Принтеры: назначение, основные типы и порядок взаимодействия с ЭВМ

нижнекамский институт информационных технологий и телекоммуникаций (филиал)

государственного  образовательного учреждения высшего  профессионального образования

КАЗАНСКОГО  ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

им. А.Н. ТУПОЛЕВА 

Кафедра информатики и вычислительной техники

Специальность 230101 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети 

ОТЧЕТ

о  прохождении  второй производственной практики 

студента _____________ группы 

_________________________________________

(фамилия,  имя, отчество) 

Место прохождения  практики_______________________________________________

Практика проходила  с  __________________ по  ________________________ 

Дата  сдачи отчета________________

Оценка__________________________

Руководитель  от НИИТТ _________________________________________________

                                                                              (должность, Ф. И. О.)

Руководитель  от предприятия ______________________________________________

                                                                              (должность, Ф. И. О.) 

     Нижнекамск, 2011

Содержание:

1. Введение.
2. Классификация принтеров
3. Матричные принтеры
4. Струйные принтеры
5. Термосублимационные принтеры
6. Лазерные принтеры
7. Заключение
8. Список использованной литературы

Введение

Принтер (от англ. print — печать) — периферийное устройство компьютера, предназначенное для перевода текста или графики на физический носитель из электронного вида. В качестве физического носителя чаще всего используется бумага. Возможно использование так же и других материалов – ткань, диски, пластик и т.д. В последнее время большое распространение среди обычных пользователей получили МФУ – многофункциональные устройства, которые совмещают в себе принтер, сканер, копир и иногда факс. МФУ так же часто используются в офисах, где очень критична экономия рабочего пространства, времени и затрат на полиграфию.

Классификация принтеров.

Какие же бывают принтеры? Давайте рассмотрим классификацию принтеров. По принципу переноса информации на носитель принтеры делятся на :

• матричные
• лазерные
• струйные
• термосублимационные

Каждый из этих типов принтеров кардинально  отличается как качеством печати, так и скоростью работы, стоимостью эксплуатации, принципом печати и  т.д.

По количеству цветов печати принтеры можно разделить  на черно-белые (монохромные) и цветные.

Принтеры также  можно классифицировать по способу  подключению к компьютеру. Встречаются  как проводные так и беспроводные интерфейсы для подключения принтера к компьютеру.

Проводные каналы:

• через SCSI кабель
• через последовательный порт (COM-порт)
• через параллельный порт (LPT-порт)
• 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  каналы:

• через инфракрасный порт (IRDA)
• по технологии беспроводной передачи Bluetooth
• по Wi-Fi (в том числе с помощью AirPrint)

Многие устройства для дома на данный момент обладают так же устройствами чтения различных  носителей информации, например, имеют  встроенный кард-ридер, который позволяет считывать информацию с различных типов карт памяти. Так же многие принтеры, ориентированные на распечатку фотографий, имеют дисплей для просмотра изображений. Чаще всего такие принтеры могут выполнять простейшие операции по обработке фотографий: изменение размера, поворот, избавление от эффекта красных глаз, наложение различных рамок и т.д. Принтеры поддерживающую технологию AirPrint позволяют производить печать изображений с устройств, работающих на операционной системе iOS (iPhone, iPad, iPod Touch), при этом кабель для соединения принтера и мобильного устройства не требуется. В некоторых принтерах имеется так же разъем для подключения к сети. Чаще всего этого обычный RJ-45, который позволяет подключить принтер к локальной сети. Принтер становиться доступным для всех пользователей сети и позволяет им отправлять на него документы на печать.

Работа принтера основана на использовании очереди  печати – в определенный момент печатается только текущий документ. Все остальные становятся в очередь  и ожидают освобождения принтера. Подключение к локальной сети возможно так же с помощью принт-сервера  – специальное устройство подключаемое к сети и имеющее один из интерфейсов для подключения принтера, а так же по Wi-Fi – тогда требуется наличие в принтере Wi-Fi модуля или наличие Wi-Fi принт-сервера.

Матричные принтеры.

На данный момент матричные принтеры практически  вытеснены с рынка струйными  и лазерными принтерами. Единственное применение матричным принтерам  – распечатка документов в банковских и государственных учреждениях  – там, где не требуется высокое  качество или скорость печати и при  этом объемы печати документы огромны. По обслуживанию и расходным материалам – матричные принтеры неприхотливы и недороги. Именно поэтому многие крупные банки до сих пор их используют.

Впервые матричный  принтер был изобретен в 1964 году японской компанией Seiko Epson. Собственно именно эта компания известная нам как Epson и выпускала большую часть матричных принтеров.

Давайте рассмотрим принцип печати матричных принтеров. Изображение  формируется печатающей головкой, которая  состоит из набора иголок (игольчатая матрица), которые приводятся в действие с помощью электромагнитов.  В  процессе печати печатная головка передвигается  построчно по листу, при этом иголки ударяют по бумаге через специальную  красящую ленту в результате чего формируется точечное изображение.

Рис.1. Образец печати матричного принтера

Основными недостатками матричных принтеров являются:

• монохромность, хотя были и цветные модели, но стоили они очень дорого
• малая скорость печати
• высокий уровень шума – отличительная черта всех матричных принтеров. Уровень шума нередко достигает 65 Дб
• ограниченность интерфейсов – чаще всего один LPT-порт, иногда встречался еще и последовательный интерфейс EIA-232D

Основными плюсами  матричных принтеров являются:

• Очень низкая стоимость печати
• Неприхотливость в обслуживании
• Возможность печать через копирку

Сравнение с  другими типами

• Качество печати. Очень низкое, сравнимое с качеством пишущей машинки. Впрочем, возможна графика.
• Цветопередача. Существовали цветные матричные принтеры с несколькими лентами, о какой-либо цветопередаче говорить не стоило. Впрочем, в 80-ые годы это был единственный способ настольной печати в цвете.
• Скорость печати. Для «обычных» 9- и 24-игольных принтеров в текстовом режиме — десятки секунд на страницу, в графическом — несколько минут. Высокоскоростные принтеры в несколько раз быстрее.
• Стоимость отпечатка. Крайне низка (расходный материал — красящая лента). Отлично печатают на бумаге крайне плохого качества, что ещё снижает стоимость. Возможны нестандартные форматы бумаги, это важно для бланков строгой отчётности, которые делают из качественной бумаги.
• Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Очень хороша; отпечатки стойки к воде и трению. Следы от иголок дополнительно усложняют подделку документов. Со временем отпечатки выцветают.
• Возможная длина отпечатка. Не ограничена. Возможны ограничения спулера печати (как, например, в Windows — печать идёт только страницами). Подача бумаги бывает ручная (поштучная) и рулонная.
• Экологичность. Громкий шум.
• Простота обслуживания. Работает в самых спартанских условиях. Прежде, чем кончиться, картридж предупреждает об этом неконтрастными отпечатками. Не имея возможности купить ленту, пользователи находили способы красить имеющуюся, вставляли в картридж ленту от пишущих машинок и т. д. При печати с рулона — бумага практически не заминается.

Струйные  принтеры

Принцип действия струйных принтеров отдаленно напоминает работу матричных принтеров тем, что изображение на носителе формируется  из точек. Но вместо головок с иголками в струйных принтерах используется матрица дюз (так называемая головка), печатающая жидкими красителями. В зависимости от производителя и технологии печати, головка может быть встроена в картридж с краской (принтеры компании Hewlet-Packard, Lexmark) или головка может быть отделена от краски, то есть менять ее не требуется при окончании чернил (принтеры компании Epson, Canon). На большинстве принтеров промышленного назначения чернила подаются в головы, закреплённые в каретке, через систему автоматической подачи чернил.

Существуют два  способа технической реализации способа распыления красителя:

• Пьезоэлектрический (Piezoelectric Ink Jet) — над дюзой расположен пьезокристалл. Когда на пьезоэлемент подаётся электрический ток, он (в зависимости от типа печатающей головы) изгибается, удлиняется или тянет диафрагму вследствие чего создаётся локальная область повышенного давления возле дюзы  — формируется капля, которая впоследствии выталкивается на материал. В некоторых головках технология позволяет изменять размер капли.
• Термический (Thermal Ink Jet) (также называемый BubbleJet, разработчик — компания Canon, принцип был разработан в конце 1970-х годов) — в дюзе расположен микроскопический нагревательный элемент, который при прохождении электрического тока мгновенно нагревается до температуры в несколько сотен градусов, при нагревании в чернилах образуются газовые пузырьки, которые выталкивают капли жидкости из сопла на носитель.

Печатающие головки  струйных принтеров создаются с  использованием следующих типов  подачи красителя:

• Непрерывная подача (Continuous Ink Jet) — подача красителя во время печати происходит непрерывно, факт попадания красителя на запечатываемую поверхность определяется модулятором потока печати (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 микро капель, 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 (дефлектором). 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.
• Подача по требованию — 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.

Классификация струйных принтеров. По типу печатаемого материала:

• Рулонный — оснащаются системами подмотки и смотки рулонного материала, предназначены для печати на самоклейке, бумаге, холсте, банерной ткани
• Листовой твёрдый — для печати на ПВХ, полистироле, пенокартоне. Лист материала фиксируется на станине при помощи вакуумного прижима или струбцинами. Каретка (оборудованная приводом движения по оси Х) закреплена на портале, который вместе с кареткой движется над материалом (по оси Y).
• Сувенирный — перемещение заготовки относительно головы, по оси Y, обеспечивается сервоприводом подвижного стола, кроме этого стол оснащается механизмом регулировки расстояния между заготовкой и кареткой (для печати на заготовках разной высоты). Применяются для печати на дисках, телефонах, для маркировки деталей.
• Листовой гибкий — для печати на бумаге и плёнке стандартных форматов (A3, A4 и т. п.). Оснащаются механизмом захвата и подмотки листового материала.

Кроме этого  существуют струйные принтеры для 3D-печати объёмных форм.

По типу используемых чернил:

• Cольвентные чернила — самый распространённый тип чернил. Сольвентные чернила применяются в широкоформатной и интерьерной печати. Характеризуются очень высокой стойкостью к воздействию воды и атмосферных осадков. Характеризуются вязкостью, зернистостью и используемой фракцией сольвента.
• Спиртовые — широкого применения не получили, так как головы, печатающие спиртовыми чернилами очень быстро высыхают.
• Масляные — используются в системах промышленной маркировки и для тестирования печатающих головок.
• Пигментные — используются для получения изображений высокого качества, в интерьерной и в фото печати.
• УФ-отверждаемые чернила — применяются как экологичная замена сольвентным чернилам и для печати на жёстких материалах.
• Термотрансферные чернила — отличительная особенность термотрансферных чернил — возможность, при помощи термопресса, перенести отпечатанное изображение с подложки на ткань. Используются для нанесения логотипов на одежду.

По назначению:

• Широкоформатные — основное назначение широкоформатной печати — наружная реклама. Широкоформатные принтеры характеризуются большой шириной печати (чаще всего 3200 мм), высокой скоростью печати (от 20  м² в час), не высоким оптическим разрешением. В последние годы большая часть широкоформатных струйных принтеров производится в Китае. Производители широкоформатных принтеров: WitСolor, Jeti, DGI, Flora, Infiniti. В России производителем широкоформатных принтеров является ИК «САН».
• Интерьерные — область применения интерьерной печати — печать элементов оформления интерьера, печать плакатов, информационных стендов, чертежей. Основной формат — 1600 мм. Основные производители интерьерных принтеров: Roland, Mimaki.
• Фотопринтеры — предназначены для печати фотографий, печатают на материалах малых форматов(обычно на рулонах шириной 1000 мм). Цветовая модель не хуже, чем CMYK+Lc+Lm(шести цветная печать), иногда цветовая модель дополняется оранжевым цветом, белой краской, серебрянкой(для получения эффектов металла) и т. п.
• Сувенирные — применяются для печати на небольших деталях, для печати на дисках, и заготовках сложной формы. Производятся множеством фирм: TechnoJet, Epson, Canon, HP и т. п.
• Офисные — отличаются, от фотопринтеров, отсутствием лайтов и листовой подачей материала. Основные производители офисных принтеров: Epson, HP, Canon, Lexmark.
• Маркировочные — включаются в состав поточных линий. Печатающая головка, неподвижно закреплённая над конвейерной лентой, наносит маркировку на движущиеся изделия.
• Маникюрные — используются для нанесения на ногти сложного рисунка в нейл-арт салонах.

По системе  подачи чернил:

• Непрерывная, с расположение субтанков и головок на одном уровне (давление на входе голов регулируется высотой субтанков).

Структура: канистры с чернилами --> помпа --> фильтр --> гибкий тракт --> каретка --> обратный клапан --> субтанк, оснащённый датчиками уровня чернил --> головка.

• Непрерывная, с субтанками, расположенными выше голов. Давление высокого столба чернил на головы уравновешивается вакуумной системой, состоящей из вакуумной помпы и устройств регулировки вакуума.

Структура: канистры с чернилами --> помпа --> фильтр --> гибкий тракт --> каретка --> обратный клапан --> субтанки, оснащённый датчиками уровня чернил и подключенные к вакуумной системе --> головы.

• Самотёком. Головы и канистры с чернилами соединяются трубками, проходящими через гибкий тракт. Единственный промежуточный элемент — демпфер, фильтрующий чернила и гасящий колебания давления, возникающие при движении гибкого тракта.
• Подача чернил из картриджей, движущихся вместе с кареткой. Основное достоинство этой системы — низкая стоимость. Недостатки: малый запас чернил в картриджах, утяжеление каретки картриджами, медленное падает давление на входе голов, вызываемое уменьшением уровня чернил в картриджах.

Основная характеристика принтера, от которой наиболее сильно зависит оптическое разрешение — тип, количество и расположение печатающих голов на каретке.

Фотопринтеры и офисные принтеры редко комплектуются более, чем одной головкой на каждый цвет. Это связано с невысокими требованиями к скорости печати, кроме того чем меньше голов, тем проще и эффективнее система их калибровки и сведения.

Широкоформатные и интерьерные принтеры комплектуются  двумя — четырьмя головами на каждый цвет.

Для эффективной  сушки и предотвращения слипания материала струйные принтеры оборудуются  системами подогрева станины.

В офисных принтерах, для уменьшения стоимости печати и улучшения некоторых других характеристик печати также применяют систему непрерывной подачи чернил (СНПЧ), представляющая некое подобие системы подачи краски «самотёком». Роль демпфера играет картридж.

В настоящее  время струйные принтеры форматов А4 и А3 активно вытесняются цветными лазерными принтерами. Эта тенденция обусловлена значительно меньшим расходом и меньшей стоимостью расходных материалов используемых для лазерной печати, простотой технического обслуживания цветных лазерных принтеров, которое сводится лишь к замене тонера и валов. Самое значительное преимущество струйной печати перед лазерной — длина непрерывного отпечатка, ограниченная лишь длинной рулонного материала. На лазерных принтерах длина отпечатка ограничена длинной окружности промежуточного носителя — вала или ленты. На самых больших лазерных принтерах длина печати может достигать метра. На офисных струйных принтерах, вследствие чрезвычайно узкой специализации и автоматизации принтеров, низкой производительности Диспетчера печати (Windows), высокой стоимости программ, замещающих Диспетчер печати(Windows), таких как FlexiSign, Caldera и т. п. и полного отсутствия механизмов, необходимых для печати на рулонных носителях, в большинстве случаев, невозможно реализовать непрерывную печать неограниченной длинны.

Сравнение струйных принтеров с другими типами принтеров. Здесь речь идёт о фотопринтерах — основном на 2011 год применении струйной технологии.

• Качество печати. Высокое качество достигается только на бумаге со специальным покрытием. На обычной офисной видны «лохматые» края.
• Цветопередача. Возможна нестабильность цветов (разные партии красок, отстой краски при бездействии и размешивание — при работе). Но в целом, из-за того, что фотопринтеры могут иметь 8 и более цветов, при регулярной калибровке цветопередача очень хороша (вплотную приближается к лидеру отрасли — химической фотопечати).
• Скорость печати. Сравнима со скоростью матричного принтера — около минуты на страницу A4. Печать чёрно-белых документов обычно быстрее.
• Стоимость отпечатка. Очень высока, более доллара на фотографическую страницу. Даже чёрно-белая текстовая страница в несколько раз дороже аналогичной лазерной.
• Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Зависит от состава чернил и материала печати. На обычных офисных устройствах, как правило, невелика: отпечатки размазываются при трении, выцветают и боятся воды.
• Возможная длина отпечатка. Теоретически не ограничена. Возможны ограничения спулера печати (как, например, в Windows — печать идёт только страницами). Дешёвые офисные принтеры могут не иметь механизма подачи рулонной бумаги.
• Экологичность. Низкий шум. В зависимости от химического состава чернил, возможно испарение растворителя.
• Простота обслуживания. Крайне капризны, бесперебойная работа возможна только если принтер периодически печатает всеми своими картриджами. В недорогих офисных принтерах часто кончалась краска, СНПЧ большей частью решили эту проблему. 
  

Термосублимационные принтеры

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.

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.

Сравнение термосублимационных принтеров с другими типами принтеров. Речь идёт только о фотопечати.

• Качество  печати. Хорошая, без растра, картинка. По линиатуре близки к журнальной фотографии.
• Цветопередача. Хорошая.
• Скорость печати. Около минуты на фотографию 10×15. Профессиональные принтеры 6—15 секунд.
• Стоимость отпечатка. На бытовом принтере 13—15 рублей за отпечаток. На профессиональном — менее 5 рублей.
• Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Покрывается плёнкой после печати. Защита от воды и выцветания.
• Возможная длина отпечатка. Только по формату фотографии, обычно 10×15.
• Экологичность. Низкий шум.
• Простота обслуживания. Надёжнее струйных; простои сублимационным принтерам не страшны. Боятся пыли.

Лазерные  принтеры

Технология, с  которой началось развитие 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 (ныне вал заряда) равномерно распределяется статический заряд, после этого светодиодным лазером 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 (ныне вал переноса). После этого бумага проходит через блок термозакрепления (ныне 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 годов. Принтер Xerox 9700 можно было приобрести в то время за 350 тысяч долларов, зато печатал он со скоростью 120 стр./мин.

Сегодня лазерные принтеры одни из самых распространенных. Их небольшая стоимость, возможность создание на их основе компактных МФУ, большая скорость печати и недорогое обслуживание – вот те факторы, которые повлияли на популярность лазерных принтеров. Сейчас лазерные принтеры применяются практически во всех сферах жизни человека – будь то небольшие офисы, большие компании или работа с документами в домашних условиях – везде лазерный принтер будет самым выгодным приобретением, если не требуется цветная и фотопечать. Есть так же и недостатки лазерных принтеров. В первую очередь, это загрязнение воздуха в помещении, где установлен принтер. В условиях небольшого помещения рекомендуется частое проветривание или использование струйных принтеров. Во-вторых, энергопотребление. В отличие от тех же струйных принтеров, потребляют в разы больше электроэнергии на прогрев печки и т.д.

Сравнение лазерных принтеров с другими типами принтеров.

• Качество  печати. Высокое, в дорогих моделях приближается к офсетной печати (разрешение ограничивается величиной примерно 1200 dpi).
• Цветопередача. Изготовляемый на основе парафинов тонер имеет стабильные характеристики. Впрочем, количество красок нельзя повышать безгранично, как в струйных принтерах — так что обходятся стандартными четырьмя. Поэтому фотоизображение обычно имеет крупный растр, особенно в светлых тонах.
• Скорость печати. Даже в персональных принтерах 10—20 страниц в минуту.
• Стоимость отпечатка. Невысока (единицы центов США на страницу для чёрно-белой печати и десятки — для цветной). Заправка дорога, но её и хватает надолго (в персональных принтерах — от 1,5 до 3 тысяч страниц).
• Устойчивость отпечатка к внешним воздействиям. Хорошо держат цвет, водостойки, но совсем не выдерживают трение. Поэтому документы, выдаваемые надолго, например паспорт, печатают либо на принтерах других типов, либо очень жирным и чётким шрифтом.
• Возможная длина отпечатка. Лазерная печать — непрерывный процесс, и документ должен быть забуферизирован и подготовлен в памяти принтера; этим ограничивается печать на чёрно-белых принтерах. На цветных — также длиной ленты переноса, на котором совмещаются все четыре тонера. Подача бумаги только автоматическая поштучная.
• Экологичность. Практически бесшумны. Загрязняют воздух озоном и тонером.
• Простота обслуживания. Надёжно работает в обычных домашних и офисных условиях. О скорой замене картриджа принтер обычно «предупреждает» полосами на отпечатке. Впрочем, тонер пачкается и трудно отстирывается, поэтому не стоит в домашних условиях заправлять пустой картридж.