2.5. Устройства вывода ин­формации на печать: принтеры, плоттеры

Печатающее устройство принтер (от английского слова print – печатать) предназначено для вывода информации на бумагу. Все принтеры могут выводить текстовую информацию. Многие из них могут выводить также рисунки, графики и цветные изображения. Обычно применяются принтеры следующих типов: матричные, струйные и лазерные, однако встречаются и другие принтеры (светодиодные, термопринтеры и т.д.).

Матричные принтеры (или точечно-матричные) - наибо­лее распространенный до недавнего времени тип принтеров для компьютеров. Принцип печати таких принтеров таков: печатающая головка принтера содержит вертикаль­ный ряд тонких металлических стержней (иголок). Го­ловка движется вдоль печатаемой строки, а стержни в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту (картридж). Это и обеспечивает формирование на бумаге символов и изображе­ний. Обычно встречаются головки с 24 печатающими иголками. Бывают принтеры и с головками, имеющими 48 иголок. Они обеспечивают более качественную печать. Скорость печати то­чечно-матричных принтеров составляет от 60 до 10 с на стра­ницу, печать рисунков может выполняться медленнее – до 5 мин на страницу.

Струйные принтеры. В этих принтерах изображение формируется микрокаплями специальных чернил, выдуваемых на бумагу с помощью сопел.

Принцип нанесения чернил в струйном принтере основан на использовании метода газовых пузырьков (рис.28), термического по своей сути. Каждое сопло печатающей головки имеет нагревательный элемент – пленочный резистор. Мощность нагревателя достаточна, чтобы при пропускании через него электрического тока за 3÷10 мкс нагреть малую массу чернил до высокой температуры (> 300⁰ С). При резком нагревании формируется газовый пузырь (рис.28 а,б,в), который стремится вытолкнуть через малое отверстие сопла необходимую каплю чернил на бумагу (рис.28 г). При отключении тока резистор быстро остывает, в сопле возникает разряжение, что приводит к «закачке» новой порции чернил.

Этот способ печати обеспечивает более высокое качество печати по сравнению с матричными принтерами, он также очень удобен для цветной печати. Современные струйные принтеры могут обеспечивать высокую разрешающую способность - до 1000 точек на дюйм, приближаясь по качеству к лазерным принтерам. Но стоят они много дороже, чем матричные принтеры, хотя и приблизительно в 2-3 раза дешевле лазерных принтеров Скорость печати струйных принтеров - от 15 до 100 с на страницу, а время печати цветных страниц может достигать десяти минут (обычно – 3-5 минут).

Лазерные принтеры обеспечивают в настоящее время наи­лучшее качество печати (близкое к типографскому способу). Здесь для печати используется принцип ксерографии. Отличие от обычного ксерокопировального аппарата состоит в том, что печатающий барабан электризуется с помощью лазера, по командам компьютера.

Важнейшим конструктивным элементом лазерного принтера является вращающийся фотонаборный барабан (рис.29), с помощью которого производится перенос изображения на бумагу. Барабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой светочувствительного полупроводникового материала (оксид цинка). По поверхности барабана распределяется статический заряд при помощи тонкой проволоки или сетки, называемой коронирующим проводом. На этот провод подают высокое напряжение, вызывающее появление вокруг него короны, светящейся ионизированной области.

Тонкий световой луч, генерируемый лазером под управлением контроллера, после отражения от вращающегося зеркала попадает на поверхность фотобарабана и изменяет его поверхностный заряд в точке соприкосновения. Это приводит к изменению в этой точке потенциала поверхности барабана. В силу подвижности зеркала и вращения барабана вокруг оси цилиндра, на поверхности формируется скрытая копия изображения распечатываемого документа.

На следующем шаге на барабан наносится тонер – мелкодисперсная красящая пыль. Под действием статического заряда, в зависимости от его величины, частицы тонера могут притягиваться к поверхности в точках с измененным зарядом, формируя изображение документа.

Бумага втягивается из подающего лотка и через систему валиков перемещается к фотонаборному барабану. Перед барабаном бумаге сообщается статический заряд, и затем она соприкасается с фотобарабаном и притягивает, благодаря своему заряду, частицы тонера от барабана. Для фиксации тонера бумага вновь заряжается (уже с прилипшими частичками) и пропускается через фиксирующие цилиндры с температурой 180⁰ С. В это время барабан полностью разряжается, очищается от прилипших частиц и снова готов к процессу.

Лазерные принтеры, хотя и достаточно дороги, являются наиболее удобными устройствами для получения качественных черно-белых печатных документов.

Альтернативой лазерному является так называемый светодиодный принтер (Light Emitting Diode – LED-принтер). Вместо лазерных лучей, управляемых с помощью механики вращающихся зеркал, барабан освещает неподвижная диодная строка, состоящая из примерно 2500 светодиодов.

В цветном лазерном принтере изображение формируется на специальной светочувствительной фотоприемной ленте последовательно для каждого цвета. Лист печатается за четыре прохода. Имеются четыре емкости для тонеров и от двух до четырех узлов проявления. Цветные принтеры имеют большой объем памяти, процессор и, как правило, собственный винчестер, где расположены разнообразные шрифты, а также программы для управления работой, для контроля состояния принтера и для оптимизации его производительности.

Разрешающая способность лазерных принтеров, как пра­вило, не менее 300 точек на дюйм, а современные лазерные прин­теры обычно имеют разрешающую способность 600 точек на дюйм или более. Некоторые принтеры, например HP LaserJet используют специальную технологию повышения качества изображения (RET, Turbo Res и т. д.). Применение этих технологий эквивалентно увеличению разрешающей способности принтера в 1,5 раза. Скорость печати лазерных принтеров при выводе текстов составляет от 5 до 15 секунд на страницу.

Язык принтера. В лазерных принтерах используют специальные «языки», набор команд которых содержится в ROM принтера и, соответственно, интерпретируется его ЦПУ. Рассмотрим некоторые из них.

Стандартным для принтера является язык PCL (Printer Control Language). Наиболее принята версия PCL 6. он содержит команды управления принтером, графические функции (геометрические фигуры, поворот шрифтов), имеет встроенные шрифты.

Языком принтера является и язык HP–GL (Hewlett Packard Graphics Language). Он является расширением языка PCL, дополненным командами управления последовательным интерфейсом, возможностями отображения изображения зеркально, а также поворота последнего на любой угол. Это – язык, представляющий собой индустриальную норму для чертежных плоттеров.

Современный стандартизованный язык принтера PostScript, язык описания страниц, позволяет также работать с цветной печатью. Этот язык предполагает наличие мощного аппаратного обеспечения. Шрифты посылаются на принтер не в виде растрового изображения, а имеются в распоряжении принтера в векторном виде. Векторы преобразуются с помощью RIP (Raster Image Processor). Для формирования знаков RIP в памяти принтера хранит контур каждого символа. Интерпретатор PostScript получает информацию о выбранном знаке, его начертании, размере и расположении на странице, после чего выбирает соответствующий контур, масштабирует его до назначенного размера и размещает в нужном месте битового массива страницы.

Плоттеры. Такие устройства применяются для вывода графической информации из персонального компью­тера. Плоттеры значительно дешевле лазерных принтеров, но и скорость вывода изображений здесь ниже. Достоинством плоттеров по сравнению с лазерными принтерами является также воз­можность использования для печати крупноформатную бумагу и пленку (вплоть до формата А0).

Устройства конструктивно выпускаются двух типов – рулонные и планшетные. В плоттерах первого типа бу­мажный лист перемещается специальным валиком в вертикальном направлении, а пишущий узел – в горизонтальном. Такие графопостроители позволяют получать полноцветные изображения хорошего качества.

В плоттерах-планшетах лист бумаги фиксируется горизонтально на плоском столе, а пишущий узел, пред­став­ляющий собой одно или несколько разноцветных перьев, перемещается в двух направлениях – по осям Х и У. Такие плоттеры, по сравнению с рулонными, обеспечивают более высокую точность печати рисунков и графиков.

По принципу формирования изображения различают:

• плоттеры векторного типа – пишущий узел перемещается относительно носителя по двум координатам;

• плоттеры растрового типа – пишущий узел относительно носителя перемещается в одном направлении и изображение формируется из последовательности точек.

В зависимости от типа пишущего блока плоттеры различают как:

перьевые – плоттер векторного типа, изображение создают при помощи пишущих элементов, перьев;

струйные – плоттер растрового типа, изображение создают при помощи струйной технологии печати;

электростатические – носитель представляет собой электростатическую бумагу, рабочая поверхность которой покрыта тонким диэлектриком, а основа пропитана гидрофильными солями для получения требуемой для нее влажности и электропроводности. Технология основана на создании скрытого электрического изображения (потенциального рельефа);

прямого вывода изображения (термографические) – используют в качестве носителя специальную термобумагу, локально темнеющую под воздействием тепла от перемещаемого миниатюрного нагревателя-«гребенки»;

лазерные – основаны на применении электрографической технологии, как в лазерных или светодиодных принтерах.