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什么是打印机?打印机的工作原理?

来源:
2023-01-10
类别:基础知识
eye 79
文章创建人 拍明芯城

  令人惊讶的是,您坐在电脑前阅读这些单词;回到 15 世纪,阅读同样令人惊叹 他们在一本书中。那是在那个时候 印刷 技术大放异彩 现代印刷机的发明使 书籍将以成百上千的复制,而不是 费力地抄出来,一次一个,手抄。虽然 报纸、书籍和各种其他印刷材料现在都是 在线转移,印刷在今天和以前一样重要 去过。现在环顾你的房间,你会看到各种各样的 印刷的东西,从你身上的贴纸 计算机 到T恤上 你的背部和墙上的海报。那么印刷究竟是如何进行的 工作?让我们仔细看看!

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  照片:马铃薯印刷:这是我们大多数人学习的印刷方式。这是浮雕印刷的一个例子,其中在将纸张压在纸上之前,将墨水涂在凸起的表面上(马铃薯表面尚未切掉的部分)。

  什么是打印?

  打印意味着复制文字或图像 纸卡 塑胶、织物或 另一种材料。它可以涉及制作单个的任何事情 复制一幅无价之宝的画作,跑掉数百万 最新哈利波特的副本。为什么叫印刷?这 “印刷”这个词最终是一个拉丁词, Premĕre哪 手段按下;几乎每种类型的印刷都涉及压制 一件事对另一件事。

  

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  照片:一台典型的老式木制印刷机,由本杰明使用。 富兰克林在1730年左右。照片来自Carol M. Highsmith档案馆的Carol M. Highsmith's America Project, 礼貌 美国图书馆 国会.

  尽管有许多不同的变化,但通常打印涉及 将您的原始文字或艺术品转换为可打印的形式, 称为 印版,用墨水覆盖然后按下 反对纸片、卡片、织物或其他任何东西,使它们变成 原作的忠实复制品。一些流行的形式 打印,例如 复印 和 喷墨 和 激光打印工作 通过将墨水转移到纸张上 热 或 静电 和我们 这里就不讨论了;本文的其余部分专门介绍 使用印刷机和墨水进行传统印刷。

  打印是一项艰苦的体力劳动,因此通常在 机器 称为 印刷机.最简单(也是最古老的)一种 压力机是一个大桌子,配有头顶螺钉和杠杆 迫使印版牢固地贴在纸张上的机构。 像这样的手动印刷机仍然偶尔用于生产少量印刷材料。 在天平的另一端,现代印刷机用于印刷书籍, 报纸和杂志使用旋转的圆柱机构 高速每小时生产数千份。

  

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  动画:传统印刷机的工作原理。1)将要打印的原始项目(通常是金属类型,黑色)正面朝上放在桌子上(浅灰色),并用墨水(蓝色)均匀覆盖。您将要打印的纸张放在木框上,然后沿着印刷机下方的桌子滑动。2) 压力机由两个块(深灰色和浅灰色)组成,由坚固的木框架(棕色)支撑的螺钉机构固定在一起。3) 当您转动杠杆时,下块(称为压板 (4))向下拧紧并将包含纸张的框架紧紧地均匀地压在墨水类型 (5) 上。最后,松开螺钉并从框架中取出打印的纸张。

  印刷类型

  三种最常见的印刷方法称为浮雕(或凸版印刷), 凹版(或凹版)和偏移。这三者都涉及转移 从印版到正在打印的任何东西的墨水,但每一个 工作方式略有不同。首先,我们将比较这三者 带有快速概述的方法,然后我们将在 更多细节。

  救济 是最熟悉的印刷方式。如果您曾经制作过 土豆印花或使用老式的 打字机,您已使用 浮雕印刷。基本思想是你做一个颠倒, 粘附(浮雕)版本的任何您想要打印在 印版的表面,只需用墨水覆盖即可。因为 印刷表面在印版其余部分上方,只有这部分 (而不是背景)捡起任何墨水。推动墨版 对着纸张(或您正在打印的任何内容)和右边的圆形印刷 副本立即出现。

  凹版 与凸版印刷完全相反。而不是提高 印版上的打印区域,您将图像挖掘或刮入其中(a 有点像挖坟墓,因此得名凹版印刷)。当你想 从印版打印,涂上墨水,使墨水填满 你挖出来的地方。然后你把盘子擦干净,这样墨水 从表面移除,但留在您雕刻的凹陷中 外。最后,将盘子用力按压在纸上(或其他 您正在打印的材料),因此纸张被推入墨水中 洼地,只从那些地方拾取模式。

  抵消 印刷还可以将墨水从印版转移到纸上 (或其他材料),但不是将板直接压在纸上,而是有一个 涉及额外的步骤。墨版压在软辊上, 将打印的图像转移到其上,然后滚筒压榨 贴在印刷表面上,而不是直接使用印刷机 打印表面,打印的图像首先偏移到 滚筒,然后才转移。胶印停止 印版因纸张上的重复印模而磨损, 并始终如一地生产出更高质量的打印件。

  

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  照片:三种最常见的打印类型: 左:浮雕 - 当两者压在一起时,打印块的凸起部分(灰色)将墨水(红色)转移到纸张(白色矩形,顶部有黑色轮廓)上。中间:凹版印刷 - 当纸张被紧紧压入印刷块时,在印刷块中挖出的凹槽会将墨水转移到纸张上。右:偏移 - 旋转滚筒(蓝色)将墨水从印版转移到纸张上,两者从未接触过。

  凸版印刷

  500 多年来,大多数大批量、低质量的印刷材料 用凸版印刷机生产,或多或少 印刷机的复杂版本 约翰内斯·古腾堡 发明于15世纪。在最简单的一种 凸版印刷,称为 平板压力机 或 压板机,论文是 支撑在称为压板的扁平金属板上,该板位于 在第二个平板下方,装有该物品的浮雕版本 要打印(换句话说,印刷板)。印刷 印版上覆盖着墨水(用手、刷子或 自动滚筒),在纸张紧紧压在纸上之前,并且 然后被释放。该过程可以重复任意次数。

  

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  照片:老式钥匙 打字机 通过浮雕印刷在纸上生成图像。当您按下某个键时,这些金属类型的字母会向上翻转,并将一块墨水织物压在纸上。这些字母是反向铸造的,因此,当它们碰到纸张时,印刷的印模会以正确的方式出现。像这样的打字机现在基本上已经过时了,但是当你找到它们时,使用起来非常有趣——虽然有点嘈杂!

  平板印刷机通常是所有印刷方法中最慢的,因为 不断抬起和上墨印版需要时间,并且 装入和取出纸张。这就是为什么大多数 凸版印刷机使用旋转圆柱体代替一个或两个 平板床。在一种类型的机器中,称为 平板气缸 印刷机,印刷板安装在平床上,该平板会移动 当圆柱体经过它时来回移动,给它上墨,按下 纸贴在上面,然后再次将打印的纸张抬起。 这大大加快了打印速度,但加载和删除 纸张仍然是一个缓慢的过程。最快的凸版印刷机,称为 旋转网进料 印刷机,有弯曲的印版包裹 在旋转的金属圆柱体周围,它们压在纸上 从称为网的巨大卷中自动喂食。报纸是 在这样的机器上打印,通常打印 纸张一次可以生产数千份。

  凹版印刷

  最简单的凹版印刷是 雕刻,其中艺术家绘制 图片通过轻轻划伤表面 铜 板那 已彻底涂上 酸-耐化学性。 当艺术家刮掉时,闪亮的铜线被揭示出来。然后将板浸入酸中 所以裸露的铜线被蚀刻 (吃掉更深的金属)被酸,而其余的 板保持不变。然后是耐酸化学品 洗掉留下一个铜印版,从中抽出一些 副本,称为 版画,可以打印。传统雕刻和 蚀刻是一个相当费力的过程,因此它主要用于 艺术家制作相对少量的(原始)手绘图片。

  一个类似但更快、更有效的过程,称为 照相凹版印刷 被使用 商业上生产大量高质量印刷品。 而不是缓慢而费力地绘制图像,而是要 打印被转移 照相 在铜印刷上 板(“照片”),然后蚀刻到其中(“凹版印刷”)。一次 该印版已经生产完成,用于在 平板印刷机(用单张印刷纸送入)或旋转卷筒印刷机 被称为 凹版印刷 机器。光面杂志和纸板 包装容器通常以这种方式印刷。

  胶印

  当今最常见的印刷类型使用一种称为 抵消 光刻 (通常缩写为“胶印光刻”),这是一个 比听起来简单得多。正如我们已经看到的,偏移量 仅表示印版不直接接触 最终印刷表面(纸张或任何可能的东西);相反 中间滚筒用于传输打印的图像 一个对另一个。但是光刻呢?

  

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  照片:用于制作小份周报的现代胶印机。请注意顶部滚筒上的最终打印副本和中间正下方的偏移圆柱体。照片由高级飞行员Dilia DeGrego提供,由美国空军提供。

  平版印刷的字面意思是“石头书写”,一种从表面打印的方法 1798年由德国演员和剧作家阿洛伊斯·塞内费尔德发明的石头。他拿了一个大 石头,并用蜡笔在上面画了一个设计。然后他蘸了 石头在 水 所以石头的部分没有被蜡笔覆盖 变湿了。接下来,他将设计蘸上墨水,所以墨水只粘住了 到石头的打蜡部分,而不是潮湿的部分。所以现在他 有一个有墨水的“印刷板”(或印刷石,如果你愿意) 他可以按在纸上复印。光刻避免了 需要制作传统的印版,因为两者都需要 浮雕和凹版印刷。

  

一名男子操作一台旧的机械胶印机。


  照片:一台小型胶印机。请注意从左侧进纸的纸张以及转移纸张并复制图像的滚筒。照片由J. Pond提供,由Defense Imagery提供。

  现代胶印印刷机使用其更新版本 用薄金属印刷代替石头的基本思想 盘子。首先,传输要打印的图像 照相到盘子上。板的部件,其中 打印的图像涂有清漆(透明清漆),因此它们会吸引墨水,而 盘子的其余部分涂有口香糖,因此可以吸引水。这 金属板围绕印刷滚筒弯曲并压在 一系列滚筒,用水弄湿它们,然后刷 他们用墨水。只有板的上漆部分(那些 打印)拿起墨水。墨版压在柔软的 橡胶 (偏移)圆柱体,称为毯子圆柱体,并转移其 图像横跨。然后,橡皮布滚筒压在纸张上 并进行最终打印。高速胶印光刻印刷机是 卷筒纸(来自纸筒),可以生产大约 20 公里的东西 (~12英里)一小时内的印刷材料!

  其他类型的印刷

  浮雕、凹版和胶印用于打印绝大多数 书籍、杂志、海报、头文具和其他印刷品 我们周围的材料,但其他几种方法用于 打印其他内容。例如,T恤设计通常是 通过称为 丝网印刷 (有时 称为丝网印刷)。这涉及覆盖要打印的文章 (类似于空白棉质衬衫)带有网状屏幕和 模板,然后用刷子在网格上擦拭墨水。墨水转移 通过网状物到达下面的织物,除非它被堵塞的地方 通过模板上的图案这样做。 珂罗版 (也称为 照相明胶)是一种不太常见的技术,其中 明胶涂层印版由优质原件制成 使用一种摄影方法。它产生精细的细节 复制品,仍然用于制作高质量的印刷品 画。

  黑白、灰度和彩色打印

  

胶印机再现为模拟的黑白半色调图像。


  照片:半色调:这是上面的同一张照片,因为报纸可能会使用不同大小的黑色墨水打印它。如果你眯着眼睛,或者从远处看,你可以看到它看起来像是用许多不同深浅不一的灰色打印的,即使它实际上只使用一种颜色的墨水(黑色)。实际上,报纸使用的点比这小得多——我们夸大了,所以你可以看到它是如何工作的。照片由高级飞行员Dilia DeGrego提供,由美国空军提供,并通过解释进行模拟半色调处理。

  传统上,印刷机使用单一颜色的墨水(黑色)来 制作基本的黑白文本,但打印照片和艺术品 要困难得多,因为它们确实需要打印 多种颜色或多种灰色阴影。当人们发现如何使用 什么叫 半 色调 方法。这是一种将照片和图纸转换为由微小图像制成的简单方法 不同大小的黑点,给人的印象是它们是由许多不同深浅的灰色制成的。 换句话说,这是一种仅使用黑色墨水制作令人信服的灰度图像的方法,它依赖于愚弄你的眼睛。 通过视错觉。

  要以全彩色打印,您需要使用至少四种不同的墨水:三种 原墨颜色和黑色。大多数人都知道你可以生产 任何颜色的光 添加 一起不同量的 红色、绿色和蓝色 光;这就是 电视 或 液晶电脑屏幕 工程。 彩色墨水以不同的方式工作 减去 颜色:它们吸收一些落在它们身上的光线并反射 其余的进入我们的眼睛 - 所以它们看起来的颜色是有效的 从原始入射光中减去。如果您有喷墨打印机 带有可更换墨盒的打印机,您将知道您可以打印 白纸上的任何颜色使用三种颜色青色(一种 绿松石蓝色)、洋红色(红紫色)和黄色。 从理论上讲,您可以生产具有等量青色的黑色, 洋红色和黄色,但实际上您还需要第四种墨水来 产生深邃令人信服的黑色。这就是为什么 全彩印刷 经常 简称为 四色工艺, 有时作为 CMYK 打印 (青色、品红色、黄色和 K 表示“钥匙”,打印机的单词通常表示黑色), 有时(因为每种颜色必须单独打印)作为 分色 印刷。 就像黑白印刷一样,半色调工艺也可以 用于创建不同深浅的颜色。

  

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  照片:彩色打印:使用黑色、品红色、青色和黄色墨水,您可以打印任何您喜欢的颜色。

  为什么彩色印刷更贵?

  彩色打印成本 多 不仅仅是黑白打印,对于 各种原因。首先,也是最明显的,有四种墨水 涉及而不是只有一个,每个都由自己的打印 印版,所以单独制作印版的成本是 好几倍。二、彩色印刷机需要能够 将四种墨水一个接一个地打印在页面上,完美 对齐,因此它们需要更加复杂和 精确。第三,需要额外的时间和精力 操作打印机以检查颜色是否已对齐,以及 成功复制,因此涉及更多的人力。 最后,因为彩色印刷通常用于复制 照片,较重,更光滑,更昂贵的纸张通常是 需要做到公正。

  有时设计师通过使用不同的 彩色纸和墨水。因此,与其在白色上打印黑色墨水 纸,他们可能会在红纸上打印黑色墨水或在黄色纸上打印红色墨水 纸。这实现了丰富多彩的效果,但降低了成本 仍然只使用一种颜色的墨水。另一种选择是 用 专色印刷,其中单, 特殊混合颜色应用于黑白文档 - 尽管 这是劳动密集型的,可以比四色更昂贵 印刷。另一种选择是使用双色或三色打印,其中打印页面 黑色和一两种其他颜色。如果您只使用青色 和洋红色墨水,例如,您可以创建整个系列的红色 和蓝色并打印相当多彩的页面,而无需花费 四色印刷。另一种选择是打印一些带有 四色印刷和其他只有黑白的页面。书 包含照片的照片通常是这样制作的,带有艺术页面 通过四色工艺打印在装订好的光面纸上 内部文本页面打印有黑白处理 普通纸。

  谁发明了印刷术?

  如果你的直接答案是“约翰内斯·古腾堡”,你只是 对了一半。正如这次印刷历史之旅将 告诉你,这位著名的德国人只出现在故事的一半——众多制作的人之一 打印今天的样子。

  

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  艺术品:Ottmar Mergenthaler革命性的Linotype排版机的图纸,取自他的原作 美国专利#543,497:打字机, 由美国专利商标局提供。

  ~公元前3000-1000年:古巴比伦:人们使用图章石(切割图案的石头) 它们的表面)蘸有颜料(漆) 以打印其签名 在凹版印刷的早期例子中。

  ~公元前30年–公元500年:古罗马:奴隶费力地手工抄写手稿。

  公元105年:中国人发明了第一个 纸,基于树皮。

  ~公元500年:中国完美印刷从单一 木 块进入其中 设计是缓慢而费力地雕刻的。

  ~公元751年:一本名为 木谷亭旺 大达拉尼京 (大陀罗尼经)用木块印刷。今天,它被认为是世界上现存最古老的印刷文本。

  ~公元900年:木版印刷在高丽(一个从10世纪持续到14世纪的韩国王国)进一步发展。

  ~公元1040年(11世纪):中国印刷商称为 毕胜 发明了活字印刷的想法。他做了很多小 黏土 块 每个都包含一个单独的浮雕字母或字符,并将它们重新排列在印刷框架中,以便他可以打印许多不同的东西。不幸的是,由于中文可以使用数千种不同的字符,因此这个想法并没有立即流行起来;印刷商更喜欢使用雕刻的木块。

  11-13世纪:在高丽,学者们制作了 大藏经韩文,雕刻在大约 81,000 块木制印刷块上的佛教经文集。

  12-14世纪:技术 造纸 从东方转移到西方国家。

  1300年代后期:雕版印刷首次在欧洲使用。

  1377年:在高丽,一本两卷本的书名为 直指 (禅宗佛教教义选集)比古腾堡早近 80 年用金属字体印刷。只有一份副本幸存下来,目前保存在首尔的韩国国家博物馆。

  1450: 约翰内斯·古腾堡 开发第一台使用活字金属的现代印刷机 (每个小印刷字母或字符都用金属浮雕铸造)。请注意,他既没有发明印刷机,也没有发明活字印刷机:他的创新是以一种强大的新方式将这些东西结合在一起,并在世界上迅速流行并传播。

  1456年:古腾堡印刷了著名的 古腾堡圣经.

  ~1500年:数以千计的印刷商采用了古腾堡的方法,数百万本书正在印刷。

  1798年:德国演员和作家 阿洛伊斯·塞内费尔德 发明了平版印刷,即现代胶印中使用的水和油脂印刷工艺。

  1800年:英国贵族 查尔斯,斯坦霍普伯爵 制作第一个 铁 印刷机。

  1803年:亨利和西利·福德里尼耶兄弟发明了现代造纸机,基于一系列排成一排的巨大滚筒。

  1814年:很久以前 电力 变得广泛可用, 弗里德里希·国王 发明蒸汽驱动印刷机,以加快费力的印刷过程。它是一种平板气缸压力机,其中 气缸由 蒸汽机.

  1846: 理查德·马奇·霍伊 开发了用于报纸印刷的轮转印刷机,后来对其进行了完善,使其能够以每小时 20,000 页的速度在纸张的两面打印。

  1863: 威廉·布洛克 发明了Web-Feb轮转印刷机,用于用巨大的纸卷印刷报纸。

  1868: 克里斯托弗·莱瑟姆·肖尔斯 开发了一种用于打印个人信件和其他文字的机器——带有QWERTY键盘的打字机。

  1880年代:美国兄弟马克斯和路易斯·利维开发了半色调印刷术。

  1886: 奥特马尔·梅根塔勒 发明了 打字机,一种通过一次铸造整行书籍或杂志在印版中创建“热金属”类型的自动化方法。排版,因为这项创新是 已知,允许报纸比以往任何时候都更快、更高效地印刷。

  

从现场看到的老式Linotype机器。摄影:Carol M Highsmith。


  照片:从侧面看的老式Linotype机器。 操作机器的人在键盘上输入文本(底部)。 然后,机器为每行文本创建一个模具,该模具填充有熔融金属以形成 可用于打印的行。 摄影:Carol M. Highsmith,来自Carol M. Highsmith档案馆的Gates Frontiers Fund Colorado Collection, 美国国会图书馆,印刷和照片司。

  1887年:美国发明家 托尔伯特·兰斯顿 开发了一种名为Monotype的竞争对手排版系统,该系统将每个字母或字符设置为一个 单独的类型而不是整行。

  1905年:Ira Rubel开发了胶印术。

  1912年:瑞士的沃尔特·赫斯(Walter Hess)是最早进行实验的人之一 光栅印刷 (将镜头放在打印纸上以制作3D效果)。

  1938: 切斯特卡尔森 发明了 影印机 (一种使用静电几乎立即复制文档的方法),尽管在第一台商业复印机开始销售之前又过了十年,并且这项发明直到 1960 年代和 1970 年代由施乐公司上市才被广泛采用。

  1949年:发明了照相排版机,它通过照相方法而不是使用“热金属”来生产字体。 首先是Lumitype,由法国人René Higonnet和Louis Moyroud在ITT发明。后来由美国Lithomat公司开发,该公司将机器作为Lumitype Photon销售。

  1967年:施乐公司的加里·斯塔克韦瑟(Gary Starkweather)有了开发一个想法。 激光打印机,并最终在10年后获得专利。按照今天的标准,他生产的机器非常大和笨重。

  1980 年代:Stratasys 的 Scott Crump 开创了现代方法 3D打印 称为熔融沉积建模(从热塑料中逐层构建 3D 对象)。

  1984年:史蒂夫·乔布斯(Steve Jobs)推出了苹果Macintosh计算机(松散地基于早期的施乐Alto),该计算机与紧凑且(相对)价格合理的激光打印机合作,开始了桌面出版的革命。

  1989年:蒂姆·伯纳斯-李(Tim Berners-Lee)撰写了一份名为 万维网,这使得可以立即发布文档并在几秒钟后在世界其他任何地方查看它们,使用 互联网.


责任编辑:David

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