Принцип печати цветных струйных принтеров и обзор моделей с описанием, характеристиками и ценами. Лазерный и струйный принтер: принцип печати Принцип работы струйного принтера epson sx420w

Изобретение струйных принтеров позволило получать полноцветную печать, не выходя из дома. Причем настолько качественную, что даже фотоотпечатки обладают разрешением, присущим обычным фотографиям. А стоимость подобных устройств позволяет приобрести будущую мини-лабораторию в любую квартиру. Будущему пользователю не помешает знать устройство и принцип работы струйного принтера.

Открытие, которое позже легло в основу струйной печати, обнаружил французский ученый Феликс Саварт еще в 1833 году. Явление основывалось на том, что, когда капельки жидкости проходят через минимально узкое отверстие, они будут иметь одинаковые размер и консистенцию.

На практике его применили только в 1951 году в лаборатории компании Сименс , где была выявлена одинаковая консистенция капелек в измеряющем напряжение аппарате. А через десятилетие стенфордские ученые представили метод, согласно которому одинаковые и равноудаленные капли попадали на поверхность при помощи электрического заряда. Таким образом из них формировалось напряжение, а неиспользованные частички с зарядом возвращались обратно в устройство коллектора. Так была изобретена струйная печать.

За последние десять лет технология струйных принтеров поражает своим прогрессом. Если раньше это была печать цветных текстов, геометрических фигур и простых логотипов, то сейчас на струйном принтере реально распечатать высококачественные художественные изображения.

Все современные струйные принтеры – цветные, черно-белых вариантов сегодня просто не выпускают . А будучи цветными, они делятся уже на классы:

Color;

Photo.

В первом случае устройство работает в четырехцветном режиме, а уже фотоагрегаты используют шесть и более цветов.

Что же внутри

Как же выглядит устройство струйного принтера? Основной элемент – печатающая головка (в её изготовление заложено 80% цены аппарата). Именно сюда поступает красящее вещество, предварительно проходя через дюзы. Нет повода для беспокойства, ничего не выльется – отверстия слишком малы, да и саму краску удержит поверхностное притяжение. Непосредственно под «дырками» находятся небольшие полости, куда краска будет стекаться из емкостей.

Возможно решение, когда головка идет вместе с картриджем, а, значит, должна быть заменена вместе с ним. А есть варианты, в которых головки установлены в аппарате без возможности замены.

Сама головка вместе с отсеками для чернил закреплена на каретке. Именно эта деталь совершает движения вперед-назад поперек листа бумаги и обеспечивает попадание на него краски.

Конструкция принтера такова, что после получения задания лист попадает в печатный отсек. Далее он будет перемещаться внутри благодаря специальному продвигающему его механизму (валик продвигает мотор). Бумага будет дополнительно прижата к листу специальными валиками. В некоторых устройствах есть возможность двусторонней печати – в этом случае печать идет одновременно на двух сторонах листа бумаги.

Как работает современный струйный принтер

Принтеры работают при помощи микроскопических капель чернил с несколькими цветами. Принцип работы струйного принтера похож на матричные агрегаты, но здесь вместо иголок применяются дюзы, через которые на лист бумаги и поступает в капельном виде краска. Размер каждой капли – несколько десятых микрон в диаметре (что существенно тоньше даже обычного человеческого волоса). Только под микроскопом можно увидеть множество мини-точек, из которых состоит изображение.

Капельки поступают на бумагу посредством выдавливания. И здесь у разных производителей используются разные технологии печати.

У каждой из этих технологий есть и свои плюсы и минусы.

Термотехнология связана с высокими температурами. Это вызывает на образование нагарного слоя и способствует выходу из строя печатающей головки.
Пьезоэлемент наиболее дешевый вариант и позволяет достигать больших скоростей в работе.

Есть у любых струйных печатающих устройств и свои недостатки. Самыми главными из них являются медленный процесс работы и высокая себестоимость печати. Еще одним моментом является использование фотобумаги со специальным покрытием для распечатки фотографий. Кроме того, у картриджа небольшой размер, а потому и невыгодный ресурс.

Последний аспект указывает на существенную дороговизну в обслуживании устройства . Таким образом, при постоянной смене картриджей в струйниках, это существенно отразится на бюджете. Однако выход найден – печатающие агрегаты с СНПЧ.

Разница между картриджами и СНПЧ

Одним из главных элементов струйника является картриджное устройство, имеющее в своем составе специальную пластину с печатающими элементами (головка с чипом) и чернилосодержащую емкость.

Картриджи делятся на два типа:

Последний вариант более современен, но он используется для маленьких объемов работы. Еще один существенный недостаток – если высыхает один цвет, то приходится выкидывать всю деталь (даже если еще достаточно других цветов).

Чтобы предотвратить это, можно воспользоваться системой очистки дюз.

А вот СПНЧ, по своей сути, предоставляет подачу чернил «самотеком «. Система с такими возможностями состоит из следующих частей:

отсеки с краской;
трубочки, подающие краску;
микрочипы, которые обнуляются автоматически.

Как работает СНПЧ? Здесь задействованы мембраны пьезоэлементов у печатающей головки – во время работы в картриджной части СНПЧ начинается разряжение. Затем начинается покапельное поступление чернил. Система полностью герметична и позволяет поддерживать постоянный уровень краски.

Плюсы СНПЧ в том, что такая приставка сокращает расходы на покупку картриджей. Особенно это помогает при работе с большими объемами печати. По себестоимости это выходит гораздо дешевле цветных лазерных устройств. СНПЧ очень просто установить и использовать – с этим справится даже начинающий пользователь. Но надо знать о небольшой разнице между катриджной и капсульной системами.

В картриджной системе на месте оригинальных моделей картриджей стоят аналогичные постоянные, которые имеют авточип, подающий сигналы по мере опустошения.
А в капсульной модели на входные «иглы» самой печатающей головки устанавливаются капсулы. Этот вариант легко обслуживать – капсулы имеют прозрачные стенки, и пользователь в любое время может контролировать уровень краски.

Какие чернила нужны для работы струйного принтера

Используемую в устройствах краску можно разделить на определенные группы. Дадим характеристики каждой из них.

Струйный принтер представляет собой интересный и обладающий большими возможностями получить качественные цветные и фотоизображения инструмент. Особенно популярно подобное приобретение для художников и фотографов. Однако перед покупкой стоит задать себе вопрос: насколько необходимо такое устройство? И, конечно же, следует знать его внутреннее устройство и возможности работы – это позволит выбрать самый оптимальный для себя вариант.

Каждый год принтеры Epson становятся более утонченными. Более высокое разрешение достигается за счет уменьшения размеров сопел, а более быстрая печать - за счет применения быстросохнущих чернил и длительных циклов очистки. Все это, как ни странно, увеличивает вероятность отказа принтера, так как способствует быстрейшему засыханию чернил, в результате чего печатающая головка принтера Epson не распечатывает текст. Как правило, производители делают все, чтобы предотвратить подобные негативные явления.

Принцип работы головки принтера

Печатающая головка, по сути, является сердцем печати, в то время как чернильные картриджи только содержат чернила. Головка отвечает за то, чтобы чернила наносились точно на бумагу или другой носитель. Принтеры Epson имеют уникальную функцию, отличную от других производителей струйных принтеров. Различие заключается в том, как чернила переносятся на бумагу. Печатающая головка принтера Epson использует пьезоэлектронный принцип, который управляет чернилами через микроскопические сопла. Этот метод затратный, поскольку он конструктивно выполнен в форме фиксированной печатной головки, и если она выйдет из строя, то ее не так легко будет заменить.

В нормальных условиях принтер всегда пытается сохранить чернильный канал и сопла полными свежих чернил, поэтому они не должны высыхать. Это реализуется несколькими способами:

Нужно использовать чернила постоянно. Производитель рекомендует всем владельцам принтеров использовать устройство хотя бы один раз в месяц.
Кроме того, необходимо выключить принтер, нажав кнопку питания, а не просто потянув за вилку. Это связано с тем, что у Epson печатающая головка имеет специальное парковочное положение, которое позволяет «сидеть неподвижно» на влажной губке в течение нескольких недель без засыхания.
Использовать цикл автоматического обслуживания, который время от времени выполняет быструю очистку печатающей головки.

Печатная головка Micro Piezo

На качество печати влияет множество факторов. Независимо от того, насколько хорошими чернилами пользуется покупатель, важно иметь отличное ядро печатного устройства, которое постоянно будет демонстрировать превосходные результаты, например, как технология Micro Piezo, которая выделяется среди струйных конкурентов.

Этот метод диспергирования чернил с использованием пьезоэлектрических элементов для подачи их через сопла со скоростью 20.000-30.000 капель в секунду и применен в печатающей головке Epson L800. Когда документы отправляются на печать, пьезоэлектрический кристалл получает электрический сигнал, указывающий, сколько чернил должно быть нанесено на носитель.

Заряд кристалла расширяется и толкает пластину, создавая давление в камере с чернилами. Эта цепочка «заряд-пьезоэлемент» точно контролирует количество чернил, выведенных из сопла, обеспечивая тонкое управление размером капель чернил, что приводит к четким линиям во время печати. Это позволяет принтерам получать максимум 5760 x 1440 dpi.

Система также оснащена технологией каплеобразного изменения размера (VSDT), которая позволяет выбрасывать чернила в трех разных размерах.

Устройства печати PrecisonCore TM

Эта технология струйной печати следующего поколения высокоточными MEMS (микроэлектромеханические системы). В основе ее лежит работа модульного чипа Precision Core MicroTFP, который может быть размещен в любых головках. Этот чип, созданный для обеспечения повышенной скорости и качества изображения, генерирует до 40 миллионов точных точек в секунду с поразительной ультраточностью размещения чернил.

Печатная головка Precion используется в популярных моделях:

Epson Workforce Pro WF 5690 MF Print Copy Scanner Fax w PCL и Postscript RP, 378 долларов (21400 рублей).
Портативный беспроводной принтер Epson Workforce WF100W, 358 долларов (20200 рублей).
Многофункциональный принтер Epson WorkForce 7510 WF7510, 261 доллар (около 15 тысяч рублей).
Epson Workforce Pro WF 4640 A4. Все в одном: факс, Wi-Fi-сеть. 2 x 250 - лоток для бумаги, 403 доллара (около 23 тысяч рублей).
Epson WorkForce Pro WF-4720, 179 долларов (более 10 тысяч рублей).

Обзор печатающих головок

Головки Epson приобретают тысячи пользователей по всему миру. Несмотря на утверждение о том, что они являются «вечными», на самом деле они быстро изнашиваются, потому что должны постоянно очищаться. Но качество печати настолько отменное, что пользователи покупают все новые и новые, чтобы продолжить жизнь принтера. Наибольшей популярностью пользуются:

1. Печатающая головка Epson FA01000.

Головка используется с принтерами марок: Epson K100 / K105 / K200 / K205 / K305.

Цена: 1620 рублей.

2. Epson XP-201.

Для использования с Epson ME-401 / ME-303, L111, 211, 301, 303, 351, 353, 358, 381, 551, 558, Epson XP-201, 305, 312, 315, 355, 402, 412, 415, WF-2510, 2520NF, 2530, 2540.

Цена: 1468 рублей.

3. Epson F173050.

Предназначена для моделей:

Epson Stylus Photo 1390.
Epson Stylus Photo 1400, 1410, 1430, 1500.
Epson Stylus Photo l1800.

Цена: 4966 рублей.

4. Печатающая головка Epson F151000 / F166000.

Предназначены для установки на принтерах "Эпсон" R200, R210, R220, R230, R300, R310, R320, R340, R350.

Цена: 1763 рублей.

Очищающая система Flush

Эта система предназначена для прочистки печатающей головки Epson. Она включает в себя флеш-систему, чистящую жидкость, емкость, чистящую салфетку, пинцет и перчатки.

Инструкция применения:

Откройте принтер, выньте чернильные картриджи.
Передвиньте каретку в доступное положение.
Вставьте бумажное полотенце под печатающую головку.
Используя ватный тампон или мягкую ткань, нанесите небольшое количество очищающего раствора на каждое контактное пятно сопла в течение трех минут. Это поможет растворить любые поверхностные отложения.

Промывка печатающей головки Epson

Предварительно нужно убедиться, что принтер выключен.

Технология очистки:

Переместить печатающее устройство в центр принтера.
Открыть верхнюю часть устройства, чтобы можно было видеть узел печатающей головки / картриджа. Когда будет слышно, как она перемещается назад и вперед, вытащите вилку питания. Это оставит ее в разблокированном положении, чтобы можно было легко перемещать ее на каретке.
Когда принтер выключится и рычаг опустится до упора, аккуратно нужно переместить печатающее устройство вправо. Оно продвинется только частично, и прозвучит щелчок. Это вторая блокировка. Теперь узел печатающей головки легко перемещается влево в направлении центра принтера. Когда она перемещена, можно увидеть губку, которая находится под ней.
С помощью шприца или пипетки заполните губку. Используйте дистиллированную воду или средство Windex для очистки.
Переместить печатающий узел назад, как можно дальше. Пусть принтер находится в этом положении не менее 15 минут, а лучше оставить его в таком положении на ночь.
После чего распечатайте 6 или 8 страниц плотной печати или рисунки.

Как снять печатающую головку Epson?

Если после проведения нескольких очисток сопел тексты все еще не печатаются, в качестве конечного варианта нужно будет заменить головку на новую.

Порядок действия:

Подключите принтер и поднимите верхнюю крышку, снимите картридж.
Отключите верхнюю крышку, снимите «заднюю пластину».
Снять пластину на внешней стороне «чернильной каретки» и «боковую пластину». Освободить пластиковые разъемы.
Снять два винта, которые удерживают головку.
Отключить два кабеля, подведенные к головке.
Поднять и снять печатающую головку.

Любители принтеров, несмотря на все сложности очистки, все равно с удовольствием используют "Эпсон" как самый качественный и надежный. На протяжении длительного времени эксплуатации они наработали достаточно опыта в борьбе с засорениями и с удовольствием делятся опытом предотвращения поломки сопел:

Никогда не делать больше 3 циклов прочистки печатающей головки Epson подряд. Современные принтеры конструктивно выполнены таким образом, что ее межпромывочные циклы увеличились. Эти более длительные циклы очистки потребляют больше чернил, пытаясь очистить засор. К сожалению, после двух или трех циклов очистки избыточное количество чернил размазывается над головкой и может фактически блокировать все сопла.
Если после двух чисток сопла не очищаются, напечатайте не менее 10 полных страниц. Если сопла не очищаются после этих 10 страниц, дальнейшие чистки уже не решат проблему, потребуются более кардинальные методы.
Нужно печатать постоянно несколько полноцветных страниц. Это поможет избежать высыхания чернил в соплах.
Если пользователю понадобится 4, 6 или более месяцев для использования набора картриджей, то струйный "Эпсон", безусловно, не его выбор, так как он не рассчитан на долговременный простой.
Когда пользователь печатает только черным цветом, ему вообще нужно думать о переходе на лазерный принтер, который более приспособлен для этих целей. В противном случае нужно будет думать, как своевременно прочистить печатающую головку Epson.
При печати на струйных "Эпсонах" нужно использовать только самые качественные картриджи и чернила, например InkMagic International. В течение многих лет компания продавала высококачественные совместимые картриджи значительно ниже стоимости OEM-картриджей.

Вконтакте

Одноклассники

Струйные принтеры занимают промежуточные позиции между матричными и лазерными принтерами по цене, скорости и качеству печати. Чаще всего их используют для печати цветных фотографий и изображений.

Основными конструктивными элементами струйного принтера являются печатающая головка , картриджи, СНПЧ, механизм подачи бумаги, моторы, датчики, панель управления, интерфейсные разъёмы и корпус.

Печатающая головка

Важную роль в работе струйного принтера играет печатающая головка, которая через микроскопические отверстия (сопла) распыляет на поверхность носителя крошечные капельки чернил. Самые первые струйные принтеры имели по 12 сопел, в последних ультрасовременных печатающих устройствах количество сопел достигает нескольких десятков тысяч, причём диаметр таких сопел значительно меньше диаметра иглы или даже человеческого волоса.

Дюза струйного принтера под микроскопом

Производители струйных принтеров самостоятельно определяют количество сопел в печатающей головке, их размер и расположение. Например, компания Lexmark использует шахматный принцип расстановки малых и больших сопел, компания Canon предпочитает оснащать свои принтеры множеством сопел с малым диаметром.

Печатающая головка может быть встроена в картридж, а может располагаться автономно от резервуара с чернилами. Для повышения быстродействия струйных принтеров современные производители модернизируют печатающие головки, объединяя их в модули. Это позволяет добиться существенного увеличения скорости печати.

На следующем рисунке представлена печатающая головка, изготовленная компанией HP по технологии HP Edgeline.

Печатающая головка HP, изготовленная по технологии HP Edgeline

Во время печати такая головка остаётся неподвижной, а бумага скользит мимо неё, принимая на свою поверхность чернила. В корпусе головки расположено пять групп сопел (по 2112 в каждой), каждая головка наносит на бумагу чернила двух цветов. На каждый цвет приходится по 5280 сопел.

Методы выбрасывания чернильных капель

В струйных принтерах используются два метода выбрасывания чернильных капель: пьезоэлектрический и термоструйный.

В каждое сопло принтера с пьезоэлектрической технологией печати встроена плоская пьезокристаллическая мембрана, которая под действием электрического импульса выгибается, выталкивая из сопла чернильную каплю. После этого электрический импульс исчезает, и в сопло из картриджа поступает новая порция чернил.

В каждом сопле принтера с технологией газовых пузырьков имеется микроскопический нагреватель, который очень быстро нагревает чернила до температуры кипения. Образующийся при этом пар выдавливает из сопла каплю чернил. После этого нагреватель отключается, чернила остывают, и в сопло из картриджа поступает новая порция чернил.

Чернила

Чернила являются расходным материалом для струйных принтеров. По своей природе они представляют собой красящую жидкость, которая распыляется на поверхность бумаги во время печати. В состав чернил входят вода, красители, растворители, смачиватели, регуляторы, стабилизаторы и прочие химические вещества, обеспечивающие стабильность их фракции. В одном кубическом миллиметре помещается приблизительно 10000 чернильных капель, вылетающих из сопла струйного принтера.

Чернила

Современные струйные принтеры формируют изображения из миллионов микроскопических капелек, поэтому они получаются очень качественными. Если рассмотреть такое изображение под микроскопом, то на поверхности бумаги можно увидеть крошечные выпуклые чернильные точки.

Капли чернил на бумаге под микроскопом

Стоит упомянуть, что чернила могут быть водорастворимыми и пигментированными. Первые проникают в глубинные слои бумаги, а вторые закрепляются на её поверхности. Пигментированные чернила обеспечивают более высокое качество печати, но уступают по долговечности готовых документов.

В большинстве струйных принтеров используется четырёхцветная раскладка CMYK, в которую входят пурпурные, голубые, жёлтые и чёрные чернила. В стремлении сделать фотопечать более реалистичной, разработчики постоянно дополняют раскладку CMYK новыми цветами. В некоторых принтерах можно встретить бледно-голубые, бледно-розовые, бледно-серые чернила, а также оранжевые и зелёные чернила.

Картридж

Картридж – это один из важнейших конструктивных элементов струйного принтера, который состоит из резервуара для чернил, контактной пластины и в некоторых случаях – печатающей головки и чипа.

Картриджи для струйных принтеров могут быть комбинированными или раздельными. В раздельных картриджах используются чернила только одного цвета, комбинированные картриджи разделены на три отсека для пурпурных, голубых и жёлтых чернил. Система раздельных картриджей используется в принтерах старшего поколения с многоцветной раскладкой, система комбинированных картриджей чаще встречается в принтерах младшего поколения, предназначенных для небольших объёмов печати.

Система печати с совмещёнными картриджами

Система печати с раздельными картриджами

При использовании комбинированных картриджей после окончания какого-либо одного цвета чернил приходится выбрасывать весь картридж, даже если в остальных резервуарах имеется достаточное количество красящей жидкости. Поэтому в последнее время в струйных принтерах всё чаще используются системы раздельных картриджей.

Система непрерывной подачи чернил

В некоторых офисных принтерах и принтерах для коммерческой печати для уменьшения стоимости отпечатков используются системы непрерывной подачи чернил или сокращённо СНПЧ, состоящие из ёмкостей с чернилами и гибких трубок, по которым чернила поступают к печатающей головке.

Система непрерывной подачи чернил

Установка на принтер системы непрерывной подачи чернил, как правило, не вызывает проблем даже у неподготовленных пользователей. В комплект поставки СНПЧ входят все необходимые материалы и инструменты, а также подробная схема с картинками. Капсулы или картриджи СНПЧ устанавливаются вместо оригинальных печатающих кассет, капиллярный шлейф прокладывается внутри принтера с помощью входящих в комплект наклеек и зажимов. Капсулы и ёмкости заправляются чернилами, запускается несколько циклов прочистки головки, и устройство готово к работе.

Принтер с СНПЧ

СНПЧ позволяет существенно сократить затраты на приобретение картриджей, но особенно такие системы актуальны при больших объёмах цветной печати. В этом случае себестоимость одного отпечатка сопоставима с себестоимостью отпечатка, сделанного на лазерном принтере.

Механизм подачи бумаги

Бумага может загружаться в принтер вертикальным или горизонтальным способом. Вертикальная загрузка производится из открытых лотков, расположенных в верхней части принтера, при этом ориентация листа при загрузке может быть как книжной, так и альбомной. Горизонтальная загрузка производится из лотков, доступ к которым обеспечивается с передней панели устройства.

После получения задания принтер захватывает верхний лист бумаги и подаёт его в печатный тракт. Лист бумаги перемещается по печатному тракту благодаря специальному механизму, основу которого составляет валик с прорезиненной поверхности, приводимый в движение шаговым мотором. Бумага прижимается к валику дополнительными роликами с прорезиненной поверхностью.

В некоторых принтерах используются устройства дуплексной печати, которые позволяют печатать в автоматическом режиме сразу на двух сторонах листа.

Мотор

Важную роль в струйных принтерах играют четыре небольших мотора. Первый мотор приводит в движение ролик, захватывающий бумагу и проталкивающий её в печатающий механизм, другой – автоподатчик бумаги, третий заставляет печатающую головку двигаться вдоль носителя, а четвёртый отвечает за выталкивание чернил из сопел. Благодаря этим четырём моторам конструктивные детали принтера работают как единое целое.

Датчики

Принтер имеет «органы чувств», роль которых выполняют механические и оптические датчики. Оптопара (светодиод и фотодиод) определяют момент, когда лист бумаги поступает в печатающий тракт. Энкодерные датчики сигнализируют принтеру о положении печатающей головки по отношению к листу бумаги. PW-сенсор определяет формат поступившей в принтер бумаги. Сенсор в цепи питания принтера сигнализирует о том, что в зону движения каретки попал посторонний предмет, например застрявший лист.

Интерфейсные разъёмы

Для подключения принтера к персональному компьютеру или ноутбуку используются интерфейсные разъёмы LPT, USB и Ethernet. Параллельный порт LTP используется в старых моделях ПК, на смену ему сегодня пришли интерфейсы USB и Ethernet. Для пользователей доступны адаптеры, которые позволяют подключать принтеры с LPT интерфейсом к слотам USB.

Данная статья призвана объяснить пользователю, как работает струйный принтер. Читатель имеет возможность узнать об истории появления и совершенствования струйных устройств для печати, а также ознакомится с технологиями нанесения картинки на бумагу.

Француз Феликс Саварт в 1833 году обнаружил интересное явление – капельки жидкости, выходящие через очень узкое отверстие, имеют одинаковый размер и консистенцию. Только спустя 45 лет лауреат Нобелевской премии в области физики лорд Райли смог объяснить это явление, опираясь на законы природы.

Шли годы, но этот эффект так и не находил применения на практике. Лишь в 1951 году сотрудники компании Siemens в лаборатории смогли применить на практике явление, обеспечивающее одинаковую консистенцию капель жидкости в устройстве для измерения напряжения, названном магнитографом. Спустя десятилетие ученые со Стенфорда разработали метод разбивки капель на одинаковые и равноудаленные одна от другой с возможностью подачи электрического заряда на их поток или избранные участки. Капли, имея определенный цвет, попадали на твердую поверхность, формируя изображение, а заряженные частички жидкости возвращались обратно в коллектор. Это назвали непрерывной струйной печатью.

В 70-х годах IBM смогла лицензировать вышеописанную технологию и разработала на ее основе линейку устройств для печати текста на твердых материалах. В то же время профессор Херс из Швеции разработал технологию регулировки различных параметров потока, добившись печати в градациях серого цвета, а не только черным. Также он смог отрегулировать плотность жидкости, наносимой на поверхность.

В конце 70-х годов Canon разработала технологию термической струйной печати. То же самое создала и Hewlett-Packard независимо от первых, и в 1984 году выпустила доступный для широкого круга пользователей струйный принтер.

Первый принтер с жидкими чернилами

Говоря про такое устройство как струйный принтер, необходимо отметить один важный момент, касающийся проблемы с отводом лишних капель обратно в резервуар. Она была решена в принтерах компании Siemens и Silonics, выпущенных в 1980 и 1977 годах соответственно. Независимо друг от друга, сотрудники фирм пришли к методу, названному drop-on-demand, и начали массовый выпуск устройств на его основе. Суть метода drop-on-demand заключается в выпуске капель устройством по требованию. Это были первые принтеры, которые использовали в своей работе технологию, ставшую прообразом пьезоэлектрической печати.

В 1979 году специалисты с фирмы Canon разработали метод пузырьковой печати, соответственно которому, капельки жидкости выпускались на поверхность нагревательного элемента, находящегося в непосредственной близости с соплом. Нагреватель, пропуская через себя электрический ток, мгновенно нагревается до нескольких сотен градусов (около 500 °C). Во время этого процесса в жидких чернилах образуются микроскопические пузырьки с воздухом, выталкивающие частички жидкости из сопла на бумагу. Эта технология, которую презентовали в 1981 году на выставке электроники Canon Grand Fair, одержала название Thermal Ink Jet.

На основе пузырьковой печати была выпущена первая в мире модель монохромного струйного принтера Canon BJ-80, предназначенная для использования в бизнесе.

Тремя годами позже появился первый цветной струйный принтер, разработанный фирмой Canon. Назывался он BJC-440 и поддерживал печать на огромных форматах листов стандарта А2 с разрешением до 400 точек на дюйм.

Строение и принцип работы

Большинство деловых людей пользуются принтерами в повседневной жизни, но единицы из них знают и представляют, как работает струйный принтер.

Картридж для струйного принтера оборудован соплами, в которых и таится секрет его работы. Количество сопел может достигать нескольких тысяч, в зависимости от картриджа. В них подогревается жидкость, называемая чернилами, после чего выталкивается с огромной, недостижимой для оптической системы глаза человека, точностью на носитель.
Внешний вид устройства не представляет собой ничего особенного, а вот его внутренняя структура являет собой очень сложный и улаженный механизм.

Принцип печати схож с работой матричных принтеров тем, что изображение формируется последовательно, по строчкам. Только вместо ударов игл, в случае с матричным, изображение струйного принтера формируется посредством нанесения микроскопических частиц чернил, выбрасываемых соплами. Краска представляет собой смесь из воды, красящего элемента и специальных химических веществ, не позволяющих чернилам высыхать на протяжении длительного периода времени. Разделяются они на пигментные и водорастворимые. Первые – наносятся на поверхность бумаги, а вторые – пропитывают ее, делая изображение более долговечным и защищенным от воздействия внешней среды.

Чернила могут подаваться на печатающую головку двумя методами: с картриджа, в который встроенный резервуар для краски, и посредством постоянной подачи со стороннего резервуара. Во втором случае, как только порция чернил выбросилась на бумагу, модулятор сразу же сообщает, что их уровень понизился и необходимо подать определенный объем краски для заполнения емкости с краской.

Процесс печати начинается с того, что механизм подачи бумаги (в некоторых моделях используется устройство автоматической подачи, расположенное под небольшим уклоном на задней панели корпуса) с помощью роликов с резиновыми насадками захватывает лист бумаги с лотка. Система управляется с помощью одного из расположенных в принтере шаговых двигателей. Специальный ролик протягивает лист и продвигает далее внутрь принтера до печатающей головки. Эта головка состоит из нескольких тысяч микроскопических сопел, распыляющих чернила по поверхности бумаги в строго заданном порядке и режиме.

Посредством приводного ремня, выполненного в виде шлейфа, она соединяется со вторым шаговым двигателем, который управляет движением роликов для захвата и подачи бумаги, обеспечивая нужный темп подачи листов в принтер, к печатающей головке. Третий мотор управляет движением печатающей головки в одной плоскости – вперед-назад, а последний — отвечает за своевременное выталкивание чернил из сопел. Эти миниатюрные электродвигатели обеспечивают работу принтера и синхронизируют между собой работу печатающей головки, механизма подачи бумаги и собственно процесса нанесения изображения на поверхность листа бумаги.

Картридж для струйного принтера состоит из резервуара для чернил и печатающей головки.

Головка представляет собой огромное количество резервуаров, в которых подогреваются чернила. Они называются соплами. В этих соплах расположен микроскопический нагреватель, который, при подаче на него напряжения, мгновенно разогревает капельку краски до температуры кипения. Она тут же испаряется, значительно расширяясь в объеме. При этом образуются пузырьки воздуха, выталкивающие чернила из сопел. Весь процесс основан на том, что жидкость занимает меньший объем, чем образовавшийся из нее газ.

После выключения нагревателя, он мгновенно остывает, и следующая капля поступает для испарения. Процедура происходит с огромной скоростью — каждое сопло за секунду успевает выталкивать несколько тысяч частиц красящей жидкости. Но скорость в таком случае второстепенна. Главное – точность. Каждая капелька должна выталкиваться в отведенное ей время, дабы на листке бумаги появлялись нужные элементы, а не неупорядоченные пятна краски. Диаметр частицы составляет не больше 0.02 мм, что является больше, чем шаг печати. В таком случае капли просто наносятся друг на друга.

Подобным образом происходит и нанесения на бумагу цветного изображения, только производится это посредством смешивания краски из трех или более разноцветных картриджей.

Термоэлектрическая печатающая головка

Впервые данную технологию предложил инженер компании Canon в конце 1970-х. Строение термоэлектрической головки достаточно простое. Она состоит из большого количества сопел, канала для подвода к ним чернил из соответствующего резервуара, проводников, посредством которых осуществляется управление, и нагревательного элемента в каждом сопле.

В момент поступления задания печати принтеру, сопло готовится к работе. К нему подводятся чернила, нагревательный элемент при этом выключен. Во время подачи управляющего сигнала через специальные проводники, нагреватель в мгновение разогревает жидкость, она закипает и испаряется. Процесс сопровождается потерей некого количества чернил, достигающего 1 %. Они используются на создание пара. Создавшееся давление тут же выталкивает капельку жидкости из сопла на поверхность бумаги.

Чтобы образовавшаяся капля жидкости получила скорость, необходимую для достижения бумаги, процесс создания пара должен быть мгновенным, дабы образовалось высокое давление. Это обеспечивается за счет быстрого разогрева нагревательного элемента и низкой температуры закипания растворителя. После выталкивания капли жидкости из сопла, напряжение на нагревателе падает и он остывает. В этот момент выходит пар и поступает очередная порция чернил. Скорость печати во многом зависит от темпов остывания сопла.

К недостаткам технологии можно отнести необходимость рассчитывать состав чернил с учетом испарения и сохранением свойств во время повышении температуры до сотен градусов. Вторым незначительным недостатком является износ головки из-за того, что нагретые пузырьки постоянно лопаются, порой причиняя ей микроскопический трещины.

Пьезоэлектрическая печать или капля по требованию

Струйный принтер с пьезоэлектрической печатной головкой – это устройство, в основу работы которого положен так называемый пьезоэффект – это способность определенных материалов изменять свою физическую форму при подаче на них напряжения. Пьезоматериалы также обладают обратным пьезоэлектрическим эффектом – на них образуется потенциал во время физической деформации. Работа такой печатающей головки схожа с термоэлектрической. Но в этом случае выталкивание чернил происходит за счет изменения размера управляющего кристалла во время подачи на него потенциала.

Строение пьезоэлектрической головки зависит от вида деформации материала: продольная или поперечная. Технология пьезоэлектрической печати обладает значительным преимуществом в сравнении с предыдущей – возможностью регулировать размер капельки чернил. Такая возможность позволяет добиться высокого качества печати изображений в градациях черного. Еще этот метод печати не расходует чернила на испарение и не выделяет тепловую энергию, повышая тем самым КПД работы струйного принтера. Благодаря этому принтеры с головками на основе пьезоэлементов стали столь популярными в последнее десятилетие.

В состав пьезоэлектрической головки входит:

пьезоэлемент – основной компонент сопла;
сопло – образует микроскопические частицы краски и обеспечивает точное их распространение;
эластичная мембрана, отделяющая пьезоматериал от емкости с чернилами – позволяет защитить проводники от вредного воздействия веществ, входящих в состав краски;
камера, подводящая чернила к соплу.

В виду того, что размер пьезокристалла изменяется незначительно, камера должна иметь минимальные размеры и обеспечивать как можно большую площадь его соприкосновения с чернилами через мембрану.

Главным отличием таких головок является переменный или постоянный размер образуемых капель чернил. Большие частички быстрее покрывают нужную площадь, а меньшие по размеру — обеспечивают большую точность печати и разрешение. Головки с переменным размером капли умеют на ходу регулировать этот показатель, объединяя несколько частиц чернил базовых размеров.

Благодаря огромному спектру модификаций и материалов изготовления пьезоэлементов, печатающие головки на основе пьъзоматериалов пользуются огромной популярностью в разных сферах деятельности человека: печать текста, документов, почтовых марок, нанесение индексов и маркеров на ткани, гравирование и т.д.

Преимущества и недостатки принтеров с жидкими чернилами

Отрицательные стороны:

небольшая скорость работы, по сравнению с лазерными принтерами, не является критичной в случае домашнего использования;
частички краски в соплах могут засохнуть, поэтому нужно периодически пользоваться принтером, дабы не пришлось покупать новый картридж;
высокая цена на расходные материалы для некоторых моделей принтеров.

Положительные стороны использования струйного принтера:

дешевизна устройства;
очень дешевые расходные материалы (картриджи и чернила) для некоторых моделей;
возможность печатать цветные фотографии высокого качества;
картридж можно заправить самостоятельно в домашних условиях;
возможность подключения системы беспрерывной подачи чернил.

Методу струйной печати более 100 лет. Лорд Рейли, лауреат Нобелевской премии, еще в 19 веке сделал фундаментальные открытия в области распада струй жидкости и формировании капель. А именно: струя жидкости стремиться распадаться на отдельные капли. В 1948г. шведская фирма Siemens Elema подала заявку на устройство, работающее с распылителем, который фиксировал результаты измерений. Струя красителя “выбрасывалась” из специального устройства (сопла) под высоким давлением 90 бар. Под действием пьезоэлектрического преобразования могло выбрасываться до миллиона капель в секунду, размеры капель зависели от геометрической формы сопел-распылителей. Скорость, с которой капли долетали до бумаги – 40м\с.

Принцип печати струйного принтера

Печатающая головка принтера имеет группу мельчайших трубочек – сопел (от 60 до 300) каждое из которых в диаметре тоньше человеческого волоса. Принцип печати базируется на выстреливании микрокапли чернил из сопел.

Струйные принтеры по принципу действия делятся на:

— непрерывного (continuons drop, continuons jet) действия Основано на том, что струя чернил, постоянно испускаемая из сопла печатающей головки отправляется либо на бумагу для нанесения изображения, либо в специальный приемник, откуда чернила снова попадают в общий резервуар. В рабочую камеру чернила подаются микронасосом, а задает движение чернил пьезодатчик. Используется небольшим количеством принтеров (например, фирма I ris graphics).

— дискретного ( dro – on – demand ) действия

Сегодня существует две основных технологии распыления.

Технология термического пузырькового распыления применяется в принтерах Canon и Hewlett Packard. Этот метод еще часто называют пузырьково-струйной печатью (пузырьковая технология bubble jet thermal ink – jet )

Технология пьезоэлектрического распыления , запатентованная Epson(пьезо – эффект (piezo ) .

Оба метода практически эквивалентны, как по затратам, так и по качеству получаемого изображения

Технология термического пузырькового распыления

При реализации метода с нагреванием используются в каждом сопле печатающей головки маленький нагревательный элемент (например, тонкопленочный резистор). При пропускании тока через тонкопленочный резистор последний за несколько микросекунд нагревается до t ≈ 500° и отдает выделяемое тепло непосредственно окружающим его чернилам. При резком нагревании образуется чернильный паровой пузырь, который старается вытолкнуть через выходное отверстие сопла каплю жидких чернил. Поскольку при отключении тока тонкопленочный резистор также быстро остывает, паровой пузырь, уменьшаясь в размерах, “подсасывает” через входное отверстие сопла новую порцию чернил, которые занимают место “выстреленной” капли. Цветные принтеры Canon и Hewlett-Rackard используют эту технологию.

В стандартной печатающей головке струйного принтера насчитывается от 300 до 600 крошечных сопел, которые распыляют чернила одновременно.

Технология пьезоэлектрического распыления

Метод управления соплом основан на действии диафрагмы, соединенной с пьезоэлектричским элементом. Как известно обратный пьезоэффект заключается в деформации пьезокристалла под воздействием электрического поля. Изменение размеров пьезоэлемента, расположенного сбоку выходного отверстия сопла и связанного с диафрагмой, приводит к выбрасыванию капли и приливу через входное отверстие новой порции чернил. Подобные устройства выпускаются Epson, Brother, Data – products, Tektronix.Фирмой Epson предложен новый тип многослойной пьезоэлектрической головки, которая устраняет «сателлиты» – маленькие капельки, сопровождающие основную каплю, тем самым, увеличивая четкость изображения.

Технология печати с разбрызгиванием чернил не стоит на месте, удается уменьшение элементарной чернильной капли, появилась возможность формировать элемент изображения (пиксел), изменяя в широких пределах число капель, выпущенных над одной точке поверхности бумаги. Эта технология называется Photoret II, позволяет уменьшить впитываемость, растекаемость краски, улучшить качество изображения.

Помимо технологии печати при цветной печати необходимо обратить внимание на программное обеспечение к принтеру. Оно использует специальные алгоритмы растрирования, улучшения изображения и поставляется вместе с драйвером принтера на диске.

Качество печати довольно высокое – 300-600 dps, программой драйвером можно устанавливать различное качество печати от 150 до 600 точек на дюйм (черновой, оптимальный и качественный режимы печати).

Расходные материалы

Требования к чернилам

Должны быть совместимы с материалом из которого сделан печатающий механизм
Не должны расслаиваться и образовывать отложений в каналах и распылителях
Обладать определенной вязкостью, не содержать ядовитых или канцерогенных веществ

Заправка принтеров разная и зависит от модели

В моделях от фирмы Hewlett Packard картридж совмещен с печатающей головкой в одном корпусе и их замена производится одновременно. Эти принтеры заправляются чернилами фирмы InkTek включающими в себя также и устройство по заправке. При известном умении можно 5-10 раз заправить картридж чернилами без особых изменений качества печати.
В моделях от фирмы Epson печатающей головка несъемная, заменяются только картриджи — емкости для чернил. Перезаправка картриджа категорически не рекомендуется, так как забивается головка, и “реанимировать” ее практически невозможно.
В моделях фирмы Canon предусмотрена замена картриджа с печатающей головкой и отдельных емкостей для чернил, вставляемых в картридж. При этом обеспечивается полная выработка ресурса чернил (особенно для цветной печати) и печатающей головки.

Чернила в 5-10 раз дешевле картриджа и дозаправка оправданна, если риск испортить печатающую головку с соплами невелик.

Бумага

Форматы печати А3 и А4, бывают А2(420*594мм). Можно печатать на бумажной ленте при непрерывной подаче бумаги. Встречаются принтеры, печатающие на конвертах и спец. прозрачных пленках.

Струйный принтер предъявляет особые требования к качеству бумаги: бумага должна быть определенной плотности, с малой шероховатостью и без бумажной парги (это импортная бумага качества Date Copy, Xerox, отечественная Снегурочка и Госзнак). Для печати с фотокартриджем нужна особая глянцевая фотобумага.

Недостатки принтеров

Чернила имеют свойство просачиваться, растекаться и смешиваться до высыхания. Это приводит к уменьшению яркости, изменению цветности, уменьшению четкости изображения.
Документы не стоики к внешним факторам: при попадании воды чернила могут «поплыть».
Довольно дорогая стоимость печати с учетом чернил, картриджа и специальной бумаги.
Скорость печати не много ниже, чем на лазерных принтерах

Достоинства принтеров:

Наиболее экологически чистые принтеры,
Работают бесшумно
Устройство с минимальным выделение тепла, не производит озона, употребляет мало эл.энергии(отсюда все портативные, независимые от сети принтеры, струйные)
Краситель не содержит никаких экологически вредных добавок(при сжигании распечатанных документов не образуется двуокиси углерода, в отличии от тонера лазерных принтеров)
Низкая стоимость всего устройства
Не дорогая возможность полноцветной печати с фотографическим качеством

Модели

Называя модели принтеров сразу оговоримся, что модельный ряд все время усовершенствуется, поэтому необходимо перед выбором принтера посмотреть все возможности новых современных модей.

фирма Hewlett Packard модели: 930С(8-9 стр./мин), DeskJet 1280Сsc(8-9 стр./мин) DeskJet 1100Сse (8 стр./мин), DeskJet 1600 СM(9-10 стр./мин), Office Jet G55, G95, DeskJet 2050, BUSINESS INKJET 1000/1200/2300/2800, DESKJET 6943 (36стр./мин), DESKJET 9800

фирма Epson и его модели: Stylus Photo 750(6-8 стр./мин), Stylus Color 980(8-9 стр./мин), Stylus Color 1520(7 стр./мин), PHOTO R320, PICTUREMAT, STYLUS C110, STYLUS C20SX

фирма Canon модели: Canon PIXMA iP3600, PIXMA iP4940, PIXMA iP2700, PIXMA iX7000, PIXMA iX6540

фирма Lexmark : Color Jetprinter Z815 (10 стр./мин), Color Jetprinter 3200 (6 стр./мин), Color Jetprinter Z32 (7 стр./мин)

фирма Xerox : 8142/8160

Встречаются струйные принтеры профессиональной серии с приставкой Pro отличаются от обычных повышенной скоростью печати, удобством подачи бумаги, ценой, используются как сетевые.

На базе струйных принтеров созданы многофункциональные печатающие устройства (МФУ) , включающие в себя принтер/сканер/копир а также факс и модем.

Системы подачи чернил (СПЧ)

Системы подачи чернил для струйных принтеров позволяют существенно сократить расходы на печать. Системы устанавливаются на принтер и подают чернила на печатающую головку прямо из больших ёмкостей, стоящих рядом с принтером. То есть чернила из банок по трубочкам текут к головке принтера без всяких картриджей, не возникает проблем с перезаправкой картриждей.

Системы подачи чернил имеет смысл устанавливать на принтеры, оснащённые отдельными головками. К таким устройствам относятся модели фирм Epson и Canon.