Матричная печать [1] , иногда называемая ударной матричной печатью , представляет собой процесс компьютерной печати , при котором чернила наносятся на поверхность с использованием точечной матрицы относительно низкого разрешения для макета. Матричные принтеры — это тип ударного принтера , который печатает с использованием фиксированного количества штифтов или проводов [2] [3] и обычно использует печатающую головку, которая движется вперед и назад или вверх и вниз по странице и печатает ударом, ударяя пропитанную чернилами тканевую ленту по бумаге. Их также называли последовательными матричными принтерами [4] В отличие от пишущих машинок или линейных принтеров , которые используют аналогичный механизм печати, матричный принтер может печатать произвольные узоры, а не только определенные символы.
Воспринимаемое качество матричных принтеров зависит от вертикального и горизонтального разрешения и способности принтера перекрывать соседние точки. Распространены 9- и 24-контактные; это определяет количество игл в определенном вертикально выровненном пространстве. В 24-контактных принтерах горизонтальное движение может слегка перекрывать точки, производя визуально превосходный вывод ( почти качество письма или NLQ), обычно за счет скорости.
Матричная печать обычно отличается от неударных методов, таких как струйная , термическая или лазерная печать , которые также используют растровое изображение для представления печатной работы. Эти другие технологии могут поддерживать более высокое разрешение точек и печатать быстрее, с меньшим шумом. В отличие от других технологий, ударные принтеры могут печатать на многокомпонентных формах , позволяя делать несколько копий одновременно, часто на бумаге разных цветов. [5] Они также могут использовать бесконечную печать с использованием непрерывной бумаги , которая сложена веером и перфорирована, так что страницы можно легко отрывать друг от друга.
В 1925 году Рудольф Хелл изобрел Hellschreiber , раннее факсимильное устройство на основе точечной матрицы , [6] запатентованное в 1929 году.
Между 1952 и 1954 годами Фриц Карл Прейкшат подал пять патентных заявок [7] [8] на свой телетайпный писатель 7 stylus 35 dot matrix, также известный как принтер PKT, [6] матричный телетайп, построенный между 1954 и 1956 годами в Германии. Как и более ранний Hellschreiber, он по-прежнему использовал электромеханические средства кодирования и декодирования, но для связи использовал метод старт-стоп ( асинхронная передача ), а не синхронную передачу . [6] В 1956 году, когда он работал в Telefonbau und Normalzeit GmbH ( TuN , позже названный Tenovis ), устройство было предложено Deutsche Bundespost (Немецкой почтовой службе), которая не проявила интереса. Когда Прейкшат эмигрировал в США в 1957 году, он продал права на использование приложений в любой стране (кроме США) компании TuN. Прототип также был показан компании General Mills в 1957 году. Улучшенная транзисторная конструкция [6] стала основой для портативного матричного факсимильного аппарата, прототип которого был создан и оценен для военного использования компанией Boeing примерно в 1966–1967 годах. [9] [10]
IBM выпустила на рынок свой первый матричный принтер в 1957 году, в том же году, когда на рынок вышел принтер с сублимационной печатью . [12] [13]
В 1968 году японский производитель OKI представил свой первый серийный матричный принтер с ударной поверхностью (SIDM) — OKI Wiredot. Принтер поддерживал генератор символов на 128 символов с матрицей печати 7 × 5. Он был нацелен на правительственные, финансовые, научные и образовательные рынки. За это достижение OKI получила награду от Японского общества обработки информации (IPSJ) в 2013 году. [14] [15] [16]
В 1970 году [17] Digital Equipment Corporation (DEC) представила ударный матричный принтер LA30 , как и Centronics (тогда из Хадсона , Нью-Гемпшир ): Centronics 101. [18] [19] [20] Поиск надежного механизма принтера привел к развитию отношений с Brother Industries, Ltd из Японии и продаже механизмов принтеров Brother под маркой Centronics, оснащенных печатающей головкой Centronics и электроникой Centronics. В отличие от Digital, Centronics сосредоточилась на рынке бюджетных линейных принтеров со своими отличительными устройствами. В ходе этого процесса они разработали параллельный электрический интерфейс , который должен был стать стандартным для большинства принтеров, пока его не начала заменять универсальная последовательная шина ( USB ) в конце 1990-х годов.
DEC была крупным поставщиком, хотя и с упором на использование с их линейкой миникомпьютеров PDP. [21] Их матричный принтер LA30 со скоростью печати 30 символов в секунду (CPS), первый из многих, был представлен в 1970 году. В середине 1980-х матричные принтеры упали в цене, [3] [a] и начали продаваться лучше, чем принтеры daisywheel , из-за их более высокой скорости и универсальности. [22] Apple ImageWriter был популярным потребительским матричным принтером с 1980-х до середины 1990-х годов.
В 1970-х и 1980-х годах матричные принтеры ударного действия считались наилучшим сочетанием стоимости и универсальности, и до 1990-х годов они были наиболее распространенной формой принтеров, используемых с персональными и домашними компьютерами . [23]
Увеличение количества игл печатающей головки с 7, 8, 9 или 12 до 18, 24, 27 или 36 позволило добиться превосходного качества печати, что было необходимо для успеха на азиатских рынках для печати разборчивых символов CJKV . [24] 24-игольная серия LQ от Epson выросла и стала новым фактическим стандартом с разрешением 24/180 дюймов (за проход — 7,5 линий на дюйм). 24-игольный принтер не только мог наносить более плотный точечный рисунок за один проход, но и одновременно покрывать большую площадь и печатать быстрее. Хотя качество текста 24-игольчатого принтера все еще было заметно ниже, чем у принтера с истинным качеством печати, такого как ромашка или лазерный принтер, качество печати значительно превосходило 9-игольчатый принтер. По мере снижения производственных затрат 24-игольчатые принтеры постепенно вытесняли 9-игольчатые принтеры.
К началу 1990-х годов струйные принтеры стали более распространенными в качестве принтеров для ПК. [25] [26]
Матричная печать использует печатающую головку, которая движется вперед-назад или вверх-вниз по странице и печатает ударом, ударяя пропитанную чернилами тканевую ленту по бумаге, что очень похоже на механизм печати на пишущей машинке . Однако, в отличие от пишущей машинки или ромашкообразного принтера , буквы выводятся из матрицы, и таким образом можно создавать разнообразные шрифты и произвольную графику.
Каждая точка создается крошечным металлическим стержнем, также называемым «проводом» или «штифтом», который приводится в движение силой крошечного электромагнита или соленоида , либо напрямую, либо через небольшие рычаги (собачки). [27] Напротив ленты и бумаги находится небольшая направляющая пластина, называемая держателем или защитой маски ленты, иногда также называемая бабочкой из-за ее типичной формы. Она пронизана отверстиями, которые служат направляющими для штифтов. Пластина может быть изготовлена из твердого пластика или искусственного драгоценного камня, такого как сапфир или рубин .
Часть принтера, которая содержит штифт, называется печатающей головкой. При работе принтера он обычно печатает одну строку текста за раз. Головка принтера прикреплена к металлическому стержню, который обеспечивает правильное выравнивание, но горизонтальное позиционирование контролируется лентой, которая крепится к звездочкам на двух колесах с каждой стороны, которые затем приводятся в движение электродвигателем. [28] Эта лента может быть изготовлена из нержавеющей стали, фосфористой бронзы или сплавов бериллиевой меди, нейлона или различных синтетических материалов со скрученным нейлоновым сердечником для предотвращения растяжения. Фактическое положение можно выяснить либо путем подсчета мертвых зон с использованием шагового двигателя , вращающегося энкодера, прикрепленного к одному колесу, или прозрачной пластиковой ленты с маркировкой, которая считывается оптическим датчиком на головке принтера (обычно на струйных принтерах ).
Поскольку печать подразумевает механическое давление, матричные принтеры могут создавать как копии под копирку , так и копии без копирки . [29]
Хотя почти все струйные , термопринтеры и лазерные принтеры также печатают близко расположенные точки, а не непрерывные линии или символы, их не принято называть матричными принтерами. [27]
Матричные принтеры имеют одну из самых низких затрат на печать одной страницы. [ необходима цитата ]
Они могут использовать фальцованную непрерывную бумагу с перфорированными отверстиями.
Матричные принтеры создают шум, когда штифты или шрифт ударяют ленту о бумагу [30] , поэтому в тихих помещениях может потребоваться использование звукопоглощающих кожухов.
Они могут печатать только графику с более низким разрешением, с ограниченной цветопередачей, ограниченным качеством и более низкой скоростью по сравнению с принтерами без ударного действия. [31] [32] [33]
Обычные последовательные матричные принтеры используют горизонтально движущуюся печатающую головку. [34] Печатную головку можно представить как имеющую один вертикальный столбец из семи или более штифтов примерно высотой с поле символа. В действительности штифты расположены в четыре вертикально или/и горизонтально слегка смещенных столбца, чтобы увеличить плотность точек и скорость печати за счет чередования, не вызывая застревания штифтов. Таким образом, для формирования символов строки, пока печатающая головка движется горизонтально, можно использовать до 48 штифтов [35] . Скорость печати последовательных матричных принтеров с движущимися головками варьируется от 30 [36] до 1550 символов в секунду (cps) . [37]
В существенно иной конфигурации, так называемые линейно-матричные принтеры [38] или линейно-матричные принтеры используют фиксированную печатающую головку почти такой же ширины, как и тракт бумаги, используя горизонтальную линию из тысяч штифтов для печати. Иногда два горизонтально слегка смещенных ряда используются для улучшения эффективной плотности точек посредством чередования. Будучи по-прежнему ориентированными на линии, эти принтеры для профессионального рынка тяжелой печати эффективно печатают целую строку сразу, пока бумага движется вперед под печатающей головкой. Линейно-матричные принтеры способны печатать намного больше, чем 1000 символов в секунду, что обеспечивает производительность до 800 страниц в час.
Разновидностью матричного принтера был точечный принтер с перекрестным молотком, запатентованный Seikosha в 1982 году. [39] Гладкий цилиндрический валик обычного принтера был заменен вращающимся рифленым цилиндром. Печатная головка представляла собой простой молоток с вертикальным выступающим краем, управляемый электромагнитом. Там, где вертикальный край молотка пересекал горизонтальный рифленый паз цилиндра, сжимая бумагу и ленту между ними, на бумаге отмечалась одна точка. Символы создавались из нескольких точек.
В отличие от 80-колоночной матрицы LA30 5 x 7 с заглавными буквами, линейка продукции DEC расширилась. Новые модели включали:
DECwriter LA30 — это матричный печатающий терминал со скоростью 30 символов в секунду , представленный в 1970 году компанией Digital Equipment Corporation (DEC) из Мейнарда, штат Массачусетс [41]
Он печатал 80 столбцов заглавных символов 7 × 5 точечной матрицы на бумаге уникального размера. Печатная головка приводилась в движение шаговым двигателем , а бумага продвигалась шумным соленоидным храповым приводом. LA30 был доступен как с параллельным интерфейсом (LA30-P), так и с последовательным интерфейсом (LA30-S); однако последовательный LA30 требовал использования заполняющих символов во время возврата каретки. В 1972 году стала доступна только принимающая вариация под названием LA30A.
За LA30 в 1974 году последовал LA36, [42] который добился гораздо большего коммерческого успеха, [43] став на некоторое время стандартным матричным компьютерным терминалом. LA36 использовал ту же печатающую головку, что и LA30, но мог печатать на формах любой ширины до 132 столбцов смешанного регистра на стандартной зеленой полосовой бумаге, сложенной гармошкой . [43] Каретка перемещалась гораздо более мощным сервоприводом с использованием электродвигателя постоянного тока и оптического энкодера / тахометра . Бумага перемещалась шаговым двигателем. LA36 был доступен только с последовательным интерфейсом, но в отличие от более раннего LA30, не требовалось никаких заполняющих символов. Это было возможно, потому что, хотя принтер никогда не передавал данные со скоростью более 30 символов в секунду, механизм фактически был способен печатать со скоростью 60 символов в секунду. В течение периода возврата каретки символы буферизовались для последующей печати на полной скорости в течение периода наверстывания. Двухтональный гул, производимый 60-символьной-в-секундной печатью с последующей 30-символьной-в-секундной обычной печатью, был отличительной чертой LA36, быстро скопированной многими другими производителями вплоть до 1990-х годов. Наиболее эффективные матричные принтеры использовали эту технологию буферизации.
Позднее цифровые технологии расширили базовую линейку LA36 до широкого спектра матричных принтеров.
DEC LA50 был разработан как «компактный матричный принтер» [21] . В графическом режиме (в отличие от текстового) печатающая головка может генерировать графические изображения. В графическом режиме ( растровом ) LA50 может принимать и печатать графический формат Sixel [b] .
Centronics 101 [44] (представленный в 1970 году) был очень инновационным и доступным по цене в начале своего существования. Некоторые выбранные характеристики:
.jpg/1280px-IBM_5103_printer_in_Tekniska_museet_(1).jpg)
IBM 5103 [45] был единственным принтером IBM, который можно было подключить к IBM 5100 , раннему портативному компьютеру. Печать была 8 DPI, 10-шаговая, 6 LPI, и могла печатать двунаправленно из набора из 128 символов. Предлагались две модели: [46] 80 и 120 символов в секунду. [47]
Режим Near Letter Quality — неофициально определяемый как почти достаточно хороший для использования в деловых письмах [48] — наделял матричные принтеры качеством, подобным качеству пишущей машинки. Используя несколько проходов каретки и более высокую плотность точек, принтер мог увеличить эффективное разрешение. В 1985 году The New York Times описала использование « почти letter-quality, или NLQ» как «просто аккуратную маленькую шумиху» [3], но признала, что они «действительно показывают свои возможности в области шрифтов, улучшения печати и графики».
Принтеры NLQ обычно можно настроить на печать в «черновом режиме», в этом случае будет использоваться один проход печатающей головки на строку. Это приводит к более низкому качеству печати при гораздо более высокой скорости вывода.
В 1985 году журнал PC Magazine написал: «Для среднего пользователя персонального компьютера точечная матрица остается наиболее приемлемым выбором». [11] В то время IBM продавала Epson MX-80 под названием IBM 5152. [49]
Другая технология, струйная печать , которая использует бизнес-модель бритвы и лезвий (отдай ручку бритвы, заработай на лезвии бритвы) [50] снизила ценность низкой стоимости для принтера: «цена за миллилитр на уровне жидкого золота» для чернил/тонера. [51]
В июне 1978 года был выпущен Epson TX-80/TP-80 [52] , 8-контактный матричный принтер, в основном используемый для компьютера Commodore PET . Этот принтер и его преемник, 9-контактный MX-80/MP-80 (представленный в 1979–1980 годах), [53] вызвали популярность принтеров ударного действия на рынке персональных компьютеров. [54] MX-80 сочетал доступность с хорошим качеством вывода текста (для своего времени). Ранние принтеры ударного действия (включая MX) были печально известны своей громкостью во время работы из-за молоткообразного механизма в печатающей головке. MX-80 даже вдохновил название группы, играющей шумовой рок . [55] Низкая плотность точек MX-80 (60 точек на дюйм по горизонтали, 72 точки на дюйм по вертикали) обеспечивала распечатки отличительного «компьютерного» качества. По сравнению с качеством печатной машинки ромашкообразного принтера, разборчивость матричного принтера оказалась особенно плохой. В офисных приложениях качество вывода было серьезной проблемой, поскольку читаемость текста матричного принтера быстро ухудшалась с каждым поколением фотокопий .
Первоначально стороннее программное обеспечение для улучшения качества печати предлагало быстрое решение проблемы качества. Общие стратегии были следующими:
Некоторые более новые матричные принтеры с ударным эффектом могли воспроизводить растровые изображения с помощью возможности «точечной адресации». В 1981 году Epson предложила комплект для модернизации EPROM под названием Graftrax , чтобы добавить эту возможность ко многим ранним принтерам серии MX. Баннеры и знаки, созданные с помощью программного обеспечения, которое использовало эту возможность, например, Broderbund 's Print Shop , стали повсеместными в офисах и школах в течение 1980-х годов.
С ростом скорости каретки и плотности точек (с 60 до 240 точек на дюйм) и добавлением цветной печати дополнительные гарнитуры позволяли пользователю изменять внешний вид текста на распечатках. Пропорционально-интервальные шрифты позволяли принтеру имитировать неравномерную ширину символов наборного устройства, а также более темные распечатки. «Загружаемые пользователем шрифты» действовали до тех пор, пока принтер не был выключен или не был выполнен мягкий сброс. Пользователь мог встроить до двух пользовательских гарнитур NLQ в дополнение к встроенным (ПЗУ) гарнитурам принтера.
Настольный ударный принтер постепенно был заменен струйным принтером . Когда в 2004 году истек срок действия патента США Hewlett-Packard 4578687 на паровые фотолитографически изготовленные струйные головки, струйный механизм стал доступен для индустрии печати. Для приложений, не требующих удара (например, печать копий), струйный принтер превосходил почти по всем параметрам: сравнительно тихая работа, более высокая скорость печати и качество вывода почти такое же хорошее, как у лазерного принтера. К 1995 году струйная технология превзошла ударную технологию точечной матрицы на основном рынке и отодвинула матрицу в нишевые приложения. [56]
По состоянию на 2021 год [update]технология ударной точечной матрицы продолжает использоваться в таких устройствах и приложениях, как: [ необходима цитата ]
Термопечать постепенно вытесняет их в некоторых из этих приложений, но полноразмерные матричные принтеры ударного действия по-прежнему используются для печати многокомпонентных канцелярских товаров . Например, матричные принтеры ударного действия по-прежнему используются в банковских кассирах и автомастерских, а также в других приложениях, где желательно использование бумаги с тракторной подачей, таких как регистрация данных и авиация . Большинство этих принтеров теперь поставляются с интерфейсами USB в качестве стандартной функции для облегчения подключения к современным компьютерам без устаревших портов.
У матричных и струйных принтеров есть одна общая ключевая характеристика — оба создают изображения из маленьких точек. В матричном принтере штифт продавливает ленту, чтобы оказать воздействие на страницу. Струйные принтеры имеют электрический сигнал, который заставляет микроскопическое количество чернил выпрыскиваться на страницу.
о компьютерных периферийных устройствах ... принтеры ударного действия обычно считались наилучшим сочетанием стоимости и универсальности, и до 1990-х годов они были ...
В начале 1990-х годов продажи струйных принтеров начали резко расти, что продлилось более десяти лет.
Начиная с начала 1990-х годов струйные принтеры ...
Digital Equipment Corporation (DEC) разрабатывает и производит множество периферийных устройств, предлагаемых с PDP-11. Как разработчик и производитель периферийных устройств, DEC может предложить чрезвычайно надежное оборудование... LA30 DECwriter, полностью разработанный и построенный DEC телетайп, может служить альтернативой телетайпу.
DEC вывела LA36 на рынок в 1974 году
LA36 DECwriter II был первым коммерчески успешным принтером компании ... Механизм принтера использует технологию точечной матрицы для печати 132 столбцов текста на стандартных 14-дюймовых компьютерных формах
два ранее анонсированных продукта: двунаправленные матричные принтеры IBM 5103 моделей 11 и 12
