Курсовая работа
"Сетевые возможности Windows 9X по версиям. Основные сетевые программы и их назначение. Принципы работы и устройство принтеров"
1 Операционная система Windows
1.1 Сетевые возможности Windows 95
Подсистема связи в Windows 95 предоставляет пользователям одновременный доступ к разнообразным видам коммуникационного сервиса, таким как электронная почта, факсимильная связь, оперативные службы (online services). В Windows 95 подсоединиться к любой службе связи не сложнее, чем к сети. Windows 95 обеспечивает следующие сетевые возможности.
Простое подключение и управление работой модема. Пользователю необходимо лишь установить тип модема и настроить его. После этого все приложения Windows 95 смогут работать с модемом. Пользователи могут установить тип модема как в опции Modems(Модемы) в Control Panel (Панель управления), так и в любом из приложений Windows 95 при первом его запуске. Облегчить работу с модемом призваны следующие средства связи: HyperTerminal (программа-преемник Terminal из Windows 3.1) соединяет с помощью модема два компьютера для передачи файлов, а Phone Dialer (Номеронабиратель) осуществляет набор номера для голосового звонка по телефону.
Электронная почта и клиент Microsoft Exchange. Microsoft Exchange – универсальный информационный клиент, который может принимать и отправлять почтовые сообщения из любого приложения, поддерживающего интерфейс MAPI (интерфейс программирования сетевых приложений). К таким приложениям относятся работающие в ЛВС системы электронной почты, например Microsoft Mail или оперативные системы электронной почты типа CompuServe или The Microsoft Network. Клиент Microsoft Exchange также может отправлять и принимать факсы и другие сообщения.
Microsoft Fax. Microsoft Fax предоставляет компьютеру, работающему под Windows 95, все возможности факсимильного аппарата. Для пользователей, имеющих факс-модем и Microsoft Fax, обмен факс-сообщениями и файлами становится не сложнее вывода документа на печать или отправки электронной почты.
Dial-Up Networking и переносные компьютеры. Сервис Dial-Up Networking (Удаленный доступ к сети) предоставляет удаленным пользователям все возможности работы в сети, включая выгрузку и просмотр электронной почты, доступ к коллективно используемым файлам, запуск клиент-серверных приложений. К другим средствам работы с портативными компьютерами относятся: Briefcase (Портфель), который сохраняет последние версии документов на двух компьютерах сразу; Direct Cable Connection (Прямое соединение), соединяющее два компьютера для совместного использования ресурсов одного из компьютеров; отложенная печать, которая позволяет удаленным пользователям полностью подготавливать документы к печати и распечатывать их по возвращении на рабочее место; удаленная почта с помощью клиента Microsoft Exchange, поставляемого с Windows 95.
The Microsoft Network. Позвонив со своего компьютера в эту оперативную службу, можно легко и за невысокую плату получаете доступ к системе электронной почты, BBS, «гостиным» (chat rooms), библиотекам файлов и телеконференциям Internet. The Microsoft Network – лучший способ получить информацию и техническую поддержку по продуктам Microsoft.
Доступ в Internet. Windows 95 поддерживает все основные протоколы связи и предоставляет утилиты, необходимые для подключения компьютера к серверу доступа в Internet. В Windows 95 гибкая структура подсистемы связи. Она разделена на три части: 32-разрядные коммуникационные интерфейсы API и TAPI, универсальный драйвер модема, драйверы коммуникационных портов. Новый драйвер коммуникационного устройства, – VCOMM – работает в защищенном режиме и позволяет Windows-приложениям и драйверам использовать порты и модемы. Чтобы зря не расходовать системные ресурсы, коммуникационные драйверы загружаются в память только на время, требуемое приложением. Кроме того, благодаря встроенной в Windows 95 поддержке технологии Plug and Play VCOMM помогает пользователю устанавливать и настраивать коммуникационные устройства. 32-разрядные коммуникационные интерфейсы API обеспечивают независимый от типа устройства интерфейс для использования модемов и коммуникационных устройств. Приложения вызывают функции API для настройки модемов и ввода / вывода данных. Через TAPI приложения могут управлять работой модемов и других устройств, использующих телефонную линию. Универсальный драйвер модема (Unimodem) представляет собой программный уровень, обслуживающий модемы, факс-модемы и речевую связь. Unimodem избавляет пользователей и разработчиков приложений от необходимости знать набор АТ-команд для набора номера, ответа на входящий звонок и конфигурирования модема. Он выполняет все эти задачи сам, с помощью минидрайверов, написанных поставщиками модемов. Драйверы порта отвечают за связь с портами ввода / вывода, доступные через драйвер VCOMM. Они обеспечивают многоуровневый подход к связи с устройством. Windows 95 предоставляет драйвер для связи через последовательный и параллельный порты, а изготовители оборудования могут предоставить драйверы портов для взаимодействия с их собственными адаптерами, такими как многопортовые адаптеры связи. [1]
1.2 Сетевые возможности Windows 98
Операционная система Windows 98 позволяет использовать компьютер не только автономно, но и в рамках локальной компьютерной сети. Система содержит все необходимые для создания одноранговой сети, в нее входит также клиентское программное обеспечение для работы компьютера под управлением серверных сетей Windows NT и Novell Net Ware. Чтобы подключить компьютер к локальной сети, необходимо установить в него плату сетевого адаптера и обеспечить физическое соединение компьютеров друг с другом. После этого необходимо произвести установку программных компонентов сети, в число которых входят: драйвер сетевого адаптера, сетевые протоколы, сетевые клиенты и сетевые службы. Если сетевой адаптер удовлетворяет стандарту Plug and Play, то установка драйверов может быть произведена автоматически. Одноранговая локальная сеть под управлением Windows 98 использует протокол NetBEUL. Локальная сеть под управлением сервера Novell Net Ware использует протокол IPX/SPX. Сетевой клиент, который должен быть установлен, определяется в соответствии с используемым сетевым протоколом. При использовании протокола NetBEUL или TCP/IP следует при установке выбрать «Клиент для сетей Microsoft (LAN Manager, Windows NT Server)». Если сеть основана на использовании протокола IPX/SPX, следует установить «Клиент для сетей NetWare». Windows 98 является полноценной одноранговой сетевой системой, и может выступать в качестве сетевого клиента, способной эффективно взаимодействовать с установленными на других компьютерах системами (Windows for Workgroups, Workgroup Add-on for MS-DOS, Windows 95, Windows 98, Windows NT Workstation).
Также можно подчеркнуть следующие сетевые черты. Достаточно использовать только 32-разрядные сетевые компоненты для Windows 98, которым не нужна базовая память MS-DOS. Большая часть необходимых сетевых операций доступна посредством графического интерфейса Windows 98. Подавляющее большинство сетевых адаптеров распознается и конфигурируется автоматически. С одного компьютера можно одновременно подключиться к нескольким сетям. Однотипные клиентские операции, такие, как вход в сеть, подключение и получение доступа к сетевым ресурсам, унифицированы при работе с различными серверами. Системный администратор может использовать инструменты для редактирования профилей пользователей и системной политики. В число стандартных средств Windows 98 входит инструментарий для удаленного доступа к сети [2].
1.3 Сетевые возможности Windows Millennium
Операционная система Microsoft Windows Millennium Edition (Windows Me) – это непосредственный ответ на растущие сетевые потребности пользователей. Операционная система Windows Millennium Edition включает в себя новые сетевые компоненты для применения в домашних условиях, а также обновления сетевых компонентов до уровня операционной системы Windows 98 Second Edition. Операционная система Windows Millennium Edition рассчитана на то, чтобы дать пользователям домашних компьютеров возможность проводить больше времени в Интернете, иметь общие данные для нескольких домашних компьютеров, слушать музыку с помощью компьютеров, хранить больше картинок, тратить больше времени на игры как локальные, так и по Интернету, и меньше – на техническую поддержку и перезагрузку компьютеров.
Ядро сетевой архитектуры не только обеспечивает все эти преимущества – оно еще и обновлено с целью повышения быстродействия и стабильности работы и при этом может работать с широким спектром оборудования и программных технологий, доступных современному пользователю. Группа разработки сетей Windows (Windows Networking Team) после нескольких лет напряженной работы рада представить новые сетевые компоненты. Данный документ предназначен для подробного ознакомления с реализованными в них усовершенствованиями и дополнениями.
В Windows Me включены два собственных клиента защищенного режима: для сетей Microsoft (Windows, LAN Manager, Windows NT/2000) и Novell NetWare. Кроме того, в число стандартных средств Windows Me входит инструментарий для удаленного доступа к сети.
Windows Me, как и Windows 95/98, содержит команду NET для работы с локальной сетью через командную строку. Тем не менее для работы с сетью вполне хватает графических средств оболочки и 32-разрядных сетевых компонентов Windows Me. При этом подавляющее большинство сетевых адаптеров распознается и конфигурируется автоматически, при обнаружении сетевого адаптера по умолчанию устанавливаются практически универсальные параметры рабочей станции.
Файловая система Windows Me позволяет сетевому клиенту кэшировать операции чтения с сети и использовать длинные имена файлов на серверах Novell NetWare (в пространстве имен OS/2), Windows 95/98/ME, Windows NT/2000. Системный администратор может применять инструменты для редактирования профилей пользователей и системной политики [3].
1.4 Основные сетевые программы и их назначение
Microsoft Exchange
В Windows 9X включен клиент Microsoft Exchange, приложение для обмена сообщениями, которое принимает в один входной почтовый ящик сообщения от многих служб, включая Microsoft Mail, The Microsoft Network и Microsoft Fax. Интеграция Microsoft Exchange с программой Microsoft Fax позволяет отправлять даже документы в формате RTF как факсимильные или почтовые сообщения.
Функции Microsoft Exchange:
отправлять / принимать электронную почту в рабочей группе Windows;
включать в сообщения файлы и объекты, созданные в других приложениях;
создавать Personal Address Book (Личная адресная книга) или пользоваться адресными книгами для нескольких сетей;
организовывать и сортировать сообщения любым способом;
создавать папки для хранения связанных сообщений, файлов и других элементов.
Клиент Microsoft Exchange может связываться с любой системой электронной почты или коммуникационным приложением, у которых есть компонент доступа к MAPI (MAPI service provider), аналогичный личному шлюзу. Он устанавливает все параметры соединения и адресации, необходимые для связи между почтовым сервером и клиентом Microsoft Exchange. MAPI – это набор API-функций и OLE-интерфейс, позволяющий клиентам служб обмена сообщениями типа Microsoft Exchange взаимодействовать с сервисными службами вроде Microsoft Mail или Microsoft Fax. MAPI помогает Microsoft Exchange управлять сохраненными на диске сообщениями и определить их назначение и содержание.
Компонент доступа к MAPI: Microsoft Mail Services. Эта службе соединяет клиент Microsoft Exchange либо с почтовым отделением рабочей группы Microsoft Mail, либо с почтовым отделением Microsoft Mail Server (приобретается отдельно). Чтобы можно было соединить компьютер с почтовыми отделениями Microsoft Mail Server, почтовые отделения должны находиться на сетевом файл-сервере (например, Windows NT 3.5 или Novell NetWare), поддерживающем MS-DOS-драйвер переадресации.
Компонент доступа к MAPI: Microsoft Fax. Эта служба позволяет клиенту Microsoft Exchange передавать и принимать факс-сообщения так же, как и электронную почту. Возможно получать факс-сообщения и почту через один универсальный входной почтовый ящик и использовать при этом одну Personal Address Book.
Компонент доступа к MAPI: The Microsoft Network. Эта служба позволяет клиенту Microsoft Exchange передавать и принимать почту по сети The Microsoft Network – оперативной службе, доступной с рабочего стола Windows 9X.
Компонент доступа к MAPI: Internet Mail. Internet Mail (Почта Internet) позволяет клиенту Microsoft Exchange передавать и принимать почту непосредственно через Internet или другие сети, использующие протоколы SMTP (Simple Mail Transport Protocol – простой транспортный протокол почты) и POP3 (Post Office Protocol 3 – протокол почтового офиса) над TCP/IP. Эту программу можно приобрести в составе Microsoft Plus for Windows.
Компонент доступа к MAPI: Microsoft Exchange Server. Эта служба дает клиенту Microsoft Exchange возможность связываться с сервером Microsoft Exchange – клиент-серверной системой обмена сообщениями, работающей под управлением Windows NT Server. Установка сервера Microsoft Exchange расширяет функциональные возможности клиента Microsoft Exchange, что в частности позволяет ему пользоваться:
Inbox Assistant – набором установленных на сервере процедур для фильтрации, пересылки, ответа на сообщения и удаления сообщений;
Out of Office Assistant – набором установленных на сервере процедур для автоматической рассылки почты в отсутствие пользователей в офисе [1].
Microsoft Outlook
Данная программа используется для обмена сообщениями через Интернет, позволяет получить поступившие сообщения и прочесть их, создать и отправить свое сообщение. Microsoft Outlook является мощным почтовым клиентом и органайзером, а его возможности работы в связке с почтовым сервером Microsoft Exchange делают его незаменимым для корпоративных пользователей. Microsoft Outlook и Microsoft Exchange Server являются платформой для организации документооборота, так как они обеспечены системой разработки пользовательских плагинов и скрипов, с помощью которых возможно программирование дополнительных функций документооборота (и не только документооборота), не предусмотренных в стандартной поставке. Вместе с этим Outlook не имеет некоторых удобных возможностей, которые давно реализованы в других почтовиках. Благодаря поддержке плагинов для Outlook нет нерешаемых задач и практически все недостатки можно исправить. Potolook – универсальный плагин, который, гармонично встраиваясь в Outlook, позволяет значительно расширить набор его функций и будет полезен многим пользователям. Potolook – это надстройка (plugin, add-in) к почтовому клиенту Microsoft Outlook (не Express). Potolook расширяет возможности стандартного Outlook, предоставляя множество дополнительных сервисов. Microsoft Outlook это не только почтовый клиент, но и мощный органайзер, с помощью которого можно автоматизировать практически любую офисную задачу, в чем так же поможет Potolook. Используя шаблоны Potolook, значительно удобнее и быстрее создавать письма. Теперь не нужно каждый раз здороваться с собеседником, цитировать исходное письмо, подписываться – все это сделает Potolook. HTML шаблоны дают возможность создания в Outlook писем без особых затрат. Теперь не нужно сохранять все вложения в отдельной папке и пользоваться дополнительной программой-вьювером, можно просматривать их прямо в Outlook. Помимо всех известных графических форматов поддерживается просмотр заголовков сообщений, текстовых и офисных файлов [4].
Internet Explorer
Запуск программы Internet Explorer рассматривается операционной системой как заявка на работу в интернете. Windows Internet Explorer, сокращённо IE – бесплатный графический браузер корпорации Microsoft для операционных систем семейства Windows.
Internet Explorer 5.0 был выпущен в 1999 году. Internet Explorer впервые поддерживал значительные части W3C DOM, а также обеспечивал улучшенную поддержку CSS. Поддержка правостороннего письма, шрифта кегля агат, XML, XSL и возможность сохранения веб-страниц в формате MHTML. Поставлялся вместе с Windows 98 Second Edition и Microsoft Office 2000. Версия 5.5 вышла в 2000 году, с улучшенным предпросмотром страниц для печати, улучшенной поддержкой CSS и HTML и интерфейсом программирования приложений. Internet Explorer 5.5 поставлялся в составе Windows ME [5].
Расширение возможностей Internet Explorer 7: Стандартного набора возможностей в большинстве случаев хватает лишь непритязательным пользователям. Даниэль Фан, Крис Ли и Джордж Ву разработали специальное расширение IE7pro, добавляющее в браузер:
распознавание мышиных жестов;
функцию блокировки рекламных баннеров и флэш-роликов;
меню быстрого переключения прокси-серверов из списка;
опцию корректировки переменной User Agent String, отвечающей за идентификацию браузера веб-серверами;
конвертор страниц в графические изображения форматов JPG, BMP, GIF, PNG или TIFF;
механизм подключения пользовательских сценариев для манипулирования HTML-контентом на стороне браузера;
функцию восстановления всех открытых вкладок, сохранившиеся с предыдущей рабочей сессии браузера;
позаимствованную из браузера Maxthon опцию Super Drag&Drop, позволяющую перетаскиванием объектов на веб-странице выполнять привычные действия: производить быстрый поиск выделенного текста в заданном по умолчанию поисковом сервисе, эффектно сохранять изображения и документы и другое;
несколько готовых надстроек и скриптов для скачивания видеороликов с Google Video, Youtube и других онлайновых сервисов [6].
The Microsoft Network
Если есть подключенный к телефонной линии модем, оперативная служба The Microsoft Network в любое время обеспечит доступ в быстро расширяющийся мир электронной информации. Она поможет провести деловые операции, связаться с людьми и организациями по всему миру и получить нужные сведения прямо с рабочего стола Windows 9X. Поддержка The Microsoft Network встроена в Windows 9Х. Если уже имеется модем, то – чтобы подсоединиться к The Microsoft Network и стать ее участником – достаточно установить поддержку The Microsoft Network в Windows 9X, подписаться на ее услуги и щелкнуть соответствующий значок на рабочем столе. Стандартный пользовательский интерфейс и похожий на Windows Explorer навигационный инструмент облегчает доступ к услугам, предоставляемым Microsoft Network. Пользователи могут создавать ярлыки для отдельных областей в Microsoft Network и сохранять их на рабочем столе или в любой другой папке My Computer. Скачать файлы так же просто, как и перемещать их мышью для копирования. Кроме того, внутри Microsoft Network можно открыть Microsoft Exchange для отправки и приема почты.
Благодаря многопоточности и многозадачности Windows 95 в Microsoft Network несколько различных задач (например, перекачка файлов, просмотр и чтение электронной почты, общение пользователей в chat rooms) могут выполняться одновременно. Из Microsoft Network можно получить доступ к информационным службам: новости политики и спорта, биржевые сводки, сведения о продуктах. Получив статус ICP в The Microsoft Network, компания может продавать продукты и услуги во всемирном электронном магазине, доступном с рабочего стола Windows 9X.
Microsoft Mail
Клиент Microsoft Exchange и почтовое отделение группы Microsoft Mail позволяет отправлять и принимать почту при работе вне офиса. С помощью модема, телефонной линии и сервиса Dial-Up Networking (Удаленный доступ к сети) можно установить удаленное подсоединение к сети своей организации или к своему офисному компьютеру и обменяться с ним почтовыми сообщениями. Войдя в сеть с удаленного компьютера, через Microsoft Mail можно осуществить предварительный просмотр заголовков новых почтовых сообщений. Другими словами, можно узнать, кто и на какую тему отправил вам сообщение, какого оно объема и сколько понадобится времени, чтобы перекачать его на ваш удаленный компьютер. Тем самым экономиться и время, и дисковое пространство, не перекачивая ненужные файлы. Аналогично можно поступать и при соединении с Microsoft Mail через ЛВС.
С помощью Microsoft Mail Post Office Upgrade почтовое отделение Windows 9X обновится до полнофункционального почтового отделения Microsoft Mail Server. Оно включает в себя программное обеспечение, документацию и лицензию на расширение коммуникационных возможностей рабочей группы. [1]
Основные выводы
Чем Windows 98 лучше Windows 95?
Главное преимущество Windows 98 – более высокая надежность. Сбои в работе происходят реже, их последствия менее разрушительны для данных и для работы других приложений. Практически исключены серьезные последствия нештатного завершения работы. Благодаря расширенной библиотеке драйверов надежнее и эффективнее работают устройства компьютера, в том числе и такие, которых несколько лет назад еще не существовало.
Значительно удобнее в Windows 98 работать в Интернете, заметно шире возможности использования и оформления Рабочего стола, легче настраивать Главное меню. Благодаря файловой системе эффективно используется пространство на жестких дисках большого объема, предусмотрена оптимизация запуска приложений. Появились обширные возможности контроля состояния системы, поиска и устранения неисправностей.
Преимущество Windows Me перед операционной системой Windows 98.
Существует ряд заявленных функциональных характеристик, которые действительно должны давать потребителю новые преимущества. Прежде всего, надо отметить новую концепцию, которая называется out of the box. Смысл этого понятия состоит в том, что компьютер с операционной системой должен быть готов к немедленной и полноценной работе сразу после того, как его распаковали и установили на рабочем месте. Другая сторона концепции out of the box заключается в широком развитии «самостийности». Суть этого состоит в том, что система должна самообслуживаться, самозалечиваться, самонастраиваться, самовостанавливаться и выполнять множество других само– Нельзя сказать, что этого не было ранее. Еще в системе Windows 98, которая, как известно, ориентировалось на широкое использование Интернета, были введены средства для автоматического обновления и восстановления системы с помощью удаленной службы технической поддержки. Вторым по значению функциональным преимуществом является ориентация Windows Me на домашние компьютерные сети. Домашние компьютерные сети, состоящие из компьютеров разных поколений, способных совместно использовать одно общее соединение с Интернетом, – это хороший ответ на глобальную проблему утилизации старых компьютеров. При таком подходе устаревшие компьютеры, не способные работать с современными прикладными или игровыми программами, вполне могут еще послужить в роли справочно-информационных терминалов. Средства для создания таких домашних компьютерных сетей были и в Windows 98, а Windows Me делает следующий шаг в этом направлении и представляет эти возможности в виде Мастер-программ. Очередным заявлением достижением новой системы является ее более высокая устойчивость и надежность в работе. Еще одним заявленным преимуществом Windows 98, является ускоренный запуск программы [2].
2. Принтеры
2.1 Принципы работы и устройство принтеров
Матричные принтеры: Эти устройства, появившиеся в 1964 году, из-за своей уникальности в ряде областей применения продолжают пользоваться спросом и сегодня. 9- и 24-игольчатые, широко- и узкоформатные, с различным объемом памяти, с возможностью печати нескольких копий, печатающие на обычной, перфорированной или рулонной бумаге, специальные высокоскоростные с принудительным охлаждением для непрерывной печати больших массивов – таков диапазон свойств современных матричных принтеров EPSON.
Принцип работы этого устройства: В принтере имеется специальная печатающая головка с так называемыми иглами, благодаря которым появилась еще одна классификация матричного принтера – «игольчатый». Каждая из таких иголок закреплена на упругой пластине (ее называют еще держателем) на электромагните. При подаче тока магнит начинает притягивать эту пластину, приводя в движение и иглу. Игла в свою очередь бьет по красящей ленте, оставляя тем самым отпечаток, например, символ на бумаге. А из них и формируется информация. А прекращение подачи тока на этот магнит приводит к тому, что упругий держатель иглы возвращает ее в исходное положение. Красящая лента, которая применяется в матричных принтерах, представляет собой особую полоску плотной материи, пропитанной краской. Благодаря тому, что она не стоит на месте, а постоянно прокручивается, вся ее поверхность как бы «выбивается» ровно. А для повышения разрешения печать может производиться сразу в несколько проходов со смещением головки. В этом и заключается классический принцип работы. Как уже говорилось, использование матричных принтеров остается на сегодняшний день актуальным делом. Матричные принтеры зачастую оказываются куда более пригодными, чем те же струйные. А все благодаря своим преимуществам, к которым можно отнести:
Универсальность: матричный принтер является существенно более экономичным принтером при работе с бумагой, чем лазерный или струйный, которые, как правило, не имели возможности использования бумаги в специальном рулоне. Нужно сказать, что матричные принтеры могут работать практически с любым типом бумаги, даже очень низкого качества.
Низкая стоимость печати: матричные принтеры требуют, пожалуй, минимальных затрат для печати. Низкая стоимость печати – еще одно важное преимущество, на которое стоило бы обратить внимание в первую очередь. Да и сами принтеры не требуют особых расходов при эксплуатации.
Скорость печати: многие матричные принтеры имеют очень большую скорость печати, чем современные лазерные и струйные принтеры. Это позволяет использовать матричные принтеры в служебных офисах, где требуется печатать достаточно большой объем информации при высокой скорости.
Несмотря, на все преимущества матричных принтеров, у них есть существенный недостаток – высокий уровень шума при работе. Поэтому, как правило, использовались матричные принтеры в специальных помещениях, где шум работы устройства не отвлекал людей [7], [8].
Струйные принтеры: 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 – печатающие головки с пьезоэлектрическими преобразователями, испускающие по запросу отдельные капли красителя.
Первый принцип работы: печатающие устройства с пьезоэлектрическими исполнительными механизмами. 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. Компания Siemens, которой удалось облечь этот принцип в приемлемую для рынка форму, 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.
Пьезопластины. В начале 1985 г. компания Epson представила первый из своих пьезопланарных струйных принтеров. 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, выталкивающегося тем же способом, что и в печатающих головках с пьезотрубочками. В 1987 г. 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.
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). Тем не менее, и в пьезоэлектрических печатающих 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 меньшей дистанцией и одновременно снизить производственные расходы.
Второй принцип работы: печатающие устройства с термографическими исполнительными механизмами. В 1985 году сенсацию вызвал Thinkjet компании Hewlett-Packard – первый струйно-пузырьковый термопринтер. Метод пузырьково-струйной термопечати за несколько лет покорил рынок (количество проданных струйных термопринтеров составило 10 млн.) Как часто бывает в подобных случаях, достижением стало сокращение 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, 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. 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 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.
Функционирование пузырьково-струйного сопла-распылителя: сначала сильный импульс напряжения длительностью 3–7 мкс подается на крохотный нагревательный элемент, который мгновенно накаляется до 500 гр. Цельсия. На его поверхности температура превышает 300 гр. 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.
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.
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.
Вполне вероятно, что струйные принтеры завоюют массовый рынок, вытесняя таким образом матричные принтеры. Если же разработчикам удастся повысить разрешение и скорость печати струйных принтеров, то изготовителям 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.
Лазерные принтеры: лазерные принтеры, как и копировальные аппараты, используют принцип сухой ксерографии, в основе которого лежит напыление порошка на материал с последующим запеканием.
Устройство обычного лазерного принтера: до того, как перейти непосредственно к принтерам, рассмотрим вначале копировальные аппараты, поскольку на их основе строения были сделаны лазерные принтеры. Функционально аппарат состоит из следующих частей (если не рассматривать сканирующую часть):
Фоторецептор (барабан)
Магнитный вал
Ракельный нож
Коротрон заряда
Вал переноса (коротрон переноса)
Коротрон отсечения
Бункер с тонером
Бункер отработки
Печка (фьюзер)
Фоторецептор представляет собой специальный материал (обычно это селен), нанесенный на металлическую основу. Обычно он выполняется в виде вала, поэтому иногда его называют барабан (drum unit). Фоторецептор заряжается коротроном заряда, который представляет собой металлическую (обычно золотую или платиновую проволоку) или же резиновый вал с металлической основой. Причем резина токопроводящая. На старых аппаратах применялся проволочный коротрон. В настоящее время происходит переход к другой технологии. Дело в том, что проволочный коротрон сильно озонирует воздух из-за высокого напряжения, подаваемого на него. После зарядки на фоторецептор подается изображение, которое в копировальных аппаратах освещается мощным источником света и проецируется через систему зеркал. Обычно для освещения оригинала используется каретка с лампой как в сканерах. Для увеличения и уменьшения изображения служит объектив с изменяемым фокусным расстоянием. Скорость барабана и каретки должна быть согласована. Те места на фоторецепторе, на которые падает свет, меняют свой потенциал или вообще теряют заряд (в зависимости от типа копировального аппарата). Таким образом, на фоторецепторе остается рисунок оригинала в виде заряженных участков. Затем фоторецептор входит в контакт с магнитным валом, который покрыт смесью тонера и носителя. Тонер представляет собой пыль, состоящую из мельчайших частиц определенного цвета. Для достижения более высокого качества печати фирмы-производители стремятся к созданию более мелких частиц тонера.
Носитель (developer) представляет собой железные частицы, на которых осаждается тонер. Таким образом, на магнитном валу находятся железные частицы, покрытые тонером. В некоторых аппаратах носитель отделен от тонера и заправляется отдельно, в других тонер представляет собой порошок, уже смешанный с носителем. Тонер находится в специальном бункере. Внутри бункера устанавливается мешалка, которая предотвращает опрессовывание тонера. Тонер переходит на фоторецептор за счет противоположного заряда на фоторецепторе. Весь этот процесс носит название проявки. Во время этого процесса бумага подается на регистрацию, т.е. она выбирается из лотка и устанавливается таким образом, чтобы начинать печать. Когда датчик регистрации бумаги сообщает, что бумага дошла до фото барабана, происходит перенос изображения с фото барабана на бумагу. После того, как тонер перенесен, подается бумага. Под бумагой проходит коротрон переноса (вал переноса), который имеет потенциал сильнее потенциала фоторецептора. Этот вал выполняется из металла, покрытого специальной токопроводящей резиной. Вал за счет более сильного потенциала на нем оттягивает на себя тонер, который осаждается на бумаге. Затем с помощью специального механизма бумага отрывается от рецептора и подается на запекание. В некоторых машинах существует такой механизм, в некоторых нет. Он представляет собой еще один коротрон, который оттягивает бумагу от рецептора.
Запекание представляет собой процесс высокотемпературного нагрева бумаги с одновременным прижимом специальным валиком. Механизм состоит из нагреваемого тефлонового вала, с кварцевой лампой внутри, и резинового прижимного вала. Механизм для запекания носит название печка (fuser). Иногда вместо тефлонового вала устанавливается специальный термоэлемент, покрытый термопленкой. Такие копиры имеют меньший срок прогрева и меньшее энергопотребление, однако и ходит термопленка значительно меньшее количество копий и повредить ее значительно легче при неправильном извлечении бумаги. В некоторых аппаратах предусмотрено смазывание прижимного вала силиконовой смазкой. Эта смазка предотвращает прилипание бумаги к валу. Механизм с кварцевой лампой более дорогой, но и более надежный обычно используется в высокопроизводительных машинах. Механизм с термопленкой используется в принтерах и копирах малого класса. Фоторецептор очищается от остатков тонера с помощью ракельного ножа, который сделан из специального материала и находится в плотном контакте с рецептором. Ракельный нож обычно выполняется в виде полосы из мягкого пластика. В некоторых аппаратах предусмотрена смазка ракельного ножа. Остатки тонера удаляются в бункер отработки. Это наиболее распространенный принцип удаления остатков тонера. В некоторых аппаратах вместо ракельного ножа используется электростатическое удаление остатков тонера. В этих машинах опять же практически весь тонер переносится на бумагу.
Светодиодные принтеры: светодиодная и лазерная технологии цифровой печати используют электрографический процесс для получения финального отпечатка. Фактически, эти устройства одного и того же класса: в обоих случаях источник света, управляемый процессором принтера, формирует на светочувствительном барабане поверхностный заряд, соответствующий требуемому изображению. Далее вращающийся барабан проходит мимо бункера с тонером, притягивает частички тонера к «засвеченным» местам и переносит тонер на бумагу. Затем тонер закрепляется на бумаге термоэлементом (печкой) – voila, мы получаем на выходе готовый отпечаток.
Остановимся на конструкции источника света, засвечивающего барабан. Именно в типе используемого источника света и кроется разница между лазерным и светодиодным принтером: в отличие от лазерного блока, в последнем случае используется линейка, состоящая из тысяч светодиодов.
Соответственно, светодиоды через фокусирующие линзы освещают поверхность светочувствительного барабана по всей его ширине. Светодиодная засветка осуществляется следующим способом: панель светит через фокусировочную линзу. Через линзу свет попадает на барабан с фоторецептором (светочувствительный барабан) и вырисовывает требуемое изображение («выбивает» заряды) по всей длине барабана. Затем происходит поворот барабана на один шаг и вычерчивается новая линия. В некоторых принтерах кроме поворота барабана используется поворот светодиодной панели по вертикали, который позволяет на одном шаге поворота барабана вычертить два ряда точек. Скорость проектировки изображения с помощью светодиодной панели велика, но лазерные принтеры все равно превосходят по скорости проектировки изображения светодиодные принтеры. Светодиодная технология более надежна, поскольку является более простой, чем технология лазерных принтеров. Кроме того, принтеры со светодиодной панелью более компактны. По этой же причине светодиоды часто используют в ксерографических цифровых плоттерах. Однако лазерные принтеры работают быстрее, в то время как светодиодные – дешевле лазерных принтеров [9].
Сравнение принтеров
Лазерные принтеры:
Используются в бизнесе, так как они обеспечивают самую быструю печать без потери в качестве. Сетевые лазерные принтеры готовы к множеству работ и имеют много входных лотков для бумаги. Личные принтеры намного меньше. Они подключаются напрямую к персональному компьютеру и обычно предлагают только один входной лоток для бумаги. Личные принтеры обычно могут печатать от 4 до 6 страниц в минуту, тогда как сетевые принтеры могут производить более 24 страниц. Многие лазерные принтеры имеют более 1МВ внутренней оперативной памяти, которая работает как буфер, и внутренний процессор для ускорения получения печатной продукции.
Довольно высокая скорость печати – до 20 стр./мин. При печати нескольких тысяч страниц общая стоимость струйного принтера и расходных материалов будет в несколько раз превышать стоимость монохромного лазерного принтера плюс расходные материалы на тот же объем печати.
Бумага для лазерного принтера подходит не всякая. Подходящая марка подбирается исключительно экспериментальным путем: после выхода из принтера листы не должны слипаться от электростатического заряда и не должны изгибаться «в трубку», поскольку это сильно может затруднить последующую печать на противоположной стороне листа.
Матричные принтеры зачастую оказываются куда более пригодными, чем те же струйные, благодаря своим преимуществам, к которым можно отнести:
Универсальность: существенно более экономичный принтер при работе с бумагой, чем лазерный или струйный, которые, как правило, не имели возможности использования бумаги в специальном рулоне. Матричные принтеры могут работать практически с любым типом бумаги, даже очень низкого качества.
Низкая стоимость печати: матричные принтеры требуют минимальных затрат для печати. И сами принтеры не требуют особых расходов при эксплуатации.
Скорость печати: многие матричные принтеры имеют большую скорость печати, чем современные лазерные и струйные принтеры. Это позволяет использовать матричные принтеры в служебных офисах, где требуется печатать достаточно большой объем информации при высокой скорости.
Несмотря, на все преимущества матричных принтеров, у них есть существенный недостаток – высокий уровень шума при работе. Поэтому, как правило, использовались матричные принтеры в специальных помещениях, где шум работы устройства не отвлекал людей.
Струйные принтеры отличаются следующими преимуществами: низкая начальная цена, огромнейший выбор, скорость, цветная печать. Весомым «минусом» данных принтеров является цена на оригинальные картриджи – она иногда может достигать 90% первоначальной цены принтера. К тому же стоимость отпечатка на струйном принтере очень высока. Единственное достоинство струйного принтера заключается в том, что он позволяет создавать цветные документы и качественные цветные фотографии.
Светодиодные принтеры: конструкция выглядит одновременно очень просто и весьма функционально. Именно принцип устройства данного принтера, а именно, линейка, состоящая из тысячи светодиодов, позволяет принтеру обеспечивать высокую скорость и отличное качество печати. Также можно отметить и надежность светодиодных принтеров. Недостатком данных принтеров можно отметить их высокую стоимость.