В 1297 году магистрат Цзин-тэ Ван Чен напечатал трактат о сельском хозяйстве и методах ведения сельского хозяйства под названием "Нунг Шу", используя усовершенствованный процесс работы с древесиной, который позволял сделать ее более прочной и точной. Он также создал вращающийся стол для наборщиков, что привело к увеличению скорости печати. Считается, что "Нунг Шу" стала первой в мире книгой массового производства. Она была экспортирована в Европу и задокументировала многие китайские изобретения, которые раньше приписывались европейцам. Метод ксилографии, разработанный Ван Ченом, продолжал использоваться печатниками в Китае.

Печатный станок появился в Европе только спустя 150 лет после изобретения Ван Чена в Китае. Изобретатель Иоганн Гутенберг, который был ювелиром, начал экспериментировать с печатью в Страсбурге, Франция в 1440 году, когда он был политическим изгнанником из Майнца, Германия. Несколько лет спустя Гутенберг вернулся в Майнц, и к 1450 году печатная машина была усовершенствована и готова к коммерческому использованию: это была машина для типографии Гутенберга.

Гутенберг внес существенный вклад в создание европейской версии подвижного шрифта, заменив дерево металлом и печатая каждую букву. Чтобы сделать этот шрифт доступным в больших количествах и на разных этапах печати, Гутенберг применил концепцию литья реплик, при которой буквы создавались в обратном порядке из латуни, а затем из этих форм изготавливались копии путем заливки расплавленного свинца. Исследователи предположили, что Гутенберг использовал систему литья в песчаные формы, в которой для создания металлических форм использовался резной песок. Он также изготовил свои собственные чернила, которые были предназначены для нанесения на металл, а не на дерево. Гутенберг усовершенствовал метод выравнивания бумаги для печати с помощью винного пресса, который был модернизирован в его конструкции печатного станка. Буквы были сконструированы таким образом, чтобы они равномерно подходили друг к другу и создавали ровные линии букв и последовательные столбцы на плоском носителе.

Иоганн Гутенберг, финансируя свой проект за счет займа у Иоганна Фуста, приступил к печати календарей, брошюр и других однодневок, а в 1452 году выпустил единственную книгу, вышедшую из его магазина - Библию. Гутенберг использовал для создания этой книги 300 отдельных штампованных буквенных блоков и 50 000 листов бумаги. Он напечатал 180 экземпляров 1300-страничной Библии, 60 из которых были на пергаменте. Каждая страница содержала 42 строки текста готическим шрифтом с двойными столбцами и некоторыми цветными буквами. Существует 21 полная копия Библии Гутенберга и четыре полных копии версии на пергаменте, и многие фрагменты книг сохранились до наших дней.

В 1455 году Фуст нарушил условия соглашения и лишил Гутенберга права выкупа, что привело к судебному процессу. В результате все оборудование Гутенберга перешло в руки Фуста и Петера Шоффера из Гернсхайма, бывшего каллиграфа. Несмотря на это, считается, что Гутенберг продолжал печатать и возможно выпустил Католикон - латинский словарь в 1460 году. Однако после этого Гутенберг прекратил любые попытки печатать, возможно, из-за проблем со зрением. Он умер в 1468 году.

После того, как пресс Гутенберга был приобретен, Шоффер начал его использовать и считается более технически подкованным печатником и типографом, чем Гутенберг. Он выпустил известную версию Книги Псалмов с трехцветным титульным листом и использованием различных шрифтов внутри книги в течение двух лет после захвата прессы Гутенберга.

Особенностью этого издания является впервые в истории включение колофона - раздела книги, содержащего подробную информацию о публикации. Известно, что до сих пор существует десять экземпляров этого издания Псалтири.

Распространению книгопечатания как профессии способствовали рабочие в Германии, которые помогали Гутенбергу в его первых экспериментах с печатью и затем стали печатниками, обучая ремеслу других. В 1465 году печатный станок был доставлен в Италию, где к 1470 году итальянские печатники начали успешно торговать печатной продукцией.

В 1470 году немецкие печатники были приглашены для установки типографий в Сорбонне в Париже, где тамошний библиотекарь выбирал книги для печати, в основном учебники для студентов. К 1476 году другие немецкие печатники переехали в Париж и создали частные компании.

Испания приветствовала немецких печатников в 1473 году в Валенсии, а затем в Барселоне в 1475 году. В 1495 году Португалия пригласила печатников в Лиссабон.

Изобретение Гутенберга было привезено в Англию в 1476 году Уильямом Кэкстоном, который много лет жил в Брюгге, Бельгия. Он отправился в Кельн в 1471 году, чтобы научиться печатать и открыть свою типографию в Брюгге для публикации собственных переводов различных произведений. Вернувшись в Англию, он основал типографию в Вестминстерском аббатстве и работал печатником на монархию до своей смерти в 1491 году.

Печатный станок стал распространяться по всему миру, что в свою очередь означало более широкое распространение идей, которые угрожали железным властным структурам Европы. В 1501 году папа Александр VI предупредил, что он будет отлучать от церкви всех, кто будет печатать рукописи без одобрения церкви. Однако через двадцать лет после этого книги Жана Кальвина и Мартина Лютера начали активно распространяться, воплощая в жизнь то, чего опасался Александр.

Коперник продолжил эту угрозу, опубликовав свой труд "О вращении небесных сфер", который был признан ересью церковью.

К 1605 году по всей Европе начали появляться газеты, формализовав вклад печатного станка в рост грамотности, образования и доступность единообразной информации для простых людей. В Страсбурге уже печаталась первая официальная газета "Relation".

Древность и Средние века. Все натуральное

Люди пользуются чернилами уже как минимум 7 тысяч лет, а может, и больше. К числу первых сообществ, достоверно использовавших чернила для письма, относятся древние царства Египта и Китая: там чернилами начали пользоваться уже в 4-5 тысячелетии до нашей эры.

И китайские, и египетские чернила хранили в виде твердых стиков и размешивали в воде непосредственно перед использованием. Черный цвет давала сажа (от жженого дерева или кости), красный – охра. Известны египетские рецепты: жидкую основу делали из воды с добавлением гуммиарабика (смолы акаций или вишни), растительных масел и уксуса.

У Плиния-старшего мы находим больше десятка рецептов чернил, в том числе невидимых – из сока молочая. Плиний знал и рецепт железисто-галловых чернил. В основе этого рецепта – любопытный естественный продукт, а именно дубовые галлы. Часто их называют орешками, но галлы – это не орехи, а образования на дубовых листьях, в которых растут личинки гусениц-орехотворок.

В дубовых галлах много танинов, которые в реакции с солями железа образуют окрашенные в темный цвет комплексные соли – пигмент старинных чернил. Чернильные орешки выдерживали в уксусе, а затем засыпали железными опилками, ржавчиной или железным купоросом; с некоторыми нюансами эта технология получения чернил просуществовала до XIX века.

В средней полосе России дубовые орешки достать труднее, чем в Европе, поэтому железистые чернила часто делали на основе других богатых танинами продуктов – в основном дубовой или ольховой коры. Использовались и чернила, по древнему рецепту замешанные на воде, с сажей и камедью.

Составители берестяных новгородских грамот почти не пользовались чернилами – они просто царапали на бересте металлическим писалом. Археологи нашли всего несколько, предположительно, чернильных грамот; анализ показал, что на них писали сажевыми чернилами (но это неточно).

Начало книгопечатания. Чернила Гутенберга

Первый книгопечатник Иоганн Гутенберг изобрел не только печатный станок, но и чернила для него – и к задаче, судя по всему, подошел так же, как подошел бы современный химик-технолог. Гутенберг определил свойства нужных чернил: они должны были быть достаточно густыми и вязкими, чтобы не стекать с металлических литер.

Для этого подходили саженные краски на масляной основе, которые в начале XV века уже использовали граверы. Чернила Гутенберга в целом повторяли состав краски для гравюр. Черный пигмент в таких чернилах – это графит; под микроскопом можно увидеть его крупные блестящие частички.

Но четкость и яркость текста гутенберговских книг объясняются не только качеством пигмента. Как показал проведенный в восьмидесятые годы анализ, первопечатник добавлял в свой состав соединения олова и меди – вероятно, именно они сделали шрифт четче, долговечнее и ярче.

XV-XVII века. Развитие чернильной промышленности

Следом за Гутенбергом печатники начали экспериментировать с составом чернил, и к XVII-XVIII векам их производство превратилось в развитый и широко описанный раздел химической технологии. В чернилах использовались растительные масла (льняное, ореховое и другие) и канифоль (выделенное из смолы хвойных вещество). Типографы много экспериментировали с присадками: так, добавление скипидара в масло оказалось хорошим способом повысить клейкость чернил, а мыло помогало чернилам отставать от металлических литер.

В общих чертах процесс приготовления чернил выглядел так: в металлический котел наливали масло и долго грели его на огне – до тех пор, пока масло не становилось липким. Затем в горячее или охлажденное масло добавляли присадки. Так получалась масляная основа. Пигмент готовили отдельно. Черноту давала сажа, жженое дерево и кость; чернила других цветов получали, добавляя к основе минеральные и органические красители.

Самым популярным красным пигментом был кармин – краситель, который получали, обрабатывая массу кошенильного червеца. Оттенки оранжевого давала сиена – природный минеральный краситель, состоящий в основном из оксидов железа. За синий цвет отвечал краситель индиго, который до XIX века получали из растительного сырья, а позднее – берлинская лазурь, полученная в XVIII веке немецкими химиками. Сложные цвета получали, смешивая красители – так, смесь кошенили и берлинской лазури давала фиолетовый.

Технологии чернильного производства Нового времени касались только типографских красок; документы по-прежнему писали железистыми или сажевыми чернилами. Однако знания и технологии, накопленные типографами, пригодились в XIX и даже XX веке – для создания чернил для новых печатных устройств.

XIX век. Первая синтетика

В XIX веке в производстве красителей произошла технологическая революция. На основе выделенного из каменного угля вещества анилина химики научились делать красители, не уступавшие в яркости натуральным – они получили общее название анилиновых. Вы наверняка знакомы по крайней мере с одним из них – бриллиантовым зеленым, а в быту – просто зеленкой. Врачам и биологам хорошо знаком другой анилиновый краситель, метиловый фиолетовый – с его помощью исследуют бактерии.

В 1848 году академик Зинин нашел способ получения анилина, пригодный для промышленного использования; вскоре анилиновые краски захватили рынок. Яркие, а главное – дешевые красители вытеснили дорогую кошениль, индиго и другие естественные пигменты. Революция затронула и чернильную индустрию.

У анилиновых чернил были и достоинства, и недостатки. Они были дешевы, выпускались в широком ассортименте цветов, легко стекали с пера, в отличие от кислых железистых чернил не вызывали коррозии пера и хорошо хранились в упаковке.

Но на бумаге они вели себя не слишком хорошо: расплывались кляксами при увлажнении и быстро выцветали. Поэтому до середины прошлого столетия они конкурировали с традиционными железисто-галловыми и им подобными (в СССР, например, выпускались железистые чернила на соке коры кампешевого дерева).

XX век – век печатной машинки

Создателям печатных машинок пришлось решать задачи, схожие с теми, что стояли перед Гутенбергом и его последователями – в том числе и в вопросах композиции чернил. Или, вернее сказать, красящего напыления на ленте печатной машинки.

Напыление на лентах (сначала целлулоидных, позднее нейлоновых) должно было соответствовать ряду требований. Оно

не должно было осыпаться с ленты,

должно было легко переходить на бумагу при ударе литеры,

не должно было прилипать к литере и менять ее геометрию,

не должно было делать ленту хрупкой или разрушать ее,

должно было быстро высыхать на бумаге.

Кроме того, пигмент должен был хорошо прикрепляться к бумаге, не рассыпаться, не расплываться от влаги и подолгу сохранять цвет. Выполнение этих требований зависело от трех главных компонентов – основы, чернил и присадок.

На роль черного пигмента иногда выбирали и анилиновый краситель нигрозин, каменноугольную смолу и даже старые-добрые галловые пигменты. Но лучше всего подошли аналоги древнейшего черного пигмента – сажи. Цветные красители использовали и природные минеральные, и анилиновые.

Основа была, как правило, масляная. В ее состав входили – всегда в сложных комбинациях – глицерин, растительные масла (в частности, касторовое масло), иногда даже китовый жир. В качестве пластификаторов (присадок для повышения эластичности) использовали высокомолекулярные спирты и смеси органических фосфатов; в некоторых формулах можно было встретить соли алюминия. Вместе с глицерином они составляли защиту от высыхания: алюминиевые соли привлекали и удерживали воздушную влагу, а глицерин предотвращал испарение.

Современные чернила для принтеров: сложная задача и сложный состав

Краски для современной оргтехники устроены гораздо сложнее, чем старинные сажевые и железистые чернила, типографские краски и напыление лент печатных машинок. И требования к ним гораздо серьезнее. Чернила для струйных принтеров должны давать четкий отпечаток, быстро впитываться в бумагу, не склеивать подвижные детали принтера и не расслаиваться при хранении. Порошковые тонеры лазерных принтеров должны состоять из частиц строго определенного размера и формы, проявлять заданные магнитные свойства, легко ссыпаться с барабана, чтобы не оставлять полос, не слеживаться в картридже.

Производители не раскрывают состав своих чернил, но мы можем выделить несколько категорий веществ, которые обязательно входят в формулу.

Чернила для струйных принтеров состоят из основы пигмента и присадок. В качестве основы используется вода или другой растворитель; растворяющую способность обычно усиливают с помощью экстрагентов. За то, чтобы чернила не липли к печатающей головке, отвечает целый набор поверхностно-активных веществ; в некотором смысле их можно считать новыми, технологичными аналогами мыла, которое добавляли в типографские краски печатники Нового времени.

Для чернил, которые хранятся в герметичном картридже, очень важно постоянство состава, поэтому в формулу вводят консерванты, вещества, предотвращающие расслоение, и биоциды – для защиты от микробиологического заражения. А за качество печати отвечают регуляторы кислотности, вязкости, поверхностного натяжения и антистатики.

Тонер для лазерных принтеров представляют собой мелкодисперсные порошки из довольно сложно устроенных гранул. Ядро каждой гранулы состоит из парафина – при нагревании он плавится смазывает бумагу, чтобы та лучше проходила вдоль механизма принтера. Полимерная оболочка гранулы служит основой, на которую «садятся» полезные частицы, в том числе пигмент. Любопытно, что в качестве черного пигмента до сих пор используются аналоги сажи – графит высокого качества. Ничего более черного, стойкого и одновременно дешевого человечество пока не придумало.

Для того, чтобы переносить частицы тонера с барабана принтера на бумагу, используется магнитный механизм. Поэтому в состав тонера входят частицы оксида железа, которые сообщают ему нужные магнитные свойства. Отдельный класс компонентов, модификаторы, отвечают за постоянную температуру плавления тонера; если модификаторы в тонере не те или не в том количестве, печать будет некачественной.

Путь усложнения

Самые простые чернила можно сделать «на коленке», размешав в воде толченый уголек. Если очень постараться, то можно в домашней лаборатории повторить формулу Гутенберга или даже получить, например, берлинскую лазурь. А вот чернила для принтера приготовить самостоятельно не получится. Никто, кроме технологов фирм-производителей, не знает наверняка, что нужно смешать и в какой последовательности.

Даже совсем не кустарным, а вполне промышленным производствам бывает трудно выдать правильный продукт. Тайной формулой чернил для каждой модели принтера владеет, как правило, только производитель; у него же есть мощности для точного соблюдения технологии и контроля качества. У компаний поменьше нет ни того, ни другого. Поэтому попытки создать «совместимые» чернила или тонеры (и картриджи к ним) часто заканчиваются неудачей.

Автор: Эдуард Кацман

Источник