GEK / Перечень вопросов Архитектура_2

Матричные принтеры — старейшие из ныне применяемых типов принтеров, их механизм был изобретён в 1964 году японской корпорацией Seiko Epson.

Изображение формируется печатающей головкой, которая состоит из набора иголок (игольчатая матрица), приводимых в действие электромагнитами. Головка передвигается построчно вдоль листа, при этом иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, формируя точечное изображение.

Существуют также высокоскоростные линейно-матричные принтеры, в которых большое количество иголок равномерно расположены на челночном механизме (фрете) по всей ширине листа.

Матричные принтеры, несмотря на полное вытеснение их из бытовой и офисной сферы, до сих пор достаточно широко используются в некоторых областях (банковское дело — печать документов под копирку, и др.).

Принцип работы матричного принтера

Принцип работы матричного принтера, где используется последовательная ударная точечно-матричная технология, следующий: во время работы печатающая головка движется вдоль каретки, и изображение формируется за счет точек, получающихся на бумаге благодаря иголкам, касающимся красящей ленты. Иголки расположены группами по 9, 12, 14, 18, 24, 36, или 48 в вертикальных рядах. Материалом для игл служит износостойкий вольфрамовый сплав. Красящая лента как правило изготавливается из плотного нейлона.

Существует и другой принцип работы, используемый в линейно-матричных принтерах, пользующихся популярностью в больших организациях.

Основная часть линейно-матричного принтера — это конструкция, состоящая из станины, имеющей ширину печати, на которой по горизонтали по всей длине установлены печатающие молоточки, объединенные в модули - фреты. Во время работы станина, приводимая в движение кривошипно-шатунным механизмом, совершает возвратно-поступательные движения с большой частотой и амплитудой, равной расстоянию между соседними молоточками. В зависимости от количества молоточков во фрете меняется скорость - те принтеры, где число молоточков во фрете больше, имеют большую скорость.

При движении шаттла из одной мертвой точки в другую, молоточки в тех местах, где требуется, наносят изображения на бумаге благодаря удару по красящей ленте, формируя за каждый проход полную горизонтальную линию заданного изображения. После этого бумага передвигается на шаг вперед, и шаттл возвращается в обратном направлении, формируя изображение линией за линией.

Скорость печати принтера измеряют в строках в минуту при печати текста, или в дюймах в минуту — при печати графики.

Технологии, приводящие в движение иголку либо молоточек матричного принтера, делятся на:

баллистическую

технологию печати с запасённой энергией.

Баллистическая

Баллистическая технология основана на электромагнитах, находящихся на каждой из иголок. Когда на электромагнит подаётся питание, он притягивает "пяточку" иголки (реализации могут варьироваться в зависимости от производителя) и она приводится в движение. Возвращается в исходное положение иголка под действием пружины.

Технология с запасенной энергией

Пружина в состоянии покоя напряжена за счет действия постоянного магнита. При печати магнитное поле катушки, через которую пропустили ток, компенсирует поле постоянного магнита. Этой компенсации достаточно для того, чтобы пружина оторвалась от магнита, и иголка пришла в движение. При снятии питания с обмотки, пружина вновь притягивается к постоянному магниту, возвращая иголку в исходное состояние.

Технология с запасённой энергией - более новая, чем баллистическая, и её основное преимущество - при работе головка меньше нагревается, так как для компенсации силы магнита необходимо подать заметно меньшую мощность на катушку, чем в случае, когда электромагнит приводит иголку в действие. Ещё одним преимуществом является то, что сила удара иголки практически не меняется со временем или от нагрева, потому что в головке с запасённой энергией она зависит только от жёсткости постоянно согнутой пружины. Зато печатающие головки, которые сделаны по баллистической технологии, заметно меньше по размеру - это позволяет экономить энергию на их перемещении вдоль каретки, а также делать на них более мощные теплообменники.

Недостатки:

монохромность (хотя существовали и цветные матричные принтеры, по очень высокой цене)

очень низкая скорость работы

высокий уровень шума, который может достигать 25 дБ.

Преимущества:

Низкая стоимость принтера и стоимость расходных материалов;

Печать нескольких копий через копирку

Матричная печать, где используется старейшая технология, сейчас практически не пользуется спросом в персональном домашнем использовании. Однако в ряде областей её до сих пор не представляется возможным заменить, что оставляет ее по-прежнему востребованной — это банковское дело, печать документов под копирку, печать многоэкземплярных форм; пин-конвертов для SIM-карт и банковских карт; авиабилетов; печать на ответственных бланках и формах, где важен факт нанесения информации ударным способом.

Струйный принтер

Принцип работы струйных принтеров напоминает игольчатые принтеры. Однако, вместо иголок здесь применяются тонкие сопла, которые находятся в головке принтера. В этой головке установлен резервуар с жидкими чернилами, которые через сопла как микрочастицы переносятся на материал носителя. Число сопел находится в диапазоне от 16 до 64, а иногда и до нескольких сотен.

На рисунке ниже представлен увеличенный вид сопла.

Метод газовых пузырей базируется на термической технологии. Каждое сопло оборудовано нагревательным элементом, который, при пропускании через него тока, за несколько микросекунд нагревается до температуры около 500 градусов. Возникающие при резком нагревании газовые пузыри стараются вытолкнуть через выходное отверстие сопла порцию (каплю) жидких чернил, которые переносятся на бумагу. При отключении тока нагревательный элемент остывает, паровой пузырь уменьшается, и через входное отверстие поступает новая порция чернил. Данная технология используется в изделиях фирм Hewlett-Pаckard и Canon.

Если распечатанное на струйном принтере изображение рассмотреть под микроскопом, то мы увидим что изображение состоит из миниатюрных точек-капелек.

В некоторых моделях для быстрого высыхания чернил применяется подогрев бумаги.

Для хранения чернил используются два метода:

печатная головка принтера объединена с резервуаром для чернил; замена резервуара с чернилами одновременно связана с заменой головки;

используется отдельный резервуар, который через систему капилляров обеспечивает чернилами печатные головки принтера.

Система непрерывной подачи чернил (СНПЧ)

Система непрерывной подачи чернил, СНПЧ — устройство для струйного принтера, подающее чернила к печатающей головке из пополняемых резервуаров. Благодаря СНПЧ затраты на печать значительно снижаются и пользователь получает экономию, измеряющуюся в тысячах процентов.

Устройство состоит из резервуаров для чернил, соединенных силиконовым шлейфом с картриджами, которые идентичны оригинальным, но не имеют внутри обычного наполнителя. Так как СНПЧ полностью герметична (кроме отсека стабилизации давления), разрежение компенсируется поступлением чернил из емкостей-доноров по многоканальному шлейфу в картриджи СНПЧ. Таким образом, достигается необходимое постоянное наличие чернил в печатающей головке. Использование СНПЧ позволяет достичь значительной экономии при печати в сравнении с обычными картриджами.

Классификация 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.

Достоинства струйных принтеров:

Качество печати (по сравнению с матричными)

Стоимость (по сравнению с лазерными)

Низкий уровень шума (по сравнению с матричными)

Скорость (по сравнению с матричными)

Недостатки струйных принтеров:

Возможность засыхания чернил

Более требовательны к бумаге

Стоимость чернил

Лазерные принтеры

В основе лазерной технологии печати лежит процесс сухого электрографического переноса, базирующегося на методе придуманном ещё в 1938 году Честером Карлсоном. Суть его такова: источник света светит на предварительно заряженную поверхность светочувствительного вала. В тех местах, на которые попал свет, меняется полярность заряда, и к этим местам затем притягивается тонер. За счёт электростатики тонер переносится на бумагу, которая после этого помещается в печку. Там под действием высокой температуры и давления тонер закрепляется на бумаге. Отпечатки, сделанные таким способом, не боятся влаги, устойчивы к истиранию и выцветанию, а также имеют высокое качество изображения.

Принцип электрографической печати основан на зависимости электрического сопротивления полупроводников от освещенности. Пластина (ныне это — круглый барабан) с нанесенным полупроводниковым светочувствительным слоем (традиционно на основе селена, но используют и другие материалы, например органические полупроводники) равномерно заряжается отрицательным (положительным) статическим напряжением. В темноте полупроводник представляет собой отличный изолятор, потому заряд сохраняется достаточно долгое время. Затем луч ИК-лазера (или другого источника с высокой интенсивностью свечения, например светодиодного), модулированный изображением оригинала, сформированным сканирующей системой, обегает поверхность полупроводника. Под действием лазера участки фоточувствительной поверхности фотовала, которые были засвечены лазером, становятся электропроводящими, и большая часть заряда на этих участках «стекает» на металлическую основу фотовала.

Таким образом, на поверхности полупроводника оказывается невидимый пока рисунок оригинала, образованный распределением электрического потенциала. Чтобы сделать его видимым и перенести на бумагу, на небольшом расстоянии от светочувствительной поверхности проворачивается магнитный валик с тонером (красящим порошком), также заряженным отрицательно (положительно). Электростатические силы притяжения преодолевают магнитные силы, удерживающие тонер на барабане, и он прилипает к фоточувствительному барабану там, где заряды «стекли».

В месте контакта фотовала с бумагой, под бумагой находится ещё один ролик, называемый роликом переноса (коронатор). На него подаётся заряд, противоположный заряду поверхности фотовала, который он сообщает и бумаге, с которой контактирует. Частички тонера, войдя в соприкосновение с противоположно заряженной бумагой, переносятся на неё и удерживаются на поверхности за счёт электростатики.

Если в этот момент посмотреть на бумагу, на ней будет сформировано полностью готовое изображение, которое можно легко разрушить, проведя по нему пальцем, потому что изображение состоит из притянутого к бумаге порошка тонера, ничем другим, кроме электростатики, на бумаге не удерживаемое. Для получения финального отпечатка изображение необходимо закрепить.

Бумага с «насыпанным» тонерным изображением двигается далее к узлу закрепления (печке или фьюзеру). Закрепляется изображение за счёт нагрева и давления. Печка состоит из двух валов: