Лазерные принтеры. Назначение, устройство, основные технические характеристики. Классификация баз данных

 

 

 

  - Принцип действия -

      

  Важнейшим конструктивным элементом  лазерного принтера является  вращающийся фотобарабан, с помощью которого производится перенос изображения на бумагу. Фотобарабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой из фотопроводящего полупроводника. По поверхности барабана равномерно распределяется электрический заряд. С помощью тонкой проволоки или сетки, называемой коронирующим проводом. На этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение вокруг него светящейся ионизированной области, называемой короной.

 

Лазер, управляемый микроконтроллером, генерирует тонкий световой луч, отражающийся от вращающегося зеркала. Этот луч, попадая  на фотобарабан, засвечивает на нем точки, и в результате в этих точках изменяется электрический заряд.

    Таким образом, на  фотобарабане возникает копия изображения в виде потенциального рельефа.

    На следующем рабочем  шаге с помощью другого барабана, называемого девелопером (developer), на фотобарабан наносится тонер — мельчайшая красящая пыль. Под действием статического заряда мелкие частицы тонера легко притягиваются к поверхности барабана в точках, подвергшихся экспозиции, и формируют на нем изображение

 

     Лист бумаги из  подающего лотка с помощью  системы валиков перемещается  к барабану. Затем листу сообщается  статический заряд, противоположный  по знаку заряду засвеченных  точек на барабане. При соприкосновении  бумаги с барабаном частички  тонера с барабана переносятся  (притягиваются) на бумагу.

    Для фиксации тонера  на бумаге листу вновь сообщается  заряд и он пропускается между двумя роликами, нагревающими его до температуры около 180°—200°С. После собственно процесса печати барабан полностью разряжается, очищается от прилипших частиц тонера и готов для нового цикла печати. Описанная последовательность действий происходит очень быстро и обеспечивает высокое качество печати.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- Технология лазерной печати -

 

    Лазерные принтеры, получившие  наибольшее распространение, используют  технологию фотокопирования, называемую  еще электрофотографической, которая  заключается в точном позиционировании  точки на странице посредством  изменения электрического заряда  на специальной пленке из фотопроводящего  полупроводника. Подобная технология  печати применяется в ксероксах.

    Отпечатки, сделанные таким способом не боятся влаги, устойчивы к истиранию и выцветанию. Качество такого изображения очень высокое.

 

Процесс лазерной печати складывается из пяти последовательных шагов:

 

1. Зарядка фотовала

      Фотовал — цилиндр с покрытием из фотополупроводника (материала, способного менять своё электрическое сопротивление при освещении). В некоторых системах вместо фотоцилиндра использовался фоторемень — эластичная закольцованная полоса с фотослоем.

      Зарядка фотовала — нанесение равномерного электрического заряда на поверхность вращающегося фотобарабана (1). Наиболее часто применяемый материал фотобарабана — фотоорганика — требует использования отрицательного заряда, однако есть материалы (например, кремний), позволяющие использовать положительный заряд.

      Изначально зарядка  производилась с помощью скоротрона (скоротрона, англ. scorotron) — натянутого провода, на который подаётся напряжение относительно фотобарабана. Между проводом и фотобарабаном обычно помещается металлическая сетка, служащая для выравнивания электрического поля.

      Позже стали применять  зарядку с помощью зарядного валика (англ. Charge Roller) . Такая система позволила уменьшить напряжение и снизить проблему выделения озона в коронном разряде (преобразование молекул O2 в O3 под действием высокого напряжения), однако влечёт проблему прямого механического контакта и износа частей, а также чистки от загрязнений.

 

2. Лазерное сканирование

      Лазерное сканирование (засвечивание) — процесс прохождения  отрицательно заряженной поверхности  фотовала под лазерным лучом. Луч лазера отклоняется вращающимся зеркалом и, проходя через распределительную линзу , фокусируется на фотовалу . Лазер активизируется только в тех местах, на которые магнитный вал в дальнейшем должен будет нанести тонер. Под действием лазера участки фоточувствительной поверхности фотовала, которые были засвечены лазером, становятся электропроводящими, и заряд на этих участках «стекает» на металлическую основу фотовала. Тем самым на поверхности фотовала создаётся электростатическое изображение будущего отпечатка в виде ослабленного заряда.

 

 

3. Наложение тонера

      Отрицательно заряженный  ролик подачи тонера придаёт  тонеру отрицательный заряд и  подаёт его на ролик проявки.  Тонер, находящийся в бункере,  притягивается к поверхности  магнитного вала под действием  магнита, из которого изготовлена сердцевина вала. Во время вращения магнитного вала тонер, находящийся на его поверхности, проходит через узкую щель, образованную между дозирующим лезвием и магнитным валом. После этого тонер входит в контакт с фотовалом и притягивается на него в тех местах, где отрицательный заряд был снят путём засветки.

      Тем самым электростатическое (невидимое) изображение преобразуется  в видимое (проявляется). Притянутый к фотовалу тонер движется на нём дальше, пока не приходит в соприкосновение с бумагой.

 

4. Перенос тонера

      В месте контакта  фотовала с бумагой, под бумагой находится ещё один ролик, называемый роликом переноса. На него подаётся положительный заряд, который он сообщает и бумаге, с которой контактирует. Частички тонера, войдя в соприкосновение с положительно заряженной бумагой, переносятся на неё и удерживаются на поверхности за счёт электростатики.

      Если в этот  момент посмотреть на бумагу, на ней будет сформировано  полностью готовое изображение,  которое можно легко разрушить,  проведя по нему пальцем, потому  что изображение состоит из  притянутого к бумаге порошка  тонера, ничем другим, кроме электростатики, на бумаге не удерживаемое. Для  получения финального отпечатка  изображение необходимо закрепить.

 

5. Закрепление тонера

      Бумага  с «насыпанным» тонерным изображением двигается далее к узлу закрепления (печке) . Закрепляется изображение за счёт нагрева и давления. Печка состоит из двух валов:

верхнего, внутри которого находится нагревательный элемент (обычно — галогенная лампа), называемый термовалом;

нижнего (прижимной ролик), который прижимает бумагу к верхнему за счёт подпорной пружины.

      За температурой  термовала следит термодатчик (термистор). Печка представляет собой два соприкасающихся вала, между которыми проходит бумага. При нагреве бумаги (180—220 °C) тонер, притянутый к ней, расплавляется и в жидком виде вжимается в текстуру бумаги. Выйдя из печки, тонер быстро застывает, что создаёт постоянное изображение, устойчивое к внешним воздействиям. Чтобы бумага, на которую нанесён тонер, не прилипала к термовалу, на нём выполнены отделители бумаги.

      Однако термовал — не единственная реализация нагревателя. Альтернативой является печка, в которой используется термоплёнка: специальный гибкий материал с нагревательными элементами в своей структуре.

 

 

- Преимущества и недостатки лазерных принтеров -

 

- Преимущества лазерных принтеров

      Как правило, разрешение  при чёрно-белой печати варьируется  от 600 x 600 до 1200 x 1200 точек на дюйм, однако при цветной печати  достигает 9600 x 1200. Цветные и чёрно-белые  лазерные принтеры работают на  практике одинаково. Отличие заключается  в том, что для цветной печати  используются четыре типа красящего  тонера. Любой цвет вносит свою  лепту в окончательное изображение,  наносимое на лист бумаги. По  сравнению со струйными принтерами, лазерные имеют немало преимуществ.

  

   Они обладают большей  скоростью, так как луч лазера  может передвигаться значительно  быстрее, чем печатающая головка  с десятками и более того  сотнями сопел, из которых в  момент печати с определённым  интервалом выпрыскиваются микроскопические  капельки чернил.

  

   Лазерные лучи ещё более  точные и по причине компактной  фокусировки позволяют обретать  высокое разрешение. Лазерные принтеры  экономичнее, чем струйные, просто  вследствие того, что картриджей  с тонером хватает не на  одну тысячу страниц, а вот  чернильные картриджи заканчиваются  быстрее, и их приходится чаще  заправлять или менять.

    

 Цветные лазерные принтеры  обеспечивают высокую скорость  печати, дают качественные цветные  и чёрно-белые отпечатки, а  также привлекательную стоимость  распечатки страницы с учётом  расходных материалов.

 

- Недостатки лазерных принтеров

      Окись углерода  входит в состав химических  соединений тонера и выделяется  на этапе закрепления изображения.  При большой концентрации в  воздухе помещения может вызывать  головную боль, слабость, сонливость  и учащение пульса.

    

 Наличие в конструкции элементов  с высоким энергопотреблением (главный  двигатель, печка) приводит к  тому, что пиковая потребляемая  мощность лазерного принтера  достаточно высока, что делает  невозможным подключение его  к бытовым источникам бесперебойного  питания средней и малой мощности.

      Некоторые из моделей  цветных принтеров при печати  наносят на оттиск скрытое изображение, указывающее на дату и время печати, а также серийный номер устройства, что сделано с целью пресечь печать цветных копий денежных знаков и других документов и ценных бумаг.

 

 

 

 

2. Классификация  баз данных 

 

- Классификация баз  данных -

База данных – это информационная модель предметной  области, совокупность взаимосвязанных, хранящихся вместе данных при наличии такой минимальной  избыточности, которая допускает  их использование оптимальным образом  для одного или нескольких приложений. Данные (файлы) хранятся во внешней  памяти и используются в качестве входной информации для решения  задач.

 

СУБД -  это программа, с помощью  которой реализуется централизованное управление данными, хранимыми в  базе, доступ к ним, поддержка их в актуальном состоянии.

 

Как любую сложную систему, систему  баз данных можно классифицировать по многим критериям:

 

1. По форме представления информации:

- видео – системы содержат символьный текст, неподвижное графическое изображение;

- аудио и мультимедиа системы, характерны тем, что в них хранятся и выдаются тексты, звуки, неподвижные и движущиеся изображения.

 

2. По типу хранимой информации:

- фактографические;

- лексикографические (словари, классификаторы и т. д.);

- документальные (реферативные и полнотекстовые).

 

3. По типу поддерживаемой модели данных:

- реляционные (табличные);

- сетевые;

- иерархические;

- объектно-ориентированные;

- мультимодельные системы поддерживают одновременно несколько моделей данных.

Наибольшее распространение получили реляционные СУБД, а в последние  годы к ним добавились СУБД, имеющие  объектно-ориентированную архитектуру  и многомерное представление  данных. В этих базах создаются  модули объектов, в том числе прикладных программ, которые управляются внешними событиями с помощью графического интерфейса пользователя.

 

4. По типу СУБД как программы:

- полнофункциональные СУБД (ПФСУБД);

- серверы БД;

- клиенты БД;

- средства разработки приложений БД, серверов и клиентов БД.

 

5. По характеру организации хранения  и доступа к данным:

- персональные (локальные);

- многопользовательские: общие (интегрированные) и распределенные.

Персональные СУБД это обычно полнофункциональные  СУБД. Многопользовательские СУБД включают сервер БД и клиентов БД. Серверы БД могут работать в неоднородной вычислительной среде, т.е. с разными типами ЭВМ и ОС. Персональные СУБД могут выступать в роли клиентов в многопользовательских СУБД.

 

6. по степени универсальности СУБД:

- общего назначения;

- специализированные.

Первые ориентированы на любую  предметную область и не зависят  от информационных потребностей конкретной группы пользователей. Вторые создаются  для решения специфических задач.

 

7.  по виду хранимой информации:

- БД экстенсиональная - это база данных, в которой хранятся лишь константные факты о внешнем мире.

- БЗ интенсиональная - это база знаний, в которой описаны общие закономерности, характерные для некоторой предметной области, а также способы постановки и решения задач в этой области.

БЗ может быть открытая или замкнутая. Открытая БЗ в процессе функционирования позволяет корректировать содержимое базы. Свойство открытости приводит к тому, что истинность выведенных в ней утверждений может меняться в процессе работы системы с такой базой. Содержимое замкнутой БЗ в процессе функционирования не изменяется и выведенные утверждения остаются верными на весь период функционирования БЗ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- Функциональные возможности СУБД -

 

Характеристиками  СУБД являются:

• производительность;

• обеспечение целостности данных на уровне баз данных;

• обеспечение безопасности данных;

• возможность работы в многопользовательских средах;

• возможность импорта и экспорта данных;