Реферат: Автоматизированные системы обработки информации и управления

Рис. 3.2.4. Классификация принтеров

Принтеры ударного действия

Принтеры ударного действия, основанные на создании изображения шрифта механически «выколачивания» красителя ленты прямо на бумагу. В качестве ударного механизма могут быть использованы шаблоны символов или иголки.

Типовые принтеры (ударные) аналогичны электрическим пишущим машинкам.

Достоинства

Типовой принтер дает очень чистое изображение букв, конечно при условии, что красящая лента достаточно черная и неизношенная.

Недостатки

n Низкая скорость печати от 30 до 40 знаков в секунд;

n Недостаточная универсальность типовых принтеров, которая препятствует их широкому распространению. Принтеры такого типа располагают одним шрифтом и не нельзя выделить отдельные места документа курсивом или жирным начертанием;

n Невозможность печати графического изображения.

Область применения

Принтеры могут применяться только в машинописном бюро, где для оформления документа, кроме чистоты, ничего не требуется. По стоимости они сравнимы с игольчатыми принтерами.

Игольчатые принтеры

Игольчатый принтер долгое время являлся стандартным устройством вывода для РС по отношению к струйным и лазерным принтерам. Достоинством игольчатых принтеров определяются, в первую очередь, скоростью печати и их универсальностью, которая заключается в способности работать с любой бумагой, а также низкой стоимостью.

Принцип действия

Принцип, которым игольчатый принтер печатает знаки на бумаге, очень прост. В отличие от других принтеров, игольчатый принтер формирует знаки несколькими иголками, расположенными в головке принтера.

Механизм подачи бумаги аналогичен с пишущей машинкой. Бумага втягивается с помощью вала, а между бумагой и головкой принтера располагается красящая лента. При ударе иголке по этой ленте на бумаге остается закрашенный след.

Иголки, расположенные внутри головки, обычно активизируются электромагнитным методом. Головка движется по горизонтальной направляющей и управляется шаговым двигателем (Рис. 3.2.5.).

Рис. 3.2.5. Расположение иголок на 9-игольчатой головке (в один и два ряда)

Благодаря горизонтальному движению головки принтера и активизации отдельных иголок напечатанный знак образует как бы матрицу, причем отдельные буквы, цифры и знаки «заложены» внутри принтера в виде бинарных кодов. По этой причине головка принтера «знает», какие иголки и в каких позициях необходимо активизировать, чтобы, например, создать за 10 шагов головки букву «К» (Рис. 3.2.6.).

Рис. 3.2.6. Матрицы для буквы «К», зависящей от количества иголок в головке

Хотя наличие девяти иголок в головке принтера обеспечивает высокую скорость печати, однако, хорошего качества достичь не удается. Это заметно сказывается на отпечатке шрифта принтера, когда на бумаге виден отпечаток каждой из иголок, а в связи с износом красящей ленты качество еще больше ухудшается.

Для улучшения качества каждую строку пропечатывают два раза, при этом отдельные точки, составляющие знаки, несколько смещаются при втором проходе печати. Такой метод хотя и улучшает качество изображения, но увеличивает время процесса печати.

Дальнейшим развитием 9 игольчатого принтера стал 18-игольчатый принтер, а позднее 24-игольчатый. Он имел расположение иголок в головке в два ряда по 9 иголок.

24-игольчатый принтер

Иголки расположены в два ряда по 12 штук. Кроме этого имеется возможность перемещения головки дважды по одной и той же строке, чтобы знаки пропечатывались еще раз с небольшим смещением.

Строчный принтер

У строчного принтера головка отсутствует, но имеется печатающая планка. Таким образом, при печати изображение матрицы, соответствующей строке, полностью переносится на бумагу. Так как головка не подвижна, а строка печатается целиком за один раз, это дает преимущество в скорости печати.

Особенности работы игольчатого принтера:

*    Возможность печатать несколько копий;

*    Является более универсальным при работе с бумагой, чем лазерный или струйный принтеры, для которых отсутствует возможность использовать бумагу в рулоне.

*     Игольчатые принтеры характеризуются скоростью печати (числом знаков, которое принтер переносит на бумагу за 1 сек);

*    Одним из недостатков работы игольчатого принтера можно отнести сопровождение шумом;

*    Для игольчатых принтеров разрешение играет роль только тогда, когда печатается в графическом режиме, где должно точно рассчитывается положение каждой отдельной точки на бумаге.

*    Цветная печать, реализуется только с помощью многоцветной красящей ленты;

*    Шрифты в игольчатых принтерах реализуются наличием встроенных шрифтов или возможностью записи их в RAM принтеров.

3.2.3. Принтеры не ударного действия

Принтеры не ударного действия работают по другому принципу. Выводимое изображение создается с помощью применения тепла, чернил или других ксерографических методов.

Струйные принтеры

Основной принцип работы струйных принтеров чем-то напоминает работу игольчатых принтеров, только вместо иголок применяются тонкие как волос, сопло, которые находятся в головке принтера. В головке установлен резервуар с жидкими чернилами, которые через сопла, как микрочастицы, переносятся на материал носителя. Число сопел (от 6 до 64) и зависит от модели принтера и изготовителя. Последние разработки принтеров такого типа имеют от 300 для черных чернил и до 416 сопел для цветных.

Для хранения чернил используются два метода:

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

q  используется отдельный резервуар, который через систему капилляров обеспечивает чернилами головку принтера.

Принцип действия

Современные модели струйных принтеров используют следующие методы печати;

q  Пьезоэлектрический метод;

q  Метод газовых пузырей;

q  Метод drop-on-demand.

Пьезоэлектрический метод

Для реализации этого метода в каждое сопло установлен плоский пьезокристалл, связанной диафрагмой. Под воздействием электрического поля происходит деформация пьезоэлемента. При печати, находящиеся в трубке пьезоэлементы, сжимая и разжимая трубку, наполняют капиллярную систему чернилами. Чернила, которые отжимаются назад, перетекают обратно в резервуар. Чернила, которые «выдавливаются» наружу, оставляют на бумаге точку (Рис. 3.2.7.).

Рис. 3.2.7. Принцип действия струйного принтера с пьезоэлементами

Метод газовых пузырей

Этот способ является термическим и больше известен под названием «инжектируемые пузырьки». Каждое сопло оборудовано нагревательным элементом, который при пропускании через него тока за несколько микросекунд нагревается до температуры около 5000. Возникающие при резком нагревании газовые пузыри стараются вытолкнуть через выходное отверстие сопла необходимую каплю жидких чернил, которая переносится на бумагу (Рис. 3.2.8.). При отключении тока нагревательный элемент остывает, паровой пузырь уменьшается и через входное отверстие поступает новая порция чернил.

Рис. 3.2.8. Принцип работы принтера по методу газовых пузырей

Метод Drop-on-demand

Также как и в методе газовых пузырей, метод drop-on-demand для подачи чернил из резервуара на бумагу используется нагревательный элемент. Однако для подачи чернил используется специальный механизм (Рис. 3.2.9.).

Рис. 3.2.9. Принцип работы принтера по методу Drop-on-demand.

Благодаря тому, что в механизмах печати, реализованных с использованием метода газовых пузырей, меньше конструктивных элементов, такие принтеры надежней в работе и срок их эксплуатации значительно дольше. Кроме того, позволяет добиться высокой разрешающей способности принтеров.

Цветной струйный принтер

Обычно цветное изображение формируется при печати наложением друг на друга трех основных цветов: циан, пурпурный и желтый. Теоретически наложение этих трех цветов должно в итоге давать черный цвет, на практике получается серый или коричневый, и поэтому в качестве четвертого основного цвета добавляют черный. На основании этого такую цветную модель называют CMYK (по названию основных цветов). Таким образом, принтеры применяют не три, а четыре цвета, включая черный дополнительный патрон.

Особенности работы струйного принтера

1.   Низкий уровень шума;

2.   Скорость, как и игольчатый принтер, зависит от качества печати (от 3-4 страниц в минуту до 8-9 страниц);

3.   Качество печати зависит от типа применяемой бумаги и её качества. Хорошо зарекомендовала себя бумага для ксерокса (80 г/м2);

4.   Нельзя использовать бумагу в рулоне.

Лазерный принтер

Несмотря на сильную конкуренцию со стороны струйных принтеров, с помощью лазерных принтеров на настоящий момент можно получить более высокое качество печати. Его качество приближает к качеству фотографии.

Принцип действия

Большинство изготовителей лазерных принтеров используют механизм печати, который применяется в ксероксах, например механизм печати ксероксов фирмы CANON (Рис. 3.2.10.).

Рис. 3.2.10. Функциональная схема лазерного принтера

Важнейшим, конструктивным элементом лазерного принтера является вращающийся барабан, с помощью которого производится перенос изображение на бумагу. Барабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой светопроводящего полупроводника.

Обычно в качестве такого полупроводника используется оксид цинка. По поверхности барабана равномерно распределяется статический заряд. Для этого служит тонкая проволока или сетка, называемая коронирующим проводом. На этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение вокруг него светящееся ионизированной области, называемой короной.

Лазер, управляемый микроконтроллером, генерирует тонкий световой луч, отражается от вращающегося зеркала. Этот луч, попадая на барабан, изменяет его электрический заряд в точке прикосновения. Величина заряда барабана уменьшается от 200 до 900 вольт. Таким образом, на барабане возникает скрытая копия изображения.

На следующем рабочем шаге на фотонаборный барабан наносится тонер – мельчайшая красящая паль. Под действием статического заряда эти мелкие частицы легко притягиваются к поверхности барабана в точках, подвергшихся экспозиции, формируют изображение.

Бумага втягивается из подающего лотка и с помощью системы валиков перемещается к барабану. Перед самым барабаном бумаге сообщается статический заряд. Затем бумага соприкасается с барабаном и притягивает, благодаря своему заряду, частички тонера от барабана.

Для фиксации тонера, бумага вновь заряжается и пропускается между двумя роликами с температурой около 1800С. После процесса печати, барабан полностью разряжается, очищается от прилипших лишних частиц и готов для нового процесса печати.

Альтернативой лазерному принтеру может служить светодиодный принтер. Вместо лазерного луча, управляемого с помощью механизма зеркал, барабан освещает неподвижная диодная строка, состоящая из 2500 светодиодов, которая описывает не каждую точку, а целую строку.

В цветном лазерном принтере изображение формируется на светочувствительной фотоприемной ленте последовательно для каждого цвета. Лист печатается за четыре прохода, что сказывается на скорости печати. Имеется четыре емкости для тонера и от двух до четырех узлов проявления. Принтеры такого класса оборудованы большим объемом памяти, процессором и, как правило, собственным винчестером.

Технологический процесс цветной печати на лазерном принтере осуществляется очень сложно, поэтому и цены на такие принтеры высокие.

Особенности работы лазерного принтера

Скорость печати – определяется двумя факторами.

q  механической протяжкой бумаги;

q  скоростью обработки данных.

Обычно лазерный принтер оборудован собственным процессором. Как правило, для черно-белых лазерных принтеров используется микропроцессор Motorola 68000. В высоко производительных принтерах, например HP, используются процессор Intel 80960, имеющий тактовую частоту 33 МГц и сокращенный набор команд.

Так как лазерный принтер является страничным принтеров (т.е. он формирует для печати полную страницу), скорость печати измеряется в страницах в минуту.

Средний лазерный принтер печатает 4, в лучшем случае 8 страниц в минуту. Высокоскоростные принтеры, которые, как правило, используются в компьютерных сетях, могут до 20 и более страниц в минуту.

Разрешение

Разрешение лазерного принтера по горизонтали и по вертикали определяется различными факторами:

q  Вертикальное разрешение соответствует шагу барабана. Для большинства принтеров разрешение составляет 1/600 дюйма (для более дешевых - 1/3–дюйма);

q  Горизонтальное разрешение определяется числом точек в одной строке и ограничено точностью наведения лазерного луча.

Память

Лазерные принтеры обрабатывают целые страницы, что связано с большим количеством вычислений. При разрешении 300х300 dpi на странице формата А4 насчитывается почти 9 млн. точек, а при разрешении 1200х1200 более 140 млн. Объем необходимых вычислений резко возрастает. Скорость печати определяется не только процессором, но и существенно зависит от объема памяти, которой оборудован принтер.

Величина памяти лазерного принтера 1 Мб является нижней границей, более ощутима емкость памяти от 2 до 4 Мб. Цветные принтеры имеют еще большую память. Принтер, который функционирует в сети, часто имеет еще и внешнюю память (винчестер).

Лазерный принтер может оснащаться дополнительной памятью, и устанавливаются специальные карты с DRAM или SIMM - модулями.

Работа с бумагой

Как правило, большинство лазерных принтеров могут печатать на бумаге формата А4 и меньше, правда, в последнее время появились принтеры, способные печатать на листах формата А3.

3.2.4. Термический принтер

Цветные лазерные принтеры пока не идеальны. Для получения цветного изображения с качеством близким к фотографии или изготовления допечатных цветных проб используют термические принтеры или, как их еще называют, цветные принтеры высокого класса.

В настоящее время распространение получили три технологии цветной термопечати:

Ø Струйный перенос расплавленного красителя (термопластиковая печать);

Ø Контактный перенос расплавленного красителя (термовосковая печать);

Ø Термоперенос красителя (сублимационная печать).

Общим для последних двух технологий является нагрев красителя и перенос его на бумагу (пленку) в жидкой или газообразной фазе. Многоцветный краситель нанесен на тонкую лавсановую пленку (толщиной 5 мкм). Пленка перемещается с помощью лентопротяжного механизма, который, конструктивно схож с аналогичным узлом игольчатого принтера. Матрица нагревательных элементов за 3-4 прохода формирует цветное изображение.

Термовосковые принтеры переносят краситель, растворенный в воске, на бумагу, нагревая ленту с цветным воском. Как правило, для подобных принтеров необходима бумага со специальным покрытием. Термовосковые принтеры обычно используют там, где требуется высокое качество цветной печати.

Для печати изображений, почти не отличающегося от фотографии, и изготовления допечатных проб лучше всего использовать сублимационные принтеры. По принципу работы они аналогичны термовосковым, но переносят с ленты на бумагу только краситель (не имеющей войсковой основы).

Принтеры, использующие струйный перенос расплавленного красителя, называют еще восковыми принтерами с твердым красителем. При печати блоки цветного воска расплавляются и выбрызгиваются на носитель, создавая яркие насыщенные цвета на любой поверхности. Полученные таким образом «фотографии» выглядят слегка зернистыми, но удовлетворяют всем критериям фотографического качества. Этот принтер нельзя использовать для изготовления диапозитивов, поскольку капли воска после высыхания имеют полусферическую форму и создают сферический эффект.

Имеются термические принтеры, которые совмещают в себе технологию сублимационной и термической печати. Такие принтеры позволяют печатать на одном устройстве как черновые, так и чистовые оттиски.

Скорость печати термических принтеров вследствие инерционности тепловых процессов невысокая. Для сублимационных принтеров от 0,1 до 0,8 страниц в минуту, а для термовосковых – 0,5 – 2 страницы в минуту.

3.2.5. Плоттеры

Плоттеры является устройством вывода, которое применяется только в специальных областях. Они обычно используются совместно с программами САПР. Результат работы практически любой такой программы – это комплект конструкторской и/или технологической документации, в которой значительную часть составляют графические материалы. Таким образом, основой плоттера являются чертежи, схемы, графики, диаграммы и т.д. Для этого плоттер оборудован специальными вспомогательными средствами.

Все современные плоттеры можно отнести к двум большим классам:

q  Планшетные для формата А3-А2 (реже А1-А0) с фиксацией листа электрическим, реже магнитным или механическим способом, и пишущим узлом. Таким образом, если, например, необходимо провести линию, то печатающий узел перемещается в её начальную точку, опускается штифт с пером, соответствующим толщине и цвету проводимой линии, и затем перо перемещается до конечной точки линии;

q  Барабанные (рулонные) плоттеры с шириной бумаги формата А1 или А0, роликовой подачей листа, механическим и/или вакуумным прижимом и с пишущим узлом.

Барабанные плоттеры используют рулоны бумаги длиной до нескольких десятков метров и позволяют создавать длинные рисунки и чертежи.

Большинство плоттеров имеют пишущий узел перьевого типа. Используются специальные фломастеры с возможностью их автоматической замена (по сигналу программы) из доступного набора. Кроме фломастеров, применяются чернильные, шариковые пишущие узлы, рапидографы, кабирафы и многие другие устройства, обеспечивающие различную ширину линий, насыщенность, цветовую палитру и т.д.

Режущие плоттеры

В последнее время на базе перьевых плоттеров были созданы режущие плоттеры. Пишущий узел в таких плоттерах заменяется на резак. Изображение переносится на бумагу, а, например, на самоклеющуюся пленку или аналогичный носитель. Буквы или знаки, полученные с помощью режущего плоттера, можно увидеть на витринах, вывесках, указателях и т.п.

Струйные плоттеры

Дальнейшим развитием семейства плоттеров по пути их продвижения на рынок художественной, графической и рекламной продукции стало создание группы устройств с пишущими узлами струйного типа. По сути, эта группа устройств создана на базе механизмов стандартных плоттеров и оснащена современной головкой, обеспечивающей до 4 цветов с разрешением 75 –720 dpi.

Большинство струйных плоттеров обеспечивают как печать чертежей, карт и схем в форматах, применяемых в САПР.

Скорость печати на струйном плоттере зависит от сложности рисунка и разрешения и в среднем составляет 30-60 минут на 1 м2 изображения. Печать, как правило, осуществляется на специальную бумагу или полимерную пленку.

Электрический плоттер

Электрические плоттеры напоминают ксероксы или лазерные принтеры. Принцип работы этих устройств заключается в электризации отдельных точек (областей) специальной бумаги (пленки) с дальнейшей подачей её к кювету с красителем. Закрепление красителя происходит аналогично процедуре ксерокопирования. Монохромная печать обеспечивается за 1 проход, цветная (в 4 основных цвета) требует 4 прогонов. Разрешение составляет 400 dpi. Обеспечивается печать рисунков в формате А0-А1 со скоростью 10-30 мм/с.

Фотонаборный аппарат

Фотонаборный аппарат можно увидеть только в солидной полиграфической фирме. Он отличается своим высоким разрешением. Для обработки информации фотонаборный аппарат оборудуется процессором растрового изображения RIP, который функционирует как интерпретатор PostScript в растровое изображение. В отличие от лазерного принтера в фотонаборном аппарате лазерным лучом освещается не барабан, а фотобумага или фотопластинка (фотопленка).

Вопросы для повторения

1.   Монитор. Назначение, состав, режимы и принцип работы монитора.

2.   Классификация принтеров по принципу нанесения изображения на бумагу.

3.   Принтеры ударного действия. Типовые, игольчатые принтеры. Их назначение, достоинства, недостатки, конструктивные особенности и область применения.

4.   Игольчатые принтеры. Расположение головок. Принцип работы игольчатого принтера в режиме вывода текстовой и графической информации. Способы улучшения качества выводимой информации.

5.   Строчный принтер. Его конструктивная особенность.

6.   Общие особенности игольчатых принтеров. Преимущества и недостатки.

7.   Принтеры не ударного действия. Принцип вывода информации.

8.   Струйные принтеры. Общий принцип работы струйных принтеров. Число применяемых сопел в черно-белых и цветных принтера. Методы хранения чернил.

9.   Методы, используемые в струйных принтерах при своей работе.

10.       Принцип работы принтера с пьезоэлементами (рисунок поясняющий принцип работы метода).

11.       Принцип работы принтера по методу газовых пузырей (рисунок, поясняющий принцип работы метода).

4.1. Методы и средства мультимедиа

4.1.1. Понятие мультимедиа, мультимедийный РС

Мультимедиа

Часто термин Мультимедиа понимают упрощенно. Например, установив на своем компьютере звуковую карту и подключив к ней акустические системы, некоторые пользователи считают, что их компьютер оснащен мультимедиа. Это далеко не так. Понятие мультимедиа достаточно емкое и означает совокупность визуальных и аудиоэффектов, управляемых с помощью интерактивных программ. В связи с этим аппаратное обеспечение мультимедиа должно включать, кроме звуковой карты, и другие устройства и предлагать значительно большие возможности, которые не могут обеспечить стандартные средства РС и телевизионной техники.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15