Принтеры ПК. Разновидности. Принцип действия. Технические характеристики. Основные фирмы-изготовители. Перспективы»

Первые  пишущие машинки и более поздние  устройства, выпущенные до конца 70-х, основываются на принципе использования готовых  форм символов. Эта технология применялась  ещё в первом печатном прессе Гутенберга. Каждая буква получалась из оттиска, жёстко заданной формы, имеющие обратное изображение. Каждый молоточек, в устройствах этого класса действует наподобие пресс-формы для получения изображения соответствующей буквы.

Компьютерные  принтеры, формирующие изображение  символов аналогичным образом, называются принтерами с готовыми символами. Иногда их называют другими именами, например литерными. Среди них качественные буквенные принтеры и колёсные принтеры. Как говорят сами за себя последние  эпитеты, эти устройства обеспечивают наивысшее качество, удовлетворяющее  требованиям для ведения деловой  переписки, потому что они аналогично по своим характеристикам, используемым в этой области печатным машинкам.

Почти все принтеры этого класса используют контактный принцип нанесения чернил на бумагу. Вместо того чтобы использовать отдельный молоточек на каждую букву, символы разделяются на отдельные  элементы, которые вставляются между  одним молоточком и резиновым  валиком. Молоточек от соленоида, управляется  электроникой принтера и компьютера, выбирает нужный элемент. С его помощью  затем выдавливаются чернила  с красящей ленты на бумагу. Чтобы  позволить напечатать все алфавитно-цифровые символы на бумаге, печатаемые элементы отклоняются или вращаются, позволяя молоточку выбрать требуемый  в нужный момент элемент.

Чаще  всего символы устанавливаются  по периметру круга. Эта конструкция  заработала термин “колесо маргаритки”  потому что напоминает лепестки цветка.

Иногда  поступают, как NEC. В её устройствах  маргаритки установлены горизонтально  и их лепестки изогнуты вверх .

Характерной чертой торговой марки принтеров  с жестко заданной формой символов является высшее качество формируемого изображения. Стандарт, к которому все  другие принтеры стремятся, задается бесконтактным  принтером с полностью сформированной формой символов, названным phototypesetter или photocomposer. Этот тип машин используется для получения первых оттисков газет, журналов и книг. Эти машины работают фотографически. Символы имеют заданную форму, нанесённую на плёнку в виде негатива. Каждый нужный символ вносится в зону света по очереди, и его образ высвечивается на фотобумаге. В результате получают ряды великолепных символов. 

Другие  принтеры этого типа обеспечивают качество текстов приблизительно такого же качества. Главным ограничением является не принтерная технология, а используемая красящая лента. Некоторые колёсные принтеры, снабжённые лентой Mylar, могут сравниться по качеству со стандартом.

Скорость  передачи является одним из главных  недостатков большинства доступных  коммерческих принтеров с жёстко заданной формой символов. Они очень медленны. Некоторые из них работают со скоростью 12-20 символов в секунду. Такая производительность сравнима с производительностью машинистки. Более дорогие устройства этого класса способны на 40-90 символов в секунду. Это быстрее, но всё равно в три раза медленнее, чем производительность принтеров, реализуемых по другим технологиям, и стоящих те же деньги.

Эти принтеры печатают символы из ограниченного  множества. Можно получить оттиск только тех символов, которые напрессованы на принтерном колесе или напёрстке. Более того, они формируют плохое графическое изображение, а большинство  из них не формируют его вовсе.  

2.2. Игольчатые матричные  принтеры

Альтернативой принтерам с жёстко заданной формой символов является технология, по которой  можно получить изображение символа  заданной конфигурации. Исходным элементом, из которого формируется изображение  символов на бумаге, служит тот же элемент, используемый и при формировании изображения на экране. Из некоторого множества точек можно составить  любой символ, который нужно напечатать. Чтобы облегчить алгоритм печати (и его разработку), принтеры, формирующие  символы из точек, обычно размещают  их в матрицы. Так как символы  формируются из точек матрицы, правомерно называть их точечно-матричными принтерами . 

Прототипом  таких принтеров являются контактные устройства. Они используют печатные головки, которые ходят вперёд и  назад по всей ширине бумаги. Некоторое  число тонких печатных иголок действуют, как молоточки, нанося чернила с  красящей ленты на бумагу. 

В большинстве матричных принтеров  кажущийся сложным, но эффективный  механизм каждой иглой. Печатающая игла в обычном положении находится  в стороне от красящей ленты и  бумаги. Её движение вперёд происходит под воздействием силы постоянного  магнита. Магнит обмотан витком провода, образуя электромагнит. Полярность электромагнита противоположна постоянному  магниту. Их поля нейтрализуют друг друга. Поле постоянного магнита образует составляющую, удерживающую иглу в  нормальном положении. Подача энергии  в электромагнит приводит к тому, что игла направляется к красящей ленте и оставляет отпечаток  на бумаге. После этого электромагнит  обесточивается, и постоянный магнит возвращает иглу в позицию ожидания, готовя её к следующему акту. Этот принцип реализуется с одной целью – удерживать иголки в позиции ожидания при отсутствии питания на принтере. 

Сложность механизма оправдывается реализацией  им защиты деликатных печатающих игл. Печатающая головка (на рис. 1 - PG) матричного принтера образуется некоторым числом печатающих игл. Количество иголок в  печатающей головке определяет качество печати. Недорогие принтеры имеют 9 игл. Матрица символов в таких  принтерах имеет размерность 7´9 или 9´9 точек. Более совершенные  матричные принтеры имеют 18 игл и  даже 24. 

Чтобы напечатать строку символов, принтерная головка движется горизонтально  по бумаге и каждая игла ударяет  в строго заданной позиции для  получения нужного символа. Удар иглы происходит в заданное время, когда  она будет занимать точно заданное положение в матрице. Игла выстреливает в ленту – головка принтера никогда не останавливается до тех  пор, пока она не достигнет границы  бумаги. Головка устанавливается  на ракетке и движется вдоль печатаемой строки. При этом иголки в нужный момент ударяют через красящую ленту  по бумаге. Это обеспечивает формирование на бумаге символов и изображений [25].

Рисунок 1. Схема действия матричного принтера

Для перемещения красящей ленты используется передаточный механизм, использующий движение каретки. За перемещение каретки  отвечает шаговой двигатель. Еще  один шаговой двигатель отвечает за перемещение бумагоопорного валика. Скорость печати матричных принтеров невысока. В зависимости от выбранного качества печати и модели принтера скорость печати составляет от 10 до 60 секунд на страницу.

Главным фактором, ограничивающим скорость этих устройств, служит время, проходящее между  возможностями запуска различных  игл. Физические законы движения ограничивают увеличение производительности принтеров. Таким образом, время необходимое  для возможности последующего использования  каждой печатающей иглы, является физическим ограничением того, как быстро печатающая головка может передвигаться по бумаге. Головка не может перемещаться к следующей точечной позиции, прежде чем все её иголки не придут в состояние готовности. Если бы головка принтера перемещалась слишком быстро, точечное позиционирование (и формы символов) получались бы случайным образом.  

Для увеличения производительности некоторые  контактные матричные принтеры печатают в двух направлениях: один ряд –  слева направо, а следующий – справа налево . Такой режим функционирования устраняет потерю времени, затрачиваемого на возврат каретки с левой границы бумаги к исходному столбцу. Конечно же, такой принтер должен иметь достаточно памяти для полного хранения строки текста, чтобы прочесть его в обратном порядке.

Символы, формируемые матричными принтерами, часто смотрятся довольно грубыми  по сравнению с изображением, получаемым по технологии с жёстко заданной формой символов. Это происходит из-за того, что некоторые индивидуальные точки  могут выделяться. Качество символов, получаемое матричным принтером, главным  образом определяется числом точек  в матрице. Чем больше плотность  матрицы (больше число точек в  данной площади), тем лучше смотрится  символ.

Часто даже двунаправленные принтеры переходят  на работу в одном направлении, если требуется получить качественную печать. Для увеличения плотности точек  они проходят каждую строку два, а  то и более число раз, передвигая бумагу на половину вертикальной ширины между каждым проходом, заполняя пространство между точками. Возможность работать в любом направлении помогает обеспечить аккуратное размещение каждой точки во время каждого прохода.

Матрицы 5´7 точек (горизонталь к вертикали) являются достаточным для формирования всех заглавных и прописных букв алфавита, хотя они смотрятся довольно грубо и не эстетично. Всё дело в том, что точки довольно большие  и смотрятся угловато. Ещё хуже то, что минимальная матрица слишком  мала для формирования отличимых  символов, таких, как g, j, p, q и y. Нижняя часть этих букв неразборчива. Поэтому минимальной матрицей, используемой в большинстве коммерческих матричных принтеров, является матрица 9´9 точек. С её помощью формируется читаемый текст, но он всё ещё не элегантен. Хотя матричные принтеры способны и на большее. Лазерные принтеры тоже используют эту технологию, но они реализуют точечную технологию с очень высокой плотностью – 300 точек на дюйм. Каждый символ можно получить матрицей 30´50. Самые последние контактные матричные принтеры приближаются по качеству к этому уровню.

Точно так же, как это имеет место  с компьютерными дисплеями, часто  путаются понятия разрешающей способности  и адресуемости точечных матричных  принтеров. Упоминая разрешающую способность, имеется в виду адресуемость. Принтер  может быть в состоянии адресоваться к любой позиции на бумаге с  точностью, скажем, 1,120 дюйма. Хотя, если печатающая игла больше 1/120 дюйма в  диаметре, механизм никогда не сможет напечатать с точностью большей, чем 1/120-дюймовая. Большие точки, формируемые  широкой иглой, печатают расплывчатые символы. Более качественные ударные  матричные принтеры используют более  мелкие иглы. Лазерные принтеры обычно используют точки соответствующие  их разрешающей способности – 1/300 дюйма.

Для текстовой печати в общем случае имеются следующие режимы, характеризующиеся различным качеством печати :

-          Режим черновой печати (Draft);

-          Режим печати, близкий к типографскому (NLQ – Near-Letter-Quality);

-          Режим с типографским качеством печати (LQ – Letter-Quality);

-          Сверхкачественный режим (SLQ – Super Letter-Quality).

Отметим, что режимы LQ и SLQ поддерживаются только струйными и лазерными принтерами.  

В принтерах с различным числом иголок эти режимы реализуются по-разному. В 9-игольчатых принтерах печать в  режиме Draft выполняется за один проход печатающей головки по строке. Это самый быстрый режим печати, но зато имеет самое низкое качество. Режим NLQ реализуется за два прохода: после первого прохода головки бумага протягивается на расстояние, соответствующее половинному размеру точки; затем совершается второй проход с частичным перекрытием точек. При этом скорость печати уменьшается вдвое.  

Матричные принтеры, как правило, поддерживают несколько шрифтов и их разновидностей, среди которых получили широкое  распространение roman (мелкий шрифт пишущей машинки), italic (курсив), bold-face (полужирный), expanded (растянутый), elite (полусжатый), cadenced (сжатый), pica (прямой шрифт – цицеро), courier (курьер), san serif (рубленый шрифт сенсериф), serif (сериф), prestige elite (престиж-элита) и пропорциональный шрифт (ширина поля, отводимого под символ, зависит от ширины символа). 

Переключение  режимов работы матричных принтеров  и смена шрифтов могут осуществляться как программно, так и аппаратно  путём нажатия имеющихся на устройствах клавиш и/или соответствующей установки переключателей. 

Кроме того, матричные принтеры способны формировать графическое изображение. Многие матричные принтеры имеют  дополнительные множества символов, названных псевдографикой. Они позволяют  формировать изображение при  помощи встроенных блоков, имеющих  форму простейших геометрических фигур, таких, как квадраты, прямоугольники, треугольники, горизонтальных и вертикальных линий и т. д. Каждая из этих фигур  закодирована и распознается принтером  точно так же, как буква алфавита. Принтер просто заполняет строчку  за строчкой этими блочными символами, формируя картину. Изображение смотрится  слегка грубоватым, потому что встроенные блоки больше. Наименьшие из них имеют в поперечном сечение 1/8 дюйма.

Большинство матричных принтеров позволяет  даже указать, где расположить каждую индивидуальную точку на листе бумаги. Для этих целей используется технология, названная адресацией по всем точкам (all points addressable graphics – APA graphics). Вооружившись соответствующими инструкциями, можно получить графическое изображение с отличной деталировкой или даже нарисовать картину в полутонах, формируя изображение, схожее по качеству с газетными фотографиями. Программное обеспечение принтера позволяет каждой печатаемой точечной позиции быть контролируемой, описывая её как печатаемую (чёрную) или не печатаемую (белую). Целый образ может быть сформирован наподобие телевизионной картинки, сканированием линий шириной в несколько точек (по ширине они равны числу иголок головки) по всей бумаге. 

Эта технология получения графического изображения имеет ещё одно имя. Так как каждая индивидуальная печатаемая точка может быть назначена определённой позиции или “адресу” на бумаге, она часто называется графикой с  поточечной адресацией. Иногда полный титул упрощается до точечной графики. Случается он изменяется до графики  с побитовым изображением, потому что каждая точка описывается  при формировании изображения одним  битом информации. 

Точно так же, как это имеет место  с качеством текста, точность печати принтеров, реализующих такую технологию, образуют широкий диапазон от среднего до очень хорошего качества. Настоящая  разрешающая способность (больше чем  адресуемость) указывает, как точны, могут быть печатаемые детали. Она  может быть в пределах от 72 до 300 или  более точек на дюйм. Чем больше точек на дюйм разрешающей способности. Тем лучше будет выглядеть  печатаемая графика. 

Помимо  индивидуальной адресации к каждой точке бумаги некоторые матричные  принтеры позволяют даже определить точечное множество для символов целого алфавита. Формы символов, определённые вами, могут использоваться в качестве обычного шрифта. Каждое множество  букв печатается посылкой обычного алфавитно-цифрового  символа компьютера. Такая характеристика называется загружаемостью множеством символов, потому что информация, необходимая для формирования символов, загружается с компьютера в память принтера.