История создания принтера

С появлением первого электронного компьютера в 50-х годах прошлого века возникла необходимость сохранять полученные результаты работы на бумаге. Для этого машинистки сидели за печатными машинками и печатали получаемую информацию. Конечно, через некоторое время людям пришла идея подключить печатные машинки к компьютеру. И в 1953 году корпорация Remington-Rand создала первое печатающее устройство для компьютера UNIVAC (Universal Automatic Computer), получившее название UNIPRINTER. Он печатал 600 строк в минуту (по 130 знаков на строку).

Этот прогрессивный аппарат очень напоминал свой прототип – печатную машинку. При нажатии на какую-либо клавишу, металлическая «косточка» с буквой бьет по бумаге через красящую ленту, таким образом оставляя на ней свой отпечаток. Принцип работы первых принтеров был точно такой же, только на кнопочки нажимать было не надо. Основной деталью UNIPRINTERa был похожий на ромашку диск, с нанесенными на концах «лепестков» символами. Этот диск вращался параллельно листу бумаги, находясь между ним и ударным механизмом. Практически, то же самое, что и печатная машинка, только лепестковый диск можно было заменить и получить другой шрифт. Так же можно было поменять копировальную ленту и изменить цвет. Из-за такой конструкции подобные устройства получили название «лепестковые принтеры».

А в это время, Reynold B. Johnson занялся созданием печатаной матрицы для принтера от IBM. И в 1954, а затем и в 1955, голубой гигант поочередно представляет две модели принтеров, печатающих 1000 строк в минуту (по 100 знаков на строке). Но обе модели оказались ненадежными и не получили распространения. Зато в 1959 году был выпущен принтер  IBM 1403, со скоростью печати 184800 знаков в минуту. Механизм печати несколько отличался от остальных моделей принтеров, хотя тут точно так же имелся набор символов, наносимых на бумагу через ленту. В IBM 1403 все символы располагались в один ряд, и каждый имел свой ударный механизм. 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.

Как рассказывают инженеры, работавшие с этой техникой, когда начинали распечатывать результаты очередных вычислений, весь пол за несколько минут покрывался плотным слоем бумаги, буквально вылетавшей из принтера на огромной скорости. Забавной особенностью нового принтера было то, что при печати разных символов принтер издавал звуки разной тональности. Инженеры развлекались тем, что, подбирая и распечатывая определенные сочетания букв, заставляли принтер играть «музыку», если это можно так назвать.

Такие устройства производили и в Советском Союзе, только назывались они не принтеры, а АЦПУ – алфавитно-цифровые печатающие устройства.

Но технология лепесткового принтера не позволяла печатать графические изображения. Да и надежность таких машин стояла под вопросом.

Как известно, прогресс не стоит на месте, и через некоторое время, инженеры разработали матричные принтеры (Dot Matrix Printer). В них используется схожий принцип печати. Однако символы формируются из набора точек. «Любой символ и любое изображение можно сформировать из точек», — главный принцип матричных (да и всех остальных) принтеров. Матричные принтеры имеют печатную головку, в которой размещен набор иголочек. Иголочки, как и буквы в лепестковых принтерах, ударяют по бумаге через красящую ленту, таким образом из точек формируется изображение.

Автором первого матричного принтера стала корпорация Seiko Epson, разработавшая в 1964 году принтерный механизм, печатающий точное время. Однако крупнейшим производителем подобных принтеров в 70-х годах стала корпорация Centronics Data Computer. В 1970 году они разработали матричный принтер, получивший название Model 101. Для печати в нем использовался набор из 7 иголок (каждый символ имел размер 5х7 точек, поэтому принтеры и стали называться матричные), и он умел печатать со скоростью 165 символов в минуту. Затем в 1977 году была создана модель Micro-1 (240 символов в минуту). А год спустя Epson представила принтер TX-80, который имел огромный успех (в основном благодаря корпорации IBM, которая наладила выпуск и продажу этой модели по OEM-лицензии).

Тем временем технологии не стояли на месте, стали появляться принтеры с 9, 12, 14, 18 и 24 иголочками. Все эти модификации делались для повышения качества печати. Так появились понятия: LQ (Letter Quality — высокое качество) и NLQ (Near Letter Quality — среднее качество). А в конце 70-х появились первые цветные (!) матричные принтеры. В них использовалось 4 цветных печатающих ленты, для воспроизведения разных цветов. Но такие принтеры не получили распространения.

Первым по-настоящему домашним матричным принтером стал принтер ImageWriter от фирмы C.Itoh Electronics, разработанный еще в 1976 году, но поступивший в продажу вместе с компьютерами Apple в 1983 по цене. В то же время к существовавшим производителям принтеров присоединились такие монстры как NEC, Oki data и TEC.

До наших времен технология дошла почти не изменившись. Вы каждый день сталкиваетесь с ней, когда вам в магазине печатают кассовый чек. Все дело в том, что печать на матричном принтере очень дешева, поэтому не спешит покидать нас.

Несмотря на экономичность и надежность, у матричных принтеров были недостатки с шумом, скоростью и качеством печати.

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: пезоэлектрический метод (используется компаниями Epson и Brother), метод газовых пузырей (Canon) и метод drop-on-demand (Hewlett-Packard). Во всех устройствах используется резервуар с краской, на дне которого есть маленькое отверстие (сопло).

При пьезоэлектрическом методе печати в сопло установлен плоский пьезокристалл, связанный с диафрагмой. Когда на пьезокристалл подается ток, он выгибается и давит на диафрагму. Таким образом формируется капелька, которая выталкивается на бумагу. Этакий маленький насос.

В методе газовых пузырей (название технологии BubbleJet) пьезокристалл не нужен — вместо него используется нагревательный элемент, который разогревает чернила в сопле до температуры 300-500 градусов, в результате чего образуются пузырьки газа, выталкивающие краску на бумагу.

Метод drop-on-demand похож на метод газовых пузырей — там также используется нагревательный элемент. Только температура нагрева несколько ниже, и на бумагу попадает не капля, а пузырек пара.

Первым был придуман пьезоэлектрический метод печати. Однако дальше теории дело долго не шло. Только в начале 70-х годов появились первые реально работающие системы струйной печати. А в 1976 году IBM представила первый струйный принтер — Model 6640, установивший новые стандарты печати. Год спустя Siemens представила струйный принтер для персональных компьютеров. А в 1978 году Canon объявила о разработке технологии BubbleJet. Немного позже Hewlett-Packard заявляет о своем методе печати — drop-on-demand. Но технология от HP была реализована в принтере только в 1984 году, когда компания представила устройства серии ThinkJet, которые быстро завоевали рынок.

В то же время Epson продолжала развивать технологию пьезоэлектрической печати, и в 1985 году представила принтер SQ-870/1170, в котором использовались пьезоэлектрические пластины. А два года спустя компания Dataproducts выпустила принтер с использованием пластинчатого пьезопреобразователя. Именно эта технология используется во всех принтерах Epson Stylus (с 1994 года).

Затем, в начале 90-х годов, Hewlett-Packard получила патент на цветную струйную печать. Они придумали смешивать три цвета (голубой (cyan), пурпурный (magenta) и желтый (yellow)) друг с другом, таким образом получая любой оттенок. Но рядом с персональными компьютерами первыми появились струйные принтеры серии Stylus Color, от Epson.

Вы будете удивлены, но 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.

Этот принцип используется во всех современных лазерных принтерах, а заключается он в следующем: на алюминиевую трубку (фотобарабан), покрытую светочувствительным слоем, наносится отрицательный статический заряд. После этого луч лазера проходит по фотобарабану, и в том месте, где нужно что-то напечатать, снимает часть заряда. Потом фотобарабан покрывается тонким слоем тонера (сухой пылевидной краской), но только в тех местах, где лазерный луч снял заряд. Дальше все просто: барабан прокатывается по бумаге (имеющей положительный заряд) и оставляет на ней весь тонер, после чего бумага попадает в печку, где под воздействием высокой температуры тонер накрепко припекается к бумаге. Для печати цветного изображения все цвета на барабан наносятся по очереди, либо печать происходит в 4 прохода (для печати черного, голубого, пурпурного и желтого цветов). Подобный метод печати используется в копировальных аппаратах и некоторых факсах.

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.

Похожая система используется и в светодиодных принтерах, однако в них вместо лазера используется неподвижная строка со светодиодами — LED-технология печати (Light Emitting Diode).

С появлением персональных компьютеров для принтеров был выделен специальный порт: LPT. Поскольку первые принтеры не умели печатать графику, а печатали только текст (и печатали они его построчно), то и порт получил название Line PrinTer.

LPT-порт является параллельным портом, имеющим 8-битную шину данных, 5-битную шину сигналов состояния и 4-битную шину управляющих сигналов. Его разработчик — фирма Centronics Data Computer. С момента своего появления до наших дней порт претерпел всего два изменения.

Первый, оригинальный, протокол LPT-порта был SPP (Standart Paralell Port). Это был однонаправленный протокол, позволяющий выводить информацию на принтер. По шине данных принтеру передавалась информация для печати, по шине сигналов принтер сообщал о своем состоянии (готов к работе, нет бумаги и т.д.). При этом скорость передачи информации к принтеру составляла всего 40-50 Кб/с. Когда придумали первые сканеры, их стали подключать к LPT, фишка была в том, что отсканированное изображение передавалось в компьютер по шине сигналов, со скоростью всего 20 Кб/с.

Затем появилась улучшенная версия этого протокола — EPP (Enhanced Parallel Port). Она была разработана компаниями Intel, Xircom и Zenith Data Systems. Порт стал двунаправленным, а это значит, принтер тоже получил возможность передавать больше информации компьютеру. Кроме того, возросла скорость обмена до 2 Мб/с. Это дало возможность подключать через порт внешние приводы CD-ROM, жесткие диски и другие устройства.

Но и этого производителям принтеров показалось мало. Тогда компаниями Hewlett-Packard и Microsoft был предложен протокол ECP (Extended Capability Port). Основным отличием от предшественника было наличие аппаратного сжатия данных, наличие буфера и возможность работы в режиме DMA (прямой доступ к памяти), все это позволило существенно повысить производительность порта.

С появлением интерфейса USB принтеры начали «переползать» на него. USB гораздо быстрее LPT, проще в подключении и настройке. Все современные принтеры подключаются к компьютеру через USB.

Статьи по теме:

  • Заправка картриджей во Фрязино. Исток-принт
.