Лазер 2003. Теория

Дмитрий Лаптев, laptev@computerra.ru Тестовая лаборатория Ferra Версия для печати

Типичный портрет персонального принтера: цена до $350–400, скорость на уровне 12–16 страниц в минуту, допустимая нагрузка не более 15 тысяч страниц в месяц, GDI-драйвер (либо фирменный язык управления, предполагающий растеризацию изображения средствами драйвера и ЦП компьютера). В качестве интерфейса непременная парочка из параллельного и USB-портов, объем собственной памяти скромный (4–8 Мбайт), а у дешевых моделей к тому же нерасширяемый (в чем и нет необходимости ввиду «софтовой» сущности драйвера).

Аппарат другой категории (от $350–400 и выше), рассчитанный на «расшаривание» среди десятка-другого пользователей в локальной сети, по замыслу конструкторов, должен выдавать на-гора 16–20 страниц в минуту, прокатывать порядка 40 тысяч листов в месяц, иметь как минимум PCL-драйвер, в большинстве моделей дополняемый эмуляцией PostScript (Level 2 или 3). Последнее обстоятельство заставляет наращивать память, поскольку для печати графики с разрешением 1200 dpi даже 32 мегабайта — ни в коем случае не излишество. Портрет дополняет опциональная сетевая карта, логичная вещь для сетевого же принтера, хотя в большинстве случаев неоправданно дорогая (по сравнению с обычными компьютерными сетевыми картами).

Добавочные штрихи к портрету любого лазерника может дать образ идеального принтера, который печатает быстро, на любом типе бумаги, автоматически заполняет обе стороны листа, практически бесшумен, не выделяет вредных веществ, работает на мелком легкоплавком тонере (экономит сам тонер и электроэнергию), имеет собственный мощный процессор и поддерживает языки печати (экономит ресурсы компьютера). И, конечно, обеспечивается емкими, недорогими картриджами и сам недорого стоит (экономит деньги в чистом виде). Если принтер еще и блеснет качеством печати, то шанс на высокую оценку в практической части нашего теста у него повышается драматически, как пишут в плохо переведенных руководствах.

Электрофотография
Классический лазерный принтер располагает единственным источником света — лазером мощностью несколько десятков милливатт и с длиной волны 700–800 нм, который точечно наэлектризовывает барабан со светочувствительным покрытием. Для того чтобы покрыть всю область печати по ширине листа, луч отклоняется подвижной оптической системой, состоящей из линз и зеркал. Недостаток такой схемы легко показать на примере прожектора. Если луч прожектора направлен перпендикулярно плоскости, мы получаем круглое пятно света, во всех иных случаях пятно становится эллиптическим, с большей площадью. То есть максимальное разрешение печати достигается в центре листа и падает по мере приближения к краю. Но визуально определить дефекты фокусировки современного лазерного принтера непросто, потому как технология давно отшлифована до мелочей — сечение луча имеет запас под искажения, а оптическая система сводит последние к минимуму.

На счету другой, менее распространенной, но не менее перспективной светодиодной технологии проблем с фокусировкой даже теоретически быть не может. А замена оптической системы с подвижными элементами линейкой «лампочек» позволяет добиться большей компактности. Что касается теоретической возможности достичь большей скорости прорисовки (светодиоды зажигаются независимо друг от друга, тогда как лазер теряет время на пробег по всем точкам строки), на практике множество светодиодов не имеют преимуществ перед единственным лазерным лучом, поскольку скорость прорисовки не является главным тормозом в системе, у лазерника кроме оптики хватает неповоротливых элементов.

Вообще, если сравнивать две технологии, теоретически светодиоды имеют массу преимуществ, но на самом деле у них не все так гладко. В первую очередь с разрешением — даже у лучших моделей разрешение по ширине листа остается на уровне 600 dpi. Этим, наверное, и объясняется, что пока выбор между светодиодным принтером и чистокровным лазерником фактически означает выбор между изделиями фирмы Oki и всех остальных производителей. Но чего у светодиодных моделей не отнимешь — это дешевизны, именно принтеры Oki первыми получили статус «домашних».

Конструкция, тонер, деньги
Total Cost of Ownership — совокупная стоимость владения, едва ли не самая модная тема, коснуться которой считает обязательным пиар любой «принтерной» компании (уж у нас-то эта самая стоимость минимальная!).

Технологически себестоимость печати теснее всего связана с конструкцией печатного узла, который либо совмещает в себе емкость с тонером и фотобарабан, либо использует раздельные картриджи. И поскольку ресурс барабана, объем тонера и официальный ресурс механики самого принтера сильно разнятся у разных моделей, однозначно судить о выгодности того или иного подхода нельзя, да и особенности эксплуатации принтера могут легко перечеркнуть все прочие соображения. Но совершенно точно можно сказать, что достоинство совмещенного картриджа — в очень простом рецепте восстановления исходного качества печати. Достаточно лишь купить новый оригинальный картридж и — voila!

С раздельной схемой все чуть сложнее. Если вдруг замечательный высокопрочный барабан при очередной не вполне аккуратной смене тонерного картриджа начал безбожно «полосить», то остается либо самостоятельно его почистить (что далеко не просто), либо вырабатывать остаток ресурса барабана, любуясь на второсортные отпечатки. Либо — досрочно купить новый и относительно дорогой drum-unit¹, поскольку какая-либо гарантия на расходники распространяется крайне редко (барабаны Kyocera, пожалуй, — единственное исключение).

Зато в схеме с раздельным картриджем процедура самостоятельной заправки тонера (дружно осуждаемая всеми, за исключением разве что фирмы Xerox) реализуется очень легко. И в тоже время именно этим делом проще всего навредить барабану, даже соблюдая предельную аккуратность, ведь «неродной» тонер запросто может прийтись принтеру не по вкусу. Круг замыкается.

Память и языки
Лазерный принтер по своей натуре — растровое 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» — перенести изображение на бумагу «точка в точку» едва ли получится. Его, как правило и как минимум, придется пересчитать в другое разрешение (масштабировать).

Первый этап интерпретации данных выполняет собственно программа, отправляющая задание на печать. В Windows любое приложение описывает изображение с помощью стандартного набора команд GDI (Graphics Device Interface — модуль Windows, интерпретирующий свои универсальные команды печати в инструкции, понятные драйверам различных устройств ввода-вывода). В своей работе GDI может пользоваться файлом-буфером в формате EMF или RAW — первый обеспечивает чуть большую производительность и занимает меньше места на диске, второй имеет смысл выбирать лишь при возникновении проблем с печатью (сделать это можно в «Свойствах принтера»). Далее инструкции подхватывает драйвер, алгоритм его работы напрямую зависит от используемого принтером языка описания объектов печати.

В низу принтерной иерархии обитают так называемые GDI-принтеры, их легко узнать по чисто символическому объему памяти, как правило, без возможности наращивания. Работают они только под Windows, и всю рутину по преобразованию объектов в стройные шеренги пикселов (образ страницы) выполняет драйвер при поддержке центрального процессора. Что, впрочем, не бог весть как напрягает последний, ведь недорогие принтеры (к ним преимущественно и относятся GDI-модели) работают не быстро и в мощном входном потоке не нуждаются. Для таких принтеров нет ничего страшного в том, что часть страницы не уместится в памяти, в этом случае организуется динамическая подкачка данных во время печати (фактически собственная память принтера служит лишь сглаживающим буфером, на случай временного захвата центрального процессора ресурсоемким заданием).

К следующему, и самому многочисленному классу относятся модели, обученные языку PCL (Printer Control Language). Этот язык разработала компания Hewlett-Packard для своих струйных DeskJet и лазерных LaserJet, но он оказался очень удачным компромиссом между полностью «программными» моделями и дорогими PostScript-принтерами и был поддержан большинством производителей. В зависимости от версии PCL растеризацией может заниматься как драйвер (PCL 3), так и процессор принтера (современные версии — PCL 5 и PCL 6). PCL-принтеры обычно имеют буфер памяти объемом до 8–16 Мбайт, чего вполне хватает даже для печати сложных документов в разрешении до 1200 dpi, поскольку язык PCL весьма экономичен. Преимущество перед программной растеризацией имеется даже при печати исходно растровых изображений, поскольку в PCL предусмотрен эффективный алгоритм компрессии, ускоряющий передачу данных.

И, наконец, вершина программистской и инженерной мысли — аппаратно-независимые языки для описания страниц. В первую очередь, это популярный Adobe PostScript, сюда также можно отнести совместимый с ним язык Kyocera KPDL. Идея «постскрипта» проста и понятна — сделать так, чтобы распечатки одного и того же документа, выполненные на разных принтерах, выглядели бы идентично. Никаких других преимуществ и добавочной функциональности PostScript не несет (напротив, он практически не дает возможности отрегулировать качество изображения из драйвера), а в части объемов захватываемых ресурсов существенно превосходит PCL.

Перед печатью каждой страницы все относящиеся к ней данные должны полностью уместиться в памяти принтера, кроме того, должна остаться свободная память для преобразований, иначе распечатка будет обрезана или искажена. Поэтому даже имея PostScript-принтер, особенно подключенный к локальной сети, имеет смысл установить и по умолчанию использовать PCL-драйвер, обращаясь к «постскрипту» лишь в случаях, когда требуется особая точность воспроизведения электронного документа на бумаге. Благо практически всегда такие принтеры опознаются системой двояко, с установкой двух драйверов — PS и PCL.

Вопросы качества
Печать водостойкого текста на разнообразной и не обязательно высококачественной бумаге — исконное занятие лазерных принтеров. Здесь улучшать и впрямь уже практически нечего; более того, характерное даже для недорогих современных лазерников разрешение — 1200 dpi — избыточно для печати текста с кеглем от десяти пунктов и выше (поэтому в установках по умолчанию для всех принтеров фигурирует значение 600 dpi, вне зависимости от истинного максимального разрешения).

С графикой все иначе. Полутона, фотографии, плавные заливки передаются пока что с качеством, далеким от идеала даже на лучших моделях. И здесь попытки поправить дело очень даже оправданны. А на сегодняшний день они сводятся к применению фирменных технологий трех типов:
• Избирательное повышение разрешения для передачи фрагментов графики и заливок. Надо отметить, что скорость печати большинства лазерных принтеров вовсе не пропорционально зависит от выбранного разрешения (в отличие от струйных), поэтому экономия времени от перехода c истинных 1200 dpi на «интеллектуально-интерполированные» может быть скромной. С другой стороны, переданное с меньшим разрешением изображение быстрее готовится к печати и занимает меньше места в буферах, что особенно важно для сетевых принтеров. Качество же интерполяции бывает разным (это наглядно показано в практической части тестирования).

Особенно часто «фокусы» с разрешением практикует Hewlett-Packard в разных вариантах технологии HP REt. По идее этой технологии, каждая точка в режимах печати с немаксимальным разрешением представляет собой матрицу из элементарных пикселей. Во время печати могут «закрашиваться» как точка целиком, так и лишь отдельные подпиксели (для передачи тонких контуров графики или полутонового растра).

Kyocera и Lexmark вместо привычных 600х600 и 1200х1200 dpi предлагают нестандартные режимы, например 2400х600 dpi. Визуально такое разрешение выглядит почти как стандартные 1200 dpi и достигается не с помощью механики, а путем изменения диаметра точки и ее смещения относительно основной сетки базового разрешения.

• Сглаживание контуров букв — очень модная ныне операция. Поддержка разных алгоритмов аналогичного назначения встраивается и в драйверы видеокарт (Matrox Glyph Antialiasing), и в операционные системы (Clear Type в Windows XP). Конечно, никакой аппаратной поддержки принтер не оказывает, всю работу выполняет драйвер, поэтому речь идет лишь о допечатной обработке данных, а во время печати уже включаются по мере надобности технологии первого типа. Разумеется, сглаживание работает в случаях, когда текст передается как графика, если же используются встроенные в принтер шрифты — масштабирование и приведение их в надлежащий вид остаются на совести собственного контроллера принтера.

• Улучшенная передача оттенков серого. С полутоновой графикой у черно-белых лазерников возникают наибольшие проблемы, что и понятно, и целиком едва ли устранимо. Полностью идентичных градиентов не дают даже родственные принтеры, принадлежащие к одной марке. Пожалуй, из всей кипы тестов лишь проверка «цветопередачи» не требовала тщательного обозначения условий тестирования — разница между разрешением в 600 и 1200 dpi видна сразу, как и включение/выключение фирменных технологий.

Тем временем разрешение в 1200 dpi технически позволяет сделать малозаметной зернистость полутонов, фактически дело лишь за программной поддержкой. Вот она-то по не совсем понятной причине идеально работает лишь в единичных случаях, хотя общий прогресс, безусловно, виден.

Многие принтеры подсчитывают число отпечатков, благодаря чему можно примерно оценить ресурс расходников. Нужно лишь учесть, что официальный ресурс барабана указывается для непрерывной печати. Если печатать только одностраничные документы, ресурс в пределе может сократиться втрое. В реальных условиях, разумеется, имеет место некое среднее значение; практически для барабана, рассчитанного на 12 тысяч копий, нормальной нагрузкой можно считать 9–10 тысяч, после печати которых качество неизбежно «поплывет». Дело в том, что перед печатью документа (и сразу по окончании) принтер делает холостой оборот фотобарабана для очистки его от остатков тонера.

На общем фоне выделяется почин компании Panasonic, предложившей в недорогой категории принтер с автоматическим «дуплексом» (устройством для двусторонней печати), что уже повлияло на стратегию других производителей — у многих моделей дуплексная приставка поставляется как опция. Пользователь сам решает, что ему важнее, — очевидное удобство двусторонней печати или связанные с этим снижение скорости печати, увеличение габаритов принтера и возрастающая чувствительность к толщине бумаги (обычно не больше 90 г/м2).

Обновляемый BIOS (или, более точно, firmware) — тоже не просто дань моде. Принтер, особенно самостоятельно растеризующий изображение, имеет довольно-таки сложное программное обеспечение на борту. И замечательно было бы оставить возможность для устранения ошибок, оптимизации кода и т. п. (в конце концов, сама возможность пообещать покупателям, что их приобретение со временем будет становиться только лучше, дорогого стоит). Меж тем далеко не все производители реализовали эту функцию на высоком уровне, а в качестве положительного примера можно назвать модели Samsung, предусматривающие для обновления firmware закачку данных через USB-порт.

Вот, пожалуй, и все основные штрихи к портрету нашего лазерного современника. Теоретическая болтология закончена, переходим к практике...