Avdeev

260

• ПИТ (наличие напряжения +5В).

ПУ сопряжено с адаптером с помощью интерфейса периферийного оборудования,вкачествекоторогоможетбытьиспользованпараллельныйинтерфейсИРПР- М (Centronics) и последовательный интерфейс RS-232 (стык С2). Выбор периферийного интерфейса выполняется с помощью специальных переключателей, находящихся на плате ПУ.

ПУ содержит буферную память, генератор знаков и программно управляется со стороны системного процессора через адаптер ПУ. ПУ,

Принятые знаки запоминаются в буферной памяти, затем происходит включение привода и движение печатающей головки над бумагой.

Во время движения головки код символа поступает в генератор знака, выполненный на базе ПЗУ и хранящий матрицы знаков. Генератор знаков формирует сигналы управления электромагнитами головки. Привод бумаги включает в работу специальные управляющие символы ПС (перевод строки), ПФ (перевод формата) и т.д.

Работа ПУ определяется сигналами периферийного интерфейса, пульта операторов и датчиков. В зависимости от значений входных сигналов ПУ формирует сигналы, управляющие приводами транспортировки бумаги, красящей ленты и печатающей головки. Код символа, посылаемый по интерфейсу, поступает в буфер данных ОЗУ. ПУ включает привод печатающей головки и начинается ее равномерное движение из крайнего левого положения в правое. При этом срабатывают датчики начала строки, сигнализируя о ее начале. Затем происходит выпечатывание мозаики знаков в соответствии с содержимым генератора знаков ПЗУ. Иглы наносят удары через красящую ленту на бумаге, вычерчивая точечное изображение знака.

БЦУ выполнен на базе МП, ОЗУ и ПЗУ. После включения питания выполняется программа начальной установки, заключающаяся в переводе в исходное состояние всех узлов, занесении рабочих параметров из ПЗУ в ОЗУ (заданы режимы работы отдельных узлов) и позиционировании печатающей головки (ПГ) к началу строки.

Наиболее часто используются следующие три параметра: номер модификации шрифта, интервал между строками и левое поле.

Затем МП выполняется программа, которая анализирует состояние буферной

261

памяти (БП), схем управления шаговыми двигателями и ПГ. При наличии в БП (части ячеек ОЗУ) информации происходит вывод ее на печать. В режиме КР

ПУ получает от ПЭВМ буквенно-цифровые символы, осуществляющие перевод строки, перевод формата, возврат каретки и т.д.

В связи с ограниченным набором управляющих символов используются, кроме того, управляющие последовательности (ESC-последовательности), образующие набор управляющих команд ПУ.

Управляющие последовательности позволяют программисту задавать:

плотность печати по горизонтали и вертикали;

величину левого и правого поля;

изменение режимов печати графической информации;

шрифт (набор символов);

способ печати (прямой и обратный ход);

скорость печати и т. д.

Рассмотрим работу и составные части ПУ. БЦУ координирует работу всех узлов ПУ и управляет обменом информации с ПЭВМ.

Структурная схема БЦУ приведена на рис. 10.6 и 10.7. Основным элементом является микропроцессор (CPU), который работает по управляющей программе, "зашитой" в ПЗУ (RОМ) принтера. Кроме того, в ПЗУ содержится тестовая программа и знакогенератор. ОЗУ (RАМ) служит для буферизации данных (в качестве БП), поступающих из адаптера ПУ ПЭВМ, организации стека, хранения промежуточных результатов, загружаемых знакогенераторов и т.д. Системный контроллер и формирователь шины данных (F) обеспечивает буферизацию двунаправленной шины данных D0-D7 и формирование в соответствии с выходными сигналами микропроцессора сигналов управления IOW,MEMW,IOR ,MEMRи INTA.

262

Генератор фаз (GF) обеспечивает формирование синхронизирующих сигналов F1 и F2, необходимых для работы МП.

Дешифратор (DC) обеспечивает формирование сигналов выборки микросхем ПЗУ, ОЗУ и устройств ввода-вывода.

Регистр (RQ1) предназначен для временного хранения информации изображения одного столбца знака для печати его ПГ. Печать знака выполняется 8 или 9 иглами.

263

264

Таймер (Т1) предназначен для управления ПГ и шаговым двигателем перемещения каретки. Таймер (Т2) осуществляет синхронизацию последовательного порта (IOS) сигналами RxC и TxC. Каждый таймер содержит счетчики, режимы работы которых программируются со стороны CPU.

Программируемый контроллер прерываний (PIC) принимает запросы на прерывание INT0-INT9 от семи источников прерывания:

•при аварии ПГ;

•от датчика начала строки;

•для управления ПГ;

•по правой границе перемещения каретки;

•от клавиш пульта управления;

•от параллельного интерфейса;

•от последовательного интерфейса.

PIC формирует сигнал запроса на прерывание INT, поступающий на вход CPU, а также выдает байты, содержащие адрес подпрограммы обработки соответствующего прерывания, по сигналу INTA.

Подключение ПУ к ПЭВМ осуществляется с помощью параллельного интерфейса Centronics (ИРПР-М) иди через последовательный интерфейс RS-232 (стык С2), реализованный на базе последовательного порта IOS программируемого универсального асинхронного передатчика. Параметры IOS (формат данных, число стоповых битов, тип паритета, наличие контроля, скорость обмена) определяются с помощью переключателей блока пульта управления.

Последовательный код принимаемого байта поступает на линии RxD в IOS, который формирует сигнал запроса прерывания INT6, поступающий в CPU ПУ. CPU, получив INT6, переходит к обработке подпрограммы последовательного интерфейса, в которой производится чтение из IOS байта данных. На выходе DTR формируется сигнал, сообщающий ПЭВМ о готовности ПУ принять информацию от ПЭВМ.

Интерфейс Centronics реализован на базе регистра (RG2) и формирователя сигналов интерфейса. Сигнал адаптера ПУ на линии STR осуществляет запись байта

265

данных на шине DATA0-DATA7 в RG2, после чего формируется сигнал INT5, указывающий CPU, что RG2 полон.

Сигналы BUSY или АСК сообщают ПЭВМ о готовности ПУ принять данные. ПУ может быть занято при вводе данных, состоянии ошибки или заполненного буфера. После обработки байта данных ПЭВМ ПУ формирует сигнал АСК, означающий, что ПУ готово принять данные.

Блок пульта управления предназначен для формирования сигналов управления режимами работы ПУ и задания некоторых параметров печати и параметров обмена с ПЭВМ.

Блок управления механизмом печати осуществляет управление электромагнитами ПГ, двигателями привода каретки, привода бумаги, движения ленты.

10.5. Струйные принтеры

Струйные принтеры обеспечивают хорошее качество печати, низкий уровень шума (40dB), большую скорость печати (до девяти страниц в минуту) и высокую разрешающую способность (от 300 300 до 1200 600, 1440 720), используют количествоцветовот4до7иболееиформатбумагиА4.Наибольшимспросомпользуются портативные струйные принтеры. В струйных принтерах применяются чернильные картриджи (сменные емкости для хранения чернил), которые конструктивно могут быть выполнены совместно с головкой принтера или в виде отдельного резервуара.

Печатающая головка содержит набор тонких сопел с диаметров отверстия 0.01,...,0.1мм, расположенных вертикально и выбрасывающих капли чернил, действие которых напоминает печать матрицы знака с помощью игл матричного принтера. Число сопел определяется типом принтера (от 16 до 64 и более).

Основной недостаток струйных принтеров – высыхание чернил внутри сопла. Поэтому для устранения этого недостатка в некоторых принтерах предусмотрена специальная парковка печатающей головки или очистка засорившихся сопел. Кроме того, с целью исключения растекания чернил на бумаге иногда предусматривается подогрев бумаги, применение быстровысыхающей специальной бумаги и чернил.

266

Известны два основных метода нанесения чернил на бумагу: пьезоэлектрический и термический.

На рис. 10.8 иллюстрируется принцип действия струйного принтера.

Рис. 10.8. Принцип действия струйного принтера с а) термической и б) пьезоэлектрической головками

Термическая головка - сложное устройство, содержащее кремниевый кристалл микроконтроллера с отверстиями, по которым чернила поступают на микрорезистор (нагревательный элемент), охватывающий направляющее сопло. При протекании тока по нагревательному элементу образуются газовые пузырьки, которые выталкивают капли чернил из сопла. Также термический принцип применяется в головках, содержащих специальные пигментные чернила, находящиеся на четырехслойной ленте. При нагревании красящее вещество плавится и переходит в жидкое состояние с образованием капель, выталкиваемых из сопла. В этом случае также употребляется микросхема контроллера, координирующая работу термической головки и обеспечивающая высокое разрешение 1200 600 точек на дюйм при чернобелой печати и 600 600 при цветной печати.

В пьезоэлектрических струйных принтерах в настоящее время используется метод формирования капель по запросу, при реализации которого отсутствует непрерывная струя чернил. В этом случае с помощью диафрагмы пьезоэлемента под действием электрического сигнала возбуждается ударная волна, которая выбрасывает каплю чернил из отверстия сопла. Такой принцип действия головок используется в струйных принтерах, например, фирмы Simens, Epson и др. В последних мо-

267

делях струйных принтеров фирмы Epson употребляются многослойные миниатюрные пьезоэлементы печатающей головки, которые повышают скорость выброса капель чернил, точность попадания и уменьшение размера капель и требуют меньшего напряжения питания.

В цветных струйных принтерах используются либо отдельные картриджи для каждого цвета, либо комбинированные картриджи, содержащие четыре отдельные емкости для хранения чернил следующих основных цветов: черного, желтого, пурпурного и голубого. В обоих случаях различные цвета создаются путем смешивания основных цветов.

Обычно струйные принтеры являются программно совместимыми с матричными принтерами, т.е. можно использовать один драйвер. В некоторых программах, управляющих печатью струйных принтеров, используются специальные алгоритмы, улучшающие качество печати и координирующие цветовую палитру.

10.6. Лазерные принтеры

Лазерные принтеры печатают всю страницу сразу, поэтому являются постраничными печатающими устройствами и требуют большого объема памяти (около 4 Мбайт и более), с учетом использования по одному биту памяти на каждую точку изображения. Лазерные принтеры имеют отличное качество печати, высокую скорость работы, большую стоимость картриджей, печатающих несколько тысяч страниц, требуют бумаги хорошего качества и ограниченного размера (формата А4 или А3).

Скорость печати лазерного принтера зависит от качества печати, цветовой палитрыизображения(вэтомслучаепропускаетсянесколькоразбумагавзависимости от числа цветов), объема памяти, типа процессора, интерфейса языка принтера, числа шрифтов и т.д. Скорость печати обычно 4, 6, 8 и более страниц в минуту.

Разрешающая способность, как уже отмечалось, определяется числом точек, приходящихся на один дюйм изображения (300, 600, 1200) или на площадь, равную квадратному дюйму (300 300, 600 600, 1200 1200).

Рассмотрим принцип работы лазерного принтера, использующего ксероксную технологию.

268

Лазерный принтер содержит барабан с фотопроводящим (светочувствительным) поверхностным материалом, диаметр которого 7,5 см. Барабан предназначен для создания скрытой копии изображения с помощью лазера. Лазер представляет собой когерентный источник света, излучающий свет одной частоты (длины) и построчно (по всей ширине) заряжающий барабан в соответствии с изображением, хранящимся в памяти принтера. Память предназначена для формирования и временного хранения страничного изображения (образа страницы), выводимого на барабан при наличии индикатора конца страницы. Страница может содержать графическое изображение вместе с текстом. Кроме того, в лазерном принтере используется тонер, специальный порошок, электрически заряженные частицы которого притягиваются поверхностью барабана в тех местах, которые также заряжены лазером в соответствии с изображением страницы.

Процесс печати одной строки состоит в следующем. Лазер с помощью зеркал высвечивает строку барабана и заряжает ее в соответствии со строкой страницы изображения. Затем по желобу подается порошок тонера, который притягивается к заряженным участкам барабана. При этом могут быть использованы 2 метода печати : черным по белому и белым по черному. В первом случае строка заряжается в тех местах, которые лазер высвечивает (предварительно барабан был разряжен), а во втором случае, наоборот, барабан сначала был заряжен, а затем с помощью лазера выполняется разрядка тех участков, которые соответствуют элементам изображения.

После этого подается из лотка электрически заряженная бумага, которая притягивает порошок тонера. Затем под действием температуры и давления тонер закрепляется на поверхности бумаги, анезакрепленный порошокудаляется с помощью скребка и переносится вновь в желоб. Описанный цикл повторяется для каждой строки страницы при вращении барабана.

На рис. 10.9 представлена схема, поясняющая принцип действия лазерного принтера.

269

6

1

4

23

Рис. 10.9. Схема, поясняющая принцип действия лазерного принтера:

1 – процессорный модуль; 2 – лазер; 3 – световой луч; 4 – зеркало; 5 – фотобарабан; 6 – кабель интерфейса; 7 – ионизатор; 8 – девелопер; 9 – резервуар с тонером; 10 – лист бумаги; 11 – накопитель; 12 – валик; 13 – зарядное устройство; 14 – устройство нагрева; 15 – фиксирующие цилиндры; 16 – приемное устройство.

Схема содержит микроконтроллер или процессорный модуль (1), который координирует работу лазера (2), формирующего световой луч (3), отражающийся с помощью зеркала (4) на фотобарабан (5). Если в принтере используется микроконтроллер, то его функции сводятся к выполнению команд системного процессора ПК и управлению механизмами и электронными частями принтера, причем основную нагрузку на формирование образа битовой страницы берет на себя системный процессор. В последнее время в лазерных принтерах используются RISCили CISCпроцессоры. Дешевые и быстрые RISC-процессоры имеют ограниченный список команд, а сложные CISC-процессоры – широкий спектр команд. В этом случае процессор принтера освобождает компьютер от громоздких вычислений по формированию данных, выводимых на печать. Процессор лазерного принтера обладает собственным программным обеспечением, встроенным интерпретатором и языком, определяющим команды и формат данных (описание страниц и уплотнение данных), поступающихизкомпьютера.Нарис.10.10показанасхемавзаимодействияПКипринтера.

Прикладная программа драйвер (набор команд, данные) Интерпретатор команд Образ страницы

Рис. 10.10. Схема программного взаимодействия ПК и принтера