Классификация и принципы работы

Содержание

Общие сведения

Классификация и принципы работы

1) Барабанные принтеры

Струйные принтеры

Лазерные принтеры

Термические принтеры

История создания принтеров

Литература

Общие сведения

Принтер — это внешнее периферийное устройство компьютера, предназначенное для вывода текстовой или графической информации, хранящейся в компьютере, на твёрдый физический носитель, обычно бумагу, малыми тиражами (от единиц до сотен) без создания печатной формы.

Этим принтеры отличаются от полиграфического оборудования и ризографов, которое за счёт печатной формы быстрее и дешевле на крупных тиражах (сотни и более экземпляров).

Принтер предназначен для преобразования информации, хранящейся в вычислительном устройстве, из цифровой формы в аналоговый вид для доступного понимания этой информации пользователем и последующего долговременного её хранения.

Получили также распространение и другие устройства печати, такие, как многофункциональные устройства (МФУ), в которых в одном приборе объединены функции принтера, сканера, копировального аппарата и телефакса. Такое объединение рационально с технической и экономической стороны, а также удобно в работе.

Специализированной разновидностью принтера является плоттер.

Плоттер(графопостроитель) - устройство отображения, предназначенное для вывода данных в графической форме на бумагу, пластик, фоточувствительный материал или иной носитель путем черчения, гравирования.

Различают:

1. Планшетные графопостроители (flatbed plotter) для формата А3 - А2, с фиксацией листа электростатическим способом и пишущим узлом, перемещающимся в двух координатах (на плоскости);

2. барабанные графопостроители (drum plotter) с носителем, закрепляемым на вращающемся барабане;

3. рулонные или роликовые графопостроители (roll-feed plotter) с чертежной головкой, перемещающейся в одном направлении при одновременном перемещении носителя в перпендикулярном ему направлении. Такие плоттеры используют рулоны бумаги длиной до нескольких десятков метров.

По принципу построения изображения подразделяются на:

1. Векторные графопостроители создают изображение с помощью шариковых, перьевых рапидографов, фломастера, карандаша. В настоящее время практически сняты с производства.

2. Растровые графопостроители, наследуя конструктивные особенности принтеров, создают изображение путем построчного воспроизведения.

По способу печати растровые графопостроители подразделяются на:

1. электростатические графопостроители (electrostatic plotter) с электростатическим принципом воспроизведения;

2. струйные графопостроители (ink-jet plotter), основанными на принципе струйной печати (выдавливании красящего вещества через сопла форсунок);

3. лазерные графопостроители (laser plotter), воспроизводящие изображение с использованием луча лазера;

4. светодиодные графопостроители (LED-plotter), отличающиеся от лазерных способом перенесения изображения с барабана на бумагу;

5. термические графопостроители (thermal plotter);

6. микрофильм-плоттеры, фотоплоттеры (microfilm-plotter, photographic film recorder, photo plotter) с фиксацией изображения на светочувствительном материале.

Плоттеры различаются также по типу пишущего узла:

1. Пишущий узел перьевого типа (Pen-plotter). Они используют специальные фломастеры или ручки с возможностью их автоматической замены;

2. Пишущим узлом струйного типа;

3. Использующие эффект притягивания частиц краски электростатическим зарядом.

Большинство струйных аппаратов обеспечивают печать графических файлов формата TIFF, BMP, PCX. Стандартным языком управления для плоттеров является HP-GL (Hewlett-Packard Grafics Language), а типовым интерфейсом - последовательный RS232 (скорость передачи данных - до 38,4 Кбайт/с).

На базе перьевых плоттеров было создано еще одно периферийное устройство - cutter, в котором пишущий узел заменен на режущий инструмент.

Классификация и принципы работы

1. По возможности печати графической информации принтеры делятся на:

· алфавитно-цифровые, иначе символьные или знаковые (с возможностью печати ограниченного набора символов);

· графические.

2. По конструктивному устройству и принципу формирования изображения принтеры делятся на:

— принтеры ударного типа:

· литерные (типовые) принтеры;

· матричные (игольчатые) принтеры;

— принтеры безударного типа:

· струйные принтеры;

· графопостроители (фломастерные или каплеструйные)

· лазерные принтеры (разновидность светодиодные принтеры);

· термопринтеры;

· твёрдочернильные принтеры;

· сублимационные принтеры;

· 3D-принтеры;

· фотонные принтеры;

3. По количеству выдаваемых цветов:

· чёрно-белые (одноцветные, monochrome)

· цветные (многоцветные, color).

На цветных принтерах в качестве основы цветовой модели используются цвета CMYK:

Cyan — голубой

Magenta — пурпурный

Yellow — жёлтый

Kobalt— чёрный

Кроме базовых цветов CMYK, цветной принтер может быть снабжён лайтами (Light Cyan и Light Magenta), повышающими видимое разрешение, при низкой заливке и цветовой охват изображения. Кроме этого, иногда используют оранжевый и зелёный цвета (Orange и Green), немного расширяющие цветовые поля печати. Принтеры, предназначенные для печати по цветным материалам, дополнительно снабжены белым цветом.

Принтеры, имеющие расширенные возможности цветового охвата для высокачественной цветной печати фотографий и других изображений, также называют фотопринтерами.

4. По типу интерфейса подключения, то есть по соединению с источником данных:

— проводные принтеры (по проводным каналам):

· через SCSI-интерфейс

· через последовательный порт (COM)

· через параллельный порт (LPT)

· по шине Universal Serial Bus (USB)

· через локальную сеть (LAN, NET)

· с помощью двух портов, при этом один из портов управляет приводом ЧПУ, через другой порт идут данные на печатающие головки

— беспроводные принтеры (по беспроводной связи):

· через ИК-порт (IRDA)

· по Bluetooth

· по Wi-Fi (в том числе с помощью AirPrint)

ИК-соединение возможно только с устройством, находящимся только в прямой видимости до 1—2 метров, в то время как использующие радиоволны интерфейсы Bluetooth и Wi-Fi могут функционировать с преградами уже на расстоянии до 10 метров и до 100 метров соответственно.

Некоторые принтеры (в основном струйные фотопринтеры) располагают возможностью автономной (то есть без посредства компьютера) печати, обладая устройством чтения flash-карт или портом сопряжения с цифровым фотоаппаратом. Принтеры, поддерживающие технологию AirPrint, дают возможность распечатывать документы и фотографии с непосредственно мобильных устройств на базе iOS без использования кабеля (соединение осуществляется по Wi-Fi).

Сетевой принтер — принтер, позволяющий принимать задания на печать от нескольких компьютеров, подключенных к локальной сети. Существует программно-настраиваемый сетевой принтер (то есть это любой подключенный принтер со специальной сетевой настройкой в компьютере) и аппаратно-поддерживаемый (это принтер с IP-адресом, имеющий встроенный сетевой адаптер и подключаемый напрямую в локальную сеть без обязательного подключения к компьютеру).

1) Барабанные принтеры (drum printer)

Первый принтер, получивший название UNIPRINTER, был создан в 1953 году компанией Remington Rand для компьютера UNIVAC. По принципу действия напоминал печатную машинку.

Основным элементом такого принтера был вращающийся барабан, на поверхности которого располагались рельефные изображения букв и цифр. Ширина барабана соответствовала ширине бумаги, а количество колец с алфавитом было равно максимальному количеству символов в строке. За бумагой располагалась линейка молоточков, приводимых в действие электромагнитами. В момент прохождения нужного символа на вращающемся барабане, молоточек ударял по бумаге, прижимая её через красящую ленту к барабану. Таким образом, за один оборот барабана можно было напечатать всю строку. Далее бумага сдвигалась на одну строку, и машина печатала дальше.

В СССР такие машины назывались АЦПУ (алфавитно-цифровое печатающее устройство). Их распечатки можно узнать по шрифту, похожему на шрифт печатной машинки и «прыгающим» по строке буквам.

2) Ромашковые принтеры (daisywheel printer)

Ромашковые (лепестковые) принтеры по принципу действия были похожи на барабанные, однако имели один набор букв, располагающийся на гибких лепестках пластмассового диска. Диск вращался, и специальный электромагнит прижимал нужный лепесток к красящей ленте и бумаге. Так как набор символов был один, требовалось перемещение печатающей головки вдоль строки, и скорость печати была заметно ниже, чем у барабанных принтеров. Заменив диск с символами, можно было получить другой шрифт, а вставив ленту другого, не черного, цвета, получить «цветной» отпечаток. Из-за такой конструкции подобные устройства получили название «лепестковые принтеры».

3) Матричные принтеры

Старейший из ныне применяемых типов принтеров, его механизм был изобретён в 1964 году компанией Seiko Epson. Матричные принтеры стали первыми устройствами, обеспечившими графический вывод твердой копии.

Изображение формируется печатной головкой, которая состоит из набора иголок, приводимых в действие электромагнитами (игольчатая матрица). Иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, головка передвигается построчно вдоль листа. Этот тип принтеров называется SIDM — Serial Impact Dot Matrix, последовательные ударно-матричные принтеры. Выпускались принтеры с 9, 12, 14, 18 и 24 иголками. Основное распространение получили 9-ти и 24-х игольчатые принтеры. Качество печати напрямую зависит от числа иголок, поскольку таким образом получается больше точек на дюйм, принтеры с 24-мя иголками называют LQ (Letter Quality, качество печатной машинки). Существуют цветные матричные принтеры, в которых используется 4-цветная CMYK лента. Смена цвета производится смещением ленты вверх-вниз относительно головки. Скорость матричных принтеров измеряется в символах в секунду (CPS, characters per second).

Основными недостатками данного типа принтеров являются низкая скорость работы и высокий шум, однако благодаря дешевизне копии (расходным материалом, по сути, является только красящая лента) и возможности работы с непрерывной (рулонной, фальцованой) и копировальной бумагой — они распространены до сих пор.

Также выпускаются скоростные линейно-матричные принтеры, в которых большое количество иголок равномерно расположены на челночном механизме (фрете) по всей ширине листа. Скорость таких принтеров измеряется в строках в секунду (LPS, Lines per second).

Матричные принтеры незаменимы, когда требуется печать на непрерывной бумаге (лаборатории, промышленность, бухгалтерия, ведение отчетов), многослойных бланках (например, авиабилеты), сам факт ударной печати, что затрудняет внесение несанкционированных изменений в документ (финансовая сфера) или минимальная стоимость печати.

Одна из самых первых технологий компьютерной печати остается актуальна и на сегодняшний день благодаря низкой стоимости расходных материалов и незаменимости во многих сферах применения.

4) Струйные принтеры

Первый принтер по этой технологии появился в 1976 году, от компании IBM.

Принцип их действия похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Вместо головок с иголками в струйных принтерах используется печатающая чернилами матрица. На дне чернильниц картриджа компаний Hawlett-Packard, Lexmark есть небольшие отверстия — сопла(дюзы). Фирмы Epson, Canon производят струйные принтеры, в которых печатающая матрица является деталью единственной печатающей головки и отделена от сменных картриджей. Засорение сопел, а точнее засыхание чернил в соплах — это существенный конструктивный дефект струйных принтеров. При засорении сопел печатающей головки заменяется или печатающая головка, или весь принтер.

Существует несколько методов выталкивания жидкости из печатающей матрицы:

1. Непрерывная подача (Continuous Ink Jet) — подача красителя во время печати происходит непрерывно, факт попадания красителя на запечатываемую поверхность определяется модулятором потока красителя. Утверждается, что патент на данный способ печати выдан Вильяму Томпсону (William Thomson) в 1867 году.

В технической реализации такой печатающей головки в сопло под давлением подаётся краситель, который на выходе из сопла разбивается на последовательность микрокапель (объёмом нескольких десятков пиколитров), которым дополнительно сообщается электрический заряд. Разбиение потока красителя на капли происходит расположенным на сопле пьезокристаллом, на котором формируется акустическая волна (частотой в десятки килогерц). Отклонение потока капель производится электростатической отклоняющей системой (дифлектором). Те капли красителя, которые не должны попасть на запечатываемую поверхность, собираются в сборник красителя и, как правило, возвращаются обратно в основной резервуар с красителем. Первый струйный принтер, изготовленный с использованием данного способа подачи красителя, выпустила Siemens в 1951 году.

2. Подача по требованию (Drop-on-demand) — подача красителя из сопла печатающей головки происходит только тогда, когда краситель действительно надо нанести на соответствующую соплу область запечатываемой поверхности. Именно этот способ подачи красителя и получил самое широкое распространение в современных струйных принтерах. На данный момент существует две технические реализации данного способа подачи красителя:

· Пьезоэлектрическая — самая первая и наиболее перспективная технология, над соплом расположен пьезокристалл с диафрагмой. Когда на пьезоэлемент подаётся электрический ток он изгибается и тянет за собой диафрагму — формируется капля, которая впоследствии выталкивается на бумагу. Используется в принтерах компании Epson. Технология позволяет «играть» размером капли, например, чтобы рисовать тонкие линии более мелкими каплями.

· Технология BubbleJet, термическая (Разработчик — компания Canon). Принцип технологии был разработан в конце 70-х годов, однако прежде, чем она воплотилась в реальном устройстве прошло 8 лет. В 1981 году технология была представлена на выставке Canon Grand Fair и сразу приковала к себе внимание специалистов. В 1985-ом появилась первая коммерческая модель монохромного принтера — Canon BJ-80, а первый цветной принтер — BJC-440 (формата A2, с разрешением 400 точек на дюйм) — появился в 1988 году. К каждому соплу идёт тонкий канал — дюза, в ней 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.

 

5) Лазерные принтеры

Технология — прародитель современной лазерной печати появилась очень давно. В 1938 году Честер Карлсон изобрёл способ печати, названный электрография, а затем переименованный в ксерографию. Принцип технологии заключался в следующем. По поверхности фотобарабана коротроном (скоротроном) заряда, либо валом заряда равномерно распределяется статический заряд, после этого светодиодным лазером (либо светодиодной линейкой) на фотобарабане снимается заряд - тем самым на поверхность барабана помещается скрытое изображение. Тонер, взависимости от знака его заряда, может притягиваться к поверхности, сохранившей скрытое изображение или фону. Далее узел проявления на фотобарабан наносит тонер, после этого барабан прокатывается по бумаге, и тонер переносится на бумагу коротроном переноса, либо валом переноса. После этого бумага проходит через блок термозакрепления для фиксации тонера, а фотобарабан очищается от остатков тонера и разряжается в узле очистки.

Однако прежде чем технология дошла до рядового потребителя прошло очень много времени. Первым устройством, которое можно назвать первым лазерным принтером, стал EARS (Ethernet, Alto, Research character generator, Scanned Laser Output Terminal) изобретённый в 1972 году в корпорации Xerox, серийное производство было налажено во второй половине 70х. Принтер Xerox 9700 можно было приобрести в то время за 350 тысяч долларов, зато печатал он со скоростью 120 стр./мин.

Эра домашних принтеров началась с 1985 года, когда на рынке появились принтеры LaserJet от Hewlett-Packard и LaserWriter от Apple Computer.

6) Термические принтеры

Термические принтеры – цветные принтеры высокого класса – применяются для получения цветного изображения с качеством, близким к фотографическому. Их применение весьма ограничено.

В термических принтерах используют три технологии цветной термопечати: струйный перенос расплавленного красителя (термопластичная печать); контактный перенос расплавленного красителя (термовосковая печать) и термоперенос красителя (сублимационная печать).

Термопластичная печать, или технология Phast Change Ink-Jet, основана на получении изображения нанесением на бумагу капель расплавленного воскообразного красителя. Для этого восковые стерженьки для каждого первичного цвета красителя постепенно расплавляются при температуре 90 градусов специальным нагревательным элементом. Расплавленные красители попадают в отдельные резервуары, откуда подаются насосом в пьезоэлектрическую печатающую головку. Капли воскообразного красителя мгновенно застывают на бумаге, обеспечивая хорошее сцепление. Термопластичная печать исключает просачивание и растекание красителей, что позволяет получить высокое качество изображения, невысокую стоимость одной копии даже при двухсторонней печати. Однако скорость печати невысока.

Термовосковая печать, или технология Termal Wax Transfer, реализуется в принтерах с термопереносом. Принцип действия такого принтера в том, что термопластичное красящее вещество, представляющее собой краситель, растворенный в воске, наносится на тонкую лавсановую пленку толщиной 5 мкм. Пленка перемещается лентопротяжным механизмом, конструкция которого аналогична конструкции лентопротяжного механизма матричного принтера. На бумагу краситель переносится в том месте, где нагревательными элементами (аналогами сопел в струйных принтерах и игл в матричных) обеспечивается температура 70-80 градусов. Для получения цветного изображения применяется метод CMYK, т.е. выполняются четыре прохода: по одному проходу для нанесения каждого первичного цвета и один – для черного цвета. В связи с этим скорость цветной печати принтеров с термопереносом 1-2 страницы в минуту. Стоимость выведенной на печать страницы с изображением выше, чем у струйных принтеров, поскольку используется специальная бумага. Преимуществом принтеров с термопереносом является получение высококачественных цветных изображений с воспроизведением до 16,7 млн цветов как на бумаге, так и на пленке.

Сублимационная печать основана на сублимации, т. е. на переходе вещества из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу. Технология сублимационной печати достаточно близка к технологии термопереноса. Принципиальным отличием является нагрев элементов печатающей головки до температуры 400 °С. Красящее вещество сублимирует с подложки и осаждается на бумаге или ином носителе. Комбинацией цветов красителей по методу CMYK достигается цветовая палитра фотографического качества. Широкое применение термических принтеров с сублимационной технологией ограничивается высокой стоимостью каждой копии изображения.

 

 

---

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:

©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.