Реферат: Средства печатного вывода вычислительной техники

Средства печатного вывода вычислительной техники

Московский институт электроники и математики Национального исследовательского университета "Высшая школа экономики"

Факультет прикладной математики и кибернетики

Кафедра «Компьютерная безопасность»

Тема

Средства печатного вывода вычислительной техники

Студент

Денисов Данила Сергеевич

Преподаватель

Кузнецов Михаил Михайлович

Группа ЗИ-21

Москва. 2013 г.

Введение

Изобретение средств печати было важным моментом в развитии человечества (первый печатный станок - середина XV в.). Это позволило выводить информацию на бумагу крупными тиражами, причём значительно быстрее, чем при ручном письме. Несколько позже появились печатные машинки(первый патент датирован 1714 годом), которые позволили обеспечить наличие печатного текста в единичных экземплярах без трудоёмкого процесса подготовки печатного станка, что ещё больше позволило упростить и ускорить печатный вывод. В наш информационный век существует потребность выводить массу всевозможной информации на бумагу, будь то текст или изображение. Тем более, в эпоху становления вычислительной техники, когда мониторов у ЭВМ не было, одним из единственных возможных вариантов вывода информации был печатный вывод. С тех пор прошло много времени, объёмы печати растут, развитие технологий не стоит на месте, постоянно идёт развитие новых средств печати, а так же совершенствование уже существующих. Вопрос о средствах печатного вывода, для краткости начиная с этого места и далее именуемых принтерами (принтер - печатающее устройство, от англ. print - печать), не менее интересный, нежели развитие ЭВМ в целом или её элементов по отдельности.

В данной работе я рассмотрю различные схемы и конструкции принтеров, которые применялись и применяются до сих пор. За время существования принтеров, они прошли долгий путь от, фактически, печатающей машинки, до 3D принтера, который использует при работе сталь, сплавы титана и т.д.

Общая информация о принтерах

Все ныне существующие принтеры можно разделить на несколько групп по принципиальному методу переноса символов на носитель. Вот основные существующие устройства:

.        Ударные(impact) печатающие устройства. В таких устройствах для нанесения красителя на бумагу используется удар чего-либо по бумаге через ленту с красителем..         Алфавитно-цифровые печатающие устройства. В этих устройствах используется принцип схожий с печатной машинкой..         Матричные принтеры. В матричных принтерах используется кассета с иголочками, приводимыми в движение электромагнитами. Иголки припечатывали полоску с красителем к бумаге, перенося краситель на бумагу. В зависимости от расположения иголочек матричные принтеры делятся на поперечные и линейные..      Поперечный. В поперечно-матричных принтерах применялся вертикальный столбец игл..         Линейный. В линейно-матричном принтере иглы размещались в горизонтальной линии.

.        Безударные(non-impact)..     Струйный принтер. Струйный принтер использует жидкие чернила, фактически поливая лист красителем. Также можно отнести к матричным принтерам, но безударным..        Лазерный принтер. В принтерах данного типа используются порошкообразный тонер, для переноса тонера на бумагу применяется лазер или линейка светодиодов и фотобарабан..     Сублимационный принтер. Для переноса красителя на бумагу используется принцип сублимации - перехода твёрдой фракции в газообразную (возгонка). Сублимационные принтеры схожи со струйными принтерами тем, что для переноса красителя на бумагу не используется промежуточный носитель. Для печати на сублимационных принтерах используется специальная бумага..         Твердочернильный принтер. Твердочернильные принтеры используют чернила, хранящиеся в брикетах. Для печати часть чернил плавится. Имеет систему переноса чернил на бумагу, содержащую промежуточный барабан..      Принтер трёхмерной печати (3D принтер). Эти принтеры - достаточно молодая и развивающаяся ветвь устройств вывода. Они позволяют получить на выходе не плоское изображение, а объёмный объект. Для печати используются различные материалы, причём ряд материалов довольно нетривиален, что позволяет использовать 3D-принтеры в ряде новых областей.

Так же принтеры можно разделить на цветные и монохромные, монохромные принтеры - это принтеры, использующие для печати один цвет. Цветные принтеры печатают, используя несколько цветов, в основном используется четырёхцветная модель CMYK, но в ряде струйных фотопринтеров используется шестицветная модель CMYK, дополненная светлым лазурным и светлым малиновым, это было сделано для обеспечения более реалистичной цветопередачи. Так же существуют восьмицветные принтеры, шестицветная палитра CMYK дополняется в этом случае светлым жёлтым и оранжевым цветами или красным и зелёным, тут уже выбор встаёт за производителем и общего решения нет. Это приводит к усложнению процесса разбивки изображения на цвета.

Кроме этого, для передачи данных используются разные типы соединений, в том числе беспроводные.

В принтерах существует два режима печати, графический и текстовый. Начнём с текстового режима.

Принтер обладает своей памятью, в которой жёстко прошит набор шрифтов, таким образом, несколько упрощается печать текста, на случай, если шрифта в памяти принтера нет, предусмотрен буфер, в который из системы передаётся шрифт, который требуется использовать. Во время печати в этом режиме принтеру передаётся не макет страницы, а набор символов и управляющих команд. Набор управляющих команд позволяет форматировать текст как угодно. Между прочим, только такой режим было доступен АЦПУ из-за метода печати, а также этим режимом не обладают 3D-принтеры, но с ними, в общем сложнее.

Как было написано выше, у принтера есть ещё и графический режим. В этом режиме принтер получает на вход непосредственно изображение, которое требуется распечатать, причём желательно, что бы изображение было растровым.

Также в принтерах используется технология PostScript, разработанная ещё в начале 80-х. Является языком описания страниц, переданных на печать. В соответствии с описанием страницы, внутренняя программа принтера отстраивает макет страницы в соответствии с этими командами и переданной информацией.

Существует аналог PostScript - PCL, разработанный в компании Hewlett-Packard. Это также язык описания страниц, но получил основное распространение среди офисных принтеров. Использует windows-шрифты TrueType(в отличие PostScript).

Для современных принтеров характерен определённый набор параметров, таких как:

·    Скорость печати

·        Разрешающая способность, измеряемая в точках на дюйм - DPI(Dots per Inch)

·        Уровень энергопотребления

·        Ресурс устройства

·        Интерфейс подключения

·        Набор дополнительных функций

·        Тип красителей и количество цветов

АЦПУ

АЦПУ - алфавитно-печатающее устройство. АЦПУ относятся к ударным печатающим устройствам. Для нанесения символа на лист используется молоточек с рельефным изображением символа. Набор символов в таких устройствах строго ограничен физически. Существуют большие АЦПУ и маленькие, настольные. Большие АЦПУ выводят на печать сразу целую строку, длиной от 80 до 156 символов. Печать велась не на листах, а на рулонной бумаге, по краям которой была сделана перфорация для протягивания бумаги. Так же особым шиком считалось, когда на бумаге была дополнительная микроперфорация, для отрыва края со служебной перфорацией. Печать велась с помощью большого вала, с нанесёнными рельефными буквами, в нужный момент бумага прижималась через ленту с красителем к литеральному валу.

АЦПУ выглядит как большая, сильно шумящая тумба. На фотографии слева видно, в частности бумагу с рядом отверстий пробитых по краю.

Маленькие АЦПУ являются печатающими машинками, приспособленными для вывода информации от компьютера. Печать ведётся не построчно, а посимвольно, принцип является аналогичным.

Рельефное изображение символа прижимается к через ленту с красителем к бумаге. В данных устройствах использовались дисковые и сферические головки.

АЦПУ имели полный или частичный набор символов в таблице ASCII, также были варианты головок, дисков и валов содержащие два алфавита, латинский и национальный, как печатный вал на фотографии выше. Помимо прочего, АЦПУ в силу физики процесса печати могли печатать сразу несколько копий, это обеспечивалось за счёт многослойного пакета бумаги, где на обратной стороне каждого слоя находился краситель и наблюдался эффект письма через копирку, причём была разновидность бумаги, где использовался жидкий краситель в маленьких ампулах.

У больших АЦПУ есть неоспоримое преимущество - это их долговечность и надёжность. В некотором безымянном городе, в информационном центре железнодорожной станции используется десяток АЦПУ, которые служат там уже 30 лет без остановки.

Интересный факт, что даже на АЦПУ умудрялись выводить на печать изображения, несмотря на то, что они не приспособлены для этого. Это делалось за счёт распечатки соответствующих символов таблицы ASCII в нужных местах.

Матричные принтеры

Матричные принтеры также относятся к ударным принтерам, как и АЦПУ. Но в отличие от АЦПУ, они обладают иным принципом представления символа. В таком принтере отсутствует набор символов. Но там есть набор иголок, которые прижимают ленту с красителем к бумаге. При увеличении символа, напечатанного таким принтером, становится видно, что символ состоит из множества точек. В матричных принтерах уже была реализована внутренняя память, в которой содержалось некоторое количество шрифтов, русификация таких принтеров требовала уже не замены носителя символов, а перепрограммирования памяти принтера. Позже у этих принтеров появился буфер шрифтов. На изображении ниже виден общий принцип работы матричного принтера. Матричные принтеры были 9, 18 и 24 игольчатые, причём в 18 игольчатом принтере было два столбца по девять иголок каждый. Также существовали цветные матричные принтеры, для перчати в них использовались ленты с несколькими цветами красителя. Печать производилась в несколько этапов, краска наносилась на бумагу в несколько слоёв, за счёт чего из нескольких основных цветов складывался нужный. Но они распространения не получили, т.к. многоцветная лента была дороже чисто чёрной, она была шире и имела склонность к скручиванию в трубочку. Разработка первого матричного принтера приписывается компании Sieko Epson, 1964 год.

Лазерные и светодиодные принтеры

Лазерные и светодиодные принтеры предельно похожи, а посему объединены в одну категорию. В лазерном принтере реализован безударный метод печати. Так же в лазерном принтере используются сухие чернила в виде порошка - тонера. Лазерным такой принтер называется из-за лазера, используемого в конструкции. Но об этом ниже. Тонер переносится из бункера на бумагу с помощью фотобарабана.

интерфейс краситель принтер трёхмерный

Предварительно фотобарабан заряжается статическим зарядом по всей площади, а потом с него посредством лазера снимается заряд в местах, где не нужно наносить на бумагу тонер. Отличие светодиодного принтера от лазерного заключается в том, что вместо лазера в них используется линейка светодиодов, которые засвечивают фотобарабан. Это позволяет удешевить конструкцию, а также уменьшить число подвижных элементов. На заряженные области фотобарабана тонер переносится магнитным барабаном, для чего тонер делается на ферромагнитной основе. А дальше лис бумаги последовательно прижимается сначала к фотобарабану, а потом к раскалённому ролику, который, нагревая тонер, спекает его.

Также как и матричный принтер, лазерный обладает текстовым и графическим режимами. Лазерные принтеры обладают хорошей скоростью печати. Современные принтеры могут печатать в цвете, лист бумаги последовательно через четыре комплекта печатающих устройств, в которых последовательно наносят на лист чёрный, малиновый, лазурный и желтый тонеры. Разрешающая способность современных лазерных принтеров составляет около 1,5 тысяч точек на дюйм. Светодиодные принтеры являются довольно молодой разновидностью.

Развитие принтеров этого типа практически остановилось, т.к. новое в этой области практически невозможно. Продолжать уменьшать размер точки практически не имеет смысла. Качество фотопечати начинается с разрешения 300 DPI, эта величина определена тем, что при разрешении 300 dpi и выше, глаз уже не видит отдельных точек. Уменьшить размер лазерного принтера затруднительно, вследствие особенностей конструкции. Но в данную проблему решили иначе, принтеры стали комплектовать сканерами, что превратило принтеры в МФУ (Много Функциональные Устройства). В силу ряда технических особенностей, которые приводят, в том числе к усложнению технического обслуживания, эти принтеры не получили очень широкого распространения в домашней области.

Первое устройство, использующее такой метод печати, было выпущено компанией Xerox, в 1949 году. Это был копировальный аппарат.

Струйные принтеры

Струйные принтеры являются, по одной из классификаций, матричными безударными принтерами. Это обусловлено тем, что для нанесения изображения на бумагу не используются удары по бумаге, а форсунки, через которые льют чернила - дюзы - расположены в ряд, аналогично тому, как на матричном принтере иглы, с той лишь разницей, что число дюз в столбце может достигать нескольких сотен. Это, пожалуй, самый распространённый тип принтеров. В этих принтерах используются различные жидкие чернила:

·    Водные - на основе водорастворимого красителя. Используются в абсолютном большинстве бытовых и офисных струйных принтеров и в некоторых интерьерных широкоформатных принтерах. Главный недостаток слабая светостойкость, то есть быстрое выгорание на солнце.

·        Сольвентные чернила. Сольвентные чернила применяются в широкоформатной и интерьерной печати. Характеризуются очень высокой стойкостью к воздействию воды и атмосферных осадков. Характеризуются вязкостью сольвента, зернистостью используемой фракции пигментного красителя.

·        Спиртовые - широкого применения не получили, так как печатающие головки, использующие спиртовые чернила очень быстро высыхают.

·        Масляные - используются в системах промышленной маркировки.

·        Пигментные - используются для получения изображений высокого качества, в интерьерной и в фотопечати, в качестве красителя используется не растворимый краситель, а взвесь твёрдых частиц.

·        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 изделие. Наример, используются для нанесения логотипов на одежду.

В струйных принтерах используется два типа печатающих головок:

.     Подача чернил нагревом:.       Чернила нагреваются, за счёт чего они расширяются и выходят через дюзы на бумагу.