Принтеры

 Принтеры

Пожалуй, самым популярным устройством вывода информации для IBM-совместимых компьютеров является принтер. Все печатающие уст- ройства (принтеры) можно подразделить на последовательные, строч- ные и страничные. Принадлежность принтера к той или иной из пере- численных групп зависит от того, формирует он на бумаге символ за символом, сразу всю строку или целую страницу.

Идея матричных печатающих устройств заключается в том, что все мыслимые (и немыслимые) знаки воспроизводятся ими из набора от- дельных точек, наносимых на бумагу тем или иным способом. Все печа- тающие устройства (за исключением, пожалуй, страничных) по принципу действия могут быть ударными (impact) или безударными (non-impact).

Большинство принтеров, работающих (и продаваемых) сейчас с IBM-совместимыми компьютерами в нашей стране, могут быть причис- лены к группе последовательных, ударных матричных печатающих уст- ройств: вертикальный ряд (или два ряда) игл «вколачивает» краситель с ленты прямо в бумагу, формируя последовательно символ за символом. Такое засилье игольчатых вполне объясняется приемлемым качеством их печати, невысокой ценой расходных материалов (красящей ленты) и используемой бумаги. Кстати, обычно возможно использование как форматной, так и рулонной бумаги. Головка принтера может быть осна- щена 9, 18 или 24 иголками. Существуют модели принтеров как с широ- кой (формат A3), так и с узкой (формат А4) кареткой. Высокое качество печати достигается в режимах NLQ (Near Letter Quality) для 9- игольчатых (почти машинописное) и LQ (Letter Quality) для 24- игольчатых принтеров. Как правило, современные принтеры оснащены

резидентными или загружаемыми масштабируемыми шрифтами. Ско- рость печати для высокопроизводительных моделей может составлять до 380 знаков в секунду. Одна из причин выбора игольчатых принтеров заключается в том, что они могут оставлять оттиски букв на бумаге, что важно при составлении контрактов или официальных писем. На рынке ударных матричных принтеров лидируют фирмы Epson, Star Micronics, Okidata. Объем продажи подобных устройств постоянно сужается за счет роста продажи струйных принтеров, которые относятся к безудар- ным устройствам.

Обычно безударными принтерами называются такие устройства, у которых исполнительное устройство, печатающее изображение, не ка- сается бумаги. Не требуется, конечно, пояснять, что безударные печа- тающие устройства работают практически бесшумно, что является од- ним из их несомненных преимуществ. Струйные чернильные принтеры относятся, как правило, к классу последовательных, матричных без- ударных печатающих устройств. Если продолжить уточнение признаков принадлежности печатающих устройств к отдельным группам, можно сказать, что последовательные безударные матричные струйные чер- нильные принтеры, в свою очередь, подразделяются на устройства не- прерывного (continuous drop, continuous jet) и дискретного (drop-on- demand) действия. Последние в своей работе опять же могут использо- вать либо пузырьковую технологию (bubble-jet), либо пьезоэффект. Кстати, первопроходцами этих технологий стали фирмы Canon и Epson. Почти все современные устройства этого класса используют именно две последних технологии печати.

У чернильных устройств, как, впрочем, и у ударных матричных прин- теров, печатающая головка движется только в горизонтальной плоско- сти, а бумага подается вертикально. Сопла (канальные отверстия) на печатающей головке, через которые разбрызгиваются чернила, соответ- ствуют ударным иглам. Количество сопел у разных моделей принтеров, как правило, может варьироваться от 12 до 64. Размер каждого сопла существенно меньше диаметра иглы ударного матричного принтера, по- этому получаемое изображение (теоретически) должно быть четче. К сожалению, это не всегда так, и очень многое зависит от качества ис- пользуемой бумаги (все-таки чернила!).

При использовании метода bubble-jet в каждом сопле находится ма- ленький нагревательный элемент (обычно это тонкопленочный рези- стор), который при пропускании тока за несколько микросекунд нагрева- ется до температуры около 500°С и отдает выделяемое тепло непо- средственно окружающим его чернилам. При резком нагревании обра- зуется чернильный паровой пузырь, который старается вытолкнуть че- рез выходное отверстие сопла необходимую порцию (каплю) жидких чернил. Поскольку при отключении тока тонкопленочный резистор также быстро остывает, паровой пузырь, уменьшаясь в размерах, «подсасы-

вает» через входное отверстие сопла новую порцию чернил, которые занимают место «выстеленной» капли.

Как уже было сказано, второй метод для управления соплом ис- пользует пьезоэлектрический элемент. Как известно, обратный пьезо- эффект заключается в деформации пьезокристалла под воздействием электрического поля. Изменение размеров пьезоэлемента, расположен- ного сбоку выходного отверстия сопла, приводит к выбрасыванию капли и приливу через входное отверстие новой порции чернил. При печати высокого качества скорость вывода не превосходит обычно 2–3 страниц в минуту (около 200 знаков в секунду). Печатающие головки некоторых моделей подобных устройств имеют до 64 сопел, через которые черни- ла в виде капель распыляются на поверхность бумаги. Это обеспечива- ет максимальную разрешающую способность – около 360 точек на дюйм. Тем не менее качество печати не всегда высокое. Как правило, струйные принтеры позволяют эмулировать работу наиболее популяр- ных моделей ударных устройств и поддерживают соответствующее про- граммное обеспечение.

Изображение в термопринтере создается путем сконцентрированно- го в нужном месте локального нагревания бумаги. Бумага в данном слу- чае должна иметь очень тонкое термочувствительное покрытие с двумя раздельными бесцветными компонентами. При локальном нагревании цветоформирователь (первый компонент), смешиваясь с предваритель- но обесцвеченным красителем (второй компонент), образует видимое на бумаге пятнышко. В данном случае возможна печать различными цве- тами. Как правило, покрытие, обеспечивающее при печати изображение черного цвета, требует более высоких температур и давления печатаю- щей головки. Но на бумаге с покрытием, обеспечивающим печать голу- бым цветом, хотя она и допускает обычно более высокие скорости вы- вода, полученное изображение со временем бледнеет и становится не- пригодным для практического использования.

Основными составными частями печатающей головки термопринте- ра являются несколько крошечных нагревательных элементов, которые расположены примерно так же, как иглы в обычном матричном ударном принтере: один над другим в два ряда. Наиболее часто печатающие го- ловки используют два ряда нагревательных элементов, по 12 в каждом, немного смещенных относительно друг друга. Нагрев элементов осуще- ствляется путем пропускания через них электрического тока определен- ной величины. Поскольку сами термоэлементы очень маленькие, то и печатающая головка принтера, как правило, имеет небольшие габарит- ные размеры (всего несколько миллиметров в толщину).

Как у игольчатых и струйных принтеров, печатающая головка тер- мопринтера позиционируется только в горизонтальном направлении, а подача бумаги осуществляется в вертикальном (последовательные принтеры). Не надо, видимо, пояснять, что термопринтеры относятся к

группе матричных устройств. Поскольку, вообще говоря, между печа- тающей головкой и бумагой (подчеркиваю, самой бумагой) механиче- ский контакт отсутствует, то термопринтеры – это безударные устройст- ва. К основным недостаткам термопечати следует отнести необходи- мость использования специальной (и, естественно, дорогой) бумаги.

Относительно недавно (по некоторым данным, в 1982 г.) появился новый класс термопринтеров, печатающих уже на обыкновенной бумаге. Такие устройства называются принтерами с термопереносом или термо- графическими печатающими устройствами с подачей красящего веще- ства. Как и обычные термопринтеры, они имеют печатающую головку с нагревательными элементами, правда, эти элементы стали еще мень- ше. Термопластичное красящее вещество, нанесенное на тонкой под- ложке (лента с красителем), попадает на бумагу именно в том месте, где элементами печатающей головки обеспечивается должный нагрев. Кон- структивно такой способ печати достаточно прост, к тому же он обеспе- чивает практически бесшумную работу. Достаточно часто принтеры с термопереносом имеют печатающую головку шириной максимально до- пустимого размера бумаги, используемой в таком принтере (так назы- ваемые строчные или страничные устройства). Лента с красителем в этом случае, разумеется, также должна иметь соответствующую шири- ну. Понятно, что при такой ситуации отпадает потребность в механике, служащей для перемещения печатающей головки вдоль бумаги.

Еще один очень интересный метод печати используется в так назы- ваемых принтерах с термосублимацией. Хотя, возможно, термин «тер- мосублимация» не очень удачен, но он достаточно четко поясняет, ка- ким образом красящему веществу передается необходимая порция энергии сублимации. Напомним, что под сублимацией понимают пере- ход вещества из твердого состояния в газообразное, минуя жидкообраз- ную стадию (например, сублимируют при нагревании кристаллы йода). Иначе этот процесс называют еще возгонкой.

Принтеры с термопереносом и термосублимацией красящего веще- ства также относятся к группе матричных безударных печатающих уст- ройств. Понятно, что практически все преимущества матричных принте- ров автоматически можно распространить и на эти типы принтеров. Как правило, не представляет проблемы создание практически любых типов шрифтов с различными атрибутами, нет проблем и при работе в графи- ческом режиме. Кстати, достаточно просто реализуется здесь и негатив изображения (например, белое на черном). По четкости и резкости изо- бражения некоторые модели таких принтеров могут поспорить с хоро- шими лазерными устройствами. Их разрешающая способность состав- ляет обычно 300 точек на дюйм. По скорости печати принтеры с термо- переносом, как правило, уступают современным моделям чернильных струйных печатающих устройств. Физические ограничения по скорости

обусловлены в основном задержкой нагрева термоэлементов печатаю- щей головки и процессом переноса красителя.

В принтерах с термосублимацией красителя имеется возможность точного определения необходимого количества красителя, переносимо- го на бумагу. Комбинацией цветов красителей можно подобрать практи- чески любую цветовую палитру. Принтеры с термосублимацией выпол- нены обычно только как цветные, поскольку, пожалуй, ни один тип печа- тающих устройств не обеспечивает лучшей цветопередачи. Наиболее популярными моделями печатающих устройств с термопереносом кра- сящего вещества являются портативные принтеры.

В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображения – примерно такой же, как и в копировальных ма- шинах. Этот процесс, в частности, включает в себя создание рельефа электростатического потенциала в слое полупроводника с последующей визуализацией этого рельефа. Собственно визуализация осуществляет- ся с помощью частиц сухого порошка – тонера, наносимого на бумагу. Наиболее важными частями лазерного принтера можно считать фото- проводящий цилиндр (печатающий барабан), полупроводниковый лазер и прецизионную оптико-механическую систему, перемещающую луч.

Мощный полупроводниковый лазер генерирует тонкий световой луч, который, отражаясь от вращающегося зеркала, формирует электронное изображение на светочувствительном фотоприемном барабане. Бара- бану предварительно сообщается некий статический заряд. Для получе- ния изображения лазер должен включаться и выключаться, что обеспе- чивается специальной управляющей электроникой принтера. Вращаю- щееся зеркало служит для разворота луча лазера на новую строку, формируемую на поверхности печатающего барабана. Когда луч лазера попадает на предварительно заряженный барабан, заряд стекает с ос- вещенной поверхности. Таким образом, освещаемые и неосвещаемые лазером участки барабана имеют разные заряды. В зависимости от того, как (положительно или отрицательно) заряжены частицы порошкообраз- ного тонера, они будут притягиваться и прилипать к барабану только в областях с разноименным зарядом. После формирования каждой строки специальный прецизионный шаговый двигатель поворачивает барабан так, чтобы можно было формировать следующую строку. Это смещение равняется разрешающей способности принтера и может составлять, на- пример 300, 600 или 1200 точек на дюйм. Данный этап работы во многом напоминает построение изображения на экране монитора (растрирова- ние).

Когда изображение на барабане построено и он покрыт тонером, подаваемый лист заряжается таким образом, чтобы тонер с барабана притягивался к бумаге. После этого изображение закрепляется на ней за счет нагрева частиц тонера до температуры плавления. Окончательную

фиксацию изображения осуществляют специальные резиновые валики, прижимающие расплавленный тонер к бумаге.

На рынке лазерных принтеров можно выделить печатающие уст- ройства малого быстродействия (скорость вывода 4-6 страниц в минуту), принтеры среднего быстродействия (7-11 страниц в минуту) и принтеры коллективного использования, так называемые «сетевые» принтеры (более 12 страниц в минуту). Для лазерных принтеров, работающих с бумагой формата А4, стандартом де-факто становится разрешающая способность 600 точек на дюйм. Принтеры, способные работать с бумагой формата A3, как правило, имеют разрешающую способность 1200 точек на дюйм и невысокую скорость вывода – 3-4 страницы в минуту.

К наиболее важным функциональным возможностям принтеров от- носятся такие, как поддержка технологии повышения разрешающей спо- собности, наличие масштабируемых шрифтов (PostScript, TrueType), объем оперативной памяти и т.п. Безусловным лидером на рынке ла- зерных принтеров малого быстродействия является фирма Hewlett Packard.

Кроме лазерных принтеров, существуют так называемые принтеры LED (Light Emitting Diode), которые получили свое название из-за того, что полупроводниковый лазер в них был заменен «гребенкой» мель- чайших светодиодов. Разумеется, в данном случае не требуется слож- ной оптической системы вращающихся зеркал и линз. Изображение од- ной строки на светочувствительном барабане формируется одновре- менно. Одним из лидеров на рынке LED-принтеров можно назвать фир- му Okidata.