Струйные принтеры. Что такое струйный принтер? Цветные струйные принтеры принцип работы

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.

1. Термотехнология связана с высокими температурами. Это вызывает на образование нагарного слоя и способствует выходу из строя печатающей головки.
2. 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.

1. В картриджной системе на месте оригинальных моделей картриджей стоят аналогичные постоянные, которые имеют авточип, подающий сигналы по мере опустошения.
2. 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.

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.

Сложно представить современную жизнь без принтера. В школах распечатывают сценарии, в университете - рефераты, на работе - договоры, и даже дома нам бывает крайне необходимо перенести на бумажный носитель ту или иную информацию. Различают несколько типов принтеров, они классифицируются по типу печати, по формату, по размеру и даже по типу печатных материалов. Рассмотрим принцип печати струйного и лазерного принтера.

Как работает струйный принтер

Постараемся осветить принцип печати струйного принтера кратко. Качество печати у него немного хуже, чем у лазерного. Однако их стоимость значительно ниже, чем у лазерных. Струйный принтер идеально подходит для эксплуатации в домашних условиях. Он прост в эксплуатации и легко обслуживается. Принцип печати струйного и лазерного принтера заметно отличаются. Это проявляется и в технологии подачи чернил, и в устройстве оборудования. Поэтому поговорим сначала о том, как печатает струйный принтер.

Его принцип работы заключается в следующем: в специальной матрице формируется изображение, а затем эта матрица отпечатывает изображение на полотне с использованием жидких красителей. Другой тип струйных принтеров оснащен картриджами, которые устанавливают в специальный блок. В этом случае с помощью печатающей головки чернила подаются в печатающую матрицу, а уж она переносит изображение на бумагу.

Способы хранения чернил и их нанесение на бумагу

Существует три способа нанести чернила на полотно:

Пьезоэлектрический метод;
. метод газовых пузырей;
. метод drop-on-demand.

Первый метод при печати оставляет на полотне чернильную точку, за счет пьезоэлемента. С его помощью трубка сжимается и разжимается, не позволяя лишним чернилам попасть на бумагу.

Газовые пузыри, еще известные как инжектируемые пузыри, оставляют отпечаток на полотне за счет высоких температур. Каждое сопло печатающей матрицы оснащено который нагревается за долю секунды. Образовавшиеся газовые пузыри проталкиваются через сопло и переносятся на расходный материал.

Метод drop-on-demand в процессе работы также использует газовые пузыри. Но это более оптимизированная технология, которая значительно увеличивает скорость и качество современной печати.

В струйном принтере чернила хранятся двумя способами. Присутствует отдельный съемный резервуар, из которого чернила подаются в печатающую головку. Второй способ для хранения чернил использует специальный патрон, который также находится в печатающей головке. Для замены патрона необходимо заменять и саму головку.

Поговорим о струйных принтерах

Струйные принтеры обрели особую популярность благодаря возможности При печати изображение формируется за счет наложения основных тонов друг на друга разной насыщенности. Набор основных цветов носит аббревиатуру CMYK. К нему относятся: желтый, пурпурный, голубой и черный.

Изначально предлагался трехцветный набор, в который входили все вышеперечисленные тона, кроме черного оттенка. Но при наложении желтого, голубого и пурпурного цвета, при 100% насыщенности, не удавалось добиться черного. В результате получали коричневый или серый цвет. Поэтому было решено добавить черные чернила.

Особенности работы струйного принтера

К основным показателям качественной работы принтера относится шум, скорость печати, качество печати и его долговечность.

Эксплуатационные свойства принтера:

• Принцип печати - струйный. Чернила подаются через специальные сопла и отпечатываются на полотне. В отличие от игольчатых принтеров, где нанесение чернил - это ударно-механический процесс, струйный работает очень тихо. Как печатает принтер, не слышно, можно только различить шум двигателя, который передвигает печатающие головки. не превышает 40 дБ.
• Скорость печати струйного принтера значительно выше, чем у игольчатого. От этого показателя также зависит качество печати. Принцип печати принтера: чем выше скорость, тем хуже отпечаток. Если выбирать высококачественную печать, процесс замедляется и краска наносится более тщательно. Средняя такого принтера примерно 3-5 страниц в минуту. Более современные модели увеличили этот показатель до 9 страниц в минуту. Цветная печать требует немного больше времени.
• Шрифт - это одно из главных преимуществ струйного принтера. Качество отображения шрифта можно сравнить только с лазерным принтером. Повысить качество печати можно за счет использования хорошей бумаги. Она должна обладать быстро впитывающими свойствами. Хорошее изображение получается на бумаге с плотностью 60-135г/м². Также неплохо себя показала бумага для ксероксов с плотностью 80 г/м². Для быстрого высыхания чернил используют функцию подогрева бумаги. Несмотря на то, что принцип печати струйного и лазерного принтера совершенно разные, качественное оборудование позволяет добиться сходного эффекта.
• Бумага. К сожалению, струйный принтер не приспособлен для печати на рулонных носителях. А для получения нескольких копий придется воспользоваться многократной печатью.

Недостатки печати струйного принтера

Как выяснилось выше, струйные принтеры печатают жидкими красителями с помощью матрицы. Изображение формируется из точек. Самая дорогая деталь в принтере - печатающая головка, некоторые фирмы встроили печатающую головку принтера в картридж, для уменьшения общих габаритов устройства. Принцип печати струйного и лазерного принтера значительно отличаются друг от друга

К недостаткам такого принтера можно отнести:

• Невысокую скорость печати.
• Если принтер не эксплуатировался долгое время, чернила могут засохнуть.
• Расходники имеют высокую стоимость и малый ресурс.

Преимущества печати струйного принтера

• Привлекательная цена, идеальное соотношение цены и производительности.
• У принтера очень скромные габариты, что позволяет его разместить в небольшом кабинете, без создания неудобств пользователю.
• Картриджи легко заправить самостоятельно, достаточно приобрести чернила и прочесть инструкцию.
• Возможность подключения При больших объемах печати, это позволит существенно снизить расходы.
• Высококачественная печать фотографий.
• Широкий выбор печатных носителей.

Немного о лазерном принтере

Лазерный принтер - это разновидность оборудования, предназначенного для нанесения отпечатка текста или изображения на бумажный носитель. История создания этого типа оборудования весьма необычна. И имеет маркетинговый подход, в отличие от струйного принтера, при создании которого были разработаны сотни научных концепций.

Только в 1969 году компанией Xerox начал разрабатываться принцип печати лазерного принтера. Несколько лет велись научные работы, было использовано множество способов по усовершенствованию существующего аппарата. В 1978 году в мире появился первый копир, который использовал лазерный луч для создания отпечатка. Принтер получился огромных размеров, да и цена не позволяла приобрести этот агрегат каждому желающему. Спустя некоторое время, разработкой заинтересовалась компания Canon, и в 1979 году был выпущен первый настольный лазерный принтер. После множество компаний занялось оптимизацией копиров и выпуском новых моделей, однако принцип печати лазерного принтера не изменился.

Как печатает лазерный принтер

Отпечатки, полученные таким способом, обладают высокими эксплуатационными характеристиками. Для них не страшна влага, они не боятся стирания и выцветания. Изображения, полученные таким способом, получаются очень качественными и стойкими.

Принцип печати лазерного принтера кратко:

• Лазерный принтер наносит изображение на полотно в несколько этапов. Тонер (специальный порошок) под действием температуры плавится и прилипает к бумаге.
• Ракель (специальный скребок) снимает с барабана неиспользованный тонер в накопитель отработки.
• Каронатор поляризует поверхность барабана, и посредством электростатических сил присваивает ему положительный или отрицательный заряд.
• Изображение формируется на поверхности барабана с помощью вращающегося зеркала, которое направляет его в нужное место.
• Барабан перемещается по поверхности магнитного вала. На валу находится тонер, который прилипает в те места барабана, где отсутствует заряд.
• После барабан прокатывается по бумаге, оставляя тонер на полотне.
• На завершающем этапе бумага с распыленным на ней тонером прокатывается через печку, где вещество под воздействием высоких температур плавится и надежно пристает к бумаге.

Принцип печати лазерного принтера имеет много общего с технологией, используемой в копировальных аппаратах.

Цветные лазерные принтеры и их главные отличия

Процесс печати на цветном принтере отличается от черно-белого наличием нескольких оттенков, которые при смешивании в определенной пропорции способны воссоздать все известные нам цвета. В цветных лазерных принтерах используется четыре отдельных отсека для каждого цвета краски. Это и есть их основное отличие.

Печать на цветном принтере состоит из следующих этапов: анализ изображения, его растровое изображение, расположение цветов и соответствующих им тонеров. Затем формируется распределение зарядов. После процедура такая же, как и при черно-белой печати. Лист с краской проходит через печку, где тонеры расплавляются и надежно схватываются с бумагой.

Их преимущество заключается в том, что принцип печати лазерного принтера позволяет добиться очень тонких лучей, которые разряжают нужные участки. В итоге мы получаем очень качественное изображение высокого разрешения.

Преимущества современных лазерных принтеров

К преимуществам печати лазерных принтеров относится:

• Высокая скорость печати.
• Стойкость, четкость и выносливость отпечатков (им не страшен влажный микроклимат).
• Высокое разрешение изображения.
• Низкая себестоимость печати.

Недостатки печати лазерного принтера

Главные недостатки лазерных принтеров:

• Во время работы оборудования, выделяется озон. А значит, с ним нужно работать в хорошо проветриваемом помещении.
• Высокое энергопотребление.
• Громоздкость.
• Высокая стоимость оборудования

Опираясь на все плюсы и минусы, можно сделать вывод, что струйные принтеры прекрасно подходят для домашнего использования. У них доступная цена и небольшие габариты, что важно для многих пользователей.

Лазерный принтер подходит для офисов и других учреждений, где много черно-белых распечаток и важна скорость обработки документов.

В бытовых условиях популярностью пользуются лазерные и струйные принтеры. Принцип печати таких устройств кардинально отличается, что не может не повлиять на эксплуатационные особенности. В одних случаях лучше всего использовать лазерные изделия, а в других - струйные. Однако сделать конечный выбор в пользу того или иного прибора можно только после рассмотрения схемы работы.

Принцип работы струйного устройства для печати

Все-таки в домашних условиях чаще всего применяется именно струйный принтер. Принцип печати его заключается в формировании изображения посредством жидких чернил. Они переносятся на носитель через специальные сопла, расположенные на головке. Количество таких отверстий зависит от модели печатающего устройства. Обычно их количество колеблется в пределах 16-64 штук.

Так как принцип печати струйного принтера предполагает использование жидких чернил, при продолжительном простое происходит их высыхание на соплах головки. Для этого требуется чистка печатающего элемента, которая предполагает дополнительный расход красящих веществ.

Подобные устройства состоят из следующих составных частей:

• несущей конструкции;
• блока питания;
• печатающей головки;
• очистительной системы;
• приспособления для подачи носителя;
• узла управления.

Цветное изображение получается в результате наложения друг на друга трех базовых цветов. К ним часто добавляются черные чернила, чтобы была возможность применять устройства для обычной печати текстов и черно-былых рисунков, экономя на цветных красках.

Основные технологии струйной печати

Разные модели могут иметь свои достоинства и недостатки. Принцип печати представителей струйных принтеров может также слегка отличаться в зависимости от применяемой технологии. Разница заключается только в способе перенесения чернил на твердый носитель.

1. Пьезоэлектрический метод предполагает формирование чернильных точек на бумаге при помощи специальных приспособлений, которые имеют связь с диафрагмой. Электрическое поле оказывает непосредственное воздействие на пьезоэлемент, а он разжимает трубку для наполнения капиллярной системы. Основное преимущество заключается в гибком управлении габаритами капли, благодаря чему удается получать качественные изображения с высоким разрешением.
2. Метод газовых пузырей подразумевает наличие нагревательных элементов непосредственно в соплах. Через них пропускается электрический ток. В процессе нагрева образуются газовые пузыри, которые выталкивают через отверстия нужную порцию жидких чернил. После остывания нагревателя через сопла поступает свежая порция красящего вещества. Высокое качество отмечается при детальной прорисовке линий, но при печати сплошных областей могут быть слегка расплывчатые места.
3. Термоструйный метод, как и в предыдущем случае, предполагает использование нагревательного элемента. Однако вместе с ним применяется специальный механизм, позволяющий обеспечивать более скоростной впрыск красящих веществ. В связи с этим увеличивается производительность устройств. Цветовая палитра получаемого изображения отличается контрастностью.

Применяемые чернила могут иметь разный состав. Водные чернила содержат растворимый краситель и определенные добавки, позволяющие корректировать вязкость. Их достоинство заключается в низкой стоимости. Пигментные чернила отличаются устойчивостью к ультрафиолету и влажной среде. Качество печати в данном случае меньше зависит от носителя.

Использование непрерывной подачи чернил

С принципом печати струйного принтера стало все ясно. Для хранения красящих веществ используются специальные картриджи. Однако существует особая система, позволяющая обеспечивать непрерывную подачу чернил в целях экономии. В этом случае капсульные резервуары устанавливаются непосредственно на печатающую головку.

Система представляет собой набор емкостей, связанных силиконовым шлейфом, по которому чернила подаются из доноров к основному блоку. Благодаря такому устройству достигается постоянное наличие исходных красителей в печатающей головке. Многие широкоформатные приборы для офиса имеют встроенную систему подачи чернил, которую нельзя увидеть снаружи.

Принцип работы лазерного устройства

Совершенно другой ветвью развития печатающих приборов является лазерная технология, с помощью которой можно добиться высококачественного нанесения красящих веществ на бумагу. Формирование символов и изображений происходит за счет освещения лучом элементов устройства, обладающих светочувствительностью. Полученные экземпляры с текстовой или графической информацией имеют устойчивость к выцветанию и истиранию.

У струйных и лазерных принтеров принцип печати совершенно разный. В качестве красящих веществ выступают тонеры, которые могут переноситься на твердый носитель тремя способами.

1. С использованием двухкомпонентной системы проявления. Частицы красителя, необходимые для переноса на специальный светочувствительный барабан, не способны закрепляться на магнитном валу без особого магнитного носителя, заряжающегося в результате перемешивания.
2. С применением однокомпонентного тонера без дополнительных примесей. Частицы вещества в этом случае наделяются магнитными свойствами. В некоторых устройствах может осуществляться электростатическое нанесение. При таком варианте тонер не требует намагничивания.
3. С использованием двухкомпонентного красящего вещества, смешанного в заводских условиях.

В отличие от струйного принтера, принцип печати лазерного аналога базируется на построении изображения посредством фотографического метода. Лазерный луч попадает на специальный вал, поверхность которого наэлектризована из-за ударной ионизации внутреннего воздуха.

Конструкция лазерных приборов

Получать высококачественную печать лазерным принтерам удается из-за технологических особенностей. В их состав входят следующие элементы.

1. Фотобарабан, представляющий собой цилиндр из алюминия. Он обработан светочувствительным материалом, который склонен менять электрическое сопротивление при наличии освещения.
2. Магнитный вал применяется для переноса тонера из резервуара непосредственно на барабан или проявочный ролик, установленный в некоторых моделях современных принтеров.
3. Ракельный нож выполняет функцию очистительного лезвия. С его помощью осуществляется удаление избытка красящего вещества с растрового вала. Он может быть изготовлен из пластика, стали или стекловолокна.
4. Бункер отработанного тонера выполнен в виде емкости. Это отделение может находиться отдельно от картриджа или вместе с ним. Скорость наполнения такого резервуара зависит от качества тонера.
5. Лазерный блок предназначается для создания невидимого изображения на поверхности фотобарабана при помощи подсветки конкретных участков. Интенсивность луча может существенно меняться.
6. Ролик первичного заряда изготавливается в виде металлического стержня, покрытого слоем резины. Данный элемент позволяет обеспечить равномерность отрицательного заряда.
7. Лента переноса необходима для нанесения промежуточного результата с цветных картриджей.
8. Блок проявки позволяет перенести тонер непосредственно на электростатическое изображение, созданное на поверхности фотопроводящего элемента.

Процесс лазерной печати

Не все до конца понимают из курсов информатики принцип печати лазерных принтеров. Струйные устройства работают по упрощенной схеме, поэтому по ним особых вопросов не возникает. Как же происходит процесс лазерной печати?

1. Сначала заряжается фотопроводящий вал. По его поверхности равномерно распределяется электрический заряд посредством вращения ролика. Система с вращающимся стержнем снижает напряжение и уменьшает количество выделяемого озона.
2. Производится сканирование лазером. В этот момент заряженная поверхность вала проходит под световым лучом. Лазер попадает только на те места, куда в дальнейшем будет наноситься красящее вещество.
3. Осуществляется наложение тонера. Ролик, имеющий отрицательный заряд, передает его тонеру. Краситель из бункера притягивается непосредственно к магнитному валу, после чего входит в контакт с фотопроводящим элементом в тех зонах, где остался отрицательный заряд.
4. На переносной ролик, контактирующий с твердым носителем, подается уже не отрицательный, а положительный заряд. Частички красящего вещества попадают на поверхность бумаги за счет электростатического воздействия.
5. Тонер, распределенный по носителю, закрепляется посредством нагрева и создаваемого давления. Термическая камера представляет собой два вала, между которыми движется бумага. Температура контролируется при помощи специального датчика. Красящее вещество расплавляется и внедряется в текстуру бумаги.

Сравнительная таблица

Предлагается взглянуть на таблицу, чтобы сравнить свойства струйных и лазерных принтеров, принцип печати которых сильно отличается.

Рассмотрев кратко принцип печати струйного принтера, нельзя не отметить особенности эксплуатации.

1. Использовать устройство реже раза в неделю не рекомендуется, чтобы избежать высыхания чернил.
2. Необходимо приобретать красящие вещества высокого качества, иначе головка может быстро засориться.
3. Следует использовать подходящую бумагу, на ней должна быть отметка, что она подходит для струйной печати.
4. Требуется содержать изделие в чистоте, так как пыль приводит к износу подвижных деталей.

Особенности работы с лазерными приборами

Основным достоинством лазерных принтеров является отсутствие необходимости в регулярной эксплуатации. Его можно использовать даже раз в месяц. На качестве работы или износе деталей это никак не скажется. Однако использовать необходимо только оригинальные картриджи с тонером, в противном случае существует высокий риск поломки устройства. Кроме того, расходные материалы сторонних производителей могут просто не работать.

Прежде чем приобретать прибор с множеством положительных отзывов, необходимо узнать дополнительную информацию о стоимости:

• расходных материалов;
• изнашиваемых деталей;
• распечатки одной страницы.

Иногда оказывается, что проще приобрести новое устройство, чем заменить какие-либо детали.

Заключительная часть

Рассмотрев кратко принцип печати струйных и лазерных принтеров, можно делать определенные выводы о приобретении тех или иных приборов. Однако конечный выбор будет зависеть от того, какие цели преследуются при эксплуатации. Для печати больших объемов текстовой информации выгоднее покупать лазерные устройства. Если же необходимо получать качественные фотографии, то лучше отдать предпочтение струйным аналогам.

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:

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

Положительные стороны использования струйного принтера:

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