Рисунок 11 - Корпус сканера

Корпуса большинства выпускаемых сегодня сканеров для дома и офиса, в целях снижения стоимости, полностью сделаны из пластмассы. В этом случае, необходимую прочность конструкции придают ребра жесткости.

Рисунок 12 - Расположение основных функциональных узлов сканера

Немаловажным элементом корпуса является транспортный фиксатор, показанный на рисунке 12, который уберегает сканирующую каретку от повреждений при транспортировке сканера. Необходимо помнить, что перед включением любого сканера, оснащенного таким фиксатором, нужно осуществить его разблокировку. В противном случае, можно повредить механизмы аппарата.

Корпус аппарата должен быть герметичным, без каких-либо щелей (даже технологических). Должна существовать возможность отделения крышки планшета. Такое свойство аппарата особенно полезно при сканировании таких оригиналов, как толстые книги или журналы.

Края планшета должны иметь пологий спуск - это облегчает задачу по быстрому извлечению оригинала со стекла. Кроме того, между стеклом и планшетом не должно быть никакого зазора, который препятствовал бы извлечению оригинала. Имеется разметка по периметру планшета.

Все сканеры управляются с персонального компьютера, к которому они подключены, а необходимые настройки перед сканированием задаются в пользовательском окне управляющей программы. По этой причине, сканерам для дома и офиса совсем не обязательно иметь собственный блок управления. Однако многие производители идут навстречу самым неподготовленным пользователям, и устанавливают (обычно на лицевую панель) несколько кнопок "быстрого сканирования".

Рисунок 13 - Кнопки быстрого сканирования

На рисунке 13 видно, что каждой кнопке соответствует определенный значок. Типовые функции быстрого старта обычно подразумевают запуск стандартной операции сканирования, с выводом на принтер, с последующей отправкой по электронной почте, по факсу и т.п. Для той или иной кнопки заданы конкретные параметры качества сканирования. Нажатие на ту или иную кнопку сначала приводит к запуску на компьютере приложения (если таковых несколько), отвечающего за вызываемую операцию. Далеко не все SOHO-сканеры снабжены собственным блоком управления, а в профессиональных аппаратах такие элементы отсутствуют.

Абсолютно в каждом сканере используется свой осветитель. Так называется небольшой и мощный модуль, в задачу которого входит включение и выключение лампы сканера (или того, что эту лампу заменяет). В CIS-сканерах в качестве источников света применяют светодиодную линейку, за счет чего данный класс аппаратов потребляет так мало энергии.

В CCD-сканерах оригиналы стандартно освещает люминесцентная лампа с холодным катодом. Ее свет в тысячи раз ярче светодиодов. Но для того чтобы вызвать свечение газа внутри лампы нужно подать на ее вход очень высокое напряжение. Его вырабатывает отдельный блок, показанный на рисунке 14, называемый инвертором.

Рисунок 14 - Высоковольтный модуль (необходим для питания лампы)

Инвертор повышает напряжение с пяти Вольт до нескольких киловольт, а также преобразует постоянный ток в переменный.

Вообще различают три главных вида ламп, использующихся в сканерах:

- ксеноновая газоразрядная лампа (Xenon Gas Discharge);

- флуоресцентная лампа с горячим катодом (Hot Cathode Fluorescent);

- флуоресцентная лампа с холодным катодом (Cold Cathode Fluorescent)

Однако в сканерах для дома и офиса по ряду причин используются лишь лампы с холодным катодом.

Лампа сканера, показанная на рисунке 15, закреплена на пластмассовом шасси сканирующей каретки непосредственно над отражателем. Сам отражатель имеет форму рефлектора (эффективного "собирателя" и отражателя света) в форме увеличительного зеркала. Свет от него усиливается, чтобы ярко осветить объект на планшете. Отразившись от оригинала на стекле, свет проходит сквозь щель шасси (на рисунке ее контур выделен голубым цветом) и принимается первым, самым длинным зеркалом оптической системы.

Рисунок 15 - Лампа с холодным катодом

Среди очевидных преимуществ лампы с холодным катодом можно отметить большой срок службы, который составляет 5 000 - 10 000 часов. По этой причине в некоторых сканерах не используются отключение лампы после завершения операции сканирования. Кроме этого, лампы не требуют какого-то дополнительного охлаждения и очень дешевы при производстве. Из недостатков - очень медленное включение. Типовое время разогрева лампы от 30 секунд до нескольких минут.

Лампа оказывает важное воздействие на результат сканирования. Даже при небольшом уходе характеристик источника света изменяется и падающий на приемную матрицу отраженный от оригинала световой поток. Отчасти поэтому и нужно столь длительное время разогрева лампы перед сканированием. Некоторые драйверы позволяют уменьшить время разогрева, если качество оцифровки не так важно (например, при сканировании текстовой информации). Чтобы как-то скомпенсировать уход характеристик лампы (а это неизбежно происходит при длительной эксплуатации аппарата), сканеры автоматически выполняют процедуру самокалибровки по черно-белой мишени, располагающейся внутри корпуса.

Рисунок 16

На рисунке 16 изображена цветовая мишень, по которой сканер подстраивает цвета перед сканированием, компенсируя "старение" лампы. Здесь видно также и то, что с течением времени тускнеет не только перманентно освещаемая лампой внутрикорпусная пластмасса, но и сама калибровочная мишень. Это, в свою очередь, приводит к уходу цветов и увеличению цветовых искажений.

Аналого-цифровой преобразователь занимается переводом аналоговых сигналов в цифровую форму. На его вход подается определенное напряжение с матрицы, а на выходе создается его двоичный код.

Подадим, к примеру, на вход преобразователя 4 Вольта, потом 9 Вольт. На его выходе появятся следующие вариации цифр: сначала 00000100, затем 00001001. В двоичном коде это цифры 4 и 9. Количество же нулей и единиц, которыми АЦП выражает измеренное значение - это его разрядность, которая измеряется в битах. Такой параметр, как разрядность преобразователя крайне важен для сканера, ведь он характеризует точность измерения входного сигнала.

Теоретически всегда лучше сканер, у которого разрядность больше. В домашней практике различия между результатами работы 36-ти и 42-х-битных сканеров практически незаметны (человеческий глаз способен различить примерно 24 бита цветовых оттенков, т.е. около 16,7 млн.).

Современные сканеры оснащают специализированными процессорами. В число задач такого процессора входит согласование действий всех цепей и узлов, а также формирование данных об изображении для передачи персональному компьютеру. В некоторых моделях сканеров на процессор возлагаются также функции контроллера интерфейса.

Список программных инструкций для процессора хранится в микросхеме постоянной памяти. Данные в эту микросхему записываются производителем сканера на этапе производства. Содержимое микросхемы называется "микропрограммой" или "firmware". У некоторых профессиональных сканеров предусмотрена возможность ее обновления, но в недорогих моделях для дома и офиса это обычно не требуется.

Помимо микросхемы постоянной памяти в сканерах используется и оперативная память, играющая роль буфера (ее типовые значения - 1 или 2 Мбайт). Сюда направляется сканируемая информация, которая практически сразу передается на ПК. После отправки содержимого из памяти персональному компьютеру, процессор обнуляет буфер для формирования новой посылки. Инструкции для процессора также заносятся в ячейки оперативной памяти, но уже самого процессора (для этого он оснащен несколькими килобайтами собственной оперативной памяти). Организация его памяти построена по принципу конвейера, т.е. после выполнения инструкции, стоящей в очереди первой, ее место занимает вторая, а место последней - новая инструкция.

За обмен информацией и командами между сканером и компьютером отвечает контроллер интерфейса. Данная микросхема может отсутствовать в том случае, если процессор располагает интегрированным модулем контроллера. Сегодняшний ассортимент SOHO-сканеров огранивается интерфейсами USB, FireWire и SCSI, находящимся на интерфейсной плате, изображенной на рисунке 17. В аппаратах с разными интерфейсами установлены такие же разные контроллеры. Между собой они не совместимы.

Рисунок 17 - Интерфейсная плата (сочетает SCSI- и USB-порты, а также располагает двумя гнездами для подключения дополнительных модулей)

Основной подвижный модуль сканера - его сканирующая каретка. В нее входят оптический блок, с системой линз и зеркал, светочувствительная матрица, лампа с холодным катодом (если это CCD-сканер) и плата инвертора. К сканирующей каретке жестко закреплен зубчатый протяжный ремень, изображенный на рисунке 18, который приводит в движение шаговый двигатель аппарата.

Рисунок 18 - Элементы протяжного механизма

За плотный контакт ремня с шестеренками отвечает специальная натяжная пружина, которая надевается непосредственно на него. Лафет со сканирующей кареткой, изображенный на рисунке 20, перемещается по направляющим салазкам, вдоль корпуса аппарата.

Шаговый электродвигатель (Step Motor), изображенный на рисунке 19, может поворачивать шпиндель в обе стороны совсем небольшими шажками. Из-за этой особенности всегда есть возможность переместить каретку сканера на строго определенное расстояние.

Рисунок 19 - Шаговый двигатель

Такой двигатель есть в каждом планшетном сканере. Он вращает редуктор (шестеренки, изображенные на рисунке 18) и приводит в движение каретку, в которой заключен оптический блок, лампа и матрица. За выбор направления и скорости вращения отвечает специальная микросхема - контроллер двигателя. Точность перемещения каретки называют механическим разрешением по направлению "Y" (Y-direction)

Рисунок 20

На рисунке 20 показано оптическое разрешение сканера - направление X и его механическое разрешение - направление Y

Оптическое разрешение определяется числом элементов линии матрицы, деленное на ширину рабочей области. Механическое - число шагов сканирующей каретки по направлению движения Y. В спецификациях к сканерам можно встретить обозначения, типа, "600х1200". Здесь вторая цифра и есть механическое разрешение, тогда как первая характеризует оптическое разрешение сканера. Различают также интерполированное разрешение, которое иногда на несколько порядков больше значений оптического, но никак не зависит от физического оснащения аппарата. Функции интерполирования (увеличения оригинального изображения) исполняет программное обеспечение сканера.

Домашние или офисные сканеры потребляют не слишком много энергии от сети. Внутренний блок питания сканера, изображенный на рисунке 21, выдает напряжения 24 Вольт / 0.69 А, 12 Вольт / 0.15 А и 5 Вольт / 1 А. Т.к. для источника света - лампы с холодным катодом, требуется высокое напряжение в несколько киловольт, за ее питание отвечает отдельный блок, который описан выше.

Рисунок 21 - Блок питания сканера

Для многих планшетных сканеров выпускаются сопутствующие дополнительные приспособления, в большинстве случаев приобретаемые отдельно. Из таковых можно отметить автоподатчик документов и адаптер для сканирования прозрачных оригиналов (слайд-адаптер).

Рисунок 22 - Сканер с автоподатчиком документов (представляет собой громоздкую конструкцию)

Автоподатчик бумаги, изображенный на рисунке 22, требуется в тех случаях, когда приходится сканировать множество печатных листов стандартного формата. Удостовериться, что к вашему сканеру можно подключить автоподатчик достаточно просто. Для этого можно просто взглянуть на панель подключений и убедиться в наличии гнезда ADF (Automatic Document Feeder). Автоподатчик документов всегда "привязан" к конкретной модели сканера, либо к серии моделей. Универсального податчика не существует! Причина заключается в том, что данное устройство управляется с интерфейсной платы сканера. Работа податчика невозможна при отсутствии связи со сканером.

Работает автоподатчик следующим образом. После этапа автокалибровки и проверки готовности сканер позиционирует каретку, изображенную на рисунке 23, перед прозрачным окном автоподатчика. Затем, с его входного лотка поочередно забираются листовые оригиналы, и при проходе через означенное окно они оцифровываются.

Рисунок 23 - Вид на прозрачное окошко автоподатчика документов с другой стороны стекла

Слайд-адаптер представляет собой дополнительное приспособление, предназначенное для оцифровки прозрачных оригиналов (пленок, слайдов и негативов). Существуют два типа таких адаптеров: пассивный, который использует лампу сканера, и активный, просвечивающий прозрачный оригинал собственной лампой.

У пассивного слайд-адаптера интенсивность светового потока ниже, чем у активного адаптера. Соответственно, ниже и качество отсканированных изображений, которое вполне приемлемо, к примеру, для Web. Пассивные слайд-адаптеры также отличаются невысокой ценой.

Схема электрическая структурная планшетного сканера приведена на чертеже 230106.КПСД07.001Э1.

4.2 Размещение и обслуживание сканирующих устройств

Требования к условиям эксплуатации сканера и компьютера почти не различаются. Для размещения сканера потребуется рабочий стол, свободный от посторонних предметов.

Устанавливайте сканер на ровную поверхность. Это необходимо для точного позиционирования объектов сканирования.

Размещайте сканер на устойчивой поверхности. Любое прецизионное оборудование, в том числе и сканер, чувствительно к вибрации. Не располагайте сканер рядом с устройствами, оборудованными вентилятором или двигателем, такими как копировальный аппарат, принтер или системный блок компьютера.

Не допускайте попадания на сканер прямых солнечных лучей. Продолжительное воздействие мощного источника света может привести к изменению характеристик светочувствительных элементов сканера.

Поддерживайте в помещении необходимую температуру и влажность воздуха. При слишком низкой температуре снижается эффективность смазки движущихся частей и механизмов сканера, а при воздействии потоков теплого воздуха образуется конденсат. При высокой температуре смазочные материалы испаряются и могут осесть на элементах оптической системы сканера. Кроме того, эксплуатация сканера при повышенной температуре в помещении сокращает срок его бесперебойной работы. Сухой воздух не повредит сканеру, а слишком влажный может стать причиной неисправности устройства.

Сканирующие устройства не требуют особого обслуживания (В отличие от принтеров, в сканирующих устройствах не заканчиваются какие-либо расходные материалы, наподобие бумаги или чернил).

Очень важно содержать сканер в чистоте и защищать от пыли настолько тщательно, насколько это возможно. Используйте мягкую ткань и жидкость для протирания стекол, чтобы периодически очищать стеклянную пластину сканера. Необходимо позаботиться о предохранении стеклянной поверхности сканера от грязных пятен и царапин, так как и то и другое может в значительной степени повлиять на качество сканируемых изображений. Может потребоваться разборка сканера для очистки нижней поверхности стеклянной пластины, которая также может оказаться пыльной.

4.3 Общие проблемы и их решение

До момента массового применения USB-устройств большинство проблем со сканерами приходилось на совместное использование (с принтером) параллельного порта. Процесс инсталляции сканера с USB-интерфейсом существенно проще, а количество возникающих проблем - меньше.

Существует следующая группа проблем сканеров - либо невозможность сканирования вообще, либо получение результатов с очень низким качеством.

Качество подключения. Как и для любого периферийного устройства, включенного в состав системы, существуют определенные основополагающие вещи, которые нужно обязательно проконтролировать, если возникли какие-то затруднения с установкой и запуском нового сканера.

Сначала удостоверьтесь, что сканер подключен к источнику питания переменного тока и включен. После включения питания должен загореться индикатор, который находится несколько ниже уровня стеклянной рабочей поверхности сканирующего устройства питания, - это значит, что устройство включено и готово к эксплуатации.

Затем удостоверьтесь, что сканер подключен должным образом и к соответствующему порту ПК. На всякий случай проверьте оба конца кабеля.

И последнее. Во многих сканерах, снабженных ПЗС-матрицей и стабилизатором сканирующей головки, последняя перед транспортировкой блокируется специальным рычагом. Сканер не будет нормально работать, если штанга стабилизатора не сможет двигаться, поэтому обязательно загляните в инструкцию по эксплуатации и удостоверьтесь в том, что сканирующая головка разблокирована должным образом.

Тестирование сканера. Если в выявлении источников проблем в работе сканера возникают трудности, то лучше всего отыскивать их и устранять последовательно. По этой причине, первая вещь, которую следует сделать - это провести всестороннее тестирование сканера и определить источник проблем.

У многих сканеров имеется режим "самотестирования", при помощи которого можно проверить работоспособность всего устройства. Кроме того, в комплект поставки некоторых сканеров входит набор диагностических программ (утилит).

Ниже приводится последовательность действий, которую следует выполнить при тестировании сканера.

1. Включите сканер и запустите утилиту получения изображения или другое соответствующее программное обеспечение.

2. Поместите черно-белую фотографию на стеклянную рабочую поверхность изображением вниз (лицевой стороной к стеклу). (Если используется страничный сканер, вставьте черно-белый документ в лоток с механизмом автоподачи листа исходного изображения и удостоверьтесь, что он правильно ориентирован!)

3. При помощи программного обеспечения для сканера получите изображение.

4. Если окажется, что отсканированное изображение лишено содержания (либо все черное, либо наоборот - все белое), удостоверьтесь, что исходная фотография или документ были сориентированы нужной стороной к считывающей головке устройства, а также проверьте, в тот ли лоток подачи бумаги был помещен документ со сканируемым изображением. (Возможно, была отсканирована обратная сторона фотографии!)

5. Если полученное изображение расплывчато или искажено, проконтролируйте, чтобы исходная фотография или документ плотно прилегали к стеклянной поверхности и крышка сканирующего устройства была надежно закрыта. Кроме того, используя программное обеспечение сканера, возможно также выбрать какой-либо определенный тип исходного документа (скорее всего, там будет предоставлено на выбор что-нибудь наподобие Ч/Б фото (B/W Photo), Цветное фото (Color Photo), Штриховая графика (Line Art) и так далее). Выберите наиболее соответствующий действительности тип изображения.

6. Как только получится хорошее изображение в режиме предварительного просмотра, сохраните результат сканирования на диске. Поэкспериментируйте со сканированием документа при различных разрешающих способностях и параметрах настройки изображения.

7. Далее нужно проверить драйвер TWAIN. Закройте программное обеспечение сканирующего устройства и откройте другую графическую программу, работающую с драйвером TWAIN. Воспользуйтесь меню Файл>Открыть (File>Open или File>Acquire) и в качестве аргумента команды "Выбор источника" укажите Сканер. Выберите тип изображения и посмотрите, получит ли графическая программа соответствующее изображение от вашего сканера.

8. Если графическая программа не может получить изображение со сканера, то необходимо проверить несколько вещей. Во-первых, удостоверьтесь, что она вообще способна работать с драйвером TWAIN; если это не так - используйте другую программу. Во-вторых, если установленный в системе сканер отсутствует в списке команды "Выбор источника", то, возможно, драйвер TWAIN не установлен; попробуйте переустановить драйвер и снова повторите эту операцию тестирования.

Если все эти многочисленные попытки получить отсканированное изображение: непосредственно из графической программы не увенчались успехом, то всегда возможно при помощи приобретенного со сканером программного обеспечения сохранить отсканированное изображение на жестком диске, а затем обычным способом открыть или импортировать этот файл в свою программу редактирования графики.

Проверка порта и конфигурации. Если сканер подключен через параллельный порт, удостоверьтесь, что этот порт сконфигурирован как расширенный параллельный порт EPP (Enhanced parallel port) или порт с расширенными возможностями ЕСР (Extended capabilities port). Для работы многих сканеров параллельный порт должен удовлетворять требованиям спецификации ЕРР/ЕСР, обеспечивающей скоростную, двунаправленную шину передачи сигналов для обмена данными с вашим компьютером.

Если Windows "не узнает" подключенный сканер, то лучший способ действий заключается в переустановке сканера (можно даже деинсталлировать соответствующее программное обеспечение перед тем, как выполнять новую установку, хотя это требуется и не всегда.) Если и после повторного подключения Windows не признает сканер, тогда попробуйте отключить его, выключить компьютер, а затем снова подключить и перезагрузиться.

Если Windows все еще не распознает сканер, запустите мастер подключения сканеров и видеокамер (Scanner and Camera Wizard) - для Windows XP, или мастер установки оборудования (Add New Hardware Wizard) - для любой версии Windows. Каждый из них поможет вручную установить драйвер сканирующего устройства.

Некоторые сканеры лучше и удобнее всего устанавливать при помощи инсталляционного компакт-диска, входящего в комплект поставки сканирующего устройства. Такие инсталляционные компакт-диски очень часто содержат довольно мощную инсталляционную программу, которая выполняет все - от установки драйверов в конфигурации системы до установки графического программного обеспечения редактирования изображений.

Если система распознала сканер после его инсталляции, но не опознает его при дальнейшем использовании, то, вероятно, она сконфигурирована таким образом, что для нормальной работы сканер должен быть включен перед начальной загрузкой Windows. Выключите компьютер, включите сканер, и снова включите свой компьютер. Когда Windows загрузится, она распознает уже включенный сканер.

Другая проблема возникает, когда сканер располагается слишком далеко от вашего компьютера. Не следует использовать кабель длиннее того, который входит в комплект поставки сканера; длинный кабель не только ухудшает качество сигналов, но может ослабить их настолько, что компьютер будет не в состоянии их принять. Никогда и ни при каких обстоятельствах не удлиняйте кабель между сканирующим устройством и ПК.

Распределение необходимых ресурсов. Для работы сканеров требуется немалое количество системных ресурсов. Мало того, что отсканированные изображения занимают много дискового пространства, но и для работы самих сканеров требуется большой объем оперативной памяти и значительное количество иных системных ресурсов (например, процессорного времени) при считывании изображения.

Если система работает медленнее или даже зависает во время сканирования изображения, то следует рассмотреть следующие способы решения этой проблемы:

- на время сканирования закрыть все ненужные приложения;

- добавить в систему больше оперативной памяти;

- убедиться, что в системе имеется достаточный запас свободного пространства на жестком диске, поскольку большинство сканеров почти полностью занимают файл подкачки для своих нужд; можете также увеличить общий размер файла подкачки Windows (если он был задан принудительно пользователем) для оптимизации работы с большими файлами сканируемых изображений;

- если проблемы продолжают возникать, попробуйте сканировать с более низким разрешением (для меньших изображений требуется меньше ресурсов).

Совместное использование параллельного порта. Достаточно часто возникают проблемы при распределении ресурсов параллельного порта между сканером и принтером. Попытка использовать оба устройства одновременно приведет либо к существенному замедлению работы обоих устройств, либо полной блокировке одного из них, а возможно и сразу двух. Нужно избегать сканировать при печати (и наоборот) или просто установить специальное распределительное устройство, которое не позволит одновременно подключать к параллельному порту вашего ПК и сканер, и принтер.

Следует также определить порядок подключения каждого устройства к сети переменного тока. Первым всегда нужно включать принтер, потом сканер, а уж затем компьютер. Многие изготовители указывают, что для обеспечения работы принтера сканер должен быть включен в сеть и подключен к компьютеру.

И последнее: принтер может быть просто не сконфигурирован для совместного использования параллельного порта ПК. Запустите утилиту настройки конфигурации принтера и отыщите установку - нечто вроде "Приоритетное использование порта", и отключите ее. Кроме того, отключите всяческие установки наподобие "Использование двунаправленной печати". Такое изменение этих параметров настройки позволит другим устройствам (например, сканеру) использовать параллельный порт совместно с принтером.

Установите в своей системе дополнительный параллельный порт (Но, конечно, лучше всего использовать USB-шину, если только в сканере есть USB-порт).