конспект лекций. Конспект лекций по МДК 02.02 Установка и конфигурирование перифе. 3 содержание тема ведение 5
 Скачать 4.73 Mb.
|
|
Тема 7. ПРИНТЕРЫ 7.1 Классификация принтеров. Струйный принтер Принтер (англ. printer - печатник) - устройство печати цифровой информации на твердый носитель, обычно на бумагу. Относится к терминальным устройствам компьютера. Процесс печати называется вывод на печать, а получившийся документ - распечатка или твердая копия Классификация принтеров Принтеры можно квалифицировать: по технологии и скорости печати, по разрешению, по цене, по расходным материалам и т.д. по цвету печати - черно-белые (монохромные) и цветные. По технологии нанесения изображения на носитель: Ударная печать - на несение информации на носитель посредством удара литерой через красящую ленту. Печать на таких принтерах возможна на различных материалах (картоне, через копирку), также себестоимость печати т.е. стоимость расходных материалов низкая. Основными недостатками являются: высокий уровень шума, низкая скорость и качество печати. По конструкции печатающей головки принтеры можно разделить 173 Принтеры со шрифтоносителями в печатающей головке содержат набор литер, которые ударяя по красящей ленте, наносят изображение на носитель. Основной недостаток: невозможность оперативной смены шрифта, набор символов зависит от установленного шрифтоносителя. Матричный принтер изображение на бумагу наносят путем удара через красящую ленту специальными иголками, расположенными в виде ряда или прямоугольника (матрицы). Символы образуются одновременными ударами по ленте, а значит шрифты могут быть различного типа и начертания. При данной технологии крайне сложно организовать цветную печать. Термоэлектрическая печать - получение изображения на специальной бумаге, темнеющей под действием тепла. В печатающей головке термопринтера устанавливается один или несколько нагревательных элементов, которые нагревают нужные участки бумаги и вызывают их потемнение. Такие принтеры печатают только на специальной бумаге. Печать этикеток, штрих-кодов. В настоящее время почти не используются. Струйная печать - формирование изображения из капель краски. Используется система цветной печати (краска различных цветов), фотопечати. Такие принтеры работают значительно быстрее и тише. Принтеры могут печатать не только на бумаге и на пленке, которую в дальнейшем можно перенести на ткань. Пьезоэлектрическая печать - в каждое сопло установлен пьезокристалл, связанный с диафрагмой. Под воздействием электрического разряда происходит деформация пьезоэлемента. При печати находящийся в трубке пьезоэлемент, сжимая и разжимая трубку, наполняет капиллярную систему чернилами. Чернила, которые отжимаются назад, перетекают обратно в резервуар, а чернила, которые выдавились наружу, образуют на бумаге точки. Термическая печать ( Thermal Ink Jet ), также называемая BubbleJet - используется высокая температура, поэтому печатающая головка очень часто 174 выходит из строя т.к. нагреватель покрывается нагаром. Замена происходит вместе со сменой чернильного картриджа. Недостатком является недостаточная резкость отпечатков. В сопле расположен микроскопический нагревательный элемент, который при прохождении электрического тока мгновенно нагревается до температуры около 500 °C, при нагревании в чернилах образуются газовые пузырьки (англ. - bubbles - отсюда и название технологии), которые выталкивают капли жидкости из сопла на носитель Лазерная печать - формирование на специальном фоточувствительном барабане скрытого изображения при помощи электрического заряда. Скорость и качество печати значительно выше предыдущих. По способам формирования скрытого изображения различают: Лазерный принтер - изображение наносится на барабан при помощи одного лазерного луча, построчно сканирующего поверхность барабана и изменяют свою яркость для формирования различных оттенков скрытого изображения. Принтеры на светодиодах LED-принтеры - изображение высвечивается на барабане не одним лучом, а лучами от линейки светодиодов, расположенных вдоль оси барабана. У таких принтеров высокая скорость, но их разрешающая способность ограничена числом и плотностью расположения светодиодов на линейке. Твердокрасочная печать, в таких принтерах печать осуществляется не чернилами, а специальными восковыми красителями, расправленными для нанесения на носитель. Данная технология чувствительна к температуре: краска может расплавиться и изображение смажется. Восковая основа делает отпечаток глянцевым и водостойким. Принтеры имеют высокую стоимость, расходные материалы нет. Сублимационная печать (термодиффузионная) - краситель нанесенный на специальную ленту, нагревается в нужных точках и, испаряясь, переносится на специальную бумагу. Способная адсорбировать (поглотить) этот пар. 175 по формату бумаги: А6; А5;А4; А3; Рулонные форматы; Широкоформатные форматы и т.д. по типу бумаги: плотная, гладкая бумаге, специальной пленке, этикетках, конверты, фотобумага и т.д. по возможности подключения: o Последовательный и параллельный порт o USB o Беспроводная: инфракрасная и Bluetooth wi-fi o Принт сервер- витая пара LAN, NET Принтер может иметь один или несколько способов подключения. При одновременной работе расставляются приоритеты. Струйный принтер В основе работы струйных принтеров лежит принцип распыления чернил в виде струй или капель, образующих изображение на носителе. Такие принтеры менее габаритны, стоимость печати значительно выше, прихотливы к бумаге, пленке и т.д, формат печати А4; А3. Струйный принтер можно рекомендовать для использования дома или в офисе, где не требуется много и часто печатать, но желательно получать распечатки высокого качества. Конструкция струйного принтера Большинство узлов струйного принтера заимствовано из конструкции матричного принтера. В них также присутствуют бумагопротяжный барабан, контроллер и устройство подачи бумаги. Различия заключаются в основном в конструкции печатающей, головки: вместо картриджа с красящей лентой здесь применяется картридж с чернилами. Печатающие головки и картриджи. Печатающая головка струйного принтера в зависимости от типа применяемых картриджей может иметь различную конструкцию. Если применяются картриджи со встроенной системой распыления чернил, то головка принтера содержит только гнездо для установки картриджа. В этом гнезде имеются контактные пластины, предназначенные для передачи управляющих сигналов в систему распыления чернил. В гнездо для 176 картриджа можно выбрать следующие типы: ч/б, цветная, картридж повышенной емкости, фотокартридж. В некоторых принтерах используется один картридж, в некоторых несколько. В некоторых специальных принтерах чернила подаются в печатающую головку из особого резервуара по трубопроводу. В составе цветных картриджей обычно имеются чернильницы с красными (пурпурными), желтыми и синими (голубыми) чернилами. Смешение этих цветов позволяет получать требуемые оттенки в рамках цвето- Holl модели CMYK ( Cyan-Magenta-Yellow-Black - голубой красный- желтый-черный). Большинство графических редакторов ориентировано на цветовую модель RGB ( Red-Green-Blue - красный-зеленый-синий). При выводе изображения на бумагу необходим дополнительно черный цвет, так как, в отличие от экрана монитора, бумага не черная. Различные цвета получаются за счет нанесения на бумагу разного количества чернил (капель) разного цвета. Такая работа выполняется драйвером. Различные цветовые модели имеют разный цветовой охват, то есть в рамках одной цветовой модели возможно воспроизведение цветов и оттенков, недоступных в другой модели. Модель CMYK имеет меньший цветовой охват. Следовательно изображение может выглядеть не так как на мониторе. Поскольку в принтерах стремятся применять быстросохнущие чернила, возникает опасность их засыхания в соплах печатающей головки при длительном бездействии, что может привести к выходу головки из строя. Чтобы гарантировать нормальную работу принтеров после длительного перерыва, в них устанавливаются специальные устройства для защиты печатающей головки от засорения и засыхания чернил. При отключении принтера печатающая головка отводится на специальный "парковочный" участок направляющих. И под сопла подводятся специальные заглушки, устраняющие контакт с воздухом. Перед работой печатающая головка проводится над специальным скребком, очищающим рабочую поверхность. 177 Бумагопротяжный механизм. В отличие матричных принтеров, бумагопротяжный не имеет ручной протяжки бумаги. Принтеры оснащены автоматической подачи бумаги стандартных форматов. Возможность печати на рулонной бумаге также отсутствует. Контроллер, буферная память. В таких принтерах используется быстродействующий микропроцессор, который управляет механизмами управления печати. Для быстрого вывода документа на печать необходимо обеспечить передачу данных в принтер на высокой скорости. Также принтер должен иметь большой объем буферной памяти. В некоторых принтерах имеется возможность наращивать объем буферной памяти. Измеряется от десяток до сотен Килобайт. В струйных принтерах используются различные технологии печати. Хотя изображение всегда формируется из капель чернил, выбрасываемых печатающей головкой на носитель, существуют разные методы образования этих капель и управления их движением. Технологии струйной печати В различных моделях современных струйных принтеров применяются несколько технологий печати. Струйная печать с электростатическим управлением. Управление движением капель чернил осуществляется электростатическим полем. Термоэлектрическая (пузырьково-струйная - bubble-jet ) печать. Капли чернил выбрасываются на носитель за счет давления расширяющихся пузырьков пара. Пар образуется при испарении растворителя чернил под действием специального нагревателя. Пьезоэлектрическая ( piezoelectric ) печать. Чернила выбрасываются на носитель за счет колебания активных пьезоэлементов, находящихся в соплах печатающей головки. Струйная печать с электростатическим управлением. 178 В основе технологии лежит свойство электрически заряженных тел: тела с одноименными зарядами отпиливаются, а с разноименными - притягиваются друг к другу. Если каплю чернил в печатающей головке принтера зарядить электрическим зарядом и затем заставить двигаться между заряженными электродами, то путем изменения заряда этих электродов можно изменять траекторию движения тел. Печатающая головка с электростатическим управлением Цифрами на рисунке обозначены следующие компоненты печатающей головки. Фильтр предназначен для защиты сопел и остальных частей печатающей системы от попадания частиц пыли и иных примесей, которые могут оказаться в чернилах. Вибратор, генерирующий ультразвуковые колебания. Для получения равномерной струи чернил, выбрасываемой из сопла, оно непрерывно встряхивается вибратором с частотой около 100 кГц. Сопло предназначено для образования ровной однородной струи чернил. Для получения равномерного потока чернил. Для формирования струи нужной формы, а также придания каплям необходимой скорости чернила подаются к соплам под давлением. Это давление может создаваться при помощи насоса или путем подачи в емкость с чернилами сжатого воздуха (чтобы чернила в емкости не засыхали, воздух подается не в сам бак с чернилами, а в специальный отсек, отделенный от остального объема гибкой перегородкой или подвижным поршнем). 179 Заряжающий электрод представляет собой полый цилиндр, к которому приложено напряжение. Пролетая через этот цилиндр, струя чернил дробится на капли, которые приобретают электрический заряд. Именно это позволяет управлять дальнейшим движением капель. Управляющие электроды предназначены для отклонения капель чернил (управления их движением). Для придания электродам необходимого заряда к ним прикладывают высокое напряжение. Как видно на рисунке, пролетая мимо управляющих электродов, капли чернил либо не изменяют свою траекторию и попадают на носитель, либо отклоняются от прямого пути и отводятся в специальный сборник чернил. Электрическое отклонение капель используется для переключения состояния головки "печатает" - "не печатает". Сборник чернил предназначен для сбора чернил, отклоняемых от носителя. Собранные в нем чернила могут затем использоваться вновь. Вращающийся барабан в зависимости от типа принтера может быть либо бумагопротяжным валом, протягивающим бумагу (или пленку) мимо печатающей головки, либо промежуточным валом. В некоторых принтерах изображение первоначально формируется на промежуточном вале, а затем переносится на носитель путем прокатывания по нему вала. Сопло непрерывно выбрасывает поток чернил, который затем дробится на капли. Если в данный момент не нужно, чтобы капли из сопла достигали носителя, они отклоняются в сторону и отводятся в сборник для повторного использования. Для обеспечения повторного использования чернил в состав принтера должен входить насос для перекачки чернил. Струйные принтеры можно разделить также на группы: чернила через сопло выбрасываются непрерывно или только при необходимости. Если чернила выбрасываются непрерывно, метод печати относится к группе "непрерывный поток чернил". В таких принтерах чернила выбрасываются соплом непрерывно, а на носитель направляются по мере необходимости. Это позволяет повысить быстродействие печатающей 180 головки, так как подготовка сопла к выбросу одной капли может занимать гораздо больше времени, чем перенаправление готовых капель. Если же капли чернил выстреливаются из сопел на носитель только по мере надобности, метод печати относится к группе "капля по требованию". Принтеры этой группы имеют меньшее быстродействие. Во время движения от сопла до сборника капли соприкасаются с воздухом, чернила могут загустеть, чтобы исключить такие случаи, применяют специальные системы контроля вязкости чернил. При достижении некоторого критического значения вязкости в чернила добавляется растворитель. Печатающая головка состоит из трех основных блоков: блока сопел, блока электродов и блока сборников чернил. Основным материалом является кремний и его соединения. Все блоки выполняются при помощи технологий напыления и травления из многослойных заготовок. Электроды формируются из металлических пленок, напыляемых на поверхность кремниевой пластины. Блок сопел содержит в себе сами сопла, а также систему подводящих каналов, обеспечивающих подачу чернил, в состав которой входит фильтр 181 Защитное покрытие. Ряд сопел. Печатающая головка может иметь одно или несколько сопел, в зависимости от качества печати. Сопло. В данном случае сопла образованы отверстиями в слое нитрида кремния. Этот слой наносится на кремниевую основу всей структуры блока сопел, после чего в нем протравливаются отверстия, образующие сопла. Для того чтобы капли, вылетающие из разных сопел, имели одинаковый размер, необходимо, чтобы одинаковый размер имели сами сопла. В данном случае их размер 5.мкм. Разные по размеру сопла будут образовывать различные капли, которые, соответственно, оставят на носителе следы разного размера, что приведет к искажению изображения. Слой нитрида кремния. Канал для подвода чернил к соплам. Он представляет собой выемку в кремниевой основе блока. По этому каналу чернила, подводимые к печатающей головке, поступают через фильтр к соплам. Для транспортировки по каналу к соплам и образования капель чернила необходимо подавать под давлением. Отверстие для подвода чернил. Для подачи чернил к соплам необходимо пропустить их через стеклянную подложку (см. ниже), на которой располагается блок сопел. Именно для этого и служат отверстия, просверленные в стекле с помощью ультразвуковых сверлильных установок. Пирамидальная выемка с соплом. Осуществляет подвод чернил к соплам. Форма выемки способствует сбору чернил с поверхности фильтра и направлению их к соплам. Фильтр. Его основная функция - улавливание частиц пыли и иных твердых примесей, которые могут случайно оказаться в чернилах. Если не установить фильтр, эти примеси могут достичь сопел и закупорить их. Стеклянная mподложка. Кремниевые структуры, из которых изготавливаются основные компоненты блока сопел, хрупкие, а потому нуждаются в поддержке. Подложка, обеспечивающая прочность блока, изготавливается из стекла, обладающего малым коэффициентом температурного расширения. 182 Кремниевая основа блока. Все компоненты блока сопел (кроме стеклянной подложки) выполняются из кремния и его соединений. Кремний относительно легко использовать для напыления и распыления, что необходимо для получения каналов и выемок для сопел. Кроме блока сопел в составе печатающей головки имеются блоки электродов и сборников чернил, служащих для отклонения капель и для сбора тех капель, которые не попали на бумагу. Термоэлектрическая (пузырьково-струйная) печать Первый принтер выпущен в 1984 году. В основе работы термоэлектрической (пузырьково-струйной) печатающей головки лежит эффект расширения пузырька пара, образующегося при нагреве чернил. Как известно, объем пара значительно превосходит объем жидкости, из которой этот пар образуется. При образовании в сопле пузырька пара внутри жидкости создается повышенное давление, которое выталкивает некоторый объем чернил из сопла. Конструкция термоэлектрической печатающей головки очень проста. В отличие от печатающей головки с электростатическим управлением, в ней нет заряжающих и отклоняющих электродов. Именно простота конструкции и определяет широкое распространение термоэлектрической технологии Сопло. Для повышения качества и скорости печати одна головка может содержать более ста сопел. Как правило, они располагаются в несколько рядов так, чтобы каждое сопло печатало свою строку точек на носителе. Наличие нескольких рядов и строк сопел позволяет за один проход напечатать больше точек, что ведет к увеличению скорости печати. Канал для подвода чернил к соплу. Именно в подводящем канале, выполненном в стеклянной или кремниевой основе печатающего блока, происходит образование пузырьков пара, выталкивающих чернила через сопла. В канал чернила попадают из резервуара картриджа (чернильницы). Проводники управляющих сигналов. Для работы элемента, нагревающего чернила, необходимо подать на него определенное 183 управляющее напряжение при помощи проводников. Одними концами проводники соединяются с нагревательным элементом, другие концы выводятся на контактную пластину картриджа, которая позволяет соединить непрочные проводники с контактами гнезда картриджа без повреждений. Нагревательный элемент. Они нагревают чернила в подводящем канале до кипения растворителя и образования пузырьков пара. Нагревательные элементы изготавливаются из полупроводниковых материалов, позволяющих быстро получать нужную температуру. Печать одной точки соплом термоэлектрической головки производится в четыре этапа, плавно перетекающих друг в друга. Готовность к работе. Когда сопло готово к работе, его подводящий канал заполнен чернилами, а нагревательный элемент холодный. Сигнал на нагревательный элемент не подается. Подача Напряжения на нагревательный элемент, ; начало образования пузырька пара. Для начала процесса образования капли необходимо подать напряжение на нагревательный элемент. Это вызовет его нагрев. Слой .чернил, прилегающий к нагревательному элементу, нагреется до температуры кипения растворителя, и в нем начнет образовываться пузырек пара. На образование пузырька тратится менее 1% чернил, находящихся в сопле, однако при испарении образуется достаточно пара. Образование капли чернил и ее вылет из сопла. По мере кипения растворителя образовавшийся пузырек пара увеличивается в объеме и вытесняет часть чернил из канала подвода. Чернила вытесняются в сторону сопла и образуют каплю. Для того чтобы капля вылетела из сопла со скоростью, достаточной, чтобы достичь носителя, образование и расширение пузырька пара должно происходить быстро. Для этого нагревательный элемент должен быстро прогревать прилегающий к нему слой чернил до температуры кипения растворителя, а растворитель, используемый при изготовлении чернил, должен иметь низкую температуру кипения. 184 Возврат в исходное состояние (подготовка к продолжению печати). После того как пузырек пара вытолкнет из сопла каплю чернил, с нагревательного элемента снимается управляющее напряжение и он остывает. Пар из пузырька конденсируется или выходит через сопло. От того, насколько быстро нагревательный элемент остынет до температуры при которой прекратится образование пара, зависит, как скоро сопло будет снова готово к работе. После того как пузырек пара исчезнет, поводящий канал заполняется свежими чернилами из системы подачи чернил. В печатающей головке нагревательный элемент располагается ближе к соплу, а диаметр подводящего канала уменьшен. В сочетании с использованием эффективного нагревательного элемента это позволяет уменьшить размер капель чернил, выстреливаемых на носитель. Печатающая головка имеет 1536 сопел (5 блоков из 256 сопел каждый - по одному для черного, красного, синего, желтого, голубого и розового цветов). Расстояние между строками (то есть между соплами по вертикали) - 1/1200 дюйма. Таким образом, данная печатающая головка позволяет довести разрешение по вертикали до 1200 dpi . При цветной печати также применяются усовершенствования, технология PhotoREt фирмы Hewlett-Packard . Технология PhotoREt позволяет, уменьшив размер отдельной капли, сформировать одну точку изображения из 29 капель, то есть использовать для нее один из 3500 цветов (при четырехцветной цветовой схеме). Таким образом, общее разрешение принтера не увеличивается, но повышается скорость печати. |