Современный офисные сотрудники не задумываются, благодаря кому или каким образом появились на свет обыкновенный офисное оборудование и техника. А ведь истории случаются довольно интересные!
Не каждое офисное устройство способно похвастаться настолько интересной историй создания, которая по праву принадлежит обыкновенному принтеру. Кто-то считает, что его активная работа началась в 1985 году, а первый цветной принтер — Canon появился только в 1988. Но кто бы мог подумать, что у современного принтера существует довольно старый предок, благодаря функциональности которого современные офисы способны распечатывать документы.
OFFICEPLANKTON проведет сегодня небольшой урок истории и мы расскажем вам интересную историю возникновения современного принтера.
Самописная машина Бэббиджа
Современные принтеры обязаны своим созданием одному английскому математику, жившему в 1822году. Чарльз Бэббидж считается изобретателем первого в мире принтера, которого он назвал самопечатающая машина, заложив тем самым основы для оборудования для оперативной полиграфии в будущем. Бэббидж надеялся, что его машине найдут применение промышленные магнаты, банкиры, инженеры и проектировщики. Однако мечтам суждено было не воплотится в реальности, когда в 1834 году Чарльз попытался по своим чертежам собрать машину из 10 000 деталей и потерпел в итоге крупную неудачу.
Но все же нашлись те, которым удача улыбнулась и спустя 150 лет самописную машину смогли собрать инженеры из Британского музея науки по чертежам оставленным Чарльзом Бэббиджем. Что тут сказать — безызвестный изобретатель своего времени Чарльз Бэббидж оказался настоящим гением, ведь его предположение о значимости его машины для современного мира и ее востребованности в бизнесе, документообороте и проектировании. Но стоит признать, что машина была отнюдь не идеальной и минусы у нее все-же были, причем весьма крупные для современного мира: если принтер весит максимум пару килограмм и его можно взять в руки и перенести, то машина весила пару тонн, была высотой со шкаф и была собрана из 10 000 деталей.
История первых струйных принтеров.
Первые струйные принтеры появились в конце 40х годов XX века. Так сложилось, что одновременно с развитием персональных компьютеров параллельно им развивались и принтеры. Первый струйный принтер увидел мир в 1953 году, когда компания Remington-Rand выпускает струйный принтер для персонального компьютера Univac.
Тем временем большинство компаний производящих принтеры, развивались собственным путем и совершенно не имели никакого отношения к персональным компьютерам. Первый струйный принтер, способный распечатывать точечные изображения сотворила компания Seiko Epson в 1964 году. Однако его технически превзошел струйный принтер Thinkjet от не менее знаменитой компании Hewlett Packard .
Появление лазерных принтеров.
В 1875 году первую модель лазерного принтера разработала компания IBM, но появление на рынке легенды среди лазерных принтеров LaserJet от Hewlett Packard вызвало настоящий бум по популярности среди всех моделей принтеров.
С тех пор компания значительно улучшила технические показатели своего детища и сегодня лазерные принтеры LaserJet способны качественно печатать фотографии с высоким разрешением и в хорошем качестве.
Цветные лазерные принтеры начинают активно завоевывать рынок печати. Если еще несколько лет назад цветная лазерная печать была для большинства организаций и тем более для отдельных граждан чем-то недосягаемым, то сейчас купить цветной лазерный принтер может позволить себе весьма широкий круг пользователей. Быстрорастущий парк цветных лазерных принтеров приводит к тому, что растет и интерес к ним со стороны служб технической поддержки.
Принципы цветной печати
В принтерах, как и в полиграфии для создания цветных изображений применяется субтрактивная цветовая модель, а не аддитивная, как в мониторах и сканерах, в которых любой цвет и оттенок получается смешением трех основных цветов – R (красный), G (зеленый), B (синий). Субтрактивная модель цветоделения называется так потому, что для образования какого-либо оттенка надо вычесть из белого цвета “лишние” составляющие. В печатающих устройствах для получения любого оттенка в качестве основных цветов используют: Cyan (голубой, бирюзовый), Magenta (пурпурный), Yellow (желтый) . Эта цветовая модель получила название CMY по первым буквам основных цветов.
В субтрактивной модели при смешивании двух или более цветов дополнительные цвета получаются посредством поглощения одних световых волн и отражения других. Голубая краска, например, поглощает красный цвет и отражает зеленый и синий; пурпурная краска поглощает зеленый цвет и отражает красный и синий; а желтая краска поглощает синий цвет и отражает красный и зеленый. При смешивании основных составляющих субтрактивной модели можно получить различные цвета, которые описаны ниже:
Голубой + Желтый = Зеленый
Пурпурный + Желтый = Красный
Пурпурный + Голубой = Синий
Пурпурный + Голубой + Желтый = Черный
Стоит отметить, что для получения черного цвета необходимо смешать все три составляющие, т.е. голубой, пурпурный и желтый, однако получить качественный черный цвет таким образом, практически невозможно. Получаемый цвет будет не черным, а скорее грязно-серым. Для устранения такого недостатка к трем основным цветам добавляется еще один – черный. Такая расширенная цветовая модель называется CMYK (C yan-M agenta-Y ellow-blacK – голубой-пурпурный-желтый-черный). Введение черного цвета позволяет значительно повысить качество цветопередачи.
Принтер HP Color LaserJet 8500
После того, как мы обсудили общие принципы построения и работы цветных лазерных принтеров, стоит ознакомиться более подробно с их устройством, механизмами, модулями и блоками. Это лучше всего сделать на примере какого-нибудь принтера. В качестве такого примера давайте возьмем принтер фирмы Hewlett-Packard Color LaserJet 8500.
Основными его характеристиками являются
:
- разрешающая способность: 600 DPI;
- скорость печати в “цветном” режиме: 6 стр/мин.;
- скорость печати в “черно-белом” режиме: 24 стр./мин.
Основные узлы принтера и их взаимное расположение приводится на рис.5.
Формирование изображения начинается с того, что с поверхности фотобарабана снимаются (нейтрализуются) остаточные потенциалы. Это делается для того, чтобы последующий заряд фотобарабана был более равномерным, т.е. перед зарядом он полностью разряжается. Снятие остаточных потенциалов осуществляется путем засвечивания всей поверхности барабана специальной лампой предварительного (кондиционирующего) экспонирования, которая представляет собой линейку светодиодов (рис.7).
Далее на поверхности фотобарабана создается высоковольтный (до -600В) отрицательный потенциал. Заряжается барабан коротроном в виде ролика из токопроводящей резины (рис.8). На коротрон подается переменное напряжение синусоидальной формы с отрицательной постоянной составляющей. Переменная составляющая (АС) обеспечивает равномерное распределение зарядов на поверхности, а постоянная составляющая (DC) заряжает барабан. Уровень постоянной составляющей может регулироваться при изменении плотности печати (плотности тонера), что делается с помощью драйвера принтера или регулировками через панель управления. Увеличение отрицательного потенциала приводит к уменьшению плотности, т.е. к более светлому изображению, уменьшение же потенциала – наоборот, к более плотному (темному) изображению. Фотобарабан (его внутренняя металлическая основа) должен быть обязательно “заземлен”.
После всего этого на поверхности фотобарабана лазерным лучом создается изображение в виде заряженных и незаряженных участков. Световой пучок лазера, попадая на поверхность барабана, разряжает данный участок. Лазером засвечиваются те участки барабана, на которых должен быть тонер. Те участки, которые должны быть белыми, лазером не засвечиваются, и на них остается высокий отрицательный потенциал. Луч лазера перемещается по поверхности барабана с помощью вращающегося шестигранного зеркала, находящегося в сборке лазера. Изображение на барабане называют скрытым электрографическим изображением, т.к. оно представлено в виде невидимых электростатических потенциалов.
Скрытое электрографическое изображение становится видимым после прохождения через узел проявки. Проявительный модуль черного тонера является стационарным и находится в постоянном соприкосновении c фотобарабаном (рис.9).
Цветной проявительный модуль представляет собой карусельный механизм с поочередной подачей “цветных” картриджей к поверхности барабана (рис.10). Черный тонер-порошок является магнитным однокомпонентным, а цветные порошки – однокомпонентные, но немагнитные. Любой тонер-порошок заряжается до отрицательного потенциала за счет трения о поверхность проявительного вала и дозировочный ракель. За счет разности потенциалов и кулоновского взаимодействия зарядов, отрицательно заряженные частички тонера притягиваются к тем участкам фотобарабана, которые разряжены лазером и отталкиваются от участков с высоким отрицательным потенциалом, т.е. от тех, которые не засвечивались лазером. В каждый момент времени осуществляется проявка тонером только одного цвета. В момент проявки на проявительный вал подается напряжение смещения, которое вызывает перенос тонера с проявительного вала на фотобарабан. Это напряжение представляет собой переменное напряжение прямоугольной формы с отрицательной постоянной составляющей. Уровень постоянной составляющей может регулироваться при изменении плотности тонера. После окончания процедуры проявки изображение на фотобарабане становится видимым, и его необходимо перенести на барабан переноса.
Поэтому следующим этапом в создании изображения является передача проявленного изображения на барабан переноса. Этот этап называют этапом первичного переноса. Перенос тонера с одного барабана на другой происходит за счет электростатической разности потенциалов, т.е. отрицательно заряженные частички тонера должны притянуться положительным потенциалом на поверхности барабана переноса. Для этого на поверхность барабана переноса подается положительное напряжение смещения постоянного тока от специального источника питания, в результате чего вся поверхность этого барабана имеет положительный потенциал. При полноцветной печати напряжение смещения на барабане переноса должно постоянно увеличиваться, т.к. после каждого прохода количество отрицательно заряженного тонера на барабане возрастает. И для того, чтобы тонер мог переноситься и ложиться поверх уже существующего тонера, напряжение переноса увеличивается с каждым новым цветом. Этот этап формирования изображения показан на рис.11.
В процессе переноса тонера на барабан переноса отдельные частички тонера могут остаться на поверхности фотобарабана, и они должны быть удалены, чтобы не искажать последующее изображение. Для удаления остатков тонера в принтере имеется блок очистки фотобарабана (см. рис 17). В составе этого модуля имеется специальный вал – кисть для снятия заряда с тонера и фотобарабана – это ослабляет силу притяжения тонера к фотобарабану. Также имеется традиционный очистительный ракель, который соскребает тонер в специальный бункер, где он и хранится до тех пор, пока очистительный модуль не будет заменен или не будет вычищен.
Далее фотобарабан снова заряжается (после предварительного разряда), и процесс повторяется до тех пор, пока на барабане переноса не будет полностью сформировано изображение соответствующего цвета. Поэтому размер барабана переноса должен полностью соответствовать формату печати, т.е. в данной модели принтера длина окружности этого барабана соответствует длине листа формата А3 (420 мм). После нанесения тонера одного цвета процесс формирования изображения полностью повторяется с той лишь разницей, что используется проявительный блок другого цвета. Для использования другого проявительного узла карусельный механизм поворачивается на заданный угол и подводит “новый” проявительный вал к поверхности фотобарабана. Таким образом, при формировании полноцветного изображения, состоящего из четырех цветовых составляющих, барабан переноса проворачивается четыре раза, и на каждом обороте к уже существующему тонеру добавляется тонер другого цвета. При этом первым наносится порошок желтого цвета, потом пурпурного, потом голубого и уже последним наносится черный порошок. В итоге, на барабане переноса создается полноцветное видимое изображение, состоящее из частичек четырех разноцветных тонер-порошков.
После того, как тонер-порошок оказывается на поверхности барабана переноса, он проходит через блок дополнительного заряда. Этот блок (рис.12) представляет собой проволочный коротон, на который подается переменное напряжение синусоидальной формы (АС) с отрицательной постоянной составляющей (DC). Этим напряжением тонер порошок дополнительно заряжается, т.е. его отрицательный потенциал становится выше, что будет способствовать более эффективному переносу тонера на бумагу. Кроме того, дополнительное напряжение уменьшает значение положительного потенциала барабана переноса, что способствует правильному расположению тонера на барабане переноса и препятствует смещению тонера. Как результат этого – точное воспроизведение цветовых оттенков. Напряжение дополнительного заряда подается на барабан переноса во время нанесения желтого тонера, т.е. в самом начале процесса формирования изображения. При нанесении желтого тонер-порошка напряжение дополнительного заряда устанавливается на минимальное значение, и после нанесения каждого нового цвета это напряжение увеличивается. Максимальное напряжение дополнительного заряда подается во время нанесения черного тонера.
Далее полноцветное видимое изображение с барабана переноса должно быть перенесено на бумагу. Этот процесс переноса получил название вторичного переноса. Вторичный перенос осуществляется еще одним коротроном, выполненным в виде транспортного ремня (рис.13). Тонер перемещается на бумагу под действием электростатических сил, т.е. за счет разности потенциалов тонер-порошка (отрицательный) и коротрона вторичного переноса, на который подается положительное напряжение смещения. Так как вторичный перенос осуществляется только после четырех оборотов барабана переноса, транспортный ремень коротрона должен подать бумагу только тогда, когда все цвета нанесены, т.е. во время уже четвертого оборота, а до этого момента времени ремень должен быть в таком положении, чтобы бумага не касалась барабана переноса.
Таким образом, транспортный ремень во время создания изображения опущен вниз, и не соприкасается с барабаном переноса, а в момент вторичного переноса поднят вверх и касается этого барабана. Перемещение транспортного ремня коротрона осуществляется эксцентриковым кулачком, который приводится в действие электрической муфтой по команде от микроконтроллера (рис.14).
При вторичном переносе лист бумаги может притягиваться к поверхности барабана переноса за счет разницы электростатических потенциалов. Это может стать причиной накручивания листа бумаги на барабан, и соответственно к замятию бумаги. Для предотвращения такого явления в составе принтера имеется система отделения бумаги и снятия с нее статического потенциала. Система представляет собой коротрон, на который подается переменное напряжение синусоидальной формы с положительной постоянной составляющей. Расположение коротрона относительно бумаги и барабана переноса показано на рис.15.
На этапе вторичного переноса некоторые частички тонера не переносятся на бумагу, а остаются на поверхности барабана. Чтобы эти частички не мешали созданию следующего листа и не искажали изображения необходимо произвести очистку барабана переноса и удалить остатки тонера. Очистка барабана переноса является достаточно сложным процессом. Для этой процедуры задействуется специальный ролик очистки, фотобарабан и блок очистки фотобарабана. Очистка барабана переноса должна осуществляться не постоянно, а только после вторичного переноса, т.е. система очистки должна управляться аналогично коротрону переноса. Пока создается изображение, система очистки не активна, а когда начинается перенос тонера на бумагу - включается. Первым этапом очистки является перезаряд остаточного тонер-порошка, т.е. его потенциал меняется с отрицательного на положительный. Для этого применяется ролик очистки, на который подается переменное синусоидальное напряжение с положительной постоянной составляющей. Этот ролик прижимается к поверхности фотобарабана в период очистки, а в процессе создания изображения он откидывается. Управляется ролик эксцентриковым кулачком, который в свою очередь приводится в действие соленоидом (рис.16).
После этого положительно заряженный тонер переносится на фотобарабан, на котором по-прежнему имеется отрицательное напряжение смещения. И уже с поверхности фотобарабана тонер счищается очистительным ракелем блока очистки фотобарабана (рис.17).
Заканчивается создание полноцветного изображения фиксацией тонера на бумаге с помощью температуры и давления. Лист бумаги проходит между двумя роликами блока фиксации (печки), разогревается до температуры порядка 200 ºС, тонер расплавляется и вдавливается в поверхность бумаги. Для предотвращения прилипания тонера к печке на нагревательный вал подается отрицательное напряжение смещения, в результате чего отрицательный тонер-порошок остается на бумаге, а не на тефлоновом валу.
Мы рассмотрели принцип работы только одного принтера одной фирмы. Другими производителями могут применяться и иные принципы формирования изображения и другие технические решения при построении принтеров, однако, все эти решения будут весьма близки к тем, что были рассмотрены ранее.
18.03.2011 0 18544
Разработки первых принтеров начались ещё в 19-ом веке - в 1835 году! Да, да, да - уже в то далёкое время планировалось создание первых принтеров! Такие устройства изначально планировалось использовать лишь в одних банках, однако о компьютерных технологиях тогда не могло быть и речи, поэтому идеи о создании первых принтеров отодвинулись почтина 130 лет.
Матричные принтеры
Самые первые принтеры, которые появились были матричные. Механизм этих устройств изобрела компания Seiko
Epson
ещё в 1964 году. В матричных принтерах изображение создаётся благодаря печатающей головке, состоящей из комплекта иголок, которые приводятся в действие электромагнитами. Головка с иглами движется построчно вдоль листа, кроме того иголки в это время ударяют по бумаге через красящую ленту, что позволяет формировать точечное изображение.
Но матричный принтер имеет несколько недостатков, например, печатает плохо и громко. По этой причине разработчики решили изобрести устройство, которое будет печать лучше, тише и стоить дешевле. В результате этого был изобретён лазерный принтер.
Лазерный принтер
Создание первого в мире лазерного принтера началось в 1969 году, а уже через два года появился первый образец. Однако в массовую продажу первый лазерный принтер поступил лишь только в 1977 году, который назывался Xerox 9700 Electronic Printing System .
В 1984 году компания Hewlett Packard выпустила свой первый лазерный принтер - LaserJet , а в 1990 году была выпущена серия LaserJet III , использовавшая технологию RET , обеспечивающая наилучшее качество печати для того времени. В 1993 году уже стали доступны цветные лазерные принтеры, но стоили они больше 12 тысяч долларов и купить их могли далеко не все.
Струйный принтер
Принцип струйной печати был известен ещё в начале 20-го века. В 1977 году компания Siemens первый струйный принтер, а в 1987 году был создан струйный принтер с улучшенным пьезоэлектрическим исполнительным механизмом. В 1994 году вышла в свет модель Stylus 800 от Epson , в которой использовалась головка с многоуровневым исполнительным механизмом, что давало возможность снизить потребление расходных материалов и сделать меньше размеры головки самого устройства.
История создания лазерного принтера, как ни странно уходит достаточно далеко вглубь XX века, аж в 1938 год тем самым практически опередив историю создания ЭВМ . Сам лазерный принтер, конечно же, был изобретен намного позже, в 1971 году, а в 1938 году были лишь заложены принципы работы подобных устройств.
И так начнем с самого начала. В 1938 году Честер Карлсон, студент юридического факультета разработал технологию переноса сухих чернил на бумажный носитель при помощи статического электричества – то же самое используется и в современных лазерных принтерах. Причиной, толкнувшей молодого юриста на изобретение нового метода печати изображений, над которым он кстати работал несколько лет, стало плохое качество ксерографических изображений, получаемых в то время при помощи мимеографов – старых копировальных аппаратов. Мимеограф или ротатор был изобретен Томасом Эдисоном и предназначался для создания небольшого количества копий книг и другой печатной продукции. Хотя они и были ноу-хау того времени из-за существенных недостатков (плохого качества копии и дороговизны отпечатка) не получили широкого применения.
Так вот, молодой студент придумал метод, который был назван электрографией. Карлсон пытался найти компанию, которая бы внедрила его идею в жизнь. Он обращался в пресловутую IBM и даже в военное ведомство США, но везде получал отказ. Лишь в 1946 году он нашел компанию, которая нашла в идее молодого изобретателя рациональное зерно и практичность. Этой компанией была Haloid Company, позже переименованная в небезызвестную Xerox.
Первое устройство Xerox, использующее метод электрографии вышло на рынок под названием Model A в 1949 году. Его нельзя было назвать лазерным принтером, это всего лишь был достаточно громоздкий прибор, чтобы добиться копии документа от которого, приходилось проделывать вручную несколько операций. Но все же Model A была первым электронным устройством, использующим метод нанесения сухого тонера на бумагу при помощи электростатики. Десять лет спустя в 1959 году компания выпускает первый ксерограф Xerox 914, который был способен выдавать 7 копий в минуту и работал полностью в автоматическом режиме. По сути Xerox 914 стал прообразом или прародителем всех последующих копиров и лазерных принтеров.
Идею создания именно лазерного принтера с использование лазерного луча, что и положило основу названия подобных устройств, Xerox начала осуществлять с 1969 года. Через два года в 1971 благодаря сотруднику компании Гэри Старкуезеру, который смог дополнить технологию работы существующих копиров лазером, появился первый образец, но в серийное производство он не попал, так и оставшись опытным. Лишь через шесть лет в 1977 году свет увидел первый серийный лазерный принтер Xerox 9700 Electronic Printing System. Хотя он и не был настольным устройством (из-за своих габаритов и цены), обладал очень хорошими характеристиками. Он мог печатать 120 страниц в минуту – до сих пор этот показатель не побит ни одним из современных лазерников.
Первый настольный лазерный принтер был создан в 1982 году другой компанией Canon и носил название LBR-10. На следующий год была представлена еще одна модель Canon LBR-CX. Сама компания не смогла эффективно продвинуть ее на рынок, поэтому обратилась с предложением о сотрудничестве к Hewlett-Packard. Результатом такого союза стали лазерные принтеры HP LaserJet увидевшие свет в 1984 году. Хотя их характеристики по сравнению с Xerox 9700 были весьма скромными (8 страниц в минуту), но благодаря доступной цене и хорошему качеству печати к 1985 году компания Hewlett-Packard завоевала почти весь сегмент рынка настольных лазерных принтеров.
С появлением сменных картриджей с тонером лазерный принтер стал по настоящему доступным печатающим устройством. В 1986 году появилась целая отрасль, занимавшаяся производством и утилизацией картриджей для лазерников.
Изобретение принтера, вне всякого сомнения, один из самых великих научных переворотов в истории печати после появления печатного станка Гутенберга.
Острая необходимость в принтере возникла в 1950-х годах, когда появились электронные вычислительные машины. Вычисления перепечатывались большой командой машинисток, которые день и ночь строчили на пишущих машинках.
Пишущая машинка XIX века.
Для компаний это было не только затратно, но и чревато ошибками. И тогда ученые задумались о том, как соединить компьютер с печатной машинкой. Так возникло устройство Uniprinter.
Для печати использовался так называемый лепестковый механизм: печатные знаки были нанесены на металлические подвижные лапки, похожие на лепестки. Лапка-лепесток с тем или иным знаком прижималась к бумаге через красящую ленту, оставляя оттиск. Поменяв «лепестки», можно было изменить шрифт или алфавит. За минуту машина печатала до 78 тыс. символов, что в сотни раз быстрее скорости самой проворной машинистки.
Первый коммерческий ксерографический аппарат Model A.
Далее печатные технологии стали развиваться по нарастающей.
Принцип работы матричных принтеров во многом похож на Uniprinter. С той разницей, что печать на бумаге получалась не за счет оттиска, а за счет маленьких иголочек, из набора которых формировался необходимый символ.
Параллельно с игольчатым принципом разрабатывались технологии струйной печати. Научную основу в этом направлении заложил британский физик и нобелевский лауреат Лорд Рэлей, который еще в XIX веке изучал распад струи жидкости и формирование капель.
Разные компании предлагали свои способы печати управляемыми струями чернил. Однако у всех было нечто общее. На дне емкости с чернилами формировалась капля, которая при помощи пьезоэлектрического эффекта или повышения температуры выстреливала на бумагу. Эта технология была доведена до ума лишь к концу 1970-х годов.
Лазерный принцип печати, вопреки распространенному убеждению, появился задолго до матричных и струйных принтеров - в конце 1930-х годов. Он основан на электрографическом методе печати, изобретенном американцем Честером Карлсоном.
Честор Карлсон со своим изобретением.
На алюминиевый цилиндр (фотобарабан) подается отрицательный заряд, а затем лазерный луч снимает этот заряд там, где необходима печать. Далее на барабан наносится порошкообразная краска, которая прилипает в «обеззаряженных» местах. И когда барабан соприкасается с бумагой, на ней остается отпечаток, который благодаря высокой температуре надежно приклеивается к поверхности.
Этот принцип применялся в первых копировальных аппаратах. А в 1969 году специалисты компании Xerox нашли способ превратить копир в принтер. Таким образом, именно Xerox стоит у истоков лазерной печати, а принтеры Xerox до сих пор пользуются заслуженным спросом как у домашних пользователей, так и у офисных работников.
Современный принтер производства компании Xerox.
Однако не всем из них известно, что не так давно появилась новая, твердочернильная технология печати, по некоторым параметрам превосходящая лазерную. В настоящее время Xerox является единственной компанией, выпускающей твердочернильные принтеры.
Впрочем, твердочернильная технология – это уже отдельная тема.