Принтеры: понятие, виды. Принтер: понятие
История создания.
Принтер (от англ. printer - печатник) - устройство для преобразования информации, хранящейся на запоминающих устройствах (текст, графика) в твёрдую копию, обычно на бумаге.
Процесс этот называется вывод на печать, а получившийся документ - распечатка. О необходимости вывода на бумагу результатов вычислений задумывался еще Чарльз Беббидж, когда разрабатывал свою Аналитическую машину – механический прообраз современных компьютеров. В результате он придумал еще и первый в истории человечества принтер, получивший название Difference Engine (Разностная машина). К сожалению, это устройство так и не было создано при жизни автора. Правда, через 150 лет после смерти автора, этот принтер все же был собран лондонским Музеем Науки, под руководством его директора Дорона Суода (рис. 1). Получившееся устройство состояло из 8000 деталей, и весило около 5 тонн. Следует заметить, что при разработке данного Difference Engine, Беббидж придумал множество идей, применяемых и по сегодняшний день
Рисунок 1 Разностная машина Чарльза Беббиджа
При появлении ЭВМ, первое время информацию либо записывали вручную, либо распечатывали на печатной машинке (для этого даже нанимался специальный персонал). Первое же печатное устройство, которое можно было подключить к ЭВМ, создала в 1953 году компания Remington-Rand. Устройство, по принципу работы очень напоминающее печатную машинку, получило название UNIPRINTER. Основной частью принтера был диск со множеством «лепестков», каждый из которых представлял из себя литеру (рельефное изображение букв, цифр и специальных символов). Специальный ударный механизм бил по лепестку, который, через печатную ленту, ударял по бумаге. Тогда же и родилась идея цветной печати – для нее использовали печатную ленту различных цветов. Скорость печати UNIPRINTER составляла около 80 000 знаков в минуту! В дальнейшем, принтеры такого типа получили название «лепестковые принтеры». Были также попытки заменить лепестки специальными барабанами и лентами. Пришла эта технология и в СССР, где такие машины называли алфавитно-цифровыми печатающими устройствами - АЦПУ. Эти принтеры обладали рядом существенных недостатков – они были ненадежны, очень шумные, не позволяли печатать графику и всегда печатали одним и тем же шрифтом.
Технологию матричной печати разработала в 1964 году компания Seyko Epson. Но первый матричный принтер появился в 1970 году. Его разработала компания Centronics Data Computer. Для печати в нем использовалась матрица из 7 иголок (отсюда и название типа принтеров). Принтер назывался Model 101. Благодаря матричным принтерам, стало возможным печатать так же и графику. Технология стремительно развивалась и удешевлялась. Так, уже в 1983 году, в продаже появился первый принтер, который вполне мог быть приобретен домашним пользователем - его стоимость составляла порядка 700 долларов (к примеру, стоимость Model 101 была около 3000 долларов). Этим принтером стал Image Writer – детище компании C.ltoh Electronics. Приход матричных принтеров в дом, дал дополнительный толчок к развитию технологии. Но и матричные принтеры обладают рядом недостатков, главными из которых являются низкое качество печати, и шумность. Однако, благодаря своей исключительно низкой себестоимости, и очень высокой надежности, матричные принтеры дожили до наших дней.
1Недостатки матричных принтеров, заставляли исследователей искать новые способы печати. Первые струйные принтеры появились не намного позже матричных – в 1976 году, корпорация IBM представила первую действующую модель, получившую название Model 6640. Однако прошло еще немало лет, прежде чем струйные принтеры появились на столах домашних пользователей. Основную роль в развитии струйных принтеров сыграли компании Canon, Epson и Hewlett-Packard, разработавшие собственные технологии печати (BubbleJet, пьезоэлектрический метод и drop-on-demand, соответственно).
Струйные принтеры.
| Самые распространенные сегодня принтеры основаны на струйной технологии: измельченный краситель в виде капель распыляется на материал. Обычно, как и в матричных принтерах, печатающая головка движется поперек направления подачи носителя, формируя полосу изображения, а затем носитель сдвигается для печати следующей полосы. Однако вместо иголок в головке имеется множество сопел для выбрасывания краски. В струйной технологии печати чернилами сложились две технологических ветви: · термоструйная, в которой активизация краски и ее выброс происходят под действием нагрева; · пьезоэлектрическая, в которой выброс краски происходит под давлением, создаваемым колебанием мембраны. Пьезоэлектрическая струйная технология Пьезоэлектрическая система, созданная на базе электромеханического устройства и доведенная до коммерческой готовности компанией Epson (дочерняя компания японской Seiko), впервые была использована в струйных принтерах Epson еще в 1993 году. Успешно используется до сих пор (2011 год). Система выброса капли В основе пьезотехнологии лежит свойство некоторых кристаллов, называемых пьезокристаллами (примером могут служить кристаллы кварца в распространенных теперь кварцевых наручных часах), деформироваться под действием электрического тока; таким образом, этот термин определяет электромеханическое явление. Это физическое свойство позволяет использовать некоторые материалы для создания миниатюрного "чернильного насоса", в котором смена положительного напряжения на отрицательное будет вызывать сжатие небольшого объема чернил и энергичный выброс его через открытое сопло. Как и при формировании чернильной струи за счет термических эффектов, размер капли здесь определяется физическими характеристиками эжекционной камеры (firing chamber) и давлением, создаваемым в этой камере за счет деформации пьезокристалла. Модуляция, т. е. изменение размера капли, осуществляется путем изменения величины тока, протекающего через эжекционный механизм. Как и в термопринтерах, частота выброса под действием пьезоэффекта зависит от потенциальной частоты электрических импульсов, которая, в свою очередь, определяется временем возвращения камеры в "спокойное" состояние, когда она заполнена чернилами и готова к следующему рабочему циклу. Пьезотехнология отличается высокой надежностью, что очень важно, потому что печатающая головка, по чисто экономическим причинам, не может быть частью сменного картриджа с чернилами, как в термических системах, а обязательно должна быть жестко соединена с принтером. Преимущества и недостатки: Как у термических, так и у пьезоэлектрических систем качество работы определяется многими факторами. Возможность изменения размера точки дает пьезотехнологии определенные преимущества. С другой стороны, пьезотехнология сталкивается с некоторыми чисто физическими ограничениями. Например, большие геометрические размеры электромеханической эжекционной камеры означают, что плотность размещения сопел по вертикали должна быть меньше, чем у термических аналогов. Это не только ограничивает перспективы дальнейшей разработки, но означает также, что для получения более высокого разрешения и однородности при высококачественной печати требуется несколько проходов печатающей головки по одной и той же странице. Стационарная печатающая головка в определенной мере экономически выгодна, потому что ее не приходится менять. Однако это преимущество частично обесценивается тем, что существует опасность проникновения воздуха в систему при смене картриджа. При этом сопла закупориваются, качество печати ухудшается, и для восстановления нормальной работоспособности системы требуется провести несколько циклов очистки. Еще одно существующее пока ограничение для пьезосистем касается использования чернил на основе красителей (dye based inks): при использовании пигментных чернил, которые имеют более высокое качество, но при этом обладают и более высокой плотностью, также возникает опасность закупорки сопел. Типы печатания |
Существуют еще несколько типов печати - сублимационная, термическая... Но они либо вообще не употребляются в домашних условиях, либо употребляются исключительно редко.
На сегодняшний день три технологии (матричная, струйная и лазерная) – наиболее применяемые и распространенные. Постоянно совершенствуясь и развиваясь, по сути своей они оставались неизменными с момента создания. Существует классификация принтеров по пяти основным позициям:
· принципу работы печатающего механизма;
· максимальному формату листа бумаги;
· использованию цветной печати;
· наличию или отсутствию аппаратной поддержки языка PostScript,
· по рекомендуемой месячной нагрузке;
По принципу печати различаются матричные, струйные и лазерные (страничные) принтеры. Существует ряд других технологий печати, например сублимационная, печать за счет термопереноса, которые применяются гораздо реже.
Лазерная и светодиодная технологии (в последнем случае вместо лазера и отклоняющего лазерный луч зеркала используется линейка светодиодов) во многих случаях с точки зрения конечного пользователя неразличимы. Параметр, определяющий качество печати лазерных принтеров - разрешение. Наиболее распространены модели формата А3 и Legal (т.е. рассчитанные на лист бумаги чуть больший, чем А4). Модели, работающие с бумагой формата А3, стоят несколько дороже. Соотношение числа продаж у «узких» и «широких» принтеров постепенно изменяется в сторону первых. Большая часть моделей принтеров формата А3 использует матричный или струйный принцип печати.По гамме 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 (струйных) качество печати очень существенно меняется от модели к модели.
Принтеры с опцией цветной печати, как правило, плохо воспроизводят страницы, на которых цветная графика соседствует с черным фоном. Последний получается путем смешения чернил нескольких основных цветов. В итоге черный цвет оказывается недостаточно насыщенным, а стоимость печати такой страницы - весьма высокой. Для качественного воспроизведения иллюстраций, хранящихся в векторных форматах, важно наличие встроенного интерпретатора языка PostScript. Формально модели, поддерживающие язык PostScript, приблизительно на 25% дороже аналогичных, не включающих эту опцию. Однако чтобы на практике воспользоваться преимуществами языка PostScript, приходится приобретать дополнительную память и разница в цене может оказаться весьма существенной.По скорости печати можно выделить четыре группы: матричные принтеры без автоподачи; принтеры, обеспечивающие скорость печати до 4 стр./мин. и предназначенные для индивидуального применения; принтеры со скоростью печати до 12 стр./мин., обслуживающие рабочие группы; мощные сетевые принтеры с производительностью более 12 стр./мин. Производительность принтера - существенный фактор для организаций, где одним принтером пользуются сразу несколько человек, и практически не влияющий на потребительские предпочтения показатель, если речь заходит об индивидуальной эксплуатации печатающего устройства. Скорость при цветной печати, как правило, значительно ниже, чем при печати одним черным цветом.
ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ВИДОВ ПРИНТЕРОВ
Матричный (игольчатый) принтер. Игольчатый принтер (Dot-Matrix-Printer) долгое время являлся стандартным устройством вывода для РС. В то время, когда струйные принтеры работали еще неудовлетворительно, а цена лазерных была достаточно высока, игольчатые принтеры повсеместно использовались с компьютерами. Они еще часто применяются и сегодня. Достоинства этих принтеров определяются, в первую очередь, скоростью печати и их универсальностью, которая заключается в способности работать с любой бумагой, а также низкой стоимостью печати.Существуют 4 вида матричного принтера: 9-, 18- и 24-игольчатые принтеры и строчный принтер. При выборе принтера всегда необходимо исходить из задач, которые будут перед ним поставлены. Если необходим принтер, который должен целый день без перерыва печатать различные формуляры, или скорость печати важнее, чем качество, то альтернативы игольчатому принтеру в настоящий момент нет. Вообще игольчатый принтер является существенно более универсальным принтером при работе с бумагой, чем лазерный или струйный, для которых, как правило, отсутствует возможность использования бумаги в рулоне. К параметру «скорость печати» надо относиться осторожно. Изготовители всегда указывают теоретическую скорость печати, т.е. максимально возможную скорость чернового (Draft) режима, при этом качество печати не играет роли. LQ (Letter Quality – режим высококачественной печати) - печать для игольчатых принтеров длиться, конечно же, дольше. Еще дольше приходится ожидать печати графики, потому что при этом набор знаков не читается из внутренней памяти (ROM) принтера, а каждая печатаемая точка должна рассчитываться.Игольчатые принтеры оборудованы внутренней памятью (буфером), который принимает данные от РС. Объем памяти недорогих игольчатых принтеров составляет от 4 до 64 Кбайт. Хотя существуют модели, имеющие и больший объем памяти (например Seikosha SP-2415 имеет буфер размером 175 Кбайт). Матричный принтер является механическим устройством, а работа механических узлов всегда сопровождается шумом.
История развития струйной печати насчитывает несколько десятилетий. Генеральная идея, в общем, оставалась все время неизменной - нанесение краски на бумагу или другой материал, используя преимущества жидкого красителя: легкость в нанесении и возможность образования малых объемов. Разнообразие предлагаемых способов было поистине неисчерпаемым. В итоге сформировалось четыре самостоятельных направления в развитии струйной печати, каждое из которых обладало как несомненными достоинствами, так и неизбежными недостатками.
Наиболее ранней технологией, сделавшей струйную печать доступной и относительно дешевой, была технология «сухих чернил» - «dry ink jet». Под воздействием высокой температуры частицы твердого красителя (чаще всего в этом качестве выступал графит) расплавлялись и под давлением наносились на бумагу. В настоящее время, появилось интересное развитие этого метода, получившее название «сублимационной печати».
| Метод сублимационной печати состоит в том, что при печати чернилами либо красящими лентами, частицы красящего вещества мгновенно нагреваются печатной головкой и смешиваются при переходе в газовое состояние, глубоко проникая в структуру запечатываемого материала. Сублимационная печать может применяться для нанесения изображений на ткань. В отличие от других способов печати позволяет наносить на ткань фотографические изображения с высоким качеством. Технология позволяет получить яркие цвета, устойчивые к воздействию окружающей среды. С увеличением популярности сублимационной печати стали появляться новые материалы, используемые большей частью в рекламной и сувенирной продукции. Особую популярность приобрели листы крашеного алюминия, керамическая плитка, покрытые слоем особого полимера, в который проникает сублимационная краска. Таким образом, изготавливаются наградные доски, офисные таблички, фотоплитка и многое другое. |
Другая разновидность струйной печати - «спарк» - технология - в целом аналогична предыдущей, но использует жидкие чернила. Два других типа струйной печати составляют, по сути, ее современное лицо. Это пьезоэлектрическая и «пузырьковая» технологии.Первая из них, как следует из названия, использует явление пьезоэлектричества для нанесения чернил на бумагу (пленку). Это позволяет очень точно позиционировать частицы красителя, однако требует сложного и дорогого устройства печати (картриджа). «Пузырьковая» технология осуществляет нанесение красителя путем выталкивания частиц чернил из емкости при помощи пузырька газа, образующегося внутри картриджа в результате резкого локального повышения температуры и давления. Именно появление и промышленная реализация «пузырьковой» технологии струйной печати явилось причинной всплеска спроса на струйные принтеры, вначале одноцветные, а впоследствии практически всегда полихромные. Окончательный выбор сделан, однако, в пользу «пузырьковой струйной печати» (bubble ink jet printing). Эту же технологию в своих изделиях используют Hewlett Packard, Canon, Mannesman Tally и ряд других производителей.Выбор в пользу именно этой технологии вполне объясним даже с обыденной точки зрения «непродвинутого» пользователя. Технология bubble ink jet позволяет реализовать печатающий узел устройства в виде дешевого съемного картриджа, она достаточно терпима к качеству используемых чернил (хотя, разумеется, всегда предпочтительнее использовать фирменные чернила, либо чернила, рекомендованные производителем картриджа). И главное - «пузырьковая» технология обладает тем, что в мире аппаратного обеспечения именуется «масштабируемостью». Иными словами, увеличение истинного разрешения печати, скажем, вдвое, для технологии bubble ink jet есть проблема технологическая, но не принципиальная.Качество струйной печати зависит, главным образом, от трех основных факторов: качества печатающего узла (разрешение), качества чернил (передача полутонов и цвета), типа используемого носителя (непосредственно связан с предыдущим фактором - насколько хорошо данные чернила сочетаются в данным типом бумаги или пленки). Несомненно, первый из указанных факторов оказывает наибольшее влияние на качество печати в целом. Однако он же и вызывает наибольшие технологические трудности при реализации и оказывает решающее воздействие на конечную стоимость изделия - не в меньшую сторону, к сожалению. При этом удачный подбор чернил, эмуляции (Эмуля́ция (англ. emulation) — воспроизведение программными или аппаратными средствами либо их комбинацией работы других программ или устройств) высокого разрешения и конструкция картриджа, сводящая к минимуму эффект «расплывания» чернил на бумаге позволяют достичь результатов, крайне незначительно отличающихся от тех, которые получаются при использовании более дорогого принтера с высоким истинным разрешением.
Струйные принтеры практически бесшумны, с легкостью осуществляют цветную печать. Полученные с помощью струйных принтеров распечатки обладают высоким разрешением лазерного качества. К 1993 году в Европе произошел массовый переход от матричных принтеров к струйным, получивший название «революции струйной технологии». Лазерный принтер.Несмотря на сильную конкуренцию со стороны струйных принтеров, лазерные принтеры на сегодня позволяют достигнуть более высокого качества печати. К сожалению, цветные лазерные принтеры доступны далеко не всем. Качество получаемого с их помощью изображения приближается к фотографическому, а цены имеют тенденцию к снижению.
Таким образом, для получения высококачественной черно-белой распечатки следует отдавать предпочтение лазерному принтеру по сравнению со струйным. Если вы желаете получить цветное изображение, то в большинстве случаев можете быть удовлетворены цветным струйным принтером.Уровень шума при «жужжании» лазерного принтера составляет в среднем 40 дБ. В режиме off-line это значение еще меньше.Большинством изготовителей лазерных принтеров используется механизм печати, который применяется в ксероксах.Альтернативой лазерному является так называемый светодиодный принтер, или LED-принтер (Light Emitting Diode). Вместо лазерных лучей, управляемых с помощью механики зеркал, барабан освещает неподвижная диодная строка, состоящая из 2500 светодиодов, которая описывает не каждую точку, а целую строку. Технологически процесс цветной печати на лазерном принтере осуществляется очень сложно, поэтому и цены на такие принтеры еще очень высоки. Скорость печати лазерного принтера определяется двумя факторами. Первый из них - это время механической протяжки бумаги, другой - скорость обработки данных, поступающих от РС, и формирования растровой страницы для печати.Обычно лазерный принтер оборудован собственным процессором. Как правило, для черно-белых принтеров используется микропроцессор Motorola 680000. В высокопроизводительных принтерах, например НР, используют процессор Intel 80960, имеющий тактовую частоту 33 МГц и сокращенный набор команд (RISC-архитектура).Так как лазерный принтер является страничным принтером (т.е. он формирует для печати полную страницу, а не отдельные строки, как игольчатый или струйный) скорость печати измеряется в страницах в минуту. Средний лазерный принтер печатает 4, в лучшем случае 6 или 8 страниц в минуту. Высокопроизводительные принтеры, которые, как правило, используются в компьютерных сетях, могут печатать до 20 и более страниц в минуту.Разрешение лазерного принтера по горизонтали и по вертикали определяется различными факторами: 1) вертикальное разрешение соответствует шагу барабана и для большинства принтеров составляет 1/600 дюйма (для более дешевых 1/300 дюйма); 2) горизонтальное разрешение определяется числом точек в одной «строке» и ограничено точностью наведения лазерного луча.Лазерный принтер обрабатывает целые страницы, что, естественно, связано с большим количеством вычислений. Скорость печати определяется не только работой процессора, но и существенно зависит от памяти, которой оборудован принтер. Величина памяти лазерного принтера 1 Мбайт является нижней границей, более ощутима емкость памяти от 2 до 4 Мбайт. Цветные лазерные принтеры имеют еще большую память.Как правило, большинство лазерных принтеров могут печатать на бумаге формата А4 и меньше, правда, в последнее время появились принтеры, способные печатать на листах формата А3. Кроме того, если раньше печать на рулоне считалась прерогативой лишь игольчатых принтеров, то сейчас на рынке появились модели лазерных принтеров, которые также могут использовать для работы бумагу в рулоне, например Pentax Laserfold 300E.Некоторые лазерные принтеры, например Xerox 4320/MRP «умеют» печатать на обеих сторонах листа, а во многих дорогих моделях предусмотрена возможность их дооборудования для двусторонней печати.