ЛЕКЦИЯ №7. Устройства вывода. Принтеры

Первое современное печатающее устройство для компьютера появилось в 1953 году. Его создала корпорация Remington-Rand, и оно получило название «UNIPRINTER». Аппарат печатал 600 строк в минуту. Основным элементом принтера был диск в виде ромашки, на конце «лепестков» которого и были нанесены символы. Из-за этого принтер получил название «лепестковый». Принтер напоминал печатную машинку: при нажатии на какую-либо клавишу металлическая «косточка» с буквой била по бумаге через красящую ленту, оставляя на ней свой отпечаток.

UNIPRINTER был барабанным принтером. Действовал он так: позади листа бумаги находился ряд молоточков, управляемых электромагнитом. Перед листом находилась красящая лента, а перед лентой вращался барабан шириной во всю страницу (120 символов), на котором находилось соответственно 120 колец с алфавитом. Барабан вращался непрерывно, и когда нужная буква в нужном столбце оказывалась над бумагой, один из 120 молоточков ударял по ней. Таким образом, за один оборот барабана можно было напечатать всю строку, после чего бумага перемещалась наверх. Из-за вращения барабана и неточности ударов молоточков буквы зачастую оказывались чуть выше или ниже центра строки. В нашей стране барабанные принтеры получили название АЦПУ ("алфавитно-цифровое печатающее устройство") и использовались вплоть до середины 80-х годов.

Через год идеей создания нового принтера «заболела» IBM, поручив разработку своему инженеру Рейнольду Джонсону. Ему удалось создать сразу две новые модели, которые печатали 1000 строк в минуту. Однако широкого распространения они не получили, потому что оказались ненадежными и быстро выходили из строя. Но Джонсон не унывал, продолжал свои разработки, и в 1959 году мир увидел новый быстродействующий принтер. Аппарат печатал в 4 раза быстрее конкурентов и имел хорошее качество печати. Принтер немного отличался от своих собратьев — все символы располагались в один ряд, и каждый имел свой ударный механизм. Он печатал до 1400 строк (23 страницы) в минуту.

Однако этот принтер вошел в историю не только благодаря своей скорости. При печати разных символов он издавал звуки разной тональности. Инженеры и служащие часто развлекались с аппаратом. Они подбирали и распечатывали определенные сочетания букв, заставляя принтер играть своеобразную музыку.

Классификация и главные свойства принтеров

В современной технической литературе можно отыскать разные варианты классификации, по всем более значимым чертам современных принтеров. Таковыми чертами являются:

- принцип работы печатающего механизма;

- наибольший формат листа;

- поддерживаемая цветность печати;

- скорость печати;

- разрешающая способность;

- стоимость.

Полная классификация устройств не будет никогда завершена, потому что устройства постоянно меняются: употребляются новейшие технологии, старые модели реализуются с внедрением каких - или новшеств, а кажущиеся абсолютными идеи повторяются опять и опять.

По принципу работы все печатающие устройства можно разделить на последовательные, строчные и страничные. В каждой группе можно выделить устройства ударного (impact) и безударного (non-impact) действия. По используемой технологии печати различают матричные, струйные, лазерные и LED-принтеры, принтеры с термопереносом восковой мастики, с термосублимацией, а также с изменением фазы красителя.

Рис. 7.1. Классификация принтеров

По наибольшему формату листа бумаги (либо другого материала, на котором осуществляется печать) различают также несколько видов. Более распространены модели формата А4 (210х297 мм), А3 (420х297 мм), Legal (216х356 мм) и Letter (216х279 мм). Модели, работающие с бумагой формата А3, стоят несколько дороже. Значительная часть моделей принтеров формата А3 употребляет матричный либо струйный принцип печати, хотя есть и лазерные принтеры формата А3. Среди струйных принтеров имеются и рулонные широкоформатные принтеры, но они скорее относятся к полиграфической технике, чем к устройствам создания документов.

По поддерживаемой цветности печати (по палитре воспроизводимых цветов) принтеры делятся на черно-белые, черно-белые с опцией цветной печати (такие модели есть среди матричных и струйных) и цветные. Для цветных принтеров в рамках одного типа (например струйных) качество печати совсем значительно изменяется от модели к модели. В итоге и позиционируются они на рынке по-разному. Принтеры с опцией цветной печати, как правило, стоят несколько дороже (для лазерных принтеров намного дороже), чем черно-белые модели. Для качественного воспроизведения иллюстраций, хранящихся в векторных форматах, принципиально наличие встроенного интерпретатора языка PostScript. Формально модели, поддерживающие язык PostScript, приблизительно на 25% дороже аналогичных, не включающих эту опцию. Но, чтоб на практике пользоваться преимуществами языка PostScript, приходится получать дополнительную память и разница в цене может оказаться очень значимой.

По скорости печати можно выделить четыре группы:

матричные принтеры без автоподачи (ручная подача каждого листа);

принтеры, обеспечивающие скорость печати до 4-6 стр./мин;

принтеры со скоростью печати до 12-16 стр./мин;

сетевые принтеры с производительностью более 12 стр./мин.

Производительность принтера - значимый фактор для организаций, где одним принтером пользуются сходу несколько человек, и фактически не влияющий на потребительские предпочтения показатель, если речь заходит об индивидуальной эксплуатации печатающего устройства. Скорость при цветной печати, как правило, существенно ниже, чем при печати одним черным цветом. Необходимо помнить, что скорость печати – не фиксированная величина, свойственная данному типу принтера. Скорее это оценочная характеристика, приведенная к стандартному документу. Обычно имеется в виду стандартный документ формата А4, в один цвет с заполнением 5-7% (кстати расчет затрат на печать расходных материалов и ресурса принтера также обычно идут исходя из этих цифр). Таким документом является какой-либо практически пустой бланк, небольшая справка и т.д. Поэтому не стоит удивляться, если цветной лазерный принтер формата А3 при попытке напечатать фотографию на весь формат задумается на долгие-долгие минуты, а потом увеличит значение счетчика отпечатков сразу на 8! Если при этом учесть, что через 100-200 таких оттисков опустеет картридж с расходным материалом (порошком), на который фирма-производитель обещала ресурс в 3000 оттисков, то становится совсем грустно.

Разрешающая способность является определяющим показателем свойства полученных отпечатков. Более употребительной единицей измерения разрешающей способности является dpi (dots per inch) - количество точек на дюйм.. Чем больше dpi может воспроизвести принтер, тем лучше. В особенности принципиальна разрешающая способность, если на принтере печатаются высоко качественные изображения, фото и т.п. Наибольшая разрешающая способность, которая реализована в современных струйных и лазерных принтерах составляет порядка 2400 dpi.

По ценовому фактору принтеры поделить более трудно. Самые дешевые - это обыкновенные модели матричных и струйных принтеров, не отличающиеся высокой скоростью и качеством печати. Они занимают ценовой спектр от 70$ до 150$. Далее, в ценовом спектре от 150$ до 500$, можно условно выделить отличные модели струйных принтеров и черно-белые лазерные. К принтерам стоимостью более 500$ относятся профессиональные фотографические струйные принтеры, широкоформатные и цветные лазерные принтеры. Стоимость хорошего производительного цветного лазерного принтера (корпоративного) может составить сумму в десятки тысяч долларов.

Более подробно рассмотрим разные принципы печати.

Матричные принтеры

При классификации принтеров одним из самых принципиальных является вопрос: касается ли механизм бумаги при нанесении на неё изображения. Контактный принтер бьёт бумагу «до смерти». Бесконтактные принтеры прижимают и давят ее и даже, может быть, бьют ее электрическим током, но никогда не ударяют по ней резко. Практическое различие меж этими технологиями по отношению к тому, что случается с бумагой, невелико. Но оно может определять качество, надёжность и даже уровень шума работающего устройства.

До недавнего времени обширное распространение посреди принтеров, подключаемых к домашнему компьютеру, имели контактные принтеры. Все контактные принтеры имеют много общего с пишущими машинками, и их легче понять, познакомившись с этими прародителями.

Хотя все старомодные пишущие машинки являются сложными, с точки зрения механики (попытайтесь разобрать, а позже собрать), но принципы их работы совсем просты. Снимите все кулачки, рычаги и клавиши и вы обнаружите, что базу всех пишущих машинок составляют молоточки.

Каждый молоточек ударяет по красящей ленте, которая в свою очередь касается бумаги в текущей позиции. Удар молоточка приводит к чернильному отпечатку на бумаге. Каждый молоточек в точке соприкосновения с красящей лентой снабжён каким-либо знаком алфавита.

Хорошим примером, иллюстрирующим подобие пишущих машинок и компьютерных принтеров, служит универсальная пишущая машинка, способна работать как напрямую через клавиатуру, как и от компьютера, подключаясь к его порту. На заре персональных компьютеров, до тех пор, пока производители пишущих машинок верили в надёжность рынка ПК, определённое число компаний приспособили выпускаемую продукцию к подключению к компьютерному выходу. Типовым примером таковых устройств является Bytewriter - медленный, подключаемый к компьютеру принтер с полным набором клавиатуры от пишущей машинки. Если не подключать его к компьютеру, можно работать с ним, как с пишущей машинкой.

Одно из устройств, прожившее маленькую жизнь на рынке, дозволяло превращать вашу пишущую машинку в принтер установкой специального ящика на клавиатуру. Этот ящик содержит дюжины соленоидов и достаточное количество остальных механических частей, заставляющих космический корабль смотреться обычным. Соленоиды работают вместо пальцев, надавливая по каждой команде на подходящую кнопку центрального блока. Эти механизмы служат хорошим примером безудержной фантазии человека, вкупе с умением применить эту фантазию «не в том направлении». В 1981 году несколько таковых устройств было даже продано. Попадались и любительские конструкции «машинописного апгрейда».

Последовательные ударные матричные печатающие устройства работают следующим образом: вертикальный ряд (или два ряда) игл «вколачивают» с ленты в бумагу, формируя последовательно символ за символом. Для этих принтеров возможно использование как форматной так и рулонной бумаги.

Рис. 7.1. Механизм печати матричного принтера

Для формирования изображения матричные ударные принтеры используют печатающую головку, содержащую массив иголок. Символы формируются по столбцам до тех пор, пока полностью не сформируется вся "матрица". Изображение формируется путем "выстреливания" иголочек, содержащихся в печатающей головке, на прокрашенную ленту, в результате чего на бумаге образуется точка. Например, строчная буква "а" сверху формируется печатающей головкой при помощи иголок 3, 6-8 в первой колонке, 2, 3, 5-9 во второй и так далее до заполнения матрицы (рис. 7.2). Качество изображения может быть улучшено за счет более близкого расположения точек или за счет перекрытия. Чем меньше расстояния между точками, тем более четкими и гладкими получаются символы. Качество изображения символов также улучшается при использовании головок, содержащих большее количество иголок. В матричных принтерах используют головки с 9, 18 и 24 иголками. Однако большинство 18-игольчатых головок содержат два ряда по 9 иголок в каждом, поэтому результат их печати не отличается от обычного 9-игольчатого принтера (зато два ряда по 9 иголок обычно дают увеличение срока службы и/или более высокую скорость печати). Высокое качество печати достигается в режимах NLQ (Near Letter Quality) для 9-игольчатых и LQ (Letter Quality) - для 24-игольчатых принтеров.

Рис. 7.2. Формирование символа матрицей точек.

Матричные принтеры обычно могут печатать как на форматной, так и на рулонной бумаге. Существуют модели принтеров с широкой (формат А3) и узкой (формат А4) кареткой. Как правило, современные принтеры оснащены резидентными или загружаемыми масштабируемыми шрифтами. Скорость печати для высокопроизводительных моделей может составлять несколько сотен знаков в секунду.