Введение

Ударный принтер, печатающий одну строку текста за раз. Линейный принтер печатает целую строку текста, прежде чем перейти к следующей. Большинство ранних линейных принтеров были ударными. Линейные принтеры в основном ассоциируются с оборудованием для обработки перфокарт и ранними этапами развития цифровых вычислений, но эта технология до сих пор применяется. Скорость печати 600 строк в минуту (примерно 10 страниц в минуту) была достигнута в 1950-х годах, а затем увеличена до 1200 строк в минуту. Линейные принтеры печатают полную строку одновременно и имеют скорость от 150 до 2500 строк в минуту. К некоторым типам ударных линейных принтеров относятся барабанные, ленточные и цепные принтеры. Также используются и безударные технологии, например, тепловые линейные принтеры, популярные в 1970-х и 1980-х годах, а некоторые струйные и лазерные принтеры выводят данные построчно или страницами.

Время чувствительных конструкций

Несколько моделей принтеров обладают схожими характеристиками.

Барабанный принтер

В типичной конструкции барабанного принтера набор фиксированных символов шрифта выгравирован на периферии ряда печатных колес, количество которых соответствует числу столбцов (символов в строке), которые принтер может печатать. Колеса, соединенные в один большой барабан (цилиндр), вращаются с высокой скоростью. Бумага и красящая лента последовательно перемещаются к позиции печати. Когда нужный символ для каждого столбца проходит через позицию печати, молоток ударяет по бумаге с обратной стороны, прижимая ее к ленте и барабану, что приводит к отпечатку символа на непрерывной бумаге. Поскольку барабан, несущий символы, постоянно движется, действие молотка – удар и возврат – должно быть очень быстрым. Обычно молотки приводятся в действие звуковыми катушками, установленными на движущейся части молотка. Значительные механические и электрические нагрузки возникают, когда для печати строки требуется одновременное срабатывание всех молотков. При простых раскладах символов это происходит, когда строка состоит из одного и того же символа, повторяющегося во всех столбцах, например, строка дефисов ("---"). Чтобы избежать этой проблемы, некоторые принтеры используют смещенную компоновку, при которой символы в каждом столбце повернуты на барабане на разный угол. Тогда одновременное срабатывание происходит только в том случае, если напечатанная строка соответствует расположению символов на барабане, что маловероятно при обычном тексте. Более дешевые принтеры не используют молоток для каждого столбца. Вместо этого, молоток предусмотрен для каждого второго столбца, а весь блок молотков устроен таким образом, чтобы перемещаться влево и вправо, приводимый в движение дополнительной звуковой катушкой. Для такого типа принтера для печати каждой строки требуется два полных оборота барабана с символами, при этом один оборот используется для печати всех "нечетных" столбцов, а другой – для печати всех "четных" столбцов. Это требует лишь половины (плюс один) количества молотков, магнитов и соответствующих каналов электронной схемы управления. По крайней мере, один недорогой принтер, произведенный компанией CDC, достигает того же результата, перемещая бумагу в поперечном направлении, удерживая блок молотков неподвижным. Dataproducts был типичным поставщиком барабанных принтеров, часто предлагая аналогичные модели как с полным набором молотков (обеспечивая, например, 600 строк в минуту), так и с половинным набором молотков (обеспечивая 300 строк в минуту).

Цепная печать

Цепные принтеры размещают символы на горизонтально движущейся круговой цепи. Как и в барабанных принтерах, когда нужный символ проходит напротив каждой колонки, молоток ударяет по бумаге с обратной стороны. По сравнению с барабанными принтерами, цепные принтеры имеют то преимущество, что оператор обычно может самостоятельно заменять цепь символов. Дополнительным преимуществом является значительно улучшенная вертикальная выравнивание символов в строке по сравнению с барабанными принтерами, которым требуется предельно точная синхронизация ударов молотка для получения ровной линии печати. Выбирая цепи с меньшим набором символов (например, только цифры и несколько знаков препинания), принтер может печатать быстрее, чем с цепью, содержащей полный набор прописных и строчных букв, цифры и все специальные символы. Это объясняется тем, что при большем количестве цифр на цепи время ожидания нужного символа значительно сокращается. Наиболее часто используемые буквы и символы располагаются на цепи чаще, исходя из анализа вероятности ввода. На этих принтерах также можно извлекать примитивные мелодии, синхронизируя бессмыслицу печати с последовательностью символов на цепи, что делает его своеобразным примитивным пианино. IBM, вероятно, была самым известным производителем цепных принтеров, а IBM 1403 – наиболее известным примером такого принтера.

Печатник для поездов

Поездные принтеры размещают наборный шрифт на горизонтально движущемся кольцевом составе печатных клише, на которых размещено несколько символов. Технология практически идентична технологии печатных цепей.

Печатник для ленты

Ленточные принтеры — это разновидность цепных принтеров, в которых вместо цепи используется тонкая стальная лента, на которой символы отчеканены или вытравлены. Как и в случае с цепными принтерами, обычно доступен выбор различных лент с разным набором символов, что позволяет подобрать наиболее подходящий набор для часто используемых символов. Dataproducts была известным производителем ленточных принтеров, предлагая модели B300, B600 и B1000, где номер модели соответствовал скорости печати в строках в минуту. (Модель B300 по сути является B600, но с вдвое меньшим количеством молотков — по одному на две позиции символов. Блок молотков перемещается вперед и назад на одну позицию символа, что увеличивает среднее количество движений ленты, необходимых для печати каждой строки.)

Штрих-принтер

Строчные принтеры были похожи на принтеры с цепочным механизмом, но работали медленнее и стоили дешевле. Вместо непрерывно движущейся в одном направлении цепи, символы располагались на клавишах, закрепленных на планке, которая перемещалась слева направо и затем справа налево перед бумагой. Примером такого принтера является IBM 1443.

Общие характеристики

Во всех четырех конструкциях синхронизация молотков (так называемое "время полета") была критически важна и регулировалась в процессе обслуживания принтера. Для барабанных принтеров некорректная синхронизация молотка приводила к тому, что печатные строки смещались по вертикали, хотя символы оставались правильно выровненными по горизонтали в своих колонках. Для принтеров с печатной головкой в виде цепочки или планки некорректная синхронизация молотков приводила к смещению символов по горизонтали, их печати ближе или дальше от следующего символа, либо к размытию с одной стороны, при этом строки оставались выровненными по вертикали. Вертикальное смещение в барабанных принтерах более заметно и раздражает человеческий глаз (см. пример изображения в этой статье). Большинство барабанных, цепных и планочных принтеров могли печатать до 132 колонок, но некоторые модели поддерживали только 80 колонок, а другие – до 160 колонок.

Печать для расчёски

Комбинированные принтеры, также известные как линейные матричные принтеры, печатали матрицу точек вместо отдельных символов, как и обычные точечно-матричные принтеры, но использовали гребень ударных головок для одновременной печати части строки пикселей (например, каждый восьмой пиксель). Незначительным перемещением гребня вправо-влево можно было напечатать всю строку пикселей (в примере – за восемь циклов). Затем бумага сдвигалась, и печаталась следующая строка пикселей. Благодаря значительно меньшему перемещению печатающей головки по сравнению с обычным точечно-матричным принтером, эти принтеры были намного быстрее и по скорости конкурировали с принтерами сформированных символов, не ограничиваясь набором доступных символов и, таким образом, способными печатать точечную графику и символы переменного размера. Printronix и TallyGenicom – известные производители комбинированных принтеров. В 2009 году компания TallyGenicom была приобретена Printronix.

Печатные машины на колесах

В 1949 году IBM представила IBM 407 Accounting Machine с механизмом печати с помощью колес, способным печатать 150 буквенно-цифровых строк в минуту. Каждая из 120 печатных позиций имела собственное печатающее колесо, которое вращалось под электромеханическим управлением. Когда все колеса занимали нужное положение, печатные молотки ударяли по ним через красящую ленту на бумагу. Устройство 407 или его механизм печати с колесной линией использовались с различными ранними компьютерами IBM, включая IBM 650, большинство моделей серий IBM 700/7000 и IBM 1130, последний из которых был представлен в 1965 году.

Обработка бумаги (форм)

Все линейные принтеры использовали бумагу непрерывного формата, поставляемую в коробках с веерными блоками, а не с отдельными листами. Бумага обычно была перфорирована для отрыва листов при необходимости и часто печаталась чередующимися белыми и светло-зелеными полосами, облегчающими чтение строк текста на странице. Это была культовая бумага с "зеленой полосой", "синей полосой" или "музыкальной разметкой", которая доминировала в раннюю эпоху компьютеров в различных вариантах. Стандартные размеры страниц с "зеленой полосой" включали страницы портретной ориентации 8½ × 11 дюймов (формат Letter), обычно печатаемые в 80 колонок по 66 строк символов (по 6 строк на дюйм) или 88 строк (по 8 LPI), и страницы альбомной ориентации 14 × 11 дюймов, обычно печатаемые в 132 колонки по 66 или 88 строк. Также распространены были страницы альбомной ориентации 14 × 8½ дюйма (формат Legal), позволяющие разместить 132 колонки по 66 строк (по 8 LPI) на более компактной странице. Широко использовались и предварительно напечатанные формы (для печати чеков, счетов и т.п.). Одной из обычных задач системного оператора была замена одной формы бумаги на другую по завершении одной задачи печати и перед началом другой. Некоторые линейные принтеры имели крышки, которые автоматически открывались, когда принтер требовал внимания. Непрерывные формы продвигались через принтер с помощью тракторов (звездочек или зубчатых ремней). В зависимости от сложности принтера, мог использоваться только один трактор в верхней части (вытягивающий бумагу) или тракторы в верхней и нижней частях (поддерживающие натяжение бумаги внутри принтера). Горизонтальное положение тракторов обычно регулировалось для работы с различными формами. Первые принтеры IBM использовали гидравлический двигатель для перемещения форм. В более поздних линейных принтерах высокоскоростные сервомеханизмы обычно приводили в движение тракторы, обеспечивая быстрое позиционирование бумаги как для пошагового продвижения, так и для быстрого перемещения к началу следующей формы. Более быстрые линейные принтеры, по мере необходимости, также использовали "стекеры" для повторного складывания и укладки веерных блоков по мере их выхода из принтера. Высокоскоростное движение бумаги часто приводило к накоплению больших электростатических зарядов. Линейные принтеры часто использовали различные разрядные щетки и активные (основанные на коронном разряде) статические нейтрализаторы для снятия этих накопленных зарядов. Многие принтеры поддерживали ASA-символы управления каретки, которые обеспечивали ограниченный контроль над бумагой, указывая расстояние для продвижения бумаги между напечатанными строками. Предоставлялись различные средства для вертикальной табуляции, от ленты управления кареткой до полностью электронной (управляемой программным обеспечением) имитации табуляции.

Происхождение

Табуляторы, созданные Бюро переписи населения США для переписи 1910 года, могли печатать свои результаты. До этого операторы табуляторов должны были записывать итоги со счетных колес на таллировочные листы. Компания IBM разработала серию печатных бухгалтерских машин, начиная с 1920 года. Цифровой печатающий табулятор модели 285 мог считывать 150 карт в минуту. Модель 405, представленная в 1934 году, могла печатать со скоростью 80 строк в минуту. Она имела 88 литерных планок, по одной для каждой позиции печати, с 43 буквенно-цифровыми планками слева и 45 только числовыми планками справа. Серия IBM 402, представленная после Второй мировой войны, имела аналогичную компоновку печати и использовалась IBM в ранних вычислительных устройствах, включая IBM Card Programmed Electronic Calculator. Первый коммерческий компьютер IBM, IBM 701, представленный в 1952 году, использовал строчный принтер IBM 716, который был основан на печатающем колесе бухгалтерской машины IBM 407. Модель 716 была включена в состав последующих компьютеров серии IBM 700/7000. Одним из ранних барабанных принтеров стала "Летающая пишущая машинка Поттера" в 1952 году. "Вместо трудоемкой печати по одному символу, она печатает целые строки сразу со скоростью 300 строк в минуту на бумажной ленте. Сердцем машины является непрерывно вращающийся диск с необходимыми буквами и цифрами на ободе. По мере вращения диска 80 электрических молотков ударяют по задней стороне бумаги через красящую ленту, контактирующую с диском, тем самым печатая нужные символы в нужных местах строки."

Влияние на аппаратное и программное обеспечение

Названия команд lp и lpr в Unix произошли от термина "линейный принтер". Аналогично, многие другие системы называют свои печатные устройства "LP", "LPT" или подобными вариантами, вне зависимости от того, являются ли эти устройства линейными принтерами или принтерами других типов. Эти обозначения использовались для различения форматированного конечного вывода от обычного интерактивного вывода системы, который в эпоху линейных принтеров часто также печатался на бумаге (например, телетайпом), но не на линейном принтере. Линейные принтеры печатали символы, буквы и цифры построчно. Параллельные порты компьютеров, оборудованных таким образом, обычно обозначались как LPTx, что расшифровывалось как "линейный принтер".