Принтер (Printer, от англ.
print — печать) — это внешнее периферийное устройство компьютера, предназначенное для вывода текстовой или графической информации, хранящейся в компьютере, на твёрдый физический носитель, обычно бумагу, малыми тиражами (от единиц до сотен) без создания печатной формы.
Получили также распространение и другие устройства печати, такие, как многофункциональные устройства (МФУ), в которых в одном приборе объединены функции принтера,
сканера, копировального аппарата и телефакса. Такое объединение рационально с технической и экономической стороны, а также удобно в работе.
Специализированной разновидностью принтера является плоттер.
История принтеров началась с того самого момента, как пещерный человек нарисовал кусочком угля мамонта на стене своего жилища. Но так далеко мы не будем заглядывать. Первый "принтер" (если это можно назвать принтером) был создан вместе с первым "компьютером" (если это можно назвать компьютером).
Как всё начиналось?
Прадедушка этих девайсов появился в далеком 1834 году (а разработки начались аж в 1822 году). Его изобретателем стал небезызвестный
Чарльз Бэббидж. Изобретенное им устройство получило название
Difference Engine (Разностная машина).
Оно предназначалось для использования в навигации, проектировании, банковском деле. Это был настоящий механический компьютер, способный автоматически печатать! К сожалению, в то время работающая модель так и не была построена, она увидела свет 150 лет спустя.
Сотрудники Лондонского Музея Науки, под руководством его директора Дорона Суода, по чертежам автора собрали устройство, состоящее из более чем 8000 деталей весом 5 тонн. Difference Engine могла решать простейшие уравнения и распечатывать результаты на бумаге.
Первые реальные принтеры
Развитие первых принтеров в 40-50 годах было связано с эволюцией печатающей машинки. В СССР и США предпринимались множественные попытки автоматизировать процесс набора символов, отпечатывающих на бумаге определенные символы через пропитанную чернилами ленту. Так, в нашей стране подобные разработки назывались АЦПУ (автоматизированные цифровые печатающие устройства), а в Америке их просто называли Printer – что значит «печатающий». Позже появились барабанные и лепестковые принтеры, которые использовали идеи Чарльза Бэбиджа, о которых мы говорили в прошлой статье, и могли наносить различные символы через ту же красящую ленту.
Печать того времени не идет ни в какое сравнение по качеству и быстроте с современной. Одна из первых подобных «машин» была создана для компьютера
UNIVAC (Universal Automatic Computer) в 1953 году в недрах корпорации Remington-Rand, это был первый в мире высокоскоростной принтер. Впрочем, высокоскоростным он был, конечно, в понимании того времени – печатающее устройство могло печатать за минуту 600 строк по 120 символов в каждой.
Лепестковые принтеры
Принтер для компьютера UNIVAC, получивший название UNIPRINTER, был, так называемого, лепесткового типа. Принцип работы первых принтеров был точно такой же, только на кнопочки нажимать было не надо.
Основным элементом принтера был диск в виде ромашки, на конце "лепестков" которого, были нанесены символы. Диск вращался вокруг своей оси параллельно бумаге. Ударный механизм бил по лепестку, который, в свою очередь, бил по бумаге и оставлял на ней через красящую ленту отпечаток. Заменив диск с символами, можно было получить другой шрифт, а вставив ленту другого, не черного, цвета, получить "цветной" отпечаток. Из-за такой конструкции подобные устройства получили название "лепестковые принтеры". Reynold В. Johnson тем временем занялся созданием печатной 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. Чуть позже, в октябре 1959 года, миру был представлен принтер IBM 1403.
Это устройство было частью комплекса Data Processing System. IBM 1403 был самым быстродействующим на то время принтером, как заявляла сама IBM, их девайс печатал в четыре раза быстрее конкурентов и имел непревзойденное качество печати. 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. Принтер мог печатать до 1400 строк в минуту по 132 знака на строку (это примерно 23 страницы в минуту! 3 секунды на страницу!!!). 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 девайса 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. Инженерам удалось добиться относительной надежности и скорости своих устройств, но у них остались главные недостатки: лепестковые принтеры не могли печатать графику, издавали сильный шум при работе, и надежность по-прежнему оставляла желать лучшего. Кстати, а в Советском Союзе вместо слова "принтер" использовалось название АЦПУ (алфавитно-цифровое печатающее устройство). В настоящее время подобные принтеры нигде не используются.
Матричные принтеры
Матричные принтеры (Dot Matrix Printer) являются логическим продолжением лепестковых устройств. В них используется схожий принцип печати.
Впервые идея матричной печати была реализована в 1964 году фирмой
Seiko Epson Corporation. Инженеры компании сконструировали уникальный по тем временам механизм, который постоянно отпечатывал точное время – работал в качестве часов. В отличие от лепестковых и барабанных принтеров изображение формировалось из точек, наносимых на бумагу иглами через черную или цветную ленту. Эволюция данной разработки привела к появлению настоящих матричных принтеров.
Основные конструктивные элементы матричного принтера — печатающая головка (каретка), которая двигается вдоль строки и наносит символы ударами иголок через ленту, пропитанную чернилами. Отсюда и появилось название «матричный принтер». Ведь все возможные символы складывались из разрешения матрицы, образуемой расположением игл, которых первое время было совсем немного – например, 9, 24, 35 и так далее. Ударное движение иглы запускалось
электромагнитом, расположенным в барабане.
Одним из первых серийных матричных принтеров был LA30 от компании DEC (Digital Equipment Corporation). Данное устройство было способно печатать только заглавные буквы размером 5 на 7 точек со скоростью 30 символов в секунду на бумаге специального размера. Печатающая головка этого принтера управлялась шаговым двигателем, а бумага протягивалась приводом с храповым механизмом – не очень надежным и шумным. Любопытно, что LA30 имел как последовательный, так и параллельный интерфейс.
Однако именно принтер DEC LA36 стал фактически символом печатающей техники, завоевав в своё время признание общественности. Разработчики исправили основные ошибки и недоработки, а также увеличили длину строки до 132 символов различного регистра. В результате для печати годилась стандартная перфорированная бумага. Каретку приводил в движение более мощный сервопривод с
электромотором, оптическим датчиком положения и тахометром. Все это сделало принтер более удобным и надежным.
Еще одна интересная техническая особенность LA36 – не принимая от компьютера больше 30 символов в секунду, он печатал вдвое быстрее. Дело в том, что при возврате каретки следующая пачка символов попадала в буфер. Поэтому при печати новой строки принтер наверстывал упущенное со скоростью 60 символов в секунду. LA36 задал «моду» на разнотоновые звуки печати – в быстром и обычном режиме. Ведь его головка двигалась в одну сторону с одной скоростью, а в другую – со вдвое большей, создавая своеобразней офисный шумовой фон.
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 5x7 точек, поэтому принтеры и стали называться матричные), и он умел печатать со скоростью 165 символов в минуту. Стоимость такой игрушки составляла $2995. Затем в 1977 году была создана модель Micro-1 (240 символов в минуту и ценой $595). А год спустя Epson представила принтер ТХ-80, который имел огромный успех (в основном благодаря корпорации IBM, которая наладила выпуск и продажу этой модели по ОЕМ-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.ltoh Electronics, разработанный еще в 1976 году, но поступивший в продажу вместе с компьютерами
Apple в 1983 по цене $675. В то же время к существовавшим производителям принтеров присоединились такие монстры как
NEC, Oki data и TEC.
Самой популярной и покупаемой моделью вплоть до 90-х годов был Epson MX-80, сочетающий в себе относительную доступность и хорошие для того времени параметры производительности. Технология матричной печати долгое время доминировала на рынке, но в последние годы, благодаря развитию таких направлений как струйная и
лазерная печать, а также их разновидности, уступила им основную нишу и ушла в тень специализированных решений.
До наших времен технология дошла почти не изменившись. Ты каждый день сталкиваешься с ней, когда тебе в магазине печатают кассовый чек. Все дело в том, что печать на матричном принтере очень дешева, поэтому не спешит покидать нас.
Струйные принтеры
Матричные принтеры - это, конечно, хорошо, но печать на них происходит очень громко, а результат не очень качественный. Всем хотелось иметь принтер, который печатал бы тихо и качественно, и при этом был бы достаточно дешевым. Принцип работы струйного принтера так же стар, как и "принтер" Чарльза Бэббиджа.
Если начать с самого начала, то можно считать моментом зарождения струйной печати 1833 год, когда Феликс Саварт обнаружил и констатировал однотипность образования капель жидкости, выпускаемой через узкое отверстие. Математическое описание этого явления было проведено в 1878 году лордом Рейли (который впоследствии получил
Нобелевскую премии). Но только в 1951 году компания
Siemens запатентовала работающее устройство, способное разделять струю на однотипные капли. Это изобретение привело к созданию мингографа, одного из первых коммерческих самописцев, используемых для регистрации значений напряжения.
Говоря о струйной печати нельзя забывать и о таком подходе как drop-on-demand. Сегодня уже не много кто помнит об этом, но у первых струйных принтеров была серьезная проблема с отводом капель, которые не должны были попасть на бумагу. Суть метода drop-on-demand заключается в том, то устройство выпускает капли чернил только при необходимости.
Первые разработки в этой области были применены в устройстве последовательной печати символов Siemens PT-80 в 1977 году, а также в принтере компании Silonics, появившемся годом позже. Эти принтеры использовали прообраз пьезоэлектрической печати, когда чернильные капли выходили наружу под действием волны давления, создаваемой механическим движением пьезокерамического элемента.
В 1979 году специалисты компании
Canon изобрели метод печати по технологии drop-on-demand, в соответствии с которым капли выпускались наружу на поверхности небольшого нагревателя, расположенного рядом с соплом и регулировались при помощи конденсации туманообразных скоплений красителя. В Canon эту технологию назвали «пузырьковая печать».
В 1980 году компания
Hewlett-Packard независимо разработала схожую технологию, получившую название термическая струйная печать, и уже в 1984 году на рынке появилось решение ThinkJet — первый коммерчески успешный и относительно недорогой струйный принтер, обеспечивающий хорошее качество и разрешение печати.
В то же время, компания 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.
Струйные технологии развиваются и сегодня день, обеспечивая многоцветную печать, печать на больших форматах, они позволяют использовать как растворимые, так и пигментные красители (когда минимальные частицы краски проникают через сопла и оседают на бумаге). Современные струйные принтеры, можно сказать, находятся в состоянии прогресса и активно борются за свое место под солнцем. Усовершенствование скорости печати и устойчивости красителей к воздействиям времени, влаги и трению, а также снижение стоимости отпечатка сделали их серьезным конкурентом для лазерных и светодиодных принтеров.
Лазерные принтеры
Если заглянуть в прошлое, то технология лазерной печати появилась раньше, чем матричные принтеры. В 1938 году Chester Carlson изобрел метод печати, получивший название электрография. 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.
После чего на фотобарабан наносится тонер (это сухие чернила, состоящие из смеси смол, полимеров, металлической стружки, угольной пыли и другой химии), также имеющий отрицательный заряд, и потому прилипающий к барабану в тех местах, где прошел лазер и 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. Похожая система используется и в светодиодных принтерах, однако в них вместо лазера используется неподвижная строка со светодиодами - LED-технология печати (Light Emitting Diode).
А сам лазерный принтер появился так: некий Гэри Старквеатер (Gary Starkweather), сотрудник фирмы
Xerox, придумал использовать технологию копировального устройства для создания принтера.
Так началась разработка первого лазерного принтера в начале 1969 года. А увидел свет он в ноябре 1971 года. Назывался девайс EARS, но дальше лаборатории не вышел. Если верить документам, то первый официальный лазерный принтер назывался Xerox 9700 Electronic Printing System, и был выпушен в 1977 году. В то же время IBM уверяет, что в 1976 году их лазерный принтер IBM 3800 уже вовсю печатал в Североамериканском Дата Центре F.W.Woolworth.
Лазерный принтер Xerox 9700
Позже, в мае 1981 года, Xerox представила компьютер Star 8010, в состав которого входили самые последние разработки, такие как WYSIWYG-текстовый редактор, графический редактор, редактор для комбинирования текста и графики и, конечно, лазерный принтер. Все это удовольствие стоило всего 17000 долларов. Это было нечто вроде домашней типографии. Тремя годами позже Hewlett-Packard выпускает принтер LaserJet, с разрешением 300 dpi и ценой в $3 500. В тот же год Apple поставляет опытные образцы своего принтера LaserWriter таким компаниям как Lotus Development,
Microsoft и Aldus. И в 1985 и 1986 годах появляются Apple LaserWriter и LaserWriter Plus соответственно. А в 1990 году принтеры Hewlett-Packard LaserJet IIP впервые стали стоить дешевле 1000 долларов. И в серии LaserJet III стала использоваться технология улучшенного разрешения (RET -Resolution Enhancement Technology).
Один из первых настольных лазерных принтеров - LBP-4000
A еще два года спустя та же HP начинает продажи по-настоящему народного лазерного принтера LaserJet 4, который помимо относительно невысокой цены имел разрешение 600 dpi. Но в тот же год компания Lexmark подвинула HP на рынке лазерных принтеров, выпустив устройства серии Optra с разрешением 1200 dpi. Цветные лазерные принтеры появились только в 1993 году. Компания QMS представила принтер ColorScript Laser 1000, всего за $12 499. Два года спустя Apple выпускает свой цветной лазерный принтер Color Laser Printer 12/600PS всего за $7 000. Лазерные принтеры сейчас заметно подешевели. Лазерные принтеры постепенно набирают популярность и завоевывают рынок офисной печати.
Светодиодные принтеры
Светодиодные принтеры по праву считаются более технологичными, чем лазерные. В них вместо лазера используется длинная линейка со светодиодами, которые выборочно вспыхивают для создания электронного рисунка на барабане. Таким образом, данная технология является более экономичной и позволяет добиться большей скорости печати при прочих равных условиях (конструкция печатающего механизма, скорость интерфейса, используемый ЦП и т.д.). Первый светодиодный принтер был выпущен компанией OKI лишь в 1987 году, а спустя 10 лет, в 1998 году, так же компания разработала первый цветной светодиодный принтер.
В нашей стране светодиодные принтеры появились в 1996 году с открытием регионального представительства OKI. В 1999 году светодиодные принтеры в Россию начинают поставлять
Panasonic и Kyocera.
История светодиодных принтеров в России тесно связана с бюджетной и домашней моделью OkiPage 4W, которая позиционировалась в нашей стране как базовая модель для офиса. OkiPage 4W оказывается значительно дешевле своих лазерных аналогов, и его продажи в бизнес-сегменте стартуют очень бодро. Однако, рассчитанные на домашние объемы печати (2500 страниц в месяц), быстро выходят из строя, как из-за превышения нагрузки, так и из-за некачественных заправочных материалов. Считается, что именно из-за этой ситуации светодиодная печать до сих пор не столь популярна в России.
Впрочем, в настоящее время светодиодные принтеры продолжают активное развитие, предлагая достойную альтернативу классическим лазерным моделям. В ассортименте производителей имеются как стандартные цветные и черно-белые, так и широкоформатные светодиодные принтеры.
Сублимационная печать
Напоследок несколько слов про такие технологии как термосублимационная печать и Micro Dry. Они появились относительно позднее, чем лазерная и струйная печать, и, быть может, поэтому они пока не заняли значительного места на рынке.
Первооткрывателем сублимационной технологии считается француз Ноэль де Плассе. В 1957 году Ноэль де Плассе обнаружил, что некоторые красители способны сублимировать, то есть переходить из твёрдого состояния в газообразное, минуя жидкое. Однако в 60е его открытие не повлияло на печать, хотя через 20 лет с распространением персональных компьютеров и развитии технологий его идеи стали вновь актуальны. В 1985 году начали применять термосублимационную печать на практики, активно используя фото-принтерами компании Kodak для непосредственной печати с камер, а также компанией Mitsubishi Electric. Впрочем, сфера применения данной технологии весьма ограничена, так как для печати требуется специальная термобумага, а скорость переноса рисунка оказывается достаточно низкой, ведь краситель каждого цвета наносится на бумагу по очереди.
В 1996 году была разработана технология печати Micro Dry, которая в основном используется в принтерах Citizen. Ее суть состоит в том, чтобы наносить твердый краситель прямо на носитель. Это обеспечивает возможность печати с одинаковым качеством на любой бумаге, в том числе красителями класса «металлик». Принтеры могут печатать с разрешением до 600х600 в цвете, но стоимость отпечатка пока остается достаточно высокой.
Эволюция интерфейса
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 бытовые 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,
жёсткие диски и другие устройства. Но и этого производителям принтеров показалось мало. Тогда компаниями Hewlett-Packard и Microsoft был предложен протокол ЕСР (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.
Заключение
Вот мы кратко поговорили об истории развития печати, однако не стоит забывать, что сегодня продолжают разрабатываться новые технологии. Например, существует УФ-светодиодный принтер с твердыми чернилами. Инновации позволяют активно развиваться широкоформатным принтерам, печатающим на холсте, полиэтилене или других материалах. А также уже более 10 лет существуют 3D-принтеры, которые позволяют печатать различные объекты из полимеров или, например, шоколада. Они, бесспорно, заслуживают отдельного разговора.
©NBZ для Habrahabr.Ru,
Evolutsia.Com.
В начало
