ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Устройства вывода
ПРИНТЕРЫ
Принтеры — это устройства, которые служат для вывода данных из ЭВМ. По принципу действия различают матричные, струйные принтеры (безударные матричные), принтеры с термопереносом восковой мастики, сублимационные принтеры, лазерные и светодиодные принтеры.
Во все принтеры встроено некоторое число шрифтов, например 10 шрифтов в точечно-матричном принтере и 10.. .40 — в лазерном. Такие встроенные шрифты называются шрифтами принтера.
Матричные принтеры. При ударном принципе действия изображение на бумаге получают механическим воздействием на нее, как правило, через красящую ленту, из которой выдавливается краситель. В настоящее время наибольшее распространение получили печатающие устройства с многоэлементными матричными печатающими головками, каждый печатающий элемент которых при воздействии на носитель записи создает отдельную точку. Комбинация точек формирует изображение знака. Каждый печатающий элемент головки представляет собой тонкий стержень, соединенный с автономным быстродействующим электроприводом. Разрешающая способность матричных принтеров определяется количеством точек, которые принтер способен вывести на отрезке единичной длины в вертикальном и горизонтальном направлениях. Разрешающая способность по вертикали определяется между соседними штырьками в печатающей головке, разрешающая способность по горизонтали — размером шага печатающей головки вдоль строки (его обычно выбирают равным расстоянию между штырьками).
Матричные принтеры сегодня практически не используются. Наибольшее распространение получили безударные печатающие устройства, особенно широко применяются электрографический (лазерный) и струйный способы регистрации.
Струйные принтеры. В струйных печатающих устройствах изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу. Выброс микрокапель красителя происходит под давлением, которое развивается в печатающей головке за счет парообразования. В некоторых моделях капля выбрасывается щелчком в результате пьезоэлектрического эффекта — этот метод позволяет обеспечить более стабильную форму капли, близкую к сферической. Качество печати изображения во многом зависит от формы капли и ее размера, а также от характера впитывания жидкого красителя поверхностью бумаги. В этих условиях особую роль играют вязкостные свойства красителя и свойства бумаги.
К положительным свойствам струйных печатающих устройств следует отнести относительно небольшое количество движущихся механических частей и, соответственно, простоту и надежность механической части устройства и его относительно низкую стоимость. Основным недостатком, по сравнению с лазерными принтерами, является нестабильность получаемого разрешения, что ограничивает возможность их применения в черно-белой полутоновой печати.
В то же время сегодня струйные принтеры нашли очень широкое применение в цветной печати. Благодаря простоте конструкции они намного превосходят цветные лазерные принтеры по показателю качество/цена. При разрешении выше 600 dpi они позволяют получать цветные оттиски, превосходящие по качеству цветные отпечатки, получаемые фотохимическими методами.
Струйная технология является на сегодня достаточно популярной для получения цветных изображений. В большинстве струйных принтеров красящая капля генерируется по запросу, т.е. с поступлением управляющего сигнала из отверстия сопла вылетает только одна капля. При этом используют многоканальные струйные головки. Для генерации капель в сопряженном с выходными отверстиями сопл канале с чернилами возбуждают ударную волну, которая, дойдя до отверстия, выбрасывает каплю. Струйные чернильные принтеры (Ink Jet) относятся, как правило, к классу последовательных матричных безударных печатающих устройств. Наиболее распространены два способа возбуждения ударной волны: возбуждение пьезоэлемента (piezo ink-jet) и нагревание микрорезистора (bubble-jet — пузырьковая технология). У чернильных устройств, как, впрочем, и у ударных матричных принтеров, печатающая головка движется относительно неподвижной бумаги.
В головках с пьезоприводом используется деформация пьезокристалла под воздействием электрического поля. Изменение размеров пьезоэлемента, расположенного сбоку сопла и связанного с диафрагмой, приводит к выбрасыванию капли. Достоинство головок с пьезоприводом — неограниченный срок службы, недостаток — повышенная трудоемкость при изготовлении.
Принтеры с термопереносом восковой мастики. Принцип работы принтера с термопереносом восковой мастики (thermal wax transfer) состоит в том, что термопластичное красящее вещество, нанесенное на тонкую подложку, попадает на бумагу именно в том месте, где нагревательными элементами (аналогами сопел и игл) печатающей головки обеспечивается должная температура.
Основными составными частями печатающей головки термопринтера являются несколько крошечных нагревательных элементов, которые расположены примерно так же, как иглы в обычном матричном ударном принтере — друг над другом в два ряда. Как у струйных и ударных матричных принтеров, печатающая головка термопринтера позиционируется только в горизонтальном направлении, а бумага подается в вертикальном (последовательные принтеры). Поскольку между печатающей головкой и бумагой механический контакт от-
сутствует, термопріштерьі относятся к классу безударных устройств. Такие принтеры практически сняты с производства мировыми производителями.
Сублимационные принтеры. Это уникальные устройства, которые не переносят краску непосредственно на страницу. В их печатных головках установлены тысячи термических элементов, с высокой точностью нагревающие красители на трех- или четырехцветной пластиковой ленте до тех пор, пока они не переходят в газообразное (сублимированное) состояние. Газообразный краситель впитывается специальной подложкой на базе полистирола, формируя один из 16 миллионов цветов в каждой точке, размер которой определяется разрешением принтера. В результате появляется нерастрированное изображение, в котором плавные градации цветов создаются без использования полутоновых растров. Качество изображения высокое, но эти устройства довольно медленные (печать одной страницы с максимальным качеством может длиться до 12 минут) и дороги в обслуживании, а если не применять специальных защищающих от воздействия ультрафиолета покрытий, полученные на них отпечатки выцветают.
В цветных печатающих устройствах используется субтрактивная модель цве- тообразования. Первичными цветами являются пурпурный (Cyan), розовый (Magenta) и желтый (Yellow). Смешение всех трех цветов дает черный цвет, но для получения истинно черного цвета используется отдельный черный краситель (black), поэтому такая модель цветообразования называется CMYK.
Лазерные принтеры (рис. 10.2) обеспечивают высокое качество печати, не уступающее, а во многих случаях и превосходящее полиграфическое. Они отличаются также высокой скоростью печати, которая измеряется встра- ницах в минуту (ppm — page per minute). В этих принтерах для печати используется принцип ксерографии: изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички краски. кис. г и./. лазерный принтер
Отличие лазерного принтера от обычного ксерокопировального аппарата состоит в том, что печатающий барабан электризуется с помощью лазера, которым управляет драйвер устройства.
В основе лежит электрофотографический способ регистрации, при котором создают скрытое электронное изображение на промежуточном носителе записи с фотопроводниковым слоем на поверхности, визуализируют это изображение мелкодисперсным красящим порошком-тонером, получая при этом порошковое изображение, которое затем переносят на конечный носитель — бумагу и закрепляют термическим способом.
Изображение переносится строка за строкой и определяется шагом барабана. Для большинства барабанов шаг составляет 1 /600 дюйма, для разрешения 1/1200 дюймов или 47 точек на миллиметр требуется улучшенный механизм.
Для получения электронного изображения в виде потенциального рельефа используют лазерные и светодиодные источники излучения. Во всех лазерных принтерах развертку лазерного луча вдоль строки производят электромеханическим путем с помощью вращающегося зеркального многогранника или призмы. В качестве фотопроводникового слоя, который нанесен на барабан, применяют композитные неорганические вещества (селен-теллур) или органические фотопроводниковые вещества. Заряженные противоположно частички тонера по разному притягиваются к различным градациям потенциального рельефа. Скрытое электронное изображение визуализируют с помощью магнитной кисти (подаваемый лист заряжается так, чтобы тонер с барабана притягивался к бумаге). Порошковое изображение на бумаге закрепляют, используя термический или термосиловой способ фиксации (прокатывают между двух нагретых валов).
К основным параметрам лазерных принтеров относятся:
- разрешающая способность — dpi (dots per inch — точек на дюйм);
- производительность — страницы в минуту (ppm — page per minute);
- формат используемой бумаги;
- объем собственной оперативной памяти;
- стоимость расходных материалов для получения одного печатного листа стандартного формата А4.
К расходным материалам относятся тонер и барабан, который после печати определенного количества оттисков утрачивает свои свойства. Основное преимущество лазерных принтеров заключается в возможности получения высококачественных отпечатков. Модели сред него класса обеспечивают разрешение печати до 600 dpi, а профессиональные модели — до 1200 dpi.
Светодиодные принтеры. В LED принтерах (Light Emitting Diod) полупроводниковый лазер заменен «гребенкой» мельчайших светодиодов. Разумеется, в данном случае не требуется сложная система вращающихся зеркал и линз.
Принцип действия светодиодных принтеров похож на принцип действия лазерных. Разница заключается в том, что источником света является не лазерная головка, а линейка светодиодов. Поскольку эта линейка расположена по всей ширине печатаемой страницы, отпадает необходимость в механизме формирования горизонтальной развертки и вся конструкция получается проще, надежнее и дешевле. Типичная величина разрешения печати для светодиодных принтеров составляет порядка 600 dpi.
Принтеры имеют встроенный контроллер, который служит для управления работой принтера, и оперативную память.
К наиболее важным функциональным возможностям принтеров относятся такие, как поддержка технологии повышения разрешающей способности, наличие масштабируемых шрифтов (PostScript, TrueType), объем оперативной памяти и т.п. В лазерных принтерах применяются два способа записи текста. В обоих способах принтер имеет словарь для каждого символа любого используемого шрифта. Когда требуется записать букву А, принтер отыскивает форму этого символа, а затем печатает его. В простейшем случае в словаре хранится фактическое изображение символа (его двоичная карта — bitmap). Шрифты такого типа называются шрифтами типа двоичной карты. Во втором, более совершенном способе, форма каждого символа хранится как математическая формула, которая применяется для формирования символа. Такой способ обеспечивает получение масштабируемых шрифтов (они также называются контурными шрифтами, так как по формуле формируется контур символа, который затем заполняется). При первом способе возможна печать символов только тех размеров, для которых имеются двоичные карты. Второй способ допускает печать символов практически любого размера.