2.6.2  Печатающие устройства  

Печатающие устройства, или принтеры (от англ.printer) предназначены для вывода алфавитно-цифровой (текстовой) и графической информации на бумагу или подобный ей носитель. Следовательно, принтер в отличии от дисплея позволяет получить твердую копию изображения практически с неограниченным временем хранения. Несмотря на то, что печатающие устройства в ПЭВМ считаются дополнительными ПУ, они, как правило, входят в комплект поставки и подключения через параллельный АИ.

За довольно короткий срок принтер из простого печатающего устройства, которое лет тридцать назад примитивно стучало через красящую ленту молоточками по бумаге, выводя из огромной ЭВМ столбцы цифр вперемежку с малопонятными словами, превратился в многофункциональный инструмент для документирования текстовой и графической информации как в черно-белом, так и в цветном виде.

 Классификация выпускаемых для ПЭВМ принтеров по технологии печати приведена на рис.2.1.  Принтеры ударного типа  характеризуются тем, что изображение на бумагу наносится механическим способом. Из них в ПЭВМ применяются устройства с литерной печатью (литерные принтеры) и точечно-матричные принтеры. В безударных принтерах передвижение бумаги и печатающей головки по-прежнему осуществляется механическим способом, но для формирования изображения на бумаге используются немеханические принципы. Наибольшее распространение в ПЭВМ получили следующие виды безударной технологии печати: струйная, термографическая и электрофотографическая  (лазерная). По причине  высоких   технических  характеристик  считаются  перспективными и уже начали использоваться электростатическая и магнитографическая технологии. Электрочувствительные  принтеры  используются редко. Безударная технология бурно развивается, и именно с ней связывается достижение в области технических характеристик принтеров нового качественного уровня. Основные ее преимущества – высокая скорость печати и низкий уровень шума.

Качество черно-белой печати принтеров уже  достигло фотографического уровня. Для цветной печати этот уровень  будет  достигнут в ближайшие годы.

По степени параллелизма в работе принтеры подразделяются на устройства последовательного действия (печатают посимвольно), построчно печатающие устройства (сразу формируют страницу). В ПЭВМ наибольшее распространение получили  устройства первого класса благодаря их простоте, компактности и дешевизне. Но, конечно, они обладают меньшей производительностью.

Конструктивно принтеры для ПЭВМ выполняются достаточно малогабаритными, что позволяет размещать их на столе, рядом с ПЭВМ. Выпускаются еще более компактные устройства для портативных ПЭВМ.

Основными техническими характеристиками принтеров являются:

1)      Принцип действия (в соответствии с только что рассмотренной классификацией);

2)      Цветовые возможности  (черно-белые или цветные принтеры);

3)      Графические возможности или их отсутствие;

4)      Разрешающая способность;

5)      Качество печати, тесно связанное с предыдущим показателем и обобщающее его;

6)      Скорость печати (быстродействие);

7)      Стоимость   

Рис.2.12 Классификация принтеров для ПВМ

 Вместо быстродействия принтера лучше говорить о производительности печати, учитывающей не только собственно скорость печати, но и время выполнения других операций, в частности, время заправки бумаги. Некоторые модели принтеров осуществляют последнюю операцию автоматически.

Дополнительно к этому принтеры  характеризуются следующими показателями:

1)      Емкостью буферной памяти;

2)      Стандартным набором шрифтов и возможностями формирования новых шрифтов;

3)      Форматом используемого листа бумаги, в частности, шириной каретки;

4)      Габаритными размерами и массой;

5)      Энергопотреблением;

6)      Уровнем акустического шума.

Ниже мы изучим все типы принтеров, приведем их сравнительную оценку и рассмотрим характеристики лучших моделей печатающих устройств. Особое внимание будет уделено точечно-матричным принтерам, получившим в настоящее время наибольшее распространение.  Причины этого кроются в хорошем сочетании их технических характеристик. Точечно-матричные принтеры позволяют выводить как текст, так и графику в черно-белом или цветном виде, имеют низкую стоимость и относительно высокое быстродействие, а также не требует  высококвалифицированного обслуживания. 

Литерные принтеры

 Первой реализованной в коммерческих принтерах технологией печати была именно техника литерной печати. В больших ЭВМ используются высокоскоростные литерные печатающие устройства параллельного действия. В ПЭВМ же нашли применение главным образом только устройства последовательного действия.

Последовательная литерная технология печати заимствована, по сути дела, у пишущих машинок. Она состоит в печати сформированными символами – литерами. При этом способе печати производится удар по бумаге литерой через красящую ленту, в результате чего на бумаге остается контур символа. Печатающие элементы (шрифтоносители), на которых размещены литеры всех печатных знаков, могут выполнятся цилиндрическими (в виде барабана), шарообразными, лепестковыми (типа «ромашка»), ленточными или наперсткообразными (напоминающими волан для игры в бадминтон). Зачастую эти элементы делают съемными, что позволяет изменять виды шрифтов, наборы символов и языки. Однако такую смену нельзя осуществить оперативно (в ходе печати).

В настоящее время принтеры с лепестковым шрифтоносителем типа «ромашка» - самые распространенные среди литерных печатающих устройств. Каждая литера в таком принтере отформована на одном из концов металлического, упругого лепестка, другой конец которого вмонтирован во втулку. Собранный, таким образом шрифтоноситель представляет собой колесо, напоминающее ромашку. Нужный для печати символ выбирается путем поворота колеса, размещенного параллельно бумаге. Затем специальный молоточек ударяет по подведенному к нему лепестку, в результате чего символ через красящую ленту, находящуюся между колесом и бумагой, наносится на бумагу. После удара благодаря упругости лепестка он возвращается в исходное состояние.

Литерные принтеры обладают высокой надежностью, обеспечивают типографическое качество печати и допускают смену шрифтов, хотя последнее не является удобным и простым. Однако  они имеют низкую скорость печати (10-60 символ/с), высокий уровень шума и сравнительно высокую стоимость (порядка 2000 долл., а иногда и выше), а также характеризуются отсутствием графических возможностей. Исключение составляют некоторые виды графических работ, если шрифт содержит символы псевдографики. Цветовые возможности также ограничены, однако в принципе реализуемы путем использования многоцветной ленты  и ее смещения относительно шрифтоносителя. Только ведь печать литерами, а не точками различного цвета, почти ничего не дают. В ряде типов принтеров используются механизмы для изменения интервалов печати (между символами в строке) и механизмы печати в обоих направлениях при перемещении печатающей головки.

Устройства литерного типа сейчас находят в ПЭВМ весьма ограниченное применение.

Приведем в качестве примера основные характеристики некоторых моделей литерных принтеров.

Принтер с лепестковым шрифтоносителем PR340 итальянской фирмы Olivetti имеет ширину каретки 330 мм и обеспечивает скорость печати 45 символ/с. Цена его составляет около 2500 долл.

Устройство Juki 6000 американской фирмы Juki Industries of America стоит всего 295 долл., весит 5,9 кг и имеет габариты 400х228х140 мм. Уровень шума составляет 62 дБ,  а скорость печати–10 символ/с. Он содержит 100-литерный лепестковый шрифтоноситель. Способен воспроизводить текст с плотностью 10, 12 и 15 символ/дюйм. Ширина каретки составляет 229 мм.

Лепестковый принтер Alphapro 101 фирмы Alphacom  (США) стоит 399 долл., печатает со скоростью 20 символ/с и имеет каретку шириной 364 мм.

Точечно-матричные принтеры

 Основным узлом точечно-матричного принтера является печатающая головка, которая перемещается по специальным направляющим вдоль печатаемой на бумаге строки. «вырисовывая» выводимую информацию по точкам через красящую ленту. После печати строки бумага продвигается и описанный процесс повторяется.

Печатающая головка содержит несколько игл (штифтов), расположенных вертикально. Каждая игла управляется собственным электромагнитом. При необходимости отпечатать точку в ходе движения головки соответствующий электромагнит срабатывает, игла ударяет по красящей ленте и точка наносится на бумагу. Следовательно, принцип формирования изображений в точечно-матричных принтерах логически эквивалентен способа вывода информации на экран дисплея.

Первоначально принтеры данного типа имели головки с 7 иглами, а символы формировались матрицей размером 5х7точек горизонтального перемещения головки. Затем их вытеснили 9-игольчатые устройства, и среди дешевых принтеров они наиболее распространены. Матрица символов в таких принтерах составляет 7х9 или 9х9 точек (возможны и другие варианты), что повышает качество печати. Разработанные после этого 24-игольчатые принтеры обеспечивают лучшее качество печати, но стоят заметно дороже. Недавно стали выпускаться 18-игольчатые устройства. Диаметр игл, используемых в современных точечно-матричных принтерах, лежит в диапазоне 0,25-0,35 мм. В перспективе планируется довести эту величину до 0,02 мм, что существенно повысит разрешающую способность печатающих устройств, которые как раз и ограничиваются диаметром игл. Иногда вместо круглых игл применяются шрифты с квадратным сечением. Использование последних позволяет по данным ряда изготовителей, заметно улучшить качество печати символов, но, по всей видимости, не графики.

В точно-матричных принтерах применяются устройства подачи красящей ленты кассетного и бобинного типа. Устройства кассетного типа характеризуется простой процедурой заправки кассеты с лентой в принтер. Пользователь даже не касается красящей ленты руками при ее смене, так как извлекает и вставляет целую кассету. В устройствах бобинного типа замена ленты сопряжена с определенными трудностями и выполняется вручную.

Различают устройства с обычной и широкой кареткой. Принтеры с обычной (узкой) кареткой обеспечивают печать на носителе, имеющем ширину стандартного листа писчей бумаги. Широкая же каретка позволяет заправлять бумагу с удвоенной шириной. Принтеры обычно способны работать как с рулонной, так и с листовой бумагой. В последнем случаи в простых устройствах листы бумаги заправляются вручную. Высококачественные же принтеры обеспечивают автоматическую подачу даже листовой бумаги, что существенно повышает производительность печати. Есть и промежуточные варианты, при которых заправка бумаги автоматизируется лишь частично.

 Точечно-матричные принтеры имеют буферный ОЗУ той или иной емкости для того, чтобы разгрузить МП в ходе печати.

Аналогично графическим дисплеям принтеры данного типа могут работать в двух режимах – текстовом и графическом. Текстовый режим характеризуется существенно большей скоростью печати, так как при этом выводится сразу строка символов, а не строка точек. В случаи текстового режима в принтер пересылаются коды символов, которые следуют распечатать, причем матрицы точек, которые нужно нарисовать, выбираются из знакогенератора принтера. При графическом режиме в печатающее устройство пересылаются коды, определяющие последовательность и местоположение точек изображения.

Качество печати точечно-матричного принтера определяется его разрешающей способностью, а также возможностями вывода точек с частичным перекрытием (в том числе за несколько проходов печатающей головки). Для текстового режима в общем случаи различают  следующие подрежимы, характеризующиеся различным качеством печати:

1)             Режим черновой печати (Draft);

2)             Режим печати, близкий к типографскому (NLO-Near Letter Quality), или режим делового письма (Correspondense Quality);

3)             Режим с типографским качеством печати (LO – Letter Quality);

4)             Сверхкачественный режим (SLO – Super Letter Quality).

В принтерах с различным числом игл эти режимы реализуются по-разному.

Так 9-игольчатые устройства обеспечивают печать в режиме Draft за один проход печатающей головки по строке. Режим NLO реализуется за два прохода: после:  первого прохода бумага протягивается на расстояние, соответствующее  половинному размеру точки; затем совершается второй проход (с частичным перекрытием точек).При этом скорость печати уменьшается в два раза. В некоторых принтерах режим двойного прохода совмещается с режимом горизонтального смещения, что больше повышает качество печати. Иногда применяется и трехпроходная техника.

18-игольчатые печатающие головки содержат два столбца по 9 игл с вертикальным сдвигом относительно друг друга на половину размера точки. Поэтому режимы печати повышенного качества реализуются за один проход, а скорость черновой печати может быть увеличен в 2 раза за счет одновременной печати двух столбцов точек, вследствие чего можно повысить скорость перемещения пишущей головки.

24-игольчатые принтеры обеспечивают наилучшее качество печати с наивысшей для данного типа устройств скоростью и имеют два ряда по 12 игл с относительным смещением.

Во многих моделях принтеров увеличение скорости печати достигается путем реализации вывода  как при прямом, так и при обратном ходе печатающей головки.

Дополнительного повышения качества печати можно добиться, применив печатающие головки с «плавающими» в плоскости бумаги шрифтами, но такие устройства не отличаются высокой надежностью.

Точечно-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), condenced (сжатый), pica (прямой шрифт-цицеро), Courier (курьер), Sans Serif (рубленный шрифт сансериф), Serif (сериф), Prestige Elite (престиж-элита) и пропорциональный шрифт (ширина поля, отводимого под символ, зависит от ширины символа).

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

Принтеры рассматриваемого типа надежны, экономичны, просты в обслуживании, недороги и обладают достаточным быстродействием, приемлемым качеством печати, сравнительно невысоким уровнем шума, а также графическими возможностями. Цена 9-игольчатых устройств колеблется в пределах 150-800 долл., а 24-игольчатых-обычно несколько превышает 700 долл. Быстродействие точечно-матричных принтеров лежит в диапазоне 80-400 символ/с, но обычно составляет 160символ/с. Разрешение высококачественных устройств уже сейчас достигло 14,2 точка/мм, но пока они не получили широкого распространения.

Цветная печать реализуется достаточно просто. Каждая строка цветного изображения формируется за четыре прохода печатающей головки с помощью поднятия или опускания кассеты с цветной лентой при каждом проходе, в результате чего иголки ударяют по полосе другого цвета на ленте. Как мы уже знаем, цветной RGB-дисплей для производства различных цветов смешивает три основных цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue). В отличие от этого цветной принтер выполняет ту же работу с помощью других трех цветов, которые легче смешивать на бумаге: бирюзового, ярко-красного и желтого. Если добавить черный цвет, то получится квартет, который формирует основу всей цветной печати - даже в книгах и в журналах применяется именно такое четырехцветное разделение. Принтер наносит эти цвета на бумагу либо по отдельности, либо один поверх другого. При смешении бирюзовый и ярко-красный цвета воспринимаются как синий, бирюзовый и желтый - как зеленый, а ярко-красный и желтый – как красный цвет. Таким образом образуется RGB-палитра. Перечисленные три комбинации плюс четыре исходных цвета дают уже семь цветов, которые охватывают палитру точечно-матричных принтеров. Более прогрессивные струйные и термографические технологии могут воспроизводить более широкий диапазон оттенков.

Признанным лидером в производстве точечно-матричных принтеров является японская фирма Seiko Epson, хотя в последнее время объем продаж выше у компании Panasonic. Основные технические характеристики базовых моделей изделий фирмы Epson сведены в табл. 2.7. Для сравнения в табл. 2.8 приведены более полные технические характеристики принтеров другого известного производства – компании Star  Micronics (США).

Таблица 2.7

Основные технические характеристики точечно-матричных принтеров фирмы Seiko Epson

Таблица 2.8

 Основные технические характеристики точечно-матричных принтеров фирмы Star Micronics

 HS-draft  - высокоскоростной режим Draft

Лучшим из существующих цветных точечно-матричных принтеров является Epson LQ-2550 (см. табл. 2.7), стоящий 1499 долл. Он имеет следующие встроенные (стандартные) шрифты: Courier, Prestige Elite, Roman, Sans Serif, Script, OCR-A, OCR-B и Draft. При этом обеспечивается пропорциональная разрядка, разрешение составляет 142 точка/см, а емкость буфера печати равна 8 Кбайт с возможностью расширения до 32 Кбайт. В режиме LQ качество печати достигает значений данного показателя для многих лазерных принтеров.  

Фирма Star выпускает цветной принтер Star LC-10 Color, а ее высококачественные устройства индустриального класса FR и XB могут быть снабжены устройством цветной печати.

В заключение приведем характеристики ряда черно-белы точечно-матричных принтеров других изготовителей.

9-игольный принтер PR 15 фирмы Ing. C. Olivetti & Co печатает с максимальной скоростью 120 символ/с, имеет 2 уровня качества печати и включает наборы знаков для 13 национальных алфавитов. Ширина каретки составляет 20 см. Модель PR 17 имеет те же характеристики, за исключением ширины каретки в 330 мм.

Принтер PR 1580 той же фирмы с широкой кареткой (330 мм) обеспечивает 7 вариантов качества печати в диапазоне скоростей от 100 до 480 символ/с. Его головка содержит матрицу игл 9x9. Поддерживается печать шрифтами цицеро, элита, микрон и пропорциональным. Максимальное число копий составляет 4. Стоимость этого устройства высока – около 3000 долл.

18-игольчатая модель фирмы Genicom (США) обладает быстродействием 400 символ/с (Draft) и 100 символ/с (LQ). Разрешение в графическом режиме составляет 2,8 или 5,7 (при двойном проходе) точка/мм. Этот принтер стоит 2450 долл.

Особенностью модель 850XL американской фирмы Output Technology является высокая скорость печати – до 850 символ/с.

Отличительная черта 24-игольчатого изделия SL-210AI фирмы Seikosha – большой выбор шрифтов и наличие вместо переключателей кассеты для конфигурирования принтера.

Имеются также построчно-печатающие точечно-матричные принтеры, в которых иглы расположены равномерно вдоль всей строки печати, что существенно повышает быстродействие. Возможны и промежуточные варианты (пример – уже охарактеризованная модельOlivetti PR 1580).

В связи с большим разнообразием точечно-матричных принтеров немаловажной является проблема их совместимости. Принтеры считаются совместимыми, если их наборы команд совпадают. В настоящее время стандартными считаются система команд принтеров фирмы Seiko Epson (ESC/P) и система команд принтеров корпорации IBM. Эти системы команд различны. Другие производители обычно обеспечивают совместимость своих изделий одновременно с двумя названными семействами принтеров, чтобы не ограничивать множество потенциальных покупателей. Конкретный режим работы (совместимость с Epson или совместимость с IBM) устанавливается имеющимися на принтерах переключателями. Примерами таких устройств являются изделия фирмы Star Micronics, представленные в табл. 2. 8.

 Струйные принтеры

Струйная технология впервые была разработана в начале 60-х гг. годов учеными Стенфордского университета (США). Широко внедрятся в печатающие устройства она стала только с конца 70-х гг. Первопроходцами в доведении научных разработок до коммерческого использования были фирмы IBM и Siemens AG. Первым удачным струйным принтером явилось устройство ThinkJet, выпущенное фирмой HP. В настоящее производится множество таких устройств, различающихся как принципом печати, так и техническими характеристиками.

Струйная технология печати, абстрагируясь от детали, состоит в том, что изображение наносится на бумагу путем «выстреливания» (под давлением) красителя из крохотного сопла. Одно или несколько сопел устанавливаются на печатающей головке, которая аналогична точечно-матричным принтерам в процессе работы устройства перемещается относительно бумаги.

Различают два основных типа струйных принтеров:

1)      с непрерывной подачей красителя;

2)      с капельным микродозатором.

В устройствах первого типа формируется непрерывный поток из маленьких капель, которые заряжаются и, пролетая через электрическое поле, отклоняются в вертикальной плоскости пропорционально их заряду. Вспомним, что горизонтальное отклонение обеспечивается перемещением печатающей головки. Капли, которые не должны делать точку на бумаге, откланяются в специальный желоб, по которому краска возвращается в резервуар для последующего использования. Отклонение капель может быть бинарным, при котором капля попадает либо в определенную точку по вертикали на бумаге, либо в желоб возврата. Такой принцип используется для печатающих головок с несколькими вертикально расположенными соплами. Имеются и устройства с мультиотклонением, используемым при не достаточном количестве сопел, в частности, когда печатающая головка имеет единственное сопло.

Принтеры второго типа (с капельным микродозатором) содержат матрицу или столбец вертикально расположенных сопел, и принцип формирования изображений в них аналогичен точечно-матричным печатающим устройствам. При горизонтальном движении печатающей головки из сопел в нужные моменты времени «выстреливаются» капли, которые попадают на бумагу. В этом случае отпадает необходимость отклонять поток капель.

Принтеры с непрерывной подачей красителя, по сравнению с устройствами с капельным микродозатором, имеют большое быстродействие, но является более сложным.

Струйным принтерам присущи низкие уровень шума и энергопотребление, графические возможности, вполне доступная стоимость достаточно высокое качество печати. Малая потребляемая мощность обеспечивает возможность их использования в портативных ПЭВМ с батарейным питанием.

Струйная технология печати порождает и ряд проблем, среди которых основной является проблема предотвращения засыхания чернил в соплах и одновременно с этим обеспечение быстрого их высыхания при попадании на бумагу. Она решается либо путем погружения сопел в резервуар с красителем, либо автоматизацией отчистки сопел, либо благодаря использованию красителя, расплавляющегося при нагревании и затвердевающего при  остывании. Последний способ решения проблемы представляется наиболее перспективным. Для его реализации достаточно подогреть сопла и, возможно, резервуар с красителем. Иногда используется и нормально твердый краситель в таблетках.

Струйная технология является одним из основных видов получения высококачественной  цветной печати. Для цветной печати, как правило, используются красители уже названых четырех цветов. Попарное их смешение до нанесения капель на бумагу дает еще три цвета. Чтобы выйти за семицветное  ограничение, струйные принтера используют прием, известный как подмешивание: печать смежных (возможно, с наложением) точек разными цветами, которые глаз воспринимает как одноцветный блок. Однако из-за того, что подмешивание заменяет одну точку определенного цвета несколькими точками разных цветов, изображения, напечатанные методом подмешивания, получаются несколько размытыми.

Охарактеризуем ряд моделей черно-белых струйных принтеров.

Уже известный нам малогабаритный принтер с капельным микродозатором ThinkJet фирмы НР обладает быстродействием 40 символов/с, стоит 495 долл. И имеет контейнер с красителем, рассчитанный на 250 млн. символов.

Серьезным конкурентом высококачественным точечно-матричным принтером является струйное  печатающее устройство DeskJet той же фирмы, стоящее 995 долл. В режиме Draft оно печатает со скоростью 240 символов/с, а в режиме LQ – 120 символов/с, что выше аналогичного показателя для большинства точечно-матричных принтеров. Это изделие обладает разрешением 11,8 точка/мм, работает достаточно тихо (уровень шума - 44 Дб ) и имеет небольшие габариты (17,3*14,8 дюйма). Печатающая головка  DeskJet содержит 50 сопел с насадками, предотвращающими засыхание красителя, и является съемной. Одна головка рассчитана на печать 1100 или 450 страниц текста в режиме Draft  и  LQ соответственно. Она стоит 18,95 долл. Принтер обеспечивает печать шрифтами Courier Compressed. Существует 12 дополнительных кассет со шрифтами. В каждой кассете записаны по меньшей мере 4 шрифта, различающихся по типу, размеру и стилю. Буфер принтера имеет емкость 16 Кбайт. Поддерживаются как параллельный (Centronics), так и последовательный (RS232C)  интерфейсы. Имеется устройство автоматической подачи бумаги формата А4 шириной 10 дюймов ).

Высокоскоростной струйный принтер Digit 1 фирмы Deconix (США) с непрерывной подачей красителя содержит в печатающей головке матрицу из 64 сопел и осуществляет печать графики, а также текста со скоростью 20 страница/мин.(1 страница/мин. примерно равна 50 –60 символов/с) и разрешением 12 точка/мм. Используется принцип бинарного отклонения. Каждое сопло выбрасывает 75 тыс. капель в секунду. Уникальной является возможность печати на обеих сторонах листа.

Портативный струйный принтер Diconix 150 той же фирмы весит 2 кг при габаритах 50*165*275 мм, стоит 479 долл., печатает со скоростью 150 символов/с, имеет 12 встроенных шрифтов; резервуар с красителем рассчитан на 500 страниц текста.

Недорогой цветной принтер PaintJet фирмы НР поддерживает стандартные шрифты Courier и Letter Gothic обеспечивает скорость печати 88 символов/с, обладает разрешением 7,1 точка/мм (в семицветном режиме), способен формировать 300 цветов (при разрешении 3,5 точка/мм), содержит буфер емкостью 8 Кбайт и стоит 1395 долл. Автоматическая загрузка бумаги отсутствует, а длина строки составляет 20,3 см .

Высококачественный цветной струйный принтер Pixelmaster фирмы Howtec ценной 7900 долл. способен печатать в 250000и цветах при разрешении 9,5 точка/мм.

Термографические принтеры.

Между принципом действия термографических и точечно-матричных принтеров можно провести вполне определенную параллель. Отличия состоят лишь в том, что для нанесения точек в первых принтерах используется свойство некоторых материалов изменять свой цвет при нагревании (или расплавляться) а вместо обычных металлических игл применяются тонкие нагреваемые электроды. Таким образом, в термографических принтерах для формирования изображения на бумаге используется не удар, а нагрев. Иногда эти устройства называют химическими принтерами, так как в них используется одноименная реакция, вызванная нагреванием.

Термографические печатающие устройства подразделяются на два типа:

1.    принтеры с прямым нагревом;

2.     принтеры с переносом.

В устройствах первого типа используется бумага со специальным химическим покрытием. Нагретый электрод непосредственно касается такой бумаги, и в результате химической реакции точка «проявляется», приобретая синий или черный цвет.

В принтерах второго типа используется специальная красящая лента, краситель которой, расплавляясь от касания нагретым электродом, переносится на бумагу, отпечатывая точку.

Достоинство принтеров с передачей состоит в том, что им не требуется специальной бумаги, однако сама красящая лента довольна дорога. Кроме того, при передаче точки через ленту возникает ряд дополнительных технических проблем.

Термографические принтеры почти бесшумны, просты по конструкции, недороги и, хотя обладают малым для большинства моделей быстродействием (40 – 80 символов/с), дают довольно высокое качество печати, естественно, предоставляя и графические возможности. Простота конструкции привела к тому, что устройство этого типа часто используются в портативных ПЭВМ.

Фирма разработала демонстрационный образец высокоскоростного термографического принтера, но в производство его запустить трудно. Более того, имеются даже термографические страничные принтера, «выпекающие» сразу целую страницу. Как промежуточные варианты, существуют о построчно печатающие устройства.

Технология цветной термографической печати достаточно проработана, однако независимо от типа устройства (с прямым нагревом или с переносом)  она требует нескольких проходов (по одному на каждый основной цвет).

Цветной принтер Bluechip объединения Calcomp фирмы Sanders Associates использует слоистую трехцветную конденсаторную бумагу.

Цветные принтеры Colorscript 100 фирмы QMS и Phaser CP фирмы Tektronix (США) являются постранично печатающими устройствами с переносом. Они обеспечивают разрешение 11,8 точка/мм и используют трех- четырехпроходную ленту – бирюзово-яркокрасно-желтую (CMY) или бирюзово-яркокрасно-желто-черную (CMYB). Эти устройства предлагают почти неограниченную палитру цветов. Colorscript стоит 15995, Phaser CP а – 12995 долл.

Более дешевый цветной принтер 4693D фирмы Tektronix реализует технологию прямого нагрева вощеной термографической бумаги за четыре прохода (по одному для каждого из трех основных цветов и один проход для черного) и обладает разрешением 12 точка/мм. предусмотрено также 2 режима монохромной печати: режим с 256 грациями серого цвета и двухцветный черно-белый режим. Цветовая палитра составляет 16 млн. цветов. В стандартной конфигурации это устройство стоит 7995 долл.

 Электрографические (лазерные) принтеры

 В основе большинства лазерных принтеров лежит электрофотографический принцип печати, заимствованный из ксерографии, где используется свойство фоточувствительных материалов изменять свой поверхностный заряд в зависимости от освещения.

Пионером в области производства лазерных принтеров является фирма Xerox. Ее изделия были довольно громоздки и стоили несколько десятков, а то и более сотни тысяч долларов. Кроме того, их было не так просто обслуживать. По этим причинам лазерные принтеры не могло использовать в ПЭВМ.

В 1984 году фирма Canon USA (США) предложила лазерный принтер LBP - CX, имеющий радикально новую конструкцию. Основное новшество состояло в размещении всего того, что подлежит частой замене, в сменной кассете. Дополнительно к этому была усовершенствована оптика. Стоило данной устройство существенно дешевле, но именно заметно худшие характеристики по сравнению с изделиями фирмы Xerox. Именно принтер LBP –LX был первым лазерным принтером, доступным для ПЭВМ. Его конструкция легла в основу популярных ныне печатающих устройств LaserJet фирмы HP, LaserWriter компании Apple Computer и 8/300 фирмы Imagen.

Лазерный принтер содержит вращающийся барабан (реже — ленту), покрытый фоточувствительным (светочувствительным) материалом. В исходном состоянии поверхность барабана электрически нейтральна или имеет электрический заряд, равномерно по ней распределенный (в зависимости от разновидности принтера). В процессе работы устройства при помощи сканирующего зеркала осуществляется растровая развертка луча от лазерного диода по поверхности барабана. После множества коротких вспышек этого диода, выполняемых в соответствии с выводимым изображением, на барабане засвечиваются все требуемые участки и электрический заряд их изменяется. После засветки на барабан наносится порошок определенного цвета, называемый тонером, частицы которого обладают заданным электрическим зарядом. В результате электростатического взаимодействия частицы тонера прилипают к барабану только в тех местах, которые были освещены или не были освещены, что зависит от системы окрашивания (разновидности принтера). Затем рисунок переносится на бумагу путем ее прижатия к барабану и последующего приложения электрического поля. Наконец, тонер фиксируется на бумаге (чаще всего путем термосилового закрепления, состоящего в прокатке разогретым валиком). Иногда фиксация осуществляется вследствие воздействия паров какого-либо растворителя.

Изображение формируется по точкам, однако за счет высокого разрешения лазерными принтерами обеспечивается типографское качество печати текстов и возможность воспроизведения высококачественных рисунков, что позволяет размещать на одной странице как графические изображения, так и текстовую информацию с широким диапазоном размеров букв и множеством различных шрифтов.

Для лазерных, да и ряда других типов принтеров разработаны и используются различные языки описания страниц, среди которых наибольшей известностью пользуется язык PostScript. Он создан несколько лет назад фирмой Adobe Systems. Этот язык может быть реализован как программно, так и аппаратно оборудованием принтера. Конечно, аппаратная реализация обходится дороже, но и является более эффективной. Фирма HP для своих лазерных принтеров использует собственный язык  PCL, так же весьма популярный, и одновременно обеспечивает возможность работы на языке PostScript, если установить в устройство специальную кассету.

            Лазерные принтеры отличаются высокими быстродействием, разрешающей способностью и соответственно качеством печати, а так же великолепными графическими возможностями и низким уровнем шума. Низкоскоростные устройства обеспечивают печать со скоростью 6-8 страница/мин., а высокоскоростные – 20 и более  страница/мин. В ближайшем будущем планируется довести их быстродействие до 50 страница/мин. Обеспечивается автоматическая подача бумаги. К недостаткам лазерных принтеров следует отнести низкую надежность из-за большой сложности и высокую стоимость.

            Для вывода цветного изображения достаточно пропустить через лазерный принтер одну и ту же страницу 4 раза, обеспечив смену тонера, что бы разные области страницы получили бирюзовый, ярко-красный, желтый и черный цвета.

            Наряду с цветными фотокопировальными устройствами, реализующими эту технику, уже появились и цветные лазерные принтеры, но стоят они непомерно дорого.(К примеру, цветное множительное устройство японской корпорации Canon стоит 42000 долл., а принтер обойдется еще дороже).

            Лидером в производстве электрофотографических принтеров для ПЭВМ является фирма НР. Ее изделия LaserJet Series II, а теперь и LaserJet III, пользуется заслуженной популярностью из–за удачного сочетания технических характеристик(см. табл. 2.9). Принтер LaserJet IIP (от англ. Personal) весьма компактен и печатает на обычных стандартных листах формата А4. Его габариты составляют 368х457х254 мм, а масса 10 кг . Устройство LaserJet IIIP при той же массе имеет несколько меньшие габариты – 350х400х200 мм. Остальные модели, оставаясь напольными, имеют большие размеры. Дополнительно к встроенным  шрифтам фирма за отдельную плату поставляет широкое разнообразие факультативных шрифтов на кассетах. Так, недавно выпущена кассета с 65 наиболее распространенными шрифтами.  

 Таблица 2.9

Основные технические характеристики лазерных принтеров фирм Hewlett-Packard

Н/д – нет данных

             В острую конкурентную борьбу с НР вступила фирма IBM, предложив электрофотографический принтер Laserprinter 4019, который в сравнении с LaserJet II на 40% меньше по размерам, имеет быстродействие 10 стр/мин, обладает той же стоимостью, на треть дешевле в эксплуатации, имеет стандартно ту же емкость буфера с возможностью расширения до 4 Мбайт и 10 встроенных шрифтов.

            Японская фирма Sharp предлагает лазерный принтер JX-9500E, габариты которого примерно на треть меньше, чем у HP LaserJet IIP. JX-9500E стоит всего 1340 долл., а печатает со скоростью 6 стр/мин. Остальные технические характеристики совпадают с LaserJet IIP.

            Уже упомянутый принтер LBP-CX фирмы Canon USA имел характеристики, аналогичные устройству LaserJet II. Его сменная кассета содержит сухой тонер, устройство проявления, барабан, блоки электризации и другие элементы. Оптика в нем никогда не заменяется.

            Новый принтер LBP-20 той же фирмы обладает быстродействием 20 стр/мин, и имеет разрешение 19,2 точки/мм и позволяет печатать на обеих сторонах листов бумаги (как, впрочем, и LaserJet IIISi)

            Некоторые лазерные принтеры имеют разрешающую способность много ниже 11,8 точка/мм и стоит значительно меньше 1000 долл. Другие же, разрешения которые достигают 96,5 точка/мм имеют цену порядка 80000 долл.

 Электростатические принтеры

             Технология электростатической печати является близкой родственницей электрофотографии и разработана сотрудниками фирмы Delphax Systems.

            В место источника света и сложной оптики с подвижными частями для переноса изображения на барабан в электростатических принтерах используется принцип ионного осаждения (электронная печать). Он реализуется за счет того, что над барабаном устанавливается управляющий электрод, а между ними – сменная кассета для ионного осаждения. Барабан и кассета, в свою очередь, разделены экранирующим электродом с отверстием, который воздействует на ионы в качестве удерживающего и фокусирующего элемента. При приложении к барабану и управляющему электроду напряжение между ними возникает коронный разряд, в результате чего ионы, «хранящиеся» в кассете, ускоряются и переносятся через экранирующий электрод на барабан. Потенциал же экранирующего электрода управляет засветкой барабана в соответствии с выводимым изображением. Далее процесс печати повторяет технологию, реализованную в лазерном принтере.

            Из-за отсутствия подвижных деталей электростатические принтеры обладают большей надежностью и долговечностью.

            В настоящее время фирма Delphax Systems предлагает два варианта электростатических принтеров:

1. устройство 2460
2. устройство S6000, имеющее быстродействие 60 стр/мин.

В среднем электростатические принтеры обладают быстродействием 20-40 стр/мин.(выше, чем у лазерных) и есть резервы его увеличения до 200-300 стр/мин. Их стоимость колеблется в пределах 15000-48000 долл.

 Электрочувствительные принтеры

 В электрочувствительном печатающем устройстве изображение формируется в результате протекания тока по поверхности специальной бумаги. В наиболее распространенной конструкции используется бумага с цветным покрытием, поверх которой наносится тонкая алюминиевая пленка, придающая листу бумаги белый цвет. Печать производится аналогично точечно-матричным принтером с помощью ряда игл, к которым приложено напряжение. При касании иглами алюминиевой пленки по ней протекает ток и локально испаряет ее участки. Через образующиеся отверстия в пленке становится видна подложка (покрытие бумаги, обычно темного цвета), за счет чего и «проявляется» изображение. Существуют как принтеры последовательного действия, так и построчно печатающие устройства данного типа.

            Благодаря малым размерам электрочувствительные устройства могут встраиваться в дисплеи и использоваться в портативных ПЭВМ.

 Магнитографические принтеры

             Магнитография в какой то мере аналогична электрографии и электростатике, но в ней используется магнитная запись. Барабан имеет магнитное покрытие, а над ним располагаются магнитные головки, которые записывают на этот барабан «невидимое» изображение. Тонер обладает ферромагнитными и термопластическими свойствами. После намагничивания барабана тонер переносится на него, «прилипая» к определенным его областям. Проявленное таким образом изображение закрепляется на бумаге путем теплового сплавления.

            Уникальность данной технологии в том, что она позволяет воспроизводить копии одного и того же изображения без его регенерации на барабане.

            Настольная модель 800 магнитографического принтера фирмы Ferix (США) содержит матрицу головок 8х16, имеет быстродействие 10-14 стр/мин, обладает разрешением 9,5 точка/мм и стоит 2000-3000 долл.

            Фирма Cynthia Peripheral выпускает устройства с тем же разрешением, но быстродействием, равным 50 и 90 стр/мин.

            Наряду с рассмотренными типами принтеров имеются и другие, в частности, гибридные. Так, например, фирма Brother International предлагает устройство с двумя печатающими головками: одна – лепесткового типа, а другая – точечно-матричная. Это обеспечивает типографское качество печати наряду с графическими возможностями. В некоторых разновидностях принтеров для нанесения изображения используются перья, что ставит такие устройства в промежуточное положение межу типичными принтерами и графопостроителями.

              Дорогие высокопроизводительные принтеры целесообразно использовать совместно несколькими пользователями. Это можно реализовать одним из следующих способов:

-          простым переключением принтера между ПЭВМ;

-          одновременным подсоединением единственного принтера к нескольким ПЭВМ через интеллектуальный многопортовый буфер;

- путём обьединения ПЭВМ в простую сеть на базе интерфейса RS232C;

- посредством комплектования  ПЭВМ в более сложную сеть типа Ethernet;

-  в результате переноса ГД с данными на другую ПЭВМ и печати содержащейся на нём

информации.