Работа 2. Интерфейс в широком смысле формально определенная логическая и физическая границы между взаимодействующими независимыми объектами.

• Название: Интерфейс в широком смысле формально определенная логическая и физическая границы между взаимодействующими независимыми объектами.
• Анкор: Работа 2
• Дата: 01.03.2023
• Размер: 7.06 Mb.
• Имя файла: otchet.docx
• Тип: Документы; #963203
• страница: 66 из 75

Лазерные принтеры

История

Первый лазерный принтер был сконструирован в 1971 году компанией Xerox, когда один из исследователей фирмы, Гари Старквезер, модифицировал копир компании. В конечном счёте, лазерная печать принесла компании Xerox многомиллионные доходы.

Первой коммерческой реализацией лазерного принтера была модель 3800 компании IBM, выпущенная в 1976 году, предназначенная для массовой печати документов, таких как счета и почтовые ярлыки.

Первым принтером, предназначенным для индивидуального использования, стала модель 1981 года Xerox Star 8010. Несмотря на свою новизну Star была дорогостоящей системой (17 тыс. долл.), позволить которую могли себе лишь немногие учреждения. После начала более широкого распространения персональных компьютеров, первой моделью лазерного принтера, предназначенной для массовой продажи, стал выпущенный в 1984 году HP LaserJet 8ppm. В устройстве был использован печатающий механизм Canon и программное обеспечение Hewlett-Packard. Вскоре за LaserJet последовали модели лазерных принтеров компаний Brother Industries, IBM и других производителей.

Как и для большинства электронных устройств с течением времени стоимость лазерных принтеров заметно снизилась. Так, в 1985 году модель HP LaserJet продавалась по цене 2995 долл., масса устройства составляла более 32 кг. Принтер LaserWriter компании Apple, оборудованный более мощным процессором, а также интерпретатором языка описания страниц Postscript, весил примерно столько же и стоил почти 7000 долл. (Правила работы на фабрике, где производили LaserWriter, запрещали рабочим поднимать устройства без посторонней помощи.) Современные лазерные принтеры располагают большим объёмом памяти, отличаются лучшими скоростными характеристиками, нередко комплектуются модулями автоматической двусторонней печати и стоят в районе 300 долл. Лазерные принтеры начального уровня стоят менее 100 долл.

Процесс печати

Процесс печати документа на лазерном принтере состоит из следующих этапов:

1. подключение;

2. обработка данных;

3. форматирование;

4. растеризация;

5. лазерное сканирование;

6. наложение тонера;

7. закрепление тонера.

Различные принтеры выполняют эти действия разными способами, однако большинством принтеров выполняется именно такая последовательность действий. Например, недорогие модели принтеров интенсивно используют в процессе печати компьютер, а более дорогие и совершенные модели большую часть операций выполняют с помощью собственного аппаратного и программного обеспечения.

Подключение

Для того чтобы напечатать документ, вначале необходимо отправить задание печати с компьютера на принтер. Для взаимодействия современных компьютера и принтера используют интерфейс USB, хотя почти все оснащаются поддержкой SCSI. Сетевые модели принтеров имеют встроенный сетевой адаптер и могут напрямую подключаться к сетевому кабелю. Некоторые новые и все старые модели принтеров используют параллельный порт компьютера, а отдельные могут работать и с последовательным портом.

При подключении компьютера к принтеру задание печати отправляется на принтер. Однако поток данных будет двунаправленным, т.е. и принтер может посылать компьютеру контролирующие сигналы, которые информируют его о приостановке или продолжении передачи потока данных (исключением являются старые модели и большинство матричных). В старых принтерах установленный объем памяти намного меньше задания печати. При переполнении буфера принтер сообщает компьютеру о приостановке передачи данных. Как только страница будет напечатана, принтер продолжает считывать данные из буфера, и информирует компьютер о возобновлении передачи. Этот процесс называется синхронизацией (handshaking). Для нее используется специальный протокол. Современные принтеры, как правило, могут хранить в памяти несколько страниц.

Как указывалось выше, для хранения данных задания печати используется память принтера, а если ее недостаточно, то необходимо добавить дополнительные модули. Некоторые модели принтеров оснащаются встроенным жестким диском для хранения данных печати и коллекций шрифтов. Процесс временного хранения заданий перед их печатью называется спулингом печати (printspooling).

Современные модели принтеров обладают дополнительными коммуникационными возможностями, позволяя пользователю с помощью программного обеспечения осведомляться о состоянии принтера и даже конфигурировать параметры, которые ранее можно было установить с помощью кнопок управления на принтере.

Обработка данных

После загрузки данных, принтер начинает процесс интерпретации кода. Большинство лазерных принтеров представляют собой специализированный компьютер для печати, поскольку содержат микропроцессор и память, которые работают аналогично компонентам настоящего компьютера. Эта часть принтера называется контроллером (controller) или интерпретатором (interpreter) и включает программную поддержку языка (или языков) описания страниц.

Вначале интерпретатор из поступивших данных выделяет управляющие команды и содержимое документа. Процессор принтера считывает код и выполняет команды, являющиеся частью процесса форматирования, а затем выполняет другие инструкции по конфигурации принтера (например, выбор лотка с бумагой, односторонняя или двухстороння печать и т.д.).

Форматирование

Процесс интерпретации данных включает фазу форматирования, в ходе которой выполняются команды, указывающие, как содержимое документа должно располагаться на странице. Этот процесс опять-таки зависит от возможностей принтера. В низших моделях принтеров основную часть процесса выполняет компьютер, который отправляет принтеру специальные инструкции, описывающие точное расположение каждого символа на странице. Старшие модели принтеров (следовательно, более дорогостоящие) выполняют форматирование самостоятельно и делают это намного быстрее.

Ваше приложение может отображать документ в формате WYSIWYG; и хотя в этом формате он выглядит просто прекрасно, это отнюдь не означает, что точно так же он будет выглядеть и на бумаге. Точность отображения зависит от драйвера принтера. В большинстве случаев принтер формирует документ путем интерпретации набора команд, которые определяют такие параметры, как размер бумаги, расположение полей страницы, интервал между строками. Затем контроллер помещает текст и графику в этот макет страницы и выполняет такие сложные процедуры, как выравнивание текста.

Процесс форматирования также включает преобразование контуров шрифтов и векторной графики в растр. Например, при появлении команды, предполагающей использование какого-либо шрифта определенного размера, контроллер обращается к контуру шрифта и генерирует растровое изображение набора символов необходимого размера. Эти растровые изображения символов помещаются во временный кэш шрифтов, откуда извлекаются по мере необходимости для непосредственного использования в том или ином месте документа.

Растеризация

В результате процесса форматирования с помощью детального набора команд определяется точное расположение каждого символа и графического изображения на каждой странице документа. В конце процесса интерпретации данных контроллер выполняет команды для создания массива точек, которые затем будут перенесены на бумагу. Эта процедура называется растеризацией (rasterization). Созданный массив точек помещается в буфер страницы и находится там до момента переноса на бумагу.

Эффективность растеризации зависит от количества установленной в принтере памяти и используемого разрешения в текущем задании печати. При монохромной печати каждая точка — это один бит памяти; для размера бумаги Letter и разрешения 300 dpi необходимо 1 051 875 байт памяти ([{81/2×11}×300²]/8), что больше 1 Мбайт. При разрешении 600 dpi необходимый объем памяти возрастает до 4 Мбайт. Новые модели принтеров имеют достаточно памяти, чтобы разместить в буфере целую страницу, пока выполняется форматирование следующей страницы. А в некоторых старых моделях принтеров памяти недостаточно даже для размещения целой страницы. В таком случае используются буферы полосы (band buffers).

Принтеры, использующие буферы полосы, разделяют страницу на несколько горизонтальных полос. Контроллер выполняет растеризацию данных одной полосы, отправляет ее на печать, очищает буфер и приступает к обработке следующей полосы. Таким образом, страница по частям попадает на фоточувствительный барабан или другое печатающее устройство. Использование буфера полосы позволяет снизить стоимость принтера благодаря уменьшению объема установленной памяти. Однако такой тип буферизации больше подвержен ошибкам, и вы можете обнаружить, например, несовпадение изображения на напечатанной странице. Снижение стоимости памяти привело к тому, что производители принтеров отказываются от буферов полосы.

Лазерное сканирование

После растеризации изображение страницы сохраняется в памяти, а затем передается печатающему устройству, которое физически выполняет процесс печати. Печатающее устройство (print engine) — это общий термин для определения устройств, которые непосредственно переносят изображение на бумагу в принтере и включают следующие элементы: узел лазерного сканирования (далее — узел лазера), фоточувствительный элемент, контейнер с тонером, блок распределения тонера, коротроны, разрядную лампу, блок закрепления и механизм транспортировки бумаги. Чаще всего эти элементы конструктивно выполнены в виде одного модуля (аналогичное печатающее устройство используется в копировальных машинах). Большинство производителей принтеров приобретают печатающее устройство у других производителей, таких, например, как Canon. Принтеры и копировальные машины отличаются способом получения и обработки данных. Копировальная машина содержит встроенный сканер, с помощью которого формируется образ документа, а принтер получает эти данные в цифровом виде из компьютера. После растеризации изображение передается печатающему устройству, и остальные действия над документом практически не отличаются от аналогичных действий в принтере.

Узел лазера, называемый иногда выходным растровым сканером (raster output scanner — ROS), используется в лазерном принтере для создания электростатического массива точек на фоточувствительном барабане, называемом фоточувствительным элементом. Данный массив полностью соответствует изображению, хранящемуся в буфере страницы. Узел лазера состоит из собственно лазера, вращающегося зеркала и линз. Лазер в этом узле закреплен неподвижно, а для создания узора из точек в горизонтальном направлении по всей ширине барабана используется вращающееся зеркало. Луч фокусируется с помощью линз так, что точки на внешней границе барабана не искажаются при отдалении от источника света. Вертикальное перемещение обеспечивается медленным и равномерным вращением барабана.

Фоточувствительный барабан (в некоторых принтерах он может иметь вид ремня) покрыт слоем гладкого материала, который накапливает электростатический разряд и может его потерять в отдельных местах поверхности при попадании света. Начальная зарядка всей поверхности барабана осуществляется с помощью устройства, называемого зарядным коротроном. Коротрон (corotron) — это проволока под большим напряжением, которая при работе ионизирует окружающий воздух. При заряде поверхности барабана выделяется озон. В некоторых небольших принтерах используется валик вместо коротрона, что позволяет предотвратить появление озона.

Барабан чувствителен к любому типу света, но точки лучше всего создавать с помощью лазера. Именно лазер обеспечивает высокое разрешение, необходимое для создания документов на профессиональном уровне. Каждое пятно, которое оставляет лазер на барабане, становится электрически нейтральным, таким образом, на поверхность барабана наносятся образы символов и изображений страницы. Лазер нейтрализует области барабана, относящиеся к черной части страницы, т.е. символы и изображения, из которых состоит документ. Этот процесс печати носит название запись черного (write-black). А процесс печати, при котором происходит нейтрализация фона страницы, называется запись белого (write-white).

Наложение тонера

При вращении барабана часть его поверхности, которая уже обработана лазером, попадает в блок распределения тонера.

Валик распределения тонера покрыт магнитным слоем и выполняет функцию «кисти» для тонера. Тонер (toner) — это обладающий особыми свойствами черный порошок, благодаря которому на печатаемой странице создается изображение. При вращении валика частицы тонера из контейнера распределяются по магнитной поверхности валика. Этот валик расположен в непосредственной близости от фоточувствительного барабана, и, когда поверхность последнего соприкасается с валиком, частицы тонера притягиваются к тем областям, которые были нейтрализованы с помощью лазера. Таким образом, посредством частиц тонера формируется изображение страницы на барабане.

Барабан продолжает медленно вращаться и прикасается своей поверхностью к поверхности бумаги. В принтере есть механизм для извлечения листа бумаги из лотка и передачи его в устройство печати таким образом, что этот лист оказывается точно под вращающимся барабаном. Скорость подачи бумаги соответствует скорости вращения барабана. Под листом бумаги находится еще один коротрон (называемый передаточным коротроном — transfer corotron), с помощью которого заряжается лист бумаги, и частицы тонера с барабана переносятся на него, формируя изображение. После переноса тонера на бумагу барабан продолжает вращаться и попадает под разрядную лампу (обычно это линейка светодиодов), с помощью которой происходит «очищение» поверхности барабана. Теперь барабан полностью восстановлен и может использоваться для печати следующей части страницы.

При таком процессе печати ошибки незначительны. Это достигается очень близким расположением элементов печатающего устройства. Многие производители принтеров размещают печатающее устройство в картридже с тонером. Такое конструктивное решение хотя и увеличивает стоимость картриджа, но позволяет без проблем заменять наиболее чувствительные элементы принтера.

Закрепление тонера

После переноса тонера с фоточувствительного барабана на бумагу последняя продолжает свое движение и проходит еще над одним коротроном, называемым разрядным коротроном. Он снимает заряд, который был применен передаточным коротроном перед помещением тонера на бумагу. Это необходимо для электрической нейтрализации листа бумаги перед его соприкосновением с другими частями принтера, например с направляющими валиками.

Итак, на листе бумаги «рассыпан» тонер, представляющий некое изображение. Тонер имеет вид порошка, и даже небольшое воздействие может разрушить изображение. Для закрепления тонера на бумаге лист прокатывается между двумя валиками, нагретыми до 200°C. Такой нагрев приводит к плавлению частиц тонера и прилипанию к волокнам бумаги. Когда процесс печати завершен, лист бумаги «выползает» из принтера.