История изобретения и развития принтеров

До сих пор не умолкают споры о том, когда же был изобретён первый в мире 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 на прообраз принтера. Но давайте немного конкретизируем наши исторические изыскания: всё-таки принтер – это устройство для печати информации на твёрдом носителе, в большинстве случаев котором является бумага, и относится он к периферийным устройствам компьютера.

Чудо-машина Бэббиджа
Большинство экспертов в истории компьютерной техники, если задать им вопрос о самом первом принтере, назовут вам Difference Engine (Разностная машина). Это устройство было изобретено английским математиком Чарльзом Бэббиджем (1791-1871) и являлось аналитической вычислительной машиной, способной заменить собой большое количество людей, занимающихся вычислениями.

Прадедушку современного принтера Бэббидж начал разрабатывать ещё в 1822 году, когда ему пришла идея создания Большой разностной машины, которая кроме расчётов должна была печатать на бумаге результаты вычислений в виде таблиц. Но в 1834 году, когда на создание машины уже было потрачено более 23 тысяч фунтов стерлингов, работа над ней была приостановлена, а спустя восемь лет правительство Великобритании отказалось финансировать проект Бэббиджа, и Большая разностная машина так и не была построена.

Только спустя 150 лет сотрудники Лондонского Научного Музея, руководствуясь чертежами Бэббиджа, воссоздали эту поистине уникальную машину, которая по своей сути являлась настоящим механическим компьютером. Состоял этот «монстр» более чем из 8 тысяч деталей, и весил 5 тонн. Зато машина решала простые уравнения с последующей распечаткой результатов на бумаге – чем не прообраз первого принтера!

Раз ромашка, два ромашка…
В 50-х годах ХХ века появились первые электронные компьютеры, и тут же возникла необходимость сохранять результаты произведённых вычислений. В то время самым распространённым устройством для этой цели была печатная машинка, и вычислительным центрам приходилось содержать целый штат машинисток, которые целый день стучали по клавишам. Тогда-то изобретатели и задумались, как 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 её 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 1954-55 годах корпорацией IBM были созданы принтеры со скоростью печати 100 тысяч знаков в минуту, правда, надёжностью они не отличались и большого распространения не получили. Зато в 1959 году был выпущен принтер IBM 1403, со скоростью печати 184800 знаков в минуту. Бумага вылетала из принтера с такой огромной скоростью, что её не успевали собирать. Это, впрочем, никак не отражалось на качестве печати: оно было довольно высоким. Производились такие устройства и в Советском Союзе, только назывались они не принтеры, а АЦПУ – алфавитно-цифровые печатающие устройства.

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.
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 – 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 дешёвом принтере с высоким качеством печати не покидала умы изобретателей. Ведь ещё 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 учёные совершенствовали метод струйной печати, претворяя теоретические замыслы в практику.

С начала 70-х по середину 80-х годов инженерами таких ведущих компаний, как Epson, Brother, Canon и Hewlett-Packard были изобретены три основных метода струйной печати, различающихся способом вывода краски на бумагу. Роднит все эти методы то, что во всех принтерах есть ёмкость с краской, на дне которой – маленькое сопло, в котором формируется капелька краски. Далее, при помощи пьезоэлектрического эффекта или нагревания до больших температур, эта капля, сформированная особым образом, выстреливается на бумагу.

Первый струйный принтер был выпущен в 1976 году (IBM, Model 6640), а в 1977-м – первый струйный принтер для персонального компьютера (Siemens). В начале 90-х годов компания Hewlett-Packard запатентовала технологию цветной струйной печати. Цветное изображение получалось путём смешивания при печати красок трёх цветов: голубого, пурпурного и жёлтого, что в результате давало большое количество оттенков всех цветов. Теперь принтеры стали печатать не только чёрно-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. Дело в том, что ещё в 1938 году американский физик и изобретатель Честер Карлсон изобрёл электрографический метод печати, который до сих пор используется во всех современных лазерных принтерах и копировальных аппаратах.

Суть этого метода в том, что на фотобарабан, который представляет собой алюминиевую трубку, покрытую чувствительным к свету слоем, подаётся отрицательный электростатический заряд. Затем лазерный луч, проходя по поверхности барабана, снимает часть этого заряда в тех местах, где требуется нанести печать. Потом фотобарабан покрывается тонким слоем тонера (сухой пылевидной краской), но только в тех местах, где лазерный луч снял заряд. Далее наступает завершающая часть печати: барабан прокатывается по бумаге, оставляет на ней весь тонер, прилипший к нему, бумага проходит через печку, в которой тонер намертво спекается с её поверхностью.

Если принтер с цветной печатью, то на фотобарабан поочерёдно наносятся тонер четырёх цветов: черный, голубой, пурпурный и жёлтый, 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. В1969 году сотрудник фирмы Xerox Гэри Старквеатер придумал использовать в копировальном аппарате оригинальный механизм лазерной развёртки, 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, в 1990 году стоимость принтеров впервые стала менее чем тысяча долларов. В1993 году появился первый цветной лазерный принтер, разработанный компанией QMS и стоимостью 12,5 тысяч долларов, а спустя всего два года Apple выпустили цветной принтер уже стоимостью 7 тысяч.
С тех пор прошло почти 20 лет, и современный цветной лазерный принтер для домашнего пользования стоит около 5 тысяч рублей. Встречаются, конечно, и принтеры за 30 тысяч рублей, но нужны они в основном там, где необходима печать на больших форматах, высокая производительность и скорость печати.

В последнее время наряду с лазерными принтерами был налажен выпуск светодиодных принтеров. Технология печати у них тоже электрографическая, только устройства лазерной развёртки 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 ещё в ХХ веке, остались неизменными. Изменились в основном сферы применения принтеров и виды поверхностей, на которых современные принтеры 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 распространённый случай – печать на хлебном тосте или на пенке кофе капучино, где влюблённый 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) трёхмерные объекты. Разработка их началась ещё в 80-годы прошлого века, и тогда они умели по принципу фрезерного станка слой за слоем обтачивать заготовку, чтобы придать ей надлежащий вид. Потом уже они стали настоящими принтерами, нанося на поверхность полимерную плёнку, формируя тем самым на плоской поверхности объёмный рельеф. Современный 3D принтер способен воспроизвести из полимерного материала модель автомобиля, у которого даже будут крутиться колёса.

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 трёхмерный 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!

Автор: d-writer (Юров Дмитрий Александрович)