Общие принципы организации вывода на лазерные принтеры (ликбез).

Общие принципы организации вывода на лазерные принтеры (ликбез).

Лазерный принтер по своей натуре растровое страничное устройство, поэтому, в простейшем случае, поток данных, готовых к печати, должен содержать лишь перечисление координат всех точек, подлежащих закрашиванию. Но даже если исходный документ представлен в формате bitmap, далеко не всегда его можно использовать «как есть», и перенести изображение на бумагу «точка в точку» едва ли получится. Его, как правило и как минимум, придется пересчитать в другое разрешение (масштабировать).

Типовой процесс печати документа на лазерном принтере состоит из следующих этапов:

• подключение;

• обработка данных;

• форматирование;

• растеризация;

• лазерное сканирование;

• наложение тонера;

• закрепление тонера.

Приблизительно такая последовательность действий выполняется большинством лазерных принтеров. Массовые модели принтеров интенсивно используют в процессе печати компьютер, а более дорогие и совершенные модели большую часть операций выполняют с помощью собственного встроенного аппаратного и программного обеспечения.

При подключении компьютера к принтеру задание печати отправляется на принтер (через интерфейс). Поток данных может быть двунаправленным, т.е. и принтер может посылать компьютеру сигналы, которые информируют его о приостановке или продолжении передачи потока данных. В принтере обычно установлен объем памяти намного меньший, чем объем 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. 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 принтеры обладают дополнительными коммуникационными возможностями, позволяя пользователю с помощью программного обеспечения осведомляться о состоянии принтера, конфигурировать параметры, которые ранее можно было установить только с помощью пульта управления на принтере.

После загрузки данных в память принтера его встроенный микропроцессор начинает обработку данных (начинается процесс интерпретации кода ). Часть принтера выполняющая обработку данных называется контроллером или интерпретатором 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 двухсторонняя печать и т.д.).

При выполнении форматирования в процесса интерпретации данных выполняются команды, указывающие, как содержимое документа должно располагаться на странице. В низших моделях принтеров основную часть процесса выполняет компьютер, который отправляет принтеру специальные инструкции, описывающие точное расположение каждого символа на странице. Старшие и более дорогостоящие модели принтеров выполняют форматирование самостоятельно и делают это намного быстрее, чем массовые принтеры. Точность отображения зависит от драйвера принтера. Принтер формирует документ путем интерпретации набора команд, которые определяют размер бумаги, расположение полей страницы, интервал между строками. Затем контроллер принтера помещает текст и графику в этот макет страницы и выполняет такие сложные процедуры, как выравнивание текста. Процесс форматирования включает и процедуру преобразование контуров шрифтов из векторной графики в растр. При появлении команды, задающей использование шрифта определенного типа и 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. В результате процесса форматирования с помощью детального набора команд определяется точное расположение каждого графического изображения и символа на странице документа.

В конце процесса интерпретации данных наступает этап растеризации. Контроллер выполняет команды для создания массива точек, которые затем будут перенесены на бумагу. Созданный массив точек помещается в буфер страницы и находится там до момента переноса на бумагу. Эффективность процесса растеризации зависит от количества установленной в принтере памяти и используемого разрешения в текущем задании печати. При монохромной печати каждая точка - это один бит памяти и разрешения 300 dpi необходимо больше 1 Мбайт памяти. При разрешении 600 dpi необходимый объем памяти равен уже 4 Мбайт и т.д.

В настоящее время существует два основных языка описания страниц - PCL и PostScript, ставших фактическим стандартом в компьютерной индустрии. Неважно, в какой программе был создан документ и в каком формате файла он был сохранен, но данные для печати должны быть преобразованы в поток данных языка описания страниц или поток ASCII-текста с escape-кодами. После растеризации изображение страницы сохраняется в памяти, а затем передается печатающему устройству, которое физически выполняет процесс печати.

Скорость работы принтера и его производительность во многом зависят от блока обработки изображения (форматера данных), который предназначен для обработки цифрового изображения, принятого в его оперативную память. Обработка принятого изображения может быть очень сложной, например, часто используются сложные алгоритмы обработки, обеспечивающие повышенное качество печати за счет сглаживания зубчатых и неровных краев при печати шрифтов, слежения за обеспечением высокой четкости печати векторных элементов; выполняется интеллектуальный анализ типа линий, автоматически различаются фотографии, текст и рисунки в пределах одной страницы; в зависимости от характера задания используются разные алгоритмы печати; осуществляется управление размером точки для обеспечения разрешения класса 2400 dpi из реальных 600 dpi путем пошагового (1-16 стадий) горизонтального контроля размера каждой точки и т. д.

Плата форматера по своему составу аналогична системной плате персонального компьютера. На ней находится достаточно мощный быстродействующий универсальный 32-х или 64-х разрядный микропроцессор. Микросхема используемая на форматере обычно является заказной, в качестве ее ядра используется достаточно мощный процессор, кроме того в микросхеме имеется ряд специализированных портов ввода/вывода.Этот микропроцессор и элементы, обеспечивающих его работу, являются основой платы форматера. На плате обычно размещают микросхемы DRAM, ПЗУ с «прошитой» в ней управляющей программой и программой обработки страниц, принятых из сканера для печати. В памяти форматера хранятся и различные используемые при печати шрифты, стандартные формы, которые необходимо часто печатать. Как правило, форматере мощного принтера имеется возможность расширять объем памяти и поэтому на плате обычно имеются специальные разъемы, в которые и устанавливаются модули расширенной памяти. Результаты «интеллектуальной обработки» в форматере изображения страницы (точечный растр) должны быть преобразованы в аналоговый вид, пригодный для управления включением луча лазера. Это преобразование выполняет цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) блока обработки изображения, который осуществляет управление лазером и преобразует цифровой сигнал изображения в одноканальный аналоговый сигнал управления яркостью свечения лазера на этапе формирования «скрытого изображения».

Современный лазерный принтер немыслим без возможности сохранения его настроек, таких как размер бумаги, выбранный шрифт, качество печати и ряда других. Поэтому на плате форматера, как правило, должна быть микросхема энергонезависимой памяти, которая и предназначена для хранения всех этих установок. В современной микроэлектронной технике в качестве энергонезависимой памяти применяются микросхемы флэш-памяти (Flash). Для работы любой микропроцессорной системы естественно имеется кварцевый синхрогенератор, который формирует тактовые импульсы, в соответствии с которыми осуществляются все циклы работы микропроцессора (в большинстве случаев синхрогенератор является встроенным в корпус микросхемы микропроцессора). Для связи, платами второго уровня управления, дополнительными устройствами (например с HDD, с компьютером), плата форматера имеет схемы подключения к одному или нескольким стандартным интерфейсам.