Реклама на портале

Краткие характеристики струйной пьезоэлектрической и термоструйной технологии печати. Что такое пьезоэлектрическая струйная печать

Вконтакте

Одноклассники

Технология термоструйной печати основана на свойстве чернил увеличиваться в объёме при нагревании. Разогретые чернила, увеличиваясь в объёме, выталкивают в сопла печатающей головки принтера микроскопические чернильные капли, которые формируют изображение на бумаге. В общем виде технология термоструйной печати представлена ниже.

Технология термоструйной печати

Термоструйная печать – это наиболее популярная технология струйной печати, которая используется при производстве 75 % струйных принтеров.

Удельный вес принтеров, использующих термоструйную технологию печати

Наибольший вклад в развитие технологии термоструйной печати внесли корпорации Canon и HP , которые в 70-х годах ХХ века независимо друг от друга разработали две технологии печати: Bubble Jet (Canon) и Thermal Inkjet (HP).

Технологии термоструйной печати

Технология термоструйной печати Bubble Jet была представлена на суд общественности в 1981 году на выставке «Grand Fair». В 1985 году с использованием инновационной технологии был выпущен легендарный монохромный принтер Canon BJ-80, в 1985 году – первый цветной принтер Canon BJC-440.

Схематичное изображение технологии струйной печати Bubble Jet

Суть технологии струйной печати Bubble Jet заключается в следующем. В каждое сопло печатающей головки встраивается терморезистор (нагреватель) для мгновенного разогрева чернил, которые при температуре свыше 500°С, испаряясь, образуют пузырь, выталкивающий каплю чернил наружу. Затем терморезистор отключается, чернила охлаждаются и пузырь исчезает, а зона пониженного давления затягивает новую порцию чернил.

Интересно, что чернила разогреваются до температуры 500°С всего лишь за 3 микросекунды, а капли вылетают из сопла со скоростью 60 км/ч. Ежесекундно в каждом сопле печатающей головки цикл нагревания и охлаждения чернил повторяется 18 тысяч раз.

Вторая технология струйной печати - Thermal Inkjet – начала разрабатываться компанией HP в 1984 году, но первый принтер ThinkJet, основанный на данной технологии печати, был внедрён в массовое производство значительно позднее.

Схематическое изображение технологии струйной печати Thermal Inkjet

Технология Thermal Inkjet основана на том же принципе печати, что и технология Bubble Jet, с той лишь разницей, что в принтерах, использующих технологию Bubble Jet, терморезисторы расположены в микроскопических соплах печатающей головки, а в принтерах, использующих технологию Thermal Inkjet, они находятся непосредственно за соплом.

Таким образом, технологии Bubble Jet и Thermal Inkjet различаются лишь в деталях.

Основными преимуществами термоструйной печати перед пьезоструйной являются отсутствие движущихся механизмов и стабильность работы. Наряду с этим термоструйная печать имеет один существенный недостаток: она не позволяет контролировать размер и форму чернильных капель. Кроме того, когда чернильные капли вылетают из сопла печатающей головки, вместе с ними вырываются капли-спутники (сателлиты), образующиеся при закипании чернил. Появление таких «спутников» может быть спровоцировано нестабильной вибрацией чернильной массы во время её выброса из сопла. Именно капли-спутники являются причиной образования нежелательного контура («чернильного тумана») вокруг отпечатка и смешения цветов в графических файлах.


Основой любого процесса струйной печати является процесс создания капель красителя и переноса этих капель на бумагу или любой другой носитель, пригодный для струйной печати. Управление потоком капель позволяет добиться различной плотности и тональности изображения.
На сегодняшний день существует два различных подхода к созданию управляемого потока капель. Первый метод, основанный на создании непрерывного потока капель, так и называется - метод непрерывной струйной печати . Второй метод создания потока капель предусматривает возможность непосредственного управления процессом создания капли в нужный момент времени. Системы, использующие этот метод управления потоком капель, получили название системы импульсной струйной печати .


Непрерывная струйная печать



Краситель, находящийся под давлением, поступает в сопло и разделяется на капли путем создания быстрых колебаний давления, получаемые с помощью какого-либо электромеханического средства. Колебания давления вызывают соответствующую модуляцию диаметра и скорости выходящий из сопла струи красителя, которая разделяется на отдельные капли под воздействием сил поверхностного натяжения.
Этот метод позволяет достигать очень большой скорости создания капель: до 150 тыс. штук в секунду для коммерческих систем и до миллиона штук для специальных систем. Для управления потокам капель используется электростатическая система отклонения. Вылетающие из сопла капли проходят через заряженный электрод, напряжение на котором меняется в соответствии с управляющим сигналом. Поток капель попадает за тем в пространство между двумя отклоняющимися электродами, имеющими постоянную разность потенциалов. В зависимости от полученного ранее заряда отдельные капли изменяют свою траекторию по-разному. Этот эффект позволяет управлять положением печатаемой точки, так и ее наличием или отсутствием на бумаге. В последнем случае капля отклоняется настолько, что попадает в специальный улавливатель.
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. Основное применение такие системы нашли на рынке промышленной печати, в системах маркировки товаров, массовой печати этикеток, медицине и пр.

Импульсная струйная печать



Этот принцип создания потока капель предусматривает возможность непосредственного управления процессом создания капли в определенное время. В отличие от систем непрерывного действия, здесь отсутствует постоянное давление в объеме чернил, а при необходимости создания капли генерируется импульсы давления. Управляемые системы принципиально менее сложны в изготовлении, однако для их работы требуется устройство создания импульсов давления примерно втрое более мощно, чем для систем непрерывного действия. Производительность управляемых систем составляет до 20 тыс. капель в секунду для одного сопла, а диаметр капель - 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.
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.
Положительным свойством таких технологий струйной печати является то, что пьезоэффект хорошо управляем электрическим полем, что дает возможность достаточно точно варьировать объемов получаемых капель, а значит и в достаточной степени влияет на размер получаемых пятен на бумаге. Тем не менее, практическое использование модуляции объема капель затруднено тем, что изменяется не только объём, но и скорость движения капли, что при движущейся головке вызывает ошибки позиционирования точки.
С другой стороны, 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% от общей стоимости всего принтера. Выход из строя такой головки требует серьезного сервисного обслуживания.




Для реализации термоструйного метода каждое из сопел оборудовано одним или несколькими нагревательными элементами, которые при пропускании через них тока за несколько микросекунд нагреваются до температуры около 600С. Возникающие при резком нагревании газовый пузырь выталкивает через выходное отверстие сопла порцию чернил, формирующих каплю. При прекращении действия тока нагревательный элемент остывает, пузырь разрушается, а на его место поступает очередная порция чернил из входного канала.
Процесс создания капель в термических печатающих головках после подачи импульса на резистор почти неуправляем и имеет пороговую зависимость объема испаряемого вещества от приложенной мощности, поэтому здесь динамическое управление объемом капели в отличие от пьзоэлектрической технологии весьма затруднительно.
Тем не менее, термические печатающие головки обладают самым высоким соотношением производительности и стоимости производства единицы продукции, поэтому термоструйная печатающая головка обычно является частью картриджа и при замене картриджа на новый автоматически происходи и смена печатающей головки. Однако, применение термических печатающих головок требует разработки специальных чернил, которые могут достаточно легко испаряться без возгорания и не подвержены разрушению при термическом ударе.

Печатающая головка Lexmark



Печатающая головка черного картриджа обычного разрешения 600 dpi для ранних моделей (Lexmark СJP 1020, 1000, 1100, 2030, 3000, 2050) имели 56 дюз, расположенных в два зигзагообразных ряда. Печатающая головка для цветных картриджей этих моделей имели 48 дюз разделенных на три группы по 16 дюз для каждого цвета (Cyan, Magenta, Yellow). Принтер Lexmark CJ 2070 использовал иную печатающую головку, которая содержала 104 монохромных дюзы и 96 цветных.
Для производства печатающих головок струйных принтеров Lexmark, начиная с 7000 серии используется печатающие головки, изготавливаемые с применением лазерной технологии прошивки дюз (Excimer, Excimer 2). Первые модели печатающих головок содержали 208 монохромных дюз и 192 цветных.
Для модели Z51 и старшей модели семейства Zx2 и Zx3 была разработана своя печатающая головка с 400 дюзами. В модели Z51 использовалась лишь половина дюз, а остальные работали в режиме горячего резерва, когда как в следующих моделях были одновременно задействованы все дюзы.
Младшие и средние модели семейства Zx2 используют картриджи, являющиеся модификацией стандартных картриджей высокого разрешения, а младшие и средние модели семейства Zx3, новые модели картриджей Bonsai.
Не оставляйте дюзы печатающей головки открытыми в течение продолжительного времени. Если дюзы оставить открытыми - чернила в них засыхают и засоряют каналы, что приводит к дефектам при печати. Картридж следует оставлять в принтере или в специальном боксе («гараже »). Нежелательно также дотрагиваться до дюз и контактов руками, так как сальные выделения от кожи могут испортить поверхность.

Характеристики печатающей головки



Период формирования мениска:
Это период времени, необходимый для повторного заполнения камеры чернилами. Он определяет рабочую частоту печатающей головки (от 0 до 1200 Hz).





Скорость капли:
Низкая скорость приводит непрерывному расположению точки.
Высокая скорость приводит к появлению брызг и разводов.




Масса капли определяется:
Размером нагревающего элемента.
Диаметром сопла.
Обратным давлением.





Замечено, что в обычных струйных принтерах капля чернил, попадая на бумагу принимает форму маленького треугольника, поэтому линии при ближайшем рассмотрении выглядят зазубренными. Это связано с тем, что в полете капля деформируется, а при соприкосновении с бумагой - расплывается. Особенно это заметно в низком режиме при экономной печати. Lexmark предлагает принтеры с новой, прогрессивной технологией печати, при которой форма сопел и скорость движения головки сбалансированы так, что капля чернил дают пятна, как равномерные штрихи. Это позволяет сделать линии гладкими, а качество печати почти неотличимы от лазерной печати. Кроме того, такая форма пятна позволяет избежать белесых полос на отпечатке.


Что такое чернила?



Каждый производитель струйных принтеров разрабатывает и совершенствует свой состав чернил, который наиболее адаптирован к выпускаемой технике. У Lexmark основными компонентами чернил для струйных принтеров является:
-Деионизированная вода (85-95% общего объема)
-Пигмент или краситель
-Растворитель (для пигментов)
-Увлажнитель (Humectant)
-Поверхностно-активное вещество (Surfactant)
-Биоцид
-Буфер (стабилизация pH)

Пигмент или краситель . Чернила на основе пигментов (только черные) изготовлены из твердых частиц, находящихся в жидкости. При попадании таких чернил на бумагу жидкость испаряется и частично впитывается, а порошок прилипает к поверхности, не растекаясь по ней. Поэтому чернила на основе пигментов водостойкие, обладают слабым проникновением в волокна бумаги, но они чувствительны к свету.
Чернила на основе красителей - это, как правило, цветные чернила. Краситель растворим в воде и впитывается вместе с ней в толщу бумаги при высыхании. Такие чернила высыхают быстрее пигментных, светоустойчивы, но зато дают в среднем пятен неправильной формы больше, чем последние.
Увлажнитель. Концентрация увлажнителя влияет на вязкость чернил. Этот параметр должен быть оптимален для данного состава чернил и печатающей головки, совместно с которой они будут использоваться. Действительно, с одной стороны, чем больше вязкость, тем хуже чернила растекаются по поверхности бумаги, давая меньший размер точки и тем более четким будет изображение. С другой стороны, слишком большая вязкость приводит к затянутому времени формирования мениска, что ухудшает скорость печати. Обычно, вязкость чернил является ключевым параметром при определении геометрических каналов в печатающей головке.
Поверхностное натяжение влияет на смачиваемость чернилами всех поверхностей, с которыми они соприкасаются, начиная от резервуаров в картридже и кончая поверхностью бумаги. Слишком низкое статистическое поверхностное натяжение приводит к более быстрому высыханию чернил на поверхности бумаги, но при этом средний объем капли при выдавливании чернил из дюз оказывается завышенным. Слишком высокое поверхностное натяжение увеличивает время высыхания, а следовательно ухудшает стойкость изображения при печати.
Уровень кислотности (РН) низкая кислотность приводит к низкой растворимости компонент чернил в воде и как следствие – плохой водостойкости изображения Стандартным считается уровень кислотности в диапазоне от 7.0 до 9.0.
В нутрии картриджа имеются резервуары с чернилами, дюзы печатающей головки и электрические контакты.
Цветной картридж содержит 3 отдельных ячейки для чернил трех разных цветов. В монохромном картридже содержится только одна ячейка с черными чернилами.

Чернила и цвета

Правильная передача цвета изображения на бумагу является высоко технологичным процессом, требующим учета немалого количества факторов, включая субъективную оценку. В первую очередь цветовая передача изображения зависит от химического состава чернил и бумаги, архитектуры принтера.
Обязательным требованием к чернилам является очень тонкий спектральный состав, иначе получаемые при смешении цвета будут «грязными». После высыхания чернила должны оставаться прозрачными, иначе не будет естественного смешения цветов.
Немаловажным фактором является также устойчивость к выцветанию, экологическая чистота и нетоксичность.
Считается, что оптимальный состав чернил ужу известен. Практически у всех производителей они представляют взвесь очень мелких частиц минерального пигмента. С цветными чернилами дело обстоит хуже, поскольку очень трудно подобрать минеральные красители нужного спектрального состава.
В настоящее время процедуры цветопередачи базируются на так называемых цветовых таблицах, которые используются для преобразования цветового пространства, в котором было создано изображение-оригинал, в некоторое «деформированное» цветовое пространство, учитывающее особенности передачи цветов на бумаге чернилами. Обычно, отдельные цветовые таблицы строятся для каждого типа бумаги и оптимизированы для каждого отдельного типа чернил и печатающих головок.

Драйверы Lexmark



Драйверы принтеров Lexmark после установки готовы к печати с автоматическим режимом распознавания объектов, позволяющим получить хорошее качество изображения без предварительной настройки. Автоматический режим также позволяет добиться оптимального сочетания качества и скорости печати документа. Настройки драйвера на специальную бумагу или выбор цветовых таблиц для более контрастного или естественного тона изображения выполняется очень просто в разделе настроек драйвера «Качество документа» (Document Quality)
Драйверы Lexmark серии Color Fine 2 позволяют автоматически определять тип картриджа, тем самым заметно упрощая процедуру настройки всех систем на другой тип картриджа или смену старого на новый. Характерной особенностью драйверов этой серии является их возможность работать с изображением в стандартах sRGB и ICM.
Стандарт sRGB предлагает, что для описания цветного изображения используется аппаратно-независимое цветное пространство, встроенное в OC Microsoft или в средства работы с Internet. Используя стандартизованное RGB-описание цветового пространства UTI-R BT.709, этот стандарт позволяет минимизировать передачу вместе с изображением дополнительной системы информации, связанной с цветовым профилем оборудования, на котором это изображение создавалось. В системной части файла с изображением лишь дается ссылка на стандарт, в котором оно было создано, а положение-получатель активно используется описанием цветового пространства, представленным операционной системой.
Стандарт ICM позволяет более точно определить разнообразие устройств генераций и отображение цветных изображений посредством использования цветных профилей оборудования для каждого типа устройств, генерирующих изображение и отображающих устройств. Однако, такой подход подразумевает, что системная информация, связанная с профилем оборудования, на котором создано изображение предается в месте с этим изображением.

Фотопечать



Серьезной проблемой в струйной печати является правильная передача светлых тонов изображения. Дело в том, что обычные цветовые решения для струйной печати дают точки изображения насыщенного цвета, поэтому для получения бледных оттенков нужно наносить капли чернил достаточно редко. Это приводит к тому, что при передачи очень светлых тонов пятна располагаются так далеко друг от друга, что становится заметна зернистость изображения, а также возникает проблема с передачей в светлых тонах.
Одним из радикальных способов решения этой проблемы является использование дополнительных чернил светлых тонов. В этом случае темные тона получаются за счет заливки осветленными чернилами. Картридж с такими чернилами обычно становится вместо второго картриджа (черного) и содержит чернила осветленного Cyan, осветленного Magenta и черного. Светло желтый тон не используется, поскольку этот цвет воспринимается человеческим глазом без особой разницы как и желтый.

Словом, все особенности лазерной технологии указывают на её универсальность и высокую эффективность - использовать такой принтер можно и в офисе, и дома. Блестящее соотношение скорость/качество делает лазерные принтеры и МФУ незаменимыми как в большом, так и в малом офисе, а также всюду, где необходимо распечатывать большие объёмы документации. Например, студенты или преподаватели, часто занимающиеся распечаткой своих работ, порадуются возможности успевать больше и получать материалы лучшего качества.

Для скоростной цветной печати на предприятиях можно порекомендовать лазерные принтеры и МФУ Konica-Minolta . Решения для монохромной лазерной печати в малом и среднем офисе стоит подыскать среди МФУ Brother или линейке бюджетных принтеров LaserJet от Hewlett-Packard.

Лазерная технология предполагает сложный и тонко организованный механизм печати – она использует статическое электричество и оптическую систему, чтобы создать невидимый электростатический прообраз будущего отпечатка, а затем «наполнить» его частицами тонера и закрепить результат на бумаге.

Прежде всего, в действие вступает заряжающий вал - он равномерно покрывает поверхность фотобарабана отрицательным зарядом. После этого контроллер принтера определяет на поверхности барабана участки, формирующие изображение. Эти участки «засвечиваются» лазерным лучом и отрицательный заряд на них исчезает.

Далее ролик подачи передаёт частицам тонера отрицательный заряд и перемещает их на ролик проявки, где они проходят под дозирующим лезвием, равномерно распределяясь по поверхности. Теперь, при соприкосновении с фотобарабаном, они заполняют собой те участки, где отсутствует отрицательный заряд.

В результате на барабане формируется видимое изображение - остаётся лишь перенести его на бумагу и закрепить. Сначала бумага подаётся на ролик переноса и принимает положительный заряд. При контакте с фотобарабаном она легко перетягивает на себя частицы тонера. Частицы держатся на бумаге лишь за счёт статического электричества; чтобы закрепить их на месте, лист проходит обработку во фьюзере. Так называется система из двух валов, один из которых нагревает бумагу, а другой плотно прижимает её снизу, позволяя расплавленным частицам тонера глубже впечататься в поверхность листа.

Лазерные принтеры и МФУ очень чувствительны к качеству расходных материалов, поэтому специалисты в один голос рекомендуют пользоваться только оригинальными тонер-картриджами. Оригинальный тонер имеет очень маленькие частицы, что позволяет достичь высокого качества печати и продлить срок службы принтера. Поддельный тонер можно сравнить с битым уголем - он царапает поверхность фотобарабана и внутренние запчасти принтера, с которыми соприкасается.

Основные недостатки лазерной печати - высокая стоимость самих устройств и картриджей к ним, повышенное энергопотребление, выделение озона. Из-за более сложного внутреннего строения лазерные устройства не столь компактны, как струйные.

Выделение озона при лазерной печати неизбежно, поскольку лазерный луч при соприкосновении с воздухом расщепляет молекулы кислорода. И всё же производителям удаётся сократить объёмы таких выделений, минимизируя негативное воздействие на человека. Если же вам необходимо лазерное качество, но вас беспокоит озон, стоит присмотреться к светодиодной технологии - она во многом схожа с лазерной, но вместо лазера использует светодиоды.

Светодиодная печать

Качество печати отличное - никакой зернистости, а светлые и тёмные оттенки выглядят одинаково естественно. Ламинированные отпечатки устойчивы к выцветанию и различным внешним воздействиям (вода, отпечатки пальцев).

Помимо Canon, выпуском сублимационных принтеров занимаются компании Sony и Samsung. Аппарат Sony DPP-FP55 отличается большим ЖК-дисплеем для предпросмотра, позволяет применять к изображениям различные эффекты и шаблоны (например, печатать календари) и использует фирменную технологию ламинирования Super Coat II, способную сохранить первозданное качество отпечатка на долгие годы.

У Samsung SPP 2020B свои преимущества: встроенный Bluetooth-модуль для печати с мобильных устройств, простой, но стильный дизайн и самая низкая в данном классе себестоимость отпечатка.

Пользователи, никогда не сталкивавшиеся с данной технологией, часто удивляются, почему фотографии, напечатанные на сублимационном принтере с разрешением 300x300 т/д выглядят лучше, чем распечатанные на лазерном принтере с гораздо более высоким разрешением. Секрет в том, что для печати фотографий приоритетным параметром является не разрешение, а линеатура - плотность полиграфического растра.

У современных сублимационных принтеров, таких как Canon Selphy, этот показатель выше, чем у многих струйных фотопринтеров высокого класса. Отсюда и результат - плотная растровая структура, максимум чёткости и, в то же время, плавные контуры.

Но в чём заключается технологическая особенность сублимационной печати? В данном случае, сублимация - это переход красителя из твёрдого состояния в газообразное, минуя жидкое. Система реализована достаточно просто: внутри принтера находятся нагревательный элемент и специальная плёнка с красителем. Лист бумаги помещается между ними. При нагревании краска испаряется с плёнки и попадает в открывшиеся от нагрева поры бумаги. Далее бумага слегка остывает, и поры её закрываются, так что изображение прочно закрепляется на листе.

Особенность сублимационной технологии ещё и в том, что краски трёх цветов наносятся не одновременно, а поочерёдно, поэтому печать идёт в три прогона. Также возможен дополнительный прогон для ламинирования страниц. Ламинирование позволяет дополнительно защитить отпечатки от внешних негативных воздействий и заодно придать им притягательный глянцевый блеск.

Уязвимость сублимационной технологии - отпечатки чувствительность к ультрафиолету. Сейчас эта проблема преодолевается за счёт разработки нового типа чернил. Основными же минусами портативных фотопринтеров можно считать низкую скорость и малый формат печати. Идеально для отпуска, но несерьёзно для офиса, так как сублимационные принтеры имеют узкую специализацию - печать фотографий, и, к тому же, не рассчитаны на большой поток задач.

Большие объёмы и высокая скорость печати, в сочетании с высокой надёжностью и простотой обслуживания - преимущество твердочернильных принтеров .

Твердочернильная печать

Среди наиболее актуальных современных технологий печати, твердочернильная предлагает особенно широкие возможности для делового использования. Благодаря своей экономичности и скоростным качествам, твердочернильный принтер идеально подойдёт для работы c большими объёмами цветной документации и обеспечит качественную высокоскоростную печать, не всегда доступную даже лучшим лазерным устройствам. Так, у принтеров Xerox ColorQube скорость печати может достигать 85 стр/мин, а выход первого отпечатка происходит всего за 5 сек.

Ключевая особенность твердочернильных принтеров в том, что они изначально ориентированы на скоростную цветную печать и при этом тысячный отпечаток так же чёток и ярок, как первый, ведь качество печати в данном случае никак не зависит от количества напечатанных страниц. Кроме того, такие принтеры с одинаковым успехом печатают на бумаге разной плотности.

Яркий пример современного твердочернильного принтера - Xerox Phaser 8560 . Данная модель создана для средних рабочих групп. Нанесение четырёх цветов чернил одновременно позволяет достичь высоких скоростей цветной печати. Пьезоэлементы сопел обеспечивают более интенсивный выброс капель, чем у струйных принтеров . Расплавленные чернила запекаются на бумаге мгновенно, без растекания или рассыпания и отличаются завидной стойкостью. За время прохождения через аппарат бумага не успевает сильно нагреться, поэтому печатать вторую сторону листа можно сразу же - без ущерба для первой.

Бруски сухих чернил - стики - соответствуют разным цветам системы CMYK. Они удобны в использовании и хранении: не пачкают рук и одежды, не засыхают. Брусок каждого цвета, предназначенный для конкретной модели принтера, обладает своей уникальной формой, что позволяет избежать ошибок при его установке в принтер.

Также стоит отметить высокую надёжность твердочернильных устройств - конструкция печатного механизма у них очень проста и содержит минимум подвижных частей, что снижает риск поломки. Фотобарабан в твердочернильном принтере заменяют примерно раз в пять лет. Современные модели снабжаются широкой печатающей головкой, которой почти не требуется двигаться для того, чтобы охватить всю ширину фотобарабана. Незначительное движение требуется от неё лишь при разрешениях свыше 2400 т/д. Таким образом, скорость печати оказывается высока, а износ комплектующих - минимален.

Когда-то твердочернильные принтеры считались очень дорогим удовольствием, но к настоящему времени их стоимость заметно снизилась. При этом принтер оказывает минимальное воздействие на окружающую среду и не выделяет озона. Немаловажно и то, что цветная твердочернильная печать обходится почти вдвое дешевле лазерной.

Подготовка твердочернильных принтеров к работе проходит в несколько этапов. Сначала ёмкости печатающей головки разогреваются до 140-180°C. Одновременно с этим начинается плавление твёрдых чернил на керамических пластинах, а также разогрев металлического фотобарабана. Расплавленные чернила стекают в горячие полости печатающей головки. Когда ёмкости заполнены, разогрев пластин прекращается.

Следующий этап - чистка сопел печатающей головки с помощью узла чистки с вакуумным насосом. Плотно придвинувшись к дюзам головки, узел чистки откачивает из них воздух и вбирает немного расплавленных чернил. Возвращаясь в исходное положение, он сливает горячие чернила в специальную ванночку для отходов. Там они снова затвердевают. Готовое к работе устройство поддерживается в «разогретом состоянии», чтобы расплавленные чернила не охладились и вновь не затвердели.

Недостатки достаточно очевидны. При каждом включении принтера происходит небольшой выброс чернил и тратится порядка 5% каждого картриджа. Сам процесс разогрева занимает около 15 минут, поэтому частый перезапуск аппар влетает в копеечку. В идеале принтер не стоит отключать вовсе - лучше постоянно держать его в рабочем состоянии, так же, как сервер. На предприятии это не составит особого труда, тем более, что в спящем режиме устройство потребляет очень мало энергии.

Если же во время печати вдруг отключится питание, сопла могут засориться застывшими чернилами и придётся заниматься прочисткой. Поэтому при нестабильно работающей электросети стоит подключать принтер через ИБП (Источник Бесперебойного Питания).

Документы, созданные методом твердочернильной печати, боятся температур свыше 125°C, так что, если вы готовите бланк, который позднее будет проводиться через лазерный принтер, чернила могут не выдержать контакта с термовалом лазерной печки.

Другой недостаток твердочернильной технологии - при цветной печати светлые участки цветного изображения имеют заметную растровую структуру. Причина в том, что чернильные капли чётко фиксируются на своих местах, а сопла разнесены достаточно широко. Поэтому, несмотря на хорошую цветопередачу, для фотопечати твердочернильные устройства не приспособлены.

Выводы

Итак, подытожим наш разговор, ещё раз кратко перечислив особенности и сферу применения каждой из обсуждавшихся выше технологий печати.

Струйная печать - находит применение как в профессиональной полиграфии, так и в домашних условиях или в малом офисе. Используется не только в настольных принтерах и МФУ, но и в плоттерах, поскольку лучше всего подходит для печати цветных материалов с высоким разрешением, в том числе: фотографий, рекламной и сувенирной продукции, географических карт и технической документации (САПР, ГИС). Позволяет вести печать на поверхности оптических дисков, что очень удобно для оформления CD/DVD-коллекции. Ещё одно важное преимущество струйных устройств - доступная цена. Главные минусы - низкая скорость и высокая себестоимость печати; сравнительно высокая стоимость владения.

Лазерная печать - идеальный выбор для тех, кто печатает часто и помногу. Разумный выбор для офиса, особенно для средних и больших рабочих групп. Важнейшие плюсы лазерных устройств: высокая скорость и низкая стоимость печати, хороший уровень чёткости и детализации изображений, устойчивость к высоким нагрузкам, «долгоиграющий» тонер, который, в отличие от жидких чернил, не растекается и долго хранится. Недостатки технологии: сравнительно высокая стоимость устройств, выделение озона, повышенная концентрация которого ухудшает самочувствие. Кроме того, лазерные аппараты не столь компактны, как струйные.

Светодиодная печать - во многом сходна с лазерной, обладает теми же преимуществами, но вместо лазерного луча использует светодиодную линейку, что позволяет снизить стоимость владения устройством и полностью исключить выделение озона. В светодиодных принтерах с использованием однопроходной тандемной технологии серьёзно повышается скорость и улучшается качество цветной печати. Другая технология – ProQ2400 – приближает качество цветной печати к фотографическому, задавая разную интенсивность для каждого цвета. Светодиодный принтер действительно надёжен в работе и отлично подходит для современного офиса, особенно для организаций с интенсивным документооборотом. Основной недостаток технологии в том, что создать две абсолютно идентичных светодиодных линейки невозможно, а значит отпечатки, сделанные на двух принтерах одной и той же модели, не будут 100% одинаковыми. На глаз разница незаметна, но при точных измерениях - обнаруживается. Кроме того, по точности позиционирования точек светодиодная линейка всё же немного уступает лазерному лучу.

Сублимационная печать - мечта фотографа-любителя и отпускника. Если вы хотите разделять яркие воспоминания об отдыхе со своими близкими или даже создавать из своих фотографий открытки и календари, сублимационный принтер поможет вам достичь желаемого даже без участия компьютера. Печатать фотографии можно прямо с USB-носителей, цифровых камер и карт памяти. Некоторые сублимационные принтеры снабжаются Bluetooth-ападптерами, так что вести печать можно прямо с мобильного телефона. А если уж вы решите подключиться к компьютеру, Wi-Fi вам в помощь. Создание сочных, реалистичных фото с великолепным уровнем чёткости не потребует от вас никаких дополнительных знаний и усилий. Но не стоит забывать, что сфера применения сублимационной техн


Данный материал является частной записью члена сообщества Club.CNews.
Редакция CNews не несет ответственности за его содержание.

7 лет назад

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.

Стремительно развиваясь, струйная печать осваивает новые сегменты и сферы применения. В борьбе за перспективы на рынке решающее значение приобретают исследования и разработки в сфере печатающих головок, чернил и специализированных составов. Большим плюсом при выборе струйного устройства печати станут базовые знания о производителях и технологиях печатающих головок.

Любая струйная головка работает по принципу контролируемого электроникой распыления капель жидкости на нужную поверхность. Два основных класса — головки с непрерывной подачей и пьезоэлектрической импульсной (капля по требованию, DOD), каждый делится на подклассы.

В непрерывной струйной печати капли распыляются без остановки, попадая либо на материал либо в ёмкость для рециркуляции и повторного использования. В оборудовании DOD выброс капель зависит от определённых условий, а формируются они при помощи импульса в камере подачи чернил. Разновидности струйных DOD-принтеров определяются особенностями генерации импульса. Три основных категории технологий, присутствующих на рынке: термальные, пьезо и с непрерывной подачей (электростатические).

Термальная струйная печать

Первым технологию термальной струйной печати предложил в 1977 г. инженер-конструктор Canon Ичиро Эндо. С момента выпуска первых настольных принтеров этого типа термальные печатающие головки прошли долгий путь эволюции.

Независимо от конструкционных особенностей, термальные печатающие головки объединяет концепция: малый размер капли при высокой скорости и плотности сопел.

В компактной камере с чернилами капли формируются за счёт быстрого нагрева резистивного элемента. Стремительно нагреваясь до нескольких сотен градусов, он заставляет испаряться молекулы чернил. В кипящей жидкости формируется пузырь (импульс давления), который вытесняет из камеры чернила. В результате на другом конце сопла появляется капля. После выталкивания вакуум в камере заполняют свежие чернила из резервуара, и процесс повторяется.

Недостаток технологии — ограниченный диапазон совместимых жидкостей: чернила для термальных струйных принтеров необходимо разрабатывать с расчётом на испарение и стойкость к высоким локальным температурам. Кроме того, на термальные печатающие головки негативно влияет процесс так называемой кавитации: на поверхности нагревательного элемента постоянно формируются и лопаются пузыри, от чего она изнашивается. Впрочем, современные материалы обеспечивают термальным струйным головкам достаточно длительный срок службы.

Чтобы уменьшить размер капли и увеличить скорость печати, нужны высокоточные технологии, позволяющие увеличить количество сопел на ширину поверхности. Печатающие головки Canon FINE предлагают впечатляющий объём в 2560 сопел на цвет (15 360 сопел на печатающую головку). Сопла различаются по диаметру, поскольку термальная технология не в состоянии обеспечить формирование капель разного размера. В каждой головке особым образом скомбинированы сопла на 1, 2 и 5 пл.

Hewlett Packard добилась впечатляющей плотности сопел в печатающей головке Edgeline. Конструкция с шириной печати 10,8 см состоит из пяти кремниевых чипов, расположенных в шахматном порядке.

Физическое разрешение достигает 1200 dpi при рабочей частоте 48 кГц. Двойной ряд сопел (по 10 560 на матрицу) позволяет Edgeline наносить два цвета. При печати в один цвет второй ряд остаётся в качестве резервного. В каждой головке, рассчитанной на работу с водными либо латексными чернилами, 5 матриц — в общей сложности 52 800 сопел.

Edgeline устанавливают в латексные принтеры и рулонные ЦПМ от HP. В комплектацию T300 с шириной печати 77 см входят по 70 печатающих головок для каждой стороны запечатываемого полотна. Таким образом, в режиме двухсторонней печати функционирует 7 392 000 сопел, и машина с высокой точностью ежесекундно наносит на запечатываемый материал 148 млрд капель. Все термальные печатающие головки относятся к расходным материалам, срок службы зависит от объёма проходящих через них чернил.

Термальные печатающие головки для настольных струйных принтеров выпускают также Kodak и Lexmark. Часть укомплектованных ими моделей уже снята с производства.

На рынке широкоформатной печати в сегменте струйных принтеров с водными чернилами идёт битва между Canon и HP, единственным пока поставщиком латексных принтеров с термальными печатающими головками. И никто кроме HP пока не предложил термальной печатающей головки в однопроходной конфигурации.

Струйные термальные технологии весьма уверенно чувствуют себя в своей нише, но большая часть рулонных и планшетных принтеров большого и сверхбольшого форматов сейчас представлена моделями с пьезоструйными печатающими головками.

Пьезотехнологии: капля по требованию

Пьезоэлектрические печатающие головки объединяет принцип распыления капель. Благодаря широкому выбору модификаций для разных материалов и сфер применения, они пользуются большой популярностью у производителей струйных принтеров.

Принцип технологии «капля по требованию» основан на изменении формы определённых кристаллов при подаче напряжения. В результате камера деформируется, генерируя импульс. На рынке представлены пьезоэлектрические струйные головки больше чем от десятка производителей.

У струйных технологий масса вариантов применения, полиграфия — лишь один из них. Струйные печатающие головки используют для маркировки и кодирования, нанесения почтовых индексов и адресов, обработки документации, печати и маркировки текстиля, гравирования, фотогальваники, осаждения материалов и высокоточного диспергирования жидкостей.

Струйные печатающие головки можно классифицировать по:

  • совместимости с жидкостями (составы водные, масляные, сольвентные, УФ, кислотные);
  • рабочей температуре;
  • количеству сопел;
  • физическому разрешению;
  • ширине печати;
  • материалу конструкции;
  • фиксированной либо переменной капле;
  • наименьшему размеру капли;
  • экологичности.

Главное различие струйных печатающих головок — в фиксированном либо переменном размере капли. Принтеры с фиксированной каплей называют бинарными. Важно понимать отличия технологий и принципы их работы.

Бинарные печатающие головки выдают капли стандартного объёма. Вариантов море — от 1 пл до 200 пл и более (пиколитр — одна триллионная часть литра). Основное преимущество технологии в том, что большие капли быстрее покрывают запечатываемый материал. Ещё одна особенность печатающих головок с фиксированным размером капли — пониженное разрешение. Поэтому они лучше подходят для крупноформатной печатной продукции, печати по текстилю и других сегментов, где разрешение не имеет первоочередного значения.

Самую маленькую каплю обеспечивают широкоформатные принтеры серии Durst Rho P10: печатающие головки Quadro Array с размером 10 пл предлагают разрешение до 1000 dpi. Струйные головки с размером капли 1 пл рассчитаны не на графику, а на осаждение жидкостей и печатную электронику.

Печатающие головки с фиксированной каплей выгодно отличаются частотой распыления, измеряемой в килогерцах (1000 циклов в секунду). Базирующиеся на этой технологии струйные принтеры бывают 4- и 6-красочной конфигураций. При работе с большими объёмами не стоит забывать, что скорость печати в 4 цвета выше, чем в 6 цветов, а если за один цвет отвечает несколько печатающих головок, принтер вообще будет «летать».

Сейчас идут активные дебаты на тему того, какая из технологий лучше и почему — с фиксированным или с переменным размером капли. Но учитывать в первую очередь нужно практические аспекты: выпускаемая продукция, стоимость принтера, экономически оправданная скорость.

Печатающие головки с переменным размером капли способны на ходу регулировать разрешение печати. Для увеличения капли система объединяет несколько капель базового размера.

Возьмём для примера принтер с базовой каплей в 6 пл. Чтобы получить каплю 12 пл, в камеру с чернилами система отсылает сразу два пульса: капли встречаются в воздухе и сливаются в одну. Доступные для конкретной печатающей головки размеры капли называют «уровнями».

8-уровневая головка формирует капли семи размеров. Пьезоэлектрическая головка с поддержкой 16?ти уровней даст 15 размеров капель. При базовом размере капли в 6 пл доступные варианты получаются простым умножением базовой капли: 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42 пл.

Если проанализировать частоту распыления, окажется, что формирование переменных капель занимает больше времени, что вполне логично. Для 16-уровневой пьезоструйной головки скорость распыления базовой капли составит около 28 кГц. Если для неё же активировать 8 вариантов капель, скорость распыления упадёт до 6,2 кГц. Если задействованы все 16 вариантов, скорость составляет всего 2,8 кГц. Как видим, при переходе от базового уровня к максимально возможным 16-ти уровням количество формируемых капель меньше на порядок. Печатающие головки с переменным размером капли неизменно печатают медленее, чем аналогичные с фиксированной каплей. Зато повышают разрешение мелкого текста и качество печати в целом.

Чтобы увеличить производительность струйных головок с переменной каплей, создатели принтеров увеличивают количество каналов на цвет. Чернильный канал представляет собой ряд сопел, отведённых под конкретный цвет чернил, — типовой вариант для сканирующих и печатающих в один прогон систем.

Под сканирующей печатью здесь подразумевается метод струйной печати, при котором каретка с печатающей головкой перемещается взад и вперёд по поверхности запечатываемого материала, а он подаётся в старт-стопном режиме. В некоторых планшетных принтерах изображение формируется иначе: материал совершает возвратно-поступательные движения под группой печатающих головок, перекрывающих всю ширину печати.

Непрерывная струйная печать — высокие скорости

Непрерывная струйная технология представляет собой бесконтактный вариант высокоскоростной печати, который используется для нанесения переменной информации на движущийся материал. Изначально рассчитанные на добавление дат, текстов и штриховых кодов модули теперь предлагают многокрасочную печать на рулонных материалах. Сложно поверить, но первым эту идею запатентовал в 1867 г. лорд Кельвин.

Принцип технологии следующий: насос подаёт жидкие чернила из резервуара на множество мельчайших сопел, формируя непрерывной поток капель на очень высокой скорости. Скорость формирования и распыления капель контролирует вибрирующий пьезоэлектрический кристалл. Скорость его вибрации называют частотой, которая в данном случае варьируется от 50 до 175 кГц. Каждое сопло выдаёт от 50 000 до 175 000 капель в секунду. Они пролетают через электростатическое поле и уже заряженными попадают в отклоняющее поле, которое направляет их на материал либо в сборочный резервуар для повторного использования. Основной объём капель идёт на переработку, и лишь небольшая часть формирует изображение на отпечатке. Одно из главных преимуществ струйных печатающих головок данного типа — высокая скорость работы.

Kodak Stream — пример технологии непрерывной струйной гибридной печати. Периодические импульсы в нагревательных модулях возле каждого сопла печатающей головки формируют мельчайшие чернильные капли. Регулируя размер и форму импульса, система меняет размер точки и скорость распыления капель. Технология Stream генерирует капли на частоте 400 кГц, не уступая по скорости традиционным рулонным офсетным машинам. Более того, в Kodak уверены, что частоту импульсов реально повысить.

Ближайший конкурент ЦПМ Prosper — струйная рулонная ЦПМ от HP. Теоретическая максимальная частота для неё заявлена на уровне 100 кГц. А для пьезоэлектрических струйных принтеров стандартная частота составляет 25-40 кГц.

В основу технологии Stream легли микроэлектромеханические системы MEMS (они же использовались в печатающих головках HP Edgeline). Современная производственная технология MEMS по принципам напоминает методики изготовления интегральных микросхем, которые задействуют для создания сверхминиатюрных струйных структур на кремнии. Пластина с соплами представляет собой механические элементы, скомбинированные с электроникой на общей кремниевой основе.

Выбирай любую

Печатающие головки — лишь один из компонентов сложных печатных систем. Чтобы выбрать технологии, оптимальные для конкретной компании, обязательно принимайте во внимание технологические отличия. Учитывая широчайший выбор предложений на современном рынке, важно вооружиться как можно большим объёмом информации.


Об авторе: Джефф Бёртон ([email protected]), аналитик SGIA по цифровой печати и консультант по вопросам цифрового печатного производства, управления цветом и ассортимента продукции, цифровому оборудованию и производителям. За более чем 20 лет в отрасли работал менеджером по производству, консультантом ассоциации, тренером. Автор множества технических статей и докладчик на отраслевых мероприятиях.

* Журнал SGIA Journal. Март-апрель 2013. Публикуется с разрешения ассоциации SGIA. (с) 2013.

На ту же тему: