре емкости для тонеров и от двух до чет ырех узлов проявления. Лист печатается за четыре прохода, что существенно сказывается на скорости печати. Цветные лазерные принтеры оборудованы большим объемом памяти, процессором и, как правило, собственным винчестером. На винчестере рас полагаются разнообразные шрифты и специальные программы, которые управляют работой, контролируют состояние и оптими зируют производительность принтера. В результате цветные лазер ные принтеры достаточно сложны и дорогостоящи.

Таким образом, лазерный черно-белый принтер рекомендуется использовать для получения высококачественной черно-белой распечатки, а для цветного изображения оптимальным является применение цветного струйного принтера.

Уровень шума лазерного принтера составляет в среднем 40 дБ, причем в режиме off - line это значение меньше.

Разрешение лазерного принтера по горизонтали и по вер тикали зависит от следующих факторов. Вертикальное разреше­ ние определяется шагом вращения барабана и в основном состав­ ляет 1/300— 1/600 дюйма (1 дюйм = 2,54 см). Горизонтальное раз решение определяется числом точек в одной строке и ограничено точностью фокусировки лазерного луча. Многие модели лазерный принтеров имеют «несимметричное разрешение», например, 2400х1200 dpi (горизонтальное разрешение х вертикальное разрешение).

Скорость печати лазерного принтера измеряется в стра ницах в минуту и зависит от двух факторов: времени механической протяжки бумаги и скорости обработки данных, поступаю щих от ЭВМ, при формировании растровой страницы для печати. Как правило, лазерный принтер оснащен собственным процессо ром. Скорость печати определяется не только работой процессора, но и существенно зависит от объема памяти, которой оснащен принтер.

Память лазерного принтера, который обрабатывает инфор­ мацию постранично, должна обеспечивать большое количестве вычислений. Например, при разрешении 300х300 dpi на страни це формата А4 насчитывается почти 9 млн точек, а при разреше­ нии 1200х1200 — более 140 млн. В основном используют принте ры с памятью от 8 до 16 Мбайт, причем цветные лазерные прин теры обладают еще большей памятью. Сетевой лазерный принтер имеет еще и внешнюю память (винчестер).

Интерфейс лазерных принтеров фирмы Hewlett - Packard вы полнен в основном в виде USB -порта, а фирмыSamsung — еще в виде LTP -порта. В отдельных моделях лазерных принтеров применяется беспроводный интерфейс на основе инфракрасных приемопередатчиков, который позволяет передавать файлы без кабеля.

В основном лазерные принтеры используются для печати на бумаге формата А4 и только некоторые модели обеспечивают печ ать на бумаге формата A3. Некоторые модели лазерных принтеров пользуют для работы бумагу в рулоне, выполняют двухсторонн юю печать, имеют возможность выборки листов из нескольких инков и раскладки напечатанных листов по нескольким прием­ ным карманам.

Язык принтера является для него тем, чем для ПК операци онная система, поскольку компьютер поставляет принтеру ин­ формацию лишь в виде бит, а дальнейшая ее обработка выполняет ся самим принтером. Пользователю достаточно знать общие команды и указания для принтера, чтобы, например, установить необходимое число копий распечатываемого документа или поля при печати.

Набор команд языка принтера обычно содержится в ROM принтера и соответственно интерпретируется его CPU . Наиболее рас­ пространенным языком для лазерных принтеров является язык PostScript — стандартизованный язык описания страницы, кот орый предполагает мощное аппаратное обеспечение. К числу преимуществ относят математическую форму передачи ин­формации, которую должен печатать принтер.

Лазерный принтер в случае необходимости удобно использоват ь в качестве сетевого. Для рабочих групп, насчитывающих свыше пяти пользователей и большой объем печати (свыше 10 000 (страниц в месяц), следует применять сетевые принтеры со скоростью печати 40 страниц в минуту, например модели XeroxN40.

Вопросы для самоконтроля:

1. Общие характеристики устройств вывода на печать;

2. Классификация печатающих устройств;

3. Принтеры ударного типа: принцип действия, механические узлы, особенности работы, технические характеристики, правила эксплуатации. Основные современные модели;

4. Струйные принтеры: принцип действия, механические узлы, особенности работы, технические характеристики, правила эксплуатации. Основные современные модели;

5. Лазерные принтеры: принцип действия, механические узлы, особенности работы, технические характеристики, правила эксплуатации. Основные современные модели.