Цель работы: Изучить основные принтерные технологии, их характеристики, принцип работы принтера и методы дозаправки картриджа.
Материалы: Принтер Samsung, картридж, отвертка.
Теоретические сведения
1.1 Введение
Задача вывода информации, представленной в графической форме, возникла одновременно с появлением вычислительных систем. Устройства, выполняющие функции вывода графической информации на бумажный и некоторые другие носителей, называются принтерами (от англ. print - печать). Здесь рассмотрены основные принтерные технологии, достоинства и недостатки различных типов принтеров и некоторые их характеристики.
Схема 1.1 - Классификация принтеров.
1.2 Игольчатые принтеры
Игольчатый (матричный) принтер (Dot Matrix Printer) долгое время принадлежал к стандартному устройству вывода для PC. В то время, когда струйные принтеры работали еще неудовлетворительно, а цена лазерных была слишком высока, игольчатые принтеры повсеместно использовались с домашними компьютерами. Они часто применяются и сегодня. Достоинства этих принтеров определяются, в первую очередь, способностью работы с любой бумагой, а также низкой стоимостью печати и возможностью одновременной печати нескольких копий.
Принцип работы
Метод, с помощью которого игольчатый принтер переносит знаки на бумагу, в принципе, очень прост. В отличие от типового или "шароголовчатого" принтера, в котором устанавливаются различные типы (буквы, цифры и знаки препинания), игольчатый принтер формирует знаки несколькими иголками, расположенными в головке принтера.
Механика подачи бумаги в общем мало изменилась - бумага втягивается с помощью вала; между бумагой и головкой принтера располагается красящая лента. При ударе иголки по этой ленте на бумаге остается закрашенный след.
|
|
Иголки, расположенные внутри головки, обычно приводятся в действие электромагнитами. Головка перемещается по горизонтальным направляющим с помощью шагового двигателя.
В первых игольчатых принтерах в головке принтера находилось 9 иголок, затем появились 18-игольчатые принтеры. В настоящее время большинство фирм-изготовителей перешли на производство 24-игольчатых принтеров.
Благодаря горизонтальному движению головки принтера и. активизации отдельных иголок напечатанный знак образует как бы матрицу, причем отдельные буквы, цифры и знаки записаны в память принтера (ПЗУ) в виде бинарных кодов. Поэтому головка принтера "знает", какие иголки и в каких комбинациях необходимо активизировать, чтобы, например, создать за 10 шагов головки букву "К".
Рис. 1.1 Матрица для буквы "К" в зависимости от количества иголок в головке принтера и режима печати.
Так как напечатанные знаки внешне представляют собой матрицу, а воспроизводит эту матрицу игольчатый принтер, то зачастую его называют матричным принтером.
Хотя наличие девяти иголок в головке принтера обеспечивает высокую скорость печати, высокого качества достичь не удается.
Вам наверняка знаком типичный результат печати на игольчатом принтере, когда на бумаге виден отпечаток каждой иголки, а в связи с износом красящей ленты качество ухудшается еще больше.
В 24-игольчатых принтерах (сегодняшний стандарт матричных принтеров) используется технология последовательного расположения иголок в два ряда по 12 иголок. Вследствие того, что иголки в соседних рядах сдвинуты по вертикали, точки на распечатке перекрываются таким образом, что их невозможно различить.
|
|
Также имеется возможность прохода головки дважды для каждой строки, чтобы знаки пропечатались еще раз с небольшим смещением. Изображение буквы, возникающее таким образом, только при тщательном рассмотрении можно идентифицировать как "произведение" игольчатого принтера. Поэтому такое качество печати обозначают как L·, что является сокращением от Letter ·uality (высокое качество). Несколько худшую по качеству печать соответственно обозначают NL· (Near Letter ·uality).
При работе в режиме L· скорость печати уменьшается незначительно, так как головка печатает при движении в обоих направлениях: как слева направо, так и справа налево.
Строчный принтер
У строчного принтера головка отсутствует, но имеется печатающая планка, которая по всей длине снабжена иголками. Таким образом, при печати изображения матрица, соответствующая строке, полностью переносится на бумагу.
Так как головка принтера не должна двигаться слева направо или справа налево, а строка печатается целиком за один раз, то это конечно же дает существенное преимущество в скорости печати. Такие принтеры выпускаются фирмами Genicom и Dataproducts. Скорость печати достигает 1500 строк в минуту (примерно 20 страниц формата А4 в минуту).
Скорость печати
Единицей измерения скорости печати обычно является число знаков, которое принтер переносит на бумагу за одну секунду, - cps (characters per second).
|
|
Игольчатые принтеры по сравнению с безударными (non-impact) принтерами, имеют одно существенное преимущество, поскольку могут печатать одновременно несколько копий документа.
Объем памяти
Игольчатые принтеры оборудованы внутренней памятью (буфером), в которой хранятся, данные, принятые от PC. Объем памяти недорогих игольчатых принтеров составляет от 4 до 64 Кбайт. Хотя, конечно же, существуют модели, имеющие и больший объем памяти (например, принтер Seikosha SP-2415 имеет буфер, равный 175 Кбайт). Для принтеров, как и во всем компьютерном мире, действует правило: чем больше объем памяти, тем лучше!
Шум
Работа игольчатого принтера всегда сопровождается шумом. Если вы не можете работать при постоянном шуме, то переместите принтер (что проблематично, если расстояние от PC превышает 10 м) или установите его в звуконепроницаемую коробку, которую можно приобрести в солидном компьютерном центре.
Фирмы-изготовители игольчатых принтеров для уменьшения шума находят различные технические решения. У некоторых принтеров можно включить так называемый "тихий режим" (·uiet Mode). Однако это магическое понижение шума достигается за счет снижения скорости печати в два раза. Лучше покрыть внутреннюю поверхность корпуса принтера звукоизоляционным материалом, например, пенистым герметиком или поролоном.
Разрешение
Так же как и у других устройств вывода, качество печати принтера сильно зависит от разрешения, т. е. от количества точек, которое печатается в одном дюйме (dots per inch, dpi). Для игольчатого принтера разрешение играет роль только тогда, когда он работает в графическом режиме, в кото ром должно точно рассчитываться положение каждой отдельной точки на бумаге. При печати обычных текстовых знаков следует помнить, что для матричных принтеров существенную роль играют и другие факторы, такие как точность позиционирования головки принтера, частота ударов иголок или качество красящей ленты.
Цветной игольчатый принтер
Только сравнительно небольшое число игольчатых принтеров обладает возможностью цветной печати. Это можно объяснить тем, что к моменту появления на рынке первых моделей 24-игольчатых принтеров, способных печатать цветные изображения, цена на цветные струйные принтеры уже существенно снизилась. А качество печати 24-игольчатого принтера с помощью многоцветной красящей ленты не идет ни в какое сравнение с качеством печати на струйном принтере.
В табл. 1.1 приведены характеристики некоторых моделей 24-игольчатых принтеров (9-игольчатые принтеры не рассматривались). Возможно здесь приведены не самые современные принтеры, однако все они проверены временем и являются наиболее распространенными моделями ведущих фирм-изготовителей.
Таблица 1.1 Параметры 24-игольчатых принтеров.
1.3 Струйные принтеры
Качество печати струйного принтера лишь немногим уступает качеству печати лазерных принтеров, при этом финансовые затраты аналогичны затратам при покупке матричного принтера. Эти принтеры идеально подходят для домашнего применения, потому что работают они тихо и просты в обслуживании,,как и многие другие домашние приборы.
Принцип работы струйных принтеров
В струйных принтерах для формирования изображения используются специальные сопла, через которые на бумагу подаются чернила. Тонкие, как волос, сопла находятся на головке принтера, где установлен резервуар с жидкими чернилами, которые, как микрочастицы, переносятся через сопла на материал носителя. Число сопел зависит от модели принтера и его изготовителя. Обычно их бывает от 16 до 64. Некоторые последние модели имеют гораздо большее число сопел, например, головка принтера DeskJet 1600 имеет 300 сопел для черных чернил и 416 - для цветных.
Поскольку образ символа воспроизводится с использованием всех задействованных сопел одновременно, в качестве параметра, определяющего скорость печати, в струйных принтерах также принято считать количество символов в секунду (cps), хотя в рекламных проспектах скоростью печати называют число страниц, печатаемых в минуту.
Хранение чернил осуществляется двумя методами:
· головка принтера является составной частью патрона с чернилами, замена патрона с чернилами одновременно связана с заменой головки;
· используется отдельный сменный резервуар, который через систему капилляров обеспечивает чернилами головку принтера.
Фирмы-изготовители реализуют различные способы нанесения чернил на бумагу:
· пьезоэлектрический метод;
· метод газовых пузырей;
· метод drop-on-demand.
Пьезоэлектрический метод
Для реализации этого метода в каждое сопло установлен плоский пьезокристалл, связанный с диафрагмой. Как известно, под воздействием электрического поля 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, оставляют на бумаге точку. Подобные устройства выпускают компании Epson, Brother и др.
Рис. 1.2 Подача чернил через сопло с пьезоелементом
Метод газовых пузырей
Второй способ базируется на термическом методе и больше известен под названием Bubblejet (инжектируемые пузырьки). При использовании этого метода каждое сопло оборудовано нагревательным элементом, который при пропускании через него тока за несколько микросекунд нагревается до температуры около 500°С. Возникающие при резком нагревании газовые пузыри (bubbles) стараются вытолкнуть через выходное отверстие сопла необходимую порцию (каплю) жидких чернил, которые переносятся на бумагу. При отключении тока нагревательный элемент остывает, паровой пузырь уменьшается и через входное отверстие поступает новая порция чернил. Подобную технологию использует фирма Canon.
Благодаря тому, что в механизмах печати, реализованных с использованием метода газовых пузырей, меньше конструктивных элементов, такие принтеры надежней в работе и срок их эксплуатации более продолжителен. Кроме того, использование этой технологии позволяет добиться наиболее высокой разрешающей способности принтеров. Обладая высоким качеством при прорисовке линий, данный метод имеет недостаток при печати областей сплошного заполнения: они получаются несколько расплывчатыми. Применение метода газовых пузырей целесообразно при печати графиков, гистограмм и т. п., тогда как печать полутоновых графических изображений получается более качественной при использовании метода drop-on-demand.
Рис. 1.3 Подача чернил по методу газовых пузырей
Метод drop-on-demand
Третий метод, разработанный фирмой Hewlett-Packard, называется методом drop-on-demand. Так же как в методе газовых пузырей, здесь для подачи чернил из резервуара на бумагу используется нагревательный элемент. Однако при этом дополнительно используется специальный механизм (рис. 1.4).
Технология drop-on-demand обеспечивает наиболее быстрый впрыск чернил, что позволяет существенно повысить качество и скорость печати. Цветовое представление изображения в этом случае более контрастно.
Рис. 1.4 Подача чернил по методу drop-on-demand
Цветные струйные принтеры
Способность струйных принтеров создавать цветное изображение привела к их широкому распространению.
Цветная печать с помощью игольчатых принтеров не дает желаемого качества. Использование для этой цели других типов принтеров, лазерных или термических, многим обычным пользователям не по карману. Применение же чернил различного цвета является недорогой, но все же качественной альтернативой.
Обычно цветное изображение формируется при печати наложением друг на друга изображений трех основных типографских цветов: голубого (cyan), пурпурного (magenta) и желтого (yellow). Хотя, теоретически, наложение этих трех цветов 100%-насыщенности должно в итоге давать черный цвет, на практике в большинстве случаев получается серый или коричневый. Потому в качестве четвертого основного цвета добавляют еще и черный (black). Такую цветовую модель называют, как уже отмечалось, называют CMYK.
По этой причине в новых моделях струйных принтеров применяется не три, а четыре цветных патрона для создания цвета (дополнительный патрон с чернилами черного цвета). Благодаря этому появилась возможность широкого использования таких принтеров для обычной печати текстов и черно-белых графических изображений с одновременной экономией цветных чернил.
Особенности работы струйного принтера
Шум
В отличие от игольчатых принтеров, являющихся ударно-механическими, струйные принтеры работают тихо. Лишь двигатель, который управляет головкой принтера, издает легкое гудение. Уровень шума составляет около 40 дБ, что на 15 дБ меньше, чем у игольчатых принтеров.
Скорость печати
Скорость печати струйного принтера, как и игольчатого, зависит от качества печати. При черновой печати (Draft Mode) по скорости струйный принтер значительно превосходит игольчатый. При печати с повышенным качеством (L·) скорость печати значительно уменьшается. При этом скорость печати струйного принтера в среднем составляет от 150 до 200 cps, что соответствует 3-4 страницам в минуту. Печать в цвете длится несколько дольше. Последние современные модели являются быстродействующими и предназначены для работы в сети. Например, принтеры HP DeskJet 1600C и HP DeskJet 1600СМ могут печатать в минуту до 8-9 страниц.
Шрифт и качество печати
Решающее преимущество струйного принтера, по сравнению с матричным заключается в изображении шрифта. Для моделей с большим числом сопел характерно достижение качества лазерного принтера. Большое значение имеют качество и толщина бумаги. Для получения высококачественного изображения рекомендуется использование специальной бумаги, обладающей быстрой впитываемостью чернил (extra-adsorbent paper).
В принципе, можно отказаться от специальной бумаги, предлагаемой различными изготовителями. Струйный принтер печатает на бумаге плотностью от 60 до 135 г/м2. Хорошо зарекомендовала себя бумага для ксероксов, плотность которой равна 80 г/м2.
Для снижения потери качества печати, связанного с растеканием чернил, существуют различные технические решения. Например, в моделях PaintJet XL 300 и DeskJet 1200С, выпускаемых фирмой Hewlett-Packard, для высыхания чернил используется подогрев бумаги.
Разрешение струйных принтеров при печати графики составляет от 300х300 до 600х600 dpi. Некоторые модели, например, Canon BJC-70, при печати черным со сглаживанием имеют разрешение 720х360 dpi.
Обработка бумаги
Струйный принтер не может использовать бумагу в рулоне. Работа с такой бумагой все еще является "вотчиной" игольчатых принтеров. Несколько копий на струйном принтере можно получить только с помощью многократной печати.
Головка принтера
Основным недостатком струйного принтера является относительно большая опасность засыхания чернил внутри сопла. В этом случае, к сожалению, поможет только одно -- заменить печатающую головку (что является еще большей потерей, если резервуар с чернилами встроен непосредственно в нее).
Некоторые типы принтеров нельзя выключать во время печати, так как в этом случае печатающая головка останется стоять в промежуточной позиции, что приведет к более быстрому высыханию чернил в соплах. Большинство принтеров имеют так называемый режим парковки, в котором печатающая головка возвращается в исходное положение внутри принтера, что предотвращает высыхание чернил. Некоторые струйные принтеры оборудованы функцией очистки сопел. Для того чтобы включить эту функцию, необходимо на панели принтера нажать соответствующую клавишу.
Таблица 1.2 Представлены основные параметры некоторых струйных принтеров.
1.4 Термические принтеры
Технология термических принтеров основана на использовании механизма печати факсимильных аппаратов. Фактически большинство термических принтеров работают как факсимильные аппараты. Печатающая головка термического принтера конструктивно похожа на аналогичный узел матричного принтера. Для таких принтеров необходима бумага со специальным термочувствительным покрытием. Управляемые электрическим током иголки нагревают бумагу, оставляя при этом отметки.
Технология прямого переноса нашла широкое распространение в проектно-конструкторских и научно-исследовательских подразделениях множества организаций. Эта технология обеспечивает очень четкую прорисовку линий и тоновых изображений и заслужила высокую оценку при оформлении проектно-конструкторской документации зданий, стадионов, дорог и т. п.. Технология нашла широкое применение в широкоформатных графопостроителях, позволяющих печатать изображения шириной 36 дюймов. Особым доверием проектных и исследовательских организаций пользуются графопостроители серии CalComp DramngMaster Plus. Однако лишь в нескольких моделях принтеров используется подобная технология. Более того, производители термических принтеров все больше склоняются к использованию технологии струйной печати, оправдывая свое решение значительным снижением себестоимости печати, а также более заманчивыми производственными перспективами.
1.5 Сублимационные и термовосковые принтеры
Для получения цветного изображения с качеством, близким к фотографическому, или для изготовления допечатных цветных проб используют сублимационные и термовосковые принтеры, или, как их еще называют, цветные принтеры высокого класса. Имеются принтеры, которые совмещают в себе технологию сублимационной и термовосковой печати. Такие принтеры позволяют печатать на одном устройстве как черновые, так и чистовые оттиски.
Общим для сублимационной и термовосковой технологий является нагрев красителя и перенос его на бумагу (пленку) в жидкой или газообразной фазе. Многоцветный краситель, как правило, нанесен на тонкую лавсановую пленку толщиной 5 мкм. Пленка перемещается с помощью лентопротяжного механизма, который конструктивно похож на аналогичный узел игольчатого принтера. Матрица нагревательных элементов за 3 - 4 прохода формирует цветное изображение.
Отличие термовосковой печати от сублимационной заключается в том, что в первом случае пленка покрыта воскоподобной мастикой, а во втором - специальным красителем.
Термовосковые принтеры переносят краситель, растворенный в воске, на бумагу, нагревая ленту с цветным воском. Как правило, для подобных принтеров необходима бумага со специальным покрытием. Термовосковые принтеры обычно используются для красочной печати деловой графики.
При сублимационной печати осуществляется перевод красителя в газообразное состояние путем нагрева ленты. Этот газ затем поглощается полистирольным покрытием специальной бумаги. Диффузионный перенос красителя обеспечивает получение высококачественного цветного изображения без видимых тональных переходов.
Впервые сублимационная технология была успешно реализована фирмой Tektronix в принтерах серии Phaser. Будучи одной из самых прогрессивных технологий в мире цветной печати, цветная сублимационная технология является идеальным средством обеспечения фотографического качества изображения.
Ученые используют такие принтеры при решении задач спектрального анализа. В некоторых странах сублимационные принтеры используют для анализа почв в сельскохозяйственных целях. Очевидны практически неограниченные прикладные возможности технологии, обеспечивающей с помощью компьютерных средств достижение фотографического качества изображения.
Следующей вехой в истории развития лазерного принтера явилось использование механизмов печати с большей разрешающей способностью под управлением контроллеров, обеспечивающих высокую степень совместимости устройств.
Другим важным событием явилось появление цветных лазерных принтеров. Фирмы XEROX и Hewlett-Packard (далее сокращенно называемая HP) представили новое поколение принтеров, которые использовали язык описания страниц PostScript Level 2, поддерживающий цветное представление изображения и позволяющий повысить как производительность печати, так и точность цветопередачи. Язык принтера PCL 6 также поддерживает расширенные цветовые возможности представления изображений для принтеров серии HP Color LaserJet.
1.6 Лазерные технологии печати
Доминирующими для лазерных принтеров являются электрофотографическая и светодиодная (LED, Light Emitting Diode) технологии. Электрофотографическая технология подобна используемой в копировальных аппаратах. В светодиодной технологии в качестве оптического устройства, формирующего изображение, используются светодиоды (исторически светодиодные принтеры относятся к классу лазерных). Светодиодная технология, как правило, находит применение в широкоформатных принтерах (до 36 дюймов). Электрофотографическая технология обычно используется в настольных и офисных лазерных принтерах.
Формирование изображения
Лазерные принтеры формируют изображение путем позиционирования точек на бумаге (растровый метод). Первоначально страница формируется в памяти принтера и лишь затем передается в механизм печати. Растровое представление символов и графических образов производится под управлением контроллера принтера. Каждый образ формируется путем соответствующего расположения точек в ячейках сетки или матрицы, как на шахматной доске.
Растровая технология в значительной степени отличается от векторной, используемой в перьевых графопостроителях. При использовании векторной технологии изображение формируется путем построения линий из одной точки в другую.
Принцип действия
Лазерные принтеры, получившие наибольшее распространение, используют технологию фотокопирования, называемую еще электрофотографической, которая заключается в точном позиционировании точки на странице посредством изменения электрического заряда на специальной пленке из фотопроводящего полупроводника. Подобная технология печати применяется в ксероксах. Принтеры фирм HP и ·MS, например, используют механизм печати ксероксов фирмы Canon.
Важнейшим конструктивным элементом лазерного принтера является вращающийся фотобарабан, с помощью которого производится перенос изображения на бумагу. Фотобарабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой из фотопроводящего полупроводника (обычно оксид цинка). По поверхности барабана равномерно распределяется статический заряд. С помощью тонкой проволоки или сетки, называемой коронирующим проводом. 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. Этот луч, попадая на фотобарабан, засвечивает на нем элементарные площадки (точки), и в результате фотоэлектрического эффекта в этих точках изменяется электрический заряд. Для некоторых типов принтеров потенциал поверхности барабана уменьшается от -900 до -200 В. Таким образом, на фотобарабане возникает копия изображения в виде потенциального рельефа.
Рис. 1.5 Функциональная схема лазерного принтера
На следующем рабочем шаге с помощью другого барабана, называемого девелопером (developer), на фотобарабан наносится тонер - мельчайшая красящая пыль. Под действием статического заряда мелкие частицы тонера легко притягиваются к поверхности барабана в точках, подвергшихся экспозиции, и формируют на нем изображение (рис. 1.6).
Рис. 1.6 Создание копии изображения на фотобарабане
Лист бумаги из подающего лотка с помощью системы валиков перемещается к барабану. Затем листу сообщается статический заряд, противоположный по знаку заряду засвеченных точек на барабане. При соприкосновении бумаги с барабаном частички тонера с барабана переносятся (притягиваются) на бумагу.
Для фиксации тонера на бумаге листу вновь сообщается заряд и о Я пропускается между двумя роликами, нагревающими его до температуры около 180° - 200°С (если вы хоть раз ставили пирог со сладкой начинкой в духовку, то знаете, как тяжело разделить пропеченные компоненты). После собственно процесса печати барабан полностью разряжается, очищается от прилипших частиц тонера и готов для нового цикла печати. Описанная последовательность действий происходит очень быстро и обеспечивает высокое качество печати.
Цветная печать
При печати на цветном лазерном принтере используются две технологии.
В соответствии с первой, широко используемой до недавнего времени, на фотобарабане последовательно для каждого отдельного цвета (Cyan, Magenta, Yellow, Black) формировалось соответствующее изображение, и лист печатался за четыре прохода, что, естественно, сказывалось на скорости и качестве печати.
В современных моделях в результате 4х последовательных прогонов на фотобарабан наносится тонер каждого из 4х цветов. Затем при соприкосновении бумаги с барабаном на нее наносятся все 4 краски одновременно, образуя нужные цветовые сочетания на отпечатке. В результате достигается более ровная передача цветовых оттенков почти такая же как при печати на цветных принтерах с термопрессом красителя.
Рис. 1.7 Схема реализации метода получения изображений "прямо на барабан"
1.7 Светодиодные принтеры
В светодиодном принтере для засвечивания барабана вместо лазерного луча, управляемого с помощью системы зеркал, используется неподвижная светодиодная строка (линейка), состоящая из 2500 светодиодов, которой формируется не каждая точка изображения, а целая строка (рис. 1.8). На этом принципе, например, работают лазерные принтеры фирмы OKI.
Рис. 1.8 Формирование изображениия с помощью LED-технологии