PDF-лекции (1128548), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Качество печати при этом определяется размером капли краски, который всовременных струйных принтерах измеряется несколькими пиколитрами. Существуют два основныхпринципа выброса капли краски на бумагу: тепловой и пьезоэлектрический. При использовании тепловогопринтера каждое сопло оборудовано нагревательным элементом – резистором, который при пропусканиичерез него тока выделяет тепло. Пропускается короткий импульс тока, резистор нагревается, иобразующиеся при резком нагревании газовые пузырьки стараются вытолкнуть через выходное отверстиесопла каплю краски.Второй способ – пьезоэлектрический был разработан фирмой Epson.
Пьезоматериал обладает оченьинтересным свойством: при его деформации возникает электрический ток. Имеет место так же и обратныйпьезоэффект, который заключается в том, что при подаче электрического тока пьезоматериалдеформируется. Поместив пьезоэлемент в сопло струйного принтера, можно отказаться от нагревания.Если к соплу подвести ток, то этот элемент деформируется так, что уменьшает объем емкости,содержащей жидкую краску, и часть краски выбрасывается наружу.На плечи производителя ложиться задача по расчету скорости выбрасывания капельки краски, ее размер,длительность электрического импульса и так далее.
С точки зрения потребителя, принтеры спьезоэлементами требуют замены только чернильницы и существует режим чистки сопел.В сублимационных принтерах краски вставляется в виде брикета. Перед печатью чернила расплавляютсяи в жидком виде выбрасываются на алюминиевый барабан, на котором таким образом появляетсяизображение. Чернила на барабане высыхают, и далее с барабана делается отпечаток на нагретую бумагу.Основным недостатком струйного принтера является его потребность в специальной бумаге, котораяспособна обеспечить правильную впитываемость жидких чернил.Несмотря на большую конкуренцию со стороны струйных принтеров лазерные принтеры также получилиочень широкое распространение.
Лазерный принтер не требует дорогих расходных материалов(достаточно лишь через определенное число напечатанных страниц заменить картридж с краской),способен печатать на обычной офисной бумаге. В основу работы лазерного принтера положен принципэлектрографии, изобретенный и запатентованный в 40-е годы. Создание и перенос изображения на бумагув таких принтерах осуществляется намного сложнее, чем в струйных принтерах, и происходит черезпосредника – барабан, который носит название фотовала. Фотовал устроен следующим образом: самкорпус вала изготовлен из алюминия, далее на него наносится некоторая оксидная прослойка и, наконец,слой из полупроводникового материала, чаще всего селена.Применение полупроводника обусловлено тем, что он способен менять свои свойства под различнымвоздействием, в частности под воздействием света.
Первое действие, совершаемое при печати, этопрокручивание фотовала мимо тонкой проволоки, на которую подается довольно высокий потенциал.Высокое напряжение вызывает возникновение вокруг барабана светящейся ионизированной области,называемой короной. После этого на полупроводниковом слое фотовала появляются носители заряда, и оноказывается заряженным. Носители заряда появились за счет того, что произошло разделение заряда –часть ушла к алюминиевому слою, а часть осталась на поверхности. Далее используется явлениевнутреннегофотоэффекта.Заряженныйполупроводниковыйслойпострочноосвещаетсяполупроводниковым лазером, и там, где произошло освещение, появляется проводимость. То есть в техточках, которые не освещались, потенциал сохранится, а в остальных – нет. Следующее действие припечати – это смешивание тонера – мелкого как пыль красящего вещества с порошком из магнитныхчастиц, которые окружены полимерным слоем.
Функция этого порошка (он носит название developer)заключается в том, что он способен прикрепить к себе краску и после осесть на барабане. Еще одинпровод, подобный тому, который наводит потенциал на фотовале, используется для наведенияэлектростатического заряда на порошке, смешанном с краской. Порошок наносится на специальныйбарабан, мимо которого прокручивается фотовал и забирает часть порошка с краской. Таким образом нафотовале получается позитивной изображение, а на барабане с порошком – негативное. Спромежуточного барабана порошок счищается и возвращается опять в работу, а изображение с фотовалапереносится на бумагу. Этот последний перенос обеспечивается опять же с помощью электростатики.Теперь на бумаге появляется электростатический заряд, который притягивает к себе краску с фотовала.Закрепление краски на бумаге происходит с помощью ее нагревания, краска расплавляется и запекается.Несмотря на такую сложную систему переноса изображения на бумагу, лазерный принтер оказался самымвыгодным и удобным устройством для печати.Альтернативой лазерного принтера является так называемый светодиодный принтер или LED-принтер(Light Emitting Diode).
Вместо лазерных лучей, управляемых с помощью системы зеркал, барабаносвещается линейкой светодиодов. Такой механизм освещения позволяет не сканировать каждую строкуодну за другой, а сразу делать на фотовале изображение строки. Принтер с линейкой светодиодовоказался немного дешевле лазерного из-за отсутствия сложного многогранного зеркала.Предполагается, что в будущем конкуренцию принтерам составит электронная бумага и экраны на основехолестерических жидких кристаллов. Эти два устройства не требуют энергии на сохранениеотпечатанного изображения.
Кроме того, они могут использоваться много раз в отличие от бумаги, накоторой изображение создается только один раз.Устройства ввода информацииВ данном разделе мы рассмотрим цифровые камеры и сканеры. Прежде всего, речь пойдет о приборах спереносом заряда (ПЗС или SCCD, Surface-Channel Charge-coupled Device), которые используются и вкамерах, и в сканерах. В полупроводниковом материале, освещенном квантом света, появляютсясвободные носители заряда, которые начинают двигаться.
Это явление носит названиефотосопротивление. Можно построить фотодиод, который будет работать по такому же принципу.Соединяя два куска полупроводника и освещая их, меняется концентрация основных и не основныхносителей заряда и в p-материале, и в n-материале. Существовали попытки создать из фотодиодовматрицы, на которых посредством оптики можно создать изображение, и с помощью электрическихсигналов считать, усилить и передать.
Эти попытки заканчивались неудачей, например, потому, что неудавалось поместить необходимое количество фотодиодов на подложку. Решение было найдено, когдастали использовать полупроводниковый материал, нанесенный на подложку, то есть стали использоватьМОП (металл, оксид, полупроводник)–структуру. Прикладывая потенциал к металлическому слою иосвещая всю структуру, можно обеспечить разделение носителей заряда и скопление отрицательныхзарядов около диэлектрического слоя.Образуется так называемая потенциальная яма, глубиной которой можно управлять, меняя величинуприкладываемого потенциала. При прекращении действия света на структуру, рекомбинации электронныхдырок не произойдет. Тем самым информация о действии светом осталась на элементе. Теперь можносоздать матрицу из таких МОП–ячеек. Такая матричная структура с единым электродом образует единуюпотенциальную яму, где каждая ячейка «помнит» сколько фотонов было поглощено в материале под этойячейкой.
Образовав систему ячеек, можно, меняя потенциал на электроде, последовательно переноситьзаряд и последовательно его считывать. Оказалось, что система из трех ячеек позволяет прочитать то, чтобыло записано.Уникальным свойством ПЗС–структуры оказалась ее квантовая эффективность (отношение числазапасенных электронов к числу посланных фотонов).
В современных устройствах квантоваяэффективность достигает значения 0.9, то есть на 10 посланных фотонов запасается 9 электронов. Ещеодно полезное свойство рассматриваемой структуры в том, что потери при последовательном переносезаряда оказываются очень малы, следовательно, шум считывания или погрешность считыванияизображения составляет примерно 0.1. То есть максимальное число потерянных электронов есть 10.
Но утакой структуры есть и довольно существенный недостаток: она «не различает» какова длина волныпоглощенного кванта света. Для его устранения система ПЗС–матрицы была существенно усложнена.Перед матрицей ставится призма, которая осуществляет разложение полученного изображения на три или,другими словами, деление света по цветам. Для каждого из трех изображений существует отдельнаяматрица. Другой метод формирования цветного изображения заключается в использовании фильтров. Дляэтого используется CMYK (Cyan–Magenta–Yellow–blacK) цветовая модель, определяющая картинку вчетырех цветах.Осуществлять запись и считывание из ПЗС–матрицы одновременно нельзя, необходимо прекратитьдействие света и только после этого производить перенос заряда.
То есть неизбежно использованиезатвора. Однако был придуман и другой способ. В устройства камеры добавилась еще одна матрица,которая не освещается, а служит регистром или буфером, куда переносится заряд с освещаемой матрицы.Таким образом, пока с одной матрицы происходит считывание, другая фиксирует следующую картинку.Передача данных или изображения обязательно сопровождается контролем правильности передаваемойинформации. Например, для передачи одного байта информации необходимо два служебных бита дляобнаружения ошибки.
По определенному математическому алгоритму осуществляется вычислениенекоторого значения по значениям информационных битов, и это значение записывается в служебныебиты. После передачи всех десяти бит, происходит проверка и, если была зафиксирована ошибка,начинаются попытки по ее устранению. Например, происходит повторное считывание. Существуют также алгоритмы, которые позволяют не только обнаружить ошибку, но и исправить ее (то есть указать тотбит, который был передан неверно).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
