14.4. Принтер

Принтер – це зовнішній пристрій комп’ютера, призначений для виведення інформації на твердий носій у символьному або графічному вигляді (рис. 14.7).

В даний час використовують наступні основні типи принтерів:

• матричні;

• лінійні;

• струменеві;

• портативні;

• лазерні;

• твердочорнильні;

• сублімаційні;

• воскові;

• автохромові.

Найбільшого поширення набули матричні, струменеві і лазерні принтери. Матричні принтери є контактними, вся решта принтерів безконтактна, тобто друкарський механізм не торкається носія. Всі принтери друкують текст не по-символьно, а по точках.

Матричні принтери відтворюють чорно-біле зображення і частково емулюють сірий колір. Декілька модифікацій матричних принтерів використовують для відображення чотирьох кольорів – чорного, червоного, синього і жовтого. Решта принтерів забезпечує відображення чорно-білого, сірого і кольорового зображення. Кольорове зображення формується за рахунок змішування кольорів. Так, колір у цьому випадку формується за рахунок відбитого світла, тому як базові кольори використовують не RGB-модель, а CMYK-модель з базовими кольорами: зелено-голубий (суan), пурпурний (magenta), жовтий (yellow), чорний (black). Принтери, за винятком сублімаційних, воскових і автохромових, виводять кольорові точки однакової інтенсивності. Тому в кольоровому режимі реально виводяться вісім кольорів: зелено-голубий (суan), пурпурний (magenta), жовтий (yellow) чорний (black), червоний (red), зелений (green), синій (blue), білий (white). Для отримання відтінків даних кольорів використовують розмивання зображення за рахунок півтонового режиму. Даний алгоритм достатньо складний.

Матричні принтери виводять інформацію у вигляді символів, сформованих з окремих точок, з'єднаних в символьну матрицю. Друкуюча головка матричного принтера має вертикальний ряд голок, кожна з яких може зробити відтиснення найменшого елемента зображення – пікселя (точки). Друкування символу відбувається при переміщенні головки по горизонталі. Якщо підлягаючий друку символ має розміри більші, ніж може забезпечити друкуюча головка, такий символ друкується за декілька проходів, після кожного з яких здійснюється переміщення по вертикалі (відносно друкуючої головки) носія зображення (наприклад, паперу).

Однією з найістотніших характеристик матричного принтера є кількість голок, за допомогою яких формується зображення. В друкуючій головці принтера можуть знаходитися 9, 18 або 24 голки, які розташову­ються вертикально в 1 – 2 ряди. Від кількості голок, їх розташування і розміру залежать якість і швидкість друку. Якість друку регулюється перемиканням режиму – Draft (чорновий друк за один прохід), LQ (чистовий друк), NLQ (напівчистовий друк). Це визначає швидкість друку (кількість знаків у секунду) і роздільну здатність (кількість точок, що друкуються на одному дюймі). Звичайно матричні принтери мають діаметр голки близько 0,2 мм, швидкість друку від 180 до 400 символів у секунду (в режимі Draft), роздільну здатність 360 х 360 точок на дюйм.

У кольорових моделях матричних принтерів використовують чотирисмугову фарбувальну стрічку. Матричний принтер може працювати в текстовому і графічному режимі. В текстовому режимі передаються коди символів, а в ROM-пам'яті принтера зберігається реалізація кожного символу. Багато моделей дозволяють вибирати шрифт за допомогою спеціальних кнопок на панелі.

Струменеві принтери (Inkjet printers – чорнильно-струменеві принтери) так само, як і матричні, виводять зображення по точках, але точки утворюються за допомогою дуже маленьких крапель рідкого чорнила.

Струменевий принтер містить такі основні компоненти:

• каретку;

• блок переміщення каретки;

• блок протягання паперу;

• блок керування.

Замість картриджів матричних принтерів, які містять фарбувальну стрічку, в струменевих принтерах використовують чорнильні картриджі, які містять запас чорнила.

Струменевий принтер може виконувати як чорно-білий, так і кольоровий друк. Оскільки струменеві принтери часто використовуються для друкування фотографій, то для більш точної передачі кольору в деяких їх моделях додано ще два кольори: світло-ціаністий (light суan) і світло-пурпурний (light magenta), а для більш точної передачі відтінків сірого – ще і сірий колір. Існують моделі принтерів, які містять і інші кольори (наприклад, срібний і золотий).

Для різних моделей струменевих принтерів картриджі для чорнила виготовляються по-різному. В одних моделях принтерів чорнило кожного кольору міститься в окремих картриджах, в інших – чорнило декількох кольорів поміщене в одному картриджі. Крім того, форма і розмір чорнильних картриджів, а також хімічний склад чорнила різні для різних моделей струменевих принтерів.

Чорнило з картриджа надходить в друкарську головку, яка містить велику кількість (в сучасних принтерах декілька сотень) мікроскопічних резервуарів для чорнила з соплами.

Електронна схема керування друкуванням за командами блоку керування принтера формує електричні імпульси для п’єзоелемента або нагрівального елемента.

У старих моделях струменевих принтерів друкарська головка і електронна схема керування друкуванням вбудовані в каретку. Це призводило до того, що у разі поломки або засмічення друкарської головки принтер ставав непрацездатним (оскільки друкарську головку відновити майже неможливо). В сучасних принтерах друкарські головки є компонентами картриджа, а для підключення до електронної схеми керуванням друкуванням картриджі мають спеціальні контакти.

Блок переміщення каретки струменевого принтера містить такі самі компоненти, що і однойменний блок матричного принтера, і забезпечує рух каретки з картриджем в горизонтальному напрямі (вперед або назад).

Блок протягання паперу в струменевому принтері забезпечує (за допомогою декількох валів, які керуються електродвигуном) переміщення паперу у вертикальному напрямку з вхідного лотка в початковий стан.

Блок керування струменевого принтера функціонує аналогічно блоку керування матричного принтера.

Особливість реалізації передачі кольору в струменевих принтерах полягає у використовуванні в деяких моделях точок різних розмірів.

Лазерні принтери. Лазерні принтери (laser printers) використовують принцип ксерокса і для фіксації точок на папері застосовують промінь лазера.

Чорно-білий лазерний принтер містить такі основні компоненти:

• блок лазерного сканування;

• фотобарабан і блок нанесення тонера на поверхню паперу;

• блок протягання паперу;

• блок керування.

Блок лазерного сканування принтера містить імпульсний лазер і багатогранне дзеркало, що обертається.

Блок керування посилає в лазер сигнали, які примушують його генерувати імпульси в тих місцях сторінки, які містять чорні точки. Сам лазер залишається нерухомим, тому щоб розвернути імпульси, що генеруються, в рядок, використовується багатогранне дзеркало, яке обертається. Промінь світла від лазера попадає на поверхню дзеркала і відбивається під кутом, який змінюється. Довжину кожної грані і кут нахилу в дзеркалі вибрано таким чином, щоб у разі проходження променем однієї грані, що генеруються лазером, точки складали точно один рядок. Отже, дзеркало, яке обертається, в лазерному принтері виконує функції горизонтального переміщення каретки аналогічно переміщенню в матричному і струменевому принтерах.

Відображений від дзеркала імпульсний промінь світла попадає на фотобарабан, який разом з блоком нанесення тонера на папір забезпечує друкування виведених на папері даних.

Блок нанесення тонера на папір містить такі компоненти:

 зарядний коронний ролик (або дріт);

 картридж з тонером;

 передаючий коронний вал (або дріт);

 очисний коронний вал (або дріт);

 піч.

Фотобарабан (photodrum) є металевим циліндром з діаметром приблизно 7,5 см, покритий тонкою плівкою напівпровідника, який проводить світло. До того як на барабан потрапить проміння від лазера, його поверхня проходить під зарядним коронним роликом або дротом (charge corona roller or wire). На цей ролик або дріт подається висока напруга, яка зумовлює виникнення навкруги іонізованої ділянки, що називаєься короною. В результаті барабан заряджається рівномірно розподіленим позитивним статичним зарядом. Потім, під час проходження барабана під променем світла від лазера, поверхня барабана в тих точках, в яких лазер згенерував імпульси, розряджається і набуває негативного заряду. Отже, лазер «рисує» на барабані поки що невидиме електростатичне зображення даних, що виводяться.

Щоб зображення на барабані стало видимим, поверхня барабана, яка оброблена лазером, проходить мимо картриджа. Картридж лазерного принтера має резервуар з дуже подрібненим позитивно зарядженим порошком, який називається тонером (toner), і механізм подання тонеру на поверхню барабана. Тонер складається з двох основних компонентів: фарбувального пігменту і частини пластика. В чорно-білих принтерах використовують пігмент чорного кольору, проте можна використовувати і тонер іншого кольору. Чорно-білий лазерний принтер можна назвати монохромним принтером. Механізм подачі тонеру містить вал, який захоплює частину тонеру і переносить його до поверхні барабана, і скребок.

Поданий на поверхню барабана тонер прилипає до барабана в тих місцях, в яких його поверхня розряджена, тобто має негативний заряд, і навпаки, не притягується до барабана в тих місцях, де поверхня барабана залишилася зарядженою (оскільки однойменні заряди відштовхуються). Зайвий тонер (що залишився на поверхні барабана) збирається скребком назад в резервуар.

Перш ніж барабан торкнеться паперу, коронний вал, або передаючий дріт (transfer corona roller or wire), переносить на папір негативний електростатичний заряд. Цей заряд більший за величиною від негативного заряду на барабані, тому, коли барабан зачіпає папір, тонер прилипає до нього, точно повторюючи зафіксоване на барабані зображення або текст.

Для того щоб папір, у свою чергу, не прилипав до барабана, він відразу після захоплення тонеру розряджається за допомогою очисного коронного вала, або дроту (detach corona roller or wire).

І, врешті-решт, папір протягується через піч (fuser), яка містить два вали з нагрівальними елементами всередині. Під впливом високої температури (180–200°C) і тиску частинки пластика в тонері розплавляються і фіксують зображення або текст на поверхні паперу.

Після того як тонер перенесено на папір, поверхня барабана проходить мимо розрядної лампи, світло якої стирає вже непотрібне електростатичне зображення. Цикл друкування повторюється до тих пір, поки всі виведені дані будуть перенесені на поверхню паперу.

Таку схему роботи лазерного принтера називають друкуванням «білим по чорному». Перед початком друкування «чорним по білому» барабан заряджають негативно. Потім лазер заряджає барабан позитивним зарядом у тих місцях, які він освітлює. В цьому випадку тонер заряджають негативним зарядом, а передаючий коронний дріт, або вал, передають паперу позитивний заряд.

Блок подачі паперу в лазерному принтері так само, як і в струменевому, забезпечує переміщення паперу.

Блок керування лазерного принтера одержує з комп'ютера виведені дані і розміщує їх в оперативній пам'яті принтера (на відміну від матричного принтера лазерний принтер виводить дані посторінково, тобто сторінка починає друкуватися тільки тоді, коли принтер знайде в переданих з комп'ютера даних індикатор кінця сторінки). Потім блок керування обробляє дані для друкування, включаючи передачу півтонів і згладжування, і передає команди включення-виключення імпульсному лазеру. Блок керування забезпечує також синхронізацію функціонування блока лазерного сканування, блока нанесення тонеру на папір і блока протягання паперу. Також в блоці керування зберігаються відомості, потрібні для підтримки технології Plug&Play.