ドットマトリックス印刷

ドットマトリックス印刷^[1]は、インパクトマトリックス印刷とも呼ばれ、比較的低解像度のドットマトリックスを使用してレイアウトし、インクを表面に塗布するコンピュータ印刷プロセスです。ドットマトリックスプリンターは、固定数のピンまたはワイヤを使用して印刷するインパクトプリンターの一種であり^{[2] [3]}、通常はページ上で前後または上下に移動するプリントヘッドを使用し、インクを染み込ませた布リボンを紙に当てて衝撃で印刷します。シリアルドットマトリックスプリンターとしても知られていました。^{[4]同様の印刷メカニズムを使用する}タイプライターやラインプリンターとは異なり、ドットマトリックスプリンターは特定の文字だけでなく任意のパターンを印刷できます。

ドット マトリックス プリンタの認識品質は、垂直および水平解像度と、隣接するドットを重ねるプリンタの能力によって決まります。9 ピンと 24 ピンが一般的で、これは特定の垂直方向のスペース内のピンの数を指定します。24 ピン プリンタでは、水平方向の動きによってドットがわずかに重なり、視覚的に優れた出力 (文字に近い品質または NLQ) が生成されますが、通常は速度が犠牲になります。

ドットマトリックス印刷は、通常、印刷物を表すためにビットマップを使用するインクジェット、サーマル、レーザー印刷などの非インパクト方式とは区別されます。これらの他の技術は、より高いドット解像度をサポートし、より高速でノイズの少ない印刷が可能です。他の技術とは異なり、インパクトプリンターはマルチパートフォームに印刷できるため、同時に複数のコピーを作成でき、多くの場合、異なる色の紙に印刷できます。^[5]また、ページを簡単に切り離せるように折り畳まれてミシン目が入った 連続紙を使用して、エンドレス印刷を行うこともできます。

1925年、ルドルフ・ヘルは、ファクシミリのようなドットマトリックスベースのテレタイプライター装置であるヘルシュライバーを発明し、^[6] 1929年に特許を取得しました。

1952年から1954年にかけて、フリッツ・カール・プレイクシャットは、7スタイラス35ドットマトリクステレタイプライター、別名PKTプリンター^{[6]に関して5}件の特許を出願した。これは1954年から1956年にかけてドイツで製造されたドットマトリクステレタイプライターである。以前のヘルシュライバーと同様に、このテレタイプライターも符号化と復号化に電気機械式手段を使用していたが、通信には同期伝送ではなくスタートストップ方式（非同期伝送）を使用していた。 ^[6] 1956年、彼がTelefonbau und Normalzeit GmbH（TuN、後のTenovis ）に勤務していたとき、この装置はドイツ連邦郵便局に提供されたが、関心を示さなかった。1957年にプレイクシャットが米国に移住したとき、彼はどの国でも（米国を除く）アプリケーションを使用する権利をTuNに売却した。プロトタイプは1957年にゼネラルミルズにも披露された。改良されたトランジスタ設計^[6]はポータブルドットマトリックスファクシミリ機の基礎となり、1966年から1967年頃にボーイング社で軍事利用に向けて試作・評価された。^{[9] [10]}

IBMは1957年に最初のドットマトリックスプリンターを発売したが、これは昇華型プリンターが市場に登場したのと同じ年だった。 ^{[12] [13]}

1968年、日本のメーカーOKIは初のシリアルインパクトドットマトリックスプリンター（SIDM）であるOKI Wiredotを発表しました。このプリンターは7×5の印刷マトリックスで128文字の文字ジェネレータをサポートしていました。政府、金融、科学、教育市場を対象としていました。この功績により、OKIは2013年に情報処理学会から賞を受賞しました。^{[14] [15] [16]}

1970年^[17]、 デジタル・イクイップメント・コーポレーション（DEC）はインパクト・ドット・マトリックス・プリンターLA30を発表し、セントロニクス（当時はニューハンプシャー州ハドソン）もセントロニクス101を発表しました。^{[18] [19] [20]}信頼性の高いプリンター機構を求めて、同社は日本のブラザー工業株式会社との関係を築き、セントロニクスのプリントヘッドと電子機器を搭載したセントロニクスのバッジを付けたブラザーのプリンター機構を販売しました。デジタルとは異なり、セントロニクスは独自のユニットでローエンドのラインプリンター市場に注力しました。その過程で、 1990年代後半にユニバーサル・シリアル・バス（USB ）に置き換えられるまで、ほとんどのプリンターで標準となるパラレル電気インターフェースを設計しました。

DECは、PDPミニコンピュータラインでの使用に重点を置いていたものの、大手ベンダーでした。^[21] LA30 30文字/秒（CPS）ドットマトリックスプリンターは、多くのプリンターの最初のもので、1970年に発表されました。1980年代半ばには、ドットマトリックスプリンターの価格が下がり、^{[3] [a]}より高速で多用途であるため、デイジーホイールプリンターよりも売れ始めました。 ^[22] Apple ImageWriterは、1980年代から1990年代半ばまで人気のある民生用ドットマトリックスプリンターでした。

1970年代から1980年代にかけて、ドットマトリックスインパクトプリンタは一般的にコストと汎用性の最良の組み合わせであると考えられており、1990年代まではパーソナルコンピュータや家庭用コンピュータで使用されるプリンタの最も一般的な形式でした。^[23]

プリントヘッドのピン数を7、8、9、12ピンから18、24、27、36ピンに増やすことで、優れた印刷品質が可能になりました。これは、判読可能なCJKV文字を印刷するためにアジア市場で成功するために必要でした。^[24]エプソンの24ピンLQシリーズは、24/180インチ（1パスあたり7.5 lpi）で、新しい事実上の標準になりました。24ピンプリンターは、1回のパスでより高密度のドットパターンを配置できるだけでなく、より広い領域をカバーし、より高速に印刷できます。24ピンのテキスト品質は、デイジーホイールやレーザープリンターなどの真の文字品質プリンターに比べると明らかに劣っていましたが、印刷品質は9ピンプリンターよりはるかに優れていました。製造コストが下がるにつれて、24ピンプリンターは徐々に9ピンプリンターに取って代わっていきました。

1990年代初頭には、インクジェットプリンターがPCプリンターとして普及しました。^{[25] [26]}

ドット マトリックス印刷では、ページ上で前後または上下に移動するプリント ヘッドを使用し、インクを染み込ませた布リボンを紙に当てて衝撃で印刷します。これは、タイプライターの印刷機構によく似ています。ただし、タイプライターやデイジー ホイール プリンターとは異なり、文字はドット マトリックスから描画されるため、さまざまなフォントや任意のグラフィックスを作成できます。

それぞれのドットは、「ワイヤー」または「ピン」とも呼ばれる小さな金属棒によって生成され、小さな電磁石またはソレノイドの力によって直接または小さなレバー（爪）を介して前方に駆動されます。^[27] リボンと紙の向かい側には、リボン マスク ホルダーまたはプロテクターと呼ばれる小さなガイド プレートがあります。このプレートは、その典型的な形状からバタフライと呼ばれることもあります。ピンのガイドとして機能するように穴が開けられています。プレートは、硬質プラスチックまたはサファイアやルビーなどの人工宝石で作られている場合があります。

ピンを含むプリンターの部分はプリントヘッドと呼ばれます。プリンターを実行すると、通常、テキストを1行ずつ印刷します。プリンターヘッドは、正しい位置合わせを保証する金属バーに取り付けられていますが、水平方向の位置合わせは、両側の2つのホイールのスプロケットに取り付けられたバンドによって制御され、電気モーターで駆動されます。 ^[28]このバンドは、ステンレス鋼、リン青銅、ベリリウム銅合金、ナイロン、または伸びを防ぐためにねじったナイロンコアを備えたさまざまな合成材料で作られています。実際の位置は、ステッピングモーターを使用したデッドカウント、 1つのホイールに取り付けられたロータリーエンコーダー、またはプリンターヘッドの光学センサーで読み取られるマーキング付きの透明プラスチックバンド（インクジェットで一般的）のいずれかによって見つけることができます。

印刷には機械的な圧力がかかるため、ドットマトリックスプリンターはカーボンコピーとカーボンレスコピーを作成することができます。^[29]

ほぼすべてのインクジェット、サーマル、レーザープリンタも連続した線や文字ではなく、密集したドットを印刷しますが、それらをドットマトリックスプリンタと呼ぶことは一般的ではありません。^[27]

ドットマトリックス プリンターは、1 ページあたりの印刷コストが最も低いプリンターの 1 つです。^{[引用が必要]}

トラクター穴付きのファンフォールド連続紙が使用できます。

ドットマトリックスプリンタは、ピンや書体がリボンを紙に当てるときにノイズを発生するため^[30]、静かな環境では防音エンクロージャを使用する必要がある場合があります。

非インパクトプリンタと比較すると、低解像度のグラフィックしか印刷できず、カラーパフォーマンスや品質が制限され、速度も遅くなります。^{[31] [32] [33]}

一般的なシリアルドットマトリックスプリンターは、水平に移動するプリントヘッドを使用しています。^[34]プリントヘッドは、文字ボックスの高さとほぼ同じ高さの 7 つ以上のピンが垂直に並んだ 1 列のプリンターと考えることができます。実際には、ピンは垂直または水平にわずかにずれた最大 4 列に配置されており、ピンが詰まることなくインターリーブすることでドット密度と印刷速度が向上しています。これにより、プリントヘッドが水平に移動する間に、最大 48 本のピン^{[35] を}使用して 1 行の文字を形成できます。ヘッドが移動するシリアルドットマトリックスプリンターの印刷速度は、30 ^[36]から1550文字/秒 (cps)まで変化します。^[37]

かなり異なる構成の、いわゆるラインドットマトリックスプリンター^[38]またはラインマトリックスプリンターは、印刷に数千本のピンの水平ラインを使用する、用紙パスとほぼ同じ幅の固定プリントヘッドを使用します。インターリーブによって有効なドット密度を向上させるために、水平方向にわずかにずれた2つの列が使用されることもあります。依然としてライン指向ではありますが、プロ仕様のヘビーデューティー市場向けのこれらのプリンターは、用紙がプリントヘッドの下を前進する間に、1行全体を一度に効果的に印刷します。ラインマトリックスプリンターは1000 cpsをはるかに超える速度で印刷でき、1時間あたり最大800ページのスループットを実現します。

ドットマトリックスプリンターのバリエーションとして、1982年に精工舎が特許を取得したクロスハンマードットプリンターがあります。 ^[39]従来のプリンターの滑らかな円筒形のローラーは、回転する溝付きシリンダーに置き換えられました。プリントヘッドは、垂直に突き出たエッジを備えた単純なハンマーで、電磁石で操作されます。ハンマーの垂直エッジがシリンダーの水平溝と交差し、その間の紙とリボンを圧縮すると、紙に1つのドットがマークされます。文字は複数のドットで構成されます。

LA30 の 80 列、大文字のみの 5 x 7 ドット マトリックスとは異なり、DEC の製品ラインは拡大しました。新しいモデルには次のものがありました。

• LA36 (1974): 大文字と小文字をサポートし、最大 132 列のテキスト (30 CPS も)
• LA34: LA36の低コストの代替品
• LA38: より多くの機能を備えたLA34
• LA180: 180CPS
• LS120: 120CPS
• LA120: 180 CPS (およびいくつかの高度な機能)
• LA12: ポータブル端末 – DECwriter特派員^[40]

DECwriter LA30は、マサチューセッツ州メイナードのデジタルイクイップメントコーポレーション（DEC）が1970年に発売した、 1秒あたり30文字のドットマトリックス印刷端末である^[41]。

LA30 は、大文字のみの 7 × 5ドット マトリックス文字を、特殊なサイズの用紙に 80 列印刷しました。プリントヘッドはステッピング モーターで駆動され、用紙はノイズの多いソレノイド ラチェットドライブで送られました。LA30 は、パラレル インターフェイス(LA30-P) とシリアル インターフェイス(LA30-S) の両方で使用できましたが、シリアル LA30では、キャリッジ リターン中に 文字を埋める必要がありました。1972 年には、受信専用のバリエーションである LA30A が使用可能になりました。

LA30の後継機として1974年に登場したLA36 ^[42]は、商業的にはるかに大きな成功を収め、^[43]一時期、ドットマトリックス方式のコンピュータ端末の標準となった。LA36はLA30と同じプリントヘッドを使用していたが、標準的な緑色の折り畳み紙に、最大132列の大文字小文字混合出力の任意の幅のフォームに印刷できた。^{[43]キャリッジは、} DC電気モーターと光学式エンコーダ/タコメーターを使用した、はるかに高性能なサーボドライブによって動かされた。用紙はステッピングモーターによって動かされた。LA36はシリアルインターフェイスのみで利用できたが、以前のLA30とは異なり、フィル文字は不要だった。これは、プリンターが毎秒30文字を超える速度で通信することはなかったが、メカニズムは実際には毎秒60文字の印刷が可能だったため可能だった。キャリッジリターン期間中、キャッチアップ期間中にフルスピードで後続の印刷を行うために文字がバッファリングされた。毎秒 60 文字のキャッチアップ印刷と、それに続く毎秒 30 文字の通常印刷によって生じる 2 トーンのブザー音は、LA36 の際立った特徴であり、1990 年代に入って他の多くのメーカーによってすぐに模倣されました。最も効率的なドット マトリックス プリンターは、このバッファリング技術を採用していました。

その後、デジタル技術の進歩により、LA36 の基本ラインはさまざまなドット マトリックス プリンターに拡張されました。

^{DEC LA50は「コンパクトなドットマトリックス」 [21]}プリンターとして設計されました。グラフィックモード（テキストモードとは対照的）では、プリントヘッドはグラフィックイメージを生成できます。（ビットマップ）グラフィックモードの場合、LA50はSixel ^[b]グラフィック形式を受信して​​印刷できます。

Centronics 101 ^[44] (1970年に発表) は、発売当初は非常に革新的で手頃な価格でした。いくつかの仕様は次のとおりです。

• 印刷速度: 165文字/秒
• 重量: 155ポンド (70.3 kg)
• サイズ: 幅27 ½インチ x 高さ11 ¼インチ x 奥行き19 ¼インチ (約70 cm x 29 cm x 49 cm)
• 配送: 200 ポンド (約 91 kg)、木枠、36 本のネジを外して開梱
• 文字数: 62: 数字 10 文字、大文字 26 文字、特殊文字 26 文字 (小文字なし)
• 文字サイズ: 1 インチあたり 10 文字 (10 インチピッチ)
• 行間隔: 1 インチあたり 6 行 (6 LPI)
• 垂直制御: フォームの上部と垂直タブ用のパンチテープリーダー
• フォームの厚さ: 原本＋コピー4部
• インターフェース: Centronics パラレル、オプションの RS-232 シリアル

IBM 5103 ^[45]は、初期のポータブルコンピュータであるIBM 5100に接続できる唯一のIBMプリンタでした。印刷は8 DPI、10ピッチ、6 LPIで、128文字セットから双方向印刷が可能でした。2つのモデルが提供されました: ^[46]毎秒80文字と120文字。^[47]

ニアレター品質モードは、非公式にはビジネスレターで使用できるほど十分であると定義されています^[48]。ドットマトリックスプリンターに、擬似タイプライターのような品質を与えました。キャリッジを複数回通過させ、ドット密度を高めることで、プリンターは実効解像度を上げることができました。1985年、ニューヨークタイムズは「ニアレター品質、またはNLQ」の使用を「ちょっとした誇大宣伝」と評しましたが^[3]、「フォント、印刷の強化、グラフィックスの分野では実力を発揮する」と認めました。

NLQ プリンタは、通常、「ドラフト モード」で印刷するように設定できます。この場合、1 行につき 1 回のプリント ヘッド パスが使用されます。これにより、出力速度は大幅に速くなりますが、印刷品質は低くなります。

1985年、PC Magazineは「平均的なパソコンユーザーにとって、ドットマトリックスは依然として最も実用的な選択肢である」と書いた。^[11]当時、IBMはエプソンのMX-80をIBM 5152として販売していた。 ^[49]

もう一つの技術であるインクジェット印刷は、カミソリと刃のビジネスモデル（カミソリのハンドルを無料で提供し、カミソリの刃で利益を上げる）を採用しており^[50]、プリンターの低コストの価値を下げています。インク/トナーの「1ミリリットルあたりの価格は液体の金と同等」です。^[51]

1978年6月、エプソンTX-80/TP-80 ^[52]が発売されました。これは、主にコモドールPETコンピューターで使用されていた8ピンのドットマトリックスプリンターです。これとその後継機である9ピンのMX-80/MP-80 (1979-1980年に発売) ^[53]により、パソコン市場でインパクトプリンターの人気が高まりました。^[54] MX-80は、手頃な価格と高品質のテキスト出力 (当時としては) を兼ね備えていました。初期のインパクトプリンター (MXを含む) は、プリントヘッドのハンマーのような機構が原因で、動作中に非常に大きな音を出すことで有名でした。MX-80は、ノイズロックバンドの名前の由来にもなりました。^[55] MX-80のドット密度が低い (水平60 dpi、垂直72 dpi) ため、独特の「コンピューター化された」品質のプリントアウトができました。デイジーホイール プリンタの鮮明なタイプライター品質と比較すると、ドット マトリックス プリンタの読みやすさは特に劣っていました。オフィス アプリケーションでは、ドット マトリックス テキストの読みやすさはコピーの世代 ごとに急速に低下するため、出力品質は深刻な問題でした。

当初、サードパーティのプリンター拡張ソフトウェアは、品質の問題を迅速に解決する手段を提供しました。一般的な戦略は次のとおりです。

• doublestrike（各行を2回印刷する）、および
• 倍密度モード (プリントヘッドを遅くして、より高密度でより正確なドット配置を可能にします)。

比較的新しいドットマトリックス インパクト プリンタの中には、「ドット アドレス可能」機能によってビットマップ画像を再現できるものもありました。1981 年に、エプソンは、多くの初期の MX シリーズ プリンタにこの機能を追加するために、 Graftraxと呼ばれる改良型EPROMキットを提供しました。BroderbundのPrint Shopなど、この機能を使用するソフトウェアで作成されたバナーや看板は、1980 年代を通じてオフィスや学校で広く普及しました。

キャリッジ速度が上がり、ドット密度が増加すると (60 dpi から 240 dpi まで)、カラー印刷が追加され、追加の書体によってユーザーは印刷物のテキストの外観を変えることができるようになりました。プロポーショナル スペース フォントにより、プリンターはタイプセッターの不均一な文字幅を模倣し、より暗い印刷物も作成できるようになりました。「ユーザー ダウンロード可能フォント」は、プリンターの電源をオフにするかソフト リセットするまで使用できませんでした。ユーザーは、プリンターの組み込み (ROM) 書体に加えて、最大 2 つの NLQ カスタム書体を埋め込むことができました。

デスクトップのインパクトプリンターは徐々にインクジェットプリンターに取って代わられていった。ヒューレット・パッカードの米国特許4578687が 2004年に蒸気駆動のフォトリソグラフィーで製造されたインクジェットヘッドで失効すると、インクジェット機構がプリンター業界で利用可能になった。インパクトを必要としない用途（カーボンコピー印刷など）では、インクジェットはほぼすべての点で優れていた。比較的静かな動作、より速い印刷速度、レーザープリンターとほぼ同等の出力品質。1995年までに、インクジェット技術は主流市場でドットマトリックスインパクト技術を追い越し、ドットマトリックスはニッチな用途に追いやられた。^[56]

2021年現在^[update]、ドットマトリックスインパクト技術は次のようなデバイスやアプリケーションで使用されています。^[要出典]

• レジ、
• ATM、
• 銀行、通帳、小切手、
• タイムカードや駐車券、
• 署名のための多層契約、
• 火災警報システム、
• POS端末、
• 出動表用の英国とアイルランドの消防署、
• ファンフォールド紙への連続出力を必要とするアプリケーション。

これらのアプリケーションの一部では、サーマル印刷が徐々に取って代わっていますが、フルサイズのドットマトリックスインパクトプリンターは、複数の部分からなる文房具の印刷に今でも使用されています。たとえば、ドットマトリックスインパクトプリンターは、銀行の窓口や自動車修理工場、およびデータロギングや航空など、トラクターフィード用紙の使用が望ましいその他のアプリケーションで今でも使用されています。これらのプリンターのほとんどには、レガシーポートのない最新のコンピューターへの接続を容易にするために、現在では標準機能として USB インターフェイスが付属しています。

• デイジーホイール印刷
• ESC/P
• 昇華型プリンター
• IBM プロプリンター
• タイプボールプリンター

ウィキメディア・コモンズには、ドットマトリックスプリンターに関連するメディアがあります。

• Tomash, Erwin. 「米国のコンピュータプリンター業界」。jacques-andre.fr 。 2023年11月21日閲覧。