Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
doc

Курсовая «Разработка технических требований к лазерному электрографическому принтеру» по Технологии обработки текстовой информации (Самарин Ю. Н.)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное общеобразовательное учреждение высшего образования

Московский государственный университет печати

Кафедра автоматизации полиграфического производства

Технические средства переработки текстовой и изобразительной информации

курсовая работа

«Разработка технических требований

к лазерному электрографическому принтеру и расчет его основных параметров»

Задание 7 Вариант 2

Москва 2009 г.

Оглавление

1. Введение 3

2. Основная часть 4

2.1. История создания и развития лазерного принтера 4

2.2. Принцип работы 5

2.3. Сравнительные характеристики лазерных принтеров 7

3. Расчетная часть 13

4. Заключение 18

5. Источники 19

1. Введение

Лазерный принтер, казалось бы, что может быть проще и понятнее? Практически каждый человек взаимодействует с этим чудом инженерной мысли, чуть ли не каждый день. Но далеко не все хорошо представляют себе, каким образом происходит перенос изображения из компьютера посредством лазерного принтера на бумагу и почему выезжающие листочки в лотке оказываются теплыми. Давайте вместе разберемся с этими вопросами.

2. Основная часть

2.1. История создания и развития лазерного принтера

Электрографический процесс (у нас его нередко называют "ксерографическим") был изобретен в 1938 году американским инженером Честертоном Карлсоном. В 1947 году изобретение было продано Haloid Company, которая в 1950 году произвела на свет первый копировальный аппарат. В 1961 году компания получила название Xerox Corporation. Первый лазерный принтер был создан в начале 1970-х годов инженерами знаменитой лаборатории Xerox PARC [Легенда гласит, что сеть Ethernet была изобретена специально для того, чтобы все сотрудники лаборатории могли попечатать на этом принтере], а в 1975 году IBM первой начала их промышленное производство. Эти принтеры были безумно дорогими [Например, модель Xerox 9700 в 1977 году можно было приобрести за 350 тысяч долларов], медленными и капризными, и более-менее широкое распространение лазерная печать получила лишь начиная с 1984 года, когда компания Hewlett-Packard выпустила первый "народный" принтер серии LaserJet.

2.2. Принцип работы

Принцип электрографической печати по идее несложен, но довольно громоздок в исполнении. Он основан на зависимости электрического сопротивления полупроводников от освещенности. Пластина (ныне это круглый барабан), покрытая полупроводниковым светочувствительным слоем (традиционно на основе селена, но теперь используют и другие материалы, например, органические полупроводники), равномерно заряжается положительным статическим зарядом (1000 В и более).

Рис. 1. Общая схема работы лазерного принтера

Принцип электрографической печати по идее несложен, но довольно громоздок в исполнении. Он основан на зависимости электрического сопротивления полупроводников от освещенности. Пластина (ныне это круглый барабан), покрытая полупроводниковым светочувствительным слоем (традиционно на основе селена, но теперь используют и другие материалы, например, органические полупроводники), равномерно заряжается положительным статическим зарядом (1000 В и более).

В темноте полупроводник представляет собой отличный изолятор, потому заряд сохраняется достаточно долго - как на пластмассовой расческе, потертой о синтетику или мех. Затем луч ИК-лазера (или другого источника с высокой интенсивностью света, например от светодиодов), модулированный изображением оригинала, который был сформирован сканирующей системой, обегает поверхность полупроводника, и там, где свет попадает на полупроводник, сопротивление полупроводника резко падает, и положительные заряды через металлическую подложку уходят "в землю".

В копировальных аппаратах, в отличие от принтеров, используют яркую лампу (как в сканерах), освещающую оригинал, изображение которого проецируется на пластину или барабан со светочувствительным слоем. Этим объясняется, почему копировальные аппараты возникли гораздо раньше электрографических принтеров, - тогда попросту не существовало достаточно дешевых и компактных лазеров или других подобных источников света, которые можно было модулировать для получения построчной развертки.

Тем или иным образом на поверхность полупроводникового слоя переносится невидимый пока рисунок оригинала, образованный положительно заряженными частицами. Чтобы сделать оригинал видимым и перенести на бумагу, на небольшом расстоянии от светочувствительной поверхности проворачивают магнитный валик с положительно заряженным тонером (красящим порошком). Электростатические силы притяжения преодолевают магнитные, удерживающие тонер на барабане, и тонер прилипает к фоточувствительному барабану там, где заряды стекли, - так, как наэлектризованные бумажки притягиваются к стеклянной палочке. Осталось прокатить по такой поверхности лист бумаги (тонер перенесется на нее), а затем пропустить лист через печку, где частицы тонера плавятся и намертво схватываются с бумагой.

2.3. Сравнительные характеристики лазерных принтеров

В журнале КомпьютерПресс за январь 2003 года приводятся результаты тестирования четырех устройств электрографического переноса изображения на запечатываемый материал:

 HP Color Laserjet 5500dn

 Xante Colour Laser 1200

 TALLY T8406  OKI C9300hdn

Критерии отбора:

• Технология печати — цветная.

• Формат бумаги — не менее А3.

• Реальная розничная цена — не выше 6000 долл.

Принтеры должны были быть укомплектованы расходными материалами: картриджами и образцами специальной бумаги.

Тестовые изображения:

Тест № 1. Форматированный текст в формате MS Word, содержащий шрифтовые выделения и заголовки; объем — 8 страниц А4 (23 900 знаков). Печать производилась из MS Word 2002. Тест предназначен для оценки скорости и качества печати текстовых документов из офисных приложений в различных режимах.

Тест № 2. Двухстраничная публикация в формате PDF, содержащая цветной и черный текст, графические элементы, а также растровые и векторные иллюстрации. Печать производилась из Adobe Acrobat Reader 5.0. Тест служит для оценки качества печати смешанных документов.

Тест № 3. Восьмистраничная публикация в формате PDF, содержащая цветной и черный текст, графические элементы, а также растровые и векторные иллюстрации. Печать производилась из Adobe Acrobat Reader 5.0. Тест определяет скорость и качество печати смешанных документов.

Тест № 4. Цветное фото. Растровое изображение (24 бит, RGB) в формате TIFF размером 28 19 см с разрешением 300 ppi, взятое из библиотеки на PhotoCD. Печать производилась из пакета Adobe Photoshop 5.5. Тест предназначен для оценки скорости и качества печати цветных фотографических изображений.

Тест № 5. Векторная графика. Набор специально подготовленных векторных изображений в формате Adobe Illustrator:

• четыре группы заштрихованных областей размером 20 20 мм с углом наклона 0, 90, 7 и 45° и толщиной штрихов 1; 0,5; 0,3 и 0,2 пункта (шаг равен двукратной толщине штриха;

• четыре группы заштрихованных областей размером 20Ѕ20 мм с толщиной штрихов черного цвета 1; 0,5; 0,3 и 0,2 пункта (шаг 2 мм) с углом наклона 0, 90, 7 и 45°;

• круглая розетка с чередованием белых и черных секторов размером 1° каждый;

• шкала с квадратными плашками 15 15 мм, закрашенными оттенками от 0 до 10% черного (шаг 1%);

• серый клин — плавный переход от белого к 100% черному — длиной 150 мм;

• плашка с концентрическими окружностями толщиной 1; 0,5; 0,3 и 0,2 пункта;

• образцы текста черного цвета, набранного двумя различными гарнитурами (с засечками и без них) и кеглями 12, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4 и 3 пункта в нормальной ориентации и под углом 45°;

• цветные градиенты в вертикальном и горизонтальном расположении.

Печать производилась из Adobe Illustrator 8.01. Тест служит для оценки фактической разрешающей способности, качества печати тонких линий и градиентов.

Тест № 6. Цветное фото. Комбинированное растровое изображение (24 бит, RGB) в формате TIFF размером 28 19 см с разрешением 300 ppi, содержащее фото из библиотеки на PhotoCD и образцы цветовых полей. Печать производилась из пакета Adobe Photoshop 5.5. Тест оценивает качество печати цветных фотографических изображений на различных типах бумаги, точность цветопередачи при печати оттенков телесных цветов.

Порядок проведения тестирования:

Все тестируемые принтеры поочередно подключались к тестовой установке, имеющей следующую конфигурацию:

• материнская плата — ABIT BG-7;

• процессор — Intel Pentium 4 1700 МГц;

• видеокарта — на чипсете nVIDIA Riva TNT2 c объемом памяти 32 Мбайт;

• жесткий диск — Fujitsu MPG3409-AH объемом 40 Гбайт;

• CD-ROM — LiteOn 52x;

• объем оперативной памяти — 256 Мбайт.

Тесты проводились под управлением ОС Windows XP в видеорежиме 1024 768 пикселов при 24-битном цвете, частота вертикальной развертки — 85 Гц. Во избежание взаимовлияния драйверов и компонентов программного обеспечения перед подключением каждого принтера система устанавливалась заново.

Оцениваемые параметры:

1. Возможности аппаратной части

При оценке данного параметра учитывалось наличие альтернативных интерфейсов подключения, устройств двусторонней печати и жестких дисков, а также максимальный и минимальный размеры, допустимые плотности носителей. Оценки этого параметра представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Возможности аппаратной части

HP Color Laserjet 5500dn Xante Colour Laser 1200 TALLY T8406 OKI C9300hdn

Минимальная плотность материала, г/м2 60 60 64 64

1,00 1,00 0,94 0,94

Максимальная плотность материала, г/м2 163 163 163 203

0,80 0,80 0,80 1,00

Минимальная ширина носителей, мм 76 76 76 76

1,00 1,00 1,00 1,00

Минимальная высота носителей, мм 127 127 127 127

1,00 1,00 1,00 1,00

Максимальная ширина носителей, мм 312 330 330 330

0,95 1,00 1,00 1,00

Максимальная высота носителей, мм 470 483 483 1200

0,39 0,40 0,40 1,00

Интерфейсы, наличие дуплекса (УДП), жесткого диска FIR, LPT, LAN, УДП LPT, LAN (LocalTalk, Serial), COM LPT, LAN LPT, USB,LAN,HDD, УДП

0,8 0,6 0,4 1 Интегральная оценка возможностей аппаратной части 12,47 12,01 11,27 14,86

Эргономика ПО 0,9 0,5 0,5 0,9

Функциональность ПО 0,9 0,5 0,5 0,9

Интегральная оценка ПО 11,7 6,5 6,5 11,7

Продолжение табл. 1.

Удобство пользования 8 5 5 9

0,89 0,56 0,56 1,00

Оценка удобства пользования 7,11 4,44 4,44 8,00

2. Программное обеспечение

По окончании тестирования эксперты, занимавшиеся эксплуатацией принтеров, оценивали эргономику и функциональность драйверов и программного обеспечения. Оценки программного обеспечения приведены в таблице 1.

3. Удобство пользования

Данный параметр оценивался экспертом, производившим тестирование принтера. Оценки удобства использования протестированных принтеров даны в таблице 1.

4. Производительность

Время, затраченное на выполнение каждого тестового задания, фиксировалось в специальной таблице. Отсчет времени начинался в момент нажатия кнопки «Печать» (или аналогичной) заканчивался после того, как последняя страница документа покидала механизм протяжки бумаги. Помимо общего времени печати фиксировалось время, прошедшее до начала активизации печатающего механизма принтера.

Время выполнения тестовых заданий протестированными устройствами можно посмотреть в таблице 2.

Таблица 2.

Производительность

Тест Описание Цветовой режим Режим качества Общее количество страниц HP Color Laserjet 5500dn Xante Colour Laser 1200 TALLY T8406 OKI C9300hdn

Тест №1 десятистраничный текстовый документ монохромный 600 dpi 10 0:14 0:12 0:18 0:13

1:07 0:59 0:41 0:25

0,37 0,42 0,61 1,00

монохромный 1200 dpi 10 0:15 0:14 0:19 0:12

8:55 7:05 5:29 2:18

0,26 0,32 0,42 1,00

Тест №4 Публикация в формате PDF, 8 стр. цвет наилучший 8 0:15 1:20 1:40 0:13

1:15 13:18 14:07 2:09

1,00 0,09 0,09 0,58

Продолжение табл. 2.

Интегральный показатель скорости 16,31 8,42 11,18 25,81

Тест №1 Текстовый документ, наилучший режим цвет наилучший 5 5 5 5

1 1 1 1 Тест №2 Двустраничная публикация наилучший режим цвет наилучший 5 5 4 5

1 1 0,8 1

Тест №3 Восьмистраничная публикация наилучший режим цвет наилучший 5 5 4 5

1 1 0,8 1 Тест №4 Цветное фото A4 цвет наилучший 4 3 3 4

1 0,75 0,75 1

Тест №5 Векторная графика цвет наилучший 5 4 5 5

1 0,8 1 1 Тест №6 Цветовые поля, Adobe Photoshop цвет наилучший 4 3 4 4

1 0,75 1 1 Интегральный показатель качества печати 34 29,8 30,1 34

Цена 3750 3400 4500 5300

5. Качество отпечатков

После того как были получены отпечатки тестовых изображений на всех протестированных принтерах, группа экспертов провела сравнительный анализ распечаток тестов. При этом поочередно сравнивались распечатки, сделанные на однотипной бумаге с одинаковыми настройками. Качество оценивалось по сравнению с лучшим в группе изображением по пятибалльной системе. Субъективная оценка качества представлена в таблице 2.

Подведение итогов

Соотношение «качество/цена» вычислялось посредством деления минимальной розничной цены принтера на итоговый показатель качества. Чем больше эта величина, тем дешевле обходится покупателю так называемая единица качества, что делает покупку более выгодной. Принтер, показавший лучшее соотношение «качество/цена», стал победителем в номинации «Оптимальный принтер».

Следует отметить, что, говоря «наилучший результат» и т.п., мы имеем в виду, насколько хорош тот или иной результат либо параметр для рассматриваемой группы устройств, причем с учетом субъективных оценок. Итоговые результаты сведены в таблице 4.

Таблица 4.

Результаты

Показатель HP Color Laserjet 5500dn Xante Colour Laser 1200 TALLY T8406 OKI C9300hdn

Интегральный показатель скорости 16,31 8,42 11,18 25,81

Интегральный показатель качества печати 34,00 29,80 30,10 34,00

Интегральная оценка возможностей аппаратной части 12,45 12,01 11,27 14,86

Интегральная оценка ПО 11,70 6,50 6,50 11,70

Оценка удобства пользования 7,11 4,44 4,44 8,00

Цена 4300 3400 4200 5300

Интегральный показатель качества 81,57 61,18 63,49 94,37

Показатель качество / цена 1,90 1,80 1,51 1,78

3. Расчетная часть

Для расчета лазерного электрографического принтера были предложены следующие исходные параметры:

Таблица 5.

Исходные данные для расчета

лазерного электрографического принтера

№ варианта Формат записи h b, мм Разрешение печати по горизонтали и вертикали R, dpi Производительность П, листов/мин

2 190 280 600 600

6 5%

R = 23 622 т/м

П = 6 0,3 листа/мин

Через производительность найдем время записи одного формата:

с Рассчитаем время записи одной строчки: с

Выражаем частоту вращения дефлектора при различных количествах граней:

об/мин, где ;

об/мин, где ;

об/мин, где = 8.

Выберем подходящий дефлектор:

Таблица 6.

Параметры дефлектора

Количество граней

Максимальная скорость вращения , об/мин

Коэффициент отражения зеркала

Коэффициент полезного действия

Тип дефлектора

6 5000 0,96 0,9 10%

Пирамидальный

8 5000 0,95 0,7 10%

Пирамидальный

Произведем перерасчет производительности:

выбираем дефлектор с

т.к. дефлектор с 6 гранями не удовлетворяет условиям производительности.

Найдем время рабочего хода луча:

с А зная время рабочего хода луча, найдем время холостого хода луча:

с Возьмем среднее значение частоты вращения электрографического барабана:

об/мин Найдем линейную скорость протяжки материала:

м/с

Откуда диаметр барабана составляет:

м Выберем подходящий по параметрам электрографический барабан:

Таблица 7.

Тип электрографического барабана

Тип слоя Рабочая экспозиция Нтр ,

Диаметр барабана, м Восприимчивость к длинам волн, нм

As2Se2 15 0,07 660 – 800

Произведем обратный пересчет производительности:

листов/мин

Как видно. Превышен 5%-ный порог для производительности, поэтому производим перерасчет частоты вращения электрографического барабана, возьмем об/мин, тогда:

м листов/мин

Значение производительности лежит в заданных пределах.

Находим требуемую освещенность электрографического барабана через время экспонирования:

с лк

Найдя диаметр точки лазера м, находим площадь одной точки:

м2 Исходя из требуемой освещенности и площади точки, найдем требуемый поток:

лм Световой поток составляет:

Вт

Откуда мощность лазера при равна:

Вт Выберем подходящий лазер в зависимости от требуемой мощности и восприимчивости к определенному спектру излучения

Таблица 8.

Тип лазера

, нм , см

Р, мВт 675 0,09 0,4

Рассчитываем частоту работы модулятора: МГц

И выбираем подходящий модулятор:

Таблица 9.

Тип модулятора

Частота модуляции , МГц

Коэффициент пропускания

5 0,85 Рабочий угол дефлектора составляет:

Откуда фокусное расстояние:

м Выберем соответствующий объектив:

Таблица 10.

Тип объектива

Фокусное расстояние, мм Коэффициент пропускания

160 0,80 Произведем перерасчет коэффициента использования зеркала:

Как видно, значение лежит в допустимых пределах.

Рассчитываем диаметр луча после увеличения светового пучка телескопической системой:

м Откуда коэффициент увеличения телескопической системы составляет:

Выберем телескопическую систему:

Таблица 11.

Тип телескопической системы

Коэффициент увеличения

Коэффициент пропускания

3 – 5 0,9

Выполним метрический расчет дефлектора по следующим параметрам:

1. Диаметр нижнего основания дефлектора

м 2. Диаметр верхнего основания дефлектора

м 3. Суммарный коэффициент пропускания оптической системы

Рассчитываем коэффициент пропускания корректирующего светофильтра:

Таким образом, для обеспечения рассчитанной мощности необходимо снизить световой поток лазера путем внедрения в оптическую систему светофильтра с коэффициентом пропускания, равным 0,8599.

4. Заключение

В ходе выполнения курсового проекта, познакомились с технологией электрографического переноса изображения на запечатываемый материал, разработали технические требования к составу и конструктивному устройству лазерного электрографического принтера исходя из приведенных данных, и разобрались с житейским вопросом, почему же листочки выезжают из принтера теплыми, а именно, потому что, для закрепления тонера на бумаге стоит печка, вплавляющая чернила в бумагу.

5. Источники

1. Самарин Ю.Н., Панкин П.В., Миронов А.В. Технические средства переработки текстовой и изобразительной информации. Методические указания по выполнению курсового проекта. – М.: МГУП, 2006.

2. Ахмедов Б. Тестирование цветных лазерных принтеров. – КомпьютерПресс, 2003, № 1.

3. Ревич Ю. Которая все стерпит. – Компьютерра, 2008, № 9.

Показать полностью…
Похожие документы в приложении