Механические детали принтера
По самому принципу своей работы принтеры в большой степени являются механическими периферийными устройствами. Во время печати печатающий механизм должен последовательно позиционироваться соответствующим образом над каждым знакоместом.
В принтерах ударного действия нарушение синхронизации может приводить к заминанию бумаги, к ее разрывам, печати смазанных символов и/или к повреждению печатающей головки. В принтерах безударного действия это может приводить к печати совершенно нечитабельных символов. Позиционирование может выполняться за счет перемещения бумаги под неподвижным узлом печатающей головки или путем ступенчатого перемещения каретки печатающей головки над неподвижной бумагой. В последнем случае каретка печатающей головки перемещается по направляющим, расположенным перед страницей.
В зависимости от используемого печатающего механизма каретка может перемещаться поперек страницы с шагом, равным ширине одного знакоместа (при печати сплошных символов) или же ширине подячейки знакоместа (при печати точечноматричных символов). Печать может выполняться только в одном направлении (в однонаправленных принтерах) или в обоих направлениях (в двунаправленных принтерах). В двунаправленных принтерах вторая строка символов сохраняется в буферной памяти принтера и печатается в обратном направлении, что позволяет эффективно задействовать время, которое при обычной печати использовалось бы для возврата каретки к началу второй строки.
Узел каретки печатающей головки перемещается поперек страницы механизмом двигателя каретки/приводным ремнем. Во многих принтерах количество столбцов символов, помещающихся по ширине страницы, можно выбирать, что позволяет выполнять печать с переменой плотностью символов (которая выражается в символах на дюйм, или cpi (character per inch)). При этом плотность печати управляется двигателем позиционирования каретки. В матричных принтерах печать может выполняться также с переменой плотностью точек (выражаемой шагом расположения точек). Этот параметр также управляется схемой управления двигателя каретки. Понятно, что приведенные рассуждения не касаются непрерывнопоточных струйных принтеров, в которых печать выполняется путем электромагнитного отклонения капель краски, и лазерных принтеров, в которых луч отражается вращающимся зеркалом.
Подача бумаги
Помимо позиционирования печатающего механизма, во всех типах принтеров нужно выполнять перемещение бумаги через область печати. Тип механизма подачи бумаги в принтере в определенной степени зависит от типа формы, которую предполагается с ним использовать, и от его скорости работы.
Бумага может поставляться в формах одной из двух основных категорий: в бесконечных формах, которые поставляются в виде сложенных гармошкой пачек и имеют отверстия, расположенные вдоль краев; и в формах отдельных листов наподобие обычной бумаги для пишущих машинок.
Существует два общепринятых метода перемещения бумаги в принтере:
- Фрикционная подача. При этом методе для прижима бумаги к валику принтера используется трение. Бумага продвигается по тракту принтера при повороте валика.
- Зубчатая подача. Бумага продвигается по тракту принтера при помощи набора зубцов, которые входят в отверстия, расположенные по краю формы. Зубцы могут быть неотъемлемой частью валика или же монтироваться на отдельном лентопротяжном механизме, приводимом в движение двигателем.
Обычно фрикционная подача используется в принтерах, предназначенных для печати на отдельных листах. Система подачи бумаги может быть ручной или автома тической. Зубчатые валики и зубчатые лентопротяжные механизмы обычно используются с бесконечными и многослойными формами. Эти механизмы могут управлять проскальзыванием и перекосом бумаги, возникающими в результате дополнительного веса бесконечных форм. Принтеры с зубчатыми валиками могут выполнять печать только на бумаге одной ширины. Зубчатые лентопротяжные механизмы могут настраиваться на применение бумаги различной ширины. Зубчатые лентопротяжные механизмы используются с очень тяжелыми формами, такими как бесконечные формы, состоящие из нескольких частей, и чаще всего их можно встретить в матричных принтерах. В большинстве струйных и лазерных принтеров используются системы подачи отдельных листов.
В некоторых принтерах зубчатые лентопротяжные устройства могут заменяться в условиях эксплуатации. Хотя в матричных и струйных принтерах можно заменять шестерни или блоки шестерен (если они поставляются компаниейизготовителем в виде отдельных деталей), обычно это экономически невыгодно. И напротив, зачастую лазерные принтеры достаточно дорогостоящи, чтобы замена зубчатых лентопротяжных устройств и муфт, обеспечивающих протяжку бумаги через принтер, была оправданной.
Элементы управления принтером
Несмотря на то что различные типы и модели принтеров существенно отличаются друг от друга, некоторые элементы являются общими для всех принтеров.
Подобно большинству других периферийных устройств, основным элементом символьного принтера является его схема интерфейса/контроллера. Схема интерфейса принимает данные и инструкции из системы шин компьютера и обеспечивает необходимое согласование (последовательное или параллельное) между компьютером и схемой управления принтера. Это согласование включает в себя декодирование инструкций, передаваемых из компьютера принтеру, преобразование логических уровней сигналов между обоими устройствами и передачу данных контроллеру принтера.
Соединения при помощи параллельного порта наиболее эффективны, когда принтер расположен вблизи компьютера. Если же принтер должен размещаться вдали от компьютера, больше подходит последовательный интерфейс. Многие компанииизготовители предлагают оба соединения в качестве стандартного оборудования. Другие предлагают последовательное соединение как дополнительное. Третий, реже используемый метод подключения принтеров к компьютерам — использова ние в качестве соединительного порта интерфейса SCSI. Как и в случае других устройств SCSI, принтер должен быть установлен в качестве уникального устройства SCSI с соблюдением соответствующих процедур подключения и оконечного согласования.
Схема контроллера принимает данные и управляющие сигналы из интерфейса и создает все сигналы, необходимые для выбора или генерации соответствующего символа, который должен быть напечатан. Она перемещает печатающий механизм в следующую позицию печати и в нужное время выполняет подачу бумаги. Кроме того, контроллер генерирует сигналы состояния и управления, сообщающие компьютеру обо всем происходящем в принтере.
В связи со сложностью большинства символьных принтеров для надзора за работой принтера обычно используется специализированный микроконтроллер. Наличие встроенного микропроцессора обеспечивает принтеру большую гибкость и дополнительные возможности.
Наряду со специализированным процессором принтер обычно содержит встроенную память типа ОЗУ, ПЗУ или оба типа. Поскольку обычно компьютер может генерировать символы значительно быстрее, чем принтер может их печатать, быстродействие компьютера и принтера различаются. Для минимизации этого несоответствия в быстродействии принтеры, как правило, обладают встроенными буферами памяти ОЗУ для хранения символов, поступающих из компьютера. Благодаря этому передача данных между компьютером и принтером выполняется со скоростью, сравнимой со скоростью работы компьютера. Принтер получает информацию о символах из встроенного буфера.
Наряду с информацией о печати символов хосткомпьютер сохраняет в буфере инструкции принтера, которые предназначены для использования специализированным процессором. Принтер может содержать также встроенное ПЗУ генераторов символов или программ инициализации принтера, предназначенных для начального запуска. Некоторые принтеры вместо ПЗУ оснащаются стираемым программируемым ПЗУ (СППЗУ), что обеспечивает принтеру большие возможности, такие как возможность работы с загружаемыми шрифтами или работа в различных режимах печати.
Многие лазерные принтеры поставляются с ОЗУ определенной емкости, допускающим модернизацию памяти в случае необходимости. Многие высокоскоростные лазерные принтеры требуют установки дополнительного ОЗУ, чтобы можно было выполнять печать сложных документов наподобие документов настольных издательских систем, которые содержат большие графические файлы, например, Encapsulated PostScript (EPS). Аналогично, устройства ПЗУ и СППЗУ, содержащие BIOS или наборы символов, часто устанавливаются в гнезда, что позволяет легко выполнять их замену или модернизацию.
Как и в случае с шестернями и зубчатыми лентопротяжными устройствами, рассмотренными ранее в этой главе, возможность замены таких модулей зависит от того, поставляются ли они компаниейизготовителем. В большинстве случаев вопрос заключается не в том, можно ли заменить устройство, а в том, оправдано ли это экономически. Информацию о доступности сменных деталей для данного типа и модели принтера можно получить в центре обслуживания изготовителя.
В основном, контроллер должен генерировать сигналы для управления печатающим механизмом, двигателем подачи бумаги, двигателем каретки и, возможно, такими дополнительными устройствами, как устройства подачи отдельных листов и подключаемые лентопротяжные устройства. Фактически большинство из этих функций выполняются шаговыми прецизионными двигателями. Обычно между двигателями и контроллерами устанавливаются схемы аппаратных драйверов, которые обеспечивают достаточно высокие уровни тока для приведения двигателей в движение.
Контроллер собирает также информацию от принтера при помощи разнообразных датчиков. К ним относятся позиционночувствительные переключатели и устанавливаемые на лицевой панели переключатели ручного управления режимами. К числу наиболее часто используемых датчиков относятся датчик начальной позиции, датчик конца бумаги и датчик позиции каретки. Контроллер реагирует также на положения переключателей команд ручного управления, таких как On/Off Line (Подключен/Отключен), Form Feed (Подача страницы, FF) и Line Feed (Перевод строки, LF).
Во многих принтерах датчики и переключатели являются сменными элементами. Это особенно верно применительно к более дорогостоящим лазерным принтерам. В большинстве принтеров сменной является вся панель управления оператора. При этом фактически одновременно заменяются все переключатели ручного управления.
