Струйные принтеры

Оглавление

 

 

Введение

 

Первой фирмой, изготовившей струйный принтер, является «Hewlett-Packard». Эра домашних принтеров началась с 1985 года, когда на рынке появились  принтеры «LaserJet» от «Hewlett-Packard» и «LaserWriter» от «Apple Computer». В 1981 году термическая технология струйной печати была представлена на выставке «Canon Grand Fair». В 1985 году — появилась первая коммерческая модель такого монохромного принтера — «Canon» BJ-80, в 1988 году появился первый цветной принтер — BJC-440 формата A2, разрешением 400 dpi.

По принципу действия струйные принтеры отличаются от матричных  безударным режимом работы за счет того, что их печатающая головка  представляет собой набор не игл, а тонких сопел, диаметры которых составляют десятые доли миллиметра. В этой же головке установлен резервуар с жидкими чернилами, которые через сопла, как микрочастицы, переносятся на материал носителя.

Актуальность нашей  работы заключается в рассмотрении своеобразия функционирования струйных принтеров, отличающихся низкой ценой,  возможностью печати в цвете, более высокой скоростью печати, чем у матричных принтеров, низким шумом при работе В струйных принтерах в основном используют оригинальные методы нанесения чернил: пьезоэлектрический, метод газовых пузырей и метод «drop on demand», на которые стоит обратить отдельное внимание.

Объектом нашей работы являются периферийные компьютерные устройства (в частности, принтеры) с особым функциональным расширением возможностей.

Предметом исследования выступают струйные принтеры.

Цель нашей работы заключается в изучении особенностей устройства и работы струйных принтеров, являющихся логическим продолжением эволюционирующих периферийных устройств.

Достижение цели предполагает решения ряда исследовательских задач:

1) составить представление о функциональных особенностях струйного принтера;

2) определить назначение  и классификацию принтеров;

3) изучить классификацию принтеров по принципу переноса изображения на носитель;

4) рассмотреть принцип работы струйного принтера;

5) изучить специфические  способы распыления красителя в струйном принтере;

6) рассмотреть устройство струйного принтера.

Теоретической базой  для написания работы послужили  труды  С. Золотова, М.Ф. Меняева, С.В.Симоновича в области изучения периферийных устройств компьютера и отдельно различных видов принтеров.

Основными методами нашей  работы являются описательный и сопоставительный. Выбор методов обусловлен целью  и задачами нашего изучения.

Струйный принтер является дальнейшим развитием идеи матричного принтера, поэтому в его конструкции сохранены многие из элементов предшественника. Главным элементом струйного принтера является печатающая головка. Печатающая головка состоит из большого количества сопел, к которым подводятся чернила. Чернила подаются к соплам за счет капиллярных свойств и удерживаются от вытекания за счет сил поверхностного натяжения жидкости. В головку встроен специальный механизм, позволяющий выбрасывать из сопла микроскопическую капельку чернил. В зависимости от устройства этого механизма различают принадлежность принтера к тому или иному классу.

Таким образом, современные струйные принтеры ― самые дешевые печатные устройства. Качество печати современного струйного принтера сравнимо с лазерным, скорость печати также приближается к скорости младшей линейке лазерных принтеров. Качество цветной печати на специальной бумаге практически неотличимо от качества фотографий. Единственный существенный недостаток, не дающий струйным принтерам полностью заполонить рынок ― это высокая стоимость расходных материалов у дешевых моделей принтеров. В струйных принтерах в основном используют следующие методы нанесения чернил: пьезоэлектрический, метод газовых пузырей и метод «drop on demand».

 

1. Функциональные особенности струйного принтера

1.1. Назначение  и классификация принтеров

 

Принтер — «периферийное устройство компьютера, предназначенное для вывода информации на твёрдый носитель, обычно на бумагу. Процесс печати обычно называют «выводом на печать», а получившийся документ — «распечаткой» или «твёрдой копией» (калька с английского hard copy)» [4; с. 213]. Принтер относится к терминальным устройствам компьютера. Принтеры имеют преобразователь цифровой информации, хранящейся в запоминающих устройствах компьютера, фотоаппарата и цифровой памяти, в специальный машинный язык.

В настоящее время  получили распространение многофункциональные устройства (МФУ), в которых в одном приборе объединены функции принтера, сканера, копировального аппарата и телефакса. Такое объединение рационально технически и удобно в работе. Широкоформатные (А3, А2 и более) принтеры иногда ошибочно называют плоттерами.

По принципу переноса изображения на носитель принтеры делятся  на: литерные; матричные; лазерные (также светодиодные принтеры); струйные; сублимационные; термические.

По количеству цветов печати — на чёрно-белые (монохромные) и цветные. Монохромные принтеры имеют несколько градаций, обычно 2—5, например: чёрный-белый, одноцветный (или красный, или синий, или зелёный) — белый, многоцветный (чёрный, красный, синий, зелёный) — белый. Монохромные принтеры имеют свою собственную нишу и вряд ли (в обозримом будущем) будут полностью вытеснены полноцветными. Матричные принтеры, несмотря на то, что многие считают их устаревшими, все ещё активно используются для печати, в лабораториях, банках, бухгалтериях, в библиотеках для печати на карточках, для печати на многослойных бланках, а также в тех случаях, когда необходимо получить второй экземпляр документа через копирку.

По соединению с источником данных (откуда принтер может получать данные для печати), или интерфейсу:

• по проводным каналам: через последовательный порт, через параллельный порт (IEEE 1284), по шине Universal Serial Bus (USB), через локальную сеть (LAN, NET);

• посредством беспроводного соединения: через ИК-порт (IRDA), по Bluetooth, по Wi-Fi [6; с. 61].

ИК-соединение возможно только с устройством, находящимся  в прямой видимости, в то время  как использующие радиоволны интерфейсы Bluetooth и Wi-Fi функционируют на расстоянии до 10—100 метров.

Некоторые принтеры (в  основном струйные фотопринтеры) располагают  возможностью автономной (т. е. без посредства компьютера) печати, обладая устройство чтения flash-карт или портом сопряжения с цифровым фотоаппаратом, что позволяет  осуществлять печатать фотографий напрямую с карты памяти или фотоаппарата.

Сетевой принтер —  принтер позволяющий принимать  задания на печать (см. Очередь печати) от нескольких компьютеров, подключенных к локальной сети. Программное  обеспечение сетевых принтеров  поддерживает один или несколько специальных протоколов передачи данных, таких как IPP. Такое решение является наиболее универсальным, так как обеспечивает возможным вывод на печать из различных операционных систем, чего нельзя сказать о Bluetooth- и USB-принтерах.

1.2. Классификация  принтеров по принципу переноса

изображения на носитель

 

Матричные принтеры —  старейшие из ныне применяемых типов  принтеров, их механизм был изобретён  в 1964 году японской корпорацией «Seiko Epson». Изображение формируется печатающей головкой, которая состоит из набора иголок (игольчатая матрица), приводимых в действие электромагнитами. Головка передвигается построчно вдоль листа, при этом иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, формируя точечное изображение.

Основными недостатками матричных принтеров являются монохромность (хотя существовали и цветные матричные принтеры, по очень высокой цене), низкая скорость работы и высокий уровень шума, который достигает 25 дБ.

Выпускаются также высокоскоростные линейно-матричные принтеры, в которых большое количество иголок равномерно расположены на челночном механизме (фрете) по всей ширине листа. Матричные принтеры, несмотря на полное вытеснение их из бытовой и офисной сферы, до сих пор достаточно широко используются в некоторых областях (банковское дело ― печать документов под копирку и др.).

Термосублимация (возгонка) — это быстрый нагрев красителя, когда минуется жидкая фаза. Из твёрдого красителя сразу образуется пар. Чем меньше порция, тем больше фотографическая  широта (динамический диапазон) цветопередачи. Пигмент каждого из основных цветов, а их может быть три или четыре, находится на отдельной (или на общей многослойной) тонкой лавсановой ленте (термосублимационные принтеры фирмы «Mitsubishi Electric»). Печать окончательного цвета происходит в несколько проходов: каждая лента последовательно протягивается под плотно прижатой термоголовкой, состоящей из множества термоэлементов. Эти последние, нагреваясь, возгоняют краситель. Точки, благодаря малому расстоянию между головкой и носителем, стабильно позиционируются и получаются весьма малого размера [5; с. 51].

К серьёзным проблемам  сублимационной печати можно отнести  чувствительность применяемых чернил к ультрафиолету. Если изображение  не покрыть специальным слоем, блокирующим  ультрафиолет, то краски вскоре выцветут. При применении твёрдых красителей и дополнительного ламинирующего слоя с ультрафиолетовым фильтром для предохранения изображения, получаемые отпечатки не коробятся и хорошо переносят влажность, солнечный свет и даже агрессивные среды, но возрастает цена фотографий. За полноцветность сублимационной технологии приходится платить большим временем печати каждой фотографии (печать одного снимка 10×15 см принтером «Sony» DPP-SV77 занимает около 90 секунд). Фирмы-производители пишут о фотографической широте цвета в 24 бит, что больше желаемое, чем действительное. Реально, фотографическая широта цвета не более 18 бит. Наиболее известными производителями термосублимационных принтеров являются «Canon» и «Sony».

Прародитель современной лазерной печати появилась в 1938 году — Честер Карлсон изобрёл способ печати, названный электрография, затем переименованный в ксерографию. Принцип технологии заключался в следующем: По поверхности фотобарабана коротроном (скоротроном) заряда (вал заряда) равномерно распределяется статический заряд, после этого светодиодным лазером (в светодиодных принтерах — светодиодной линейкой) в нужных местах этот заряд снимается — тем самым на поверхность фотобарабана помещается скрытое изображение. Далее на фотобарабан наносится тонер. Тонер притягивается к разряженным участкам поверхности фотобарабана, сохранившей скрытое изображение. После этого фотобарабан прокатывается по бумаге, и тонер переносится на бумагу коротроном переноса (вал переноса). После этого бумага проходит через блок термозакрепления (печка) для фиксации тонера, а фотобарабан очищается от остатков тонера и разряжается в узле очистки.

Первым лазерным принтером  стал «EARS» (Ethernet, Alto, Research character generator, Scanned Laser Output Terminal), изобретённый и созданный в 1971 году в корпорации «Xerox», а их серийное производство было налажено во второй половине 1970-х. Принтер «Xerox» 9700 можно было приобрести в то время за 350 тысяч долларов, зато печатал он со скоростью 120 стр./мин.

Первый принтер, получивший название «UNIPRINTER», был создан в 1953 году компанией «Remington Rand» для компьютера «UNIVAC». 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 алфавитно-цифровыми печатающими устройствами (АЦПУ). Их распечатки можно узнать по шрифту, похожему на шрифт пишущей машины и «прыгающим» по строке буквам. Скорость вывода барабанного принтера была и остаётся самой высокой среди всех известных печатающих устройств, но и она далеко не являлась пределом возможности данной технологии. Печать производилась на рулонной бумаге, из-за чего системщики называли результат распечатки «простынёй».

Ромашковые (лепестковые) принтеры (daisywheel printer) 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 не чёрного цвета — получить «цветной» отпечаток.

Шаровые принтеры («IBM Selectric») по принципу действия похожи на ромашковые принтеры, но литероноситель (печатающая головка) имел форму шара с выпуклыми буквами. Гусеничные принтеры (train printer). Набор букв закреплён на гусеничной цепи. Цепные печатающие устройства (chain printer) отличались размещением печатающих элементов на соединённых в цепь пластинах. Телетайпные принтеры состояли из электромеханической части, повторяющей электрическую печатную машинку, и модема. То есть, в один блок были объединены электрическая клавиатура, электромеханический рычаговый символьный принтер и устройство приёма и передачи информации по каналу связи. Дополнительно подключалось устройство записи и считывания перфоленты, обычно 5-рядной (5-битной).

Термические принтеры фирмы  «Xerox» характеризуются расходным материалом — веществом на основе парафина, плавящимся при 60 градусов по Цельсию. Японская компания «PrePeat» всерьез задумалась о защите окружающей среды и выпустила принтер, не требующий для работы ни чернил, ни тонера, ни бумаги. Для печати используется тонкий белый пластик. Перед повторной печатью лист автоматически очищается в принтере [8; с. 281].

В последнее время на рынке офисной  техники появились принтеры, программное  обеспечение которых поддерживает непосредственное подключение к Интернету (обычно через роутер), что позволяет такому принтеру функционировать независимо от компьютера. Такое подключение обеспечивает ряд дополнительных возможностей:

• печать документов или веб-страниц прямо с дисплея принтера;

• печать документов или веб-страницу с любого веб-устройства (в том числе удалённого) без необходимости установки на нём драйвера принтера;

• просмотр состояния принтера и управление заданиями печати с помощью любого браузера вне зависимости от местонахождения;

• оперативное автоматическое обновление программного обеспечения принтера [7; с. 374].

1.3. Принцип работы  струйного принтера

 

Первой фирмой, изготовившей струйный принтер, является «Hewlett-Packard». Эра домашних принтеров началась с 1985 года, когда на рынке появились принтеры «LaserJet» от «Hewlett-Packard» и «LaserWriter» от «Apple Computer». В 1981 году термическая технология струйной печати была представлена на выставке «Canon Grand Fair». В 1985 году — появилась первая коммерческая модель такого монохромного принтера — «Canon» BJ-80, в 1988 году появился первый цветной принтер — BJC-440 формата A2, разрешением 400 dpi.