Струйные принтеры

Каждый из этих двух способов по-своему привлекателен, однако каждый из них не свободен и от недостатков.

Пьезоэлектрическая технология наиболее дешевая, отличается более  высокой надежностью (т. к. не используется высокая температура). Этот способ управления менее инерционен, чем нагрев, что позволяет повысить скорость печати.

Пузырьковая технология связана  с высокой температурой. При высокой  температуре нагреватель со временем покрывается слоем нагара, поэтому  в принтерах, использующих эту технологию, печатающая головка довольно часто  выходит из строя. В таких случаях  она вместе с резервуаром для  чернил образует конструктивный единый узел.

Печатающие головки могут  конструктивно объединяться с чернильным картриджем и заменяться одновременно с ним, а могут быть установлены  в принтере постоянно - при этом заменяется только картридж. Каждый из этих вариантов  имеет свои достоинства и недостатки. Казалось бы, что чернильная емкость  без печатающей головки должна стоить намного дешевле, чем в комбинации с печатающей головкой. На деле этого  не происходит и заметного удешевления  эксплуатации при постоянно установленной в принтере печатающей головки не наблюдается. В то же время, легко сменная печатающая головка позволяет легко выйти из затруднений, связанных с засыханием чернил в ее каналах. Следует помнить, что если чернила засохнут в головке, то ее, как правило, следует менять, если своевременно не будут приняты соответствующие меры. Для того, чтобы уменьшить риск засыхания чернил в каналах головки, предусматривается специальное положение парковки. В большинстве принтеров предусмотрена функция очистки сопел. Тем не менее, все это не дает полной уверенности, что при эксплуатации печатающую головку не придется менять.

Головка вместе с емкостями  для чернил закрепляется на каретке, которая по специальной направляющей совершает возвратно-поступательное движение поперек листа бумаги. Хотя способ объединения печатающей головки  и емкости для чернил конструктивно  наиболее прост и в силу этого  получил самое широкое распространение, он не является оптимальным. Дело в  том, что каретка должна достаточно быстро двигаться, а также достаточно быстро изменять направление движения, ибо скоростью ее движения определяется скорость печати. Для этого подвижная  каретка должна быть мало инерционной, т. е. иметь, возможно, меньшую массу. С этой целью уменьшают объем  емкости для чернил. Поэтому, предпочтительнее оказывается размещение емкости  для чернил на неподвижной части  принтера, а подачу чернил к печатающим головкам осуществлять с помощью  специальных трубопроводов.

Такая система позволяет  повысить скорость печати и одновременно увеличить емкости для чернил, однако система трубопроводов конструктивно  столь сложна, что такая конструкция  используется очень редко.

В процессе печати лист бумаги перемещается вдоль тракта печати при  помощи специального механизма. Его  основу составляет обрезиненный валик, приводимый во вращение шаговым двигателем. К валику бумага прижимается вспомогательными обрезиненными роликами. Протяжка происходит за счет сил трения при повороте валика. В старых конструкциях принтеров  бумага для печати заправлялась в  принтер полистно. Это было очень  неудобно, так как при печати многостраничных  документов требовалось постоянное присутствие оператора только для  того, чтобы вкладывать в принтер  очередной лист бумаги и повторно запускать процесс печати.

В современных принтерах  процесс подачи бумаги автоматизирован. В приемный лоток принтера можно  заложить перед началом печати стопку бумаги, очередной лист из которой  по мере необходимости автоматически  будет захватываться, и подаваться в печатный тракт. Количество листов бумаги, которое может быть заложено в приемный лоток в разных моделях  принтеров отличается, но обычно оно  составляет 50-100 листов.[13,36] Драйверы, управляющие  процессом печати, позволяют устанавливать  необходимое количество копий и  указывать страницы или части  страниц, которые должны быть распечатаны. Автоматизация процесса подачи бумаги сделала эксплуатацию принтера исключительно  комфортной. Эти удобства особенно ощутимы при больших объемах  печати: достаточно заложить в приемный лоток бумагу, указать параметры  печати и запустить выполнение программы  печати. Все остальное принтер  сделает автоматически. Дальнейшее развитие идеи автоматизации привело  к созданию принтеров, которые позволяют  производить печать в автоматическом режиме, используя обе стороны  листа. Правда, такие устройства еще  достаточно дороги и используются лишь в некоторых дорогих моделях  принтеров.

Конструктивно устройство для  подачи бумаги выполняется различно в разных типах принтеров, однако существуют две основных схемы, те или  иные варианты которых используются наиболее часто. Каждая из этих схем по-своему удобна, и, в то же время, каждая не свободна от некоторых недостатков. Схемы  с верхней подачей бумаги требуют  наличия достаточной зоны обслуживания сверху корпуса принтера, поэтому  такие принтеры мало пригодны (или иногда даже вовсе не пригодны) для установки в нишах с ограниченной высотой. Расположенный снизу приемный лоток часто делается откидным, а иногда и вовсе отсутствует. При таком устройстве принтер занимает меньше места на рабочем столе, что иногда немаловажно. Такая конструкция используется в принтерах Epson, Canon. В схемах с нижней подачей приемный лоток располагается над подающим, что обеспечивает максимум удобств при эксплуатации. Такая схема расположения лотков характерна для большинства струйных принтеров, выпускаемых под торговой маркой HP. Ненужность верхней зоны обслуживания позволяет устанавливать этот принтер в нишах ограниченной высоты (равной высоте самого принтера). К недостаткам таких принтеров следует отнести то, что они занимают больше места на рабочем столе. Иногда это компенсируется возможностью складывать приемный и подающий лотки в нерабочем состоянии. В таких случаях, для приведения принтера в работоспособное состояние необходимы вспомогательные операции по приведению лотков в рабочее положение. В большинстве принтеров HP лотки не складываются, что обеспечивает постоянную готовность к работе.

Синхронное взаимодействие всех механизмов принтера, а также  его связь с системным блоком ПК обеспечивается устройством управления. Это сложное электронное устройство, представляющее собой мини-компьютер. Именно оно осуществляет двухсторонний  обмен информацией с ПК, хранение и необходимые преобразования информации, формирование управляющих сигналов на рабочие органы принтера.

Для контроля за состоянием принтера обычно предусмотрены элементы управления и индикации. Управление осуществляется при помощи кнопок, а индикация - светодиодов. Число органов управления, как правило, невелико, а иногда они вообще отсутствуют, а управление принтером и индикация его состояния производятся при помощи самого ПК.

Для подключения принтера к ПК используется параллельный порт. Первоначально принтеры подключались к ранее разработанному последовательному  порту RS-232. Однако этот порт был достаточно дорогим (он не интегрировался в системную  плату, как это принято сегодня, а располагался на отдельной плате  расширения), что останавливало потенциальных  покупателей принтеров. С целью  решения этой проблемы фирма Centronics в 1976 году разработала специально для подключения принтеров параллельный 8-ми битный интерфейс.

Новый интерфейс оказался не только дешевле последовательного, но и гораздо производительнее обеспечивая 500 Кбит/с (вместо 20 Кбит/с для последовательного порта). Единственным недостатком нового порта была относительно небольшая длина соединительного кабеля, которая для нормальной работы не должна превышать 1,8м (против 15м для последовательного порта).[13,41] Этот недостаток для работы с принтером был несущественен по сравнению с массой достоинств, и новый интерфейс стал повсеместно применяться для подключения принтеров. С тех пор параллельный порт неоднократно усовершенствовался.

Все элементы конструкции, входящие в принтер, собраны на металлическом  шасси, которое часто выполняет роль нижней плоскости принтера. Элементы конструкции закрыты пластмассовым корпусом. Центральную часть принтера занимает тракт прохождения бумаги. Слева обычно размещаются элементы привода, а с правой стороны - место парковки головок. Здесь часто размещаются устройства управления и контроля и управляющая электроника.

Обычно компоновка принтера достаточно плотная и, несмотря на кажущиеся  большие габариты, свободное место  внутри принтера практически отсутствует. Это обстоятельство иногда вынуждает  делать выносной блок питания, который  в эксплуатации менее удобен. Встроенные блоки питания обычно устанавливаются  в принтерах Epson, для принтеров HP и Canon характерен выносной блок питания.

Вопрос 2. Принцип  действия и параметры

2.1 Принцип работы

Принцип работы струйных принтеров  напоминает игольчатые принтеры. Вместо иголок здесь применяются тонкие сопла, которые находятся в головке  принтера. В этой головке установлен резервуар с жидкими чернилами, которые через сопла как микрочастицы переносятся на материал носителя. Число сопел находится в диапазоне  от 16 до 64, а иногда и до нескольких сотен.[14,18]

Для хранения чернил используются два метода:

1) головка принтера объединена  с резервуаром для чернил; замена  резервуара с чернилами одновременно  связана с заменой головки;

2) используется отдельный  резервуар, который через систему  капилляров обеспечивает чернилами  головки принтера.

В основе принципа действия струйных принтеров лежат:

-пьезоэлектрический метод;

-метод газовых пузырей.

Для реализации пьезоэлектрического  метода в каждое сопло установлен плоский пьезокристалл, связанный с диафрагмой. Под воздействием электрического тока 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. Струйные принтеры с использованием данной технологии выпускают фирмы Epson, Brother и др.

Метод газовых пузырей  базируется на термической технологии. Каждое сопло оборудовано нагревательным элементом, который, при пропускании  через него тока, за несколько микросекунд  нагревается до температуры около 500 градусов.[14,24] Возникающие при  резком нагревании газовые пузыри стараются  вытолкнуть через выходное отверстие  сопла 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. Данная технология используется в изделиях фирм Hewlett-Pаckard и Canon.

Цветные струйные принтеры имеют более высокое качество печати по сравнению с игольчатыми  цветными принтерами и невысокую  стоимость по сравнению с лазерными. Цветное изображение получается за счет использования (наложения друг на друга) четырех основных цветов. Уровень шума струйных принтеров значительно ниже, чем у игольчатых, поскольку его источником является только двигатель, управляющий перемещением печатающей головки. При черновой печати скорость струйного принтера значительно выше, чем у игольчатого. При печати с качеством LQ скорость составляет 3-4 (до 10) страницы в минуту.[7,23] Качество печати зависит от количества сопел в печатающей головке - чем их больше, тем выше качество. Большое значение имеет качество и толщина бумаги. Выпускается специальная бумага для струйных принтеров, но можно печатать на обычной бумаге плотностью от 60 до 135 г/кв.м. В некоторых моделях для быстрого высыхания чернил применяется подогрев бумаги. Разрешение струйных принтеров при печати графики составляет от 300*300 до 720*720 dpi.[2,33]

Основной недостаток струйного  принтера:

- возможность засыхания  чернил внутри сопла, что приводит  к необходимости замены печатающей  головки.

2.2 Технические  характеристики струйного принтера

Шум

В отличие от игольчатых или матричных принтеров, являющихся ударно-механическими, струйные принтеры работают тихо. Лишь двигатель, который  управляет головкой принтера, и двигатель, управляющий движением бумаги, издают легкое гудение. Уровень шума составляет около 40 дБ, что на 15 дБ меньше, чем  у игольчатых принтеров.[2,36] Однако уровень шума струйных принтеров  все же выше, чем у лазерных 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 (Letter Quality) 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, примерно 0,5 - 1 страниц в минуту. Фото-печать длится ещё дольше, длительность печати одной страницы может доходить до 4 минут на страницу.[2,41] Последние современные модели являются быстродействующими и могут использоваться для работы в сети.

Переход от знаков в секунду (cps) к страницам в минуту связан, по всей видимости, с повсеместным переходом на семейство операционных систем Microsoft Windows (MS Windows 95, Windows NT) и им подобных. В этих системах принтеры не печатают в текстовом режиме, поэтому скорость печати не корректно измерять в знаках в секунду.

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). Современные струйные принтеры способны печатать на многих типах бумаги.

Это только документированный  список, указанный в технической  документации к данной модели.

В принципе, можно отказаться от специальной бумаги, предлагаемой различными изготовителями. Для печати на струйных принтерах хорошо зарекомендовала  себя бумага для ксероксов, плотность  которой равна 80 г/м². Примером может служить бумага ZOOM Plus, ZOOM Ultima, DATA COPY и др.[2,44]

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.