Лекция 7. Печатающие устройства

Вопросы:

1. Принципы построения различных типов принтеров.

2. Форматы данных и интерфейсы принтеров

3. Системная поддержка принтеров.

Литература: 1. Гук. М. Аппаратные средства IBM PC. Питер, 2005, с. 562-583.

1. Принципы построения различных типов принтеров.

Определения:

Принтер – это устройство, обеспечивающее вывод изображения на бумагу или пленку.

Плоттер – это устройство для вычерчивания изображения на бумаге.

Принципы формирования изображений:

у принтеров – соответствие растровым дисплеям;

у плоттеров - соответствие векторным дисплеям.

Принтеры и плоттеры создают так называемые твердые копии (hardcopy) документов; твердость означает невозможность их последующей произвольной модификации. По этому признаку принтеры и плоттеры относятся к пассивным устройствам графического вывода противоположность — активные устройства вывода — дисплеи.

По способу печати принтеры разделяются на буквопечатающие и знакосинтезирующие (что аналогично текстовому и графическому режимам дисплея), а также последовательные и параллельные.

В последовательных принтерах печать осуществляется поэлементно с продвижением по строке, и после завершения печати одной строки переходят к печати следующей строки.

В параллельных принтерах строка печатается целиком строкой.

Буквопечатающие принтеры способны печатать только строчки символов из фиксированного набора, что ограничивает область их применения для текстовых документов без возможности использования разнообразия шрифтов. Вместе с тем, у них есть преимущество в качестве печатаемых символов, а в ряде случаев — и в скорости печати.

Знакосинтезирующие, они же матричные принтеры, позволяют печатать произвольные изображения. По способу нанесения красителя они делятся на ударные (игольчатые), термические, струйные и лазерные, хотя под матричными, как правило, подразумевают именно игольчатые.

1. Матричные игольчатые принтеры

Игольчатые принтеры (Dot Matrix Printer) имеют печатающую головку, на которой расположена матрица игольчатых молоточков, управляемых электромагнитамитами. Иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, бумага лежит на валике, перемещаясь только продольно (перевод строк выполняется поворотом вала, но в обоих направлениях. Перемещение по строке выполняет сама печатающая головка — она довольно легкая, поэтому ее можно двигать быстро. Все управление механикой выполняет встроенный микроконтроллер принтера. В его ведении находятся шаговые двигатели подачи бумаги и перемещения головки по строке, а также приводы иголок, которых может быть от 8 до 24. На принтере имеются механические или оптоэлектронные датчики крайних положений каретки, а также датчик конца бумаги. Управляя этими механизмами и пользуясь датчиками, можно вывести любое изображение. Во время печати головка движется по строке слева направо, и ударами иголок отпечатываются требуемые точки. После того как строка отпечатана, передвигается бумага и выполняется печать следующей строки. Если бумагу не перемещать, то можно повторно пропечатывать отдельные элементы (символы), и они будут выглядеть ярче. У некоторых принтеров печать может выполняться и на обратном ходе головки, что экономит время печати, хотя из-за люфтов механики возможно не очень точное совмещение точек, отпечатанных на прямом и обратном ходе.

Валик подачи бумаги Бумага печати Указатели поворота валика

Головка с матрицей

иголок

Датчики .

Микроконтроллер

ПК

ПЗУзнакогенератора

Буферное ОЗУ .

Интерфейс связи с ПК

Рис. 7.1. Функциональная схема матричного принтера.

Матричные принтеры могут работать как в графическом, так и в символьном режимах. Развертку символов в точечное изображение выполняет встроенный процессор (микроконтроллер) принтера, у которого есть ПЗУ с таблицами знакогенераторов. Обычно принтеры имеют несколько таблиц (для разных языков и шрифтов), переключаемых программно (по командам от компьютера), аппаратно (переключателями на принтере) или с помощью кнопок панели управления принтером.

Контроллер принтера по интерфейсу принимает от компьютера поток байтов, содержащий данные для печати и управляющие команды. Данные принимаются в буферное ОЗУ, откуда извлекаются и интерпретируются в соответствии с возможностями механики. Принтер обеспечивает обратную связь с компьютером:

управляет потоком (останавливает по заполнению буфера) и сообщает свое состояние — готовность (On-Line), конец бумаги (Paper End), ошибка (Error). Это позволяет программе работать с принтером не вслепую и сообщать пользователю о необходимости вмешательства.

Принтер способен печатать поступающие к нему данные, когда он включен, у него есть бумага и он находится в состоянии On-Line. В состоянии On-Line принтер готов к приему данных от компьютера (если у него есть место в буферной памяти). Заметим, что принтер печатает строку только после того, как «поймет», что у него в буферной памяти собрался окончательный образ для этой строки. В символьном режиме строка будет отпечатана в следующих случаях:

• принято столько символов, сколько умещается в строке, и еще хотя бы один (принтеру полагается воспринимать код «забой», по которому он должен аннулировать предыдущий символ);

• принят символ возврата каретки (CR), перевода строки (LF) или формата (FF);

• оператор нажал кнопку перевода строки или формата (для их срабатывания принтер должен быть переведен в состояние Off-Line, печать строки может быть вызвана и переводом в это состояние).

Таким образом, матричный принтер является устройством построчного вывода.

В графическом режиме идея печати та же — строка печатается целиком, когда для нее готовы данные (для всех используемых иголок). При переводе принтера в стояние Off-Line печать и прием данных приостанавливаются, но оставшиеся в буфере данные сохраняются. Буфер очищается по включению питания, аппаратному сбросу по сигналу интерфейса и по приему специальной команды.

По включению питания, аппаратному или программному сбросу контроллер выполняет самотестирование и приводит механику в исходное состояние. Для этого он перемещает головку до срабатывания датчика левого положения, чтобы откалибровать систему позиционирования. Некоторые принтеры после этого немного прогоняют головку вправо, чтобы она не мешала заправке бумаги.

Разрешающая способность матричного принтера определяется размером матрицы иголок и разрешающей способностью печати: точки можно пропечатывать, смещая головку (влево-вправо) и бумагу (вверх-вниз) даже на долю шага так, что точки сольются в почти гладкую линию, для чего требуется довольно точная механика. Разрешающая способность печати связана со скоростью: поскольку иголки все-таки инерционны, предельная частота их срабатывания ограничена. Поэтому для высокого разрешения скорость перемещения головки и бумаги невысока. Современные модели матричных принтеров позволяют достигать разрешения вплоть до 360dpi (точек на дюйм) по обоим координатам. Принтеры, как правило, могут работать в режимах с различным разрешением — от малого разрешения для быстрой печати черновиков (draft) до высокого разрешения (NLQ. — Near Line Quality, качество, близкое к гладким буквам пишущих машинок).

Цветные матричные принтеры работают с многоцветной (обычно трехцветной) красящей лентой. Каждая строка печатается за несколько проходов головки, и на каждый проход устанавливается полоса ленты определенного цвета. Такая цветная печать происходит не быстро, да и качество цветопередачи невысокое.

Матричные принтеры весьма неприхотливы — могут печатать практически на любой бумаге — листовой, рулонной, фальцованной. Листовая бумага подаётся фрикционным механизмом — валиком, к которому она прижимается обрезиненным роликом. Листы могут заправляться вручную, а в более дорогих моделях имеются специальные лотки для автоматической подачи бумаги из пачки. Для печати из рулона или стопки фальцованной бумаги с перфорацией по краям механизм подачи бумаги имеет траки — резиновые или пластмассовые «гусеницы» с зубчиками. Траки расположены на общей оси и обеспечивают подачу бумаги без перекосов, неизбежных (пусть и в небольшой степени) при фрикционной подаче. Узкие принтеры позволяют печатать на бумаге шириной до формата А4 (вертикально заправленный лист), широкие — до A3 (горизонтально заправленный лист). Принтеры имеют направляющие, регулируемые по ширине листа, а у моделей с траками направляющие двигаются вместе с траками. Существуют специальные приспособления для печати этикеток.

Параллельные матричные принтеры (например, Tally Mannusman) не имеют подвижной печатающей головки — у них иголки расположены вдоль всей печатаемой строки. За счет этого печать происходит очень быстро (с той же скоростью, что и у барабанных буквопечатающих принтеров). Горизонтальное разрешение у этих принтеров не обязательно определяется числом иголок: печатающий блок может немного перемещаться вдоль строки, и каждая строка может быть отпечатана за несколько ударов, при которых точки смещаются относительно друг друга на доли шага иголок. От этих принтеров в основном требуется высокая скорость печати символов, так что механизм повышения разрешения, снижающий скорость печати, может включаться лишь для графической печати «экзотических» шрифтов. Эти принтеры, как правило, широкие и работают с рулонной и фальцованной бумагой с перфорацией по краям (фрикционная дача на большой длине всегда будет уводить бумагу в сторону). Данные принтеры имеют высокую цену, но при большом объеме текстовой печати весьма эффективные, т.к. Расходный материал — красящая лента.