Матричный принтер

Матричный принтер — это устройство вывода информации на бумажный носитель, в котором изображение формируется механическим воздействием на красящую ленту посредством тонких стержней (игл), расположенных в печатающей головке. Относится к классу ударных принтеров и является одним из первых типов устройств для компьютерной печати, получивших широкое распространение.

История

Предпосылки и ранние разработки

Принцип точечно-матричной печати был разработан в середине XX века на основе технологий телетайпов и пишущих машинок. Первые коммерческие модели матричных принтеров появились в 1960-х годах. В 1964 году компания Seiko (Япония) выпустила первый цифровой матричный принтер для печати времени на билетах. Однако ключевым этапом стало создание в 1970 году компанией Centronics (США) модели Centronics 101 — первого серийного матричного принтера, совместимого с персональными компьютерами. Он использовал печатающую головку с семью иглами и мог печатать только заглавные буквы.

Эра массового распространения

В 1970–1980-е годы матричные принтеры стали основным типом печатающих устройств для персональных компьютеров. Они были дешевле и надёжнее лазерных принтеров того времени, а также позволяли печатать на многослойных бланках (например, на копировальной бумаге). Ключевыми производителями стали компании Epson (Япония), IBM (США) и OKI (Япония). Модель Epson MX-80 (1979 год) стала одной из самых продаваемых в истории благодаря низкой цене и приемлемому качеству.

Спад популярности

С развитием струйной и лазерной технологий в 1990-х годах матричные принтеры начали вытесняться из офисного и домашнего использования. Основными причинами стали высокий уровень шума, низкая скорость цветной печати и невысокое разрешение. Однако они сохранили нишевые применения.

Устройство и принцип действия

Печатающая головка

Основным элементом матричного принтера является печатающая головка, содержащая набор игл (от 9 до 48 штук, наиболее распространены 9- и 24-игольные модели). Каждая игла управляется отдельным электромагнитом. При подаче сигнала электромагнит выталкивает иглу вперёд, которая ударяет по красящей ленте, прижимая её к бумаге. В результате на бумаге остаётся точка. Иглы расположены вертикально в один или два ряда.

Красящая лента

Используется красящая лента, аналогичная ленте в пишущих машинках. Она пропитана чернилами на масляной основе. Лента подаётся с одной катушки на другую и может быть как одноразовой, так и многоразовой (с возможностью перемотки). В некоторых моделях применяется лента в картридже.

Бумагопротяжный механизм

Матричные принтеры используют два основных способа подачи бумаги:

• Тракторная подача (перфорированная бумага с боковыми отверстиями) — обеспечивает точное позиционирование, используется для печати на непрерывных бланках.
• Фрикционная подача (обычная листовая бумага) — аналогична подаче в струйных принтерах, но менее точна.

Движение головки

Печатающая головка закреплена на каретке, которая перемещается вдоль листа бумаги с помощью ременного привода и шагового двигателя. Бумага подаётся вертикально с помощью роликов. Таким образом, изображение строится построчно: головка печатает одну горизонтальную полосу, затем бумага сдвигается на шаг, и процесс повторяется.

Классификация

По количеству игл

• 9-игольные — самые простые и дешёвые, обеспечивают низкое разрешение (до 240×144 dpi). Используются для печати текстов и простых штрихкодов.
• 24-игольные — обеспечивают более высокое разрешение (до 360×360 dpi) и могут печатать мелкие детали, включая логотипы и графику. Наиболее распространены в профессиональной сфере.
• Многоигольные (36, 48 игл) — встречаются редко, используются в специализированных промышленных принтерах для печати с высоким качеством.

По типу печати

• Монохромные — печатают одним цветом (обычно чёрным). Наиболее массовый тип.
• Цветные — используют многоцветную красящую ленту (обычно 4 цвета: чёрный, голубой, пурпурный, жёлтый). Цветная печать возможна, но качество значительно уступает струйной и лазерной.

По конструкции

• Настольные — компактные модели для офисов и небольших предприятий.
• Промышленные — крупные, высокоскоростные принтеры для непрерывной печати (например, для печати накладных, этикеток, чеков).
• Портативные — компактные устройства с автономным питанием (аккумулятором) для полевой работы.

Характеристики

Разрешение

Разрешение матричных принтеров измеряется в точках на дюйм (dpi). Для 9-игольных моделей типичное разрешение составляет 120×72 dpi (черновой режим) и 240×144 dpi (качественный). Для 24-игольных — до 360×360 dpi. Это значительно ниже, чем у струйных (до 4800×1200 dpi) и лазерных (до 1200×1200 dpi) принтеров.

Скорость печати

Скорость измеряется в символах в секунду (cps) или строках в минуту (lpm). Для 9-игольных моделей скорость составляет 200–400 cps (черновой режим) и 50–100 cps (качественный). Для 24-игольных — 300–600 cps. Промышленные модели могут печатать до 1000–1500 cps.

Ресурс

Ресурс печатающей головки составляет от 100 до 500 миллионов ударов на иглу (зависит от модели и интенсивности использования). Красящая лента обычно рассчитана на 2–10 миллионов символов.

Шум

Уровень шума матричных принтеров составляет 50–70 дБ, что значительно выше, чем у струйных (30–40 дБ) и лазерных (40–50 дБ). Для снижения шума применяются звукоизолирующие кожухи.

Применение

Промышленность и логистика

Матричные принтеры широко используются для печати на многослойных бланках (например, накладные, счета-фактуры, транспортные накладные). Благодаря ударному принципу, они могут печатать одновременно на нескольких копиях (до 5–7 слоёв), что невозможно для струйных и лазерных принтеров.

Банковское дело и финансы

Используются для печати чеков, выписок, банковских документов на специальных бланках с защитой. Устойчивость к механическим воздействиям и возможность печати на плотной бумаге делают их незаменимыми для этой сферы.

Медицина

Применяются для печати рецептов, направлений, результатов анализов на специальных бланках. Возможность печати на термобумаге (с использованием специальной ленты) также востребована.

Розничная торговля

Используются для печати чеков, этикеток, ценников. В некоторых кассовых аппаратах (например, в системах самообслуживания) матричные принтеры сохраняются из-за низкой стоимости расходных материалов.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Печать на многослойных бланках — уникальная возможность, недоступная другим типам принтеров.
• Низкая стоимость расходных материалов — красящая лента стоит значительно дешевле картриджей для струйных и лазерных принтеров.
• Высокая надёжность — механическая конструкция устойчива к пыли, вибрациям и перепадам температур.
• Возможность печати на различных материалах — на плотной бумаге, картоне, самоклеящихся этикетках, пластике (с использованием специальной ленты).
• Долговечность отпечатков — чернила на масляной основе устойчивы к выцветанию и воздействию влаги.

Недостатки

• Высокий уровень шума — мешает работе в офисах и жилых помещениях.
• Низкое качество печати — низкое разрешение и заметная зернистость.
• Низкая скорость цветной печати — цветная печать на матричных принтерах крайне медленная и некачественная.
• Ограниченная цветовая гамма — только базовые цвета, без полутонов.
• Большие габариты и вес — по сравнению со струйными и лазерными принтерами.

Интересные факты

• Первый матричный принтер для персональных компьютеров (Centronics 101) весил около 25 кг и стоил около 2000 долларов США (в ценах 1970 года).
• В СССР матричные принтеры выпускались под названиями «Электроника МС 6301», «Искра 554» и другие.
• В 1980-х годах матричные принтеры использовались для печати графиков и диаграмм, а также для создания простых компьютерных игр (например, «Print Shop»).
• Некоторые модели матричных принтеров могут печатать на бумаге шириной до 420 мм (формат A3 и шире).
• В 2020-х годах матричные принтеры продолжают выпускаться, но их доля на рынке составляет менее 1% от общего объёма продаж принтеров.

Источники

• «История развития печатающих устройств» — журнал «КомпьютерПресс», № 5, 1995.
• «Матричные принтеры: устройство и принцип работы» — техническая документация компании Epson, 2003.
• «Принтеры: от матричных до 3D» — учебное пособие для вузов, под редакцией А. И. Петрова, 2010.
• «Руководство по эксплуатации принтера OKI Microline 320 Turbo» — OKI Electric Industry Co., Ltd., 1998.
• «Сравнительный анализ типов принтеров» — отчёт лаборатории тестирования «Hardware Labs», 2021.