Cовременные способы компьютерной печати. часть ii

А как из точек получаются знаки шрифта?

Как происходит процесс печати, лучше всего показать на примере.

Любую букву или знак можно представить в точечном виде. Если конкретная иголка ударит в конкретном месте, получим точку.

Печать осуществляется столбцами точек. Для печати, например, буквы F в первый момент должны одновременно сработать иглы 1 – 7,  и получится основная «палочка» буквы.

Затем каретка с головкой чуть отъезжает, и срабатывают иголки 1 и 4, потом вновь они же и затем – только игла 1. Для печати нижнего хвостика буквы g (а также запятых) используются иголки 8 и 9. Но это так называемый «черновой режим», когда ясно видно точечная структура знака. Чтобы отдельные точки не так резали глаза, используется несколько способов.

Во-первых, можно дважды ударить одной и той же иголкой по одному и тому же месту. Это не так глупо, как может показаться на первый взгляд. Дело в том, что иголка никогда точно не попадет в то же место, всегда будет небольшое смещение. Это эквивалентно тому, что для одного используется большее количество точек. В результате начертание сглаживается.

Об основных характеристиках

При покупке подобной печатающей техники обязательно нужно принять во внимание основные характеристики принтера. Это позволит не ошибиться со сделанным выбором, иначе сделанная покупка может стать пустой тратой времени и денег

Одной из важнейших характеристик любого подобного девайса является его разрешающая способность, измеряемая в dpi – точках на дюйм

Чем она выше, тем более качественное и детализированное изображение вы можете на нём распечатать.
Скорость также является не менее важной характеристикой, особенно для больших офисов. Обычно данный параметр у принтеров, устройство которых предназначено для струйной печати составляет от 3 до 8 страниц текста в минуту

Но в случае печати иллюстраций, скорость существенно падает и на распечатку одной страницы может уйти от 1 до 5 минут времени. Что касается лазерных аппаратов, то у них данный параметр составляет в пределах 7-20 стандартных страниц.

У лазерных принтеров есть ещё одна важная характеристика, а именно: объём встроенной оперативной памяти. Чем её больше, тем соответственно быстрее будет распечатана нужная документация. В качестве типового значения обычно выступает параметр 4-8 Мб. Но далеко не всегда его бывает достаточно, поэтому в отдельных моделях лазерных девайсов предусмотрена возможность увеличения данной памяти.
Отдельно у струйного аппарата имеется такая возможность, как фотопечать в цвете. Для этой цели в этом девайсе должна быть предусмотрена установка специального фотокартриджа. Есть струйные модели принтеров, которые изначально рассчитаны на изготовление фотографий и довольно часто – напрямую с фотоаппарата цифрового типа, без участия ПК. Нередко для этой цели используется и отдельная разновидность бумажного носителя, называемого фотобумагой.
Ещё есть такая характеристика, как тип интерфейса подключения, т.е. соединение оргтехники с источником данных. Большинство современных печатающих устройств оснащены USB-портом, т.к. по шине Universal Serial Bus информация передаются на порядок быстрее – это, в свою очередь, даёт возможность увеличить скорость печати. Но бывают модели, которые оснащены LPT- или COM-портом. Кроме того, некоторые принтеры имеют возможность подключаться по беспроводной связи по Bluetooth, по Wi-Fi и через ИК-порт.
Способ подачи бумажного носителя. В современных моделях печатающих девайсов бумага может загружаться либо с нижнего, либо с верхнего лотка. Первый способ называется горизонтальной, а второй – вертикальной подачей.
Кроме того, печатающие устройства подобного типа обладают такой характеристикой, как совместимость. Девайсы профессиональных моделей, как правило, имеют поддержку PostScript, а у персональных устройств наличие полной поддержки PostScript является большой редкостью. В большей степени они способны лишь частично эмулировать этот язык, чего в целом вполне хватает. Есть ещё PCL – язык, который выступает в качестве стандарта для многих лазерных принтеров.

Устройство лазерного принтера

В основе работы лазерного принтера лежит фотоэлектрический принцип ксерографии. Конструкция включает в себя сложные механизмы и узлы, которые можно разделить на три основных блока.

  1. В основе лежит печатающий механизм.
  2. За сканирование отвечает контроллер с растровым процессором.
  3. Обмен данными осуществляется при помощи интерфейсного блока.

Элементы печатающего механизма:

  • фотобарабан со статическим зарядом, меняющийся в зависимости от освещения;
  • лазер и система зеркал обеспечивает засвечивание определённых участков на фотобарабане;
  • промежуточный блок, необходимый для переноса изображения на конечный носитель;
  • блок хранения и подачи тонера, в основе которого лежит картридж;
  • механизмы протяжки бумаги из лотка к печатающей головке;
  • нагревательные элементы для проявления изображения на листе.

Как устроен картридж

Картридж состоит из тонера и барабана. Тонер по химическому составу представляет собой измельчённый полимерный материал. Порошки в зависимости от производителя отличаются по консистенции и физическим свойствам

Тонер отличается от чернил качеством получаемого изображения, но при работе с ним необходимо соблюдать осторожность

Барабан представляет собой цилиндр с фотопроводящей поверхностью. Магнитный вал заряжает тонер, а лезвие очистки очищает от неиспользованного тонера.

Как работает лазерный принтер

Принцип работы лазерного принтера состоит в создании предварительного изображения на барабане и последующем переносе его на бумагу. Качественный отпечаток получается за счёт точечного нанесения точек на фотобарабан при помощи лазера и системы зеркал. В основе принципа действия лазерного принтера лежит физический процесс ксерографии.

Чтобы понять, как печатает устройство, необходимо детально изучить этапы и принцип работы лазерного принтера:

  1. Обработка изображение и зарядка барабана заряженными частицами.
  2. Далее происходит предварительное создание изображения.
  3. Следующий этап включает в себя проявку при помощи тонера.

Закрепление происходит при помощи высоких температур. Конструкция обеспечивает высокое качество печати и скорость работы. Технология постоянно развивается, предлагая новые решения.

Заряд фотобарабана

Для того чтобы сформировать предварительное изображение, необходимо создать электрический заряд на поверхности барабана. Могут быть положительные и отрицательные частицы, в зависимости от модели принтера и особенностей конструкции.

Существует два способа передать заряд:

  • Коронатор представляет собой нить из вольфрама, содержащая вкрапления из золота или платины. Под воздействием напряжения, создаётся электрическое поле, которое переносится на барабан. При таком способе со временем ухудшается качество распечатанного материала.
  • Ролик заряда – это вал с нанесённым на него слоем из резины или поролона. При взаимодействии с барабаном передаётся электричество. При этом методе образуется пониженное напряжение, которое позволяет продлить срок службы сложным механизмам.

Экспонирование

Процесс создания предварительного изображения на фотобарабане называется экспонированием. На поверхности барабана полупроводниковое покрытие, которое при попадании света начинает проводить ток. Освещение появляется благодаря тонкому лучу лазера и сложной системе зеркал.

По заданным параметрам луч формирует изображение, снимая заряд на засвеченных участках. Нанесение рисунка или текста происходит точечно. В результате получается на поверхности из отрицательно заряженных частиц. Вращение барабана происходит при помощи шагового двигателя. Точки наносятся по всей окружности.

Проявка

Изображение проявляется при помощи тонера и магнитного вала. Механизм представляет собой трубку из металла с магнитным сердечником. При помощи вращения, тонер притягивается к валу. Дозирующее лезвие обеспечивает равномерное распределение краски по всей поверхности. Слой образуется путём прохождения тонера через зазор между лезвием и барабаном.

Магнитный вал работает циклично. В процессе работы притягиваются новые частицы, создавая изображение. Излишки порошка сбрасывают в специальный контейнер.

Закрепление

Следующим этапом печати на лазерном принтере происходит закрепление. Данный этап необходим, чтобы на бумаге осталось изображение. Под воздействием высоких температур, тонер начинает плавиться, что позволяет прочно закрепиться на поверхности. Когда лист проходит между двух роликов происходит нагрев.

Вид нагрева:

  • Термопленка используется в недорогих лазерных принтерах. Она сильно подвержена механическим воздействиям.
  • Тефлоновая конструкция нагревает поверхность при помощи лампы. Надёжная и долговечная конструкция.

Контроль температуры происходит при помощи датчика. В случае превышения значений, устройство автоматически отключается. Чтобы лист не приклеивался к барабану, на выходе стоит разделительный механизм. При соблюдении основных правил эксплуатации, данные элементы редко выходят из строя.

Цветная печать

Лазерная цветная печать широко используется для печати качественных изображений. С учётом того, что принтер создаёт субстрактивную цветовую модель, удаётся получить любой оттенок. Это происходит за счёт поглощения и отражения разных световых волн. При введении чёрного цвета, на выходе получаются насыщенные цвета. Лазерный принтер состоит из большого количества модулей и блоков, которые позволяют смешивать цвета, и переносить изображение на лист. Модели отличаются по техническим характеристикам и принципу работы.

Виды принтеров: принцип работы и основные характеристики

Существует три основных разновидности печатного устройства: струйное, лазерное, матричное. Они отличаются по ряду характеристик: принципу работы, стоимости, скорости печати, размерам, возможности печати цветных изображений:

  1. Матричный. Эти принтеры появились первыми на рынке печатных устройств. Были разработаны ещё в 1964 году. Принцип их работы основан на использовании специальной головки, иголок и электромагнитов и очень похож на функционирование обычной печатной машинки. Головка устройства двигается параллельно листу бумаги. Под нею располагается лента с красящим пигментом. Печатная головка ударяет иголками по красящей ленте, и на поверхности листа бумаги формируется необходимое изображение или текст. Как правило, для работы с таким устройством применяются не обычные бумажные листы, а специальные рулоны. Качество результата будет зависеть от количества иголок, располагающихся на головке изделия.
  2. Струйный. Такие модели появились после матричных. Они функционируют также за счёт печатной головки и иголок. Головка движется вдоль листа бумаги и формирует требуемое изображение. Основное отличие от других устройств — это наличие матрицы, которая располагается на головке и содержит в себе красящий пигмент. Из-за того, что краска подвержена быстрому засыханию, производители устанавливают специальную систему, которая очищает печатную головку от остатков красящего пигмента. Такие модели работают очень медленно. Но несмотря на это, их используют до сих пор.
  3. Лазерный. Это более современная модель. Лазерные принтеры существенно отличаются от своих предшественников. Для работы здесь используется тонер, а не красящий пигмент. Вместо печатной головки, применяется фотобарабан. Сначала текст или изображение сохраняется в памяти устройства. После чего информация с помощью лазера переносится на фотобарабан, который покрыт светочувствительным слоем и представляет собой полупроводник. Его сопротивление уменьшается при освещении. Лазер посылает свет в те места, с которых изображение должно быть перенесено на бумагу. Потом на эти зоны попадает тонер — его частицы наделяются отрицательным зарядом. Поступающий же лист бумаги получает положительный заряд и, соприкасаясь с фотобарабаном, забирает отрицательные частицы вместе с тонером. Для фиксации тонера используется нагревательный модуль.

Два удара, два прохода и подводный камень

Чаще всего «двойной удар» делается в два прохода. Один раз каретка с головкой движется слева направо (и печатает знаки), второй раз – справа налево. Понятно, что при этом скорость печати падает вдвое. За качество надо платить! Но здесь скрыт один подводный камень.

По мере износа движущихся частей (втулок каретки) принтера люфт увеличивается.

Изнашивается и направляющая каретки. Каретка начинает «болтаться», и иголки перестают попадать туда, куда должны. В результате знаки начинают двоиться, что выглядит очень некрасиво. Если «болтанка» невелика, ее можно скомпенсировать встроенными средствами. Если же износ большой, каретку и направляющую следует заменить.

Другой подход заключается в том, что для начертания знака с самого начала используется больше точек, чем для чернового режима. Так получаются всякие «красивые» шрифты (курсив, например) со сглаженными углами. Если еще применить двойной удар, на шрифт уже приятно посмотреть! А если еще применяется головка с 12 или 24 иглами – качество еще более повышается.

Принцип действия матричного принтера

Матричный принтер — «компьютерный принтер, создающий изображение на бумаге из отдельных маленьких точек ударным способом» . Матричные принтеры — старейшие из доныне применяемых принтеров. Их механизм был изобретён в 1964 году корпорацией «Seiko Epson».

Рис. 1. ? Принцип формирования изображения в матричном принтере

В матричном принтере изображение формируется на носителе печатающей головкой, которая состоит из набора иголок, приводимых в действие электромагнитами. Головка передвигается поперёк листа бумаги по направляющим (обычно при помощи ременной передачи); при этом иголки в заданной последовательности наносят удары по бумаге через красящую ленту, аналогичную применяемой в печатных машинках и обычно упакованную в картридж, тем самым формируя точечное изображение. Такой тип матричных принтеров именуется SIDM. Скорость печати таких принтеров измеряется в CPS. Выпускаются принтеры с 9, 18, 24 и 36 иголками в головке; разрешающая способность печати, а также скорость печати графических изображений напрямую зависят от числа иголок. Наибольшее распространение получили 9- и 24-игольчатые принтеры. Принтеры с 9 и кратным 9 количеством игл (18, 36) предназначены для скоростной печати, в то время как 24-игольчатые для качественной печати.

Помимо печати текстовой информации, когда удары иголок контролируются программным обеспечением самого принтера, многие матричные принтеры имеют режим индивидуального управления иголками с компьютера, что обеспечивает возможность печати графической информации; однако в этом режиме скорость печати значительно падает. Иногда встроенное программное обеспечение принтера поддерживает загрузку во встроенную память принтера дополнительного набора шрифтов.

В зависимости от модели, матричные принтеры могут поддерживать все или некоторые из следующих режимов:

Таблица 1. Режимы матричного принтера

Режимы

графический (semi-graphic, character graphic)

алфавитно-цифровой

LQ (англ. Letter Quality — «качество пишущей машинки»), NLQ (англ. Near Letter Quality — «качество почти как у пишущей машинки»), Draft — черновое качество печати.

Для печати на матричном принтере преимущественно используется рулонная или перфорированная фальцованная бумага. В случае применения листовой бумаги большинство матричных принтеров требует её ручной заправки; во многих моделях имеется возможность использования опционального автоподатчика листовой бумаги (англ. CSF, Cut Sheet Feeder).

Некоторые модели матричных принтеров (например, EPSON LQ-2550) обладают возможностью цветной печати за счёт использования широкой красящей ленты, пропитанной чернилами разных цветов, которая может смещаться вверх-вниз относительно печатающей головки, подставляя под иглы полосу иного цвета. Однако достигаемое при этом качество цветной печати значительно уступает качеству печати струйных принтеров.

Для повышения скорости печати используют технологии, обеспечивающие печать строки за один проход — так, в высокоскоростных линейно-матричных принтерах большое количество молоточков равномерно расположены на челночном механизме (фрете) по всей ширине печати. Скорость таких принтеров измеряется в LPS. Для снижения шума при печати в отдельных моделях предусмотрен тихий режим, в котором каждая строка печатается в два прохода с использованием половинного количества игл; побочным эффектом такого решения является значительное снижение скорости печати. Для борьбы с шумом также применяют специальные конструкции с звуконепроницаемыми кожухами.

Устройство струйного принтера

Печатающая головка

Отдельная деталь, состоящая из множества мелких сопел. Устройство печатающей головки у разных принтеров практически не отличается. Может меняться только количество отверстий и их расположение. Так, в первых моделях их было всего 12, а сейчас может доходить до нескольких тысяч. Чернила через сопла выдавливаются по пьезоэлектрической или термической технологии.

Характеристики ПГ:

  1. Количество цветов. Минимальное – 4, максимальное – 12. Чем больше красителей, тем качественнее печать и лучше цветопередача.
  2. Размер капли. Чем меньше выдавливаемая капля чернил, тем чётче рисунок.
  3. Разрешение печати. Чем больше точек помещается на одном дюйме площади листка, тем качественнее изображение.

Рис. 1

Рис. 2 — картридж без встроенной головки

Картридж

Это небольшая пластиковая ёмкость длиной не более 10 см. Чёрный краситель хранится в отдельной ёмкости, а цветные могут находиться как в отдельных, так и в совмещённых картриджах. Совмещённая чернильница имеет вид пластиковой коробки, которая внутри разделена перегородками на три отсека.

Рис. 3

Рис. 4

Механизмы подачи бумаги

В него входит лоток для бумаги, моторчик, приводящий в движение ролики подачи. Лоток у разных моделей может находиться как сверху, так и снизу. Основной проблемой механизма является отказ от захвата страниц, но это бывает редко и легко устраняется самостоятельно.

Панель управления

Может состоять всего из нескольких кнопок или иметь встроенный экран для управления настройками. Панель интуитивно проста в управлении, дополнительно может иметь поясняющие надписи. Располагается на передней части принтера.

Рис. 5

Корпус

Это внешняя оболочка, изготовленная из пластика чёрного или белого цвета. Защищает рабочий механизм от попадания внутрь загрязнений, влаги и солнечных лучей. Корпус МФУ и обычного принтера может различаться.

Моторчики

Их всего четыре:

  1. Отвечает за функционирование ролика, захватывающего страницу и втягивающего её внутрь принтера.
  2. Приводит в действие автоподатчик.
  3. Активирует механизм, двигающий печатающую головку.
  4. Способствует доставке чернил из картриджа на бумагу.

Разъёмы подключения

На смену кабелям LTP пришли USB и Ethernet. Их проще использовать, и работают они быстрее. Если техника старая и имеет LTP-порт, подключение к компьютеру можно осуществить через переходник.

Датчики

Выполняют следующие функции:

  • определяют, попала ли страница внутрь аппарата;
  • следят за расположением головки по отношению к листу;
  • отслеживают размер и характеристики бумаги;
  • определяют наличие внутри принтера посторонних предметов.

Рис. 6

МОДИФИКАЦИИ ПРИНТЕРОВ.

1. Ширина каретки (ширина листа или лента бумаги, на котором печатать принтер)

  • узкая каретка А4 формат  (210х297 мм)
  • широкая каретка А3 формат (420х297)

Может печатать в текстовом и графическом режиме.

Текстовый режим: в ПЗУ принтера встроены таблицы шрифтов — каждому коду символа в таблице соответствует матрица его изображения — различие начертание печатаемых символов. Количество шрифтов не большое. При покупке принтера выясните, какими шрифтами он может печатать, попросите предъявить образцы печатей. Выясните, какое программное обеспечение может использовать данные шрифты. Печатается сразу заложенный в память символ и скорость печати измеряется в символах в секунду (cps characters per second) = от 60 до 300 cps. В качестве режиме скорость печати в 2 раза уменьшится. Так, лист А4, содержащий 3000 символов будет печататься от 10 до 50 с. в режиме качестве 25-100с.

Графический режим: Таблица шрифтов не используется, каждая иголка печатающей головки управляется компьютером отдельно. Это позволяет выводить на печать произвольные графические изображения. Скорость печати в графическом режиме значительно ниже, чем в текстовом, от 30с до 5 мин. страница. Переход принтера в графический режим производится специальной командой от ПК.

Программирование работой принтера. Принтер имеет встроенный набор команд, позволяющий программно управлять работой, задавать различные режимы печати и шрифты. Команды посылаются в принтер в виде ESC- последовательностей. Эти команды начинаются с ASCII-кода 27 (код ESC), который говорит принтеру, что заданы функции и параметры печати. Большинство матричных принтеров поддерживают два основных набора команд: Epson и IBM. Полный набор всех управляющих команд принтера приводится в его документации.

Подключение принтера.

Для подключения принтера к ПК используется интерфейсный кабель. Принтер может подключаться через параллельный порт LPT   или порт USB. В первом случае используется кабель Centronix, со стороны ПК принтер подключается к параллельному порту (25 контактный с гнездами) и в принтер на 36 контактов, фиксируется защелками. Во втором — спец. кабель USB, принтер должен поддерживать данную спецификацию подключения.

Подключать принтер следует только при выключенном питании принтера и компьютера.

Достоинства матричных принтеров:

  • Прочность и надежность принтера неприхотливость и долговечность.
  • Возможность печатать  на многослойных бланках (увеличение производительность, распечатка одновременно до 6 копий на листах проложенных через копировальную бумагу)
  • Дешевые расходные материалы (лента и бумага).

Шаговый двигатель – что это такое и зачем?

В систему перемещения печатающей каретки с головкой входит шаговый двигатель (stepping motor).

Он отличается от обычного тем, что его ротор может занимать не любое положение, но принимать ряд дискретных значений.

При подаче управляющего импульса в обмотки ротор двигателя поворачивается на один шаг (несколько градусов) вокруг своей оси.

Величина шага определяется конструкцией двигателя и иногда указывается на этикетке. Применение шагового двигателя позволяет точно отслеживать положение каретки с печатающей головкой.

Схема управления «знает», сколько импульсов она послала в обмотки двигателя, следовательно,  «знает» сколько оборотов сделал его ротор. На этом основании  она «делает вывод», как далеко отъехала каретка (жестко связанная ременной передачей с ротором) от первоначального положения.

В цепь питания шагового двигателя включают токовый датчик.

При возникновении препятствий или попадании посторонних предметов в зону движения  каретки двигатель подтормаживает. При этом потребляемый им ток возрастает. Схема управления фиксирует это и обесточивает его.

Если бы такого датчика не было, двигатель продолжал бы работать и разнес бы вдребезги систему перемещения каретки. Или порвал бы ременную передачу. При высыхании смазки на направляющей сопротивление движению возрастает, токовый датчик это фиксирует. При этом схема обесточит двигатель, и печать станет невозможной.

На сегодня все. Надеюсь, вам было интересно, уважаемые читатели! Во второй части статьи мы закончим краткое знакомство с матричным принтером и расскажем, как устроена система подачи бумаги.

Не пропустите! С Вами был Виктор Геронда.

До встречи!

Устройство печатающей головки

Рассмотрим вкратце, как устроена печатающая головка. Основа ее – иголки с пружинками, рычажки и соленоиды.

В исходном состоянии печатающие иглы (диаметром 0,2 – 0,3 мм) с надетыми на них пружинками не выступают за пределы головки.

При подаче импульса напряжения на обмотку соленоида возникающее магнитное поле скачком выдвигает подвижный сердечник (на рисунке – вниз).

Этот сердечник бьет по рычажку, который поворачивается на шарнире. Через рычажок удар передается на иголку. Она бьет по бумаге через красящую ленту и, таким образом, появляется одна из точек изображения знака шрифта. Затем иголка под действием пружины возвращается в первоначальное положение. Процесс периодически повторяется со всеми иголками.

Головки могут содержать разное количество иголок, наиболее часто используются головки с 9 и 12 иголками. Для более качественной (или быстрой) печати используются  18 и 24 иголки.

При печати обмотки соленоидов нагреваются. Поэтому головка содержит в себе радиатор из алюминиевых сплавов, отводящий тепло.

Головка может содержать в себе температурный датчик. При длительной работе, когда радиатор ее сильно нагревается, датчик сигнализирует об этом управляющей схеме принтера. Та учитывает это и замедляет скорость печати во избежание перегрева.

Когда головка остывает, управляющая схема автоматически поднимает скорость печати. На радиаторе обычно находится пластмассовая решетка. Она предназначена для защиты оператора от случайного прикосновения к нагретой поверхности.

Ссылка на основную публикацию