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ドットマトリクス印刷[ 1 ]は、インパクトマトリクス印刷とも呼ばれ、比較的低解像度のドットマトリクスを使用してレイアウトを行い、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。ドットマトリクスプリンタは、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の一種です[ 2 ] [ 3 ]。通常、プリントヘッドがページ上で前後または上下に動き、インクを染み込ませた布リボンを紙に打ち付けて衝撃を与えることで印刷します。これらはシリアルドットマトリクスプリンタとも呼ばれていました[ 4 ]。同様の印刷機構を使用するタイプライターやラインプリンタとは異なり、ドットマトリクスプリンタ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。
ドットマトリクスプリンタの印刷品質は、垂直方向と水平方向の解像度、および隣接するドットを重ね合わせる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に配置されているピンの数を表します。24ピンプリンタでは、水平方向の移動によってドットがわずかに重なり合うため、通常は印刷速度が犠牲になりますが、視覚的に優れた出力（ほぼレター品質、NLQ）が得られます。
ドットマトリクス印刷は、インクジェット、サーマル、レーザー印刷など、印刷物の表現にビットマップを使用する非インパクト方式とは通常区別されます。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、より速く、より少ないノイズで印刷できます。他の技術とは異なり、インパクトプリンターは複数枚複写用紙に印刷できるため、多くの場合、異なる色の用紙に複数のコピーを同時に作成できます。[ 5 ]また、ファンフォールドされ、ミシン目が入った連続用紙を使用してエンドレス印刷を行うこともできるため、ページを簡単に切り離すことができます。
1925年、ルドルフ・ヘルは初期のファクシミリのようなドットマトリックス式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、1929年に特許を取得した[ 6 ]。
Between 1952 and 1954 Fritz Karl Preikschat filed five patent applications [ 7 ] [ 8 ] for his so-called "PKT printer", [ 6 ] a dot matrix teletypewriter built between 1954 and 1956 in Germany. Like the earlier Hellschreiber, it still used electromechanical means of coding and decoding, but it used a start-stop method ( asynchronous transmission ) rather than synchronous transmission for communication. [ 6 ] In 1956, while he was employed at Telefonbau und Normalzeit GmbH (TuN, later called Tenovis ), the device was offered to the Deutsche Bundespost (German Post Office), which did not show interest. When Preikschat emigrated to the US in 1957 he sold the rights to utilize the applications in any country (except the USA) to TuN. 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、携帯型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年頃にボーイングによって軍事用途向けに試作および評価された。[ 9 ] [ 10 ]
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クスプリンタ（SIDM）であるOKI Wiredotを発表しました。このプリンタは、 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年に日本情報処理学会（IPSJ）から賞を受賞しました。[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]
1970年[ 15 ]、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クスプリンタLA30を発表し、セントロニクス（当時ニューハンプシャー州ハドソン）もセントロニクス101を発表した[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]。信頼性の高いプリンタ機構を求めて、セントロニクス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セントロニクスの電子回路を搭載したセントロニクスブランドのブラザープリンタ機構を販売した。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低価格ラインプリンタ市場に注力した。その過程で、セントロニクスはパラレル電気インターフェースを設計し、それが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の標準となった。
DECは、PDPミニコンピュータ製品ラインでの使用に重点を置いていたものの、主要なベンダーでした。[ 18 ]同社のLA30 30文字/秒（CPS）ドットマトリクスプリンタは、数多くの製品の最初のものとして1970年に発売されました。1980年代半ばには、ドットマトリクスプリンタの価格は下落し[ 3 ] [ a ] 、高速性と汎用性の高さからデイジーホイールプリンタの販売台数を上回るようになりました。 [ 19 ] Apple ImageWriterは、1980年代から1990年代半ばまで、人気の高い消費者向けドットマトリクスプリンタでした。
1970年代と1980年代には、ドットマトリクスインパクトプリンターは一般的にコストと汎用性の組み合わせが最も優れてい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ーの中で圧倒的に最も一般的な形態でした。[ 20 ]
プリントヘッドのピン数を 7、8、9、または 12 ピンから 18、24、27、または 36 ピンに増やすことで、優れた印刷品質を実現でき、アジア市場での成功には判読可能なCJKV 文字の印刷が必要でした。[ 21 ] 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、事実上の新しい標準となりました 。24 ピン プリンターは、1 パスでより高密度のドット パターンを形成できるだけでなく、より広い領域を同時にカバーし、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レター品質の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と、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りました。
ドットマトリクス印刷は、プリントヘッドが紙面上を前後または上下に移動し、インクを染み込ませた布リボンを紙に叩きつけることで印字する方式で、タイプライターの印字機構とよく似ています。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、ドットマトリクスから文字が描画されるため、多様なフォントや任意の図形を印刷することができます。
各ドットは、小さな金属棒（「ワイヤー」または「ピン」とも呼ばれる）によって生成され、これは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。[ 24 ]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、その特徴的な形状からバタフライとも呼ばれます。このプレートにはピンを通すための穴が開いています。プレートの材質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が用いられます。
ピンが入っているプリンターの部分はプリントヘッドと呼ばれます。プリンターが動作しているときは、通常、一度に 1 行のテキストが印刷されます。プリントヘッドは、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、その後、電動モーターによって駆動されます。 [ 25 ]このバンドは、ステンレス鋼、リン青銅またはベリリウム銅合金、ナイロン、または伸びを防ぐためにねじったナイロンの芯を持つさまざまな合成材料で作られている場合があります。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、またはプリントヘッド上の光学センサーによって読み取られる目盛りの付いた透明な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伴うため、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できます。[ 26 ]
インクジェットプリンター、サーマルプリンター、レーザープリンターのほぼすべてが連続した線や文字ではなく、間隔の狭いドットを印刷しますが、それらをドットマトリクスプリンターと呼ぶのは一般的ではありません。[ 24 ]
ドットマトリクスプリンターは、1ページあたりの印刷コストが最も低いものの1つです。[ 27 ]
トラクター穴付きのファンフォールド連続紙を使用することができます。
ドットマトリクスプリンターは、ピンや活字がリボンを紙に叩きつけるときに音を発するため、[ 28 ]静かな環境では防音筐体を使用する必要があるかもしれません。
非インパクトプリンターと比較すると、低解像度のグラフィックしか印刷できず、色性能、品質、速度も制限されます。[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]
一般的なシリアルドットマトリクスプリンタは、水平方向に移動するプリントヘッドを使用します。[ 32 ]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本以上のピンが縦一列に並んでいると考えることができます。実際には、ピンは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を向上させるために、垂直方向または水平方向にわずかにずらして最大4列に配置されます。これにより、プリントヘッドが水平方向に移動している間に、最大48本のピン[ 33 ]を使用して1行の文字を形成できます。移動ヘッドを備えたシリアルドットマトリクスプリンタの印刷速度は、毎秒30文字[ 34 ]から1550文字（cps）まで変化します。[ 35 ]
かなり異なる構成のラインドットマトリクスプリンタ[ 36 ]またはラインマトリクスプリンタは、用紙経路とほぼ同じ幅の固定プリントヘッドを使用し、数千本のピンの水平ラインを使用して印刷します。場合によっては、インターリーブによって実効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つの列が使用されます。ライン指向であることに変わりはありませんが、プロフェッショナル向けヘビーデューティー市場向けのこれらのプリンタは、用紙がプリントヘッドの下を前進する間に、実質的に1行全体を一度に印刷します。ラインマトリクスプリンタは1秒間に1000cpsをはるかに超える印刷が可能で、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。
ドットマトリクスプリンタ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がある。[ 37 ]従来のプリンタの滑らかな円筒形ローラーの代わりに、回転する溝付き円筒が用いられた。プリントヘッドは、電磁石で駆動される垂直に突き出た刃を持つ単純なハンマーだった。ハンマーの垂直刃が円筒の水平溝と交差し、その間の紙とリボンを圧縮すると、紙に1つのドットが印字された。文字は複数のドットで構成された。
LA30の80桁、大文字のみの5×7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た。新モデルには以下が含まれる。
DECwriter LA30は、1970年にマサチューセッツ州メイナードのDigital Equipment Corporation（DEC）によって発表された、毎秒30文字のドットマトリクス印刷端末である。[ 39 ]
このプリンターは、7×5ドットマトリックスの文字を80列、すべて大文字で、専用サイズの用紙に印刷しました。プリントヘッドはステッピングモーターで駆動され、用紙は騒音の大きいソレノイドラチェット駆動で送られました。LA30にはパラレルインターフェース（LA30-P）とシリアルインターフェース（LA30-S）の両方が用意されていましたが、シリアル版のLA30では改行時にフィル文字を使用す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が発売されました。
LA30 の後継機種として 1974 年に LA36 が登場し[ 40 ] 、 LA36 は商業的に大きな成功を収め[ 41 ]、一時期はドットマトリクス コンピュータ端末の標準機種となりました。LA36 は LA30 と同じプリント ヘッドを使用しましたが、標準的な緑色のバー付きファンフォールド用紙に最大 132 列の大文字小文字混在出力で任意の幅の用紙に印刷できました[ 41 ]。キャリッジは、 DC 電動モーターと光学エンコーダー/タコメーターを使用した、はるかに高性能なサーボ ドライブによって移動されました。用紙はステッピング モーターによって移動されました。LA36 はシリアル インターフェースのみで利用可能でしたが、以前の LA30 とは異なり、フィル文字は必要ありませんでした。これは、プリンタが毎秒 30 文字を超える速度で通信することはなかったものの、機構自体は毎秒 60 文字で印刷できたためです。キャリッジ リターン期間中、文字はバッファリングされ、キャッチアップ期間中にフルスピードで後続の印刷が行われます。毎秒60文字の追いつき印刷と、それに続く毎秒30文字の通常印刷によって発生する2トーンのブザー音は、LA36の特徴的な機能であり、1990年代に入ってからも多くのメーカーがすぐに模倣した。ほとんどの効率的なドットマトリ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た。
その後、デジタル技術の発展により、基本となるLA36シリーズは、多種多様なドットマトリクスプリンターへと拡張された。
DEC LA50は「コンパクトなドットマトリクス」[ 18 ]プリンタ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に）では、プリントヘッドがグラフィック画像を生成できます。（ビットマップ）グラフィックモードでは、LA50はSixel [ b ]グラフィックフォーマットを受信して印刷できます。
セントロニクス101 [ 42 ]（1970年発表）は、発売当初は非常に革新的で手頃な価格でした。主な仕様は以下のとおりです。
IBM 5103 [ 43 ]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。 [ 44 ]毎秒 80 文字と 120 文字です。[ 45 ]
ニアレター品質モード （非公式にはビジネスレターに使用できる程度に優れているとされている[ 46 ]） は、ドットマトリックスプリンターにタイプライターのような品質をシミュレートした。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「ちょっとした宣伝文句に過ぎない」[ 3 ]と評したが、「フォント、印刷の強化、グラフィックの分野では、その真価を発揮する」と認めた。
NLQプリンターは通常、「ドラフトモード」で印刷するように設定でき、その場合、1行につきプリントヘッドが1回だけ通過します。これにより、印刷品質は低下しますが、出力速度は大幅に向上します。
1985年、PC Magazineは「平均的なパーソナルコンピュータユーザーにとって、ドットマトリ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。 [ 47 ]
1978 年 6 月、主にCommodore PETコンピュータで使用される 8 ピン ドットマトリクスプリンタであるEpson TX-80/TP-80 [ 48 ]が発売されました。これとその後継機である 9 ピンMX-80/MP-80 (1979 ～ 1980 年に発売) [ 49 ]は、パーソナルコンピュータ市場でインパクトプリンタの人気を博しました。[ 50 ] MX-80 は、手頃な価格と (当時としては) 良質なテキスト出力を両立していました。初期のインパクトプリンタ (MX を含む) は、プリントヘッド内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立てることで知られていました。MX-80 の低いドット密度 (水平 60 dpi、垂直 72 dpi) により、独特の「コンピュータ化された」品質の印刷物が生成されました。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、ドットマトリクスプリンタの読みやすさは特に悪く見えました。オフィス用途では、出力品質が深刻な問題だった。ドットマトリックスプリンターの文字は、コピーを重ねるごとに読みやすさが急速に低下してしまうからだ。
当初、サードパーティ製のプリンター拡張ソフトウェアが、品質問題に対する迅速な解決策を提供していた。一般的な戦略は以下のとおりである。
一部の新型ドットマトリクスインパクトプリンターは、「ドットアドレス指定」機能によりビットマップ画像を再現することができた。1981年、エプソンはGraftraxと呼ばれる後付けEPROMキットを提供し、初期のMXシリーズプリンターの多くにこの機能を追加した。Broderbund社のPrint Shopなど、この機能を利用した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た。
キャリッジ速度とドット密度（60 dpi から 240 dpi まで）が向上し、カラー印刷機能も搭載されるようになったことで、ユーザーは追加のフォントを使用して印刷物のテキストの外観を変更できます。プロポーショナル間隔のフォントを使用すると、プリンターは植字工の不均一な文字幅を模倣でき、より濃い印刷物も作成できます。「ユーザーがダウンロード可能なフォント」は、プリンターの電源を切るかソフトリセットするまで使用できます。ユーザーは、プリンターの内蔵（ROM）フォントに加えて、最大 2 つのNLQカスタムフォントを埋め込むことができます。
デスクトップ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ました。 2004年にヒューレット・パッカードの米国特許4578687号 （蒸気駆動式フォトリソグラフィ製インクジェットヘッドに関するもの）が失効すると、インクジェット機構がプリンター業界で利用可能になりました。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ました。比較的静かな動作、高速な印刷速度、レーザープリンターに匹敵する出力品質などです。1995年までに、インクジェット印刷は主流市場でドットマトリックスインパクト技術を凌駕し、ドットマトリックスはニッチな用途に追いやられました。[ 51 ]
2021年現在ドットマトリクスインパクト技術は、以下のようなデバイスやアプリケーションで引き続き使用されています。
感熱式プリンターは、こうした用途の一部で徐々に普及しつつありますが、フルサイズのドットマトリクスインパクトプリンターは、複写式の用紙印刷に依然として使用されています。例えば、銀行の窓口や自動車修理工場、データロギングや航空など、トラクターフィード方式の用紙が望ましい用途では、ドットマトリクスインパクトプリンターが今でも使われています。これらのプリンターのほとんどは、旧式のポートを持たない最新のコンピューターとの接続を容易にするため、USBインターフェースを標準装備しています。
を作成するという重要な特徴が1つあります。ドットマトリックスプリンターでは、ピンがリボンを押してページに衝撃を与えます。インクジェットプリンターは、微量のインクをページに噴射する電気信号を使用します。
コンピュータ周辺機器に関するレポート...インパクトプリンターは一般的にコストと汎用性の組み合わせが最も優れていると考えられており、1990年代までは...
1990年代初頭、インクジェットプリンターの販売は10年以上続く劇的な成長を遂げました。
1990年代初頭から、インクジェットプリンターは…
それぞれ Rs 0.75、Rs 0.65、Rs 0.20、Rs 0.93 でした。
PDP-11 に付属する周辺機器の多くを設計および製造しています。周辺機器の設計および製造業者として、DEC は非常に信頼性の高い機器を提供できます... LA30 DECwriter は、完全に DEC が設計および製造したテレプリンタであり、テレタイプの代替として使用できます。
は1974年にLA36を市場に投入しました。
LA36 DECwriter II は同社初の商業的に成功した製品でした... プリンタ機構はドットマトリックス方式を使用して、標準的な14インチコンピュータ用紙に132列のテキストを印刷します
以前に発表された2つの製品：双方向マトリックスプリンタであるIBM 5103モデル11と12