Как работает струйный принтер
Печатающая головка устройства оснащена множеством микроскопических отверстий, называемых дюзами, или соплами, через которые на бумагу, пластик или другой материал попадают чернила. ПГ перемещается вдоль неподвижного листа, не касаясь его поверхности, и выстреливает капельками красителя.
Концепция струйной печати появилась еще в XIX веке, а в 1951 году компания Siemens запатентовала струйный принтер, основанный на технологии непрерывной подачи чернил (Continuous Ink Jet).
Непрерывная подача
Метод строится на постоянном выталкивании краски через сопла насосом высокого давления. На уровне дюз струя чернил разбивается на множество капель акустической волной, создаваемой пьезоэлектрическим кристаллом. Одновременно капли, которые не должны попасть на бумагу, отклоняются электростатической системой и по специальному резервуару поступают обратно. В процессе печати используется относительно малое количество капель, основная масса возвращается для повторного использования.
Технология имеет определенные преимущества:
- сопла не пересыхают, так как чернила проходят через них постоянно;
- сила выброса капель велика и печать возможна при значительном расстоянии от печатающей головки до бумаги;
- добавление в состав чернил летучих растворителей позволяет капле долететь до нужного места и быстро высохнуть.
Такие принтеры продолжают использоваться в медицине как самописцы, в промышленности – для маркировки товаров, упаковок. Но они имеют и существенные недостатки:
- растворитель, входящий в состав чернил, испаряется при непрерывной циркуляции через сопла и возврата по специальному желобу, и краситель становится вязким, что требует постоянного контроля и разбавления;
- принтеры громоздки и очень дороги.
Подача по требованию
Сотрудники компаний Siemens, Canon, HP несколько лет занимались разработками технологии, позволяющей сделать принтер не таким сложным и большим. Задача, которую они хотели решить, должна была позволить капле чернил поступать через сопло только тогда, когда это действительно необходимо. Все три команды добились успеха.
Первой свой принтер PT-80 представила компания Siemens в 1977 году. По разработанной технологии капельки чернил в нужное время попадали на бумагу при помощи пьезоэлектронных трубок. Через два года компания Canon закончила разработку способа нагревания красителя термоэлементами и назвала его BubbleJet или метод газовых пузырьков. Практически одновременно завершила проект компания HP, использовавшая в своих исследованиях тот же принцип. Но технология несколько иная и, естественно, команда придумала другое название: падение по требованию, или Drop-on-demand.
BubbleJet
Метод основан на использовании термических элементов, нагревающихся при прохождении через них электрического тока до 500 °C. Чернила вскипают, образующийся газовый пузырь выдавливает через сопло капельку краски. После прекращения нагревания пузырек опадает и в камеру поступает новая порция красителя.
Высокое качество печати текста, линий, гистограмм, но несколько размытое графическое изображение в области сплошного наполнения, объясняется наличием вырывающихся из сопла брызг, сопровождающих основную каплю чернил. Термический принцип работы струйного принтера предъявляет определенные требования к составу краски:
- совместимость с материалами, из которых изготовлены другие детали печатающей головки;
- водная основа, позволяющая образовываться газовым пузырькам;
- способность выдерживать температуру нагрева и при этом не расслаиваться, не оставлять нагара, не воспламеняться.
Drop-on-demand
Нагревательный элемент находится непосредственно напротив дюзы, газовые пузырьки двигаются в одном направлении с чернилами, а не выдавливают краситель в сторону, как по методу BubbleJet.
Это не единственное отличие. Нагрев термоэлемента здесь происходит до температуры 650° C, что заставляет чернила вскипать, и вырываться через сопло в газообразном состоянии. Такие облачка пара делают более четкой печать в области сплошного заполнения, что является явным преимуществом по сравнению с технологией газовых пузырьков.
Существенный недостаток обоих методов: печатающая головка быстро выходит из строя в результате постоянного воздействия на детали высоких температур. Размер и стоимость нагревательной системы невелики, что позволило производителям совместить ПГ и картридж. Потребителям предлагается выбрасывать расходник по окончании чернил.
Многие пользователи заправляют картриджи самостоятельно или устанавливают СНПЧ, но особой долговечности головки ждать не приходится именно из-за метода печати. Владельцам термоструйных принтеров производства Canon, HP, Lexmark особенно важно следить за уровнем чернил. Именно краситель выступает как охлаждающая жидкость, и при печати пустым картриджем ПГ наверняка выйдет из строя без возможности восстановления.
Пьезоэлектрический метод
Компания Epson разработала собственную технологию, основанную на расширении пьезокристалла под воздействием электрического тока. Получив импульс, пьезоэлемент деформируется и приводит в действие вибропластину, или диафрагму, которая оказывает давление на чернильную камеру, выдавливая через сопла каплю. При этом температура значительно не меняется, что способствует продолжительности срока службы печатающей головки. Это важно, так как ПГ сложна и является неотъемлемой частью устройства. Конечно, у любого струйного принтера может засохнуть печатающая головка, если она долго не работала, или картриджи были заправлены неподходящими чернилами. Но для принтеров производства Epson очень велика вероятность успешного восстановления детали.
Цветное изображение более четкое и контрастное, что объясняется тем, как работает струйный принтер с пьезоэлектрической схемой подачи чернил. Сразу после выталкивания мембраной капли через сопло, на пьезокристалл поступает противоположный импульс, заставляющий вибропластину выгнуться в обратном направлении. Чернильная камера увеличивается, что позволяет не только впустить в нее следующую порцию краски из картриджа, но и затянуть обратно чернила, следующие за каплей и предотвратить образование капелек-сателлитов. Именно такие внеплановые брызги чернил, следующие за основным выбросом, делают слегка размытой печать сплошных графических изображений термоструйными принтерами.
Качество печати фотографий повышается при уменьшении капли. В термических головках эта задача решается изменением размера дюз. Для пьезоэлектрической технологии диаметр сопла неважен, достаточно контролировать силу тока, чтобы выбрасывался соответствующий объем красителя. Печать всего изображения микрокаплями размером в 1 пиколитр, как это происходит на термоструйных принтерах, занимает много времени.
Пьезотехнология позволяет использовать капли разных размеров по мере необходимости: при печати зоны сплошного заполнения – большие, для мелких деталей или оттенков – маленькие. За один проход каретки могут выбрасываться капли трех размеров, что существенно увеличивает скорость печати.
Производство пьезоэлектрической печатающей головки значительно дороже термической, однако технология позволяет обеспечить длительный срок службы и высокое качество печати.
Печатайте с удовольствием.
Источник
IT1407: Принтеры и многофункциональные устройства
Струйная печать – это технология получения изображения при помощи микроскопических капель чернил, распыляемых печатающей головкой принтера на бумагу.
Технология струйной печати похожа на технологию матричной печати, так как и в первом и во втором случае изображение формируется по точкам. Только при матричной печати изображение наносится ударами иголок по красящей ленте, а при струйной – распылением чернил на бумагу печатающей головкой.
Важнейшей деталью струйного принтера является печатающая головка, о которой мы подробнее поговорим далее. Она представляет собой массив, состоящий из множества микроскопических отверстий (сопел, дюз).
Печатающая головка может быть встроена в чернильный картридж или непосредственно в принтер. В первом случае после окончания чернил печатающая головка утилизируется вместе с картриджем. Во втором случае печатающая головка может быть заменена на новую независимо от чернильного картриджа.
Чернила в струйном принтере подаются либо непрерывным способом, либо по требованию. В первом случае чернила поступают в сопла печатающей головки сплошным потоком, а момент их выброса на бумагу определяется модулятором. Во втором случае чернила поступают в сопла печатающей головки лишь в тот момент, когда сопла оказываются над точкой, которую необходимо «залить» пигментом.
В настоящее время наибольшее распространение получили три технологии струйной печати: воздушно-пузырьковая, пьезоэлектрическая и термоструйная.
Технологии струйной печати
Пьезоэлектрическая печать
При пьезоэлектрической печати над соплом печатающей головки располагается пьезокристалл, который выгибается под воздействием электрического тока и выталкивает из сопла на бумагу чернильную каплю. Чем сильнее заряд тока, тем больше выгибается пьезокристалл, и тем больше размер выдавливаемой капли. Регулируя заряд электрического тока можно управлять величиной чернильных капель. Пьезоэлектрическая технология печати используется в струйных принтерах Epson.
Принцип работы пьезоструйной печатающей головки
Пузырьково-струйная печать
При пузырьково-струйной печати в соплах печатающей головки размещаются мельчайшие термоэлементы (микронагреватели, тонкоплёночные резисторы), на которые подаются электрические импульсы продолжительностью 7-10 микросекунд. Нагреваясь, термоэлементы разогревают чернила до образования чернильно-воздушных пузырьков. Пузырьки, увеличиваясь в объёме, выталкивают из сопла чернильные капли. После этого нагревание прекращается и в сопло втягивается новая порция чернил. Термоэлемент включается и выключается с невероятной скоростью, выталкивая из каждого сопла печатающей головки примерно 24 тысячи чернильных капель в секунду.
Термоструйная печать
Термоструйная печать – это наиболее популярная технология струйной печати, которая используется при производстве 75% струйных принтеров.
Термоструйная печать похожа по своей природе на пузырьково-струйную с той лишь разницей, что в пузырьково-струйных принтерах нагревательные элементы встраиваются в сопла печатающей головки, а в термоструйных они находятся непосредственно за соплами. В остальном термоструйная печать напоминает пузырьково-струйную: нагревательный элемент разогревает чернила до температуры испарения. Чернила закипают, увеличиваются в объёме, пузырятся и выталкиваются из полости сопел на бумажный носитель.
Принцип работы термоструйной печатающей головки
Струйные принтеры оперируют с микроскопическими каплями чернил объёмом около одного пиколитра. Диаметр чернильной капли составляет около 13 микрон. В 1 мм3 помещается примерно 10 000 таких чернильных капель. Так как диаметр капли превышает шаг печати, капли накладываются друг на друга при формировании изображения. В формировании изображения участвуют миллионы чернильных капелек, поэтому изображение получается очень насыщенным и качественным.
Источник
Струйная печать
Струйная печать – это технология получения изображения при помощи микроскопических капель чернил, распыляемых печатающей головкой принтера на бумагу.
Технология струйной печати похожа на технологию матричной печати, так как и в первом и во втором случае изображение формируется по точкам. Только при матричной печати изображение наносится ударами иголок по красящей ленте, а при струйной – распылением чернил на бумагу печатающей головкой.
Важнейшей деталью струйного принтера является печатающая головка, которая представляет собой массив, состоящий из множества микроскопических отверстий (сопел, дюз).
Укрупнённая фотография сопла печатающей головки струйного принтера
Печатающая головка может быть встроена в чернильный картридж или непосредственно в принтер. В первом случае после окончания чернил печатающая головка утилизируется вместе с картриджем. Во втором случае печатающая головка может быть заменена на новую независимо от чернильного картриджа.
Чернила в струйном принтере подаются либо непрерывным способом, либо по требованию. В первом случае чернила поступают в сопла печатающей головки сплошным потоком, а момент их выброса на бумагу определяется модулятором. Во втором случае чернила поступают в сопла печатающей головки лишь в тот момент, когда сопла оказываются над точкой, которую необходимо «залить» пигментом.
В настоящее время наибольшее распространение получили три технологии струйной печати: воздушно-пузырьковая, пьезоэлектрическая и термоструйная.
| Технологии струйной печати | |||||
| Пьезоэлектрическая печать | Пузырьково-струйная печать | Термоструйная печать |
При пьезоэлектрической печати над соплом печатающей головки располагается пьезокристалл, который выгибается под воздействием электрического тока и выталкивает из сопла на бумагу чернильную каплю. Чем сильнее заряд тока, тем больше выгибается пьезокристалл, и тем больше размер выдавливаемой капли. Регулируя заряд электрического тока можно управлять величиной чернильных капель. Пьезоэлектрическая технология печати используется в струйных принтерах Epson.
Схематичное изображение принципа работы пьезоэлектрических принтеров представлено ниже.
Принцип работы пьезоструйной печатающей головки
При пузырьково-струйной печати в соплах печатающей головки размещаются мельчайшие термоэлементы (микронагреватели, тонкоплёночные резисторы), на которые подаются электрические импульсы продолжительностью 7-10 микросекунд. Нагреваясь, термоэлементы разогревают чернила до образования чернильно-воздушных пузырьков. Пузырьки, увеличиваясь в объёме, выталкивают из сопла чернильные капли. После этого нагревание прекращается и в сопло втягивается новая порция чернил. Термоэлемент включается и выключается с невероятной скоростью, выталкивая из каждого сопла печатающей головки примерно 24 тысячи чернильных капель в секунду.
Термоструйная печать похожа по своей природе на пузырьково-струйную с той лишь разницей, что в пузырьково-струйных принтерах нагревательные элементы встраиваются в сопла печатающей головки, а в термоструйных они находятся непосредственно за соплами. В остальном термоструйная печать напоминает пузырьково-струйную: нагревательный элемент разогревает чернила до температуры испарения. Чернила закипают, увеличиваются в объёме, пузырятся и выталкиваются из полости сопел на бумажный носитель.
Схематичное изображение принципа работы термоструйных принтеров представлено на следующем рисунке.
Принцип работы термоструйной печатающей головки
Струйные принтеры оперируют с микроскопическими каплями чернил объёмом около одного пиколитра. Диаметр чернильной капли составляет около 13 микрон. В 1 мм3 помещается примерно 10 000 таких чернильных капель. Так как диаметр капли превышает шаг печати, капли накладываются друг на друга при формировании изображения. В формировании изображения участвуют миллионы чернильных капелек, поэтому изображение получается очень насыщенным и качественным.
Капли чернил на бумаге
Для цветной струйной печати используются несколько разноцветных картриджей. Количество таких картриджей колеблется в пределах от 4 до 8.
Струйный принтер с шестью раздельными цветными чернильными картриджами
Смешение цветных чернил в различных пропорциях позволяет получить множество оттенков. Струйные принтеры обеспечивают более высокое качество цветной печати, чем лазерные принтеры. Правда, в отличие от лазерных принтеров, чернила при печати цветных изображений и фотографий расходуются довольно быстро. Кроме того, струйные принтеры печатают изображения медленнее, чем лазерные принтеры. Зато стоимость цветных струйных принтеров заметно ниже стоимости цветных лазерных принтеров.
Наконец, следует отметить, что чернила для струйной печати могут быть растворимыми или пигментными. Растворимые чернила глубоко проникают в целлюлозные волокна бумаги, а пигментные закрепляются на её поверхности. Поэтому отпечатки, сделанные с использованием растворимых чернил, менее насыщены и более расплывчаты, чем пигментные отпечатки. Однако, пигментные чернила уступают растворимым по долговечности отпечатков.
Струйная печать более привлекательна для домашнего использования из-за относительной дешевизны принтеров. Она выгодна при печати небольших объёмов текстов, а также при печати цветных изображений и фотографий. А вот для офиса больше подойдёт лазерная печать, которая без труда справляется с большими объёмами монохромных отпечатков.
Источник
