1.Цель работы

Изучение принципов построения печатающих устройств, ис­пользуемых для вывода информации из персонального компью­тера. Ознакомление с техническими характеристиками принте­ров.

2.Содержание работы

-изучить конструкции принтеров различного типа: матрич­ного, струйного, лазерного и других.

- определить основные технические характеристики печата­ющих устройств;

- дать характеристику программным средствам, обеспечива­ющим работу принтеров.

Струйные принтеры.

Основной принцип работы струйных принтеров напоминает работу игольчатых принтеров, только вместо иголок здесь применяются тонкие сопла, которые нахо­дятся в головке принтера. На этой головке установлен резервуар с жидкими чернилами, которые через сопла, как микрочастицы, переносятся на материал носителя. Число сопел зависит от моде­ли принтера и изготовителя. Некоторые последние модели имеют 100 и больше сопел.

Для хранения чернил используются два метода:

- головка принтера объединена с резервуаром для чернил; за­мена резервуара с чернилами одновременно связана с заменой головки;

- используется отдельный резервуар, который через систему капилляров обеспечивает чернилами головку принтера.

Современные модели струйных принтеров в своей работе мо­гут использовать следующие методы:

- пъезоэлектрический метод;

- метод газовых пузырей;

- метод drop-on-demand.

Рассмотрим один из наиболее распространенных методов (ис­пользуется в принтерах фирмы EPSON) — пъезоэлектрический метод.

Для реализации этого метода в каждое сопло установлен плос­кий пъезокристалл, связанный с диафрагмой. А как известно, под воздействием электрического поля происходит деформация пъезоэлемента. При печати, находящийся в трубке пьезоэлемент, сжимая и раз­жимая трубку, наполняет капилляр­ную систему чернилами. Чернила, которые отжимаются назад, перете­кают обратно в резервуар, а черни­ла, которые "выдавились" наружу, оставляют на бумаге точку. Подобные устройства выпускают компании Epson, Brother и др.

Лазерные принтеры.

В основу работы принтеров этого класса положен принцип электрофотографии. Поверхность светочувствительного барабана или, как в некоторых принтерах свернутой в кольцо светочувствительной фольги сначала заряжа­ется в электрическом поле коронного разряда. Затем с помощью лазерного луча некоторые участки поверхности разряжаются, со­здавая скрытое изображение, проявляемое далее тонером одного из цветов СМУК. При последовательном наложении всех четы­рех цветов создается полноцветное изображение, переносимое потом на бумагу.

Доминирующими для лазерных принтеров являются электро­фотографическая и светодиодная (LED, Light Emitting Diode) тех­нологии. Электрофотографическая технология подобна использу­емой в копировальных аппаратах. В светодиодной технологии в качестве оптического устройства, формирующего изображение, используются светодиоды (исторически светодиодные принтеры относятся к классу лазерных). Светодиодная технология, как пра­вило, находит применение в широкоформатных принтерах (до 36 дюймов). Электрофотографическая технология обычно использу­ется в настольных и офисных лазерных принтерах. Лазерные принтеры формируют изображение путем позицио­нирования точек на бумаге (растровый метод). Первоначально страница формируется в памяти принтера и лишь затем переда­ется в механизм печати. Растровое представление символов и графических образов производится под управлением контролле­ра принтера. Каждый образ формируется путем соответствующего расположения точек в ячейках сетки или матрицы, как на шахматной доске. 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 (обычно оксид цинка). По поверхности барабана равномерно распределяется статический 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 элементарные площадки (точки), и в результате фотоэлектрического эффекта в этих точках изменяется электрический заряд. Для некоторых типов принтеров потенциал поверхности барабана уменьшается от 900 до 200 В. 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 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.

В светодиодном принтере для засвечивания барабана вместо лазерного луча, управляемого с помощью системы зеркал, ис­пользуется неподвижная светодиодная строка (линейка), состоя­щая из 2500 светодиодов, которой формируется не каждая точка изображения, а целая строка.

В противоположность другим периферийным устройствам принтер практически всегда подсоединяется к PC через парал­лельный интерфейс. Правда, для старых моделей принтеров име­ется возможность подключения через последовательный интер­фейс. В отличие от параллельной передачи данных использование последовательного интерфейса приводит к существенному замед­лению работы, особенно при печати в графическом режиме.

Последние модели лазерных принтеров для повышения быст­родействия снабжены высокоскоростным портом с расширенны­ми возможностями ЕСР (Extended Capabilities Port) для быстрой печати. При этом драйвер принтера также должен обеспечивать режим ЕСР. Драйверы для принтеров находятся в непрерывном развитии и постоянно обновляются. Только для небольшого числа принтеров имеются специальные драйверы, относящиеся к конкретной мо­дели. Если такие драйверы прилагаются к принтеру, например, HP DeskJet и HP LaserJet, то следует применять именно их. Принтер должен быть не только коммутирован с PC, но и пра­вильно обрабатывать принимаемые данные. Для управления принтером служат специальные языки.

Для лазерного принтера основными языками управления ста­ли PCL (Printer Control Language) и PostScript. Как правило, прин­теры всех типов также понимают стандартные команды ESC/P. ESC является сокращением от Epson Standard Code. Эти команды управления принтером начинаются со служебного символа ESC (так называемая ESC-последовательность). Такая имитация рабо­ты "чужого" принтера называется эмуляцией (Emulation}. Стан­дарты эмуляции, поддерживаемые принтерами определенных ти­пов:

В последнее время широкое распространение получило ис­пользование принтеров в сети. Если принтер используется как сетевой, то его прямое подключе­ние к сети крайне выгодно по следующим причинам:

- Нет необходимости выделять отдельную рабочую станцию для управления принтером.

- Принтер может быть установлен в любом удобном месте. Напомним, что при подключении принтера к файловому серверу или рабочей станции через параллельный интерфейс длина кабе­ля, соединяющего принтер с PC, обычно не превышает 2—3 м.

Для использования принтера как сетевого в него должна быть установлена сетевая интерфейсная карта для принтеров или под­ключен внешний блок аппаратного сервера печати (принт-серве­ра), один разъем которого подсоединяется к параллельному пор­ту принтера. Естественно, к сетевым принтерам предъявляются повышен­ные требования. Прежде всего, это касается скорости работы ме­ханизма печати. Тем, чем для PC является операционная система, для принтера является его язык. Здесь мы остановимся на языках, использую­щихся в лазерных принтерах.

Набор команд языка принтера обычно содержится в ROM принтера и, соответственно, интерпретируется его CPU. Стандартный язык для лазерного принтера, разработанный фирмой Hewlett-Packard, называется PCL.

Но PCL содержит не только команды для управления принте­ром (аналогичные ESC-последовательностям для игольчатого принтера), в него также интегрированы графические функции, описывающие, например, геометрические фигуры или поворот шрифтов. Кроме того, PCL имеет небольшое количество встроен­ных шрифтов.

HP является языком принтера, разговор о котором более уме­стен при рассмотрении плоттеров. HP-GL (Hewlett-Packard Graphics Language) также является языком принтера, разработан­ным фирмой Hewlett-Packard, и представляет собой практически индустриальную норму для чертежных плоттеров. HP-GL являет­ся расширением команд PCL, дополненным командами управле­ния последовательным интерфейсом, к которому обычно подклю­чается плоттер. Команды HP-GL предоставляют в распоряжение принтера инструкции, с помощью которых изображение может быть повернуто на любой угол и отображено зеркально. Геометрические фигуры (круг, прямоугольник или линии) ге­нерируются с помощью HP-GL существенно быстрее, чем с помо­щью PCL. Третий распространенный язык для принтера называется PostScript — это стандартизированный язык описания страницы, который предоставляет также возможность работы и с цветом. PostScript предполагает наличие мощного аппаратного обеспе­чения. Шрифты посылаются на принтер не в виде растрового изображения типа bitmap, a имеются в распоряжении принтера в векторном виде. Но так как принтер строит страницу целиком из точек, эти вектора должны быть снова преобразованы с помощью RIP (Raster Image Processor) в растровое изображение. Для фор­мирования знаков RIP хранит в ROM принтера контур каждого символа. Когда возникает необходимость создать битовый массив знака, интерпретатор PostScript должен получить информацию о выбранном знаке, его начертании, размере и расположении на странице. Используя эту информацию, интерпретатор выбирает контур знака, масштабирует его до заданного размера и размеща­ет в указанном месте битового массива страницы. Так же обраба­тываются и геометрические изображения.

У устройства PostScript набор команд и векторизированные шрифты расположены в ROM принтера. Такое средство вывода должно быть оборудовано CPU и памятью соответствующего объ­ема. В противоположность этому для большинства принтеров имеется возможность дополнительно установить специальные картриджи PostScript.

Принцип действия струйного принтера с пьезоэлементами

Лабораторная работа №7

Изучение принципов построения и работы опера­ционных систем (DOS, Windows)