ЛЕКЦИЯ 2 Принтеры

ЛЕКЦИЯ 2. ПРИНТЕРЫ

Печатающие устройства (принтеры) — это устройства вывода дан­ных из ЭВМ, преобразующие информационные ASCII-коды в соот­ветствующие им графические символы (буквы, цифры, знаки и т п ) и фиксирующие эти символы на бумаге

Принтеры являются наиболее развитой группой ВУ ПК, насчиты­вающей до 1000 различных модификаций.

С точки зрения потребителя, принтеры подразделяются на:

1. Портативные - занимают 4% рынка.

2. Модели начального уровня - занимают 49% рынка.

3. Принтеры класса SOHO (Small Office - Home Office, малый и домашний офис) - занимают 27% рынка.

4. Профессиональные, предназначен­ные для печати больших объемов текста и графики, а также для дизайнерских и ху­дожественных работ, предпечатной подго­товки - занимают 15% рынка.

5. Фотопринтеры - занимают 5% рынка.

В качестве критериев для отнесения принтеров к тому или иному классу обыч­но выбирают цену, разрешение при печа­ти, производительность. Все модели сто­имостью ниже $100 относят к начальному уровню. Однако принтеры со временем дешевеют: типичный принтер класса SOHO - Lexmark Z-32 - недавно перешел стодолларовый рубеж. В скором времени то же должно произойти с другим принте­ром офисного класса - Epson Stylus 670.

Принтеры класса SOHO можно считать наиболее универсальными. Они пригодны для качественной печати графики, многие из них позволяют печатать фотографии. Однако есть модели преимущественно ориентированные на печать либо того, либо другого

Четырехцветные принтеры работают одновременно с двумя картриджами - чер­ным и цветным. Они могут превратиться в шестицветные принте­ры, когда вместо черного картриджа устанавливают фотокартридж с дополнительными цветами (черный, светло-голубой и светло-пурпурный), что позволяет печатать фо­тографии с более высоким качеством.

С технической точки зрения, принтеры различаются ме­жду собой по следующим характеристикам

• цветности (черно-белые и цветные),

• способу формирования символов (знакопечатающие и знакосинтезирующие),

• принципу действия (матричные, термические, струйные, лазер­ные),

• способам печати (ударные, безударные) и формирования строк (последовательные, параллельные),

• ширине каретки (с широкой 375—450 мм и узкой 250 мм карет­кой),

• длине печатной строки (80 и 132—136 символов),

• набору символов (вплоть до полного набора символов ASCII),

• скорости печати,

• разрешающей способности и т.д.

Внутри ряда групп можно выделить по несколько разновидностей принтеров, например, широко применяемые в ПК матричные знакосинтезирующие принтеры по принципу действия могут быть ударны­ми, термографическими, электрографическими, электростатическими, магнитографическими и др.

Среди ударных принтеров наиболее распространены игольчатые (матричные), но еще встречаются и литерные, шаровидные, лепестко­вые (типа «ромашка») и др.

Печать у принтеров может быть посимвольная, построчная, постра­ничная Скорость печати варьируется от 10—300 знаков в секунду (удар­ные принтеры) до 500—1000 знаков в секунду и даже до нескольких де­сятков (до 20) страниц в минуту (безударные лазерные принтеры), разрешающая способность от 3—5 точек на миллиметр до 30—40 точек на миллиметр (лазерные принтеры).

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)

Принтеры, как правило, могут работать в двух режимах — тексто­вом и графическом

В текстовом режиме на принтер посылаются коды символов, кото­рые следует распечатать, причем контуры символов выбираются из зна­когенератора принтера

В графическом режиме на принтер пересылаются коды, определяю­щие последовательность и местоположение точек изображения

В текстовом режиме принтеры обычно 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), condenced (сжатый), pica (прямой шрифт — цицеро), courier (курьер), san sent (рубленый шрифт сенсериф), senf (сериф), prestige elite (престиж-элита) и пропорциональный шрифт (ширина поля, от­водимого под символ, зависит от ширины символа)

Желательно, чтобы принтер был русифицированным — своими сред­ствами обеспечивал печать русских букв — кириллицы, в противном случае потребуется включение в ПК специальных драйверов

Многие принтеры позволяют реализовать эффективный вывод гра­фической информации (с помощью символов псевдографики), сер­висные режимы печати плотную печать, печать с двойной шириной, с подчеркиванием, с верхними и нижними индексами, выделенную пе­чать (каждый символ печатается дважды) и печать за два прохода (вто­рой раз символ печатается с незначительным сдвигом), многоцветную (до 100 различных цветов и оттенков) печать

При выборе принтера следует учитывать следующие факторы

• набор функциональных возможностей, по которым можно оце­нить применимость принтера для решения конкретных задач (раз­меры печатаемых документов, объемы выполняемых работ, русифицированность, наличие нужных шрифтов и др ),

• возможность формирования цветного изображения,

• качество изображения (разрешающую способность),

• производительность (скорость печати),

• надежность и удобство работы, сервис,

• эксплуатационные затраты, включающие стоимость носителя, рас­ходных материалов, обслуживания устройства, потребление элек­троэнергии,

• стоимость принтера

2. ЗНАКОПЕЧАТАЮЩИЕ И ЗНАКОСИНТЕЗИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Для вывода информации из ЦВМ широкое распространение получили быстродействующие печатающие устройства. По ме­тоду нанесения печатных знаков на носитель информации печа­тающие регистрирующие средства делят на устройства ударного действия и безударного действий.

В печатающих устройствах ударного действия изображе­ние - оттиск символа цифровой или символьной информации, формируется в результате механического удара и печатающего молоточка на шрифтоноситель с одновременным нанесением красящего вещества, например ударом через красящую ленту (подобно печатающей машинке). Примером ЦПУ является "Consul". Под шрифтоносителем понимается материальный объект, на который нанесены все символы алфавита.

В безударных печатных устройствах для нанесения символь­ной и цифровой информации используют фотографические, фототермические, электрохимические, электроискровые, ферро-графические и другие методы регистрации.

Рассмотрим принцип построения и работы наиболее распро­страненных печатающих устройств электромеханического типа ударного действия. На рис. 5.1 показан принцип построения построчного печатающего устройства с непрерывно вращающим­ся шрифтоносителем в виде совокупности печатающих колес 1. По окружности колеса нанесены символы алфавита и цифры, выполненные в виде выпуклых фигур. Отпечатки символов ос­таются на бумажном носителе информации 3 при ударе печатаю­щего молоточка 4 через бумагу и красящую ленту 2 по какой-либо фигуре на печатающем колесе. Печатающие молоточки 4

приводятся в движение специальным механизмом привода. За один оборот печатающих колес можно напечатать всю строку, выбирая момент возбуждения привода определенного печатаю­щего молоточка. Бумажный носитель информации движется в стартстопном режиме, останавливаясь во время нанесения сим­волов строки.

Чтобы в печатающем устройстве рассматриваемого типа отпечатанные символы фиксировались на одном уровне по вер­тикали, необходимо иметь одинаковые время срабатывания, время пролета и длительность удара всех печатающих молоточ­ков. Так как печать происходит в условиях неподвижного сос­тояния носителя и вращающихся с постоянной частотой печа­тающих колес, то значительная длительность времени удара вы­зывает "размазывание" отпечатка.

В печатающем устройстве цепочечного типа цепь, на кото­рой нанесены символы алфавита, движется в горизонтальном направлении (рис. 5.2). Отпечаток на бумажном носителе 3 об­разуется при ударе одного из печатающих молоточков 4, воз­буждаемого механизмом привода, через бумагу 3 и красящую ленту 2 по какой-либо фигуре символов на цепи 1. При срабаты­вании всех печатающих молоточков печатается строка информа­ции. Поскольку человеческий глаз в меньшей степени восприни­мает неравномерность промежутков в горизонтальном направ­лении, чем в вертикальном, в печатающем устройстве цепочеч­ного типа можно получить выше скорость печати по сравнению со скоростью печати в устройстве с печатающими колесами (барабанного типа).

Рассмотренные устройства относят к классу устройств дина­мической печати. Остановка шрифтоносителя в момент печати позволяет улучшить качество отпечатка, однако снижает ско­рость печати. В наиболее отработанных устройствах дина­мической печати максимальная скорость печати составляет 1000-1500 строк/мин.

Скоростные ограничения ранее рассмотренных знакопечатающих устройств с постоянно закрепленным набором печатае­мых символов связаны с необходимостью выбора требуемого символа из набора и ожидания времени его пролета к месту печати.

В знакосинтезирующих печатающих устройствах контур зна­ка составляется (синтезируется) из отдельных элементов: то­чек (рис. 5.3), отрезков прямых (рис. 5.4), кривых линий и т.д. В этих устройствах используют матрицу печатающих элементов. Упрощенность и стилизованный характер синтезирующих знаков можно преодолеть использованием большого количества элемен­тов в матрице разложения знаков. В электротермических печатающих устройствах, например, процесс регистрации изображений осуществляется за счет тепло­вого действия электрического тока на специальный носитель информации. Такая регистрация не требует дополнительных опе­раций над полученным изображением. Носитель информации (электротермическая бумага) имеет три слоя: внешний электро­чувствительного светло-серого цвета; внутренний — предельно насыщенный графитовым порошком бумажный слой; внеш­ний - электропроводящий. Прикладываемое к носителю инфор­мации в процессе регистрации напряжение вызывает пробой электрочувствительного слоя и прохождение электрического тока через внутренний и внешний проводящие слои к металли­ческому основанию. В месте пробоя возникают точки, с по­мощью которых и формируются конфигурации символов на носителе информации.

Матричные принтеры

В матричных принтерах изображение формируется из точек удар­ным способом, поэтому их более правильно называть «ударно-матрич­ные принтеры» тем более, что и прочие типы знакосинтезирующих прин­теров тоже чаще всего используют матричное формирование символов, но безударным способом. Тем не менее «матричные принтеры» — это их общепринятое название, поэтому и будем его придерживаться.

В игольчатых (ударных) матричных принтерах печать точек осуще­ствляется тонкими иглами, ударяющими бумагу через красящую лен­ту. Каждая игла управляется собственным электромагнитом. Печатаю­щий узел перемещается в горизонтальном направлении, и знаки в строке печатаются последовательно. Многие принтеры выполняют печать как при прямом, так и при обратном ходе. Количество иголок в печатаю­щей головке определяет качество печати. Недорогие принтеры имеют 9 иголок. Матрица символов в таких принтерах имеет размерность 7х9 или 9^х 9 точек. Более совершенные матричные принтеры имеют 18 и даже 24 иглы.

Качество печати матричных принтеров определяется также возмож­ностью вывода точек в процессе печати с частичным перекрытием за несколько проходов печатающей головки.

В принтерах с различным числом иголок разные режимы печати 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 имеющий 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.

Переключение режимов работы матричных принтеров и смена шрифтов может осуществляться как программно, так и аппаратно пу­тем нажатия имеющихся на устройствах клавиши и/или соответствую­щей установки переключателей

Быстродействие матричных принтеров при печати текста в режиме Draft находится в пределах от 100 до 300 символов в секунду, что соот­ветствует примерно двум страницам в минуту (с учетом смены листов)

Термические принтеры

Кроме матричных игольчатых принтеров есть еще группа матрич­ных термопринтеров, оснащенных вместо игольчатой печатающей го­ловки головкой с термоматрицей и использующих при печати специ­альную термобумагу или термокопирку (что, безусловно, является их существенным недостатком)

Появление игольчатых принтеров было крупным шагом в развитии печа­тающих устройств. Около пяти лет они не имели конкурентов. Однако недостатки, присущие игольчатым принтерам (высокий шум, низкое качест­во и монохромность изображения и др.), вынуждали фирмы-изготовители искать новые методы печати компьютерной информации. Поэтому одно­временно с совершенствованием игольчатых принтеров специалистами велись разработки по созданию новых технологий печати.

Были сконструированы термические принтеры, механизм печати которых похож на механизм игольчатых принтеров, однако в качестве печатной головки в них используется матрица нагревательных элементов и специаль­ная бумага, пропитанная термочувствительным красителем. Достоинством этих принтеров является низкий уровень шума при работе, компактность, надежность и отсутствие большинства заправляемых материалов. К сожале­нию, принтеры, использующие технологию термопереноса, не получили широкого распространения. Скорость печати и качество оставались низкими, а бумага — дорогостоящей. Однако технология термопечати нашла широкое применение в современных факсимильных аппаратах фирм Pana­sonic, Xerox и др.

Технология термических принтеров основана на использовании механизма печати факсимильных аппаратов. Фактически большинство термических принтеров работают как факсимильные аппараты. Печатающая головка термического принтера конструктивно похожа на аналогичный узел матрич­ного принтера. Для таких принтеров необходима бумага со специальным термочувствительным покрытием. Управляемые электрическим током игол­ки нагревают бумагу, оставляя при этом отметки.

Технология прямого переноса нашла широкое распространение в проектно-конструкторских и научно-исследовательских подразделениях множества организаций. Эта технология обеспечивает очень четкую прорисовку линий и тоновых изображений и заслужила высокую оценку при оформлении проектно-конструкторской документации зданий, стадионов, дорог и т. п. Технология нашла широкое применение в широкоформатных графопо­строителях, позволяющих печатать изображения шириной 36 дюймов. Осо­бым доверием проектных и исследовательских организаций пользуются графопостроители серии CalComp DramngMaster Plus. Однако лишь в не­скольких моделях принтеров используется подобная технология. Более того, производители термических принтеров все больше склоняются к использо­ванию технологии струйной печати, оправдывая свое решение значитель­ным снижением себестоимости печати, а также более заманчивыми произ­водственными перспективами.

Сублимационные и термовосковые принтеры

Для получения цветного изображения с качеством, близким к фотографиче­скому, или для изготовления допечатных цветных проб используют субли­мационные и термовосковые принтеры, или, как их еще называют, цветные принтеры высокого класса. Имеются принтеры, которые совмещают в себе технологию сублимационной и термовосковой печати. Такие принтеры позволяют печатать на одном устройстве как черновые, так и чистовые оттиски Общим для сублимационной и термовосковой технологий является нагрев красителя и перенос его на бумагу (пленку) в жидкой или газообразной фазе. Многоцветный краситель, как правило, нанесен на тонкую лавсано­вую пленку толщиной 5 мкм (рис. 1.17). Пленка перемещается с помощью лентопротяжного механизма, который конструктивно похож на аналогич­ный узел игольчатого принтера. Матрица нагревательных элементов за 3— 4 прохода формирует цветное изображение.

Отличие термовосковой печати от сублимационной заключается в том, что в первом случае пленка покрыта воскоподобной мастикой, а во втором — специальным красителем.

Термовосковые принтеры переносят краситель, растворенный в воске, на бумагу, нагревая ленту с цветным воском. Как правило, для подобных прин­теров необходима бумага со специальным покрытием. Термовосковые прин­теры обычно используются для красочной печати деловой графики.

При сублимационной печати осуществляется перевод красителя в газооб­разное состояние путем нагрева ленты. Этот газ затем поглощается полистирольным покрытием специальной бумаги. Диффузионный перенос красите­ля обеспечивает получение высококачественного цветного изображения без видимых тональных переходов.

Впервые сублимационная технология была успешно реализована фирмой Tektromx в принтерах серии Phaser. Будучи одной из самых прогрессивных технологий в мире цветной печати, цветная сублимационная технология является идеальным средством обеспечения фотографического качества изображения.

Ученые используют такие принтеры при решении задач спектрального ана­лиза. В некоторых странах сублимационные принтеры используют для анализа почв в сельскохозяйственных целях. Очевидны практически неогра­ниченные прикладные возможности технологии, обеспечивающей с помо­щью компьютерных средств достижение фотографического качества изо­бражения.