О том, как все начиналось: история создания принтера

Ивановская И.А., заведующий отделом документального обеспечения РНТБ

Порой мы даже не задумываемся, сколько времени проходит с момента того или иного открытия, прежде чем оно станет применимым в обычной, повседневной жизни. Сколько требуется дополнительных сил, средств и расчетов, а порой и упорства на доведение этих теоретических разработок до их практического применения. В нашем случае мы говорим о таком изобретении, без которого сегодня уже не представляем нашу жизнь. Это разного рода принтеры.

До сих пор не умолкают споры о том, когда же был изобретен принтер. Некоторые даже пытаются припомнить, как древние люди печатали клинописью по сырой глине. Другие так глубоко не копают и указывают на первый печатный станок как прообраз принтера.

Но если конкретизировать исторические изыскания, то все-таки принтер – это устройство для печати информации на твердом носителе, которым в большинстве случаев является бумага, и относится он к периферийным устройствам компьютера.

Эра печатающих устройств началась в середине XX века, когда в СССР изобрели АЦПУ – алфавитно-цифровое печатающее устройство, а в США его аналоги, которые так и назывались – Printer.

Но прообраз принтера появился гораздо раньше: в 1822 году Чарльз Бэббидж изобрел чудо-машину. Ее назвали Difference Engine (Разностная машина). Это устройство являлось аналитической вычислительной машиной, которая кроме расчетов должна была печатать на бумаге результаты вычислений в виде таблиц. Но она была слишком тяжела и громоздка, и когда на создание машины уже было потрачено более 23 тысяч фунтов стерлингов, работа над ней была приостановлена. Только спустя 150 лет сотрудники лондонского Научного Музея, руководствуясь чертежами Бэббиджа, воссоздали это поистине уникальное устройство. Состоял этот «монстр» более чем из 8 тысяч деталей и весил 5 тонн [1]. Зато машина решала простые уравнения с последующей распечаткой результатов на бумаге – чем не прообраз первого принтера!

Дальнейшие разработки велись вокруг матричной, струйной, затем лазерной, сублимационной и термопечати, причем каждое направление развивалось независимо друг от друга.

 

Раз ромашка, два ромашка…

В 50-х годах ХХ века, когда появились первые электронные компьютеры, а самым распространенным устройством для сохранения результатов произведенных вычислений была печатная машинка, перед изобретателями встала задача совместить печатную машинку с компьютером. И вот в 1953 году корпорацией Remington-Rand было создано печатающее устройство Uniprinter, которое внешним видом и принципом работы напоминало печатную машинку, только во много раз превосходило ее по размерам. Такие устройства получили название лепестковых из-за основного печатного механизма, по виду напоминающего цветок с лепестками, на конце которых были нанесены символы. Ударный механизм бил по лепестку, а тот через пропитанную краской ленту оставлял отпечаток на бумаге. Заменив одну «ромашку» на другую, можно было сменить символы или размер шрифта.

Печатали эти принтеры со скоростью 78 000 знаков в минуту, и, естественно, ни одна машинистка не могла бы за ними угнаться: у человека средняя скорость печати составляет 200 знаков в минуту. В 1959 году был выпущен принтер IBM 1403 со скоростью печати 184 800 знаков в минуту. Бумага вылетала из принтера с такой огромной скоростью, что ее не успевали собирать. Это, впрочем, никак не отражалось на качестве печати: оно было довольно высоким. Лепестковые принтеры получили большую популярность во всем мире, даже в СССР. Правда у советского принтера имелось другое название – АЦПУ (алфавитно-цифровое печатающее устройство) [2].

Печатают иголки

Схожий с лепестковыми принтерами принцип печати у принтеров матричных. Разница лишь в том, что оттиск через красящую ленту на бумаге оставляет не лепесток с литерой, а печатная головка, формирующая нужный символ из набора маленьких иголочек.

Первый такой принтер был создан в 1964 году корпорацией Seiko Epson и предназначался для печати точного времени. В 1970 году корпорация Centronics Data Computer разрабатывает свой первый матричный принтер и становится их крупнейшим производителем в течение всего десятилетия. Скорость печати этих принтеров была невысока, зато стоили они немало. Первый принтер, который по праву можно назвать домашним, – это ImageWriter, который продавался в 1983 году вместе с компьютером Apple и стоил «всего» 675 долларов [3].

С тех пор технология матричной печати почти не изменилась, и если лепестковые принтеры давно нас покинули, то матричные до сих пор трудятся на благо человечества. Происходит это из-за дешевизны матричной печати: всех расходных материалов-то – одна катушка с красящей лентой, которая почти ничего не стоит, а служит долго.

Рисунок быстрых струй

Всем хороши матричные принтеры, только очень шумны, да и качество их печати оставляет желать лучшего. Мечта о тихом дешевом принтере с высоким качеством печати не покидала умы изобретателей. Ведь еще в XIX веке, во времена Чарльза Беббиджа, его соотечественник, нобелевский лауреат, физик Джон Уильям Стретт (Лорд Рэлей) изучил формирование капель в распадающейся струе жидкости. Эти исследования и легли в основу технологии струйной печати, которая разрабатывалась параллельно с лепестковой и матричной.

Так, в 1948 году в лаборатории компании Siemens был создан прототип печатающего устройства, способного печатать управляемыми струями краски. Но прежде чем в мире появились действительно нормально функционирующие струйные принтеры, прошло почти четверть века. Все эти долгие годы ученые совершенствовали метод струйной печати, претворяя теоретические замыслы в практику.

В начале 1960-х профессор Суит из Стенфордского университета продемонстрировал, что с помощью волн давления поток жидкости можно разбить на одинаковые по размеру и удаленности друг от друга капли. На их непрерывный поток можно было выборочно подавать электрический заряд. При прохождении через электрическое поле заряженные капли отклонялись и собирались в коллекторе для рециркуляции, а незаряженные пролетали мимо него, попадали напрямую на твердый носитель и образовывали заданное изображение. Данный процесс получил название непрерывной струйной печати. К концу 1960-х годов изобретение Суита привело к появлению устройств A. B. Dick VideoJet и Mead DIJIT [4].

С начала 70-х до середины 80-х годов инженерами таких ведущих компаний, как Epson, Brother, Canon и Hewlett-Packard были изобретены три основных метода струйной печати, различающихся только способом вывода краски на бумагу.

В начале 90-х годов компания Hewlett-Packard запатентовала технологию цветной струйной печати. Цветное изображение получалось путем смешивания при печати красок трех цветов: голубого, пурпурного и желтого, что в результате давало большое количество оттенков всех цветов. Теперь принтеры стали печатать не только черно-белые, но и полноцветные изображения.

И призвали в помощь лазер

Если хорошо разобраться, то технология лазерной печати даже старее, чем матричная и струйная, хотя многие думают наоборот.

Технология-прародитель современной лазерной печати появилась в 1938 году, когда Честер Карлсон изобрел способ печати, названный электрографией, затем переименованный в ксерографию.

Принцип технологии заключался в следующем. По поверхности фотобарабана коротроном заряда (либо валом заряда) равномерно распределяется статический заряд, после этого светодиодным лазером (в светодиодных принтерах – светодиодной линейкой) в нужных местах этот заряд снимается засветкой – тем самым на поверхность фотобарабана помещается скрытое изображение. Далее на фотобарабан наносится тонер. Тонер притягивается к разряженным участкам поверхности фотобарабана, сохранившей скрытое изображение. После этого под фотобарабаном протягивается бумага, и тонер переносится на бумагу. После этого бумага проходит через блок термозакрепления, где тонер под температурой фиксируется в структуре бумаги (ранее использовался метод прямого механического вдавливания без применения электронагрева). Далее с бумаги снимается электростатика, и она поступает на выход устройства. Фотобарабан очищается от остатков тонера в узле очистки, и цикл печати возобновляется [5].

Если принтер с цветной печатью, то на фотобарабан поочередно наносится тонер четырех цветов – черный, голубой, пурпурный и желтый, – либо для получения цветного изображения необходимо произвести печать в четыре прохода.

Точно так же устроены копировальные и некоторые факсимильные аппараты, которым лазерный принтер и обязан своим появлением. В 1969 году сотрудник фирмы Xerox Гэри Старквеатер придумал использовать в копировальном аппарате оригинальный механизм лазерной развертки, превратив тем самым обычный копир в принтер. В 1971 году такой принтер был создан, но в серийное производство запущен не был, а так и остался в стенах лаборатории.

А о первенстве выпуска первого лазерного принтера Xerox и IBM спорят до сих пор: первые говорят, что выпустили его в 1977, а вторые утверждают, что сделали это годом раньше. Так или иначе, в 80-е годы многие фирмы-производители начали производство лазерных принтеров, которые вначале стоили больше 10 тысяч долларов и имели невысокое качество печати. К началу девяностых соотношение цена-качество стало более-менее приемлемым, а в 1990 году стоимость принтеров впервые опустилась ниже тысячи долларов.

За годы истории стоимость принтеров уменьшилась, как и габариты печатных устройств. Сегодня они без проблем помещаются даже на небольшом столе дома или в офисе и не мешают своим присутствием.

В последнее время наряду с лазерными принтерами был налажен выпуск светодиодных принтеров. Технология печати у них тоже электрографическая, только устройство лазерной развертки заменено на линейку из светодиодов, которая тянется вдоль фотобарабана. Светодиодные принтеры проще в изготовлении, меньше размером и дешевле своих лазерных собратьев, правда, скорость печати у них меньше почти в два раза.

От маникюра до гамбургера

В настоящее время технологии печати, придуманные еще в ХХ веке, остались неизменными. Изменились в основном сферы применения принтеров и виды поверхностей, на которых они могут печатать. Это принтеры для печати на цветочных лепестках, свечах, футболках, стекле, мобильных телефонах. Есть даже принтер, который способен сделать вам тату или напечатать на ваших ногтях замысловатый маникюр. Отдельное направление искусства печати – это печать продуктами питания и на продуктах питания.

Самый распространенный случай – печать на хлебном тосте или на пенке кофе капучино, где влюбленный заказчик может оставить послание своей девушке, а бизнесмен – поместить рекламу своей компании.

Самая революционная идея в области принтерной печати – это, конечно, так называемые 3D-принтеры, способные воспроизводить (печатью это уже трудно назвать) трехмерные объекты. Разработка их началась еще в 80-годы прошлого века, и тогда они умели обтачивать заготовку по принципу фрезерного станка слой за слоем, чтобы придать ей надлежащий вид. Потом уже они стали настоящими принтерами, которые наносят на поверхность полимерную пленку, формируя тем самым на плоской поверхности объемный рельеф. Современный 3D-принтер способен воспроизвести из полимерного материала модель автомобиля, у которого даже будут крутиться колеса.

Теперь изобретатели экспериментируют с этими принтерами, заставляя их воспроизводить объекты из песка, глины, различных химических смесей. Ведутся опыты с производством лекарственных препаратов, были успешные попытки воспроизвести трехмерный гамбургер.

В заключение хочется сказать, что не за горами те времена, которые описывали в своих произведениях научные фантасты, когда легче будет воспроизвести в домашних условиях необходимый предмет, чем идти за ним в магазин или ждать заказ. Предпосылки к этому уже имеются, нам осталось только немного подождать!

Что же еще ждет нас впереди? Пожалуй, на этот вопрос ответ сможет дать только время. Прогнозы и гадание – дело неблагодарное. Вряд ли в ближайшем будущем мы сможем увидеть нечто принципиально новое и отличное от того, что уже есть. Используемые технологии находятся в своей пиковой фазе, следовательно, производители продолжат их шлифовать и обвешивать свои устройства новыми, доселе не свойственными современным принтерам функциями и возможностями. Современные принтеры без проблем работают через мобильные приложения, установленные на смартфонах или планшетах. Доступ к принтеру можно получить из любой точки земного шара – так можно печатать документы, фотографии, веб-страницы и так далее. Кроме этого, можно осуществлять печать из облачных серверов Dropbox, Google Drive, Microsoft OneDrive и других.

Нам остается только внимательно следить за появлением новых, еще более совершенных моделей.

Список использованных источников

1. История создания и развития принтеров [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://lucky-print.biz/stati/creation-and-development-printers.html. – Дата доступа: 25.08.2022.
2. История создания принтера [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://faktzafaktom.ru/istoriya-sozdaniya-printera. – Дата доступа: 25.08.2022.
3. Миронов, М. С. Принтер. Что такое принтер. История создания принтера [Электронный ресурс] / М. С. Миронов. – Режим доступа: https://www/i-kiss.ru/rubrika/printer. – Дата доступа: 12.09.2022.
4. О том, как все начиналось [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ixbt.com/printer/history/his/his.shtml. – Дата доступа: 29.09.2022.
5. Принтер [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Принтер. – Дата доступа: 29.09.2022.