В. Принтеры
Принтер— устройство вывода текста и графики на печать. Принтер представляет собой сложный электромеханический аппарат, обеспечивающий формирование изображения, продвижение носителя (бумага или пленка), подачу красителя и его закрепление на носителе. В зависимости от назначения в состав принтера входит электронная схема управления, буферное запоминающее устройство, сетевой интерфейс и другие устройства, расширяющие возможности принтера.
По способу нанесения красителя на бумагу различают следующие виды принтеров:
· матричные;
· струйные;
· лазерные,
· твердочернильные,
· специальные (сублимационные и термопринтеры).
В матричном принтере изображение выводится на бумагу с помощью специальной движущейся головки, в которой несколько (9,24 или 48) иголок, наносящих удары по листу бумаги через красящую ленту. Матричные принтеры с небольшим количеством иголок имеют разрешение на уровне 140-200 dpi (точек на дюйм), более качественные — 24-игольчатые — до 360 dpi. Иголки, расположенные в печатающем узле, управляются электромагнитом.
Рис.4.23. Упрощённая схема фрагмента печатающего узла матричного принтера:
КЛ – красящая лента; ЭМ – электромагнит.
При воздействии электромагнита иголка ударяет по красящей ленте и оставляет след (точку) на бумаге. Печатающий узел передвигается по горизонтали и управляется шаговым двигателем. Во время продвижения печатающего узла по строке на бумаге появляются отпечатки символов, состоящие из точек. В памяти принтера хранятся коды отдельных символов. Эти коды определяют, какие иголки следует активизировать для печати определенного символа.
Матричные принтеры, несмотря на все свои недостатки (низкая скорость печати, высокий уровень шума, низкое качество печати графики и текста и др.), находят применение в различных организациях (в банках, пунктах обмена валюты, паспортно-визовых службах и др.) для печати финансовых и отчетных документов из-за высокой надежности печати от фальсификации. В матричных принтерах краска «вбивается» иголками в бумагу, и поэтому подделать такой документ сложнее.
Другим преимуществом матричных принтеров является возможность печати на многослойных бланках (распечатка одновременно до 6 копий на листах проложенных через копировальную бумагу).
Струйный принтер относится к устройствам безударной печати Физический принцип технологии, которая обеспечивает струйную печать, подобен принципу действия реактивного двигателя и базируется на выстреливании капли жидкости из специального сопла. Печатающая головка, содержащая чернила, имеет группу мельчайших микросопел, число которых в среднем от 16 до 400, а в некоторых моделях цветных струйных принтеров и более 400. Каждое микросопло в диаметре тоньше человеческого волоса.
Струйные принтеры используют два метода распыления чернил: метод газовых пузырьков (фирмы Canon, Lexmark, Hewlett Packard) и пьезоэлектрический метод (фирма Epson).
Пузырьковая технология связана с высокой температурой, что приводит к частому выходу из строя печатающей головки. Сам принтер долговечен, а печатающую головку, которая быстро изнашивается, приходится менять одновременно с чернильным картриджем.
Пьезоэлектрическая технология дешева, отличается надежностью, менее инерционна, чем нагрев и обеспечивает более высокую скорость печати.
На приведенной упрощенной схеме (рис. 4.24) показан принцип реализации пузырьково-струйной печати.
Рис.4.24. Схема реализации пузырьково-струйной печати (ТР – терморезистор).
Каждое сопло снабжено электронагревательным элементом (терморезистором), который при пропускании чернил через сопло обеспечивает нагревание чернил до температуры образования пузырька (за 3-7 мкс температура достигает 500° С, что приводит к закипанию чернил). Когда пузырек расширяется, капля чернил выталкивается из сопла со скоростью от 5 до 8 метров в секунду (давление в пузырьке достигает 10 атмосфер). Когда нагревательный элемент отключается, пузырёк схлопывается, что приводит к образованию вакуума, который и обеспечивает всасывание следующей капли чернил в сопло перед его повторным нагревом. Нагревательные элементы включаются и отключаются с частотой несколько килогерц.
Пьезоэлектрический метод печати реализуется следующим образом. Каждое сопло снабжено пьезоэлементом (рис. 4.25).
Рис. 4.25. Схема реализации пьезоэлектрического метода струйной печати (ПЭ – пьезоэлемент).
При подаче управляющего импульса пьезоэлемент деформируется и воздействует на специальную диафрагму. Диафрагма прогибается и выталкивает капельку чернил из сопла. После отключения управляющего сигнала диафрагма принимает первоначальное положение и происходит подсос очередной капли чернил.
Цветная печать выполняется путем смешивания разных цветов (голубого, желтого и пурпурного – система CMYK) в определенных пропорциях, поэтому принтеры оснащаются картриджами с разными цветами чернил. Печатающий узел проходит по одному месту листа несколько раз, нанося нужное количество чернил разного цвета. После смешивания чернил на листе появляется участок нужного цвета. Струйные принтеры обладают высоким качеством печати черного текста и цветной графики до 3600 х 1200 dpi, благодаря чему позволяют печатать полноцветные фотографии, а скорость печати соизмерима со скоростью печати средних лазерных принтеров. Основной недостаток струйных принтеров заключается в значительной стоимости печати из-за высокой стоимости расходных материалов (чернила – картриджи).
Лазерные принтеры являются одними из самых перспективных принтеров, обеспечивающих высокое качество (черно-белой) печати при низкой стоимости. Принцип работы чёрно-белого лазерного принтера поясняется упрощённой схемой, приведенной на рис. 4.26.
Рис.4.26. Упрощенная схема функционирования лазерного принтера.
Основными элементами лазерного принтера являются источник света (лазер), светочувствительный барабан с полупроводниковым покрытием (фотобарабан – 11), красящий порошок (тонер – 4), картридж – 5, блок термического закрепления тонера – 8 и чистящий валик – 10.
В лазерных принтерах реализуется метод электрофотографической печати, который можно условно разделить на 5 этапов:
- первый этап, – создание невидимого электростатического изображения на поверхности фотобарабана;
- второй этап, – проявление изображения с помощью тонера;
- третий этап – перенос изображения на бумагу;
- четвертый этап – закрепление изображения на бумаге;
- пятый этап – подготовка барабана к следующему циклу печати.
Один из простейших вариантов печати реализуется так. Луч лазера направляется на вращающееся зеркальце 2 (см. рис. 4.23). Угол его поворота определяет точки на барабане, которые заряжаются статическим электричеством. Из этих точек формируется (прорисовывается) невидимое электростатическое изображение – 3.
Барабан вращается напротив картриджа 5, заполненного тонером 4. Фактически картридж заполнен носителем (маленькие пластиковые шарики) промежутки между которыми заполнены красящим порошком. Из-за трения на поверхности носителя появляются заряды статического электричества, что обеспечивает хорошее прилипание красящего порошка к поверхности шариков.
При контакте барабана с картриджем частицы тонера прилипают к заряженным участкам барабана, – изображение становится видимым (6).
Затем барабан передвигается над листом бумаги, который заряжен еще сильнее барабана. При этом частички тонера переносятся с барабана на бумагу (7). Остаётся закрепить изображение на бумаге. Для фиксации тонера страница пропускается через нагреватель 8 (два валика), который обеспечивает нагрев до 180 градусов. Частицы красящего порошка спекаются от нагрева и превращаются в водоупорный отпечаток 9.
После окончания печати барабан полностью разряжается, очищается от прилипших лишних частиц с помощью валика (10) и подготавливается к печати следующей страницы.
Цветное лазерное изображение с помощью лазерного принтера получается по стандартной схеме CMYK, используемой также в струйных принтерах. Это фактически четыре черно-белых аппарата с одним общим фотобарабаном. При этом цветное изображение формируется за несколько проходов (как минмум – 4 прохода).
Необходимо отметить, что в качестве источника света в лазерных принтерах довольно часто используется светодиодная матрица
Преимущества лазерной печати по сравнению со струйной заключаются в более высоком качестве печати текста, стойкости отпечатков к воздействию влаги и света, низкой стоимости печати, а также более высокой скорости печати.