Периферийные устройства. 4

    Введение

    Несмотря  на головокружительное развитие информационных технологий, эра безбумажного делопроизводства, ожидающаяся со дня на день, пока не наступила. Более того, по прогнозам  Фонда систем подготовки электронных  документов (Electronic Document Systems Foundation), в  последующие пять лет доходы от электронных  печатных документов возрастут примерно на 63% и достигнут 118,2 млрд. долл. В  исследование включены доходы от продажи  услуг, оборудования, бумаги и расходных  материалов. Это означает, что нам  по-прежнему не обойтись без принтеров, способных превратить электронные  документы, хранящиеся в недрах компьютеров, в привычные и удобные для  чтения «твердые» копии. И, конечно, главная роль здесь отводится сетевым принтерам, так как вычислительные сети – мощное средство повышения эффективности работы как в деловой, так и в большинстве других сфер деятельности человека, подвергшихся автоматизации.  

    1. Анатомия принтеров

    1.1 Привод принтера. 

    "Сердце" любого страничного принтера - привод - конструкция, обеспечивающая продвижение  бумаги (или другого запечатываемого  материала) и нанесение на нее  сформированного изображения. Именно  привод, и только он, ограничивает  максимальную производительность  принтера - быстрее той скорости, на какую рассчитан его механизм, принтер печатать не может.  В сводной таблице на развороте вы можете найти как сетевые принтеры начального уровня с приводами производительностью от 10 страниц в минуту, так и очень мощные модели, например Typhoon 60 компании Dataproducts. Его максимальная скорость печати достигает 60 страниц формата А4 в минуту.

    Приводы страничных принтеров принципиально  не отличаются друг от друга. Ключевой элемент привода - вращающийся светочувствительный  барабан (девелопер). Его поверхность  заряжается, а затем при помощи системы линз и вращающейся зеркальной призмы (у лазерных принтеров; в светодиодных моделях компании OKI Data роль лазера, линз и призмы исполняет линейка  светодиодов) создается горизонтальная "развертка" сформированного изображения  на барабане. Те участки, куда попадает лазерный луч, теряют свой заряд. После  формирования одной строки барабан  поворачивается, и начинается формирование следующей. Заряженные частицы тонера, наносящиеся на барабан, остаются только на "засвеченных" участках и переносятся  на бумагу, соприкасающуюся с барабаном. Затем она подается в печку (фьюзер), где тонер расплавляется и  прочно закрепляется на поверхности  бумаги.

    Обычно  у младших моделей принтеров  емкость с тонером и девелопер  конструктивно выполнены в виде одного картриджа и заменяются вместе, а у более производительных устройств  их можно менять отдельно - в данном случае расходные материалы становятся дешевле. Производители принтеров  постоянно работают над повышением емкости тонер-картриджей. Например, у модели QMS 4060 тонер-картридж рассчитан  на печать 20 000 страниц с 5-процентным заполнением, а у новейших - Xerox DocuPrint N24 и N32 - 23 000 страниц. В принтерах Kyocera применяется уникальная технология, позволяющая добавлять тонер  из емкостей без использования картриджей. Компания Lexmark в качестве опции предлагает для принтеров серии Optra S картриджи  повышенной емкости - 17 600 страниц. Но "чемпионом" в этой области стал принтер Typhoon 60: емкость его картриджа позволяет  напечатать 50 000 страниц (в картридже  находится 10 пластиковых пакетов  с тонером, заменяющимся автоматически).

    Есть  еще одна важная характеристика, определяемая возможностями привода, - физическое разрешение (количество точек изображения, которые размещаются на отрезке  длиной один дюйм). Физическое разрешение определяется прежде всего размером точки луча лазера и прецизионностью  механизма его перемещения. Значение 600 точек на дюйм (dots per inch, dpi) стало  уже стандартом. При таком разрешении даже в самых мелких текстах глаз не способен различать "зубчики", заметные при разрешении печати 300 точек  на дюйм. Кроме того, большинство  производителей принтеров реализуют  в выпускаемых ими моделях  различные технологии сглаживания. Они повышают четкость печати линий  и углов (см. врезку "Технологии повышения  качества печати"). Подобные технологии получают названия Fujitsu Enhanced Imaging Technology (FEIT), Minolta Fine-Art, Epson BiRITech или HP Resolution Enhancement technology (REt).

    Несколько сложнее дело обстоит с печатью  графики. Для передачи полутонов  в полиграфии традиционно используются растры. Количество передаваемых полутонов  зависит от размера элемента растра. Например, для передачи 16 (а точнее 17, если считать белый цвет) градаций серого необходима ячейка размером 4х4 точки, для 256 градаций - 16х16 точек. Но в  последнем случае при разрешении 600 точек на дюйм ячейка растра окажется слишком крупной. Иными словами, линиатура растра (количество его  элементов на один дюйм) будет равна 600 : 16 = 37,5 линий на дюйм (lines per inch, lpi). Поэтому производители принтеров  используют различные "уловки", чтобы  повысить качество печати полутоновых  изображений.

    Во-первых, повышается разрешение печати. Повысить физическое разрешение привода более 600 точек на дюйм сложно, поскольку  размер пятна инфракрасных лазеров, используемых в принтерах, довольно велик. Одной из немногих компаний, чьи принтеры обладают физическим разрешением 1200 точек на дюйм, является Lexmark. Кроме  того, осенью 1997 года фирма OKI Data представила  собственную разработку - линейку  светодиодов с разрешением 1200 точек  на дюйм. Она используется в старших  моделях светодиодных страничных принтеров, ориентированных на издательские приложения.

    Многие  другие производители используют иные методы повышения разрешения. Тогда  в спецификациях принтеров появляются пометки типа "эквивалентные распечаткам  с разрешением 1200 точек на дюйм" или "класса 1200 точек на дюйм", или "адресуемое разрешение 1200 точек  на дюйм". Обычно достигается это  путем применения особых алгоритмов модулирования лазерного луча. В  свое время LaserMaster предлагала специальные  комплекты плат и кабелей, позволяющих  повысить разрешение печати принтеров HP LaserJet 4 до 1200 точек на дюйм.

    Во-вторых, качество передачи полутонов можно  повысить за счет специальных методов  формирования элементов растра.

    На  качество оттиска влияют также свойства тонера. Например, в принтерах HP LaserJet и Lexmark Optra применяется специальный  мелкодисперсный тонер; а компания OKI Data разработала полимеризированный, закрепляющийся на бумаге при меньшей  температуре и значительно быстрее, чем прежде. 
 

    1.2 Процессорный модуль. 

    Несмотря  на то что максимальную производительность печати определяют характеристики привода, реальная скорость принтера может оказаться  меньше. Прежде чем луч лазера начнет разряжать барабан, "мозг" принтера (его процессор) должен сформировать данные об изображении. В большинстве  современных устройств применяются  те или иные модели RISC-процессоров: Intel 80960, AMD 29040, NEC VR4300, MIPS 3000 и даже PowerPC 603e. Тактовые частоты процессоров, установленных  в принтерах HP LaserJet 4000, Minolta, FS-7000 компании Kyocera и QMS 2060, 4060 достигают 100 МГц, а в модели QMS 2425 Turbo - 133 МГц! Такие высокопроизводительные контроллеры, ориентированные на обработку больших объемов однородных графических данных, успешно справляются с огромной вычислительной нагрузкой при растрировании изображений. Если изображение форматом А4 с разрешением 600 точек на дюйм занимает около 4 Мбайт памяти (без применения алгоритмов уплотнения), то при увеличении до 1200 точек на дюйм эта цифра достигает уже 16 Мбайт. Поэтому "интеллект" принтера должен подкрепляться соответствующим объемом памяти.

    Обычно  в стандартных конфигурациях  страничных устройств его бывает недостаточно не только для высокопроизводительной печати, но и для вывода сложных  графических изображений. Здесь  можно отметить старшие модели компании QMS, поставляемые с 32 и даже 48 Мбайт  оперативной памяти, а также Lexmark Optra N Pro - 32 Мбайт. Во всех принтерах существует возможность ее расширения до приемлемых объемов. Но следует учитывать, что  многие производители предлагают собственные  модули расширения памяти по головокружительным ценам. Поэтому важно уточнить, нельзя ли в таком случае использовать обычные  модули SIMM. Об этом не пишут в спецификациях, однако могут сообщить в доверительной  беседе. Для снижения требований к  объему памяти применяются различные  технологии уплотнения изображений  в памяти (например Adobe Memory Booster), именуемые  технологиями уплотнения памяти. Это  позволяет выполнять обработку  сложных изображений в принтерах  с небольшими объемами установленной  оперативной памяти.

    В некоторых моделях, например серий Optra S и LaserJet 4000, предусматривается установка  до 4 Мбайт энергонезависимой флэш-памяти для хранения загружаемых шрифтов, форм и макрокоманд.

    Значительно повышает производительность печати установленный  в принтере жесткий диск. Кроме  хранения шрифтов, форм и макрокоманд, его используют для буферизации  заданий на печать, а также реализации технологий сборки копий при размножении документов. При необходимости вывода нескольких копий документов по сети пересылается лишь один "комплект" страниц. Он сохраняется на жестком диске, после чего документ выводится столько раз, сколько заказал пользователь, причем все страницы каждой копии документа последовательно собираются. Например, при печати двух копий документа из 3 страниц листы выводятся в следующей последовательности: 1, 2, 3, 1, 2, 3. В принципе, для реализации сборки копий наличие жесткого диска необязательно, однако при увеличении количества страниц в документе объем необходимой памяти также увеличивается.

    Наличие жесткого диска позволяет разгрузить сеть при печати нескольких копий  документов: страницы пересылаются только один раз, после чего необходимое  количество копий распечатывается  с встроенного диска. Подобная технология сейчас реализована в принтерах  почти всех ведущих производителей. В новых принтерах DocuPrint N24 и N32 компании Xerox, а также моделях QMS, начиная  с 2060 BX (технология Crown), задания на жестком  диске для печати нескольких копий  хранятся уже в растрированном виде, что еще более ускоряет размножение  документов.

    В принтерах серии Lexmark Optra S жесткий  диск находит еще одно необычное  применение. Если во время печати задания, сохраненного в буфере на встроенном жестком диске, принтер выйдет из строя, то жесткий диск можно снять  и перенести на другое печатающее устройство той же серии, а затем  распечатать задание повторно. 

    1.3 Язык управления принтером 

    Любой принтер должен понимать, что от него требуется. Иными словами, поскольку  все задания на печать кодируются на определенных языках, их должен уметь  интерпретировать контроллер принтера. В настоящее время в страничных принтерах для деловых применений наиболее часто используется язык PCL (Printer Control Language), разработанный компанией Hewlett-Packard для серии лазерных принтеров LaserJet. Версию PCL5e поддерживают практически все существующие на рынке модели. Появление PCL6 позволило многим производителям создать принтеры, поддерживающие и эту версию языка.

    Однако  при выборе принтера для работы в  смешанных средах, а также для  издательских приложений желательно сразу  приобретать модель с поддержкой языка Adobe PostScript, поскольку он служит стандартом де-факто на платформе Macintosh и в настольных издательских системах. В 1997 году компания Adobe выпустила новую  версию языка PostScript Level 3. Среди представленных в таблице печатающих устройств Level 3 поддерживается пока только новой моделью компании Apple - LaserWriter 8500. Однако для моделей N24 и N32 Xerox подписала с Adobe соглашение. В соответствии с ним модернизация интерпретатора PostScript, стандартно встроенного в такие принтеры, до версии Level 3 будет выполняться бесплатно. Причем технически данный процесс ничем не отличается от установки новой версии программного продукта, т. к. микрокоды PostScript хранятся во флэш-памяти. Среди возможностей новой версии языка - непосредственная печать файлов в формате Adobe Acrobat и встроенный узел Web. Кстати, такие узлы Web имеются и в некоторых сетевых принтерах, не поддерживающих Level 3. Следует учитывать, что при использовании PostScript минимальный объем оперативной памяти обычно больше, нежели в режиме PCL. Для печати с разрешением 600 точек на дюйм объем памяти, как правило, должен составлять не менее 6 Мбайт.

    При выборе принтера с поддержкой обоих  языков предпочтение следует отдавать тем моделям, где реализована  функция автоматического определения  типа задания. Переключение между интерпретаторами PCL и PostScript здесь выполняется автоматически: специальные программы анализируют  входной поток данных и выделяют в нем участки, характерные для  определенного языка, а затем  направляют их для обработки соответствующему интерпретатору. Большинство приложений облегчают задачу определения языка, дополняя задания на печать командами языка управления заданиями (Printer Job Language, PJL): его "понимает" каждый принтер.

    Не  все PostScript-интерпретаторы разрабатываются  компанией Adobe. Часто подобные "клоны" обходятся дешевле и имеют  большее быстродействие, чем оригиналы. Однако специалисты по издательским технологиям стараются использовать только продукты компании Adobe (по той  же причине, по какой они чаще приобретают  более дорогие оригинальные компьютеры Macintosh компании Apple). Впрочем, если вы не "зациклены" на полиграфии, поставщик  интерпретатора PostScript для вас не особо важен.

    Однако PCL и PostScript не исчерпывается все многообразие языков описания страниц. Существует еще  несколько специализированных языков, ориентированных на определенные сферы  применения. Например, модели Dataproducts эмулируют  линейные промышленные принтеры, представляющие собой отдельный класс сетевых  печатающих устройств. Среди прочих производителей линейных принтеров - компании Printronix и Tally Printer.

    Пакет ImageServer, устанавливаемый обычно в  качестве опции для моделей QMS, позволяет  передавать сжатые графические файлы, которые будут распаковываться  контроллером принтера и выводиться на печать. В свое время такая  технология была разработана для  ускорения печати фотографий, полученных со спутников-шпионов.

    Кроме "компьютерных", нельзя забывать и о поддержке русского языка. В графических средах языковые проблемы обычно решаются легко. Однако при необходимости  печати из приложений DOS (что бывает не так уж редко) дело обстоит иначе. Не все производители, чьи принтеры продаются в России, встраивают в  свои модели соответствующие аппаратные шрифты (в режиме PCL) и поддержку  кодовой таблицы 866 для русского языка. В частности, его поддержка установлена во всех сетевых принтерах Lexmark, Hewlett-Packard, Oki DATA, Minolta, большинстве моделей QMS и Xerox.

    1.4 Сетевые интерфейсы 

    Производительность  печати во многом зависит и от того, с какой скоростью в принтер  поступают данные. В настоящее  время стандартным для всех них  стал параллельный интерфейс. Существует несколько его модификаций. Версия, удовлетворяющая стандарту IEEE-1284, или  расширенный параллельный порт (Enchanced Parallel Port, EPP), позволяет передавать данные со скоростью до 1 Мбайт в секунду. В таблице "Интерфейсы" представлены скорости передачи данных различных интерфейсов, используемых в сетевых принтерах.

    Однако  сетевые интерфейсы обеспечивают более  высокую производительность и функциональность. Именно наличие сетевых интерфейсных плат дает возможность подключать принтеры непосредственно к локальной  сети. Чаще всего в качестве сетевых  плат используются различные варианты Ethernet. Обычно они позволяют обмениваться данными со скоростью не более 10 Мбит/с (до 16 Мбит/с для плат TokenRing), но в аппараты компании Lexmark серии Optra S можно устанавливать даже платы Ethernet со скоростью 100 Мбит/с.

    Нередко в принтерах имеется сразу  несколько одновременно установленных  интерфейсов. В таких случаях  важно, чтобы была реализована возможность  одновременного приема данных через  несколько портов, как, например, в  модели QMS 4060. Кстати, в QMS, начиная с  модели 2060, встроены порты SCSI для подключения  внешнего жесткого диска.

    Компания Hewlett-Packard в своем новом принтере LaserJet 4000 реализовала технологию JetSend, позволяющую периферийным устройствам  непосредственно обмениваться информацией. Например, это могут быть принтер и сканер. Однако пока других устройств, поддерживающих JetSend, на рынке не появилось.

    Особого упоминания заслуживает принтер DDS 24 компании Dataproducts. В его стандартную  конфигурацию помимо сетевой платы  входит и факс-модем.

    Почти все современные сетевые платы  поддерживают несколько протоколов, в том числе основные сетевые  протоколы: IPX/SPX, TCP/IP и NetBIOS. Для работы с компьютером Macintosh полезно воспользоваться  поддержкой протокола EtherTalk (TokenTalk для  плат TokenRing). А если у вас есть компьютеры, работающие под управлением одной  из версий Unix, следует уточнить, поддерживают ли сетевые программные средства для управления принтерами данную ОС.

    В комплекте с сетевыми печатающими  устройствами поставляются программы  администрирования JetAdmin компании Hewlett-Packard, CrownAdmin - QMS, CentreWare - Xerox, MarkVision компании Lexmark и другие. Все они обладают широкими возможностями по управлению, конфигурированию и отслеживанию состояния своих "подопечных". Обычно в "джентльменский" набор входят возможности управления заданиями на печать, разграничения  доступа, дистанционной установки  драйверов и диагностики состояния  принтеров (наличие бумаги и тонера, обнаружение неисправностей).

    Пакет PrinterMap, разработанный Xerox, основан на Простом протоколе управления сетью (Simple Network Management Protocol, SNMP). Он позволяет  отслеживать состояние и управлять  всеми SNMP-совместимыми принтерами (независимо от их производителя), подключенными  к локальной сети, отображая расположение сетевых печатающих устройств в  виде графической карты.

    Программа EPSON NET предназначена для выполнения централизованного администрирования  не только лазерных, но и других принтеров Epson, подключенных к локальной сети или машинам пользователей сети.

    Пакет QFORM компании QMS, поставляемый как опция, распознает в потоке заданий на печать данные для заполнения электронных  форм, хранящихся на встроенных жестких  дисках принтеров. При необходимости  эта программа может даже распределять печать заполненных с локальных  рабочих мест форм между несколькими  принтерами. 
 

    1.5 Лотки для бумаги 

    Принтеры  подобны журналистам: их работу оценивают  по количеству и качеству "испачканной" бумаги. Прослеживается даже некоторая  взаимная связь: чем плодовитее журналист, тем больше работы у принтера. Однако масштабы такой деятельности просто несоизмеримы. Сетевые принтеры, в  отличие от журналистов, обладают порой  просто колоссальными возможностями  по "обработке" бумаги и других запечатываемых материалов.

    Закономерности  здесь довольно очевидные: чем высокопроизводительнее устройство, тем большая емкость  его входных и выходных лотков. Так, например, в Typhoon 60 компании Dataproducts или QMS 4060, предусмотрена возможность  загрузки в различные лотки 5000 и 4500 листов бумаги. Запечатываются обычно бумага, этикетки и пленки плотностью от 60 до 200 г/м². Здесь особенно выделяются модели серии Optra S компании Lexmark. Они способны работать с виниловой пленкой плотностью до 300 г/м²!

    При выборе устройства следует обращать внимание на их стандартные конфигурации и наличие дополнительных и специальных  лотков подачи, таких как универсальные, для различных форматов, или лотков для подачи конвертов.

    Для многих принтеров предусмотрены  возможности дуплексной печати (либо стандартно, либо в качестве опции). Данная функция позволяет добиться значительной экономии бумаги.

    Еще разнообразнее финишные устройства. Прежде всего это различные приемные лотки. Существуют конструкции, выполняющие  разделение копий со сдвигом, а также  подборщики с несколькими лотками. Ряд компаний предлагает подборщики с почтовыми ящиками, закрывающимися на ключ. Новые принтеры DocuPrint N24 и N32 компании Xerox рассчитаны на использование  электронных почтовых ящиков. При  выводе заданий на печать задается пароль, и оно не печатается сразу, а сохраняется на жестком диске. После этого клиент может набрать  пароль на панели управления принтера, и задание напечатается непосредственно  при нем.

    Последняя "мода" среди изготовителей  принтеров - это подборщики со встроенными  стиплерами. Обычно они отличаются между собой количеством и  расположением позиций для скрепления бумаги: в некоторых устройства одна, а в некоторых - три. Драйвер Xerox в  зависимости от формата печати способен сам выбирать правильную позицию  для скрепления по умолчанию.

    Весьма  оригинально дополнительное устройство, предлагаемое для принтеров QMS - "in-line"-упаковщик  писем в конверты, что особенно ценно в предпраздничные дни. 
 

    1.6 Перспективы сетевой печати 

    Как уже упоминалось вначале, скоростные и надежные сетевые печатающие устройства нужны - просто необходимы - пользователям  сегодня, но еще более нужны они  будут в ближайшем будущем. Дальнейшее развитие сетевых технологий печати ориентируется, прежде всего, на расширение спектра предоставляемых пользователям услуг, в том числе "печати по требованию", на увеличение доли полноцветных принтеров и снижение себестоимости печати в цвете, а также облегчение управления процессами печати.

    Знаменитая  фраза "скупой платит дважды" как  никогда лучше подходит для процесса выбора сетевого принтера. Сэкономив  при выборе печатающего устройства, вы обрекаете себя на дополнительные затраты при его эксплуатации, причем потерянное время, как правило, обходится дороже денег.

    Автор благодарит работников представительств в России компаний Epson, Hewlett-Packard, Lexmark, Oki DATA, Xerox, Minolta, а также российских фирм DPI, Neuhause, SoftUnion и Argussoft за помощь, оказанную  при подготовке статьи.  
 

    1.7 Технологии повышения качества печати

    При печати текста, линий и углов на них могут возникать "зубчики". Для сглаживания таких неровностей  производители принтеров применяют  особые алгоритмы, общий принцип  работы которых состоит в смещении некоторых "неудачно" расположенных  точек, а также размещении дополнительных точек уменьшенного размера.

    Для повышения качества репродуцирования полутоновых изображений применяются  другие методы. Рассмотрим их на примере  технологий PictureGrade и 1200 Image Quality, применяемых  в принтерах Optra компании Lexmark (в моделях  принтеров других компаний применяются  похожие алгоритмы).

    На  верхней схеме рис. 2 представлены заполненные элементы полутонового растра PictureGrade при разрешении 600 точек  на дюйм. В каждой ячейке, расположенной  под углом 45 градусов, 128 точек. Реальная линиатура растра - 53 линии на дюйм.

    На  средней схеме показано, как каждый элемент разбивается на четыре подэлемента, расположенных уже с эффективной  линиатурой 106 линий на дюйм. Элемент  растра формируется в каждом из подэлементов, но количество заполняющих их точек  отличается от количества точек в  трех соседних подэлементах не более  чем на единицу, поскольку функция  заполнения растра при формировании подэлементов всегда учитывает состояние  трех соседних. Таким образом размер элементов растра уменьшается в  четыре раза с сохранением количества передаваемых полутонов - 128.

    Технология 1200 Image Quality работает на другом принципе. Каждая "точка" с разрешением 600х600 dpi разделяется на несколько временных  интервалов (см. рис. 1). При перемещении  лазера вдоль страницы точнее, барабана), он в определенной точке включается, а в другой точке - выключается. Разумеется, речь идет только о горизонтальной развертке. Вертикальное разрешение зависит  от перемещения бумаги. Чем большее  количество временных интервалов лазер  горит, тем большая область страницы засвечивается. Соответственно, увеличивается  размер точки. В технологии 1200 Image Quality каждая точка описывается 4-разрядным  числом, которое преобразуется в  соответствующую интенсивность  луча лазера (длительность включения). В результате каждая отдельная точка  может иметь разные размеры. В  сочетании с PictureGrade эта технология позволяет воспроизвести 256 градаций серого при эффективной линиатуре  растра 141 линия на дюйм. 

    1.8 Интерфейсы 

    2. Монохромные сетевые принтеры

    Полный  и всесторонний обзор сегодняшнего рынка сетевых принтеров просто невозможен, поскольку тот пухлый том, который получится по окончании  работы, устареет в день выхода. Поэтому  я предлагаю избрать другой путь и рассмотреть лишь наиболее производительные модели (со скоростью печати свыше 16 страниц в минуту), достаточно широко распространенные на российском рынке  и успевшие хорошо себя зарекомендовать.