Устройство и принципы работы матричных, струйных и лазерных печатающих устройств.
Классификация принтеров осуществляется по способу нанесения красителя на поверхность бумаги: матричные, струйные и лазерные.
Матричные принтеры основаны на использовании последовательного ударного знакосинтезирующего принципа печати. Основным узлом таких принтеров служит печатающая головка, состоящая из вертикального ряда (матрицы) ударных иголок, независимых электромагнитов для каждой подпружиненной иглы и несущего корпуса. Количество игл от 8 до 24. Печать осуществляется в процессе поперечного перемещения печатающей головки шаговым двигателем по направляющим. Устройство управления в нужные моменты времени с помощью электромагнитов инициирует удары иглами через печатающую ленту по поверхности бумаги, нанося тем самым точечные изображения на бумагу. После печати полосы документа бумага перемещается в продольном направлении на величину длины матрицы иголок.
Цветная печать матричными принтерами осуществляется путем использования многоцветной ленты, на которую красители нанесены чередующимися полосами. Выбор цвета осуществляется за счет вертикального перемещения ленты относительно печатающей головки. Нанесение каждого цвета требует отдельного прохода печати строки.
Принтеры данного типа имеют простую и достаточно надежную конструкцию ( наработка на отказ 3000 часов или 150 млн. знаков) и не высокую цену. Недостатки: низкая производительность (0.2-1 страница в мин.), ограниченное качество печати, высокий уровень шума.
Струйные принтеры имеют аналогичную кинематическую систему печати и основное их отличие от матричных принтеров состоит в замене ударного принципа на струйный. Печатающая головка струйного принтера представляет собой совокупность сопл, через которые в нужные моменты времени выстреливаются в направлении бумаги капельки красителя. Диаметр сопл около 25 мкм, расстояние между соплами 0.2 мм.
Реализуется принцип струйной (пузырьковой) печати за счет применения пьезоэлектрических или термических импульсных систем формирования и выброса капелек чернил. Принцип состоит в том, что краситель, находящийся в камере сопла, подвергается резкому сжатию пьезоэлектрическим излучателем или термическому удару. В результате воздействия капелька красителя покидает камеру со скоростью примерно 20 м/с. Цветная печать обеспечивается разбиением сопл на группы, каждая из которых использует краситель определенного цвета.
Струйные принтеры обладают высоким качеством печати (300 dpi) и хорошей производительностью: 2-5 листов в мин. Уровень создаваемого шума не высок. Главным недостатком струйных принтеров является необходимость использования для печати только высококачественных сортов бумаги. Это объясняется тем, что используемый краситель имеет жидкую консистенцию и на поверхности недостаточно плотной бумаги расплывается.
Основные этапы печати изображения лазерным принтером отображены на структурной схеме рис.10.1.
Рис.10.1. Структура лазерного принтера. 1-сектор заряжания барабана, 2-сектор формирования электростатического рельефа, 3-сектор взаимодействия с красителем, 4-сектор переноса изображения на бумагу, 5- нагретые резиновые валики, 6-лазер, 7-вращающаяся зеркальная призма.
Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати (300-1200 dpi) и производительность (4-12 листов в мин.). Данный тип принтера использует электрографический принцип печати, который имеет следующие этапы:
На секторе светочувствительной поверхности фотоприемного барабана создается равномерный статический заряд.
Луч лазера сканирует поверхность заряженного фотоприемного барабана и создает на его поверхности электростатический рельеф за счет разряда освещаемой области через полупроводниковый слой. Этот рельеф соответствует сигналу, модулирующему лазерное излучение.
На определенный сектор барабана, по мере вращения, наносится краситель (тонер), частицы которого распределяются в соответствии с электростатическим рельефом. Таким образом, на поверхности барабана формируется изображение
Подаваемый лист бумаги заряжается, что обеспечивает перенос заряженных частиц красителя с барабана на бумагу при их сближении в процессе вращения барабана.
Изображение закрепляется плавлением частиц красителя при протягивании бумаги через разогретые резиновые валики.
Передача оттенков на печатаемом документе осуществляется программным путем. Драйвер принтера разбивает изображение на небольшие элементы, в которых интенсивность тона он трансформирует в количество точек, печатаемых в этом фрагменте. Элементы представляют собой ромбы, размеры которых зависят от уровня разрешения печати.
Цветная печать требует четырехкратного повторения описанного процесса для красителей четырех цветов: голубого, светло-красного, желтого и черного.
9. Физические факторы записи, хранения и чтения информации, используемые при записи информации на магнитный диск. Магнитная головка. Магнитный триггер, битовая ячейка, магнитный переход и соотношение между ними для различных видов модуляции.
В основе магнитной записи лежат следующие физические явления: возникновение магнитного поля вокруг проводника с током, остаточная намагниченность магнитных материалов и электромагнитная индукция [7]. Информация кодируется в виде последовательности импульсов тока, которые проходя через катушку магнитной головки МГ создают переменное магнитное поле. Сердечник МГ концентрирует это поле над участком поверхности магнитного диска, покрытого материалом с большой остаточной намагниченностью. Поскольку диск вращается, то на его поверхности формируется намагниченная дорожка, как показано на рис.4.2.
Рис.4.2. Тонкопленочная магнитная головка НГМД.
Магнитная головка представляет собой миниатюрную конструкцию, выполненную на основа тонкопленочных технологий. На ферритовое основание МГ наносится слой со спиральной катушкой, слой немагнитного материала в области формирования магнитного зазора и слой феррита, образующего второй полюс МГ. Специальная бороздка, заполненная немагнитным материалом, позволяет формировать в зазоре между полюсами магнитное поле необходимой конфигурации и напряженности, обеспечивая надежную запись и чтение сохраняемой информации на поверхности диска.
Магнитная головка создает на дорожке последовательность областей намагниченности с различной ориентацией. Для описания процесса записи используются следующие понятия:
магнитный переход - граница между областями намагниченности с разной ориентацией;
магнитный триггер (МТ) - минимальное расстояние между магнитными переходами,
битовая ячейка (БЯ) - участок магнитной дорожки, отведенный для записи одного бита информации.
В зависимости от ориентации МГ относительно оси магнитной дорожки и свойств магнитного покрытия диска различают следующие способы записи: продольная, поперечная и вертикальная. Продольный способ записи соответствует ориентации магнитных триггеров вдоль дорожки, а поперечный способ - поперек, что достигается поворотом МГ на 90о относительно вертикали. Вертикальный способ требует специальной структуры магнитного покрытия диска: первый слой, с относительно небольшой магнитной проницаемостью, должен находиться над вторым слоем, с большой магнитной проницаемостью, что должно ориентировать полюса доменов первого слоя вертикально. На рис. 4.3. показаны фрагменты магнитного диска с участком магнитной дорожки для перечисленных трех способов записи. Способ записи выбирается из соображений достижения наибольшей плотности информации с учетом конструктивных особенностей НИМД.
Рис.4.3. Продольный, поперечный и вертикальный способы записи.