Матричный принтер

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Принцип формирования изображения в матричном принтере

Ма́тричный принтер (англ. dot matrix printer) — компьютерный принтер, создающий изображение на бумаге из отдельных маленьких точек ударным способом.

Матричные принтеры — старейшие из доныне применяемых принтеров. Их механизм был изобретён в 1964 году корпорацией Seiko Epson.[источник не указан 2592 дня]

Дизайн[править | править вики-текст]

Каждая точка изготовлена ​​крошечным металлическим стержнем, также называемым «проволокой» или «штифтом», который движется вперед с помощью крошечного электромагнита или соленоида либо непосредственно, либо через небольшие рычаги (собачки). На лицевой стороне ленты и на бумаге находится небольшая направляющая пластина, обозначенная держателем или защитным чехлом для ленты, иногда также называемой бабочкой для ее типичной формы. Он пробивается отверстиями, которые служат направляющими для штифтов. Эта пластина может быть изготовлена ​​из твердого пластика или искусственного камня, такого как сапфир или рубин.

Часть принтера, содержащего контакты, называется печатающей головкой. При запуске принтера он обычно печатает одну строку текста за раз. Для этого есть два подхода:

Принтер Epson VP-500 снят с крышки

Это пример широкоформатного принтера, рассчитанного на бумагу шириной 14 дюймов, показанную с загруженной бумагой (8,5 "× 14"). Широковещательные принтеры часто использовались предприятиями, чтобы печатать учетные записи на бумаге для подачи тракторов 11 "× 14". Их также называли 132-колоночными принтерами, хотя это описание было верно только для определенного размера и типа шрифта, встроенного в электронную систему принтера

Обычные принтеры с последовательной матричной матрицей используют горизонтально движущуюся печатающую головку. Печатающую головку можно представить с изображением единственного вертикального столбца из семи или более контактов примерно с высотой символьной коробки. На самом деле штыри расположены в четырех вертикальных или / или горизонтально слегка смещенных колоннах, чтобы увеличить плотность точек и скорость печати путем чередования, не вызывая замятия штырьков. Таким образом, до 48 контактов можно использовать для формирования символов линии, в то время как печатающая головка перемещается горизонтально.

В значительно отличающейся конфигурации, так называемые линейные матричные принтеры используют фиксированную печатающую головку, почти такую ​​же широкую, как и путь прохождения бумаги, используя горизонтальную линию из тысяч контактов для печати. Иногда два горизонтально слегка смещенных ряда используются для улучшения эффективной плотности точек посредством чередования. В то время как все еще ориентированы на линию, эти принтеры для профессионального рынка большой мощности эффективно печатают всю линию сразу, а бумага перемещается вперед ниже печатающей головки.

Скорость печати последовательных матричных принтеров с движущимися головами варьируется от 30 [1] до 1550 сП. [2] В отличие от этого линейные матричные принтеры способны печатать намного больше 1000 сП, что обеспечивает пропускную способность до 800 страниц в час.

Поскольку печать включает механическое давление, оба этих типа принтеров могут создавать копии с копией и безболезненные копии.

Печатающая головка 9-контактного принтера (Star NL10)

Эти машины могут быть очень долговечными. Когда они изнашиваются, обычно это происходит из-за того, что чернила вторгаются в направляющую пластину печатающей головки, заставляя песок прилипать к ней; этот песок медленно приводит к тому, что каналы в направляющей пластине изнашиваются из кругов в овалы или прорези, обеспечивая меньшее и менее точное направление для печатных проводов. В конце концов, даже с блоками из вольфрама и титановыми собачками печать становится слишком неясной для чтения, что является общей проблемой, когда пользователям не удалось поддерживать принтер с регулярной очисткой, как описано в большинстве руководств пользователя.

Вариантом на матричном принтере был принтер с крестовым молотком, запатентованный Seikosha в 1982 году. [3] Гладкий цилиндрический ролик обычного принтера был заменен вращающимся цилиндрическим цилиндром. Печатающая головка была простым молотком с вертикальным выступающим краем, управляемым электромагнитом. Там, где вертикальный край молотка пересекал горизонтальную канавку цилиндра, сжимая бумагу и ленту между ними, на бумаге была отмечена одна точка. Персонажи были созданы из нескольких точек.

Хотя почти все струйные, термические и лазерные принтеры также печатают близко расположенные точки, а не непрерывные линии или символы, их принято называть матричными принтерами.

Принцип действия[править | править вики-текст]

Матричный принтер Star LC-10
Матричный принтер Epson FX-85

В матричном принтере изображение формируется на носителе печатающей головкой, представляющей из себя набор иголок, приводимых в действие электромагнитами. Головка располагается на каретке, движущейся по направляющим поперёк листа бумаги; при этом иголки в заданной последовательности наносят удары по бумаге через красящую ленту, аналогичную применяемой в печатных машинках и обычно упакованную в картридж, тем самым формируя точечное изображение. Для перемещения каретки обычно используется ремённая передача, реже — зубчатая рейка или винтовая передача. Приводом каретки является шаговый электродвигатель. Такой тип матричных принтеров именуется SIDM (англ. Serial Impact Dot Matrix — последовательные ударно-матричные принтеры). Скорость печати таких принтеров измеряется в CPS (англ. characters per second — символах в секунду).

Иглы в печатающей головке располагаются, в зависимости от их количества, одним или двумя вертикальными столбцами, или в виде ромба. Материалом для игл служит износостойкий вольфрамовый сплав. Для привода игл используются две технологии, основанные на электромагнитах — баллистическая и с запасённой энергией.[1] Поскольку электромагниты нагреваются при работе, печатающая головка снабжается радиатором для пассивного отвода тепла; в высокопроизводительных принтерах может применяться принудительное охлаждение печатающей головки вентилятором, а также система температурного контроля, снижающая скорость печати или прекращающая работу принтера при превышении допустимой температуры печатающей головки.

Для печати на носителях различной толщины в матричном принтере имеется регулировка зазора между печатающей головкой и бумагоопорным валом. В зависимости от модели, регулировка может производится вручную, либо автоматически. При автоматической установке зазора принтер имеет функцию определения толщины носителя.

В разное время выпускались принтеры с 9, 12, 14, 18, 24 и 36, 48 иголками в головке; разрешающая способность печати, а также скорость печати графических изображений напрямую зависят от числа иголок. Наибольшее распространение получили 9- и 24-игольчатые принтеры.

9-игольчатые принтеры применяются для высокоскоростной печати с невысокими требованиями к качеству. Для достижения высокой скорости в некоторых принтерах используются сдвоенные (2х9) и счетверённые (4х9) 9-игольчатые печатающие головки. За счёт меньшего количества игл 9-игольчатая печатающая головка отличается большей надёжностью и меньшим нагревом. В настоящее время 9-игольчатые матричные принтеры занимают большую часть рынка.

Преимуществом 24-игольчатого принтера является высокое качество печати, в графическом режиме максимальное разрешение составляет 360х360 точек на дюйм. При этом скорость печати 24-игольчатого принтера существенно ниже, чем у 9-игольчатого. Основная сфера применения — печать с высокими требованиями к качеству. 24-игольчатые матричные принтеры часто используются для заполнения бланков официальных документов.

В современных матричных принтерах красящая лента упакована в картридж, содержащий также узлы для протяжки и натяжения ленты. В зависимости от конструкции принтера, картридж располагается на станине или на каретке. В ранних моделях вместо картриджа может использоваться лента на катушках для печатной машинки.

В матричных принтерах может использоваться два типа красящей ленты — многопроходная (стандартная) и однопроходная (плёночная), отличающихся качеством оттиска и конструкцией. Многопроходная лента, применяемая в большинстве случаев, представляет собой кольцо из плотного нейлона, пропитанного красящим веществом и во многих современных принтерах, смазкой для печатающей головки. Для повышения ресурса ленты её длина часто составляет 6 и более метров. В случае короткой ленты используется дополнительная подкраска с помощью бункера или ролика из пористого материала (фетра), пропитанного краской. В некоторых принтерах для увеличения ресурса лента имеет вид Листа Мёбиуса. Недостатком многопроходной ленты является постепенное снижение яркости оттиска по мере работы. В то же время такая лента не имеет чёткого ресурса, после исчерпания которого дальнейшая печать невозможна. Однопроходная лента, предназначенная для высококачественной печати на 24-игольчатых принтерах, является тонкой плёнкой с нанесённой с рабочей стороны краской. В отличие от многопроходной ленты, при ударе иглы на бумагу переходит весь краситель. В процессе печати использованная лента сматывается с одной катушки картриджа на другую, подобно магнитной ленте в кассете. Высокое качество печати, достигаемое при использовании однопроходной ленты, имеет два побочных эффекта:

  • На каждый печатаемый символ теряется без использования как минимум 50 % и до 99,9 % поверхности ленты, так как каждый печатаемый элемент требует нового участка ленты. Поскольку протяжка красящей ленты механически связана с приводом каретки, лента расходуется при каждом перемещении печатающей головки, независимо от того, производится ли печать.
  • Однопроходная лента создаёт угрозу информационной безопасности, так как вследствие полного перехода красителя на бумагу на ленте чётко видна печатавшаяся информация. Для устранения опасности утечки конфиденциальной информации использованная однопроходная красящая лента требует утилизации методами, исключающими восстановление с неё информации.

Большинство матричных принтеров имеет несколько вариантов подачи бумаги, отличающихся конфигурацией тракта прохода бумаги. Листовая бумага обычно подаётся сверху по U-образному пути вокруг бумагоопорного вала, для подачи носителей повышенной толщины и многослойной бумаги используется путь с меньшим изгибом с подачей снизу или спереди принтера. Для подачи листовой бумаги применяется фрикционная подача, перфорированная бумага подаётся тракторным податчиком, использующим зубчатое зацепление с перфорацией бумаги, что значительно снижает риск замятия бумаги. Тракторный податчик обычно можно установить в толкающую или тянущую позицию. Варианты подачи бумаги переключаются вручную рычагом или автоматизированно с возможностью программного выбора.

Для печати на плотных и многослойных носителях применяются принтеры с прямым трактом подачи, исключающим изгиб носителя. Такие принтеры используются для печати на авиа- и железнодорожных билетах, сберегательных книжках, паспортах.

Особенности применения и режимы печати[править | править вики-текст]

Устройство перемещения печатной головки
Картридж с красящей лентой

Помимо печати текстовой информации, когда удары иголок контролируются программным обеспечением самого принтера, многие матричные принтеры имеют режим индивидуального управления иголками с компьютера, что обеспечивает возможность печати графической информации; однако в этом режиме скорость печати значительно падает. Иногда встроенное программное обеспечение принтера поддерживает загрузку во встроенную память принтера дополнительного набора шрифтов.

В зависимости от модели, матричные принтеры могут поддерживать все или некоторые из следующих режимов:

  • графический режим (англ. semi-graphic, character graphic);
  • алфавитно-цифровой режим:
    • LQ (англ. Letter Quality — «типографское качество»), качественный режим 24-игольчатых принтеров;
    • NLQ (англ. Near Letter Quality — «качество близкое к типографскому»), качественный режим 9-игольчатых принтеров;
    • Draft — черновое качество печати; в этом режиме достигается максимальная скорость печати за счёт ухудшения её качества[2];

Для печати на матричном принтере преимущественно используется рулонная или перфорированная фальцованная бумага. В случае применения листовой бумаги большинство матричных принтеров требует её ручной заправки; во многих моделях имеется возможность использования опционального автоподатчика листовой бумаги (англ. CSF, Cut Sheet Feeder).

Многоцветная матричная печать[править | править вики-текст]

Некоторые модели матричных принтеров обладают возможностью многоцветной печати при использовании четырёхцветной CMYK красящей ленты. Смена цвета достигается смещением картриджа с лентой относительно печатающей головки дополнительным механизмом. Цветной матричный принтер позволяет получить семь цветов: основные цвета печатаются в один проход, а дополнительные цвета — в два прохода. Многоцветная матричная печать может использоваться для распечатки цветного текста и простой графики, и непригодна для получения фотореалистичных изображений. Чаще всего возможность цветной печати реализуется с помощью дополнительной оснастки (color kit), как в принтерах Epson LX-300+II и Citizen Swift 24; реже многоцветная печать является базовой возможностью (Epson LQ-2550, Okidata Microline-395C).

Серьёзным недостатком технологии цветной матричной печати является постепенное загрязнение первичных цветов на ленте чёрным вследствие контакта ленты с многоцветным изображением, приводящее к искажению цветов на распечатке.

Цветные матричные принтеры не получили широкого распространения, поскольку к моменту возникновения широкой потребности в цветной печати были вытеснены цветными струйными принтерами, обладающими более высокими эксплуатационными качествами, и в настоящее время практически не встречаются.

Управление печатью и взаимодействие с компьютером[править | править вики-текст]

Кабельный 36-контактный разъём Centronics для подключения внешнего устройства (IEEE 1284-B)

Управление матричными принтерами осуществляется при помощи различных систем команд, общепринятыми из которых являются две: Epson ESC/P (англ. EPSON Mode) и IBM ProPrinter (англ. IBM Mode); большинство принтеров поддерживает обе системы.

Традиционно матричные принтеры подключаются к компьютерам через параллельный интерфейс, стандартом лат. de facto является Centronics. Другой устоявшийся интерфейс — RS-232C токовая петля 20 мА. Выпускающиеся в настоящее время матричные принтеры имеют современный интерфейс USB, однако поддержка «устаревших» интерфейсов в них, как правило, сохраняется для обеспечения совместимости с существующими промышленными или измерительными системами; так, например, принтер Epson LX-300+II, оснащён всеми тремя интерфейсами одновременно.

Преимущества[править | править вики-текст]

Несмотря на то, что технологии матричной печати часто воспринимаются как устаревшие, матричные принтеры по-прежнему находят применение там, где требуется недорогая массовая печать на многослойных бланках (например, на авиабилетах) или под копирку, а также в случаях, когда требуется вывод значительного количества чисто текстовой информации без предъявления особых требований к качеству получаемого документа (печать этикеток, ярлыков, данных с систем управления и измерения); дополнительная экономия при этом достигается за счёт использования дешёвой фальцованной или рулонной бумаги.

Ещё одним преимуществом матричной печати является высокий ресурс как самого принтера (8 млн строк), так и печатной головки (30 млн символов).[3]

Недостатки[править | править вики-текст]

Основными недостатками матричных принтеров являются:

  • высокий уровень шума
  • низкая скорость и качество печати в графическом режиме
  • ограниченные возможности цветной печати

Для снижения шума при печати в отдельных моделях предусмотрен тихий режим, в котором каждая строка печатается в два прохода с использованием половинного количества игл; побочным эффектом такого решения является значительное снижение скорости печати. Для борьбы с шумом также применяют специальные конструкции с звуконепроницаемыми кожухами.

Для повышения скорости печати используют технологии, обеспечивающие печать строки за один проход — так, в высокоскоростных линейно-матричных принтерах большое количество молоточков равномерно расположены на челночном механизме (фрете) по всей ширине печати. Скорость таких принтеров измеряется в LPS (англ. Lines per second — строках в секунду).

В массовой культуре[править | править вики-текст]

В анимационном фильме «Зверополис» матричный принтер используется ленивцами управления дорожной службы Зверополиса. Там же имеется киноляп — печать происходит при неподвижной печатающей головке принтера.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. KudesNIK.NET — технологии матричной печати
  2. 15" 160 cps IBM/EPSON mode with NLQ Peripheral printer. Operation manual. Specification
  3. 15" 135 cps IBM/EPSON mode with NLQ Peripheral printer. Operation manual. Specification

Ссылки[править | править вики-текст]