По принципу работы струйные принтеры напоминают матричные, только вместо иголок ударяющих по красящей ленте, краска в струйных принтерах наносится непосредственно на бумагу каплями краски через очень малые отверстия называемые дюзами.
В настоящее время на рынке струйных печатающих устройств наибольшее распространение получили две технологии печати: термоструйная , в которой активизация краски и ее выброс происходят под действием нагрева, и пьезоэлектрическая , в которой выброс краски происходит под давлением, создаваемым колебанием мембраны.
Это принципиально разные технологии, имеющие свои плюсы и минусы.
Пьезоэлектрическая печать использует способность пьезокристаллов деформироваться под воздействием электрического тока. Это позволяет контролировать размер капли, толщину струи и даже скорость выброса капли на бумагу. Всё это позволяет получать изображения высокого разрешения. Также плюсом этой технологии является естественность цветопередачи, а это одно из условий качественной печати фотографий. Технология пьезопечати изобретена и запатентована фирмой Epson . Brother применяет обе технологии.
На сегодняшний день пьезоструйная печать является самой надежной по отношению к другим. При правильном уходе срок службы головки сравним со сроком службы самого печатающего устройства. Как правило пьезоэлектрическая печатающая головка является стационарной, то есть не заменяемой вместе с картриджем. Но вместе с этим есть ряд проблем, таких как очень дорогой ремонт и замена головки. Кроме того, пьезоструйные головки склонны к высоким требованиям к чернилам, возможности проникновения воздуха при замене картриджей или в случае, когда чернила заканчиваются в СНПЧ. При редкой печати сопла головки имеют склонность к закупориванию или косострую. Но если вы часто печатаете, лучше пьезоструйной головки не найти.
В термоструйной технологии подача чернил на бумагу происходит посредством нагревания, применяя температуру до 600 С. При этом качество термоструйной печати на порядок хуже пьезоструйной печати. А всё из-за взрывного характера капли и появления сателлитов, или капель-спутников. Отсюла искажения высококачественных изображений при печати. Кроме того, в следствии температуры образуется нагар и накипь, забивающие дюзы и приводящие к ухудшению цветопередачи, принтер начинает полосить. Кроме того перепады температуры способствуют разрушению печатающей головки, которая сгорает при перегреве. Это основной минус таких ПГ. Но, как правило, термоструйные пг менне дорогие, чем пьезоструйные пг и совмещены с картриджем. В следствии чего их заменяют более часто и с меньшими финансовыми затратами.
Внимание! Если термоструйные картриджи по ошибке заправить чернилами для пьезоэлектрической печати, то последствия могут быть плачевными.
На рынке струйных печатающих устройств распространены две основные технологии печати: пьезоэлектрическая и термоструйная.
Отличия данных систем состоят в способе вывода капли чернил на бумагу.
Пьезоэлектрическая технология
была основана на способности пьезокристаллов к деформации под
воздействием на них электрического тока. Благодаря использованию данной
технологии осуществляется полный контроль печати: определяется размер
капли, толщина струи, скорость выброса капли на бумагу и т.д. Одним из
множества преимуществ данной системы является возможность управления
размером капли, что позволяет получать отпечатки высокого разрешения.
Доказано, что надежность пьезоэлектрической системы значительно выше в сравнении с другими системами струйной печати.
Качество печати при использовании пьезоэлектрической технологии чрезвычайно высокое: даже универсальные недорогостоящие модели позволяют получить отпечатки практически с фотографическим качеством и высоким разрешением. Также достоинством печатающих устройств с пьезоэлектрической системой считается естественность цветопередачи, что становится действительно важно при печати фотографий.
Печатающие головки струйных принтеров EPSON обладают высоким уровнем качества, чем и объясняется их высокая стоимость. При пьезоэлектрической системе печати обеспечивается надежная работа печатающего устройства, а печатающая головка крайне редко выходит из строя и устанавливается на принтер, а не является частью сменных картриджей.
Пьезоэлектрическая система печати была разработана компанией EPSON, она запатентована и ее использование запрещено другим производителям. Поэтому единственные принтеры, которые используют данную систему печати, - это EPSON.
Термоструйная технология печати используется в принтерах Canon, HP, Brother. Подача чернил на бумагу осуществляется посредством их нагревания. Температура нагрева может составлять до 600°С. Качество термоструйной печати на порядок ниже пьезоэлектрической, всвязи с невозможностью проконтролировать процесс печати из-за взрывного характера капли. В результате такой печати часто возникают сателлиты (капли-спутники), которые мешают получить высокое качество и четкость отпечатков, приводя к искажению. Этого недостатка невозможно избежать, так как он заложен в самой технологии.
Еще одним недостатком термоструйного способа является образование накипи в печатающей головке принтера, так как чернила являются ничем иным как совокупностью химических веществ, растворенных в воде. Образовующаяся накипь со временем забивает дюзы и существенно портит качество печати: принтер начинает полосить, ухудшается цветопередача и т.д.
Из-за постоянных перепадов температуры в устройствах, использующих
термоструйную технологию печати, постепенно разрушается печатающая
головка (сгорает под действием высокой температуры при перегреве
термоэлементов). Это является главным недостатком таких устройств.
Срок службы печатающей головки принтеров EPSON такой же, как и самого
устройства, благодаря высокому качеству изготовления ПГ. Пользователям
же устройств с термоструйной печатью придется каждый раз покупать новую
печатающую головку и производить замену, что не только уменьшает
долговечность принтера, но и существенно увеличивает затраты на печать.
Качество печатающей головки имеет значение и при использовании неоригинальных расходных материалов, в частности СНПЧ.
Использование СНПЧ позволяет пользователю на 50% увеличить объемы печати.
Печатающая головка принтеров EPSON, как уже не раз упоминалось в
данной статье, имеет высокое качество, засчет чего увеличение объемов
печати не сказывается негативным образом на работе принтера, а наоборот
позволяет пользователю получить максимум экономии без ухудшения качества
печати.
Ввиду особенностей печатающих устройств, использующих термоструйную технологию, увеличение объемов печати может привести к выходу ПГ принтера из строя.
Как показывают наблюдения, для получения максимальной экономии при совершенном качестве печати целесообразней использовать печатающие устройства EPSON с СНПЧ. Принтеры EPSON работают с системой непрерывной подачи чернил стабильней, чем печатающие устройства других производителей.
Вконтакте
Одноклассники
Первый пьезоэлектрический принтер был изготовлен компанией Siemens в 1977 году. В качестве электромагнитного преобразователя в нём использовались пьезоэлектрические трубочки, окружённые литой пластмассой. Инициатива Siemens была подхвачена компанией Epson , которая в начале 1985 года представила на суд общественности свой первый пьезоэлектрический принтер Epson SQ-870/1170.
Вместо пьезоэлектрических трубочек, окружённых пластмассой, компания Epson использовала встроенные в печатающую головку небольшие плоские пьезокристаллические пластинки. Двумя годами позже компания Dataproducts предложила использовать в струйных принтерах пластинчатые пьезопреобразователи – плоские длинные пластинки (ламели), связанные с вибрирующим мениском (диафрагмой) чернильного резервуара. Компания Epson по достоинству оценила инновацию Dataproducts, и начиная с 1994 года стала оснащать пластинчатыми преобразователями все принтеры серии Epson Stylus.
Сегодня Epson – это единственная в мире компания, выпускающая пьезоэлектрические принтеры. Для поддержания своего монопольного положения Epson запатентовала технологию пьезоэлектрической печати во всех странах мира. Для этого ей пришлось получить более 4 000 патентов.
Технология пьезоэлектрической печати наглядно показана на рисунке ниже. Раскроем её основные этапы.
Технология пьезоэлектрической печати
Под воздействием электрических импульсов пластинчатый пьезопреобразователь (ламель) выгибается и оказывает давление на мениск чернильного резервуара, к которому он прикреплён. Резервуар, сокращаясь под давлением ламеля, действует по принципу насоса, и выталкивает из сопла микроскопические порции чернил, которые распыляются на бумагу. После вылета чернильной капли ламель получает противоположное напряжение и выгибается в обратную сторону, увлекая за собой мениск резервуара. Объём резервуара при этом увеличивается, за счёт чего в него затягивается новая порция чернил.
Пластинчатые преобразователи совмещают в себе преимущества как трубчатых, так и плоских систем – компактную конструкцию и высокую частоту распыления чернил.
Пьезоэлектрическая печать включает в себя три важных компонента, гарантирующих её качество:
- активный контроль мениска;
- печать микрокаплями;
- регулирование объёма капель.
Активный контроль мениска (Active Meniscus Control) и отсутствие термоэлементов в пьезоэлектрических принтерах предотвращают появление капель-сателлитов (спутников), вылетающих из сопел вслед за основными каплями. Это позволяет избежать ореола вокруг изображения, придаёт отпечаткам отчётливость и улучшает цветопередачу.
Пьезоэлектрический принтер Epson
Пьезоэлектрические принтеры Epson печатают микрокаплями, объём которых составляет всего 2 пл – это самый маленький объём капель среди струйных принтеров (для сравнения: объём микрокапель Lexmark – 3 пл, HP – 4 пл). Микроскопичность чернильных капель, получаемых в процессе пьезоэлектрической печати, позволяет добиться высокого качества и разрешения изображений. Максимальное разрешение пьезоэлектрических принтеров Epson, представленных на российском рынке, составляет 2880х1440 dpi.
Диаметр сопел в пьезоэлектрических принтерах Epson больше диаметра сопел в термоструйных принтерах, что позволяет регулировать размер чернильных капель (Variable Size Droplet технология). Использование микрокапель повышает качество изображения, но снижает скорость печати. Чтобы ускорить процесс печати при удовлетворительном качестве отпечатка пользователь может увеличить объём микрокапель. При этом скорость печати значительно повысится.
Печатающая головка пьезоэлектрического принтера – дорогое высокотехнологическое изделие. Она монтируется на каретке принтера. Соответственно, пьезоэлектрические картриджи – это так называемые «чернильницы» без печатающей головки. По заявлению компании Epson ресурс обычной печатающей головки пьезоэлектрического принтера составляет 5 лет, широкоформатного принтера – 10 лет.
Пузырьковая струйная печать (каплематричная)
При каплематричной печати в качестве «снаряда», вызывающего выброс капель из сопел печатающей головки, служат встроенные в головку нагревательные элементы (терморезисторы). При подаче кратковременного напряжения температура нагревательного элемента резко (в течение считаных микросекунд) возрастает до нескольких сотен градусов и вызывает мгновенное вскипание и испарение контактирующих с ним чернил. Возникающий при этом пузырек пара и выполняет роль «пороха», заставляющего чернила «выстреливать» из сопла. Затем напряжение с терморезистора снимается, он остывает, чернильный пар конденсируется, пузырек схлопывается и в сопле образуется зона пониженного давления, под действием которого всасывается новая порция чернил. Важной особенностью такого печатающего устройства является простота конструкции сопел. Причем, кроме низкой стоимости изготовления, такие устройства имеют ряд других преимуществ:
Высокая надежность каждого сопла упрощает конструкцию и, следовательно, уменьшает размер печатающего узла, так как не надо обеспечивать возможность замены сопел;
Сопла можно располагать гораздо ближе друг к другу, а это увеличивает разрешение печати;
Бесшумная работа печатающей головки.
Несмотря на то что принтеры Canon, Hewlett-Packard и Lexmark роднит одна и та же технология, они имеют свои конструктивные особенности. В аппаратах фирм Hewlett-Packard и Lexmark чернила поступают в, условно говоря, отдельную камеру, где и установлен терморезистор. Как можно видеть на рисунке, капля «выстреливается» в том же направлении, в котором образуется газовый пузырек.
Компания Canon пошла несколько иным путем. В «пузырьково-струйных» (Bubble-Jet) принтерах Canon пузырьки образуются в направлении, перпендикулярном выбросу капель из сопел. Такое решение дешевле в производстве и теоретически обеспечивает меньшую точность «серийных выстрелов» (хотя на практике последнее заметить трудно). В современных моделях принтеров, использующих каплематричную технологию печати, частота генерирования капель составляет десятки килогерц, а микроскопические дозы формируют капли минимальным объемом 1 пл. При этом печатающие головки, изготавливаемые фотолитографическим способом, могут содержать свыше шести тысяч сопел. Стоит заметить, что фирмы по-разному подходят к вопросу о том, как именно должна быть выполнена печатающая головка. В изделиях Lexmark печатающая головка - часть картриджа, и потому ее ресурс невелик (соплам достаточно выработать лишь содержащееся в картридже количество чернил), но также невелики и проблемы в случае, если головка, к примеру, пересохнет - пользователь просто меняет картридж и продолжает работу. Аналогичная конструкция применяется и в большинстве принтеров Hewlett-Packard (исключение - последние модели с технологией SPT). Иначе выполнен ряд аппаратов Canon, у которых печатающая головка представляет собой отдельный (и довольно дорогой) блок с большим ресурсом, при необходимости легко заменяемый другим, а чернила поступают из устанавливаемых в этот блок картриджей.
Цветные струйные принтеры
Поскольку картриджи могут содержать чернила различных цветов, современные струйные принтеры при сравнительно небольшой стоимости легко справляются с задачей цветной печати, что и является их основным преимуществом перед главными конкурентами - лазерными принтерами.
В большинстве цветных струйных принтеров используется цветовая схема CMYK: Сyan (голубой), Magenta (пурпурный), Yellow (желтый) и Black (черный), т.е. имеется цветной чернильный картридж, содержащий голубые, пурпурные и желтые чернила, и картридж с черными чернилами. За счет взаимного наложения капель разных цветов в струйных принтерах удается получить практически полную цветовую гамму. Теоретически, наложение всех трех цветов должно давать абсолютно черный цвет, однако фактически они воспроизводят грязный коричневый цвет и к ним необходимо добавлять черные (К) чернила, чтобы получить абсолютно черный цвет.
Для качественной и корректной в плане цвета печати, распылитель (печатающая головка) должен быть как можно более точен. Его характеристики - разрешение печати и размеры капли, причем он должен уметь создавать капли разных размеров. Сегодня каждый производитель нашел свой подход к этой задаче, но суть фирменных технологий остается неизменной - распылитель должен быть гибким и точным. Пример тому: создание 6-тицветных принтеров, (к цветам схемы CMYK добавляются еще два: Light Cyan и Light Magenta), т.е. такие печатающие устройства создают изображения, используя схему CMYKLcLm. С помощью этих принтеров можно достичь более точной передачи цвета и полутонов. В частности розовый цвет, который доминирует в цвете кожи человека, можно отпечатать более натурально, соответственно, печать любительских фотографий становится на порядок качественней. Линейка принтеров компании Seiko Epson, впервые использующие эту схему, получила соответствующее название - Stylus Photo.
Другой проблемой цветной печати является несоответствие представления цвета на экране (схема RGB) и представления цвета на принтере (схема CMYK). Преобразования цвета из CMYK в RGB или обратно никогда не будут обратимыми, т.е. если создать изображение в RGB, преобразовать его в CMYK, а затем обратно, цвета будут отображены некорректно. Для разрешения этой проблемы создаются новые драйвера, которые автоматически создают переход между RGB и CMYK непосредственно перед печатью. Но это не может полностью решить проблему. Похожесть цветов на экране и на принтере будет лишь относительной.
ЛАЗЕРНАЯ ПЕЧАТЬ
Лазерный принтер - это устройство, формирующее на бумаге или другом носителе (прозрачной пленке, конверте, ткани и пр.) полученное от компьютера изображение способом электрофотографии, т. е. используя способность некоторых материалов изменять свой электрический заряд под воздействием светового излучения.
Ксерография
Ксерография изобретена в 1936г. американским ученым. Ксерокс - это сухой и ксерография - это вид сухой печати изображения. Ксерография использует для запоминания графической информации пластинку из селена - полупроводникового материала. На металлическую основу пластины из хорошего проводника (меди и ее сплавов) наносится слой полупроводника - селена. Пластина полируется и имеет высокий класс чистоты - зеркальную поверхность. Процесс ксерографической печати можно разделить на несколько этапов.
Первый этап - зарядка полупроводниковой селеновой пластинки равномерным электрическим зарядом с помощью коронного разряда. Процесс происходит в темноте.
Второй этап -экспонирование - проецирование изображения на заряженную селеновую пластинку. Фотоны света выбивают электроны в селене. Эти точки приобретают электронную проводимость, и потенциал пластины «стекает» на проводящее основание. Образуются «потенциальные» ямы. В результате, на поверхности пластины при экспонировании изображения образуется потенциальный рельеф изображения.
Третий этап - проявление изображения. На потенциальный рельеф насыпается красящий порошок, который притягивается к потенциальным вершинам.
красящий порошок
Четвертый этап - ссыпание не притянутого к потенциальным ямам порошка под действием силы тяжести.
Струйная печать представляет собой бесконтактный способ печати, при котором создается изображение или текст, благодаря точному нанесению мельчайших капель чернил на . Технология струйной печати существует уже более 50 лет и за все время существования принтеры прошли путь от дорогого до доступного домашнего устройства.
Технологии струйной печати в домашних принтерах
В основе для струйной печати лежит несколько технологий . Наиболее распространенными являются пьезоэлектрическая, термическая и пузырьковая .
Все методы струйной печати имеют общую основу, изложенную еще в 1833 году. Именно тогда пришел французский исследователь к выводу, что жидкость просачиваясь через микроскопическое отверстие, превращается в идеально ровную каплю. В 1951 году технология была использована для коммерческих целей в компании Siemens. Первые результаты, которые были достигнуты для струйной печати, имеют мало общего с современными аналогами.
Исследователи видят такую печать в качестве технологии будущего и постоянно пытаются сделать ее более совершенной. Так, в начале 1960-х годов появились непрерывная струйная печать. С помощью давления обеспечивают непрерывный поток капель, которые могут контролироваться с помощью электрического заряда. Но этот метод имеет свои недостатки: частые сбои, высокая цена, низкое качество печати.
Непрерывная технология струйной печати
При печати по этой технологии краска, находящаяся под давлением, поступает в сопло и разделяется на капли путем быстрого изменения давления. Колебания давления вызывают изменение диаметра и скорости выходящий из сопла струи краски, которая разделяется на отдельные капли под воздействием сил поверхностного натяжения.
Вылетающие из сопла капли краски проходят через заряженный электрод, напряжение на котором меняется управляющим сигналом. Поток капель попадает затем в пространство между двумя отклоняющимися электродами. В зависимости от полученного ранее заряда отдельные капли изменяют свою траекторию по-разному. Этот эффект позволяет управлять как положением печатаемой точки, так и ее наличием или отсутствием на бумаге. В последнем случае капля отклоняется настолько, что попадает в специальный уловитель.
Подобные системы позволяют печатать точки диаметром от 20 микрон до одного миллиметра. Типичной является точка размером 100 микрон, что соответствует объему капли в 500 пиколитров.
Импульсная технология струйной печати
В отличие от непрерывной технологии печати, здесь отсутствует постоянное давление в объеме чернил, а при необходимости создания капли генерируется импульсы давления. Управляющие элементы менее сложны в изготовлении, но требуется устройство создания давления втрое более мощное. Диаметр капель при такой печати равен от 20 до 100 микрон, что соответствует объему от 5 до 500 пиколитров. В зависимости от способа создания импульса давления в объеме с чернилами различают пьезоэлектрическую и термическую струйную печать.
Пьезоэлектрическая печать
Для реализации пьезоэлектрического метода в каждое сопло установлен пьезоэлемент, связанный с чернильным каналом диафрагмой. Под воздействием электрического поля происходит деформация пьезоэлемента, благодаря которому сжимается и разжимается диафрагма, выдавливая каплю чернил через сопло. Подобный метод генерации капли используется в струйных принтерах Epson.
Достоинство этой технологии: пьезоэффект хорошо управляем электрическим полем, что дает возможность достаточно точно варьировать объемов получаемых капель.
Недостатки : при модуляции объема капель изменяется не только объём, но и скорость движения капли, что при движении головки вызывает ошибки позиционирования точки. Производство печатающих головок для пьезоэлектрической технологии оказывается слишком дорогим в пересчете на одну головку, поэтому в принтерах Epson печатающая головка является частью принтера и по стоимости может составлять до 70 — 80 % от общей стоимости всего принтера. Выход из строя такой головки требует серьезного сервисного обслуживания.
Термоструйная печать
Для реализации термоструйного метода каждое из сопел оборудовано одним или несколькими нагревательными элементами, которые за несколько микросекунд нагреваются до температуры около 600 градусов Цельсия. Возникающий при резком нагревании газовый пузырь выталкивает через выходное отверстие порцию чернил.
При прекращении действия тока нагревательный элемент остывает, пузырь разрушается, а на его место поступает очередная порция из входного канала.
Процесс создания капель в термических печатающих головках после подачи импульса на нагреватель почти неуправляем, поэтому здесь динамическое управление объемом капли весьма затруднительно.
Достоинство
этой технологии: термические печатающие головки обладают самым высоким соотношением производительности к стоимости производства единицы продукции, поэтому термоструйная печатающая головка обычно является частью картриджа и при замене картриджа на новый автоматически происходит смена печатающей головки.
Недостаток: применение термических печатающих головок требует разработки специальных чернил, которые могут достаточно легко испаряться без возгорания и не подвержены разрушению при термическом ударе.
Достоинства струйной технологии печати
Струйная технология печати имеет свои преимущества, среди которых:
- отсутствие подготовительного этапа до печати, позволяющий печатать малые тиражи в короткие сроки;
- низкая стоимость с высоким качеством изображения;
- возможность печати на различных поверхностях: бумага, ткань, пластик и т. д.;
- можно проводить один шаг печати и программирования процесса.
Недостатки струйной технологии печати
К недостаткам струйной печати для домашних приложений относят небольшое расхождение с заданным цветом и низкая точность цветопередачи. Именно поэтому, если вы хотите напечатать цветное изображение, лучше сначала вывести на печать пробную версию. А потом, убедившись, что она отвечает всем требованиям, приступить к печати дополнительных копий. Струйная печать является одной из самых доступных. Эта технология не дорогостоящая, поэтому воспользоваться ею сможет любой желающий.
