Сетевые и струйные принтеры

Содержание

Введение

1. Общие приёмы работы на компьютере

1.1 Работа с файлами

1.2 Настройка операционной системы

1.3 Установка оборудования

1.4 Установка и удаление программ

2. Сетевые принтеры и работа принтера в локальной сети

2.1 Сетевые интерфейсы

2.2 Монохромные сетевые принтеры

2.3 Принтер в сети: о зависимости и независимости

2.4 Проблемы с сетевым принтером

3. Струйные принтеры

3.1 Работа и развитие

3.2 Пьезопластины

3.3 Печатающие устройства с термографическими исполнительными механизмами

3.4 Функционирование пузырьково-струйного сопла-распылителя

3.5 Пузырьково-струйная печать с боковым и прямым распылением чернил:

Edje- и Sidechooter

3.6 Преимущества струйной печати

3.7 Недостатки струйной печати

Заключение

Список литературы

Введение

На сегодняшний день самой стремительно развивающейся сферой человеческой деятельности является информатизация и компьютеризация общества. История развития информационных технологий характеризуется быстрым изменением концептуальных представлений, технических средств, методов и сфер их применения.

В современном мире весьма актуальным для большинства людей стало умение пользоваться промышленными информационными технологиями. Проникновение компьютеров во все сферы жизни общества убеждает в том, что культура общения с компьютером становиться общей культурой человека.

Несмотря на головокружительное развитие информационных технологий, эра безбумажного делопроизводства, ожидающаяся со дня на день, пока не наступила. Более того, по прогнозам Фонда систем подготовки электронных документов (Electronic Document Systems Foundation), в последующие пять лет доходы от электронных печатных документов возрастут примерно на 63% и достигнут 118,2 млрд. долл. В исследование включены доходы от продажи услуг, оборудования, бумаги и расходных материалов. Это означает, что нам по-прежнему не обойтись без принтеров, способных превратить электронные документы, хранящиеся в недрах компьютеров, в привычные и удобные для чтения "твердые" копии. И, конечно, главная роль здесь отводится сетевым принтерам, так как вычислительные сети - мощное средство повышения эффективности работы, как в деловой, так и в большинстве других сфер деятельности человека, подвергшихся автоматизации. В настоящее время весь безграничный мир принтеров разделился на несколько устойчивых групп, каждая из которых отличается способом перенесения на бумагу.

1. Общие приёмы работы на компьютере

1.1 Работа с файлами

Каждый пользователь, работающий с компьютером должен уметь самостоятельно проводить простые операции с файлами:

-создавать файлы (документы), посредством вызова контекстного меню и выбором пункта создать, из выпадающей раскладки выбрать необходимый файл. Менять имя, работать со свойствами (скрытие, разрешение редактирования, сетевой доступ). Поучение сведений об объекте;

-перемещать, восстанавливать, копировать, вырезать, удалять, вырезать файлы. Копировать, вырезать, удалять, восстанавливать, вырезать можно с помощью команд контекстного меню;

-сохранять результаты работы (через соответствующие функции программы) на жесткий диск или внешний носитель;

- выравнивание файлов в папке, настройка внешнего вида папки;

- работа с дисками: форматирование, запись компакт дисков, копирование дисков.

1.2 Настройка операционной системы

К настройке системы можно отнести следующие действия:

- настройка точной даты, панели задач (размер, тип отображения: поверх окон, автоматически скрывать и так далее.), инструментальные панели (создание и отображение);

- настройка раскладки клавиатуры, внешнего вида системы (шрифты, цвет, звуковое сопровождение и т.д.);

- настройка частоты и разрешения монитора, появление заставки;

- настройка скорости передвижения курсора, скорости двойного щелчка, вида курсора.

1.3 Установка оборудования

При работе с компьютером широко используются разные дополнительные устройства: принтеры, сканеры, модемы, цифровые камеры и прочее совместимое оборудование. Поэтому необходимо уметь подключать, устанавливать, настраивать оборудование. Большинство современное компьютерной техники имеет индекс «Plug and Play», что дословно значит «подключи и играй». Это значит, что это устройство автоматически определяется системой, и потом просто просит вставить диск с драйвером оборудования. В операционных системах Windows на панели управления имеется специальная программа для подключения оборудования - «мастер подключения оборудования». Он значительно упрощает работу с техникой. Также с помощью мастера можно устранять неполадки, возникшие при работе с оборудованием.

1.4 Установка и удаление программ

В процессе работы РС, используется множество различных программ. В связи с этим, нужно уметь устанавливать и удалять программы.

Способы установки программ:

- Средствами самой программы (в папке программы есть файл с расширением ехе. и названием как правило, setup или install, нужно отерыть его и следовать инструкциям системы.

-Средствами операционной системы (на панели управления нужно открыть мастер установки программ и следовать его инструкциям.

Удаление происходит с помощью программы Unistall, или через список установленных программ на панели управления.

2. Сетевые принтеры и работа с принтером в локальной сети

2.1 Сетевые интерфейсы

Производительность печати во многом зависит и от того, с какой скоростью в принтер поступают данные. В настоящее время стандартным для всех них стал параллельный интерфейс. Существует несколько его модификаций. Версия, удовлетворяющая стандарту IEEE-1284, или расширенный параллельный порт (Enchanced Parallel Port, EPP), позволяет передавать данные со скоростью до 1 Мбайт в секунду. В таблице "Интерфейсы " представлены скорости передачи данных различных интерфейсов, используемых в сетевых принтерах.

Однако сетевые интерфейсы обеспечивают более высокую производительность и функциональность. Именно наличие сетевых интерфейсных плат дает возможность подключать принтеры непосредственно к локальной сети. Чаще всего в качестве сетевых плат используются различные варианты Ethernet. Обычно они позволяют обмениваться данными со скоростью не более 10 Мбит/с (до 16 Мбит/с для плат TokenRing), но в аппараты компании Lexmark серии Optra S можно устанавливать даже платы Ethernet со скоростью 100 Мбит/с.

Нередко в принтерах имеется сразу несколько одновременно установленных интерфейсов. В таких случаях важно, чтобы была реализована возможность одновременного приема данных через несколько портов, как, например, в модели QMS 4060. Кстати, в QMS, начиная с модели 2060, встроены порты SCSI для подключения внешнего жесткого диска.

Компания Hewlett-Packard в своем новом принтере LaserJet 4000 реализовала технологию JetSend, позволяющую периферийным устройствам непосредственно обмениваться информацией. Например, это могут быть принтер и сканер. Однако пока других устройств, поддерживающих JetSend, на рынке не появилось.

Особого упоминания заслуживает принтер DDS 24 компании Dataproducts. В его стандартную конфигурацию помимо сетевой платы входит и факс-модем.

Почти все современные сетевые платы поддерживают несколько протоколов, в том числе основные сетевые протоколы: IPX/SPX, TCP/IP и NetBIOS. Для работы с компьютером Macintosh полезно воспользоваться поддержкой протокола EtherTalk (TokenTalk для плат TokenRing). А если у вас есть компьютеры, работающие под управлением одной из версий Unix, следует уточнить, поддерживают ли сетевые программные средства для управления принтерами данную ОС.

В комплекте с сетевыми печатающими устройствами поставляются программы администрирования JetAdmin компании Hewlett-Packard, CrownAdmin - QMS, CentreWare - Xerox, MarkVision компании Lexmark и другие. Все они обладают широкими возможностями по управлению, конфигурированию и отслеживанию состояния своих "подопечных". Обычно в "джентльменский" набор входят возможности управления заданиями на печать, разграничения доступа, дистанционной установки драйверов и диагностики состояния принтеров (наличие бумаги и тонера, обнаружение неисправностей).

Пакет PrinterMap, разработанный Xerox, основан на Простом протоколе управления сетью (Simple Network Management Protocol, SNMP). Он позволяет отслеживать состояние и управлять всеми SNMP-совместимыми принтерами (независимо от их производителя), подключенными к локальной сети, отображая расположение сетевых печатающих устройств в виде графической карты.

Программа EPSON NET предназначена для выполнения централизованного администрирования не только лазерных, но и других принтеров Epson, подключенных к локальной сети или машинам пользователей сети.

Пакет QFORM компании QMS, поставляемый как опция, распознает в потоке заданий на печать данные для заполнения электронных форм, хранящихся на встроенных жестких дисках принтеров. При необходимости эта программа может даже распределять печать заполненных с локальных рабочих мест форм между несколькими принтерами.

2.2 Монохромные сетевые принтеры

Полный и всесторонний обзор сегодняшнего рынка сетевых принтеров просто невозможен, поскольку тот пухлый том, который получится по окончании работы, устареет в день выхода. Поэтому я предлагаю избрать другой путь и рассмотреть лишь наиболее производительные модели (со скоростью печати свыше 16 страниц в минуту), достаточно широко распространенные на российском рынке и успевшие хорошо себя зарекомендовать.

Что волнует конкретного пользователя при выборе принтера? Во-первых, производительность - сможет ли принтер справиться с предполагаемым объемом работы. Во-вторых, экономичность - не станет ли каждый лист распечатки "золотым". В-третьих, качество получаемого документа.

В-четвертых, совместимость принтера с конкретной операционной системой и отсутствие аппаратных конфликтов. И наконец, удобство обслуживания. Бывают и некоторые специфические требования - например, к габаритным размерам. Приоритеты могут быть самыми разными, но в любом случае потребителя интересует наилучшее соотношение суммы вложенных денег и суммы потребительских свойств. Поэтому об этой самой "сумме потребительских свойств" мы и поговорим. Общие сведения о технических параметрах сетевых принтеров вы найдете в таблице.

Итак, основным критерием выбора принтера для рабочей группы является его производительность. Именно по этому признаку были отобраны шесть принтеров, предназначенных для использования в рабочих группах с достаточно большим количеством компьютеров и значительным объемом выпускаемых печатных материалов. По этому же признаку они были разделены на две группы. В первую (условно назовем ее "легкая") вошли модели OKIPAGE 16n, Xerox DocuPrint 4517 и Lexmark Optra R+, рассчитанные на работу с относительно небольшими объемами документов (до 30-35 тыс. листов в месяц при скорости печати 16-17 страниц в минуту). Остальные составили вторую, "тяжелую" группу.

Это Xerox 4520, Lexmark Optra N и Hewlett-Packard LaserJet 5Si - аппараты, предназначенные для работы в условиях куда более высоких нагрузок (до 100 тыс. листов в месяц при скорости печати 20-24 страницы в минуту).

Все шесть принтеров были подвергнуты серии тестов, которые проходили в "полевых", а не лабораторных условиях. Они были установлены в "настоящие" работающие сети и оптимизированы под нужды рабочих групп разного размера. Это, с одной стороны, делает невозможными полностью корректные сопоставления, но, с другой стороны, дает информацию о поведении принтера в условиях, "максимально приближенных к боевым". И кроме того, несмотря на некоторое различие условий испытаний, следует отметить хорошую корреляцию результатов тестов с характеристиками, заявленными фирмами-изготовителями.

2.3 Принтер в сети: о зависимости и независимости

Как известно, сетевой принтер обычно стоит в стороне от "больших дорог". Он тихо жужжит где-нибудь в уголке и не требует неусыпного надзора.

При работе с принтером, как, впрочем, и с любым техническим устройством, пользователь меньше всего мечтает заниматься утомительным изучением руководства. Следовательно, управление должно быть простым и понятным. Впечатления об управляющих программах, с которыми мы ознакомились, можно выразить кратко: там нет ничего сложного. Все программы обеспечивают необходимые функции управления работой принтера, контроль за состоянием расходных материалов, количеством и качеством бумаги, контроль за настройками протоколов и многое другое.

Общей для всех рассматриваемых принтеров особенностью является возможность установки одной, двух или даже трех (как у Xerox 4520) сетевых плат. Обычно они помещаются внутри принтера, и только у HP LaserJet 5Si предусмотрена внешняя плата, для поддержки его работы в сети Ethernet со скоростью 100 Мбит/сек. Что касается поддержки разных сетевых протоколов, то все производители позаботились о том, чтобы их продукция могла работать в

Ethernet, Token Ring и Apple Talk.

Степень "независимости" принтера от обслуживающего персонала определяется в основном объемом памяти, долговечностью картриджей и количеством загружаемой бумаги. Естественно, чем больше эти величины, тем лучше. Однако за удовольствие нужно платить, но хорошо бы знать заранее, когда и сколько.

Необходимо отметить, что все рассмотренные принтеры могут быть куплены в различной комплектации. Это касается прежде всего памяти и лотков для бумаги. В стандартной конфигурации оперативная память "легких" принтеров имеет объем в 2-4 Мбайт. Для техники "тяжелого" класса эта величина достигает 4-12 Мбайт. Если вам нужна печать обычных текстовых документов с низкими разрешениями, то такого объема достаточно. Но если требуется высокое качество или вы собираетесь распечатывать растровую графику, то увеличение памяти не роскошь, а жизненная необходимость. Вне зависимости от класса принтера ОЗУ обычно можно расширить до 64 Мбайт. Исключением на общем фоне выглядит HP LaserJet 5Si, оперативная память которого может быть увеличена до 76 Мбайт (кстати, этот принтер и в стандартной конфигурации имеет ОЗУ в 12 Мбайт).

Сократить время на подготовку документа к печати поможет флэш-память. В такой памяти можно хранить макеты заголовков, стандартные таблицы, в которые принтер сам будет вносить данные, расширенные версии шрифтов и многое другое. Обычно принтеры снабжаются флэш-памятью объемом 1 Мбайт (с возможностью расширения до 4 Мбайт). Не предусмотрена она только в старшей модели Xerox 4520.

Кроме того, можно дополнительно установить жесткий диск объемом 540 или 125 Мбайт, что также позволяет увеличить скорость подготовительного этапа печати. В результате снижается уровень нагрузки сети и увеличивается производительность самого принтера.

Не менее важный путь повышения производительности при печати "вручную" - увеличение емкости лотка для бумаги. Для "легких" принтеров эта величина составляет от 200 до 600 листов с возможностью установки дополнительных лотков, увеличивающих ее до 1200-2000 листов (последняя цифра относится к Lexmark Optra R+ и Xerox DocuPrint 4517). "Тяжелые" модели в стандартной конфигурации комплектуются лотками общим объемом 750-1100 листов; дополнительные лотки увеличивают запас бумаги до 2350-3100 листов. Фирмы-изготовители предусмотрели и другие функции, облегчающие работу. Некоторые модели оборудованы смещающим лотком, который размещает документы в соответствии с их принадлежностью (Xerox 4517), или сортировщиком, который раскладывает распечатанные документы по отдельным лоткам (HP LaserJet 5Si) и при этом еще и скрепляет их степлером (Lexmark Optra N). Подобные дополнения особенно удобны для подготовки многостраничных документов. А дуплексное устройство позволяет еще и снизить расход бумаги, ведь документ печатается с двух сторон.

Степень автономности принтера определяет и ресурс сменных элементов. В одном случае барабан и картридж конструктивно выполняются в виде единого блока, рассчитанного на печать 14-15 тыс. листов. При максимально напряженных режимах работы на высокопроизводительном принтере вам придется менять его 5-7 раз в месяц (при печати только текстовых документов на бумаге формата А4 при плотности печати 5%). Для принтера Lexmark Optra R+ (относящегося к другой "весовой категории") эта величина уменьшается до 2-3 раз в месяц. Другое инженерное решение позволяет использовать раздельно картридж и барабан: у OKIPAGE 16n картридж рассчитан на 5 тыс., а барабан на 30 тыс. листов; у Xerox 4517 - на 10 тыс. и 200 тыс. листов соответственно. На этих принтерах при рекомендуемых максимальных режимах работы картридж придется менять 1 и 5 раз в месяц. Каждое решение хорошо по-своему, но ясно одно - второй способ требует заметно больших затрат на расходные материалы - 2,4 цента на лист против 1,7 (для принтеров "легкого" класса).

2.4 Проблемы с сетевым принтером

Теоретически все выглядит просто: если мы уже строим наши внутренние сети в Internet Mall на базе протокола TCP/IP и разводки Fast Ethernet, то почему бы всем компьютерам в сети не использовать сообща принтеры и файловые серверы?

На деле же это вовсе не так легко. Ситуация, когда несколько платформ работают вместе, вызывает массу затруднений. К тому же у многих руководителей информационных служб и бюджет ограничен, и возможность стандартизации в единой среде отсутствует.

Как и на многих других предприятиях, информационная инфраструктура компании, послужившей моделью для испытаний, выстраивается вокруг мощных серверов на базе Unix; есть несколько настольных систем Macintosh для "творческих личностей", а остальные системы работают под Windows 95. По большей части они устраивают пользователей, но всегда же хочется предоставить людям лучшие возможности для совместной работы!

В качестве сетевого принтера была выбрана потрясающе выносливая рабочая лошадка - Hewlett-Packard LaserJet 6p. Этот принтер использует разработанный HP язык управления принтером - PCL (Printer Control Language), не прибегая к более сложному PostScript компании Adobe. Как станет ясно позже, это важный нюанс.

Сам принтер подключен к настольной системе, работающей под Windows 95, которая, кроме того, служит файловым сервером коллективного доступа. Системный администратор может предоставить новым системам под Windows 95 доступ к защищенным паролем принтеру и файловым ресурсам этого сервера примерно за 15 минут. Единственная тонкость, которую надо учитывать, состоит в том, что необходимо убедиться в принадлежности новой машины к той же сетевой рабочей группе, что и сервер.

С самого начала, при компоновке оригинальных сетевых конфигураций, я уже знал, что системы Мас подключать к серверу печати будет далеко не просто.

И действительно, ни одного продукта, который предоставил бы доступ Мас к принтеру в Windows 95, найти так и не удалось.

Однако при участии разработчика из Thursby Software Systems удалось создать программу под названием "Дэйв" (никаких родственных связей!), которая позволяет машинам Мас чувствовать себя полноправными клиентами в сети Windows 95 или Windows NT, имеющими доступ к принтерам и файловым серверам коллективного пользования.

После инсталляции программы Мас "видел" принтер, но не мог посылать на него данные. Специалисты из службы технической поддержки быстро определили, что причиной тому была неправильная версия драйвера принтера для Мас. Для этого был загружен нужный драйвер с Web-узла Apple.

На сей раз, принтер получил данные, но возникла еще более сложная проблема: Мас настраивали на печать в формате PostScript, а принтер "понимал" только PCL. Не стоит и говорить, что результаты оказались не совсем такими, как ожидалось.

К сожалению, в Thursby сказали, что нет никакого другого решения проблемы, кроме модернизации принтера для работы в формате PostScript.

Как оказалось, за 350 долл. можно дополнить LaserJet 6p возможностями работы с PostScript, но это на самом деле дорого, поскольку деньги приходится выкладывать после того, как уже были уплачены полторы сотни за программу по имени "Дэйв".

3. Струйные принтеры

3.1 Работа и развитие

Хотя разговоры о "безбумажной" технологии ведутся уже довольно давно, нормальную работу с компьютером пока еще трудно представить без использования печатающего устройства. Не будем, даже кратко, излагать историю его развития. Ограничимся констатацией того факта, что в настоящее время весь безграничный мир принтеров разделился на несколько устойчивых групп, каждая из которых отличается способом перенесения на бумагу.

Методу струйной печати уже почти сто лет. Появление новых печатающих головок становится предпосылкой для дальнейшего процветания рынка струйных принтеров.

Хотя лорд Рейли, лауреат нобелевской премии по физике, сделал свои фундаментальные открытия в области распада струй жидкости и формирования капель еще в прошлом веке, датой рождения технологии струйной печати можно считать только 1948 год. Именно тогда шведская фирма Siemens Elema подала патентную заявку на устройство, работающее как гальванометр, но оборудованное не измерительной стрелкой, а распылителем, с помощью которого регистрировались результаты измерений.

И даже теперь, спустя почти полвека, эта гениально простая система печати применяется, например, в медицинских приборах. Правда, жидкостный осциллограф способен печатать лишь кривые, а не тексты и графики. Эта эффективная схема была усовершенствована, и появился новый струйный принтер, функционирующий по принципу непрерывного распыления красителя для печати под высоким давлением.

Разработчикам метода струйной печати предстояло решить две проблемы. Во-первых, струя красителя должна была распадаться на микроскопические капельки определенного размера и, во-вторых, большая часть капель вообще не должна попадать на бумагу. (Если, например, распечатывается текст, то площадь покрытых красителем участков составляет всего 2-5 процентов общей поверхности.)

Разработчики воспользовались закономерностью, выявленной лордом Рейли: струя жидкости стремится распасться на отдельные капли. Нужно только чуть подправить случайный процесс распадения струи, накладывая с помощью пьезоэлектрического преобразования на струю красителя, выбрасываемую под высоким давлением (до 90 бар), высокочастотные колебания давления.

Таким способом может выбрасываться до миллиона капель в секунду. Их размеры зависят от геометрической формы сопел-распылителей и составляют всего лишь несколько микрон, а скорость, с которой они долетают до бумаги, достигает 40 м/с. Речь идет о струйных принтерах, работающих по вышеназванным принципам непрерывного распыления красителя или печати под высоким давлением.

Эти принтеры способны маркировать и наносить коды практически на все поверхности и предметы. Они в состоянии распылять подавляющее большинство видов жидкостей: чернила, лак, масла и даже клеящие вещества и смолы.

Благодаря высокой скорости полета капель допускается использовать поверхности с сильными неровностями и в зависимости от требований к качеству печати размещать их на расстоянии 1-2 см от сопла-распылителя. В результате можно наносить маркировку, например данные о сроке годности товара, на картонные коробки, бутылки, консервные банки, яйца или кабели. Эту технологию печати нетрудно узнать по точкам, кажущимся неравномерными и как-бы обтрепанными.

Дизайнерам и работникам типографии струйные принтеры служат совсем для других целей, а именно для наиболее точного предварительного воспроизведения изданий, которые затем будут запущены в массовую печать. С помощью этого метода можно распечатать превосходные фото реалистические изображения в полутонах и с высоким разрешением, и даже в крупном формате.

С начала 70-х годов необычайно активизировалась исследовательская деятельность, направленная на создание систем без недостатков, свойственных системам печати под высоким давлением. Первое решение, найденное специалистами, это печатающие головки с пьезоэлектрическими преобразователями, испускающие по запросу отдельные капли красителя. Так родилась идея о струйной печати с дозированным распылением красителя.

Аналогично термопечати, технология струйной печати прошла долгий путь совершенствования, причем с более чем успешными результатами. За 15 лет разрешающая способность струйных принтеров, предназначенных для массового применения, выросла почти в 10 раз (до 720 точек на дюйм). Достигнут удачный компромисс между требованиями к чернилам не засыхать в соплах печатающей головки и достаточно быстро сохнуть на бумаге, не смазываясь при этом. Значительно улучшились эксплуатационные свойства струйных аппаратов, они стали более неприхотливы к бумаге.

Механизм подачи и протяжки бумаги струйных печатающих устройств близок к вышеописанным группам, однако применена принципиально другая печатающая головка. Поскольку струйная технология использует метод "выбрасывания" капель красителя на бумагу, соответствующая матрица печати представляет собой набор сопел (до 256), с которыми соединены емкости для чернил и управляющие механизмы (как правило - пьезоэлектрического типа).

Требования к краскам (чернилам) весьма противоречивы и высоки, поэтому состав их постоянно совершенствуется. Качество изображения сильно зависит от типа бумаги (пленки), поэтому для наиболее ответственных работ рекомендуются специальные ее типы, обладающие свойствами быстрого впитывания чернил (extra-adsorbent paper) без их проявления на просвет.

Первый удачный монохромный струйный принтер Thinkjet фирмы Hewlett-Packard преодолел основную массу технологических проблем и обеспечил при высоком качестве печати и разрешении, близком к игольчатым печатающим устройствам, скорость печати до 150 символов в минуту. По сравнению с основными конкурентами тех лет - игольчатыми печатающими устройствами, резко снизился уровень шума при печати. Современные струйные принтеры для массового применения, как правило, имеют разрешающую способность на уровне 300х360 или 300х600 точек на дюйм, могут печатать с удовлетворительным качеством на обычной бумаге и с высоким качеством (приближающимся к печати на лазерном принтере) - на специальной бумаге. Типовое быстродействие при печати текстов составляет 50-160 знаков в минуту, а графики - 0.5-4 листа в минуту.

Распространены струйные печатающие устройства фирм HewlettPackard, Apple, Brother, Lexmark, Texas Instruments, CalComp и других. Удельная стоимость печати струйных принтеров составляет около 5 центов на лист формата А4, а цена самих принтеров является средней между ценами на матричные и лазерные принтеры. Фактически, имея цену на 150-200 долларов ниже, чем у лазерных аппаратов, и качество, приближающееся к ним, семейство струйных принтеров устойчиво увеличивает свою долю на рынке, чему способствует и их активная реклама. Струйные принтеры практически бесшумны и весьма универсальны (особенно аппараты с опцией цветной печати), цена их постоянно снижается, а качество печати улучшается.

Печатающие устройства с пьезоэлектрическими исполнительными механизмами.

Первые заявки на регистрацию изобретения систем струйной печати с пьезоэлектрическими исполнительными механизмами были поданы в 1970 и 1971 гг. На протяжении нескольких лет различные фирмы и институты проводили фундаментальные исследования, пока, наконец, компании Siemens удалось облечь этот принцип в приемлемую для рынка форму. В 1977 г. был продемонстрирован первый струйный принтер с дозированным выбросом красителя. Этот принтер, оснащенный двенадцатью соплами-распылителями и печатающий почти бесшумно со скоростью 270 символов в секунду, произвел революцию даже в кругах специалистов.

Siemens в качестве электромеханического преобразователя использовала пьезоэлектрическую трубочку, вмонтированную в канал из литьевой смолы. Все каналы заканчиваются пластиной с калиброванными отверстиями для распыления, расположенной на передней стороне устройства. Передача электроэнергии и красителя производится исключительно посредством колебаний давления, распространяющихся в канале в соответствии с законами акустики. Колебания, достигающие конца канала, отражаются там с инверсией фазы, т.е. в этом месте колебание с пониженным давлением и наоборот.

3.2 Пьезопластины

В начале 1985 г. компания Epson представила первый из своих пьезопланарных струйных принтеров - SQ-200 современный SQ-870/1170, его преемник, работает примерно по тому же принципу.

Вместо пьезоэлектрических трубочек, как у Siemens, на печатающих головках Epson, выполненных из структурированных стеклянных пластинок, укреплены небольшие пьезопластинки. Если к ним приложить электрическое напряжение, их диаметр чуть-чуть изменится, но и этого будет достаточно, чтобы они согнулись вместе с пассивной стеклянной многослойной подложкой, подобно биметаллической пластине, что приведет к возникновению в канале красителя выталкивающихся тем же способом, что и в печатающих головках с пьезотрубочками.

В 1987г. компания Dataproducts предложила другой принцип использования

пьезоэлектриков для струйной печати, основанный на применении пластинчатого пьезопреобразователя. В последующие годы этот метод оставался сравнительно малоизвестным (причем не столько из-за конструкции на базе преобразователя, сколько из-за жидких восковых чернил, которые применялись во всех струйных принтерах с пластинчатым пьезопреобразователем производства Epson), пока не появилась модель Stylus 800.

Согласно этому методу пьезопреобразователь, представляющий собой длинную плоскую пластинку (ламель), размещается позади небольшого резервуара с красителем. При воздействии на ламель импульсов напряжения ее длина немного меняется, что приводит к всплескам давления внутри резервуара, которые, в свою очередь, выталкивают капли из сопла-распылителя.

Пластинчатые пьезопреобазователи сочетают в себе преимущества как плоских, так и трубчатых систем высокую частоту распыления и компактную конструкцию. Сегодня на печатающие головки с пьезоламелями делают ставку такие фирмы, как Dataproduts, Tektronix и Epson.

В начале 1994 года Epson продемонстрировал пьезотехнологию MACH (Multilayer Actuator Head - головка с многоуровневым исполнительным механизмом) в своем новом струйном принтере модели Stylus 800. Тем не менее, и в пьезоэлектрических печатающих головках MACH-головках применяются пьезоламели. Правда, компании Epson удалось изготовить пьезоламели одного ряда сопел-распылителей в едином блоке (Multilayer). Таким образом оказалось возможным еще уменьшить размеры печатающей головки, разместить преобразователи, каналы и сопла-распылители с дистанцией всего лишь в 140 мкм и одновременно снизить производственные расходы.

3.3 Печатающие устройства с термографическими исполнительными механизмами

В 1985 году сенсацию вызвал Thinkjet компании Hewlett-Packard первый струйно-пузырьковый термопринтер. Если в начале иной разработчик пьезомеханизмов печати и ухмылялся, когда видел патенты на пузырьковую технологию его конкурентов, то со временем ему стало не до смеха: метод пузырьково-струйной термопечати за несколько лет покорил рынок (количество проданных струйных термопринтеров составило 10 млн.)

Революционность этой технологии в сокращении производственных расходов. Если пьезоэлектрические печатающие механизмы приходилось с большим или меньшим трудом собирать из множества отдельных деталей, то пузырьково-струйные печатающие головки, представляющие собой кристаллы на кремниевых подложках (за исключением подложек Thinkjet, сделанных из стекла), изготавливались по тонкослойной технологии сотнями.

При тонкослойной технологии применяются в принципе те же производственные процессы, что и при изготовлении интегральных схем. Каналы подачи красителя, сопла-распылители, исполнительные механизмы и токоподводящие шины возникают при поочередном нанесении слоев на подложки, например способом ионно-лучевого напыления, и последующем структурировании этих слоев.

Таким образом, по завершении процесса производства, насчитывающего более сотни шагов, на одной подложке появляется очень много термопечатающих элементов. Все структуры должны быть выполнены с точностью до тысячной доли миллиметра. Кроме того, малейшее загрязнение при производстве приводит к отказу. По этой причине пузырьково-струйные печатающие элементы изготавливаются в чистых помещениях и с применением машин, типичных для полупроводниковой промышленности.

Очевидно, что при одновременной обработке многих миниатюрных элементов на одной подложке расходы на изготовление резко снижаются, хотя уровень инвестиций в чистые производственные помещения и станки высок. Затраты на струйно-пузырьковые печатающие элементы зависят не от количества сопел-распылителей или разрешения печати, а только от вида поверхности кристалла, а также от числа и характера процессов. Следовательно, печатающая головка, рассчитанная на разрешение 400 точек/дюйм, с 64 распылителями не должна стоить дороже, чем головка с 24 распылителями и разрешением 180 точек/дюйм.

Поскольку головки струйно-пузырьковой термопечати изготавливаются по тому же принципу, что и интегральные микросхемы, напрашивается мысль об интеграции последних в печатающие кристаллы. И первый шаг в этом направлении сделала фирма Canon, встроив в печатающие головки своих принтеров BJ-10e и CLC-10 транзисторную матрицу. Примеру Canon последовала компания Xerox, выпустившая в 1993 году модель пузырьково-струйного принтера с головкой, оборудованной 128 распылителями, и полностью интегрированным последовательно-параллельным преобразователем.

3.4 Функционирование пузырьково-струйного сопла-распылителя

Сначала сильный импульс напряжения длительностью 3-7 мкс подается на крохотный нагревательный элемент, который мгновенно накаляется до 500?? Цельсия. На его поверхности температура превышает 300? Цельсия. Мощность нагрева поверхности настолько велика, что при увеличении длительности импульса напряжения всего лишь на несколько микросекунд нагревательный элемент моментально бы разрушился.

Сразу же в тонкой пленке над нагревательным элементом начинают кипеть чернила, и через 15 мкс образуется закрытый пузырек пара высокого давления (до 10 бар). Он выталкивает каплю чернил из сопла-распылителя, при чем скорость полета капли достигает 10 м/с и более. Через 40 мкс пузырек, соединившись с атмосферой, опять опадает, однако пройдет еще 200 мкс, пока новые чернила под действием капиллярных сил не будут засосаны из резервуара.

3.5 Пузырьково-струйная печать с боковым и прямым распылением чернил: Edje- и Sidechooter

С самого начала пузырьково-струйные печатающие головки делились на две группы. Компания Canon, изобретатель системы, предпочла вариант Edlgeshooter.

Почти одновременно фирма Hewlett-Packard разработала головку типа Sidechooter, которую теперь изготавливает и компания Olivetti.

Головка Edgeshooter, как становится ясно уже из названия, разбрызгивает чернильные капли "за угол", т.е. перпендикулярно к направлению образования пузырьков. В головке Sideshooter, где пластина с соплами-распылителями находится поверх нагревательных элементов и каналов подачи чернил, пузырьки и капли движутся в одном направлении. Поскольку края сопел-распылителей в головках типа Sideshooter сделаны из однородного, а не из различных материалов, как в Edgeshooter, процесс изготовления распылителей с отверстиями определенного размера для Sideshooter значительно проще, чем для головок Edgeshooter. Кроме того, приходится учитывать неодинаковое смачивание разнородной поверхности головки Edgeshooter.

С другой стороны, при прямом распылении красителя для сопел требуется более обширная поверхность, что может доставить неприятности, в частности, создателям будущих систем печати с большим количеством распылителей и повышенным разрешением. Вдобавок чернила, с силой ударяющиеся о поверхность нагревательного элемента после опадения пузырька пара, рано или поздно вызовут ее повреждение вследствие кавитации. Возможно, по этой причине способ прямого распыления до сих пор использовался только в сменных печатающих головках с ограниченным сроком службы.

В каком направлении пойдет развитие технологий струйной печати в будущем? Безусловно, в направлении цветной печати. Обычные устройства черно-белой печати с разрешающей способностью 300 точек/дюйм и эмуляцией PCL(Deskjet Hewlett-Packard) уже выдержали испытания временем. Эмуляция языка PCL стала фактическим стандартом в области струйных принтеров, к тому же она обеспечивает совместимость с современными и будущими моделями лазерных принтеров.

Хотя разрешение 300 точек/дюйм и достаточно для безукоризненной распечатки текста и графики, оно не годится для картинок в полутонах, растровых изображений и реалистических изображений. Соответствующего качества можно добиться, если значительно повысить разрешение или найти возможность целевого варьирования количества красителя. Уже можно привести примеры реализации обоих этих способов в других методах печати. Так в издательской сфере давно работают с разрешением 2540 точек/дюйм и более. С другой стороны, диффузионные принтеры - усовершенствованный вариант термографических принтеров - способны печатать на специальной глянцевой бумаге каждую точку растра с желаемой интенсивностью цвета.

3.6 Преимущества струйной печати

Струйная печать считается наиболее экологически чистым способом печати на бумаге. Во-первых, пользователям, жаловавшимся на шум, понравилось, что струйный принтер работает почти бесшумно. Больше не слышно ни действующего на нервы скрежета иголок о бумагу, ни вечного жужжания вентилятора - только шелестят листы бумаги и тихо щелкают при переключении механические приводы перемещения головки и подачи бумаги. Во-вторых, устройство с минимальным выделением тепла, не производящее шума и озона, потребляет и меньше энергии - вот причина тому, что все современные, независимые от сети принтеры малого размера являются струйными. Наконец сам краситель не содержит никаких экологически вредных добавок; при сжигании распечатанных документов не образуется двуокиси углерода в отличие, например, от тонера лазерных принтеров и копировальных аппаратов.

И даже утверждение, что печатающие головки пузырьково-струйных принтеров необходимо регулярно заменять новыми, больше не соответствует истине: ведь печатающий элемент почти на 98% состоит из кремния или стекла. К стати изготовителям вскоре придется задуматься о том, каким образом можно утилизировать многие миллионы изготовленных печатающих головок или резервуаров для чернил.

3.7 Недостатки струйной печати

Требования к качеству чернил для любой системы струйной термопечати очень высоки, значительно выше, чем пьезосистемах. Принцип функционирования и высокие температуры обусловливают применение только смешанных растворимых красителей на водяной основе.

Красители должны соответствовать целому ряду требований:

- быть совместными с материалами, из которых сделан печатающий механизм;

- не образовывать отложений в каналах и распылителях, а также не расслаиваться;

- храниться в течение длительного времени;

- обладать определенными показателями плотности, вязкости и поверхностного натяжения при температурах от 10 до 40? Цельсия;

- ну служить питательной средой для образования бактерий и водорослей;

- не содержать ядовитых или канцерогенных веществ и не возгораться.

К тому же красители для струйной термопечати должны образовывать пузырьки пара без отложения осадков и выдерживать кратковременное нагревание до 350? Цельсия.

Заключение

Требования к качеству воспроизведения информации на бумаге растут, и функция цветной печати, вероятно, станет не исключительной, а скорее стандартной особенностью следующих моделей принтеров. Таким образом, число сопел-распылителей будет постоянно увеличиваться. В следствие, возрастания мощностей и усиления нажима со стороны конкурентов изготовителям придется уменьшать размеры своих изделий и интегрировать новые функции.

Способ струйной печати, зародившийся около 50 лет назад, - относительно молодая технология. Вполне очевидно, что струйные принтеры завоевывают массовый рынок, вытесняя, таким образом матричные принтеры. Если же разработчикам удастся повысить разрешение и скорость печати струйных принтеров, то изготовителям медлительных лазерных принтеров придется всерьез побороться за место на рынке.

До сих пор никакой другой метод печати не порождал такого разнообразия вариантов, как струйная печать, при чем не подлежит сомнению, что возможность этой технологии еще долго не будет исчерпана.

Скоростные и надежные сетевые печатающие устройства нужны и просто необходимы пользователям сегодня, но еще более нужны они будут в ближайшем будущем. Дальнейшее развитие сетевых технологий печати ориентируется, прежде всего, на расширение спектра предоставляемых пользователям услуг, в том числе "печати по требованию", на увеличение доли полноцветных принтеров и снижение себестоимости печати в цвете, а также облегчение управления процессами печати.

Список литературы

1. Шафрин Ю.А. Информационные технологии: В 2 ч.- М.: Лаборатория базовых знаний, 2001.

2. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера - М: Изд. ОЛМА-ПРЕСС, 2003.

3. Журнал «Инфо - Net- Поиск»

4. Журнал «Upgrade»

5. Журнал «IZone»