Принтеры и их классификация

Принтеры (печатающие устройства) – это устройства вывода данных из ЭВМ, которые преобразуют информационные ASCII-коды в соответствующие им графические символы (буква, цифра, знак) и фиксирующие их на бумаге.

Принтеры являются наиболее развитой группой внешних устройств персональных компьютеров (ПК), которая насчитывает до 1000 различных модификаций.

Традиционные лазерные, струйные и матричные принтеры широко применяют для получения твердых копий результатов всех видов обработки информации ПК, но они практически не пригодны для занесения информации в анкеты, бланки, формуляры и другие стандартные формы документов, которые имеют различные размеры и требуют определенного размещения данных в строках и столбцах. Принтеры могут работать с обычной или специальной бумагой, обычно, стандартных форматов.

Специализированные принтеры автоматизируют обработку всех видов документов, а их автоматическое позиционирование и перемещение на фиксированные интервалы, определятся характером заполняемого документа. Применение таких принтеров освобождает персонал от рутинных операций и практически исключают возможность появления ошибок при заполнении документов.

Украинский рынок принтеров отличается от рынка (ПК). Здесь нет конкуренции между отечественными сборщиками и зарубежными производителями. Несмотря на кажущееся разнообразие, львиная доля всех эксплуатируемых принтеров приходится на продукцию 2-х компаний - Hewlett-Packard и Seiko Epson. Начав поставлять принтеры в СССР в то время, как другие изготовители лишь присматривались к этому рынку, они захватили его и без видимых усилий удерживают, хотя их изделия в среднем несколько дороже, чем у конкурентов.

Всех потребители можно условно разделить на 3 группы:

- богатые организации. Преимущественно коммерческие из сферы торговли и финансов;

- бедные организации. Преимущественно государственные из сферы культуры, здравоохранения, образования;

- домашние пользователи.

Различия между первыми двумя по общему спросу и его структуре незначительны, если не считать того, что большинство богатых организаций не планирует покупку матричных принтеров, государственные чаще склонны к давно зарекомендовавшей себя технике Epson (струйные и лазерные принтеры), а молодые (по времени создания и среднему возрасту персонала) коммерческие фирмы предпочитают технику HP.

Корпоративные покупатели, на долю которых приходится около 80% продаж, покупают технику крайне неравномерно. Так, осенью 2009 г. спрос со стороны организаций значительно снизился из-за финансового кризиса. После преодоления кризиса произойдет увеличение роста числа продаж, но бюджетные проблемы скажутся на числе покупателей из государственных структур, финансирование которых существенно будет сокращено в будущем году.

В связи со сказанным выше большой интерес представляет группа частных пользователей. В настоящее время около 25% ПК продают для частного пользования и в основной массе их покупают без принтеров, но спрос на принтеры со стороны частных лиц начинает формироваться.

1. Классификация принтеров

Принтеры можно классифицировать по таким 7 основным позициям:

- принцип работы печатающего механизма;

- максимальный формат листа бумаги;

- использование цветной печати;

- наличие или отсутствие аппаратной поддержки языка PostScript;

- скорость печати;

- разрешающая способность (единица измерения - количество точек на дюйм (dots per inch - dpi);

- рекомендуемая месячная нагрузка (обычно коррелируется со скоростью печати).

По принципу печати различают матричные, струйные и лазерные (страничные) принтеры. Существует ряд других технологий печати, например сублимационная и за счет термопереноса, которые применяют гораздо реже. Лазерная и светодиодная технологии (вместо лазера и отклоняющего лазерный луч зеркала используют линейку светодиодов) во многих случаях с точки зрения конечного пользователя неразличимы. Параметр, который определяет качество печати лазерных принтеров - разрешение.

Наиболее распространены модели формата А3 и Legal (рассчитаны на лист бумаги немного больше А4). Модели, которые работают с бумагой формата А3, стоят немного дороже. Соотношение числа продаж " узких" и " широких" принтеров постепенно меняется в сторону первых. Большая часть моделей принтеров формата А3 использует матричный или струйный принцип печати.

По гамме воспроизводимых цветов принтеры делят на черно-белые, черно-белые с опцией цветной печати и цветные. Для цветных принтеров в рамках одного типа (струйных) качество печати существенно меняется от модели к модели. Принтеры с опцией цветной печати обычно 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 достаточно высокая.

Для качественного воспроизведения иллюстраций, которые хранят в векторном формате, важно наличие встроенного интерпретатора языка PostScript. Формально модели, которые поддерживают язык PostScript, приблизительно на 25% дороже тех, которые не включают эту опцию. Однако, чтобы на практике использовать преимуществами языка PostScript, надо приобрести дополнительную память и разница в цене может быть существенной.

По скорости печати можно выделить 4 группы:

- матричные принтеры без автоподачи;

- принтеры, которые обеспечивают скорость печати до 4 стр/мин и предназначены для индивидуального применения;

- принтеры со скоростью печати до 12 стр/мин, которые обслуживают рабочие группы;

- мощные сетевые принтеры с производительностью более 12 стр/мин.

Скорость печати варьируется от 10..300 зн/с (ударный принтер) до 500..1000 зн/с и даже до нескольких десятков стр/мин (безударный лазерный принтер)

Разрешающая способность - от 3..5 до 30..40 точек на миллиметр (лазерный принтер).

Производительность принтера является важнейшим фактором для организаций, где один принтер используют сразу несколько человек, и практически не влияющий на потребительские предпочтения, если речь заходит об индивидуальной эксплуатации печатающего устройства.

Скорость при цветной печати обычно значительно ниже, чем при печати только черным цветом.

1.1. Матричный (игольчатый) принтер

В матричных принтерах изображение формируется ударным способом из точек, поэтому их более правильно называть ударно-матричные принтеры, однако “матричный принтер” – это их общепринятое название.

Матричные принтеры могут работать в 2-х режимах:

- текстовый. Для печати на принтер посылают коды символов, а их контуры выбирают его знакогенератора;

- графический. На принтер посылают коды, которые определяют последовательность и местоположение точек изображения.

В игольчатых (ударных) матричных принтерах печать точек выполняют тонкие иглы печатающей головки, которые ударяют бумагу через красящую ленту. Каждая игла управляется собственным электромагнитом. Печатающий узел перемещается в горизонтальном направлении и знаки в строке печатаются последовательно. Многие принтеры выполняют печать при прямом и обратном ходе головки. Количество иголок в печатающей головке определяет качество печати. Недорогие принтеры имеют 9 игл, а матрица символов в таких принтерах имеет размерность 7´ 9 или 9´ 9 точек. Более совершенные матричные принтеры имеют 18 и даже 24 иглы.

Существуют 4 вида матричного принтера: 9-, 18- и 24-игольчатые принтеры и строчный принтер.

В общем случае для текстовой печати существуют такие режимы (имеют различное качество печати):

- черновой (Draft);

- близкий к типографскому (NLQ – Near-Letter-Quality);

- типографское качество (LQ – Letter-Quality);

- сверхкачественный (SLQ – Super Letter-Quality).

В принтерах с различным числом иголок эти режимы реализованы по-разному. В 9-игольчатых принтерах печать в режиме Draft выполняют за один проход головки по строке. Это самый быстрый режим печати, но он имеет самое низкое качество. Режим NLQ требует 2 прохода - после 1-го прохода головки бумагу протягивают на расстояние, которое соответствует 1/2 размера точки, а затем делают 2-й проход с частичным перекрытием точек. При этом скорость печати уменьшается в 2 раза.

Матричные принтеры обычно поддерживают несколько шрифтов и их разновидностей, среди которых широкое распространение получили:

- roman (мелкий шрифт пишущей машинки);

- italic (курсив);

- bold-face (полужирный);

- expanded (растянутый);

- elite (полусжатый);

- condenced (сжатый);

- pica (прямой);

- courier (курьер);

- san serif (рубленый шрифт);

- prestige elite (престиж-элита);

- пропорциональный шрифт (ширина поля, которое отводитмя под символ, зависит от его ширины).

Переключение режимов работы принтеров и смену шрифтов можно выполнять программно и аппаратно путём нажатия соответствующих клавиш на устройстве и/или установки переключателей.

Быстродействие матричных принтеров при печати текста в режиме Draft лежит в пределах 100..300 символов/с, что соответствует примерно 2 стр/мин (с учётом смены листов).

Игольчатый принтер (Dot-Matrix-Printer) долгое время был стандартным устройством вывода для ПК. В то время, как струйные принтеры работали еще неудовлетворительно, а цена лазерных была достаточно высока, игольчатые принтеры широко использовали с ПК (их часто применяют и сегодня). Главное достоинство этих принтеров состоит в скорости печати и универсальности (способность работать с любой бумагой, низкая стоимость печати).

При выборе принтера всегда надо исходить из задач, которые будут стоять перед ним. Если нужен принтер, который должен весь день без перерыва печатать различные формуляры, или скорость печати важнее, чем качество, то альтернативы игольчатому принтеру в настоящий момент нет.

Вообще игольчатый принтер является более универсальным принтером при работе с бумагой, чем лазерный или струйный, для которых обычно отсутствует возможность использования бумаги в рулоне.

К параметру " скорость печати" надо относиться осторожно. Изготовители обычно указывают теоретическую скорость печати, т.е. максимально возможную скорость чернового (Draft) режима, где качество печати не играет роли. LQ-печать для игольчатых принтеров длиться конечно дольше, а еще дольше надо ожидать печать графики, т.к. при этом набор знаков не читают из внутренней памяти (ROM) принтера, а каждую точку для печати надо рассчитать.

Игольчатые принтеры оборудованы внутренней памятью (буфером), который принимает данные от ПК. Объем памяти недорогих игольчатых принтеров составляет 4..64 Кбайт, хотя есть модели, которые имеют и больший объем памяти (например, Seikosha SP-2415 имеет буфер размером 175 Кбайт).

Матричный принтер является механическим устройством и работу его узлов всегда сопровождает шум.

1.2. Струйный принтер

Время символов ушло. Наступила эпоха Windows – эпоха графики, красивых картинок и ярких, чётких, типографского качества шрифтов. На арену вышел новый тип принтеров – струйный. Печатным устройством в этом принтере были уже не иголки и красящая лента, а ёмкость со специальными чернилами, которые выбрызгивали на бумагу из миниатюрных дырочек – сопел под большим давлением. На бумаге остается крохотная капелька, диаметр которой в десятки раз меньше, чем диаметр точки от матричного принтера. Соответственно гораздо более чёткими и реалистичными стали картинки, которые выдавал этот принтер. Качество отпечатков последних моделей можно перепутать с типографскими. И при этом струйный принтер практически не шумит!

Однако у струйных принтеров есть и недостатки:

- 1) скорость печати. Печать 1 страницы текста занимает от 0, 5 до 1..2 минут, а картинки еще дольше;

- 2) стоимость печати. Составляет $0, 1..0, 25 за лист (стоимость чернил и специальной бумаги);

- 3) «опрятность». Стоило капнуть на распечатку воду и чернила «плывут» в виде кляксы.

История развития струйной печати насчитывает несколько десятилетий. Генеральная идея этой печати была все время неизменной - нанесение краски на бумагу или другой материал, за счет использования преимуществ жидкого красителя - легкость нанесения и возможность образования малых объемов. За это время было предложено большое количество разнообразных способов. В результате было сформировано 4 самостоятельных направления развития струйной печати, каждое из которых имело свои достоинства и недостатками.

Наиболее ранней технологией, которая сделала струйную печать доступной и относительно дешевой, была технология " сухих чернил" (dry ink jet). Под воздействием высокой температуры частицы твердого красителя (например, графит) расплавляли и под давлением наносили на бумагу. Этот метод и сейчас применяют в калькуляторах и некоторых типах принтеров. В настоящее время имеется интересное развитие этого метода, который назвают " сублимационная печать".

Другая разновидность струйной печати - " спарк" -технология. которая аналогична предыдущей, но использует жидкие чернила.

Два других типа струйной печати представляют современные технологии:

- пьезоэлектрическая. 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". Краситель наносят путем выталкивания частиц чернил из емкости с помощью пузырька газа, который образуется внутри картриджа в результате резкого локального повышения температуры и давления.

Появление и промышленная реализация " пузырьковой" технологии струйной печати стало причинной всплеска спроса на струйные принтеры, сначала одноцветные, а затем практически все полихромные. Однако, окончательный выбор сделан в пользу " пузырьковой струйной печати" (bubble ink jet printing). Эту же технологию в своих изделиях используют Hewlett Packard, Canon, Mannesman Tally и другие производители.

Выбор в пользу этой технологии можно объяснить даже с точки зрения " непродвинутого" пользователя.

Технология «bubble ink jet» позволяет реализовать печатающий узел устройства в виде дешевого съемного картриджа и она достаточно терпима к качеству используемых чернил (хотя предпочтительнее фирменные чернила). И главное, " пузырьковая" технология имеет такое качество, как " масштабируемость", например вдвое и т.д.

Качество струйной печати зависит от 3-х основных факторов:

- качество печатающего узла (разрешение),

- качество чернил (передача полутонов и цвета),

- тип используемого носителя (прямо связан с предыдущим фактором - насколько хорошо данные чернила сочетаются в данным типом бумаги или пленки).

Первый фактор оказывает наибольшее влияние на качество печати, но также вызывает наибольшие технологические трудности при реализации и оказывает решающее влияние на стоимость принтера (не в меньшую сторону). При этом удачный подбор чернил, эмуляция высокого разрешения и конструкция картриджа, сводят к минимуму эффект " расплывания" чернил на бумаге и позволяют достичь результатов, которые незначительно отличаются от тех, которые получают при использовании более дорогого принтера с высоким разрешением.

В настоящее время струйные принтеры почти бесшумны, легко выполняют цветную печать и имеют большой объем продаж. Распечатки струйных принтеров имеют высокое разрешение лазерного качества. В 1993 г. в Европе произошла " революция струйной технологии" - массовый переход от матричных принтеров к струйным. По оценкам экспертов за 1991-1993 гг. доля матричных принтеров упала с 60% до 30%, а струйных увеличилась с 20% до 45%. По причине относительно высокой цены лазерные принтеры занимают 20..25% рынка и применяются для высококачественной скоростной печати.

1.3. Лазерный принтер

Несмотря на сильную конкуренцию со стороны струйных принтеров, лазерные принтеры на сегодня позволяют достигнуть более высокое качество печати. Большинство изготовителей лазерных принтеров использует механизм печати, который применяют в ксероксах.

В принтерах применяют электрографический способ формирования изображений. Лазер служит для создания сверхтонкого светового луча, который вычерчивает на поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точённого электронного изображения – электрический заряд стекает с засвеченных лучом лазера точек на поверхности барабана. После появления электронного изображения порошком красителя (тонера), который подается из контейнера и налипает на разряженные участки, выполняют печать – перенос тонера с барабана на бумагу и закрепление изображения на бумаге разогревом тонера до его расплавления. Лазерные принтеры обеспечивают наиболее качественную печать с разрешением до 50 точек/мм (1200 dpi) и скорость печати 1000 зн/с.

К сожалению, цветные лазерные принтеры доступны далеко не всем, хотя цены имеют тенденцию к снижению, но радует то, что качество получаемого изображения приближается к фотографическому. Технологически процесс цветной печати выполняется очень сложно, поэтому и цены на эти принтеры достаточно высокие.

Таким образом, для получения высококачественной черно-белой распечатки предпочтительно использовать лазерные принтеры. Если нужно получить цветное изображение, то чаще используют цветные струйные принтеры.

Уровень шума при работе лазерного принтера составляет около 40 дБ, а в режиме off-line еще меньше.

Альтернативой лазерному принтеру является светодиодный или LED-принтер (Light Emitting Diode). Вместо лазерных лучей, которыми управляют с помощью механики зеркал, барабан освещает неподвижная диодная строка (2500 светодиодов), которая описывает всю строку, а не каждую точку. Этот принцип использует лазерный принтер OKI.

Скорость печати лазерного принтера определяют 2 фактора:

- время механической протяжки бумаги; %

- скорость обработки данных, которые поступают от ПК, и формирования растровой страницы для печати.

Обычно лазерный принтер имеет собственный процессор. Обычно, для черно-белых принтеров используют микропроцессор Motorola 680000, а в высокопроизводительных принтерах (например, НР) используют процессор Intel 80960 с тактовой частотой 33 МГц и сокращенным набором команд (RISC-архитектура).

Ввиду того, что лазерный принтер является страничным принтером (т.е. формирует для печати полную страницу, а не отдельные строки, как игольчатый или струйный), то скорость печати измеряют в страницах в минуту. Средний лазерный принтер печатает 4, а в лучшем случае 6..8 стр/мин. Высокопроизводительные принтеры, которые обычно используют в компьютерных сетях, могут печатать 20 и более стр/мин.

Разрешение лазерного принтера по горизонтали и вертикали зависят от следующих факторов:

- вертикальное разрешение соответствует шагу барабана и для большинства принтеров составляет 1/600 дюйма (для дешевых 1/300 дюйма);

- горизонтальное разрешение определяется числом точек в одной " строке" (ограничено точностью наведения лазерного луча).

Лазерный принтер обрабатывает целые страницы, что требует большго количества вычислений. На скорость печати влияет работа процессора и объем памяти принтера. Величина памяти лазерного принтера 1 Мб является нижней границей, а средний объем памяти 2..4 Мб. Цветные лазерные принтеры имеют еще большую память.

Большинство лазерных принтеров могут печатать на бумаге формата А4 и меньше, но в последнее время появились принтеры, которые могут печатать на листах формата А3. Кроме того, если раньше печать на рулоне считалась прерогативой игольчатых принтеров, то сейчас появились модели лазерных принтеров, которые тоже могут использовать для работы рулонную бумагу (например, Pentax Laserfold 300E).

Некоторые лазерные принтеры (например, Xerox 4320/MRP) " умеют" печатать на обеих сторонах листа, а многие дорогие модели могут быть дооборудованы для двусторонней печати.

1.4. Термический принтер

Для получения цветного изображения с качеством близким к фотографическому или допечатных цветных проб используют термические принтеры (цветные принтеры высокого класса).

В настоящее время распространение получили 3 технологии цветной термопечати:

- струйный перенос расплавленного красителя (термопластичная печать);

- контактный перенос расплавленного красителя (термовосковая печать);

- термоперенос красителя (сублимационная печать).

Общим для последних 2-х технологий является нагрев красителя и перенос его на бумагу (пленку) в жидкой или газообразной фазе. Многоцветный краситель, как правило, наносят на тонкую лавсановую пленку (толщина 5 мкм). Пленку перемещают с помощью лентопротяжного механизма, который конструктивно схож с аналогичным узлом игольчатого принтера. Матрица нагревательных элементов за 3..4 прохода формирует цветное изображение.

Термовосковые принтеры переносят краситель, который растворен в воске, на бумагу, нагревая ленту с цветным воском. Как правило, для подобных принтеров нужна бумага со специальным покрытие. Термовосковые принтеры обычно используют для печати деловой графики и другой нефотографической печати.

Для печати изображения, которое почти не отличается от фотографии, и изготовления допечатных проб лучше всего использовать сублимационные принтеры. По принципу работы они аналогичны термовосковым, но переносят с ленты на бумагу только краситель (не имеет восковой основы).

Принтеры, которе используют струйный перенос расплавленного красителя, называют «восковыми» принтерами с твердым красителем. При печати блоки цветного воска расплавляют и выбрызгивают на носитель, создавая яркие насыщенные цвета на любой поверхности. Полученные таким образом " фотографии" выглядят немного зернистыми, но удовлетворяют всем критериям фотографического качества. Этот принтер не годится для изготовления диапозитивов, т.к. капли воска после высыхания имеют полусферическую форму и создают сферический эффект.

Имеются термические принтеры, которые совмещают в себе технологию сублимационной и термовосковой печати. Такие принтеры позволяют печатать на одном устройстве черновые и чистовые оттиски.

Скорость печати термических принтеров из-за инерционности тепловых эффектов невысокая. Для сублимационных принтеров 0, 1..0, 8 стр/мин, а для термовосковых - 0, 5..4 стр/мин.

К ПК принтеры можно подключать через два типа портов:

- параллельный. Используют для подключения параллельно работающих принтеров (воспринимают информацию по байту). Например, адаптеры типа Centronics позволяют подключать одновременно до 3 принтеров.

- последовательный (2 шт.). Служит для подключения последовательно работающих принтеров (воспринимают информацию последовательно по 1 биту), например адаптеры типа RS-232С (стык С2). Последовательное печатающее устройство вовсе не означает, что оно работает медленно.

Большинство принтеров используют параллельные порты.