Происхождение матричных принтеров

История создания.

 

История принтеров, можно  сказать, началась в глубокой и далёкой  древности, когда человек стал оставлять  на скалах различные заметки с  помощью обычного кусочка угля. А  первая графика – это нарисованный, всё тем же углём, мамонт. Рассуждать о том, как продвигалось преобразование печати до 1822 года будет очень долго  и нудно. Поэтому перенесёмся  сразу именно в это время – 1822 год.

 

 В этом году Чарльз  Бэббидж начинает разработку  своей небезызвестной машины, которую  сегодня так и называют –  машина Бэббиджа. Хотя правильнее  было бы называть это изобретение  Difference Engine (Разностная машина). Чарльз  проектировал её до 1835 года, однако  первая работающая модель была  построена сотрудниками Лондонского  Музея Науки по чертежам автора  только 150 лет спустя. Предназначалась  она, в основном, для использования  в проектировании, навигации, а  также в банковском деле. Эта  машина могла решать простейшие  уравнения и результаты распечатывать  на бумаге. Её вес был 5 тонн  и состояла она из 8000 деталей.

 

 Если вы помните,  то первый компьютер, принцип  работы которого лёг в основу  современных компьютеров, был  изобретён в 1944 году. Со временем  разработчикам в голову пришла  мысль о том, что неплохо  бы изобрести устройство, которое  могло бы быстро распечатывать  на бумаге большие объёмы текста. Результатами этих раздумий стало  первое печатающее устройство  для компьютера UNIVAC, получившее название UNIPRINTER. Разработка эта принадлежит  корпорации Remington-Rand, которая впервые  представила это устройство в  1953 году.

 

 Принцип работы этого  устройства (принтером назвать его  – язык не поворачивается) очень  был схож с принципом работы  печатающей машинки. Специальная  металлическая «косточка» с определённой  буквой била с силой по бумаге  через небольшую красящую ленту  чёрного цвета. Если заменяли  чёрную ленту на ленту другого  цвета, то и отпечатанный текст  менял свой колор, если заменяли  «косточки», менялся шрифт. Основным  элементом этого аппарата был  диск в виде ромашки, на конце  «лепестков» которого, были нанесены  символы. Диск вращался вокруг  своей оси точно параллельно  бумаге. Из-за такой конструкции  подобные устройства получили  название «лепестковые принтеры».  Скорость печати первого такого  изобретения была 600 строк в минуту, в 1955 году скорость печати увеличилась  до 1000 строк в минуту. Но такие  принтеры оказались очень ненадёжными,  качество печати оставляло желать  лучшего и поэтому, несмотря  на то, что эти устройства были, практически, первыми принтерами, способными выводить результаты  с компьютера на бумагу, широкого  распространения не получили.

 

 В 1959 году свет увидел  принтер от фирмы IBM, способный  печатать со скоростью до 1400 строк  в минуту. Удивлению пользователей,  работающих с этим устройством  не было предела, ведь за  несколько минут принтер мог  распечатать целую пачку бумаги. Мало того, при печати разных  символов принтер издавал звуки различной тональности и при хорошей сноровке можно было заставить его наиграть несложную мелодию. Но, конечно, без недостатков этот принтер не остался: надёжность «хромала», сильного шума при работе было не избежать и графику эти аппараты печатать не могли. Стоит отметить, что до недавнего времени наши соотечественники слову «принтер» предпочитали АЦПУ (алфавитно-цифровое печатающее устройство).

 

 Принцип работы матричных  принтеров состоим в том, что  любое изображение можно сформировать  из набора точек. В технологии  изготовления таких устройств  впервые стали использовать печатную  головку, в которой располагался  набор иголочек. Эти иголки так  же, как и у «лепестковых принтеров»  ударяли по бумаге через красящую  ленту и формировалось изображение  или символ. В 70-х годах корпорация Centronics Data Computer стала самым крупным  производителем таких принтеров,  первая модель, в которой использовалось  семь иголок, получила название Model 101. Скорость печати была всего  лишь 165 символов в минуту, а стоил  такой принтер около 3000 $. Доступным  для рядовых пользователей и  популярным домашним матричным  принтером стал ImageWriter от фирмы  C.Itoh Electronics, разработанный еще в  1976 году, но поступивший в продажу  вместе с компьютерами Apple в 1983, цена его составляла 675 долларов.

 

 В то время технологии  печати продвинулись и стали  появляться принтеры с 12, 14, 18 и  24 иголками, также появилось разделение  качества печати с помощью  буквенного обозначения: LQ (Letter Quality) – высокое качество и NLQ (Near Letter Quality) – среднее качество.

Описание матричного принтера.

 

Матричный принтер (анг. dot

 

matrix

 

printer) — компьютерный принтер,  формирующий изображения символов  с помощью отдельных маленьких  точек. Печатающая головка матричного  принтера обычно содержит от 9 до 24 печатающих иголочек, которые  выборочно ударяют по красящей  ленте, создавая изображение на  бумаге, расположенной за красящей  лентой. Для печати на матричном  принтере используется рулонная  или фальцованная перфорированная  бумага. При печати на отдельных  листах на большинстве матричных  принтеров требуется ручная подача. Для автоматической подачи отдельных  листов используется опциональный  автоподатчик (CSF, Cut Sheet Feeder). Матричные  принтеры — старейший из ныне  применяемых типов принтеров,  его механизм был изобретён  в 1964 году корпорацией Seiko Epson. Матричные принтеры стали первыми  устройствами, обеспечившими графический  вывод твёрдой копии.

 

Выпускались принтеры с 9, 12, 14, 18, 24 и 36 иголками в головке. Основное распространение получили 9-ти и 24-х  игольчатые принтеры. Качество печати и скорость графической печати зависит  от числа иголок: больше иголок —  больше точек. Принтеры с 24-мя иголками называют LQ (англ. Letter Quality — качество пишущей машинки). Существуют цветные  матричные принтеры, в которых  используется 4 цветная CMYK лента. Смена  цвета производится смещением ленты  вверх-вниз относительно печатающей головки. Скорость печати матричных принтеров  измеряется в CPS (англ. characters per second —  символах в секунду).

 

Основными недостатками матричных  принтеров являются: монохромность, низкая скорость работы и высокий  уровень шума, который достигает 25дБ. Для устранения этого недостатка в отдельных моделях предусмотрен тихий режим, но скорость печати в  тихом режиме падает в 2 раза, так  как в этом случае каждая строка печатается в два прохода с  использованием половинного количества игл. Для борьбы с шумом ещё  применяют специальные звуконепроницаемые кожухи. Некоторые модели матричных  принтеров обладают возможностью цветной  печати за счёт использования многоцветной красящей ленты. Однако достигаемое  при этом качество цветной печати значительно уступает качеству печати струйных принтеров. Матричные принтеры достаточно широко используются и в  настоящее время благодаря тому, что стоимость получаемой распечатки крайне низка, так как используется более дешёвая фальцованная или  рулонная бумага. Последнюю к тому же можно отрезать кусками нужной длины (не форматными). Для многих финансовых документов необходим факт деформации носителя за счёт ударной печати, для  исключения возможности их подделки. Также матричные принтеры могут  применяться в тех случаях, когда  надо получить две гарантированно одинаковые твердые копии - для этого печать ведётся на несколько листов самокопирующейся бумаги или через копирку - другие распространённые виды принтеров для  этого непригодны, так как не используют контактный метод.

 

Выпускаются и скоростные линейно-матричные принтеры, в которых  большое количество иголок равномерно расположены на челночном механизме (фрете) по всей ширине листа. Скорость таких принтеров измеряется в LPS (англ. Lines per second — строках в секунду).

 

Технология печати.

Матричная печать, где используется старейшая технология, сейчас практически  не пользуется спросом в персональном домашнем использовании. Однако в ряде областей её  до сих пор не представляется возможным заменить, что оставляет  ее по-прежнему востребованной - это  печать многоэкземплярных форм; пин-конвертов  для SIM-карт и банковских карт; авиабилетов; печать на ответственных бланках  и формах, где важен факт нанесения  информации ударным способом.

 Рассмотрим подробнее  саму технологию.

 

 

 

Изображение на бумаге получается путем нанесения точек на ее поверхность  при ударе иголок печатающей головки  через красящую поверхность. Иголки расположены группами по 9 или 24 в  вертикальных рядах. По их количеству матричные принтеры и разделяются  на 9-ти и 24-х игольчатые. Существует ещё один тип принтеров, оснащенный печатающими головками с 18 иголками, расположенными ромбовидно. Данное расположение способствует повышению скорости печати, но ее качество соответствует качеству печати 9-ти игольчатого принтера.

 

Принцип работы обычного матричного принтера, где используется последовательная ударная точечно-матричная технология, следующий: во время работы печатающая головка движется вдоль каретки, и изображение формируется за счет точек, получающихся на бумаге благодаря  иголочкам, касающимся красящей ленты. Существует и другой принцип работы, используемый в линейно-матричных  принтерах, пользующихся популярностью  в больших организациях.

 

Основная часть линейно-матричного принтера - это конструкция, состоящая  из станины, имеющей ширину печати, на которой по горизонтали по всей длине установлены печатающие молоточки, объединенные в модули - фреты. Во время  работы станина, приводимая в движение кривошипно-шатунным механизмом, совершает  возвратно-поступательные движения с  большой частотой и амплитудой, равной расстоянию между соседними молоточками. В зависимости от количества молоточков во фрете меняется скорость - те принтеры, где число молоточков во фрете  больше, имеют большую скорость.

 

 

 

При движении шаттла из одной  мертвой точки в другую, молоточки  в тех местах, где требуется, наносят  изображения на бумаге благодаря  удару по красящей ленте, формируя за каждый проход полную горизонтальную линию заданного изображения. После  этого бумага передвигается на шаг  вперед, и шаттл возвращается в  обратном направлении, формируя изображение  линия за линией. Скорость печати принтера, работающего по данной технологии, измеряют в строках в минуту при  печати текста, или в дюймах в  минуту - при печати графики. Лента  закреплена под углом относительно станины, что даёт возможность достаточно равномерного изнашивания. При печати она движется или в одну, иди  в другую сторону, перематываясь  с бобины на бобину. При таком  способе печати, если печать ведется  на бумаге малой ширины (формат А4), лента  изнашивается неравномерно - происходит износ лишь одной половины ленты. При обоснованной необходимости  такой печати  рекомендуется время  от времени переворачивать бобины, чтобы заставить работать то одну, то другую половины красящей ленты  попеременно.

 

Технологии, приводящие в  движение иголку либо молоточек матричного принтера делятся на баллистическую и технологию печати с запасённой энергией. В первом случае игла втягивается  в электромагнит, как сердечник  в катушку, по которой проходит ток, а пружина, нанизанная на иглу, сжимается. После выключения тока, происходит возврат иглы на место благодаря  пружине. В случае применения технологии с запасенной энергией пружина в состоянии покоя напряжена за счет действия постоянного магнита. При печати магнитное поле катушки, через которую пропустили ток, компенсирует поле постоянного магнита. Этой компенсации достаточно для того, чтобы пружина оторвалась от магнита, и иголка пришла в движение. При снятии питания с обмотки, пружина вновь притягивается к постоянному магниту, возвращая иголку в исходное состояние. Технология с запасённой энергией - более новая, чем баллистическая, и её основное преимущество - при работе головка меньше нагревается, так как для компенсации силы магнита необходимо подать заметно меньшую мощность на катушку, чем в случае, когда электромагнит приводит иголку в действие. Ещё одним преимуществом является то, что сила удара иголки практически не меняется со временем или от нагрева, потому что в головке с запасённой энергией она зависит только от жёсткости постоянно согнутой пружины. Зато печатающие головки, которые сделаны по баллистической технологии, заметно меньше по размеру - это позволяет экономить энергию на их перемещении вдоль каретки, а также делать на них более мощные теплообменники.

Типы печати.

Вплоть до 80-х годов  на рынке печатной техники бал  правила матричная технология печати, пока ее не потеснили принтеры, основанные на лазерной и струйной технологиях. Однако и по сей день она сохранила  за собой весьма значительный сегмент  рынка печатающих устройств благодаря  обеспечиваемой высокой производительности печати, надежности, простоте обслуживания и дешевизне использования. В  случаях же, когда необходимо получить несколько идентичных копий документа  одновременно, заменить матричный принтер  просто нечем.

 

Компания Oki Printing Solutions обеспечивает спрос на матричные принтеры, производя  оборудование, основанное на линейно-матричной  и последовательно матричной  технологиях.

 

Технология последовательно-матричной  печати, родоначальница всех существующих технологий вывода информации с использованием ударных методов, отличается  простотой  реализации, надежностью и неприхотливостью. Единственным недостатком является то, что по мере возрастания объемов  печати пригодность принтеров резко  снижается.

 В данном сегменте  печати распространение получили 9-игольчатые и 24-игольчатые матричные  принтеры.