Лекция №23
Тема: «Печатающие устройства. Принтеры»
Классификация печатающих устройств
В зависимости от порядка вывода информации различают:
Посимвольные печатающие устройства (ПУ) – выводят на носитель последовательно символ за символом.
Построчные ПУ – выводят за один цикл печати всю строку.
Постраничные ПУ – выводят за один цикл печати всю страницу.
Матричные и струйные принтеры являются строчными, а лазерные принтеры — страничными.
По принципу формирования изображений символов на носителе различают:
Литерные ПУ – изображение формируется одновременно на всей поверхности символа при единичном воздействии на носитель записи.
Матричные ПУ – изображение символа формируется из отдельных элементов – точек последовательно или последовательно- параллельно (их еще называют «знакосинтезирующими»).
По физическому принципу печати различают:
ПУ ударного действия – изображения получаются в результате удара по носителю записи органом записи – молоточком, стержнем.
ПУ безударного действия – изображения получают в результате физико-химического или другого воздействия на конечный или промежуточный носитель записи, входящий в состав ПУ.
Матричные принтеры. При ударном принципе действия изображение на бумаге получают механическим воздействием на бумагу, как правило, через красящую ленту, из которой выдавливается краситель. В настоящее время наибольшее распространение получили ПУ с многоэлементными матричными печатающими головками, каждый печатающий элемент которых при воздействии на носитель записи создает отдельную точку, комбинация которых формирует изображение знака. Каждый печатающий элемент головки представляет собой тонкий стержень, соединенный с автономным быстродействующим электроприводом. Разрешающая способность матричных принтеров определяется количеством точек, которые принтер способен вывести на отрезке единичной длины в вертикальном и горизонтальном направлениях. При печати графики изображение выводимой на печать строки матричного принтера хранится в специальной буферной памяти принтера в закодированном виде.
Более высокую производительность обеспечивают построчные (постраничные) матричные принтеры. Вместо маленьких точечно-матричных головок они используют длинные массивы с большим количеством игл, при этом достигается скорость печати порядка 1500 строк в минуту.
Наибольшее распространение при реализации безударных ПУ получили электрографический (лазерный) и струйный способы регистрации.
Электрографические ПУ. В таких ПУ используют лазерные и светодиодные источники излучения. Во всех лазерных ПУ развертку лазерного луча вдоль строки производят электромеханическим путем с помощью вращающегося зеркального многогранника или призмы. В качестве фотопроводникового слоя применяют неорганические вещества (селен-теллур) или органические фотопроводниковые вещества. Скрытое электронное изображение визуализируют с помощью магнитной кисти (подаваемый лист заряжается так, чтобы тонер с барабана притягивался к бумаге). Порошковое изображение на бумаге закрепляют, используя термический или термосиловой способ фиксации (прокатывают между двух нагретых валов).
Кроме лазерных принтеров существуют и так называемые LED-принтеры (Light Emitting Diode), которые получили свое название благодаря замене полупроводникового лазера в них гребенкой мельчайших светодиодов. Разумеется, в данном случае не требуется сложная оптическая система вращающихся зеркал и линз, что позволяет реализовывать более дешевые решения.
Струйные ПУ. Струйная технология является на сегодня самой распространенной для реализации цветных устройств. Отличие струйных ПУ заключается в конструкции головки, используемом красконосителе и способе его подачи.
В большинстве струйных ПУ красящая капля генерируется по запросу, т.е. с поступлением управляющего сигнала из отверстия сопла вылетает только одна капля. Используют многоканальные струйные головки. Для генерации капель в канале с чернилами, сопряженным с выходными отверстиями сопел, возбуждают ударную волну, которая, дойдя до отверстия, выбрасывает каплю.
Струйные чернильные принтеры (Ink Jet) относятся, как правило, к классу последовательных матричных безударных печатающих
устройств. Наиболее распространены два способа возбуждения ударной волны – возбуждение пьезоэлемента (piezo ink-jet) и нагревание микрорезистора (bubble-jet – пузырьковая технология). У чернильных устройств, как, впрочем, и у ударных матричных принтеров, печатающая головка движется относительно неподвижной бумаги.
В головках с пьезоприводом используется деформация пьезо-кристалла под воздействием электрического поля. Изменение размеров пьезоэлемента, расположенного сбоку сопла и связанного с диафрагмой приводит к выбрасыванию капли. Достоинство головок с пьезоприводом – неограниченный срок службы. Недостаток – повышенная трудоемкость при изготовлении.
При пузырьковой технологии каждом сопле находится маленький нагревательный элемент (тонкопленочный резистор). При его резком нагревании образуется чернильный паровой пузырь, который выталкивает через сопло каплю чернил.
Сопла на печатающей головке струйных принтеров соответствуют ударным иглам матричных принтеров. Но размер сопл существенно меньше диаметра иглы, поэтому потенциально разрешение струйных принтеров выше, но многое зависит от качества бумаги.
Принтеры с термопереносом восковой мастики. Принцип работы принтера с термопереносом восковой мастики (thermal wax transfer) состоит в том, что термопластичное красящее вещество, нанесенное на тонкую подложку, попадает на бумагу именно в том месте, где нагревательными элементами (аналогами сопел и игл) печатающей головки обеспечивается должная температура.
Основными составными частями печатающей головки термопринтера являются несколько крошечных нагревательных элементов, которые расположены примерно так же, как расположены иглы в обычном матричном ударном принтере: друг над другом в два ряда. Как у ударных матричных и струйных принтеров, печатающая головка термопринтера позиционируется только в горизонтальном направлении, а подача бумаги осуществляется в вертикальном (последовательные принтеры). Поскольку между печатающей головкой и бумагой механический контакт отсутствует, термопринтеры относятся к классу безударных устройств.
Cублимационные принтеры. Это уникальные устройства, которые не переносят краску непосредственно на страницу. В их печатных головках установлены тысячи термических элементов, с высокой точностью нагревающие красители на трех- или четырехцветной пластиковой ленте до тех пор, пока они не переходят в газообразное (сублимированное) состояние. Газообразный краситель впитывается специальной подложкой на базе полистирола, формируя один из 16 миллионов цветов в каждой точке. В результате появляется нерастрированное изображение, в котором плавные градации цветов создаются без использования полутоновых растров. Эти устройства медленные (печать одной страницы с максимальным качеством может длиться до 12 минут) и дороги в обслуживании, а если не применять специальных защищающих от воздействия ультрафиолета покрытий, полученные на них отпечатки выцветают.
Управление работой принтера.
Операционная система может работать с тремя параллельными устройствами (LРT1-LРT3), а также с практически неограниченным количеством USB-устройств. Последовательные принтеры управляются в точности так же, как и параллельные, за исключением способа, которым данные посылаются на принтер. Каждое параллельное устройство имеет свой адаптер. Адаптер управляется тремя регистрами ввода/вывода и адреса портов этих регистров различны для каждого адаптера. Область данных BIOS содержит базовые адреса для каждого адаптера. Базовый адрес соответствует младшему адресу группы из трех адресов портов. Базовый адрес для LРT1 – 0040:0008, для LРT2 – 0040:000А и т.д. Какой адаптер назначен какому номеру LPT – не определено. По этой причине программа, которая прямо адресуется в параллельный порт, должна выискивать адреса, которые он использует.
Посылка данных на принтер.
Посылка данных на принтер тривиальна в языках высокого уровня, а для программиста на языке ассемблера имеется ряд функций операционной системы, которые делают задачу так же достаточно простой.
Программирование на низком уровне требует больше работы, но зато предоставляет больше возможностей. Как правило, процедуры печати низкого уровня посылают символ на принтер, а затем постоянно проверяет регистр статуса ввода порта, к которому присоединен принтер. Следующий символ посылается только тогда, когда принтер сигнализирует, что он готов (принтер может не печатать символ сразу, а запасать его в своем буфере до тех пор, пока не будет получена целая строка или страница символов для печати). Кроме того, процедуры низкого уровня могут использовать прерывание принтера или могут имитировать действие этого прерывания. С помощью специального программирования можно сделать так, что принтер будет делать прерывание процессора, когда он готов к приему следующего символа. Процедура обработки прерывания посылает следующий символ, после чего процессор может продолжать заниматься своими делами. Этот метод используется для фоновой печати. Поскольку физические перемещения деталей принтера намного медленнее, чем скорость электроники компьютера, то вывод символов на принтер занимает лишь малую долю процессорного времени. Использование прерывания позволяет использовать это время эффективно.