Архитектура аппаратных сред Практическая работа №19

Цель работы: изучить конструкцию струйных и лазерных принтеров

Приобретаемые умения и навыки: приобрести знания и представления о конструкции и работе принтеров

Норма времени: 2 часа.

Оборудование: компьютер с установленным программным обеспечением и подключенный к Internet

Теоретический материал

Струйный принтер

Принцип работы струйных принтеров напоминает работу игольчатых

принтеров, только вместо иголок применяются тонкие сопла (дюзы),

которые находятся в головке принтера. В этой же головке установлен

резервуар с жидкими чернилами, которые через сопла мелкими каплями переносятся на бумагу.

Размеры капли чернил приведены на рис.1

Рис.1 Капли чернил для принтера Epson

Число сопел определяет качество печати и варьируется от 16 до 416.

Современные модели струйных принтеров в своей работе могут использовать следующие методы:

- Пьезоэлектрический метод

- Метод газовых пузырей

Пьезоэлектрический метод

Для реализации этого метода в каждое сопло установлен пьезокристалл, связанный с диафрагмой. Под действием электрического поля происходит деформация пьезоэлемента. Таким образом, при печати находящийся в трубке пьезоэлемент, сжимая и разжимая трубку, наполняет капиллярную систему чернилами. Чернила, которые отжимаются назад, перетекают обратно в резервуар, а чернила, которые « выдавились » наружу,оставляют на бумаге точку (рис 2).Подобные системы выпускают компании Epson , Brother и др.

Метод газовых пузырей

Этот способ является термическим и больше известен под названием

«инжектируемые пузырьки » (BubbleJet). При использовании этого метода каждое сопло оборудовано нагревательным элементом, который при

пропускании через него тока за несколько микросекунд нагревается до температуры 300 градусов. Возникающие при резком нагревании газовые пузырьки (Bubbles) стараются вытолкнуть через выходное отверстие сопла

каплю жидких чернил, которая переносится на бумагу (рис.3). При отключении тока нагревательный элемент остывает, паровой пузырь уменьшается и через входное отверстие поступает новая порция чернил.

Подобную технологию использует фирма Canon.

Рис.2 Устройство головки принтера использующего пьезоэлектрический метод

Достоинством метода газовых пузырей является невысокая стоимость

печатающей головки. Она более проста в изготовлении.

Недостатками этого метода являются:

• Высокие требования к чернилам (при нагревании чернил в капиллярах и дюзах образуется нагар и, со временем, дюзы забиваются)

• Сравнительно небольшой срок службы печатающей головки (по этой же причине)

В принтерах, использующих этот метод, печатающая головка обычно

меняется вместе с резервуаром для чернил.

Достоинствами пьезоэлектрического метода по сравнению с методом

газовых пузырей являются:

• Меньшая стоимость чернил (чернила не разогреваются до кипения и не образуют нагар)

• Большой срок службы головки (при использовании оригинальных чернил)

В принтерах, использующих этот метод, резервуар для чернил и печатающая головка меняются отдельно.

Недостатком этого метода является высокая стоимость печатающей головки.

Достоинством струйных принтеров является цветная печать. Как правило, принтер содержит два картриджа: цветной (трн цвета), и чёрный. Эту систему называют CMYK

Один из вариантов расположения дюз и фотография дюзы под микроскопом представлены на рисунке:

Рис. Дюзы картриджа струйного принтера

Лазерный принтер

Принцип действия лазерного принтера показан на рис.1

Рис 1. Принцип действия лазерного принтера

В основе работы лазерного принтера лежит процесс сухой ксерографии (лат. xeros – сухой и graphos - писать).

Ксерографический процесс был изобретен американским инженером Честером Карлсономв 1938 г.

Фотобарабан - это металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой

светочувствительного полупроводникового материала (обычно оксид цинка). По поверхности барабана равномерно распределяется статический заряд. Для этого служит тонкая проволока или сетка, называемая коротроном (коронирующим электродом). На этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение вокруг него ионизированной области - короны.

В современных принтерах, чтобы уменьшить выделение озона применяют ролик электростатической зарядки. Лазер, управляемый микроконтроллером, генерирует световой луч, отражающийся от вращающегося зеркала. Этот луч, приходя на барабан, изменяет его электрический заряд в точке прикосновения. Потенциал поверхности барабана в «засвеченных» точках уменьшается .Изображение формируется по строчкам.

Таким образом, на барабане возникает скрытая копия изображения.

Для получения более качественного изображения применяется система дополнительных линз ( рис 2.). В этом случае углы падения луча в центре барабана и на краях отличаются незначительно и сечение луча не превращается на краях в эллипс.

Рис 2. Система дополнительных линз

На следующем рабочем шаге на фотобарабан наносится тонер-мельчайшая красящая пыль. Процесс называется проявлением изображения. Заряженные частички тонера, расположенные тонким слоем на магнитном барабане переносятся за счет сил электростатического притяжения с магнитного барабана на фотобарабан. В зависимости от способа, которым наносится тонер на ролик (магнитный барабан), возможны два варианта проявления - однокомпонентное и двухкомпонентное.

Двухкомпонентное: Тонер из бункера подается с носителем на магнитный барабан.

Носитель (девелопер) представляет собой частицы магнитного материала, покрытого полимером. Частицы тонера перемешиваются и прилипают к частицам носителя за счет электростатического притяжения. Девелопер удерживается на магнитном барабане за счет магнитного поля, а частички тонера прилипают к девелоперу за счет сил электростатического притяжения. Девелопер в процессе печати не участвует, и снова попадает в бункер. Использование девелопера позволяет упростить технологический процесс получения и удержание тонкого слоя тонера на ролике. Двухкомпонентное проявление используется в высокопроизводительных лазерных принтерах так как стоимость печати одной копии получается дешевле, но сам принтер получается более сложным и громоздким.

Однокомпонентное: В этом случае сам тонер изготавливается из смеси частиц магнитного материала, полимера и красителя и обладает как электростатическими так и магнитными свойствами.

Проявление изображения

Способы проявки изображения могут быть разными. Один из вариантов: тонер тонким слоем размещается на поверхности магнитного барабана. Излишки тонера снимаются специальным лезвием.

Под действием электростатического притяжения мелкие заряженные частицы тонера легко притягиваются к поверхности фотобарабана в точках, где отсутствует заряд и формируют изображение. Сила электростатического притяжения со стороны фотобарабана должна превышать силу магнитного взаимодействия для частичек тонера.

Конструкция картриджа лазерного принтера и фотография узлов картриджа приведены на рисунках 5 и 6

Лазерный узел принтера приведен на фотографии рис.7 . В реальном лазерном принтере дополнительно имеется специальный фотодиод для контроля работы лазера и начала отсчета развертки

Рис 5. Конструкция лазерного принтера

Рис 7 Фотография лазерного узла принтера

Задание.

1. Изучить теоретический материал.

2. Изобразить схему «Конструкция лазерного принтера»

3. Изобразить в тетради «Принцип действия струйного принтера»

4. Изобразить в тетради «Принцип действия лазерного принтера»

Контрольные вопросы:

1. Как устроена печатающая головка струйного принтера?

2. В чем заключается достоинства и недостатки каждого из этих методов?

3. Что такое фотоэффект?

4. Как образуется скрытое изображение на фотобарабане?

5. Как проявляется изображение на фотобарабане?