_{Міністерство освіти і науки України}

_{Свалявський технічний коледж НУХТ}

^{ІНСТРУКЦІЯ}

по виконанню лабораторної роботи № 6

з предмету "Переферійні пристрої"

Тема: «Ознайомлення з будовою, призначенням, технічними характеристиками , правилами експлуатації і методикою обслуговування лазерних принтерів.»

Свалява

_{Міністерство освіти і науки України}

_{Свалявський технічний коледж НУХТ}

^ЗВІТ

про виконання лабораторної роботи № 6

з предмету "Переферійні пристрої."

Тема: «Ознайомлення з будовою, призначенням, технічними характеристиками , правилами експлуатації і методикою обслуговування лазерних принтерів.»

Виконав студент гр.ДОК____

­­­________________________

Перевірив

______________Дядюша 0.

Лабораторна робота № 6

Тема: Лазерні принтери. Іх типи та характеристики. Обслуговування лазерних принтерів.

Мета: Ознайомитись з будовою, принципом роботи та основними технічними характеристиками лазерних принтерів.

1. Теоретичні відомості

Комп'ютерний принтер — пристрій для друку інформаціі на папір.

Процес друку називаеться виходом на друк, а документ, що вийшов, — роздруківка або тверда копія. Принтери мають перетворювач цифровоі інформаціі (текст, фото, графіка), що зберігаеться в запам'ятовувальних пристроях комп'ютера, фотоапарата та цифровоі пам'яті, у спеціальну машинну мову.

За технологіею друку принтери поділяють на матричні, струменеві, лазерні й сублімаційні, а за кольором друку — кольорові й монохромні.

Монохромні принтери мають кілька градацій, звичайно 2-5, наприклад: чорний — білий, одноколірний (або червоний, або синій, або зелений) — білий, багатобарвний (чорний, червоний, синій, зелений) — білий.

З розвитком комп'ютерних технологій монохромні принтери поступаються місцем повнобарвним або скорочено-кольоровим, які друкують «весь спектр кольорів», видимий людським оком.

Тнттті принтери — матричні і інші — це історія і вони використовуються як спеціалізовані для друку на безперервний рулон паперу влабораторіях, банках, бухгалтеріях, для друку на багатошарові бланки (наприклад, паспорти, авіаквитки), а також, коли важливий сам факт друку ударом. Вважаеться, що факт удару ускладнюе внесення несанкціонованих змін до фінансового документа.

Набули поширення багатофункціональні пристроі, в яких об'еднані принтер, сканер, ксерокс і факс. Таке об'еднання раціональне технічно і зручно в роботі. Широкоформатні (А3, А2) принтери іноді невірно називають плоттерами.

Сучасні технічні вимоги для принтерів початкового рівня

Цифровий фотоапарат початкового рівня з матрицею 5,25 мегапікселів дае світлину з роздільною здатністю 2560х1920. Якщо друкувати фото розміром 10х15 см, то принтер повинен мати роздільну здатність не менше 2560:10см*2,54 см=650 dpi (точок на дюйм). Стосовно градацій чорного і кольорів, то — матриці і просвітлені об'ективи цифрових фотоапаратів мають фотографічну широту (динамічний діапазон) «близьку» до можливостей людського ока. Людина неозброеним оком може оцінити поліпшення зображення фотографіі з роздільною здатністю до 750 dpi і фотографічною широтою до 24 біт за 3 базовими кольорами, True Color, і 8 біт сірого, тобто фотографіі що містить до 16..777.216 кольорів з плавними, реальними півтонами і до 256 градацій чорного. До цих характеристик «близькі» результати друку на аналоговий кольоровий фотопапір, друк сублімаціі «схожий» на якісний, струменевий і лазерний друк знаходяться на початку шляху до цих можливостей.

Способи з'еднання принтера з носіем цифровоі інформаціі

З'еднання принтера з комп'ютером через паралельний порт або послідовний порт з швидкістю до 50 кб/с не задовольняе сучасним вимогам. З'еднання принтера з комп'ютером через USB-інтерфейс краще. Швидкість передачі даних через USB-2.0 до 480 Мбіт/с, а також легше відбуваеться процес підключення, принтер може значно більше повідомляти про свій стан, готовність, наявність паперу тощо.

Широко поширені бездротові підключення принтерів: ТЧ-порт, Bluetooth, Wi-Fi.

Тнфрачервоний порт (ТЧ-порт) забезпечуе друк з комп'ютерів, КПК, телефонів і інших пристроів, забезпечених інфрачервоним портом і що мають можливість друку. Зона застосування обмежена декількома сантиметрами прямоі видимості між портами пристроів. В наш час ТЧ-порт поступився місцем радіоінтерфейсам Bluetooth і Wi-Fi. Bluetooth і Wi-Fi — дозволяють встановити принтер в будь- якому зручному місці на відстані до 10-100 метрів.

Сучасні принтери читають флеш-пам'ять, мають відеоекран і можуть друкувати фотографіі без комп'ютера. Принтери, що мають мережевий інтерфейс, підключаються влокальну мережу, що дозволяе користуватися принтером автономно з декількох комп'ютерів.

Техніко-економічний аналіз сучасних технологій цифрового друку

За поширеністю лідером е струменевий друк, другим — лазерний, третім — термосублімаційний, четвертим — матричний. При струменевому, лазерному і матричному способах друку лінеатура складае 300-80-30 lpi, і залежить від роздільноі здатності пристрою. При друці сублімаціі лінеатура отримуваних півтонів більше 300 lpi, тому наймасовіше застосування монохромні лазерна і матрична технологи отримали в друці текстів і графіки, а повнокольорова термосублімациійна технологія використовуеться у фотопринтерах. Кольоровий струменевий друк показуе добрі результати при друці текстів, графіки і фотографій.

За кольороутворенням до повнокольорових (англ. continuous tone — безперервний тон кольору) відноситься тільки термосублімаційна технологія. Струменева, лазерна і матрична технологи — растрові (англ. bi-level — два рівні), тобто для отримання одніеі повнокольоровоі точки растру (2 рівень) потрібний мікрорастр — по 16х16=256 «службових» мікропікселів кожного кольору (1 рівень). Головний конструктивний недолік лазерних технологій — труднощі досягнення допуску більше 1200dpi, крапок на дюйм. В наш часмежа для лазерного друку кожного кольору при раструванні 2400dpi /16=150 lpi, що на порядок гірше за характеристики аналогового кольорового фотопаперу.

Нові модифікаціі лазерних, струменевих і термосублімаційних технологій друку дають добрі результати і відносяться до комбінованих (англ. contone — напівтоновий колір). Contone = bi-level + continuous tone. Таке півтонове зображення місцями друкуеться крапками, а місцями безперервною заливкою, барвником. Струменева і лазерна технологіі друкують крапки з «різкими» межами, без перекриття, що добре при високому допуску, а якщо допуск менший від 4800dpi, то на кінцевому зображенні видно растр, в аналоговій фотографіі говорять про зернистість зображення. На аналоговому кольоровому фотопапері зображення створюеться теж крапками (зерном) з «різкими» межами, але роздільна здатність фотопаперу висока і зображення виходить дрібнозернистим і відмінноі якості. При термосублімаційній технологіі сусідні пікселі частково перекриваються. Це, на жаль, знижуе допуск до 300 lpi (300 lpi для растру — 300х16=4800dpi), але створюе ефект безперервності зображення, як на аналоговому кольоровому фотопапері. Візуально, фото, видруковане на термосублімаційному принтері, виглядае відмінно.

До переваг лазерного друку відноситься постійна готовність до роботи. У лазерного принтера порошок тонера не сохне, ніщо не засмічуеться. Правда, на простих моделях принтерів тонер і папір дряпають світлочутливий шар на барабані, що обмежуе термін служби барабана 4-5 заправками емкості картриджа. Ресурс фотобарабана розрахований на 10.000-15.000 сторінок. Ресурс картриджа розрахований на 2.000 — 5.000 сторінок при 5% заповненні.

Запасні картриджі лазерних принтерів у більшості фірм одноразові і продаються в комплекті з світлочутливим барабаном, що відносно дорого. Це вигідно фірмам виробникам, але не виправдано технічно. Багато користувачів самі заправляють картриджі тонером по 4-5 разів і економлять на цьому до 300€. За кордоном заправку картриджів лазерних і струменевих принтерів виконують в маленьких салонах за 10€. Але краще все ж таки купувати фірмові картриджі.

Лазерні принтери друкують швидше струменевих та інших принтерів. Лазерні принтери можуть використовувати різний папір (наприклад, текстуру) і плівки. Відбитки з лазерного принтера стійкіші до вологи, агресивних середовищ, проте, оскільки тони зображення лазерного принтера термічно наносяться на носій, то, з часом, може відбуватися обсипання зображення, особливо якщо папір піддаеться механічній діі.

Витратні матеріали для лазерних принтерів в перерахунку на 1 стандартну сторінку майже удвічі дешевші, ніж для струменевих принтерів. Найдешевші витратні матеріали для матричних принтерів. Повнокольоровий лазерний принтер складаеться фактично з 4 монохромних, тому ця апаратура коштуе достатньо дорого (більше 500€) в порівнянні із струменевими, термосублімаційними і матричними принтерами (60-150€). Комплект картриджа з світлочутливим барабаном для лазерного монохромного принтера ціною до 150€ вартуе близько 80€. Комплект картриджів для повнокольорового лазерного принтера з світлочутливими барабанами вартуе приблизно в 5 разів дорожче за монохромний картридж.

Головні конструктивні недоліки струменевих технологій: проблеми із засиханням чорнила і засміченням сопел і дефекти відтворення слабозабарблених фрагментів зображення. Причин засмічення сопел багато. Наприклад:

а) на поверхні чорнила утворюеться плівка оксиду, яка при повній витраті чорнила картриджа попадае в сопла,

б) випаровування води з чорнильноі суспензіі і загустіння чорнила,

в) злипання зерен в пігментному чорнилі, г) чорнило пригорае на термоелементах і ця луска летить у фільтр і сопла і т. д.

Фільтри картриджа з поролону не достатньо ефективні і накопичують «сміття» при неодноразовому використанні картриджа після перезаправки. При допуску 4800dpi краплі повинні падати на папір з кроком 25,4\4800=0,0053 мм. При кожному роздруку термічні або п'езоелектричні насоси виштовхують з кожного сопла мільйони крапель чорнила емкістю 2 піколітри. При зустрічі з папером крапля розбризкуеться, чорнило вбираеться і розпливаеться. Пляма чорнила за діаметром виходить, приблизно, в 2 рази більшою від сопла, що викинуло краплю. Сопло мае діаметр близько

1. 0053\2=2,6 мікрон. Природно, що засмітитись соплу діаметром менше 3 мікрон дуже просто. Якесь, з більш ніж 400, сопло друкуючоі головки обов'язково засмітиться.

Для відтворення світлоі ділянки зображення будь-якого кольору потрібно мало забарвлених «службових» мікропікселів, в результаті виходять рідкісні крапки на «великій» площі зображення — просто незабарвлений папір. А людина судить про якість зображення, в першу чергу, виходячи з достовірності відтворення саме світлих відтінків зображення. Щоб пом'якшити цей недолік, до чотирьох базових кольорів (CMYK) додаються по одному або по два світлі (hell) варіанти блакитного (C-hell), пурпурового (M-hell), жовтого (Y-hell) і чорного (К-hell) чорнила. Зазвичай бувае не більше 8 чорнильниць. Комплект фірмових картріджів для струменевого принтера емкістю по 5-10 мл коштуе достатньо дорого (20-30€), а витрачаеться чорнило не тільки на друк, але і на прочищення сопел. Оптимальніше, коли чорнильниці нерухомі на корпусі принтера, вони більші за об'емом, можна використовувати більше світлих кольорів, вони не знижують швидкості друку за рахунок інерціі і створюються умови для зниження ефекту засихання чорнила за рахунок продування повітрям сопел друкуючоі головки після закінчення роботи. Тнші недоліки струменевих технологій: невисока швидкість повнокольорового друку, обумовлена в основному раструванням і кількістю додаткових світлих кольорів, вицвітанням кольорів зображення, «водобоязнь» відбитків, при використанні водорозчинного чорнила і обсипання зображення, при використанні пігментного чорнила, чутливість до сорту паперу.

До переваг друку сублімаціі відноситься можливість змішувати на носіеві зображення (паперу) кольору в достатньо широкому діапазоні (до 6 біт кожного з базових кольорів). Найсвітліші тони формуються в хмарці барвника так само природно, як і темніші. В струменевих принтерів це завдання частково вирішуеться, на жаль, за рахунок додавання чорнильниць світлих тонів, тобто — ускладнення апаратури і подорожчання друку. Не менш важкі шляхи рішення ціеі задачі для лазерних технологій, де використовують попередне змішування кольорів на барабані за допомогою магнітних добавок до тонера або змішуванням кольорів на проміжному носіеві з подальшим друком на папір.

До серйозних проблем друку сублімаціі можна віднести вкрай повільне виведення фотографій (фото10х15см. друкуеться більше 1 хвилини) і чутливість вживаного чорнила до ультрафіолету. Комплекти для друку сублімаціі поки що дорогі (одне фото10х15см. вартуе не менше 0,4€, комплект на 100 аркушів коштуе 35€). Зараз найпопулярніший, якнайкращий за якістю і найдешевший спосіб друку повнокольорових фотографій з цифрових носіів — це друк на аналоговий кольоровий фотопапір у фотосалонах (одне фото10х15см вартуе 0,08-0,15€). Друк на аналоговий кольоровий фотопапір у фотосалонах проводиться на цифрових друкуючих автоматичних машинах. Папір рухаеться в друкуючій машині, цифрова інформація по-рядково перетвориться в світловий потік, світловий потік по-рядково експонуе кольоровий аналоговий фотопапір, потім фотопапір проявляють «мокрим» хімічним способом. Швидкість друку близько 1000 фотографій в годину, тобто в 5-15 разів швидше за цифровий друк. На кольоровому аналоговому фотопапері в кожному з 3 субтрактивних шарів допуск більше 2000 lpi, фотографічна широта до 6,7 біт, тобто фотографія, зроблена на кольоровому аналоговому фотопапері, може містити до 1 123 836 (20,1 Bit) кольорів з плавними, реальними півтонами.

Аналогову кольорову фотографію винайшов француз Л.Дюко дю Орон 140 років тому (1868— 1869), а цифрова кольорова фотографія молода, вона — дитя американськоі космічноі розвідки часів холодноі війни і сьогодні бурхливо розвиваються всі п розділи, у тому числі і цифровий повнокольоровий друк. Сьогодні здаеться фантазіею, що невелика компанія з Австраліі Silverbrook Research мае намір потіснити основних гравців на ринку струменевих принтерів для домашнього користування, запропонувавши вдосконалений принтер Memjet з використанням нанотехнологій. Вони стверджують, що дослідний зразок Memjet вже готовий і видае близько 60 сторінок в хвилину, максимальний дозвіл друку 1600 х 1600dpi, у нього 80 струменевих головок, і базова модель для монохромного друку коштуватиме менше $150, а фотопринтер — менше $200. Принтер великого формату оцінюють в $5.000. Розробка Memjet тривала майже десять років. У назві Memjet відображено використання MEMS (мікроелектромеханічних систем) для управління струменевим друком. Основу складають декілька MEMS-блоків шириною 20 мм, які містять 5 каналів для чорнила різних кольорів і сопел, загальною кількістю 6400. Окремий чип управляе формуванням крапель розміром близько 1 піколітра, що утворюються з швидкістю близько 900 млн. крапель в секунду. Загальна кількість сопел для принтера формату А4 складае 70400. В підсумку можна говорити про те, що технологіі цифрового повнокольорового друку за станом на 2007 р. знаходяться у стадіі пошуку технічного вирішення. Нам здаеться, що це вирішення може бути в об'еднанні лазерноі, струменевоі та сублімаційноі технологій.

Принципи роботи і коротка історія домашніх принтерів

Ера домашніх принтерів почалася з 1985 року, коли на ринку з'явилися принтери LaserJet від Hewlett-Packard і LaserWriter від Apple Computer.

Л

Лазерний принтер HP LaserJet 1012

азерні принтери

Технологія-попередник сучасного лазерного друку з'явилася в 1938 році — Честер Карлсон винайшов спосіб друку, названий електрографія, а потім перейменований в ксерографію. Принцип технологи полягав в наступному. На поверхні фотобарабана коротроном (скоротроном) заряду, або валом заряду рівномірно розподіляеться статичний заряд, після цього світлодіодним лазером (або світлодіодною лінійкою) на фотобарабані знімаеться заряд — тим самим на поверхню барабана поміщаеться приховане зображення. Далі на фотобарабан наноситься тонер, після цього барабан прокочуеться папером, і тонер переноситься на папір коротроном перенесення, або валом перенесення. Тонер, залежно від знаку його заряду, може притягуватися до поверхні, що зберегла приховане зображення або фону. Після цього папір проходить через блок термозакріплення для фіксаціі тонера, а фотобарабан очищаеться від залишків тонера і розряджаеться у вузлі очищення.

Першим лазерним принтером, став EARS (Ethernet, Alto, Research character generator, Scanned Laser Output Terminal), винайдений в 1971 році в корпораціі Xerox, а серійне виробництво було налагоджене в другій половині 1970-х. Принтер Xerox 9700 можна було придбати у той час за 350 тисяч доларів, зате друкував він зі швидкістю 120 стор./хв.

Пристрій і принцип роботи лазерного принтера

Н

Фьюзер

Лезо очищення

Рисунок 1 - Загальна схема чорно-білого лазерного принтера

айважливішою частиною принтера е джерело світла - лазер та оптико-механічна система дзеркал і лінз, що переміщуе промінь лазера по поверхні фото барабана. Швидкість обертання дзеркала складае порядку 7-15 тис. об./хв. Для того, щоб збільшити швидкість друку не збільшуючи швидкість обертання дзеркала, його виконують у вигляді багатогранноі призми. Обертове дзеркало розгортае промінь у вигляді рядка прихованого зображення на поверхні фото барабана. Після формування рядка спеціальний кроковий двигун повертае барабан для формування наступноі. Цей зсув відповідае роздільній здатності принтера по вертикалі і зазвичай становить 1/300 або 1/600 дюйма.

Процес утворення прихованого зображення на барабані нагадуе формування растра на екрані телевізійного монітора. Лазер генеруе дуже тонкий світловий промінь. Відбиваючись від грані призми, цей промінь освітлюе заряджену поверхню фото барабана, знімаючи заряд з фоторецептора в точці експонування. Для одержання точкового зображення лазер вмикаеться і вимикаеться за допомогою керуючого мікроконтролера. При цьому фонові ділянки фоторецептора залишаються зарядженими. При контакті тонер притягуеться підложкою у ділянки з низьким потенціалом, пробиті лазером. Зображення, сформоване на барабані, переноситься на папір і потім закріплюеться нагріванням (рис. 1). Схему пристрою кольорового лазерного принтера наведено на рис. 2.

Для друку за один прохід по паперу використовуються гнучка світлочутлива стрічка, вкрита шаром селену, і стрічка перенесення, на якій формуються зображення для всіх чотирьох кольорів. Зображення, сформоване на стрічці перенесення, переноситься на папір і потім закріплюеться нагріванням. Кольоровий друк забезпечуеться використанням різнобарвного тонеру (CMYK модель). При цьому на копію послідовно напилюется тонер різних кольорів. Внаслідок змішування порошків виходить кольорова копія. Тонер кожного кольору зберігаеться в окремому бункері із власним магнітним валом і носіем. У деяких апаратах папір позиціонуеться на валу перенесення, а потім входить у контакт із фоторецептором. Процес повторюеться 4 рази. У деяких апаратах тонер спочатку переноситься на вал перенесення, а потім на папір.

Пристрій картриджа лазерного друку

Розглянемо пристрій картриджа для принтера Laser Jet 5L фірми Hewlett Packard. У цьому типовому картриджі можна виділити два основних відділення: відділення для відпрацьованого тонера і тонерний відсік.

Основні конструктивні елементи відділення для відпрацьованого тонера:

1. Фото барабан (Organic Photo Conductor (OPCJ Drum). Являе собою алюмініевий циліндр, вкритий органічним світлочутливим і фотопровідним матеріалом (зазвичай оксидом цинку), що здатний зберігати образ, який наноситься лазерним променем.

2. Вал первинного заряду (Primary Charge Roller (PCR)). Забезпечуе рівномірний негативний заряд барабана. Виконаний зі струмопровідноі гумовоі або поролоновоі основи, нанесено! на металевий вал.

3. «Вайпер», ракель, що чистить лезо (Wiper Blade, Cleaning Blade). Очищае барабан від залишків тонера, що не був перенесений на папір. Конструктивно виконаний у вигляді металевого каркаса (stamping) з поліуретановою пластиною (blade) на кінці.

4. Лезо очищення (Recovery Blade). Перекривае область між барабаном і бункером для відпрацьованого тонера. Recovery Blade пропускае тонер, що залишився на барабані, всередину бункера і не дае йому висипатися у зворотному напрямку (з бункера на папір).

Основні конструктивні елементи тонерного відсіку:

1. Магнітний вал (Magnetic Developer Roller, Mag Roller, Developer Roller). Являе собою металеву трубку, всередині якоі знаходиться нерухомий магнітний сердечник. До магнітного вала притягуеться тонер, що перед подачею на барабан здобувае негативний заряд під діею постійноі або змінноі напруги.

2. «Доктор» (Doctor Blade, Metering Blade). Забезпечуе рівномірний розподіл тонкого шару тонера на магнітному валу. Конструктивно виконаний у вигляді металевого каркаса (stamping) із гнучкою пластиною (blade) на кінці.

3. Ущільнювальне лезо магнітного валу (Mag Roller Sealing Blade). Тонка пластина, аналогічна за функціями Recovery Blade. Перекривае область між магнітним валом і відсіканням подачі тонера. Mag Roller Sealing Blade пропускае тонер, що залишився на магнітному валу, всередину відсікання, запобігаючи витоку тонера у зворотному напрямку.

4. Бункер для тонера (Toner Reservoir). Всередині нього знаходиться робочий тонер, що буде перенесений на папір у процесі друку. Крім того, у бункер вбудований активатор тонера (Toner Agitator Bar) - дротова рамка, призначена для перемішування тонера.

5. Пломба, чека (Seal). У новому (або регенерованому) картриджі тонерний бункер запечатаний спеціальною пломбою, що запобігае витоку тонера під час транспортування картриджа. Перед початком експлуатаціі ця пломба видаляеться.