Классификация и основные характеристики принтеров

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 [22]. 

 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. 

 Некоторые матричные  принтеры используют другой вариант  расширения библиотеки шрифтов.  Точечные множества, необходимые  для формирования символов альтернативных  шрифтов, хранятся в микросхемах  ПЗУ, содержащихся внутри специальных  шрифтовых кассет. Сама кассета  просто обеспечивает установку  микросхем ПЗУ и содержит разъём, подключаемый к принтеру. С помощью  такой кассеты можно увеличить  память принтера. Многие контактные  и лазерные принтеры разработаны  таким образом, чтобы иметь  возможность использовать такие  шрифтовые кассеты [19]. 

 Следует отметить, однако, что каждый производитель  кассет выпускает отличающуюся  от других и несовместимую  с ними продукцию (иногда кассеты  двух моделей принтера, выпущенные  одним и тем же производителем, несовместимы). Правда, несколько производителей  лазерных принтеров обеспечивают  совместимость своей продукции  с кассетами лазерного принтера  Hewlett-Packard. 

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

Сегодня матричные  принтеры еще можно встретить - в  банках, пунктах обмена валюты или  бюро по продаже авиабилетов. Кстати, их там держат, в частности, из-за высокой надежности. Приходится мириться с их громким стрекотом, но особого  выбора нет - это единственные устройства, способные печатать под копирку. Я думаю, нельзя найти другого  объяснения тому, что матричные машины еще в ходу, иначе сложно понять, почему Epson, Hewlett-Packard, Lexmark, Oki до сих пор выпускают по нескольку моделей [8], [9]. 

Но, как ни крути, матричные принтеры в массе ушли, остались единицы. И главное, для  чего стоит вспомнить о них, как  и о более древних машинах, - это понимание того, что современные  принципы формирования изображения  были придуманы уже довольно давно.

3. СТРУЙНЫЕ ПРИНТЕРЫ

3.1. РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ  СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ 

Аналогично термопечати, технология струйной печати прошла долгий путь совершенствования, причем с более  чем успешными результатами. За 15 лет разрешающая способность  струйных принтеров, предназначенных  для массового применения, выросла  почти в 10 раз (до тысяч точек на дюйм). Достигнут удачный компромисс между требованиями к чернилам не засыхать в соплах печатающей головки и достаточно быстро сохнуть на бумаге, не смазываясь при этом. Значительно улучшились эксплуатационные свойства струйных аппаратов, они стали более неприхотливы к бумаге [10]. 

Механизм подачи и протяжки бумаги струйных, печатающих устройств очень высок, однако, применена  принципиально другая печатающая головка. Поскольку струйная технология использует метод "выбрасывания" капель красителя  на бумагу, соответствующая матрица  печати представляет собой набор  сопел (до 256), с которыми соединены  емкости для чернил и управляющие  механизмы (как правило, - пьезоэлектрического  типа). Требования к краскам (чернилам) весьма противоречивы и высоки, поэтому  состав их постоянно совершенствуется. Качество изображения сильно зависит  от типа бумаги (пленки), поэтому для  наиболее ответственных работ рекомендуются  специальные ее типы, обладающие свойствами быстрого впитывания чернил (extra-adsorbent paper) без их проявления на просвет [1]. 

Таким способом может  выбрасываться до миллиона капель в  секунду. Их размеры зависят от геометрической формы сопел-распылителей и составляют всего лишь несколько микрон, а  скорость, с которой они долетают до бумаги, достигает 40 м/с. Речь идет о  струйных принтерах, работающих по вышеназванным  принципам непрерывного распыления красителя или печати под высоким  давлением. Эти принтеры способны маркировать  и наносить коды практически на все  поверхности и предметы. Они в  состоянии распылять подавляющее  большинство видов жидкостей: чернила, лак, масла и даже клеящие вещества и смолы. 

Благодаря высокой  скорости полета капель допускается  использовать поверхности с сильными неровностями и в зависимости  от требований к качеству печати размещать  их на расстоянии 1-2 см от сопла-распылителя. В результате можно наносить маркировку, например данные о сроке годности товара, на картонные коробки, бутылки, консервные банки, яйца или кабели. Эту технологию печати нетрудно узнать по точкам, кажущимся неравномерными и как бы обтрепанными [15]. 

Первый удачный  монохромный струйный принтер Thinkjet фирмы Hewlett-Packard преодолел основную массу технологических проблем и обеспечил при высоком качестве печати и разрешении, близком к игольчатым печатающим устройствам, скорость печати до 150 символов в минуту. По сравнению с основными конкурентами тех лет - игольчатыми печатающими устройствами, резко снизился уровень шума при печати. Современные струйные принтеры для массового применения, как правило, имеют разрешающую способность на уровне 300-360 или 300х600 точек на дюйм, могут печатать с удовлетворительным качеством на обычной бумаге и с высоким качеством (приближающимся к печати на лазерном принтере) - на специальной бумаге. Типовое быстродействие при печати текстов составляет 50-160 знаков в минуту, а графики - 0.5-4 листа в минуту. 

Распространены струйные печатающие устройства фирм Hewlett-Packard, Epson, Apple, Brother, Lexmark, Texas Instruments, CalComp и других. Удельная стоимость печати струйных принтеров составляет около 5 центов на лист формата А4, а цена самих принтеров является средней между ценами на матричные и лазерные принтеры. Фактически, имея цену на 150-200 долларов ниже, чем у лазерных аппаратов, и качество, приближающееся к ним, семейство струйных принтеров устойчиво увеличивает свою долю на рынке, чему способствует и их активная реклама. Струйные принтеры практически бесшумны и весьма универсальны (особенно аппараты с опцией цветной печати), цена их постоянно снижается, а качество печати улучшается. 

Первые заявки на регистрацию изобретения систем струйной печати с исполнительными  пьезоэлектрическими механизмами  были поданы в 1970 и 1971 гг. На протяжении нескольких лет различные фирмы  и институты проводили фундаментальные  исследования, пока, наконец, компании Siemens не удалось облечь этот принцип в приемлемую для рынка форму. В 1977 г. был продемонстрирован первый струйный принтер с дозированным выбросом красителя. Этот принтер, оснащенный двенадцатью соплами-распылителями и печатающий почти бесшумно со скоростью 270 символов в секунду, произвел революцию даже в кругах специалистов. 

Siemens в качестве электромеханического преобразователя использовала пьезоэлектрическую трубочку, вмонтированную в канал из литьевой смолы. Все каналы заканчиваются пластиной с калиброванными отверстиями для распыления, расположенной на передней стороне устройства. Передача электроэнергии и красителя производится исключительно посредством колебаний давления, распространяющихся в канале в соответствии с законами акустики. Колебания, достигающие конца канала, отражаются там с инверсией фазы, т.е. в этом месте колебание с пониженным давлением и наоборот. 

В начале 1985 г. компания Epson представила первый из своих пьезопланарных струйных принтеров - SQ-200 современный SQ-870/1170, его преемник, работает примерно по тому же принципу. 

Вместо пьезоэлектрических трубочек, как у Siemens, на печатающих головках Epson, выполненных из структурированных стеклянных пластинок, укреплены небольшие пьезопластинки. Если к ним приложить электрическое напряжение, их диаметр чуть-чуть изменится, но и этого будет достаточно, чтобы они согнулись вместе с пассивной многослойной стеклянной подложкой подобно биметаллической пластине, что приведет к возникновению в канале красителя выталкиваются тем же способом, что и в печатающих головках с пьезотрубочками [24].  

В 1987 г. компания Dataproducts предложила другой принцип использования пьезоэлектриков для струйной печати, основанный на применении пластинчатого пьезопреобразователя. В последующие годы этот метод оставался сравнительно малоизвестным (причем не столько из-за конструкции на базе преобразователя, сколько из-за жидких восковых чернил, которые применялись во всех струйных принтерах с пластинчатым пьезопреобразователем производства Epson), пока не появилась модель Stylus 800. 

Согласно этом у  методу пьезопреобразователь, представляющий собой длинную плоскую пластинку (ламель), размещается позади небольшого резервуара с красителем. При воздействии на ламель импульсов напряжения ее длина немного меняется, что приводит к всплескам давления внутри резервуара, которые, в свою очередь, выталкивают капли из сопла-распылителя. 

Пластинчатые пьезопреобазователи сочетают в себе преимущества как плоских, так и трубчатых систем высокую частоту распыления и компактную конструкцию. Сегодня на печатающие головки с пьезоламелями делают ставку такие фирмы, как Dataproduts, Tektronix и Epson [8]. 

В начале 1994 года Epson продемонстрировал пьезотехнологию MACH (Multilayer Actuator Head - головка с многоуровневым исполнительных механизмом) в своем новом струйном принтере модели Stylus 800. Тем не менее, и в пьезоэлектрических печатающих головках MACH-головках применяются пьезоламели. Правда, компании Epson удалось изготовить пьезоламели одного ряда сопел-распылителей в едином блоке (Multilayer). Таким образом, оказалось возможным еще уменьшить размеры печатающей головки, разместить преобразователи, каналы и сопла-распылители с дистанцией всего лишь в 140 нм и одновременно снизить производственные расходы.