Теоретична частина

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

Завдання

1. Перелічити види клавіатур.

2. Описати процес формування скан-кодів.

3. Описати системи кодування символів.

4. Скласти програму виводу на екран кодової таблиці ASCІІ.

"СКЛАД ТА СТРУКТУРА ЗАСОБІВ ВВЕДЕННЯ-ВИВЕДЕННЯ
ІНФОРМАЦІЇ В КІТ. ПРИНТЕРИ"

6.1. Ціль роботи

Вивчити:

-основні види принтерів;

-принципи роботи різноманітних принтерів;

-переваги й недоліки різних технологій друку.

Часто виникає потреба мати різну інформацію, оформлену на паперовому носії.

При роботі на комп'ютері для цього розроблені друкувальні пристрої – принтери.

Розрізняються принтери, насамперед, по способі друку.

Широко поширені кілька видів принтерів:

-матричні;

-струминні;

-лазерні (чорно-білі й кольорові);

-світлодіодні.

Матричні принтери.

У матричних друкувальних пристроях реалізується контактна технологія, в інших типах принтерів – безконтактна. Матричний принтер працює як друкарська машинка, тільки необхідне зображення відтворюється не символами, а з набору окремих крапок, які наносяться на папір (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Матричний принтер

Основні компоненти матричного принтера:

-картридж із барвною стрічкою (рис. 6.2);

-каретка;

-блок переміщення каретки;

-валик;

-блок керування.

Барвна стрічка виконана у вигляді кільця й поміщена в касету (картридж). Вона прокручується в процесі друку за допомогою спеціального механізму.

За переміщення каретки відповідає крокової двигун. Ще один кроковий двигун відповідає за переміщення папіроопорного валика. Швидкість друку матричних принтерів невисока. Залежно від обраної якості друку й моделі принтера швидкість друку становить від 10 до 60 секунд на сторінку.

Каретка принтера містить друкуючу голівку й механізм керування.

Друкуюча голівка містить 9 голок або 24 голки, розташованих в один або два вертикальних ряди. Існує ще один тип принтерів, оснащений друкуючими головками з 18 голками, розташованими ромбовидно. Дане розташування сприяє підвищенню швидкості друку, але його якість відповідає якості друку 9-ти голчастого принтера. Голівка встановлюється на направляючу і рухається уздовж рядка, що друкується. При цьому голки в потрібний момент ударяють через барвну стрічку по папері. Це забезпечує формування на папері символів і зображень.

Рис. 6.2. Картридж із барвною стрічкою

У дешевих моделях принтерів використовуються друкуючі головки з 9 голками. Якість печатки в цих принтерах поліпшується при друкуванні інформації не в один, а у два або чотири проходи голівки уздовж рядка, що друкується. Більш якісний й швидкий друк забезпечується 24-голковими принтерами. Однак ці принтери більш дорогі в порівнянні з 9-голковими й менш надійні.

Блок керування одержує дані й керуючі команди від комп'ютера, виконує їхню обробку й по інтерфейсній шині передає їх механізму керування голівкою, що перетворить ці команди в електричні сигнали втягування або висування голок.

Крім того, блок керування забезпечує синхронізацію обороту валика й руху каретки під час друку в різних режимах.

У пам'яті блоку керування принтерів, які підтримують технологію Plug&Play, зберігаються відомості про моделі принтера, виробника, режими роботи й інші параметри.

У моделях принтерів з режимом кольорової печатки використається чотириколірна стрічка з поздовжніми смугами червоного, синього, чорного і жовтого кольорів.

Блок керування для зміни кольору переміщає голівку у вертикальному напрямку до необхідної смуги.

Принтер здійснює друкування, як у текстовому, так й у графічному режимі.

У текстовому режимі передаються коди символів. В ROM-пам'яті принтера зберігається реалізація кожного символу у вигляді прямокутної матриці чорних і білих крапок. Символ наноситься на папір за допомогою голок.

Режим друку залежить від числа проходів голівки по символу. Режим друку за один прохід називається чорновим (draft mode).

Струминні принтери.

Принцип роботи струминних принтерів (рис. 6.3 і 6.4) також полягає в виведенні зображень по точках, тільки точки наносяться за допомогою дуже маленьких крапель рідкого чорнила.

При попаданні на папір чорнило швидко вбирається і висихає – зображення залишається на папері.

Чорнило подається на папір за допомогою друкувальних голівок, що представляють собою матрицю сопел настільки тонких, що чорнило не протікає через них, утримуючись за рахунок поверхневого натягування і спеціальної конструкції чорнильної ємності.

Основні компоненти струминного принтера:

-каретка;

-блок переміщення каретки;

-блок протягання паперу;

-блок керування.

Рис. 6.3. Струминний принтер Epson

Рис. 6.4. Струминний принтер EpsonStylusOffice для малого і домашнього офісу

Замість картриджа з барвною стрічкою в струминних принтерах використають чорнильні картриджі, які мають запас чорнил, як чорних, так і кольорових.

У цей час використають, в основному, дві технології друкування:

-п'єзоелектричну;

-бульбашково-струминну.

У першому випадку, п'єзоперетворювач – кристал у вигляді довгої плоскої пластинки, розміщується позаду невеликого резервуару з чорнилом.

При подачі на нього електричної напруги його довжина міняється, що приводить до підвищення тиску усередині резервуара й виштовхуванню краплі чорнила із сопла-розпилювача на папір.

При знятті електричного поля п'єзоперетворювач приймає свої первісні розміри й набирає з картриджа нову порцію чорнила.

Основний недолік даного способу друку – така голівка дуже дорога.

Принтери, що використають бульбашково-струминну технологію називають термічними струминними принтерами.

Кожне сопло цих принтерів обладнано нагрівальним елементом.

На нього подається сильний імпульс напруги тривалістю 3-7 мкс, у результаті чого елемент миттєво розжарюється до 500⁰С. На його поверхні температура перевищує 300⁰С.

Потужність нагрівання поверхні настільки велика, що при збільшенні тривалості імпульсу напруги всього лише на кілька мікросекунд нагрівальний елемент моментально б зруйнувався.

Відразу ж у тонкій плівці над нагрівальним елементом починають кипіти чорнила, і через 15 мкс утворюється закритий пухирець пару високого тиску (до 10 бар). Він виштовхує краплю чорнила із сопла-розпилювача, причому швидкість польоту краплі досягає 10 м/с і більше. Через 40 мкс пухирець, з'єднавшись із атмосферою, знову обпадає, а через 200 мкс нове чорнило під дією капілярних сил буде засмоктане з резервуара.

До достоїнства даної технології ставиться помітна дешевина друкуючої голівки. Однак, строк її роботи обмежений, і звичайно вона сполучена з картриджем. Ще один недолік – практично некерований (по типі вибуху) процес виштовхування краплі, внаслідок чого навколо крапки виникають малюсінькі краплі, що нагадують "туман".

Вимоги до якості чорнила для бульбашково-струминного термодруку дуже високі, значно вище, ніж для п'єзоелектричного.

Принцип функціонування й високі температури обумовлюють застосування тільки змішаних розчинних барвників на водяній основі.

Барвники повинні відповідати цілому ряду вимог:

-бути спільними з матеріалами, з яких зроблений друкуючий механізм;

-не утворювати відкладень у каналах і розпилювачах, а також не розшаровуватися;

-зберігатися протягом тривалого часу;

-мати певні показники щільності, в'язкості й поверхневого натягу при температурах від 100С до 400С;

-не служити живильним середовищем для утворення бактерій та водоростей;

-не містити отрутних або канцерогенних речовин і не займатися.

До того ж барвники для струминного термодруку повинні утворювати бульбашки пару без відкладення опадів і витримувати короткочасне нагрівання до 350⁰С.

Твердочорнильні принтери

Твердочорнильні принтери являють собою комплекс, в якому об'єдналися гідності відразу декількох технологій друку (рис. 6.5).

В цілому такий друк нагадує струминний – за допомогою чорнил на папір наносяться різнокольорові точки.

Однак для цієї технології використовують тверді чорнила з восковою основою. Вони розплавляються безпосередньо перед друком, і, потрапляючи на папір, миттєво застигають.

Підсумок – дуже дешевий відбиток з ідеальною, майже поліграфічною якістю.

Висока швидкість і бездоганна якість друку, однак, протиставлені захмарними цінами на твердочорнильні принтери, так що сьогодні їх закуповують для роботи в офісі або в дизайнерській студії.

Рис. 6.5. Твердочорнильний принтер

Лазерні принтери

Лазерні принтери використовують принцип сухої ксерографії, в основі якого лежить напилення порошку на матеріал з послідуючім запіканням (рис. 6.6).

Основні компоненти (рис. 6.7):

-блок лазерного сканування;

-фотобарабан і блок нанесення тонера на поверхню паперу;

-блок протяжки паперу;

-блок управління.

Рис. 6.6. Лазерний принтер

Рис. 6.7. Конструкція лазерного принтера

Процес лазерного друку можна розділити на кілька основних етапів.

Етап перший – подача паперу і зарядка фотобарабана.

Папір подається в принтер з лотка за допомогою подаючого ролика.

Верхній лист відділяється сепаратором від інших і, рухаючись далі, потрапляє під ролик реєстрації, який вирівнює його передній край.

Одночасно з цим відбувається процес зарядки фотобарабана. Від валу первинного заряду до фотобарабана подається постійний струм, що створює негативний заряд на поверхні фотобарабана, який постійно обертається.

Етап другий – засвітка.

Блок лазерного сканування містить імпульсний лазер і багатогранне дзеркало, яке обертається. Лазер змінює потенціал у визначених ділянках фотобарабана, на які потім переноситься тонер.

При цьому використовується наступний механізм. Лазерна гармата світить на дзеркало, яке обертається з високою швидкістю. Відбитий промінь через систему дзеркал і призму потрапляє на барабан і за рахунок повороту дзеркала вибиває заряди по всій довжині барабана.

Потім відбувається поворот барабана на один крок (цей крок вимірюється в долях дюйма і саме він визначає здатність принтера по вертикалі) і викреслюється нова лінія.

Таким чином промінь лазера залишає слід, що повторює текст або зображення, яке потрібно вивести на друк. Цей слід заряджений позитивно, інша поверхня фотобарабана, де промінь не пройшов, – негативно.

У деяких принтерах крім повороту барабана використовується поворот дзеркала по вертикалі, яке дозволяє на одному кроці повороту барабана вичертити два ряди точок.

Етап третій – проявлення.

Негативно заряджений ролик подачі тонера, за рахунок зазору між ним і дозуючим лезом, передає частинкам тонера негативний заряд і подає його на ролик проявлення. Після того, як тонер входить в контакт з фотобарабаном, негативно заряджені частинки тонера притягуються позитивно зарядженою частиною поверхні фотобарабана, і "засвічена" лазером поверхня фотобарабана (зона проявлення) покривається тонером.

Етап четвертий – перенос.

У нижній частині принтера знаходиться вал переносу, що має позитивний заряд, який він передає паперу, що контактує з ним. По мірі її просування між фотобарабаном і валом, слід лазера на фотобарабані, який покритий тонером, переноситься на папір шляхом обертання фотобарабана. Позитивний заряд валу переносу притягує до себе частинки тонера з негативним зарядом, які утримуються на поверхні тільки за рахунок електростатики.

Етап п'ятий – закріплення.

Цей процес відбувається під дією нагрівання і тиску.

Папір з тонером йде далі від картриджа, потрапляючи проміж валами пічки (фьюзера).

Верхній вал нагрівається до температури плавлення тонера, запікаючи його на папері.

Нижній вал з притискною пружиною служить своєрідним пресом, вдавлює тонер в папір.

Після виходу з печі тонер остигає, формуючи на папері зображення, стійке до зовнішніх впливів.

Етап шостий – очищення.

Так як в процесі переносу не весь тонер, який мав потрапити на папір, на нього потрапляє, необхідно очистити фотобарабан від часточок тонера, що на ньому залишилися. По мірі продовження обертання фотобарабана, за допомогою чистячого леза з поверхні фотобарабана счищаются залишки відпрацьованого тонера і паперового волокна, які могли б пошкодити поверхню фоторецептора.

У деяких інших принтерах використовується принцип реціркуляції тонера, під час якого напруга подається на спеціальний ролик очищення, який перетягує на себе тонер, а потім знову повертає його на фотобарабан. На його поверхні він доходить до ролика проявлення, на який під час циклу очищення подається позитивний потенціал – це змушує тонер переходити на нього і повертатися в бункер зі свіжим тонером.

Останній етап – зняття заряду.

За допомогою валу первинного заряду фотобарабан заряджається рівномірно негативним зарядом, знищуючи залишки слідів позитивного заряду лазера – і барабан стає готовим до наступного циклу.

Лазерні принтери споживають багато електроенергії, котра витрачається на нагрів печі і на підтримку високої напруги на коротронах.

Блок нанесення тонера на поверхню паперу складається з наступних компонентів:

- зарядного короновального ролика (або проводу);

- картриджа з тонером;

- передавального короновального валика (або проводу);

- короновального чистячого валика (або проводу);

- трубки.

Сублімаційні принтери

Сублімаційні принтери (рис. 6.8) – це дорогі пристрої, що забезпечують фотографічну якість друку, порівняну з відбитками, зробленими в професіональних фотостудіях. Як й інші цифрові принтери, сублімаційні дозволяють друкувати певну кількість точок на дюйм, тобто володіють певним розв’язанням. Найчастіше це розв’язання невелике, підібрано спеціально і оптимізовано для певного розміру відбитка.

У сублімаційних принтерах використовуються спеціальні картриджі, спеціальна технологія друку і спеціальний папір (тобто сублімаційний принтер не дозволяє друкувати на звичайному універсальному папері).

Використовуваний в сублімації папір – спеціальний. Він нагадує глянсовий фотопапір і покритий спеціальною полімерною плівкою.

Сублімаційні принтери друкують методом термопереносу барвника зі спеціальної плівки на певний шар паперу.

Нагрівальний елемент і плівка з барвником знаходяться всередині принтера. Аркуш паперу поміщається між ними. При нагріванні фарба випаровується з плівки і потрапляє в пори паперу, які відкрилися від нагріву. Далі папір злегка остигає, і пори її закриваються, при цьому зображення міцно закріплюється на аркуші.

Плівка згорнута в рулон і використовується як носій кольору. На плівку нанесено 3 або 4 кольорових барвника.

Плівка-барвник простягається з папером під щільно притиснутою до валика нагрівальної головкою, що складається з безлічі мікротермоелементів, які в процесі нагрівання активізують дифузію барвника на папір.

Рис. 6.8. Сублімаційний принтер

Такий друк широко використовується при створенні портативних фо-топрінтерів. Ці компактні і прості в експлуатації пристрої дозволяють друкувати барвисті фотографії прямо з цифрової камери або карт пам'яті – без участі комп'ютера.

Автохромні принтери

Автохромні принтери розробила фірма Fuji. Крім спеціального паперу для друкування не потрібно ніяких інших матеріалів.

Папір для друкування на автохромному принтері складається з 3-х шарів, у яких містяться мікрокапсули відповідно ціанового, пурпурного і жовтого кольорів. Зверху папір покрито тонкім захисним теплостійким шаром.

Мікрокапсули "проявляються" на папері під час його нагрівання.

Основні компоненти:

- барабан;

- термічна головка;

- ультрафіолетові фіксувальні лампи;

- блок протягання паперу;

- блок керування.

Папір, що надходить із вхідного лотка, фіксується на барабані.

З першим оборотом барабана папір проходить повз термічну головку, яка містить нагрівальні елементи (приблизно 180 елементів на сантиметр головки), нагрівається до температури, достатньої для проявлення жовтого кольору.

Після проходження термічної головки папір освітлюється першою ультрафіолетовою фіксувальною лампою з довжиною хвилі світла 420 нм. При цьому розщеплюються невиявлені жовті мікрокапсули, щоб вони надалі не брали участь у процесі друкування.

Після другого обороту барабана нагрівальні елементи набувають вищих значень температури, що дозволяє проявити на папері пурпурний колір різної інтенсивності (залежно від температури нагрівання елементів).

Папір освітлюється другою ультрафіолетовою фіксувальною лампою з довжиною хвилі світла 365 нм для усунення невиявлених пурпурних мікрокапсул.

Під час третього обороту барабана нагрівальні елементи набувають ще вищих значень температури для проявлення найглибшого ціанового шару.

Після третього обороту барабана папір з нього знімається і спрямовується у вихідний лоток.

Блок протягання паперу забезпечує проходження паперу від вхідного лотка до вихідного, а також точну фіксацію паперу на барабані.

Блок керування одержує з комп’ютера виведені дані та забезпечує їх посторінкове оброблення для виведення на друк. Він подає електричні сигнали елементам термічної головки для нагрівання до потрібної температури (усього в автохромних принтерах використовується 768 градацій температури).

Крім того, блок керування синхронізує роботу елементів принтера і забезпечує взаємодію з комп’ютером відповідно до технології Plug&Play.

Нижче наведена інформація про достоїнства й недоліки різних видів друку (табл. 6.1).

Таблиця 6.1.