Информатика

Принтеры

Первые автоматические цифровые печатающие устройства (у нас тогда называвшиеся чаще не принтерами, а АЦПУ) появились ещё в пятидесятые годы, вскоре после появления первых ЭВМ, и так же, как и ЭВМ, были весьма редкими и экзотическими существами. Массовое производство принтеров началось много позже, с эпохи выпуска малых, а особенно персональных компьютеров.

Из истории принтеров

В настоящее время принтеры — наиболее массовое семейство компьютерной периферии, по численности многократно превосходящее все другие периферийные устройства в сумме. По экспертной оценке, отношение числа принтеров к числу компьютеров в мире находится в интервале от 1:4 до 1:3, а общее их количество превысило 10 миллионов ещё в конце 80-х годов.

Первые модели принтеров фактически явились модернизацией электрических пишущих машинок. Дополненные портами ввода, дешифраторами цифрового кода, например, ASCII, и устройствами электромагнитного управления на каждую клавишу, принтеры на базе пишущих машинок оказались весьма удобными (для своего времени) устройствами и получили достаточно широкое распространение в 60-х и 70-х годах. Принтер поддерживает единственный стандартный шрифт, "намертво" отштампованный на литерах рычажного типа, а редкие модели с использованием сменных поворотных головок, например, типа "ромашка", зачастую требовали для смены шрифта сложных операций. Особенным неудобством было "одноязычие" принтера.

Однако принтер уже в те годы превосходил по скорости печати и неутомимости любую квалифицированную машинистку, да и ошибок не делал.

Потребительские свойства принтеров удалось резко повысить с началом периода становления матричных устройств, поддерживающих разнообразные шрифты и алфавиты, а также графический вывод. К настоящему времени для монохромной печати выпускаются в основном принтеры следующих типов:

матричные игольчатые принтеры;

принтеры термопечати;

струйные принтеры;

лазерные и светодиодные принтеры.

Матричные игольчатые принтеры

Принтеры данной группы выпускаются уже более 20 лет, поэтому они прошли долгий путь развития и совершенствования параметров. Все основные конструкторские решения уже настолько оптимизированы, что дальнейший прогресс ударных игольчатых матричных или мозаичных принтеров (Impact Dot Matrix — IDM) является весьма медленным. По мнению авторов, возможности дальнейшего развития данной группы практически исчерпаны, и её надо воспринимать такой, какая она есть. А ряд параметров игольчатых принтеров по-прежнему остаётся весьма высоким.

Итак, современные игольчатые принтеры используют печатающую головку с 9 и 24 иглами, управляемыми при помощи электромагнитов. Быстродействие последних и количество печатающих игл в основном определяют скорость печати. Печать осуществляется при горизонтальном движении головки (каретки) её иглами через красящую ленту, заправленную в специальную кассету (картридж). Переход к следующей строке достигается синхронизированным движением бумаги.

Современные принтеры обычно имеют размер точки при печати порядка 0,25 мм и разрешение по вертикали (вдоль листа) порядка 180 точек на дюйм (в литературе иногда можно встретить сокращение dpi — dots per inch). За счёт метода наложения точек "псевдоразрешение" по горизонтали может быть чуть выше (по рекламным заявлениям — до 240 – 360 точек на дюйм). Данный метод, в принципе, несколько повышает качество печати соответствующих шрифтов и графики. Переход к шрифтам более высокого качества (так называемому режиму Near Letter Quality — NLQ) осуществляется по команде с панели управления принтера или программно.

Быстродействие данных принтеров при печати простейшими шрифтами (со знакообразующей матрицей около 8 х 8 точек), особенно 24-игольчатых, очень высоко и достигает нескольких десятков листов, типа машинописного, в минуту. Печать более сложных шрифтов, с матрицей более 9 точек в высоту, с наложением по горизонтали, требующим второго прохода печатающей головки, как и печать графики максимального разрешения, снижает скорость вывода документа в несколько раз (обеспечивается быстродействие в диапазоне 25 – 500 знаков в минуту).

Игольчатые принтеры, помимо набора шрифтов, "зашитых" в собственное ПЗУ (в частности, они могут быть и русифицированными), имеют гибкие возможности вывода других шрифтов программно (например, графики) с применением соответствующих драйверов и различных форматов матрицы символа, с управлением межсимвольным и междустрочным расстоянием и т. д.

Современные принтеры денной группы предусматривают работу с форматами бумаги А4 (узкая каретка) или А3 (широкая каретка), различные способы подачи бумаги, печатают на прямом и обратном ходе каретки, имеют удобный пользовательский интерфейс. В последнее время стали популярными компактные стоечные (вертикальные) модели, экономящие место на рабочем столе.

Основным интерфейсом практически всех принтеров является параллельный типа Centronics и последовательный RS232, а ёмкость буферной памяти ударных устройств обычно составляет 1-30 Кбайт.

Принтеры очень надёжны и имеют низкие эксплуатационные расходы. Стоимость их, как правило, находится в пределах 165 – 1600 долларов, а стоимость типовой продукции без учёта цены бумаги — доли цента за лист.

Широко известны печатающие устройства фирм Epson, Lexmark, Brother, Citizen, Kyosera, Mannesman, Okidata, Star Micronics, Apple и других.

Особенности матричных игольчатых принтеров, такие как высокая скорость печати, неприхотливость к качеству бумаги и низкая цена, при сравнительно невысоком качестве изображения предопределяют область их применения. Это, прежде всего, оперативная печать редко читаемых документов, например, писем, экономических и финансовых расчётов, счетов, квитанций и т. п. Поэтому, помимо универсальных аппаратов, в мировой практике широко распространены специализированные игольчатые принтеры, входящие в состав кассовых аппаратов, различных терминалов для финансовых услуг и т. д. Примером является массовая серия аппаратов ТМ фирмы Epson.

Домашнему и офисному применению этих принтеров часто препятствует традиционно высокий уровень их шума. Причём активная работа разработчиков по снижению шума пока не приводит к удовлетворительным результатам. Качество печати по мере износа ленты снижается, а частая смена картриджей повышает удельную стоимость продукции. Печать графических изображений приемлемого качества на данных устройствах фактически невозможна. В целом группа матричных игольчатых принтеров неуклонно сдаёт свои позиции конкурентам.

Принтеры, использующие технологию термопечати

Несмотря на долгую эволюцию, лишь немного уступающую по длительности эволюции матричных принтеров, принтеры, использующие технологию термопечати, не смогли завоевать значительной доли рынка печатающих устройств. Очень близкие по механизму к вышеописанной группе, они используют печатную головку, оснащённую матрицей нагревательных элементов, и специальную бумагу, пропитанную термочувствительным красителем (реже красящую ленту).

Изготавливаемая по толстоплёночной технологии матрица головки для термопечати может иметь более высокое разрешение (до 200 точек на дюйм), однако инерционность и ряд других принципиальных ограничений процесса печати не позволяет существенно повысить скорость печати, обычно составляющую 40 – 120 символов в минуту. Несмотря на длительную разработку специальных красителей и бумаги, часто недостаточной является яркость и контрастность изображения, номенклатура доступных типов бумаги. Достоинствами же термопринтеров является малый уровень шума при работе, компактность, надёжность, отсутствие заправляемых расходных материалов. Кроме весьма дорогостоящей бумаги, печатающее устройство не требует никаких эксплуатационных материалов (затрат) при среднем качестве и скорости печати.

Начиная с первой сравнительно массовой и удачной модели, IBM QuietWriter, появившейся на рынке ориентировочно в 1988 году, в российской практике термопринтеры применяются весьма незначительно. Отметим, однако, широкое применение у нас факсимильных аппаратов (особенно факсов Panasonic серии FX), оснащённых устройством термопечати.

Струйные принтеры

Аналогично термопечати, технология струйной печати прошла долгий путь совершенствования, причём с более чем успешными результатами. За 15 лет разрешающая способность струйных принтеров, предназначенных для массового применения, выросла почти в 10 раз (до 720 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.

Механизм подачи и протяжки бумаги струйных печатающих устройств близок к вышеописанным группам, 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 ёмкости 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 (плёнки), поэтому для наиболее ответственных работ рекомендуются специальные её типы, обладающие свойствами быстрого впитывания чернил (extra-adsorbent paper) без их проявления на просвет.

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 300 х 600 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, 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.

Лазерные и светодиодные принтеры

В лазерных и светодиодных печатающих устройствах, как и в копировальных аппаратах, используется свойство фоточувствительности ряда материалов (например, селена), которые изменяют свой поверхностный электростатический заряд под воздействием света. Для реализации этого процесса, помимо тракта протяжки бумаги, данные принтеры содержат светочувствительный барабан, зеркальную систему развёртки, устройства фокусировки и лазерный диод (или матрицу светодиодов). После зарядки и поточечной засветки светочувствительного барабана, соответствующей формируемому изображению, на него подаётся и закрепляется в соответствии с распределением электрического заряда специальный красящий порошок — тонер. Далее по барабану прокатывается бумага и снимает с него тонер. Окончательное закрепление изображения на бумаге достигается её разогревом до температуры расплавления тонера.

Особенности данного процесса, такие как формирование точки изображения лучом света, а далее — мелкодисперсным специальным порошком красителя (тонера), предопределяют возможность очень малых размеров точки матрицы изображения и, соответственно, разрешающую способность лазерных принтеров, которая на практике составляет 300 – 1200 точек на дюйм. Для светодиодных принтеров, ввиду больших трудностей фокусировки, разрешение, как правило, соответствует нижней границе указанного диапазона. В лазерных печатающих устройствах нередко применяются дополнительные меры, повышающие качество печатаемой графики для визуального восприятия, например, технологии Resolution Enhancement Technology (RET) фирмы Hewlett-Packard, адресации повышенного разрешения по горизонтали фирмы Xerox и другие.

В целом, высокая разрешающая способность принтеров данной группы позволяет использовать их для печати разнообразной текстовой и графической информации, вплоть до изготовления полиграфических макетов и форм. Вполне обоснованным является мнение, что именно появление лазерных принтеров, наряду с персональными компьютерами и специальным программным обеспечением (Ventura Publisher, Aldus PageMaker), произвело революционные изменения в издательском процессе и создало для миллионов пользователей технологию настольной типографии (desk publishing).

Для обеспечения печати графики лазерные устройства, как правило, имеют буферную память объёмом от 1 Мбайт и возможности её дальнейшего расширения.

Данные принтеры используют обычную и высококачественную бумагу, печатают текст и графику со скоростью от 4 до 20 (и более) листов формата А4 (А3) в минуту, т. е. выводят текстовую информацию со скоростями порядка 160 – 2000 знаков в минуту, и практически бесшумны в работе.

Лазерные и заметно менее распространённые (но несколько более дешёвые) светодиодные принтеры требуют периодических профилактических работ, включающих, прежде всего, дозаправку тонером (или смену картриджа) после печати 1500 – 20000 листов, очистку сложного тракта подачи бумаги от пыли и т. д. Характерная для ранних моделей невысокая долговечность работы лазерного диода в настоящее время преодолена (появляются модели с ресурсом лазера до 0,5 – 1 миллиона листов печати). Однако в целом данные аппараты требуют квалифицированного обслуживания, и на стоимость их продукции принято относить эксплуатационные и амортизационные расходы. Итоговая стоимость печати документов при этом обычно составляет 1 – 4 цента на лист.

В зависимости от параметров диапазон цен лазерных принтеров составляет 490 – 10000 долларов, поэтому целесообразно коллективное использование дорогих, то есть более качественных и высокоскоростных устройств.

Широкое применение находят лазерные печатающие устройства фирм Hewlett-Packard, Lexmark, Texas Instruments, C. Itoh, Digital, Okidata, Sharp, QMS и других. Отметим, что в основе большинства аппаратов лежит гораздо более узкий набор собственно механизмов печати (лазерных устройств), причём наиболее распространена комплектация лазерных принтеров механизмами фирмы Canon.

Лазерная печать (как и сами принтеры) дороже, чем у других групп печатающих устройств, однако цены на лазерные принтеры непрерывно и заметно снижаются, а расходы оправдываются весьма высоким качеством продукции, приближающейся к уровню полиграфии.

Принтеры коллективного пользования

В качестве принтеров коллективного использования в основном находят применение лазерные печатающие устройства с разрешением 600 – 1200 точек на дюйм, с быстродействием от 8 листов в минуту, имеющие повышенную ёмкость лотков бумаги, меньшие эксплуатационные расходы на лист, стоимостью более 2000 долларов. Граница их рентабельного применения, как и разделение принтеров на персональные и коллективные, не является чёткой и зависит от конкретных условий работы группы пользователей. Однако практика коллективного пользования наиболее дорогостоящей периферией с развитием компьютерных сетей неуклонно расширяется.

Наиболее простым и распространённым аппаратным интерфейсом коллективного пользования принтерами является последовательный RS232, однако с расширением применения графических приложений всё большее распространение находят более скоростные локальные сети типа Ethernet, Token Ring и другие.

Языки управления

Практически каждый принтер имеет собственный внутренний набор команд, поэтому для печати необходима определённая стандартизация системы команд или эмуляция системы команд наиболее распространённых принтеров (матричных — фирмы Epson, лазерных и струйных фирмы Hewlett-Packard). Причём для печати на принтере большинства текстовых и графических документов высокого качества достаточным является наличие в программном обеспечении соответствующих драйверов, поставляемых изготовителями печатающих устройств. Так, стандартный дистрибутив Windows 3.1 уже содержит драйверы почти 500 наиболее распространённых печатающих устройств. Также преимущественно программно задаются наиболее широко используемые при печати шрифты (например, фирма "Параграф" реализует несколько сотен разнообразных русифицированных шрифтов и разрабатывает персональные шрифты).

Однако для единого представления на принтере (и полиграфической технике, в частности, фотонаборной) особо сложных документов и публикаций, содержащих тексты разных шрифтов и графику, с возможностью гибкого масштабирования размеров необходима большая стандартизация системы команд. Как правило, это достигается в языках описания страниц — Page Description Language (PDL), которые становятся стандартом в лазерных принтерах, используемых в настольных редакционно-издательских системах. Конкуренция в течение нескольких лет ряда языков (PCL фирмы Hewlett-Packard, Interpress фирмы Xerox, DDL фирмы Imagen и других) выявила лидера — язык описания страниц PostScript, разработанный фирмой Adobe. Современные лазерные принтеры для применения в издательском деле, как правило, имеют возможность расширения PostScript-картой с соответствующим программным обеспечением, реализующим интерпретацию команд второй версии (PostScript Level 2) данного языка. Большая часть лазерных принтеров эмулирует также систему команд PCL (версии 4,5).

С наиболее удачным стандартом шрифтов полиграфического качества Type 1 (также фирмы Adobe) успешно конкурируют много более универсальные шрифты типа TrueType, изначально разработанные Apple. Реализованные по принципу "что на дисплее, то и на бумаге", шрифты TrueType весьма удобны и широко используются для печати разнообразнейшей документации.

В качестве заключения

Быстрый прогресс качественных показателей принтеров при непрерывном снижении цены заметно расширяет как сферу их применения, так и возможности пользователей. При наличии компьютера и сканера среднего качества дополнительные затраты на лазерный принтер (около 600 долларов) позволяют, например, развернуть на столе мини-типографию, обеспечивающую печать иллюстрированного чёрно-белого издания тиражом до нескольких тысяч листов в месяц с качеством, превосходящим многие наши газеты.

Гамма современных принтеров насчитывает несколько сот модификаций, выпускаемых десятками фирм, и способна удовлетворить самым разнообразным требованиям пользователя. Рекомендации по конкретному выбору принтеров из такого количества устройств превышают возможности любого журнала и целесообразно рассмотрение каждого конкретного случая с участием специалистов.

Библиографический список

Информационно-аналитическая газета. 1995, № 10 (28 сентября).

HARD’n’SOFT. 1995, № 8.

Справочное руководство по IBM PC (часть 2). М.: Сфера, 1991.

Рубрики

Партнеры: