Развитие технических систем отображения информации

Продолжаемпубликацию комплексной работы А.Т. Кынина, охватывющей различные стороны развития технических средств.

Предыдущую часть  работы, посвященной анализу воздушного транспорта, можно увидеть здесь: http://metodolog.ru/node/456

Приятного и полезного чтения.
Редактор
 
3.2 ПРИНТЕРЫ И ПЕЧАТЬ
Предназначением принтеров является создание зрительного образа на поверхности, например на бумаге, путем печати. Для этого могут применяться устройства, основанные на самых различных физических принципах.
Однако прежде чем рассматривать развитие принтеров определимся с самим процессом печати и с его основными терминами. К сожалению, в ТРИЗ отсутствуют общепринятые термины для процессов, поэтому для описания печати введем несколько новых понятий, максимально сохраняя существующую терминологию. В первую очередь определимся с понятием Техническая Система (ТС). В классической ТРИЗ, согласно Закону полноты частей системы,  ТС должна включать 5 основных элементов, но не должна использовать в качестве Двигателя человека. Поэтому в дальнейшем, будем называть такую ТС "полной", в отличии от ТС, включающих человека. ТС воздействует на Обрабатываемый Объект (ОО), превращая его в Изделие (продукт). Этот процесс будем в дальнейшем называть Технологической Операцией (ТО). Несколько ТО объединяются в Технологический Процесс (ТП), результатом которых является появление Конечного Продукта  (КП).
3.1.1 Краткая история печати
Процесс нанесения красителя на поверхность появился очень давно. Он, несомненно, произошел от письма, или рисования. Появлению печати способствовали также такие процессы, как получение отпечатков различных печатей, создание рисунков на глиняной посуде и нанесение рисунков на ткани.
Однако есть один важный момент, отличающий печать от ее предшественников. Печать появилась тогда, когда возникла потребность не просто наносить краску для передачи и сохранения определенной информации, но и многократно повторять эту информацию.
В ТП печати на некий Рабочий Орган (кисточка, тростниковое, либо птичье перо и т.д.)  наносится краска (1-я ТО). Затем Рабочий Орган (РО) переносит эту краску на поверхность ОО (2-я ТО). При этом человек может наносить краску, согласно своим намерениям, то есть создавать рисунок, или писать некий символ. В такой ТС человек выполняет роль Системы Управления, Двигателя и Трансмисии. Процесс обладал универсальностью (человек мог нарисовать любой символ), но производительность процесса была низкой. Кроме того, при копировании текста в результате невнимательности переписчика, или какой-либо случайности могли возникать ошибки. В то же время, по мере роста государств требовалось все более большие количества информации, причем информации аутентичной. Поэтому появилась потребность в процессах создания большого количества копий визуальной информации.
Процесс печати можно описать следующим образом. Создается некий элемент, способный удерживать вещество - краску (ТО - создание РО). Затем на него тем, или иным способом, наносится краска (ТО - перенос краски). И, наконец, РО переносит эту краску на Объект Обработки (ТО - печать).
По способу нанесения краски на РО все процессы печати можно разделить на 4 группы:
·       Высокая печать, когда когда краска находится на выпуклых частях РО;
·       Глубокая печать, когда краска находится в углублениях РО;
·       Плоская печать, когда краска находится только на тех частях поверхности РО, которые может смачивать;
·       Трафаретная печать, когда краска наносится на поверхность через отверстия в трафарете;
·       Бесконтактная печать, когда краска наносится непосредственно на обрабатываемую поверхность.
Варианты процессов печати представлены на Рис. 1.
 
Рис. 1. Принципиальные схемы печати: высокая (А), глубокая (В), плоская (С) и трафаретная (D) [ http://ru.wikipedia.org/wiki/ ].
Несмотря на кажущуюся простоту, процессы печати основаны на сложных физико-химических закономерностях. Так, при высокой печати перенос краски с поверхности печатной доски возможен только при достаточной адгезии краски к материалу обрабатываемой поверхности. Еще более высокие требования предьявляются к адгезии краски при глубокой печати, поскольку обрабатываемая поверхность должна «вытащить» краску из углубления. В случае плоской печати краска САМА ложится на те части, поверхности, которые обладают повышенной адгезией и не ложится на несмачиваемые ей части поверхности. Т.е. здесь присутствует принцип «самообслуживания».
Трафаретная печать иллюстрирует еще один из трендов развития техники – на трафарет наносится избыток краски, которая пападает на обрабатываемую поверхность только через отверстия в трафатете.
Процессы печати также могут быть разделены по фазовому состоянию наносимого красителя:
·       Нанесение твердого вещества (уголь, пастель, порошки);
·       Нанесение жидкого вещества (растворы );
·       Нанесение газообразного вещества (пар);
·       Нанесение вещества в промежуточном фазовом состоянии (пена, аэрозоль и т.д.).
Первым известным вариантом печати была печать с резных досок. При этом на деревянной пластине предварительно вырезался выпуклый рельеф, соответствующий зеркальному отражению наносимого текста. Именно так, методом высокой печати в 618 г. в Китае были отпечатаны первые книги, в том числе первая сохранившаяся до наших дней напечатанная книга Алмазная Сутра (868 год).
Система получилась менее гибкая, чем письмо, зато появилась возможность тиражирования информации. Этот шаг привел во-первых, к возможности широкого распространения информации, во-вторых, создал предпосылки к более надежному ее сохранению.
Процесс был очень жестким, так как любое изменение вырезанного рисунка было невозможным. Поэтому следующим шагом явилось дробление РО-пластины на отдельные элементы – литеры (Movable type), что соответствует тренду Моно- Би- Поли. Из отдельных литер можно было набрать любой требуемый текст. Первоначально литеры были деревянными, то есть они представляли собой просто разрезанную доску. Затем появились гляняные, бронзовые и свинцовые литеры.
Но такое новшество имело свои недостатки: отдельные литеры надо было надежно соединять. Поэтому, в дальнейшем, набранные литеры опять стали использовалть для создания пластин и барабанов с отпечатками требуемого текста.
 
Первоначально РО прикладывался к ОО плоскостью. Для плотного прижатия к поверхности использовались вначале рычажные (См. Рис. 2А), а затем винтовые (См. Рис. 2В) прессы. Такой способ был малопроизводительным, и следующим шагом явилось создание в 1837 г. ротационной печатной машины, где применялись барабаны с нанесенным текстом (См. Рис. 2С). Эта машина являлась полной ТС, поскольку в качестве привода использовались различные двигатели. Ее появление иллюстрирует тенденцию замены прямолинейного движения РО круговым. Дальнейшим развитием ротационной машины стала офсетная печать, где удалось решить проблему непрерывного нанесения краски на бумагу через промежуточный носитель - офсетный вал. Требуемое изображение переносилось на офсетный вал с промежуточного вала с печатной формой (См. Рис. 2D). В настоящее время наиболее широко в полиграфии используются именно различные варианты офсетной печати.
3.1.2 Виды принтеров
Когда были созданы первые компьютеры, то возникла проблема вывода обрабатываемой информации. Для этого использовались мониторы для оперативного вывода визуальной информации и принтеры для вывода информации на печать.
Принтеры по принципу действия разделяются на струйные, лазерные, механические и сублимационные. Принтеры по цвету печати бывают полноцветные и монохромные. Краткая история создания принтеров и поддерживающих технологий представлена в ПРИЛОЖЕНИИ 5.
Ранее использовались различные типы механических принтеров: барабанные, ромашковые, шаровые, цепные, гусеничные и ленточные.
Из-за серьезных недостатков матричных принтеров потребовалось создание бесшумных скоростных принтеров. Но главным недостатком появившихся струйных принтеров являются скорость печати и высокая стоимость чернил, поэтому для печати монохромных изображений чаще используются лазерные принтеры. В последнее время для качественной печати цветных фотографий используют различные виды сублимационных принтеров. Краткие сведения о принципах работы принтеров представлены в ПРИЛОЖЕНИИ 6.
По распространённости лидером сейчас является струйная печать, второй — лазерная, третьей — термосублимационная, четвёртой — матричная.
3.1.3 Сравнительные характеристики принтеров
Как следует из данных, представленных в ПРИЛОЖЕНИИ 6 разные виды принтеров имеют различные наборы характеристик. В Табл. 1 представлены результаты сравнения параметров принтеров.
 
Принтер
Разрешение
Скорость печати
Цветопе-
редача
Стоимость
копии
Состояние
краски
Матричный
-
-
-
+ +
Жидкость
Струйный
+
+
+
+
Жидкость
Лазерный
+
+ +
+
+ +
Порошок
Термо-
сублимационный
+ +
-
+ +
-
Пар

Примечание: очень хорошо ++, хорошо +, удовлетворительно -, плохо --.

То есть, совместное существование различных типов принтеров в настоящее время обусловлено тем, что они имеют различный набор достоинств и недостатков.
Но есть и дополнительные требования надсистемы, которые также влияют на «линию жизни» принтеров. Так, использование механических матричных принтеров связано не только с их простотой и низкой ценой, но и тем, что только этот вид принтеров способен делать копии документов через копировальную бумагу. Это делает его трудно заменимым для печати различных бухгалтерских документов.
3.1.4 Эволюция принтеров
Пример барабанных, ромашковых и шаровых принтеров иллюстрирует тренд «точка- плоскость- объем» (См. ПРИЛОЖЕНИЕ 6, Рис. П.1.), а пример цепных, гусеничных и ленточных принтеров иллюстрирует тренд повышения гибкости системы: «пластина- цепь- лента» (См. ПРИЛОЖЕНИЕ 6, Рис. П.2.).
Первоначально механические принтеры использовали для печати полные литеры букв, как в пишущей машинке. Затем литеры стали создаваться из отдельных элементов. Так появились матричные принтеры. Это соответствовало тренду развития РО «монолит – монолит разделенный на части...». На первый взгляд развитие Рабочего Органа принтеров происходило в соответствии с трендом сегментации вещества, представленном на Рис. 3.
 
Рис. 3 Развитие Рабочих Органов принтеров (TechOptimizer® ).
Необходимо отметить, что на приведенном рисунке содержится небольшая неточность. Дело в том, что РО лазерного принтера является не лазер, а порошок. Лазерный луч служит только для создания на барабане скрытого изображения (см. ПРИЛОЖЕНИЕ 6). А в случае струйного принтера наблюдается не только замена твердого РО на жидкий, но и смена принципа действия устройства.
Линия развития применяемого красителя выглядит не совсем обычно. Первоначально принтеры, как и предшествующие им типографские методы, использовали жидкую краску, которая наносилась на твердый РО (литера, иголка). Затем краска САМА стала выполнять функции РО. И лишь затем появилась печать с помощью порошка (электрография) и пара (сублимационная печать). Возможно, что это отражает переход эволюции на новый уровень, так как краска в виде порошка использовалась на начальном этапе развития печати (охра, уголь). Вероятно, также, что такая задержка была вызвана техническими сложностями. Например, с момента патентования способа струйной печати до создания первого принтера прошло 84 года, а выпуск массового принтера для домашней работы задержался еще на 25 лет. Для электрофотографического метода эти сроки выглядят иначе. От момента патентования принципа работы до появления первого лазерного принтера прошло 60 лет, зато выпуск массовой модели в продажу произошел только через 32 года.
Такие случаи, связанные с нарушениями сформулированных в рамках ТРИЗ закономерностей являются очень интересными и требуют дальнейшего, более подробного рассмотрения.
Появление лазерного принтера было отмечено еще одним существенным изменением ТС. Как в механических, так и в струйных принтерах печать проводится построчно. В лазерных принтерах печать осуществляется с барабана (движение: линия – круг). То есть схема лазерного принтера напоминает ротапринт и налицо повторение найденного удачного решения на новой элементной базе.
Рассмотрим эволюцию принтеров более подробно. В работе [Ashish Sood and Gerard J. Tellis Understanding the Seeds of Growth: Technological Evolution and Product Innovation http://www.marshall.usc.edu/emplibrary/wp04-04.pdf ] приведены графики зависимостей некоторых параметров принтеров от времени. В качестве параметров были использованы качество печати (разрешение, пиксель/дюйм), скорость печати (количества напечатанных страниц, страниц/минуту), и относительная стоимость 1 копии. Там же представлена взаимосвязь этих параметров в виде 3-х мерных диаграмм.
Для рассмотрения выберем качество и скорость печати. Эти параметры являются противоположными, так как качество можно увеличить, если уменьшить скорость печати (например, повторная печать) и наоборот. Графики зависимости разрешения и скорости печати для различных видов принтеров представлены на Рис. 4.
 
Рис. 4. Зависимость разрешения (А) и скорости печати (В) принтеров от времени [Ashish Sood and Gerard J. Tellis Understanding the Seeds of Growth: Technological Evolution and Product Innovation http://www.marshall.usc.edu/emplibrary/wp04-04.pdf].
На рисунке видно, что периоды задержки одного из параметров соответствуют бурному росту другого параметра. То есть, в какой-то момент времени быстрее увеличивалось разрешение, в какой-то – скорость печати. В результате кривые развития имеют одну, или более «ступенек». Такие кривые можно было бы принять за комбинацию двух или нескольких независимых S - кривых, но они отвечают развитию одной и той же системы. Это подтверждает высказанное нами ранее предположение о том, что противоположные параметры увеличиваются не одновременно [Кынин А.Т., Леняшин В.А. СИСТЕМНОЕ РАССМОТРЕНИЕ ЭВОЛЮЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ Доклады на TRIZ-fest 24-26 Июля, Санкт-Петербург, 2008 C.257-271.].
По нашему мнению причины появления таких «задержек» могут быть самые различные. Наиболее вероятно, что когда система сталкивается с временными проблемами в развитии, то изобретатели начинают совершенствовать какой-либо параметр в ущерб другим. Например, масштабировать системы без учета всего комплекса свойств. Поскольку эти параметры являются антагонистами, то развивая систему, изобретатели решали возникающее противоречие разделением требований к системе во времени. Это является отражением Закона неравномерности развития и характерно для систем индивидуального использования.
В результате в процессе роста разные параметры системы возрастают в разные промежутки времени. Однако, при использовании комплексного критерия, эта разница должна сглаживаться, и форма зависимости приближаться к S - образной.
Действительно, как видно из Рис. 5 на примере матричных принтеров зависимость комплексного параметра принтеров (Разрешение*Скорость печати) имеет явно выраженную – образную форму. Для других типов принтеров зависимость комплексного параметра от времени также описывается гладкими кривыми не имеющими «ступенек».
 
Рис. 5. Зависимость разрешения (А), скорости печати (В) и комплексного параметра (С) принтеров от времени их создания.
3.1.5 Прогноз дальнейшей эволюции принтеров
В настоящее время примерно половину рынка занимают различные струйные принтеры (См. Рис. 6).
 
Рис. 6. Доля различных типов принтеров по состоянию на 2004 г.: 50614 – струйные, 16200 – лазерные монохромные, 2131 – лазерные цветные, 34488 – МультиФункциональные Устойства (МФУ) со струйными принтерами, 5012 – МФУ с монохромными лазерными, 513 - МФУ с цветными лазерными принтерами [http://www.rechargermag.com/articles/61186/ ].
За прошедшие годы картина немного изменилась. Например, в минувшем году поставки лазерных моделей составили 53% в структуре сбыта всех однофункциональных аппаратов, а к концу 2008 г. прогнозируется рост этого показателя до 57%.
Однако полного вытеснения какой-либо модели пока не произошло, поскольку каждая категория устройств оптимальна для определенного вида работ. Так, с помощью струйных принтеров достигается высокое качество отпечатка, но для больших объемов работы ее использование обойдется слишком дорого. Лазерная техника неактуальна для домашнего пользователя из-за высокой цены самого устройства. Матричная необходима тем организациям, где важна высокая отработка при минимальной себестоимости печати.
Кроме того, все чаще ключевым фактором становится функциональность оборудования, что подтверждается ростом спроса на МФУ [Обзор рынка офисной техники http://www.marketing-ua.com/articles.php?articleId=1510].
Главным доводом для использования комплексных критериев развития систем является возможность сравнивать системы, основанные на различных принципах и обладающих различными наборами достоинств и недостатков. Поэтому для оценки возможного развития принтеров рассмотрим график зависимости комплексного критерия «Разрешение*Скорость печати» различных принтеров от времени, представленный на Рис. 7.
 
Рис. 7. Зависимость комплексного критерия различных принтеров от времени.
На графике можно видеть, что резервы развития матричных принтеров по критерию «Разрешение*Скорость печати» практически исчерпаны. Вероятно, что этот тип принтеров вскоре будет вытеснен с рынка [http://www.askoki.co.uk/pdf/printencyclo/WP.dot.matrix.printer.trends.pdf ]. Это вполне возможно, так как одним из преимуществ матричных принтеров была возможность получения отпечатков через копировальную бумагу для отчетных бухгалтерских документов. Однако сейчас этот процесс заменяется «электронной подписью» на специальном планшете.
Струйные принтеры, судя по рисунку, также приближаются к точке насыщения. Это можно объяснить тем, что они уже почти достигли своих физических пределов совершенствования. Действительно, увеличить качество (разрешение) уже невозможно, так как нельзя дальше уменьшать диаметр дюз, из которых выбрасываются чернила. Скорость также не может быть кардинально увеличена. Это вызвано временем, необходимым для высыхания жидких чернил. Чтобы избавиться от этого недостатка используются различные способы, которые удорожают конструкцию. Одним из таких способов является переход к офсетной схеме, как это было ранее сделано для лазерных принтеров (См. Рис. 8).
 
Рис. 8. Схема офсетного струйного принтера [http://imaging.org/resources/web_tutorials/inkjet.cfm ].
3.1.6 Прочие области применения принтеров
В настоящее время применение принтеров не ограничивается только печатью информации на бумаге. Принтеры начали широко использовать для нанесения проводящих дорожек [http://www.computronics.com.au/electrolube/service/ ] и создания различных электронных компонентов. Так, известно их применение для офсетной печати микросхем [http://www.newsprint.ru/techno1.htm], «управляющей электроники» опытного образца плоскопанельного монитора [http://www.internet.ru/lentanews/n_ro72.esp ], микросхем флэш-памяти. [IBM Reuters© http://www.cnews.ru/newtop/index.shtml?2003/12/08/152773] и даже лазеров [Sci&L № 12, 2003 г http://nauka.relis.ru/cgi/nauka.pl?18+0312+18312096+html ].
Обыкновенно слово «принтер» ассоциируется исключительно с нанесением какого-либо изображения или текста на бумагу. Иначе говоря, «плоского на плоское». Однако в Университете штата Калифорния в Беркли (University of California in Berkeley) придумали способ «печати» объёмных предметов — вплоть до электро-лампочек и пультов для телевизора. Хитрость состоит в том, чтобы «принтер» слой за слоем наносил проводящие и полупроводящие полимеры, формируя нужные «узоры» — до тех пор, пока из машины не выйдет готовый к употреблению прибор (См. Рис. 9).
 
Рис. 9. Сложная трёхмерная фигура, созданная посредством селективного лазерного. [http://www.membrana.ru/articles/technic/2003/01/09/191800.html ].
Трёхмерные принтеры, способные слой за слоем «выращивать» объёмные предметы, уже существуют с середины 1980-х годов. Переход от плоской печати к печати объемной соответствует тренду развития «линия- плоскость- объем». В действительности, печать электронных компонентов уже не является в полной мере «плоскостной», так как наносимый материал имеет определенную толщину, так что можно считать ее измерение как 2,5D.
Краткие выводы по разделу 3.2
В результате рассмотрения процессов печати и существующих принтеров показано, что их развитие описывается основными трендами Развития Технических Систем.
На примере принтеров доказано, что критерием развития ТС может служить комплексный критерий, включающий в себя противоречивые требования, предъявляемые к принтерам в виде произведения разрешения на скорость печати. Зависимость комплексного критерия от времени описывается S – образной кривой. В отличии от него зависимости отдельных параметров (разрешения и скорости печати) от времени описываются ступенчатыми кривыми.
Также показано, что зависимости комплексного критерия от времени могут быть использованы для построения прогноза развития систем.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
6.    Ashish Sood and Gerard J. Tellis Understanding the Seeds of Growth: Technological Evolution and Product Innovation http://www.marshall.usc.edu/emplibrary/wp04-04.pdf
7.    Кынин А.Т., Леняшин В.А. СИСТЕМНОЕ РАССМОТРЕНИЕ ЭВОЛЮЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ Доклады на TRIZ-fest 24-26 Июля, Санкт-Петербург, 2008 C.257-271.
9.    Обзор рынка офисной техники http://www.marketing-ua.com/articles.php?articleId=1510

ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3.2.1. Краткая история печати и принтеров.
ГОД
СОБЫТИЕ
618
Печать с деревянных досок
1040
Гравировка в Европе
1241
Корейцы начали печатать книги с использованием деревянных литер с отдельными знаками.
1430
Печатный станок
1439
Литография
1796
Цветная литография
1837
Ротационная печатная машина
1843
Мимеограф
1867
Вильяму Томпсону (William Thomson) выдан патент (англ.) на способ печати (Continuous Ink Jet).
1873
Пишущая машинка. Christopher Sholes, Remington Firearms Co.
1873
Офсетная печать
1876
Флексография
1897
Телетайп. Frederick Creed, Remote Newspaper Publication
1903
Печать через маску (Screen-printing)
1907
Сублимационный метод нанесения красителя
1938
Честер Карлсон изобрёл способ печати, названный электрография, а затем переименованный в ксерографию.
1950
Ротапринт, 150 Линий/минута, IBM 407 Машины для бухгалтерского учета.
1950
Проволочная матрица. IBM 026 Keypunch
1951
Siemens выпустила первый струйный принтер по технологии Continuous Ink Jet.
1953
Первый принтер UNIPRINTER, был создан компанией Remington Rand для компьютера UNIAC. Это был барабанный принтер (drum printer.
1955
Проволочная матрица. IBM 7201730, 1000 Линий/минута
1957
Фотокопировальное устройство
1960
Цепной принтер. IBM 1403, 600 Линий/минута
1960
Лазерный принтер
1964
IBM 1403-N1 Гусеничный принтер, 1100 Линий/минута
1964
Корпорацией Seiko Epson изобретены матричные принтеры.
1970
IBM 321 Гусеничный принтер, лицевая печать, 2000 Линий/минута
1970
Термопринтер
1971
В корпорации Xerox выпущен первый лазерный принтер EARS за 350 тысяч долларов со скоростью 120 стр./мин.
1975
IBM 3800 Лазерный принтер, 360 Линий/минута
1976
IBM 6640 Струйный принтер
1976
Лазерный принтер IBM 3800, которые действовал со скоростью более 100 стр./мин.
1977
Был выпущен первый канцелярский лазерный принтер Xerox-9700
1979
IBM 6670 Лазерный принтер, 36 Линий/минута
1984
IBM 4248 Ленточный принтер, 3600 Линий/минута
1984
IBM 5201 Ленточный термосублимационный принтер, 60 байт/сек.
1985
IBM 3812 Светодиодный принтер, 12
1985
Первая коммерческая модель струйного монохромного принтера - Canon BJ-80.
1988
Hewlett-Parkard выпустила струйный монохромный принтер DeskJet для домашнего использования. Цена $ 1000.
1988
Первый цветной струйный принтер - BJC-440 формата A2, разрешением 400 dpi.
1992
Hewlett-Packard выпустила лазерный принтер LaserJet 4 с разрешением 600 точек на дюйм для домашнего использования.
1993
3D печать
Источники:
1.      F. Mayadas, R. C. Durbeck, W. D. Hinsberg, J. M. McCrossin The evolution of printers and displays // IBM SYSTEMS JOURNAL, VOL 25. NOS 314. 1986 P.399-416. http://www.research.ibm.com/journal/sj/253/ibmsj2503a4N.pdf
2.      Современные устройства вывода информации. http://ustr.by.ru/prin.shtml

ПРИЛОЖЕНИЕ 3.2.2. Принципиальные схемы работы принтеров
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИНТЕРЫ
Барабанные принтеры (drum printer). Первый принтер, получивший название UNIPRINTER, был создан в 1953 году компанией Remington Rand для компьютера UNIAC. Основным элементом такого принтера был вращающийся барабан, на поверхности которого располагались рельефные изображения букв и цифр. Ширина барабана соответствовала ширине бумаги, а количество колец с алфавитом было равно максимальному количеству символов в строке. За бумагой располагалась линейка молоточков, приводимых в действие электромагнитами. В момент прохождения нужного символа на вращающемся барабане, молоточек ударял по бумаге, прижимая её через красящую ленту к барабану. Таким образом, за один оборот барабана можно было напечатать всю строку. Далее бумага сдвигалась на одну строку и машина печатала дальше. В СССР такие машины назывались алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ). Их распечатки можно узнать по «прыгающим» по строке буквам (См. Рис. П.1 А) [http://ru.wikipedia.org/wiki/ ].
 
 
Рис. П.2. Принтеры: цепной (А), гусеничный (В) и ленточный (С) [ A. F. Mayadas, R. C. Durbeck, W. D. Hinsberg, J. M. McCrossin / The evolution of printers and displays / IBM SYSTEMS JOURNAL, VOL 25. NOS 314. 1986 ].
В дальнейшем принтеры стали повторять решения, которые использовались в пишущих машинках. Существовали различные типы принтеров, в том числе: ромашковые (лепестковые) принтеры (daisywheel printer) имели один набор букв, располагающийся на гибких лепестках пластмассового диска (См. Рис. П.1 В); шаровые принтеры (IBM Selectric) по принципу действия похожи на ромашковые принтеры, но литероноситель (печатающая головка) имел форму шара с выпуклыми буквами (См. Рис. П.1 С); цепные печатающие устройства (chain printer), где печатающие элементы размещены на соединённых в цепь пластинах (См. Рис. П.2 А); гусеничные принтеры (train printer), где набор букв закреплён на гусеничной цепи (См. Рис. П.2 В); и ленточные, где литеры расположены на ленте (См. Рис. 4 С) [A. F. Mayadas, R. C. Durbeck, W. D. Hinsberg, J. M. McCrossin The evolution of printers and displays // IBM SYSTEMS JOURNAL, VOL 25. NOS 314. 1986 P.399-416. http://www.research.ibm.com/journal/sj/253/ibmsj2503a4N.pdf].
МАТРИЧНЫЕ ПРИНТЕРЫ
Это механические принтеры, старейшие из ныне применяемых типов. Изображение формируется печатающей головкой, которая состоит из набора иголок (игольчатая матрица), приводимых в действие электромагнитами. Головка передвигается построчно вдоль листа, при этом иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, формируя точечное изображение. Этот тип принтеров называется SIDM (англ. Serial Impact Dot Matrix — последовательные ударно-матричные принтеры) (См. Рис.П.3.).
 
Рис. П.3 Схема создания изображения матричными принтерами [http://en.wikipedia.org/wiki/Dot_matrix_printer ].
Основными достоинствами являются: низкая стоимость получаемой распечатки за счет использования дешевой рулонной бумаги и печать финансовых документов через копировальную бумагу, для исключения возможности их подделки.
Основными недостатками являются: монохромность, низкая скорость работы и высокий уровень шума.
СТРУЙНЫЕ ПРИНТЕРЫ
Предшественником струйных принтеров стал патент, который был выдан в 1867 г. Вильяму Томпсону (William Thomson) на способ печати чернилами (Continuous Ink Jet).
Принцип действия похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Но вместо головок с иголками в струйных принтерах используется матрица печатающая жидкими красителями.
На данный момент существует две технические реализации данного способа подачи красителя:
·        Пьезоэлектрическая (Piezoelectric Ink Jet) — над соплом расположен пьезокристалл с диафрагмой. Когда на пьезоэлемент подаётся электрический ток он изгибается и тянет за собой диафрагму — формируется капля, которая впоследствии выталкивается на бумагу. Широкое распространение получила в принтерах компании Epson. Технология позволяет изменять размер капли.
·        Термическая (Thermal Ink Jet), также называемая BubbleJet (См. Рис. П.4.)
 
Рис. П.4. Принципиальная схема термических струйных принтеров [http://wisepro.narod.ru/doc/temstrteh.html].
Печатающие головки струйных принтеров создаются с использованием следующих типов подачи красителя:
·        Непрерывная подача (Continuous Ink Jet) — подача красителя во время печати происходит непрерывно, факт попадания красителя на запечатываемую поверхность определяется модулятором потока красителя.
·        Подача по требованию (Drop-on-demand(англ.)) — подача красителя из сопла печатающей головки происходит только тогда, когда краситель действительно надо нанести на соответствующую соплу область запечатываемой поверхности. Именно этот способ подачи красителя и получил самое широкое распространение в современных струйных принтерах.
Основными достоинствами являются: бесшумность, возможность создания многокрасочных изображений и технология, сходная с полупроводниковым производством.
Основными недостатками являются: проблемы с засыханием чернил и засорением сопел и дефекты воспроизведения слабоокрашенных фрагментов изображения. Другие недостатки: невысокая скорость полноцветной печати, выцветание красок изображения, «водобоязнь» отпечатков, при использовании водорастворимых чернил и осыпание изображения, при использовании пигментных чернил, чувствительность к сорту бумаги.
ЛАЗЕРНЫЕ ПРИНТЕРЫ
Принцип работы заключался в следующем. По поверхности фотобарабана равномерно распределяется статический заряд, после этого светодиодным лазером (либо светодиодной линейкой) на фотобарабане снимается заряд, — тем самым на поверхность барабана помещается скрытое изображение. Далее на фотобарабан наносится тонер. Тонер притягивается к разряженным участкам поверхности фотобарабана, сохранившей скрытое изображение. После этого фотобарабан прокатывается по бумаге, и тонер переносится на бумагу. После этого бумага проходит через блок термозакрепления для фиксации тонера, а фотобарабан очищается от остатков тонера и разряжается в узле очистки.
 
Рис. П.5. Принципиальная схема лазерного принтера [http://www.answers.com/topic/laser-printer].
Иногда из лазерных принтеров выделяют в отдельный вид светодиодные принтеры.
Основными достоинствами являются: высокая скорость печати и относительно небольшое время необходимое для приведения оборудования в состояние готовности. Расходные материалы для лазерных принтеров в пересчёте на 1 стандартную страницу почти вдвое дешевле, чем для струйных принтеров. Самые дешёвые расходные материалы для матричных принтеров.
Основным недостатком являются: то, что поскольку тонер термически напекается на носитель, со временем может происходить осыпание изображения, особенно если бумага подвергается механическому воздействию.
ТЕРМОСУБЛИМАЦИОННЫЕ ПРИНТЕРЫ
Эти принтеры используют процесс термосублимации (возгонки) — это быстрый нагрев красителя, когда минуется жидкая фаза и из твёрдого красителя сразу образуется пар. Пигмент каждого из основных цветов находится на отдельной (или на общей многослойной) тонкой лавсановой ленте. Печать окончательного цвета происходит в несколько проходов: каждая лента последовательно протягивается под плотно прижатой термоголовкой, состоящей из множества термоэлементов. Эти последние, нагреваясь, возгоняют краситель.
 
Рис. П.6. Принципиальная схема термосублимационных принтера [http://zoom.cnews.ru/ru/publication/index.php?art_id80=1468].
Основным достоинством является: возможность смешивать на носителе изображения (бумаге) цвета в достаточно широком диапазоне
Основными недостатками являются: крайне медленный вывод фотографий, чувствительность применяемых чернил к ультрафиолету и стоимость (одно фото10х15 см стоит не меньше 0,4€).
 
 

Алфавитный указатель: 

Рубрики: 

Комментарии

Re: Развитие технических систем ...

Все как всегда интересно, но вот полнота технической системы понималась раньше вне зависимости от наличия человека в системе. Последнее было прераготивой закона вытеснения человека из системы.В этом варианте как-то больше методологической логики.

»

Re: Развитие технических систем ...

Изображение пользователя Фил.

В работе заявлено:
«В первую очередь определимся с понятием Техническая Система (ТС)»
Но так и не дано определение понятия «Техническая система». Замах хороший, а удара нет. Так что же такое "техническая система" по Вашему, по Кынински?

Далее в работе написано:
«В классической ТРИЗ, согласно Закону полноты частей системы, ТС должна включать 5 основных элементов, но не должна использовать в качестве Двигателя человека. Поэтому в дальнейшем, будем называть такую ТС "полной", в отличии от ТС, включающих человека». ( http://shrh567.narod.ru/Zakony.html Рис.1)
Пяти элементов маловато, необходимы девять. Ваши «полные» технические системы включают в себя человека в качестве наборщиков текста. Конечно он там не двигатель, не преобразователь энергии, не инструмент и даже не орган управления. Он источник решения, датчик и преобразователь информации. Без этих блоков система тоже не может считаться полной. Полная система в Вашем случае – это робот – секретарь (http://www.hizone.info/?di=200810040) Он, кроме принтера, содержит еще и источник решений, преобразователь информации и датчики.

С уважением, Фил.

Re: Развитие технических систем ...

Хочу вернуть разговор к классике. Полная система по Альтшуллеру всегда включала в себя 4 элемента. Все было логично, но... одним из элементов являлся орган управления, который сам по себе система, подчиняющаяся как закону полноты, так и сквозного прохода энергии и т.д. Поэтому прежде чем увеличивать сущности (пять, девять и т.д. частей )следовало бы нам разобраться с исходным минимумом.
Где-то было бы поставить этот вопрос для обсуждения.
С уважением ко всем потенциально правым и неправым. А.Гасанов.

Re: Развитие технических систем ...

Изображение пользователя Фил.

Гасанов wrote:
Где-то было бы поставить этот вопрос для обсуждения.
С уважением ко всем потенциально правым и неправым. А.Гасанов.

Открыл тему в разделе "Вопросы теории"
http://www.metodolog.ru/node/463

С уважением, Фил.

Re: Развитие технических систем ...

Изображение пользователя GIP.

Гасанов wrote:
Все как всегда интересно, но вот полнота технической системы понималась раньше вне зависимости от наличия человека в системе. Последнее было прераготивой закона вытеснения человека из системы.В этом варианте как-то больше методологической логики.

На мой взгляд, должен быть человек в системе, или не должен, - это не следует противопоставлять, ибо в конечном итоге не этот момент существеннен, а качество нового решения.

Другими словами, - это дело вкуса решателя, куда именно размещать человека. Тем более, что человек, если посмотреть жестко, не выдесняется вообще из ТС - уменьшается лишь число задействованных людей, а также меняется смысл фунциий, ими выполняемых.

ДВОЕНИЕ --

путь к единению

Re: Развитие технических систем ...

Изображение пользователя akyn.

Дорогой Фил!

Очень странно, что Вы не заметили, что этот раздел не посвящен рассмотрению состава ТС. Он о принтерах и печати...

С уважением, Ваш АКын

Re: Развитие технических систем ...

Изображение пользователя Фил.

akyn wrote:
Дорогой Фил!

Очень странно, что Вы не заметили, что этот раздел не посвящен рассмотрению состава ТС. Он о принтерах и печати...

С уважением, Ваш АКын


Дорогой наш АКын, а разве филогенез принтеров и печати не подчиняется законам развития?

С уважением, Фил.

Re: Развитие технических систем ...

Изображение пользователя Фил.

Гасанов wrote:
Все как всегда интересно, но вот полнота технической системы понималась раньше вне зависимости от наличия человека в системе. Последнее было прераготивой закона вытеснения человека из системы.В этом варианте как-то больше методологической логики.

»


А Вы не пробовали сопоставить эти два закона? Может быть это один закон, только увиденный с разных позиций - как раз тот самый цилиндр, который одни видят как квадрат, а другие как круг?

С уважением, Фил.

Re: Развитие технических систем ...

Здесь я с Филом совершенно согласен. Полнота как следствие вытеснения, или вытеснение как следствие стремления к полноте системы - итог один. Законы действительно должны реализовываться не по очереди, а просто реализовываться.

Re: Развитие технических систем ...

Изображение пользователя Фил.

Александр Кудрявцев wrote:
Здесь я с Филом совершенно согласен.

Вы не представляете, уважаемый Алесандр Владимирович, какой это бальзам на мое сердце.

С уважением, Фил.

Re: Развитие технических систем ...

Изображение пользователя GIP.

Фил wrote:

А Вы не пробовали сопоставить эти два закона? Может быть это один закон, только увиденный с разных позиций - как раз тот самый цилиндр, который одни видят как квадрат, а другие как круг?

Если два момента являются двумя сторонами одного явления, то сущность этого явления, скорее всего, лежит в иной стороне..

В смысле - не место человека в составе ТС или совокупности ТС (т.е. системе) имеет значение, а нечто иное.

Если мы поймем, что это именно, то много прояснится само собой.

На мой взгляд, в обобщающем (ЗПЧС и ЗВЧ) законе должно фигурировать понятие, с одной стороны, определяющее смысл полноты частей ТС, а с другой - определяющее место человека относительно ТС.

Вполне очевидно, что таким понятием должна быть граница .

И если затем, сообразно принципам ТРИЗ, "раздуть" ее в зону, то последняя вполне можно стать мостиком перехода в иные миры творения нового.

ДВОЕНИЕ --

путь к единению

Re: Развитие технических систем ...

Я и до сих пор придерживаюсь мысли, что в молодой науке, которой является ТРИЗ, может неизбежно присутствовать некоторая вольность в трактовке понятий, позволяющая облегчить внедрение и преподавание ее как учебной дисциплины. Провоцируя комментариями дискуссию, я стремлюсь через нее прежде всего как преподаватель уяснить вопрос для себя самого. И все-таки в идеале мы должны стремиться со временем построить непротиворечивую систему понятий.
С уважением. А.Гасанов.

Re: Развитие технических систем ...

Я, возможно, с Вами согласился, если бы вопрос касался поиска идей и надо было бы освободиться от стереотипного образа. Тогда полезно иногда цилиндр видеть квадратом.Но когда вопрос идет о законах или даже закономерностях, хотя не понимаю различия, то желательно было бы иметь общее представление. Иначе теряется его инструментальность. Есть опасность считать закон тяготения и закон Кулона одним и тем же законом поскольку они описываются практически одним и темже математическим выражением.
С уважением. А.Гасанов

Re: Развитие технических систем ...

Изображение пользователя Фил.

Гасанов wrote:

Но когда вопрос идет о законах или даже закономерностях, хотя не понимаю различия,
то желательно было бы иметь общее представление.

1. Закон - это необходимая связь явлений.
Закономерность - повторяющаяся связь явлений. Закон невозможно обойти, а закономерность носит вероятностный характер.
Quote:

Иначе теряется его инструментальность. Есть опасность считать закон тяготения и закон Кулона одним и тем же законом поскольку они описываются практически одним и темже математическим выражением.
С уважением. А.Гасанов

Согласен, давайте искать такие формулировки, которые будут однозначными и будут одинаково всеми пониматься. Предлагайте формулировку закона стремления к полноте. Будем обсуждать.

С уважением, Фил.

Re: Развитие технических систем ...

Quote:

Предлагайте формулировку закона стремления к полноте. Будем обсуждать.

телега впереди паровоза.
чтобы определить "стремление к чему либо" надо бы вначале определить это самое "чего либо".
то бишь сам "закон полноты системы" и даже что же такое просто "система".
а тут полно мнений разных и прикольных.
и как результат стремится можно даже в противоположных направлениях.

Был бы флаг в руках. ;-)

Re: Развитие технических систем ...

Изображение пользователя Фил.

akyn wrote:

В классической ТРИЗ, согласно Закону полноты частей системы, ТС должна включать 5 основных элементов, но не должна использовать в качестве Двигателя человека. Поэтому в дальнейшем, будем называть такую ТС "полной",

Укажите пожалуйста источник, из которого Вы почерпнули эту информацию.

С уважением, Фил.

Re: Развитие технических систем ...

Изображение пользователя Фил.

Гасанов wrote:
Хочу вернуть разговор к классике. Полная система по Альтшуллеру всегда включала в себя 4 элемента.

Укажите, пожалуйста, источник, из которого Вы почерпнули эту информацию.

С уважением, Фил.

Subscribe to Comments for "Развитие технических систем отображения информации"