Периферийные устройства ПК. 2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ 

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ (МГУПИ)

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

По дисциплине «Интерфейсы периферийных устройств»

 

Тема: Периферийные устройства ПК (принтер)

 

Выполнил: студент 3-го курса вечерней формы обучения, специальность 230101, ИТ-4 группа 1004 (Вс).

 

 

 

 

Студент: Прокофьев А.В.

 

Проверил:

 

___________Кадиев А.Р.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва  2013г.

Периферийные  устройства ПК (принтер)

 

Принтер

 

ЛЕПЕСТКОВЫЕ ПРИНТЕРЫ

Исторически первым типом  принтеров были лепестковые принтеры. Их устройство походило на устройство печатных машинок. То есть у принтеров были такие же литеры, закрепленные на рычагах, как и у простых печатных машинок. При механическом воздействии на рычаг литеры они под действием пружин ударяли по бумаге через копировальную бумагу или специальную красящую ленту и оставляли на бумаге отпечаток буквы. В отличие от печатных машинок в таких принтерах рычаги приводились в движение не при помощи кнопок, а при помощи электромагнитов, включением и выключением которых управляли компьютеры. Данные принтеры имели несколько недостатков:

1. Они не могли выводить графическую информацию, т.к. имели ограниченный набор символов.
2. Низкая скорость вывода информации (около 100-200 знаков в минуту).
3. Сильный шум при работе.
4. Низкая механическая надежность, определяемая большим количеством элементов и большими ударными нагрузками, приходящимися на эти элементы.

Эти недостатки заставили  ученых искать способ повышения качества печатных устройств. И этот способ вскоре был найден.

Было предложено использовать вместо отдельных рычагов с литерами один диск с выгравированными по периметру  на нем литерами символов букв и  знаков. Этот диск при помощи шагового двигателя поворачивался на нужный угол (так, что бы печатаемая буква или символ находилась напротив электромагнита), затем этот электромагнит включался и ударял по выбранной литере. Литера ударяла по бумаге через специальную красящую ленту, и, таким образом, получался отпечаток требуемой буквы или символа на бумаге.

Такие принтеры были способны намного быстрее выводить информацию на бумажный носитель (200-300 знаков в  минуту) и обладали большей механической надежностью, по сравнению с предыдущим типом принтеров. Но на них также было невозможно выводить графическую информацию, они также имели ограниченный набор символов и при работе создавали сильный шум.

Дальнейшее развитие принтеров  привело к созданию вместо диска  сферы, с расположенной на ней  литерой. Эта сфера имела форму булавы, на каждом выступе которой была выгравирована буква. Сфера приводилась в движение при помощи шагового двигателя, поворотом которого выбиралась требуемая литера в ряду, и рычагом, наклон которого выбирал нужный ряд букв. После выбора нужной буквы, включался электромагнит, и литера ударяла по бумаге через красящую ленту, оставляя на ней отпечаток необходимой буквы или символа. Такие принтеры обладали еще большей скоростью печати, однако избавиться от недостатков своих предков так и не смогли.

Подобные принтеры не получили широкого распространения, а лишь послужили  поводом для дальнейших разработок и привели к созданию матричного принтера, который можно встретить  и сегодня.

матричные ПРИНТЕРЫ

 

 

 

Матричные принтеры появились  в эпоху, когда никто всерьез  не задумывался о качественной работе с графикой. Практически все ЭВМ тогда работали в символьном режиме, а значит, таким же узким набором стандартных печатных символов обладал и принтер. Из этого замечания можно сделать соответствующий вывод: на матричном принтере даже сегодня достаточно низкая разрешающая способность и они совершенно не предназначены для адекватного воспроизведения фотографии и других высококачественных графических изображений. Но ввиду того, что обслуживание матричного принтера гораздо дешевле, чем его «собратьев», он до сих пор распространен во многих офисах и типографиях для черновой, пробной печати графики и текста.

Матричные принтеры по типу печатающей головки делятся на:

• • игольчатые (ударные)
• • термопринтеры (безударные).

Термопринтеры редко применяются  в домашних или офисных условиях, а скорее относятся к специальным  типам принтеров.

В игольчатом типе матричных  принтеров для печати используется печатающая головка (ПГ), которая содержит одни или два ряда тонких игл. Каждая игла управляется собственным электромагнитом. Печатающий узел устанавливается на каретке и движется вдоль печатаемой строки, перемещаясь в горизонтальном направлении. При этом иголки в нужный момент ударяют через красящую ленту по бумаге. Это обеспечивает формирование на бумаге символов и изображений. Знаки в строке печатаются последовательно. Многие принтеры могут выполнять печать как при прямом, так и при обратном ходе каретки.

В дешевых моделях принтеров  используются ПГ с 9 иглами. Качество печати в этих принтерах улучшается при печати информации не в один, а в два или четыре прохода ПГ вдоль печатаемой строки. Более качественная и быстрая печать обеспечивается 18- и 24-иголочными принтерами.

Для перемещения красящей ленты используется передаточный механизм. За перемещение каретки и бумагоопорного валика отвечают два двигателя (за каретку - шаговой двигатель, за бумагоопорный валик - двигатель вала).

Существуют модели принтеров  как с широкой (A3), так и с  узкой (А4) кареткой. Высокое качество печати достигается в режимах NLQ для 9-игольчатых (почти машинописное) и LQ - для 24-игольчатых принтеров. Скорость печати матричных принтеров невысока. В зависимости от выбранного качества печати и модели принтера она составляет от 10 до 60 секунд на страницу. Правда, высокопроизводительные модели могут печатать до 380 знаков в секунду.

Существует и разновидность  дорогих матричных игольчатых принтеров, обеспечивающих построчное печатание, а есть и постраничные матричные  принтеры. Вместо маленьких точечно-матричных головок они используют длинные массивы с большим количеством игл. При этом достигается скорбеть порядка 1500 строк в минуту.

В основном, конечно, матричные  ударные печатающие устройства печатают в черно-белом цвете. Однако существуют модели принтеров, работающих с многоцветной печатной лентой (картриджем). Качество такой цветной печати оставляет желать лучшего, а скорость при этом понижается на порядок.

Учитывая все вышесказанное  о матричных игольчатых принтерах, если:

• вас не пугает шум, издаваемый этими печатными устройствами;
• вы печатаете большое количество текстовых документов;
• вас устраивает качество печати как на пишущей машинке;

У всех моделей принтеров  картриджи имеют разную форму  и строение, потому что ширина красящей ленты различна. Картридж, как правило, заменяется целиком.

Таблица характеристик некоторых  видов матричных принтеров 

 

Модель принтера	Citizen Swift24	Epson LQ2550	NEC P6+	OKI ML380
Диаметр иголки, мм	--	--	0,2	0,2
Срок службы головки, млн.зн.	200	--	--	100
Скорость печати, cps	216	400	265	180
Разрешение, dpi	360х360	360х360	360х360	180х360
Объем памяти, Кбайт	8	8	80	32
Уровень шума, Дб	55	55	--	58
Срок службы красящей ленты, млн.зн.	2	3	--	3

 

СТРУЙНЫЕ ПРИНТЕРЫ

Термические принтеры

В зависимости от принципа действия, термические принтеры делятся  на три группы:

• принтеры с термопереносом красителя;
• принтеры с термосублимацией красителя;
• принтеры с твердым красителем.

Они относятся к принтерам  матричного формирования символов, используя  безударную технологию печати.

У термопринтеров вместо игольчатой печатающей головки применяется головка, оснащенная термоматрицей и нагревательными элементами. Принцип работы принтера с термопереносом состоит в том, что термопластичное красящее вещество, нанесенное на тонкой подложке, попадает на бумагу именно в том месте, где нагревательными элементами (аналогами и игл) печатающей головки обеспечивается должная температура (около 70-80 градусов). Конструктивно такой способ печати достаточно прост, к тому же он обеспечивает практически бесшумную работу. Для нанесения цветного изображения требуется, разумеется, три или четыре прохода: по одному для первичных цветов и один в случае использования отдельного черного цвета, что соответственно увеличивает время печати.

Стоимость выведенной страницы с изображением, как правило, намного  дороже, чем для игольчатых принтеров. Для данных устройств также характерна небольшая скорость печати (1-2 страницы в минуту). Тем не менее, принтеры с термопереносом - достаточно надежные устройства, которые не требуют сложного обслуживания и могут воспроизводить цветное изображение (до 16,7 миллионов цветов) как на пленке, так и на бумаге, с разрешающей способностью 200-300 dpi (точек на дюйм).

Для печати на термопринтере  используют специальную термобумагу  или термокопирку, что, безусловно, является основным их недостатком.

Принтеры «с термосублимацией» - это класс специальных цветных печатающих устройств с фотографическим качеством получаемого изображения и широкой гаммой оттенков цвета.

Под сублимацией понимают переход вещества из твердого состояния  в газообразное, минуя стадию жидкости (например, кристаллы йода сублимируют  при нагревании). Эта технология наиболее близка к технологии термопереноса, только элементы печатающей головки нагреваются в данном случае уже до температуры около 400 градусов. Таким образом, порция красителя сублимирует с подложки и осаждается на бумаге или ином носителе.

В принтерах с термосублимацией красителя имеется возможность  точного определения необходимого количества красителя, переносимого на бумагу (например, 19 % cyan, 65 % magenta, 34 % yellow - модель CMYK, с которой работают принтеры), что очень важно при распечатке точных многоцветных графических изображений  в полиграфических условиях. Комбинацией цветов красителей можно подобрать практически любую цветовую палитру.

Но у этих принтеров  очень серьезный недостаток - высокая  стоимость каждой копии изображения (около $2 за страницу).

В качестве примера термосублимационного цветного принтера можно привести модель Mitsubishi CP-7000-DSW, относящуюся к профессиональному  классу. Такой принтер позволяет получать отпечатки фотореалистического качества базового формата А4, а также допускается вывод отпечатков размером 20x21 см и 21x35 см. Область применения этого устройства - профессиональная обработка фотографий и других изображений; настольные издательские системы и печать документации для визуального контроля качества.

Некоторые модели рассчитаны на использование рулонной бумаги различного типа: помимо обычной, напоминающей по плотности фотографическую, поставляется также бумага с дополнительным защитным слоем и бумага для наклеек.

CLP-404 - термопринтер для  нанесения штрих-кодов, текста  и графических изображений на  самоклеящуюся ленту со скоростью  до 100 мм/с.

54-дюймовый цифровой сублимационный  принтер Colograf X8954-DS фирмы Xerox печатает  с разрешением 400 точек на дюйм  и скоростью 2275 м/ч на таких  поверхностях, как стекло или  ткань.

Принтер фирмы Casio специально предназначен для печати снимков  с цифровой фотокамеры QV-10. Больше ни для чего этот принтер, правда, не годится, но свое дело делает идеально: работая на сублимационном принципе, он дает на выходе такое фотографическое качество, что только очень информированный эксперт даст верную оценку происхождения вышедшей из этого принтера фотографии.

Итак, если по роду вашей  профессиональной деятельности вы связаны  с цифровыми фотографиями, лучший выбор - термосублимационный принтер.

Принцип действия принтеров с твердым красителем примерно следующий. Восковые стерженьки для каждого первичного цвета красителя постепенно расплавляются специальным нагревательным элементом при температуре около 90 градусов и попадают в отдельные резервуары, а затем, при помощи специального насоса, в печатающую головку. Капли воскообразного красителя на бумаге застывают практически мгновенно, но обеспечивают необходимое с ней сцепление. В данном случае не происходит ни просачивания, ни растекания, ни смешения красителей. Именно поэтому принтеры, использующие данную технологию, работают с любой бумагой.

Качество цветов получается просто превосходное, к тому же допустима  и двусторонняя печать. Стоимость одной копии весьма невысока, как впрочем, и скорость печати (около 2 страниц в минуту).

Термопринтеры, хоть и печатают без шума, но, как и матричные, «отживают» свой век, уступая место  более распространенным струйным устройствам  вывода информации.

Струйные принтеры

В печатающей головке струйного  принтера вместо иголок имеются тонкие трубочки - сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие капельки чернил. Матрица печатающей головки содержит от 12 до 64 сопел. Поскольку размер каждого сопла существенно меньше диаметра иглы (тоньше человеческого волоса), а количество сопел может быть больше, то получаемое изображение (теоретически) должно быть в этом случае четче. К сожалению, это не всегда так, и очень многое зависит от качества используемой бумаги (все-таки, чернила!).

По способу выбрасывания чернил струйные принтеры делятся на:

• Принтеры непрерывного распыления красителя или печати под высоким давлением (каплеструйные);
• Принтеры с дозированным распылением красителя (струйные - «древние»);
• Принтеры, основанные на дискретном впрыскивании капель чернил на бумагу из сопел печатающей головки (струйные - «современные»).

Принтерам непрерывного распыления красителя уже почти шестьдесят лет. Хотя лорд Рейли, лауреат Нобелевской премии по физике, сделал свои фундаментальные открытия в области распада струй жидкости и формирования капель еще в прошлом веке, датой рождения технологии струйной печати можно считать только 1948 год. Именно тогда шведская фирма Siemens Elema подала патентную заявку на устройство, работающее как гальванометр, но оборудованное не измерительной стрелкой, а распылителем, с помощью которого регистрировались результаты измерений.

И даже теперь, спустя больше полувека, эта гениально простая  система печати применяется, например, в медицинских приборах. Правда, жидкостный осциллограф способен печатать лишь кривые, а не тексты и графики. Эта эффективная схема была усовершенствована, и появился струйный принтер, функционирующий по принципу непрерывного распыления красителя или печати под высоким давлением.

Разработчикам метода струйной печати предстояло решить две проблемы. Во-первых, струя красителя должна была распадаться на микроскопические капельки определенного размера, и, во-вторых, большая часть капель вообще не должна попадать на бумагу. (Если, например, распечатывается текст, то площадь покрытых красителем участков составляет всего 2-5 % общей поверхности.)

Разработчики воспользовались  закономерностью, выявленной лордом Рейли: струя жидкости стремится распасться на отдельные капли. Нужно только чуть подправить случайный процесс распадения струи, накладывая с помощью пьезоэлектрического преобразования на струю красителя, выбрасываемую под высоким давлением (до 90 бар), высокочастотные колебания давления. Таким способом может выбрасываться до миллиона капель в секунду. Их размеры зависят от геометрической формы сопел-распылителей и составляют всего лишь несколько микрон, а скорость, с которой они долетают до бумаги, достигает 40 м/с.

Принцип работы каплеструйных принтеров похож на принцип работы электронно-лучевой трубки. В таких принтерах краска наливается в специальный сосуд, имеющий в дне настолько маленькое отверстие (это отверстие называется форсунка), что в нормальных условиях краска из сосуда не вытекает. Однако при кратковременной подаче разности потенциалов между форсункой и бумагой краска начинает вытекать небольшими каплями, которые затем ускоряются в электрическом поле, отклоняются на определенный угол системой отклоняющих пластин и попадают на бумагу, оставляя на ней след. Изображение на листе бумаги, так же как и у матричных принтеров, формируется из точек, но за счет того, что точка у каплеструйного принтера намного меньше, чем у матричного, изображение на листе - бумаги получается лучшего качества.

Высокая скорость печати таких  принтеров определяется тем, что  нет необходимости перемещать громоздкие печатающие головки.

Достоинство таких принтеров  заключается в том, что при  использовании нескольких сосудов  с разными красками можно получить цветное изображение.

И сегодня существуют принтеры, работающие по вышеназванным принципам непрерывного распыления красителя или печати под высоким давлением, Однако эти принтеры не нашли широкого применения для печати документов и их можно встретить лишь где-нибудь на производстве.

Эти принтеры способны маркировать  и наносить коды практически на все  поверхности и предметы. Они в состоянии распылять подавляющее большинство видов жидкостей: чернила, лак, масла и даже клеящие вещества и смолы.

Благодаря высокой скорости полета капель допускается использовать поверхности с сильными неровностями и в зависимости от требований к качеству печати размещать их на расстоянии 1-2 см от сопла-распылителя. В результате можно наносить маркировку, например данные о сроке годности товара, на картонные коробки, бутылки, консервные банки, яйца или кабели. Эту технологию печати нетрудно узнать по точкам, кажущимся неравномерными и как бы обтрепанными.

С начала 70-х годов необычайно активизировалась исследовательская  деятельность, направленная на создание систем без недостатков, свойственных системам печати под высоким давлением. Первое решение, найденное специалистами - печатающие головки с пьезоэлектрическими преобразователями, испускающие по запросу отдельные капли красителя. Так родилась идея о струйной печати с дозированным распылением красителя.

В таких принтерах есть головка, нижняя часть которой находится  на небольшом расстоянии (около 1 мм и даже меньше) от листа бумаги. В нижней части головки на небольшом расстоянии друг от друга находятся несколько форсунок (иногда до нескольких сотен и даже тысяч), объединенных в прямоугольную матрицу. Внутри корпуса, чуть выше этих форсунок находятся микроскопические резисторы (каждый над определенной форсункой). Сосуд с краской, нагревательные резисторы и форсунки зачастую объединяются в один блок (картридж).

Струя чернил, постоянно  испускаемая из сопла печатающей головки, направляется либо на бумагу (для нанесения изображения), либо в специальный приемник, откуда чернила  снова попадают в общий резервуар. В рабочую камеру чернила подаются микронасосом, а элементом, задающим их движение, является, как правило, пьезодатчик.

Для того чтобы направить  струю чернил в определенные места  на бумаге (или в приемник), необходимы отклоняющие электроды. Разумеется, что струя чернил должна электризоваться, предварительно пройдя через заряжающие электроды. Описанный выше принцип действия печатающего устройства использует сегодня очень небольшое количество струйных принтеров (обычно года выпуска - до 1996).

Большинство современных  чернильных принтеров используют технологию, основанную на дискретном (прирывистом) впрыскивании капель чернил на бумагу из сопел печатающей головки. В настоящее время на практике для нанесения чернил на бумагу наиболее широко используется два дискретных метода. Различают принтеры с ПГ, в каждом сопле которой находится маленький нагревательный элемент, и принтеры, использующие для управления соплом пьезоэлемент.

Пъезоэффект заключается в деформации пьезок-ристалла под воздействием электрического поля. Изменение размеров пьезоэлемента, расположенного сбоку входного отверстия сопла, приводит к выбрасыванию капли и приливу через входное отверстие новой порции чернил.

Нагревательный элемент (обычно это тонкопленочный резистор) может находиться либо в непосредственной близости с самим соплом, либо на стороне входного канала сопла. При пропускании тока через тонкопленочный резистор, последний за несколько микросекунд нагревается до температуры около 500 градусов и отдает выделяемое тепло непосредственно окружающим его чернилам. При резком нагревании образуется чернильный паровой пузырь, который старается вытолкнуть через выходное отверстие сопла необходимую порцию (каплю) жидких чернил. Поскольку при отключении тока тонкопленочный резистор так же быстро остывает, паровой пузырь, уменьшаясь в размерах, «подсасывает» через входное отверстие сопла новую порцию чернил, которые занимают место «выстреленной» капли.

Надо сказать, что при  технической реализации оба этих метода практически эквивалентны, как  по затратам, так и по качеству получаемого  изображения. То есть современный пользователь, приобретая струйный принтер, даже не определит, каким элементом, нагревательным или пьезо, управляется печатающая головка его устройства.

Достоинства современных  струйных принтеров:

• • Цена на эти принтеры падает буквально на глазах.
• • Возможность качественной цветной печати.
• • Высокая скорость в режиме черновой, печати;
• •  Бесшумность работы.

Но есть у этих принтеров  и недостатки:

• Высокая стоимость расходных материалов. Цена картриджа составляет примерно ¹/₄ часть от стоимости самого принтера;
• Качественная печать страницы текста занимает приблизительно минуту, а цветной картинки и того больше;
• Бумага для распечатки должна быть определенной плотности: (от 60 до 135 г/м²), чтобы не расплывались чернила. Если вы случайно капнете на напечатанный текст водой, образуется безобразная клякса, чернила «поплывут»;
• При долгой «непечати» на струйном принтере существует опасность засыхания чернил в соплах.

Этот недостаток часто  «лечится» народным способом: нужно  осторожно снять с принтера засохший картридж и поставить его нижней частью (соплами) в теплую мыльную  воду (например, в блюдце) минут на 10. Затем аккуратно насухо протереть сопла, поставить картридж на место в принтер, программно выполнить операцию «прочистка сопел картриджа», и принтер опять заработает нормально.

На сегодняшний день, существует масса сервисных центров по заправке картриджей для струйных принтеров. Это стоит гораздо дешевле покупки нового картриджа, однако, возьмите себе за правило один картридж заправлять не более двух раз и только в крупных сервисных центрах, а не кустарными методами с помощью непонятно каких чернил и шприца. В противном случае вы рискуете более серьезной поломкой принтера, да и сопла могут засохнуть так, что вы их уже не «отмочите». И помните, что заправленный картридж требует еще более частой печати, чем новый, причем с каждой заправкой быстрота засыхания чернил в соплах увеличивается.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица характеристик некоторых  видов струйных принтеров 

 

Параметры	Canon BJC-70	HP DeskJet 6600C	HP DeskJet 1600CM	Epson Stylus Color
Число сопел (моно-хромных/цветных)	64/64	48/48	300/416	64/48
Максимальное разрешение, dpi	360х360	600х600	600х600	720х720
Память (стандартная/максимальная)	0,035/0,035	0,512/0,512	6/70	--
Скорость печати в черновом режиме, стр/мин.	4	4	9	8
Скорость печати в режиме улучшенного качества, стр/мин.	--	1 (ч/б) 3 (цв)	8	--

 

Лазерные принтеры

Данный тип появился чуть более десяти лет тому назад. Из всех современных типов принтеров он наиболее перспективен, т.к. обеспечивает высокую скорость вывода как графической, так и текстовой информации (десятки и сотни страниц формата А4 в минуту), имеет высокую разрешающую способность (от 1200 и более точек на дюйм) и может использоваться для цветной печати.

 

 

 

Устроен такой принтер  следующим образом.

Бумага, проходя через  принтер, электризуется при помощи лазера или блока светодиодов  в тех местах, где должно быть изображение. Затем на бумагу наносится порошкообразная краска (ее называют тонером), которая прилипает к наэлектризованным участкам бумаги. Прилипшая краска впекается в бумагу при помощи специальной, очень мощной лампы.

Если последовательно  применить несколько таких операций электризации впекания, но разными  красками, то в итоге получится  цветное изображение.

Когда лазер строит изображение  на светочувствительном барабане, он делает это построчно. Каждая строка - это поворот барабана на 1/300 дюйма (и сдвиг бумаги на то же расстояние). Это вертикальная ось листа. Лазерный луч, подобно лучу электронов в телевизионной трубке, сканирует эту строку, зажигаясь и выключаясь в соответствии с управляющими сигналами контроллера печати. Эти световые импульсы и строят изображение на барабане. В обычном лазерном принтере каждый поворот барабана составляет 1/300 дюйма (имеется в виду линейное перемещение поверхности), что соответствует одной строке. В каждой строке на каждый дюйм приходится 300 точек. Таким образом, и получается «лазерное» разрешение в 300x300 dpi.

Существуют две различные  технологии печати:

RET (Resolution Enhancement Technology - технология  улучшенного разрешения)

TR (Turbo Res Enhanced - повышенная  технология разрешения).

По технологии RET работают лазерные принтеры фирмы Hewlett-Packard (HP), которые  держат мировую пальму первенства по выпуску принтеров для Домашнего  и офисного применения. Эта технология основана на изменении размера точек, которые принтер ставит на бумагу, без фактического изменения разрешения. При этом с помощью модуляции лазерного луча в процессе построения изображения удается дозировано удалять заряд с барабана - в результате изменяется размер участка, к которому прилипает тонер. Это позволяет, например, заострить углы засечек у букв и избежать скапливания тонера в местах пересечения линий. Наклонные линии также становятся более гладкими. Фирма уверяет, что эффект от использования RET аналогичен повышению разрешающей способности примерно в полтора раза.