Решение дифференциальных уравнений Примеры решения типовых задач Курс практики по математике Инженерная графика Машиностроительное черчение История дизайна Архитектура ПК Лабораторные работы Курс лекций по физике теплоэнергетика
USB-накопитель на флеш-памяти Кэш центрального процессора Дисковая подсистема ПК Понятие архитектуры и структуры ЭВМ Внешние интерфейсы Жесткий магнитный диск Визуализация трехмерных изображений

Курс лекций по персональному компьютеру

Принтеры

Принтер предназначен для вывода текстовой и графической информации на твердый носитель, в основном – на бумагу. Для уменьшения загруженности компьютера, под управлением которого они работают, принтеры имеют собственный узкоспециализированный процессор и оперативную память (буфер), в которую помещается полностью или частично информация, выводимая на печать.

Принтеры классифицируются по пяти основным позициям:

принципу работы печатающего механизма,

максимальному формату листа бумаги,

использованию цветной печати,

наличию или отсутствию аппаратной поддержки языка PostScript (см. пункт 1.5.4),

 рекомендуемой месячной нагрузке, которая взаимосвязана со скоростью печати.

 По принципу действия принтеры делятся на:

матричные,

струйные,

лазерные,

и другие.

Матричные принтеры являются принтерами ударного действия. Печатающая головка матричного принтера состоит из вертикального столбца маленьких стержней, которые под воздействием магнитного поля «выталкиваются» из головки и ударяют по бумаге через красящую ленту. Перемещаясь, печатающая головка оставляет на бумаге строку символов. Недостатками матричных принтеров являются медленная печать, много шума при печати и качество печати. Достоинства матричных принтеров определяются способностью работать с любой бумагой и низкой стоимостью печати.

Струйные и лазерные принтеры могут быть монохромными или цветными. Для каждого класса принтеров существуют основные стандарты протокола обмена и систем команд. Для матричных принтеров основными являются стандарты фирм IBM и Epson, для струйных – фирмы Hewlett Packard, для лазерных – фирмы Hewlett Packard и язык описания страниц PostScript.

В струйных принтерах (рис. 2.14) используется чернильная печатающая головка, которая под давлением выбрасывает чернила из ряда мельчайших отверстий на бумагу. Печатающая головка струйного принтера содержит от 12 до 64 сопел, диаметры которых тоньше человеческого волоса. Перемещаясь вдоль бумаги, печатающая головка оставляет строку символов или полоску изображения.

Известно несколько принципов действия струйных печатающих головок.

Подпись: Рис. 2.14. Разные модели струйных принтеровВ одной из конструкций на входном конце каждого сопла расположен маленький резервуар с чернилами. Позади резервуара располагается нагреватель (тонкопленочный резистор). Когда резистор нагревается проходящим по нему током до температуры 500°С, окружающие его чернила вскипают, образуя пузырек пара. Этот расширяющийся пузырек выталкивает из сопла капли чернил диаметром 50–85 мкм со скоростью около700 км/ч.

В другой конструкции печатающей головки источником давления служит мембрана, приводимая в движение пьезоэлектрическим способом.

Во всех конструкциях принтеров электромеханические устройства перемещают печатающие головки и бумагу таким образом, чтобы печать происходила в нужном месте.

Струйные принтеры печатают достаточно быстро, производят мало шума. Качество печати определяется разрешающей способностью струйных принтеров, которая составляет 600 dpi и выше. Символы dpi означают число точек на дюйм (dot per inch). Однако они очень требовательны к бумаге. На бумаге низкого качества чернила расплываются. Также полученное изображение чувствительно к действию влаги.

В лазерных принтерах (рис. 2.15) используется электрографический принцип создания изображения. Процесс печати включает в себя создание невидимого рельефа электростатического потенциала в слое полупроводника с последующей его визуализацией. Визуализация осуществляется с помощью частиц сухого порошка – тонера, наносимого на бумагу. Тонер представляет собой кусочки железа, покрытые пластиком. Наиболее важными частями лазерного принтера являются полупроводниковый барабан, лазер и прецизионная оптико-механическая система, перемещающая луч (рис. 2.16).

Рис. 2.15. Внешний вид лазерных принтеров

Рис. 2.16. Принцип работы лазерного принтера

Лазер генерирует тонкий световой луч, который, отражаясь от вращающегося зеркала, формирует электронное изображение на светочувствительном полупроводниковом барабане.

Поверхности барабана предварительно сообщается статический заряд. Для получения изображения на барабане лазер должен включаться и выключаться, что обеспечивается схемой управления. Вращающееся зеркало служит для разворота луча лазера в строку, формируемую на поверхности барабана. Поворот барабана на новую строку осуществляет позиционный шаговый двигатель. Процесс развертки изображения на барабане во многом напоминает построение изображения на экране монитора (создание растра).

Когда луч лазера попадает на предварительно заряженный барабан, заряд «стекает» с освещенной поверхности. Освещаемые и неосвещаемые лазером участки барабана имеют разный заряд. В результате сканирования всей поверхности полупроводникового барабана на нем создается скрытое (электронное, не видимое для человека) изображение.

На следующем этапе работы принтера происходит проявление изображения, т.е. превращение скрытого электронного изображения в видимое изображение. Заряженные частицы тонера притягиваются только к тем местам барабана, которые имеют противоположный заряд по отношению к заряду тонера.

Когда видимое изображение на барабане построено, и он покрыт тонером в соответствии с оригиналом, подаваемый лист бумаги заряжается таким образом, что тонер с барабана притягивается к бумаге. Прилипший порошок закрепляется на бумаге за счет нагрева частиц тонера до температуры плавления. В результате этих операций формируется водоупорный отпечаток.

Цветные лазерные принтеры формируют изображение, последовательно накладывая голубой, пурпурный, желтый и черный тонеры на фоточувствительный барабан. Принтер работает в четырехпроходном режиме, поэтому скорость печати цветного принтера существенно меньше, чем черно-белого принтера.

Лазерные принтеры обеспечивают практически бесшумную печать, высокую скорость печати, которая достигается постраничной печатью. Страница печатается целиком. Разрешающая способность лазерных принтеров достигает 1200 dpi и выше.

Кроме лазерных принтеров, существуют так называемые LED-принтеры (Light Emitting Diode), которые получили свое название из-за того, что полупроводниковый лазер в них заменен «гребенкой» (линейкой) светодиодов. Изображение одной строки на полупроводниковом барабане формируется одновременно.

Цветные лазерные принтеры пока не идеальны. Для получения цветного изображения с качеством, близким к фотографическому, используют термические принтеры или, как их еще называют, цветные принтеры высокого класса. В настоящее время распространение получили три технологии цветной термопечати: струйный перенос расплавленного красителя (термопластичная печать); контактный перенос расплавленного красителя (термовосковая печать); термоперенос красителя (сублимационная печать).

Скорость печати термических принтеров вследствие инерционности тепловых эффектов невысокая. Для сублимационных принтеров от 0,1 до 0,8 страниц в минуту, а для термовосковых – 0,5 – 4 страницы в минуту.

При работе принтера требуется подача команд на перевод строки и возврат каретки, на продвижение бумаги на один шаг, на регулировку величины шага и т.д. Некоторые принтеры допускают обратное перемещение бумаги. Для печати символов используются шрифты, встроенные в постоянную память принтера или загружаемые из компьютера в оперативную память принтера. Встроенные шрифты не обеспечивают разнообразие и не всегда содержат символы кириллицы, поэтому чаще используются загружаемые шрифты.

Принтер может подключаться к последовательному порту, для обеспечения большей скорости печати чаще подключается к параллельному порту.

Алгоритм вычислений представляется в виде последовательности управляющих слов, называемых командами. Команда определяет наименование операции и слова информации (данные), участвующие в операции. Алгоритм, представленный в терминах машинных команд, называется программой. Выполнение вычислений, предписанных алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом программой.
Курс лекций по персональному компьютеру