Струйный принтер

1. Струйный принтер

1. История струйной печати

 

История струйной печати, или технологии безударного точечного высокоскоростного нанесения чернильных капель из микроскопических отверстий на твердый носитель для создания на нем требуемого изображения, насчитывает не один десяток лет. Но самым что ни на есть истоком, эту технологию впоследствии породившим, можно считать исследования француза Феликса Саварта, который еще в 1833 году обнаружил и отметил однотипность образования капель жидкости, выпускаемой через узкое отверстие. Математически это было впервые описано в 1878 году лордом Рейли (тогда еще будущим лауреатом Нобелевской премии). Однако лишь через много лет, в 1951 году компания Siemens запатентовала первое устройство, разделяющее струю на однотипные капли. Это изобретение привело к созданию мингографа, одного из первых коммерческих самописцев, используемых для регистрации значений напряжения.

В начале 1960-х профессор Суит из Стенфордского университета продемонстрировал, что с помощью волн давления поток жидкости можно разбить на одинаковые по размеру и удаленности друг от друга капли. На их непрерывный поток можно было выборочно подавать электрический заряд. При прохождении через электрическое поле заряженные капли отклонялись и собирались в коллекторе для рециркуляции, а незаряженные пролетали мимо него, попадали напрямую на твердый носитель и образовывали заданное изображение. Данный процесс получил название непрерывной струйной печати. К концу 1960-х годов изобретение Суита привело к появлению устройств A. B. Dick VideoJet и Mead DIJIT.

В следующем десятилетии всем известная компания IBM лицензировала вышеописанную технологию и запустила обширную программу ее адаптации к использованию в собственных принтерах. Первым результатом можно считать струйный принтер IBM 4640, представленный в 1976 году в качестве «периферийного устройства печати текста на твердых носителях».

Примерно в то же время профессор Херц из Лундского Технологического Института, что в Швеции, самостоятельно и независимо разработал ряд методов непрерывной струйной печати с возможностью регулирования параметров потока капель для печати в градациях серого цвета. Среди его разработок был метод управления количеством капель, приходящихся на один

 

 

 

 

 

пиксел, который позволял регулировать плотность чернил и получать нужные оттенки. Данный метод был впоследствии лицензирован рядом компаний, включая Iris Graphics и Stork, для коммерческого производства качественных изображений для рынка препресса.

Несмотря на такую интенсивность развития непрерывной струйной печати, не стоит забывать и о методе drop-on-demand (или «капли по требованию»), суть которого заключалась в том, что устройство выпускало капли чернил только при необходимости их попадания на носитель. Очевидно, что данный подход исключал за ненадобностью сложную систему заряда и отклонения капель, а также ненадежные системы рециркуляции. Наработки в этой области были применены в устройстве последовательной печати символов Siemens PT-80 в 1977 году, а также в принтере компании Silonics, появившемся годом позже. В данных устройствах электрические импульсы приводили к выпуску чернильных капель под действием волны давления, создаваемой механическим движением пьезокерамического элемента.

В последующие годы, включая 1980-е, технология «капель по требованию» развивалась, эволюционировала и давала рождение новым коммерчески производимым принтерам. Предполагалось, что простота блоков нанесения чернил обеспечит высокую надежность струйных принтеров. Однако от проблем избавиться не удавалось, и много дегтя добавляли характерные засоры сопел и непостоянство качества изображения.

В 1979 году специалисты компании Canon изобрели метод печати по технологии drop-on-demand, в соответствии с которым капли выпускались из сопел из-за роста и схлопывания туманообразных частиц чернил на поверхности небольшого нагревателя, расположенного рядом с соплом. Canon назвала эту технологию bubble jet («пузырьковая печать»). Простота конструкции подобной печатающей головки и высокая точность нанесения чернил, которая обеспечивалась существующими технологиями производства, сделали данное решение достаточно дешевым при высокой плотности сопел.

Примерно в то же время компания Hewlett-Packard независимо разработала схожую технологию, которую она назвала «термической струйной печатью» (thermal inkjet). А в 1984 году она же выпустила на рынок решение ThinkJet — первый коммерчески успешный и относительно недорогой струйный принтер, работающий по технологии bubble jet. 

 

1.2 Общее понятие о струйных принтерах

 

Принцип действия струйного принтера похож с матричным тем, что изображение формируется точечно, но вместо игл используются матрицы с множеством отверстий (сопел), из которых под действием электрического тока выплескиваются капельки жидкого красителя.

С помощью струйных принтеров можно распечатывать различные

 

цветные изображения. Печать происходит с помощью наложения самых основных цветов, а именно красного, синего, желтого и черного. Черный цвет позволяет печатать черно-белые изображения.

 

Рис. 1 Струйный принтер

 

Существуют два вида технической реализации способа распыления красителя:

•  термический – в каждом сопле расположен микроскопический нагревательный элемент, который мгновенно разогревается до С под действием электрического тока, от этого в красителе образуется газовые пузырьки, которые выталкивают капли краски на бумагу;

 

Рис. 2 Технология термической печати

 

• пьезоэлектрический – в каждом сопле расположен пьезокристалл, который под действием электрического тока изменяет свою форму, выталкивая капельки красителя на бумагу;

Рис. 3 Технология пьезоэлектрической печати

 

3. Достоинства и недостатки струйных принтеров

 

Достоинства:

• струйный принтер стоит недорого;
• есть возможность печатать цветные фотографии;
• небольшие габариты по сравнению с другими принтерами;
• есть возможность заправлять картриджи самостоятельно. Этот процесс зачастую не предусмотрен производителем, так что есть риск испортить принтер, так же возможна потеря гарантии; 
• для некоторых моделей есть возможность установки системы непрерывной подачи чернил.

Недостатки:

• низкая скорость печати по сравнению с лазерными принтерами;
• если долго не пользоваться струйным принтером чернила могут засохнуть. Придется менять картридж.
• высокая стоимость оригинальных расходных материалов. Конечно, есть и исключения для некоторых принтеров, цена на оригинальные картриджи которых невелика, но скорее это исключение чем правило.

 

4. Основные параметры печати струйных принтеров

 

В цветной печати в настоящее время преобладает струйная технология. Печатающие головки могут быть цветными и иметь соответствующее число групп сопел. Для создания полноцветного изображения используется стандартная для полиграфии цветовая схема CMYK. Согласно этой схеме цветное изображение формируется при печати наложением один на другой трех основных цветов: зелено-голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow). Теоретически их наложение должно давать черный цвет, но на практике в большинстве случаев получается серый или коричневый. Поэтому

в качестве четвертого основного цвета добавляют ведущий цвет Key — черный (Black). Такую цветовую модель называют CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-Key). Оттенки различных цветов могут быть получены путем сгущения или разрежения точек соответствующего цвета в фрагменте изображения (аналогичный способ используется для получения различных оттенков серого цвета при выводе монохромных изображений). Качество струйной цветной печати таково, что полученный полноцветный плакат практически невозможно отличить от изданного в типографии.

Уровень шума, создаваемый только двигателем, управляющим головкой струйного принтера, значительно ниже, чем у матричных принтеров, и составляет около 40 дБ.

Скорость печати струйного принтера, как и матричного, зависит от качества печати. При черновой печати струйный принтер по скорости значи-

тельно превосходит матричный. При печати в режиме с типографским качеством скорость значительно снижается. Цветная печать выполняется с еще меньшей скоростью. Отдельные модели струйных принтеров обеспечивают

скорость до 15 страниц в минуту.

Разрешение струйных принтеров при печати графики достигает 2400x1200 dpi.

Качество печати струйного принтера в сравнении с матричным значительно выше, особенно при выводе на печать шрифта. Для моделей струйных принтеров с большим числом сопел характерно достижение качества печати лазерного принтера. Большое влияние на качество струйной печати оказывает качество бумаги и чернил.

Бумага для струйных принтеров с плотностью от 60 до 135 г/м2 позволяет получить достаточно высокое качество печати, причем может быть использована бумага для ксероксов (80 г/м2). В струйных принтерах, в отличие от матричных, бумага в рулоне не применяется, а несколько копий на струйном принтере можно получить только с помощью многократной печати одного и того же документа.

Чернила, применяемые для заправки картриджа струйных принтеров, должны быть специальными, предназначенными именно для данной модели принтера. Только в этом случае можно получить высокое качество печати и не испортить печатающую головку. Для повышения качества печати за счет снижения растекания чернил используются различные технические решения. Например, в отдельных моделях, выпускаемых фирмой Hewlett-Packard, для быстрого высыхания чернил применяется подогрев бумаги.

Основным недостатком струйных принтеров является засыхание чернил внутри сопла. В этом случае необходимо заменять печатающую головку. Принтеры некоторых типов нельзя выключать во время эксплуатации, поскольку в головке, оставшейся в промежуточной позиции, происходит интенсивное засыхание чернил. Многие модели струйных принтеров имеют режим парковки, при котором печатающая головка возвращается в исходное положение внутри принтера, что предотвращает засыхание чернил. В некоторых струйных принтерах имеются специальные устройства очистки сопел.

Подключение струйных принтеров к компьютеру производится через LTP-порт или через порт USB, которым, как правило, оснащены все компьютеры с процессорами Pentium III, IV и Celeron. Данные по USB-шине передаются быстрее, что позволяет несколько увеличить скорость печати.

 

5. Пьезоэлектрический метод

 

При пьезоэлектрической печати одна из стенок сопловой камеры делается гибкой и располагается вплотную к кристаллу пьезоэлектрика.

Кристалл пьезоэлектрика отличается тем свойством, что при прикладывании напряжения к своим граням изменяет свою форму.

Если на пластину пьезоэлектрика подать импульс напряжения, она

 

скачкообразно изогнется в сторону сопловой камеры, уменьшая ее объем.

При этом из сопла вылетит капелька чернил.

После снятия напряжения кристалл  вернется в исходное положение.

Объем сопловой камеры увеличится до первоначального, и по капилляру в нее поступит порция чернил.  Процесс периодически повторяется. Управляя величиной напряжения, прикладываемого к кристаллу, можно регулировать объем вылетающих из сопла капелек.

Рис.4 Пьезоэлектрическая печать

 

6. Фирмы производители струйных принтеров

 

     Основными производителями на российском рынке струйных принтеров остаются Hewlett-Packard Co., Seiko Epson Corp., Lexmark International Inc. и Canon Computer Systems.

Hewlett-Packard Co.

Признанный на сегодняшний день лидер покупательского спроса на универсальные струйные принтеры для малого офиса и рабочих групп. По имеющимся оценкам струйные принтеры НР занимают первое место по распространению в России. Принтеры HP достаточно хорошо печатают на различной по качеству бумаге, имеют высокую производительность и неплохой ресурс.

Среди наиболее интересных моделей можно отметить принтеры для рабочих групп НР DeskJet 970Cxi и 990Cxi, принтеры для дома и малого офиса DeskJet 930С и 950С, фотопринтеры НР PhotoSmart 1215 и 1218, обеспечивающие ввод данных непосредственно с карт памяти цифровых фотокамер.

Seiko Epson Corp.

Компания уверенно удерживает второе после НР место по популярности своих принтеров в России. Среди новых устройств, не вошедших в предыдущий обзор, можно отметить принтеры для дома и офиса Epson Stylus Color 680 и 880, а также принтер для рабочих групп Epson Stylus Color 980.