Подбор печатающего устройства

     Содержание

     Введение

     Современный этап развития общества сопровождается все большим проникновением различных  аспектов информационных технологий (ИТ) практические во все сферы деятельности – профессиональную, развлекательную, информационную, обучающую. Персональный компьютер со всеми своими составляющими становится одним из инструментов, который  повседневно используется человеком  в том или ином качестве, в той или иной форме  на работе и дома. На основе такого стремительного роста ИТ можно наблюдать возникновение оригинальных тенденций их использования, отличающихся, от тех, которые устоялись в сознании конечного пользователя за последние десятилетия. Например, существует концепция «безбумажной информатики», в основе которой лежит идея полностью электронного документооборота. Цели подобного подхода состоят в исключении этапа создания бумажных копий документов. Плюсы концепции очевидны – экономия бумаги, а, следовательно, средств и времени, ненужность содержания целого класса периферийных устройств вывода на бумагу – принтеров; увеличение скорости прохождения документа, а значит, его себестоимости и многие другие бесспорно существующие преимущества.  Без сомнения электронный документ обладает многими достоинствами и перспективными свойствами, но абсолютизация идеи  в корне является неверным и тупиковым утверждением.  Практика показала многие минусы данного видения проблемы. Один из них заключается в недостаточном исследовании психофизических факторов человека относительно восприятия информации. Итоги исследования, проведенного для ответа на этот вопрос британским маркетинговым институтом The Survey Shop, оказались весьма неожиданными. Выяснилось, например, что:

• 61 % менеджеров из почти 500 европейских фирм предпочитают работать с бумажными документами;
• 33% менеджеров не читают получаемую ими электронную почту на экране компьютера, а знакомятся с ней только в распечатанном виде;
• 65% менеджеров полагают, что документы на бумаге лучше архивируются.

     “Исследование показало, что полностью компьютеризованный офис – не более чем плод фантазии футурологов”, – оценивают эти  данные в корпорации Xerox.

     Таким образом, принтер не только  не будет  терять своего значения в процессе обработки информации на базе средств  информационных технологий, но и расширять область применения благодаря достижениям развития аппаратной базы - развитие технологии цветной печати, печати фотографий. С другой стороны, очевидно  все большее пересечение информационных технологий  и сервисной, банковской, издательской деятельности – сфер, в которых невозможно обойтись без использования тех или иных документов  на бумажных  носителях. Кроме того, нельзя исключать появления новых технологий печати с более совершенными характеристиками.

     Суммируя  все вышесказанное, необходимость  принтеров доказывается их практической востребованностью и использованием во многих производственных процессах.

     В современной терминологии принтеры – это устройства вывода данных из ЭВМ с их фиксацией на бумаге или другом материальном носителе. Принтер  служит своеобразным мостом  между виртуальным миром персональных компьютеров и  объективной реальностью, связывая полученные результаты работы механического мозга с применением   их в повседневной жизни.

       Термин “принтер (printer)” имеет самую широкую трактовку в языке, описывающем процесс обработки информации. Возможности современных принтеров разнообразны и,  самое главное, продолжают совершенствоваться.  С одной стороны, отмечается рост таких  основных характеристик печатающих устройств как качество и  скорость создаваемой копии документа. С другой стороны,  стоимость принтеров  имеет тенденцию приближаться к экономическим возможностям  предприятий, организаций и отдельных граждан  по выбору, приобретению и эксплуатации подобной аппаратуры.

     В данной работе объектом исследования является сегмент российского рынка  аппаратного обеспечения современных  информационных технологий, занимающийся такими периферийными устройствами как принтеры персональных компьютеров. 

     Целью работы является изучение основных технико-эксплуатационных характеристик принтеров для  персональных компьютеров и выработка  методики их оценки, направленной  на использование  ее положений в решении задачи выбора печатающего устройства для той или иной ситуации.

     Актуальность  работы обусловлена широким разнообразием  современных моделей принтеров, технологий их производства и наборами различных технических характеристик. Рассмотрение этих вопросов является обязательным при выборе конкретной модели принтера, для решения какой-либо практической задачи или оборудования автоматизированного рабочего места печатающим устройством.

1. Исследовательский раздел

1. Анализ  предметной области

     В настоящее время существуют различные  варианты классификации принтеров, которые могут развиваться и  усложняться ввиду развития модельного ряда этих устройств.  В данной работе проведена классификация по наиболее значимым характеристикам современных принтеров. Такими характеристиками являются:

• принцип работы печатающего механизма;
• максимальный формат листа;
• поддерживаемая цветность печати;
• скорость печати;
• разрешающая способность;
• цена.

     По  принципу  работы  печатающего   механизма  различаются матричные, струйные и лазерные (страничные) принтеры. Существует ряд других технологий печати, например сублимационная, печать за счет термопереноса, которые применяются гораздо реже. Лазерная и светодиодная технологии (в последнем случае вместо лазера и отклоняющего лазерный луч зеркала используется линейка светодиодов) во многих случаях с точки зрения конечного пользователя неразличимы [1].

     По  максимальному формату листа  бумаги (или другого материала, на котором осуществляется печать) различают  также несколько видов. Наиболее распространены модели формата А4 (210х297 мм.), А3 (420х297 мм.) и Legal (т.е. рассчитанные на лист бумаги чуть больший, чем А4). Модели, работающие с бумагой формата А3, стоят несколько дороже. Соотношение числа продаж у "узких" и "широких" принтеров постепенно изменяется в сторону первых. Большая часть моделей принтеров формата А3 использует матричный или струйный принцип печати, хотя существуют и лазерные принтеры формата А3. По поддерживаемой цветности печати (по гамме воспроизводимых цветов) принтеры делятся на черно-белые, черно-белые с опцией цветной печати (такие модели есть среди матричных и струйных) и цветные [3,7,11]. Для цветных принтеров в рамках одного типа (струйных) качество печати очень существенно меняется от модели к модели. В результате и позиционируются они на рынке по-разному. Принтеры с опцией цветной печати, как правило, стоят несколько дороже (для лазерных принтеров намного дороже), чем черно-белые модели.

       Для качественного воспроизведения  иллюстраций, хранящихся в векторных форматах, важно наличие встроенного интерпретатора языка PostScript. Формально модели, поддерживающие язык PostScript, приблизительно на 25% дороже аналогичных, не включающих эту опцию. Однако, чтобы на практике воспользоваться преимуществами языка PostScript, приходится приобретать дополнительную память и разница в цене может оказаться весьма существенной.

     По  скорости печати можно выделить четыре группы: матричные принтеры без автоподачи (ручная подача каждого листа); принтеры, обеспечивающие скорость печати до 4 стр./мин. и предназначенные для индивидуального применения; принтеры со скоростью печати до 12 стр./мин., обслуживающие рабочие группы; мощные сетевые принтеры с производительностью более 12 стр./мин. Производительность принтера - существенный фактор для организаций, где одним принтером пользуются сразу  группа  сотрудников.

       Скорость при цветной печати, как правило, значительно ниже, чем при печати одним черным  цветом.

     Разрешающая способность является определяющим показателем качества полученных отпечатков. Наиболее употребительной единицей измерения разрешающей способности является dpi. Чем больше dpi может воспроизвести принтер, тем лучше. Особенно важна разрешающая способность, если на принтере печатаются высококачественные изображения, фотографии и т.п. Максимальная разрешающая способность, которая реализована в современных струйных и лазерных принтерах составляет порядка 2000 dpi [6,8,12,14].

     По  ценовому фактору принтеры поделить наиболее сложно. Самые дешевые - это простые модели матричных и струйных принтеров, не отличающиеся высокой скоростью и качеством печати. Они занимают ценовой диапазон от 70$ до 150$. Далее, в ценовом диапазоне от 150$ до 500$, можно условно выделить хорошие модели струйных принтеров и черно-белые лазерные. К принтерам стоимостью более 500$ относятся профессиональные фотографические струйные принтеры, широкоформатные и цветные лазерные принтеры. Цена хорошего производительного цветного лазерного принтера (корпоративного) может составить сумму в десятки тысяч долларов [1, 29,38].

     Полная  классификация устройств не будет  никогда завершена, потому что устройства постоянно изменяются: используются новые технологии, старые модели реализуются с использованием каких - либо новшеств, а кажущиеся абсолютными идеи повторяются снова и снова.

     Поскольку самой важной характеристикой принтера является принцип действия печатающего  механизма (который во многом определяет и другие характеристики), то целесообразно  будет произвести рассмотрение и  анализ характеристик принтеров  применительно к каждой технологии действия печатающего механизма: матричной, струйной и лазерной.  

1. Матричные принтеры

     При  формулировке принципа классификации принтеров  одним из самых важных является вопрос: касается ли механизм бумаги при нанесении на неё изображения.  Так называемые «контактные» и «бесконтактные» принтеры отличаются степенью давления на бумагу.  Это свойство может определять качество, надёжность и уровень шума работающего устройства [26,27].

     До  недавнего времени широкое распространение  среди принтеров, подключаемых к домашнему компьютеру, имели контактные принтеры.  Каждый молоточек устройства ударяет по красящей ленте, которая в свою очередь касается бумаги в текущей позиции. Удар молоточка приводит к чернильному отпечатку на бумаге. Каждый молоточек в точке соприкосновения с красящей лентой снабжён каким-либо символом – обычно символом алфавита. Таким образом, все ударные принтеры реализуют базовый принцип пишущей машинки - наносят изображения на бумагу при помощи ударов молоточков по бумаге через красящую ленту.

     Контактные  принтеры имеют определённое число  достоинств. Опираясь на многолетний опыт и постоянное развитие инженерной мысли, они реализуются на базе хорошо обдуманной технологии. Их конструкции и функции хорошо увязаны и легко понятны. Большинство контактных принтеров могут использовать любые вещества, имеющие свойства чернил; работать с любой бумагой, которая может найтись у вас в доме. Кроме того, можно легко получить нужное число копий, используя копировальную бумагу.  Основным недостатком контактных принтеров является большой уровень шума, превосходящий  по своим параметрам нормально воспринимаемые человеком звуки.

     Альтернативой контактным принтерам являются - бесконтактные  принтеры,  использующие совсем другую технологию и другие принципы. Наиболее широкое распространение получили следующие виды принтеров, реализуемые по соответствующим бесконтактным технологиям: струйный, термический и лазерный принтеры, но об этих технологиях речь пойдет в следующих разделах [15,19,24].

     Терминами “контактный” и “бесконтактный”  описывается технология, с помощью  которой формируются отметки  на бумаге. Но способ формирования самого символа, как задаётся его форма, опускается. В то время как различия в реализуемых принтерных технологиях  сказываются на качестве формируемого ими изображения и областях их применения, другие характеристики так же очень важны для качества. Среди наиболее важных и способ формирования формы символов [2,4].

     Компьютерные  принтеры, формирующие изображение  символов аналогичным образом, называются принтерами с готовыми символами. Иногда их называют другими именами, например литерными. Среди них качественные буквенные принтеры и колёсные принтеры. Как говорят сами за себя последние эпитеты, эти устройства обеспечивают наивысшее качество, удовлетворяющее требованиям для ведения деловой переписки, потому что они аналогично по своим характеристикам, используемым в этой области печатным машинкам.

     Почти все принтеры этого класса используют контактный принцип нанесения чернил на бумагу. Вместо того чтобы использовать отдельный молоточек на каждую букву, символы разделяются на отдельные элементы, которые вставляются между одним молоточком и резиновым валиком. Молоточек от соленоида, управляется электроникой принтера и компьютера, выбирает нужный элемент. С его помощью затем выдавливаются чернила с красящей ленты на бумагу. Чтобы позволить напечатать все алфавитно-цифровые символы на бумаге, печатаемые элементы отклоняются или вращаются, позволяя молоточку выбрать требуемый в нужный момент элемент.

     Чаще  всего символы устанавливаются  по периметру круга. Эта конструкция заработала термин “колесо маргаритки” потому что напоминает лепестки цветка.

     Иногда  поступают, как NEC. В её устройствах маргаритки установлены горизонтально и их лепестки изогнуты вверх [5,7,10].

     Характерной чертой торговой марки принтеров  с жестко заданной формой символов является высшее качество формируемого изображения. Стандарт, к которому все другие принтеры стремятся, задается бесконтактным принтером с полностью сформированной формой символов, названным PHOTOTYPESETTER или PHOTOCOMPOSER. Этот тип машин используется для получения первых оттисков газет, журналов и книг. Эти машины работают фотографически. Символы имеют заданную форму, нанесённую на плёнку в виде негатива. Каждый нужный символ вносится в зону света по очереди, и его образ высвечивается на фотобумаге.

     Другие  принтеры этого типа обеспечивают качество текстов приблизительно такого же качества. Главным ограничением является не принтерная технология, а используемая красящая лента. Некоторые колёсные принтеры, снабжённые лентой Mylar, могут сравниться по качеству со стандартом.

       Низкая (20 - 90 символов в секунду)  скорость передачи является одним  из главных недостатков большинства  доступных коммерческих принтеров  с жёстко заданной формой символов.  Другой недостаток состоит в  том, эти принтеры печатают  символы из ограниченного множества.  Можно получить оттиск только  тех символов, которые напрессованы  на принтерном колесе или напёрстке.  Более того, они формируют плохое  графическое изображение, а большинство  из них не формируют его  вовсе.

     Альтернативой принтерам с жёстко заданной формой символов является технология, по которой можно получить изображение символа заданной конфигурации. Исходным элементом, из которого формируется изображение символов на бумаге, служит тот же элемент, используемый и при формировании изображения на экране. Из некоторого множества точек можно составить любой символ, который нужно напечатать. Чтобы облегчить алгоритм печати (и его разработку), принтеры, формирующие символы из точек, обычно размещают их в матрицы. Так как символы формируются из точек матрицы, правомерно называть их точечно-матричными принтерами [13,16,18,19].

       Прототипом таких принтеров являются  контактные устройства. Они используют  печатные головки, которые ходят  вперёд и назад по всей ширине  бумаги. Некоторое число тонких  печатных иголок действуют, как  молоточки, нанося чернила с  красящей ленты на бумагу.

       В большинстве матричных принтеров  кажущийся сложным, но эффективный механизм каждой иглой. Печатающая игла в обычном положении находится в стороне от красящей ленты и бумаги. Её движение вперёд происходит под воздействием силы постоянного магнита. Магнит обмотан витком провода, образуя электромагнит. Полярность электромагнита противоположна постоянному магниту. Их поля нейтрализуют друг друга. Поле постоянного магнита образует составляющую, удерживающую иглу в нормальном положении. Подача энергии в электромагнит приводит к тому, что игла направляется к красящей ленте и оставляет отпечаток на бумаге. После этого электромагнит обесточивается, и постоянный магнит возвращает иглу в позицию ожидания, готовя её к следующему акту. Этот принцип реализуется с одной целью – удерживать иголки в позиции ожидания при отсутствии питания на принтере.

       Сложность механизма оправдывается  реализацией им защиты деликатных печатающих игл.  Печатающая головка (на рис. 1 - PG) матричного принтера образуется некоторым числом печатающих игл. Количество иголок в печатающей головке определяет качество печати. Недорогие принтеры имеют 9 игл. Матрица символов в таких принтерах имеет размерность 7´9 или 9´9 точек. Более совершенные матричные принтеры имеют 18 игл и даже 24.

       Чтобы напечатать строку символов, принтерная головка движется  горизонтально по бумаге и каждая игла ударяет в строго заданной позиции для получения нужного символа. Удар иглы происходит в заданное время, когда она будет занимать точно заданное положение в матрице. Игла выстреливает в ленту – головка принтера никогда не останавливается до тех пор, пока она не достигнет границы бумаги. Головка устанавливается на ракетке и движется вдоль печатаемой строки. При этом иголки в нужный момент ударяют через красящую ленту по бумаге. Это обеспечивает формирование на бумаге символов и изображений [20,29].  

     Рис 1.1 Схема действия матричного принтера 

     Для перемещения красящей ленты используется передаточный механизм, использующий движение каретки. За перемещение каретки отвечает шаговый двигатель. Еще один шаговый двигатель отвечает за перемещение бумагоопорного валика. Скорость печати матричных принтеров невысока. В зависимости от выбранного качества печати и модели принтера скорость печати составляет от 10 до 60 секунд на страницу.

     Главным фактором, ограничивающим скорость этих устройств, служит время, проходящее между  возможностями запуска различных  игл. Физические законы движения ограничивают увеличение производительности принтеров. Таким образом, время необходимое для возможности последующего использования каждой печатающей иглы, является физическим ограничением того, как быстро печатающая головка может передвигаться по бумаге. Головка не может перемещаться к следующей точечной позиции, прежде чем все её иголки не придут в состояние готовности. Если бы головка принтера перемещалась слишком быстро, точечное позиционирование (и формы символов) получались бы случайным образом.

       Для увеличения производительности  некоторые контактные матричные  принтеры печатают в двух направлениях: один ряд – слева направо,  а следующий – справа налево [33,36]. Такой режим функционирования устраняет потерю времени, затрачиваемого на возврат каретки с левой границы бумаги к исходному столбцу. Конечно же, такой принтер должен иметь достаточно памяти для полного хранения строки текста, чтобы прочесть его в обратном порядке.

     Символы, формируемые матричными принтерами, часто смотрятся довольно грубыми по сравнению с изображением, получаемым по технологии с жёстко заданной формой символов. Это происходит из-за того, что некоторые индивидуальные точки могут выделяться. Качество символов, получаемое матричным принтером, главным образом определяется числом точек в матрице. Чем больше плотность матрицы (больше число точек в данной площади), тем лучше смотрится символ.

     Часто даже двунаправленные принтеры переходят  на работу в одном направлении, если требуется получить качественную печать. Для увеличения плотности точек  они проходят каждую строку два, а  то и более число раз, передвигая бумагу на половину вертикальной ширины между каждым проходом, заполняя пространство между точками. Возможность работать в любом направлении помогает обеспечить аккуратное размещение каждой точки во время каждого прохода.

     Матрицы 5´7 точек (горизонталь к вертикали) являются достаточным для формирования всех заглавных и прописных букв алфавита, хотя они смотрятся довольно грубо и не эстетично. Всё дело в том, что точки довольно большие и смотрятся угловато. Ещё хуже то, что минимальная матрица слишком мала для формирования отличимых символов, таких, как g, j, p, q и y. Нижняя часть этих букв неразборчива. Поэтому минимальной матрицей, используемой в большинстве коммерческих матричных принтеров, является матрица 9´9 точек. С её помощью формируется читаемый текст, но он всё ещё не элегантен. Хотя матричные принтеры способны и на большее. Лазерные принтеры тоже используют эту технологию, но они реализуют точечную технологию с очень высокой плотностью – 300 точек на дюйм. Каждый символ можно получить матрицей 30´50. Самые последние контактные матричные принтеры приближаются по качеству к этому уровню.

     Точно так же, как это имеет место  с компьютерными дисплеями, часто  путаются понятия разрешающей способности  и адресуемости точечных матричных принтеров. Упоминая разрешающую способность, имеется в виду адресуемость. Принтер может быть в состоянии адресоваться к любой позиции на бумаге с точностью, скажем, 1,120 дюйма. Хотя, если печатающая игла больше 1/120 дюйма в диаметре, механизм никогда не сможет напечатать с точностью большей, чем 1/120-дюймовая. Большие точки, формируемые широкой иглой, печатают расплывчатые символы. Более качественные ударные матричные принтеры используют более мелкие иглы. Лазерные принтеры обычно используют точки соответствующие их разрешающей способности – 1/300 дюйма.

     Для текстовой печати в общем случае имеются следующие режимы, характеризующиеся различным качеством печати [38]:

• Режим черновой печати (Draft);
• Режим печати, близкий к типографскому (NLQ – Near-Letter-Quality);
• Режим с типографским качеством печати (LQ – Letter-Quality);
• Сверхкачественный режим (SLQ – Super Letter-Quality).

     Отметим, что режимы LQ и SLQ поддерживаются только струйными и лазерными принтерами.

       В принтерах с различным числом  иголок эти режимы реализуются  по-разному. В 9-игольчатых принтерах  печать в режиме Draft выполняется за один проход печатающей головки по строке. Это самый быстрый режим печати, но зато имеет самое низкое качество. Режим NLQ реализуется за два прохода: после первого прохода головки бумага протягивается на расстояние, соответствующее половинному размеру точки; затем совершается второй проход с частичным перекрытием точек. При этом скорость печати уменьшается вдвое.

       Матричные принтеры, как правило, поддерживают несколько шрифтов и их разновидностей, среди которых получили широкое распространение roman (мелкий шрифт пишущей машинки), italic (курсив), bold-face (полужирный), expanded (растянутый), elite (полусжатый), cadenced (сжатый), pica (прямой шрифт – цицеро), courier (курьер), san serif (рубленый шрифт сенсериф), serif (сериф), prestige elite (престиж-элита) и пропорциональный шрифт (ширина поля, отводимого под символ, зависит от ширины символа).

       Переключение режимов работы  матричных принтеров и смена  шрифтов могут осуществляться как программно, так и аппаратно путём нажатия имеющихся на устройствах клавиш и/или соответствующей установки переключателей.

       Кроме того, матричные принтеры способны формировать графическое изображение. Многие матричные принтеры имеют дополнительные множества символов, названных псевдографикой. Они позволяют формировать изображение при помощи встроенных блоков, имеющих форму простейших геометрических фигур, таких, как квадраты, прямоугольники, треугольники, горизонтальных и вертикальных линий и т. д. Каждая из этих фигур закодирована и распознается принтером точно так же, как буква алфавита. Принтер просто заполняет строчку за строчкой этими блочными символами, формируя картину. Изображение смотрится слегка грубоватым из-за того, что встроенные блоки больше. Наименьшие из них имеют в поперечном сечение 1/8 дюйма.