Содержание

Как устроен и работает струйный принтер

Устройство и принцип работы струйного принтера

Сегодня мы поговорим про струйную печать, как наиболее распространенную в мире, а именно про устройство и принцип действия струйных принтеров.

Что бы ни говорили о превосходстве электронных носителей ин­формации над бумажными, похоже, век бумаги и печатного текста пройдет еще не скоро. Давно известно, что напечатанный текст вос­принимается совершенно иначе, чем его «электронная» копия на экра­не монитора. И до того светлого дня, когда безбумажный стандарт ин­формации восторжествует и нам больше не придется переводить на бу­магу весело шумящие леса. А пока нам нужно печатать. Печатать как дома так и на работе. Печатать монохромный текст, цветные картинки да и фотографии хочется распечатывать не в фотосалоне, а дома.

По принципу работы струйные принтеры напоминают матричные, только вместо иголок ударяющих по красящей ленте, краска в струйных принтерах наносится непосредственно на бумагу каплями краски через очень малые отверстия называемые дюзами. Каждая капля краски имеет объем порядка нескольких пиколитра с диаметром порядка от нескольких до десятых микрон (для сравнения толщина человеческого волоса порядка 100 — 130 микрон). В одном кубическом миле метре помешается приблизительно десять тысяч таких капель. Если распечатанное на струйном принтере изображение рассмотреть под микроскопом (Рис.1), то мы увидим что изображение состоит из миниатюрных точек-капелек.

Рис.1 — Вид капелек краски на бумаге под микроскопом

Главным узлом струйного принтера является печатающая головка (около 80% от стоимости принтера), которая собственно и наносит капельки краски на бумагу. Краска наносится через маленькие отверстия называемые дюзами. Полный диаметр одной дюзы составляет порядка от трех (при разрешении 4800 dpi ) до нескольких десятков микрон. Увеличенный вид дюзы представлен на рисунке два.

Рис. 2 — Увеличенное изображение дюзы струйного принтера

Под отверстия расположены миниатюрные полости, куда чернила поступают из основного резервуара картриджа. Сами чернила через дюзы вылиться не могут так отверстие очень маленькое и краска в них удерживается за счет поверхностного натяжения. То есть краску нужно выдавить принудительно. Есть два основных способа выдавливания краски: Пьезоэлектрический и термический.

Пьезоэлектрический (Piezoelectric Ink Jet) — над дюзой расположен пьезокристалл. Когда на пьезоэлемент подаётся электрический ток, он (в зависимости от типа печатающей головы) изгибается, удлиняется или тянет диафрагму вследствие чего создаётся локальную область повышенного давления возле дюзы — формируется капля, которая впоследствии выталкивается на материал. В некоторых головках технология позволяет изменять размер капли

Рис. 3 — Принцип пьзоструйной печати

Термический (Thermal Ink Jet) (также называемый BubbleJet, разработан компанией Canon, в конце 1970-х годов) — в дюзе расположен микроскопический нагревательный элемент, который при прохождении электрического тока мгновенно нагревается до температуры в несколько сотен градусов, при нагревании в чернилах образуются газовые пузырьки (англ. bubbles — отсюда и название технологии), которые выталкивают капли жидкости из сопла на носитель.

Рис. 4 — Принцип термической печати

Каждый из этих двух способов по-своему привлекателен, однако каждый из них не свободен и от недостатков. Пьезоэлектрическая технология наиболее дешевая, отличается более высокой надежностью (т. к. не используется высокая температура). Этот способ управления менее инерционен, чем нагрев, что позволяет повысить скорость печати.

Рис. 5 — Увеличенное изображение пескоструйной печатающей головки EPSON

Термоэлектрическая технология связана с высокой температурой. При высокой температуре нагреватель со временем покрывается слоем нагара, поэтому в принтерах, использующих эту технологию, печатающая головка довольно часто выходит из строя. В таких случаях она вместе с резервуаром для чернил образует конструктивный единый узел.

Основная характеристика принтера, от которой наиболее сильно зависит оптическое разрешение — тип, количество и расположение печатающих голов на каретке. Фотопринтеры и офисные принтеры редко комплектуются более, чем одной головкой на каждый цвет. Это связано с невысокими требованиями к скорости печати, кроме того чем меньше голов, тем проще и эффективнее система их калибровки и сведения.

Печатающие головки могут конструктивно объединяться с чернильным картриджем (Рис.6) и заменяться одновременно с ним, а могут быть установлены в принтере постоянно (Рис. 7) — при этом заменяется только картридж.

Рис. 6 — Печатающая головка с интегрированным картриджем (обведена кругом). Стрелкой показана установленная система СНПЧ

Рис. 7- Принтер с раздельными картриджами

Каждый из этих вариантов имеет свои достоинства и недостатки. Казалось бы, что чернильная емкость без печатающей головки должна стоить намного дешевле, чем в комбинации с печатающей головкой. На деле этого не происходит и заметного удешевления эксплуатации при постоянно установленной в принтере печатающей головки не наблюдается. В то же время, легко сменная печатающая головка позволяет легко выйти из затруднений, связанных с засыханием чернил в ее каналах. Следует помнить, что если чернила засохнут в головке, то ее, как правило, следует менять, если своевременно не будут приняты соответствующие меры. Для того, чтобы уменьшить риск засыхания чернил в каналах головки, предусматривается специальное положение парковки. В большинстве принтеров предусмотрена функция очистки сопел. Тем не менее, все это не дает полной уверенности, что при эксплуатации печатающую головку не придется менять.

Головка вместе с емкостями для чернил закрепляется на каретке (рис. 8), которая по специальной направляющей совершает возвратно-поступательное движение поперек листа бумаги.

Рис. 8- Направляющая каретки струйного принтера

Хотя способ объединения печатающей головки и емкости для чернил конструктивно наиболее прост и в силу этого получил самое широкое распространение, он не является оптимальным. Дело в том, что каретка должна достаточно быстро двигаться, а также достаточно быстро изменять направление движения, ибо скоростью ее движения определяется скорость печати. Для этого подвижная каретка должна быть мало инерционной, т. е. иметь возможно меньшую массу. С этой целью уменьшают объем емкости для чернил. Поэтому, предпочтительнее оказывается размещение емкости для чернил на неподвижной части принтера, а подачу чернил к печатающим головкам осуществлять с помощью специальных трубопроводов.

Такая система позволяет повысить скорость печати и одновременно увеличить емкости для чернил, однако система трубопроводов конструктивно столь сложна, что такая конструкция используется очень редко.

Взаимодействие чернил с бумагой

Краеугольный камень технологий получения качественного отпечатка всех производителей принтеров. Этот процесс во многом зависит от типа применяемых чернил, которые можно разделить на водорастворимые и пигментные. Водорастворимые чернила легко растворяются в воде, их используют обычно для цветных красителей, так как они дают широкий цветовой охват. При падении на бумагу чернильный раствор впитывается в волокна, окрашивая их. Таким образом, вся поверхность рисунка закрашивается практически непрерывным слоем. Кроме того, они дают достаточное количество оттенков, чтобы обеспечить плавную цветопередачу. К водорастворимым относятся сольвентные чернила — самый распространённый тип чернил. Сольвентные чернила применяются в широкоформатной и интерьерной печати. Характеризуются очень высокой стойкостью к воздействию воды и атмосферных осадков. Характеризуются вязкостью, зернистостью и используемой фракцией сольвента. Пигментные чернила — используются для получения изображений высокого качества, в интерьерной и в фото печати.

В большинстве моделей струйных принтеров используется четыре основных цвета, так называемая модель цветности CMYK, где: Cyan — годубой, Magenta — розовый, Yellow — желтый, Key color — или черный. Мы не будем усугубляться в подробности получения цветов, но стоит знать, что все цвета получаются из трех основных цветов, красного, зелёного и синего, однако это справедливо лишь когда мы посредственно воспринимаем цвет, например с экрана компьютера, где формирования цвета как раз и происходит за счет этих трех цветов (так называемая модель цвета RGB). Но в на печатаном изображении мы воспринимает отраженный цвет, и его восприятие глазом человека происходит немного по другому.

Несмотря на то, что чёрный цвет можно получать смешением в равной пропорции пурпурного, голубого и жёлтого красителей, по ряду причин такой подход обычно неудовлетворителен.На практике в силу неидеальности красителей и погрешностей в пропорциях компонентов смешение реальных пурпурного, голубого и жёлтого цветов даёт скорее грязно-коричневый или грязно-серый цвет. Добавление черного цвета отдельно дает существенную экономию чернил, так как в большинстве случаев расходуется именно черный цвет и гораздо выгоднее использовать его отдельно.

Рис. 9 — Реальное наложение красок в модели CMYK, видно, что при смешивании трех цветов «черный» цвет не получается

Современные принтеры используют в основном эти четыре цвета, то есть являются четырехцветными. Удивительно но за последние три года большинство производителей идет по пути уменьшения палитры красок в домашних и офисных принтерах. Во многом это связано с отсутствием спроса на полноцветную печать в домашних условиях и небольших офисах. Естественно что для получения качественных фото снимков этих четвырех цветов недостаточно, поэтому в струйных принтерах к четырем основным цветам добавлено еще несколько ярких оттенков цветов, например для шестицветных принтеров применяют палитру CMYKLcLm (где (Lc — светлый Cyan, Lm — светлая Magenta). Цветопередача и насыщенность при использовании расширенной палитры гораздо лучше, поэтому фотопринтера должны иметь расширенную цветовую палитру.

В офисных принтерах, для уменьшения стоимости печати и улучшения некоторых других характеристик печати также применяют систему непрерывной подачи чернил (СНПЧ), представляющая некое подобие системы подачи краски «самотёком». Элементами СНПЧ являются емкости с чернилами (обычные пластиковые бутылочки или специальные «сосуды Мариотта»), пластиковые или силиконовые трубочки, соединяющие емкости с картриджами или капсулами, установленными на входные патрубки печатающей головки принтера, автоматически обнуляемые микрочипы, аналогичные установленным на оригинальных картриджах устанавливаются на отдельной планке или на картриджах. Общий вид картриджной СНПЧ представлен на рисунке 10.

Рис. 10- Общий вид картриджной СНПЧ

Принцип работы СНПЧ основан на работе мембран пъезоэлементов печатающей головки струйного принтера, в капсуле или картридже СНПЧ создается разрежение. В капсулу или картридж, через верхнюю их часть, начинают по капле поступать чернила из внешних емкостей. Герметичность системы непрерывной подачи чернил позволяет поддерживать постоянный уровень чернил в капсуле/картридже.

Читать еще:  Выбор вакуумного упаковщика для продуктов

СНПЧ помогает существенно сократить расходы на покупку картриджей, но особенно она актуальна когда приходится печатать большие объемы, в этом случаи себестоимость одного отпечатка сравнима со стоимостью печати на лазерном принтере, а при печати в цвете суммарные расходы на круг с учетом стоимости бумаги даже меньше по сравнению с цветным «лазерником».

Основное отличие между системами непрерывной подачи чернил заключается в использовании картриджной или капсульной системы подачи. В картриджной СНПЧ вместо оригинальных картриджей используются постоянные картриджи, внешне похожие на оригинал со встроенным авточипом, самостоятельно обнуляющимся по мере необходимости. Преимущество данного типа СНПЧ в простоте установки. В капсульной системе вместо картриджей применяются капсулы, устанавливаемые непосредственно на входные «иглы» печатающей головки. Капсульная СНПЧ (рисунок 11) является предпочтительной по причине более простого обслуживания, т. к. капсулы прозрачные и в любой момент можно проконтролировать уровень чернил в капсуле.

Рис. 11 — Общий вид капсульной СНПЧ

Установка СНПЧ обычно не вызывает проблем даже у неподготовленного пользователя. В комплект поставки входят все необходимые материалы, инструменты и подробная схема-алгоритм с картинками. Картриджи/капсулы СНПЧ устанавливаются вместо оригиналов, капиллярный шлейф прокладывается в принтере согласно инструкции, с помощью входящих в комплект зажимов и наклеек. Емкости и капсулы заправляются чернилами, производится несколько прочисток головки, и система готова к работе. Обслуживание СНПЧ заключается в добавлении чернил в емкостях по мере расхода, и контроле герметичности системы проверкой уровня чернил в капсулах.

Вот в вкратце мы и рассмотрели принцип работы струйного принтера. В дальнейшем мы поговорим о правильности выбора принтера исходя из своих потребностей.

Как устроен и работает струйный принтер

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.

Как возникла струйная печать

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:

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.

  1. Термический метод получил рождение в 70-х годах в Canon. Его суть заключается в микроскопичном элементе, который расположен в дюзах – он может мгновенно нагреваться до огромных температурных режимов. Это способствует образованию пузырьков газа, выталкивающих краску. Сегодня на этом методе работают бренды Canon и HP.
  2. Пьезоэлектрический вариант основан на том, что над дюзой располагается пьезокристалл. Когда на него подается электроток, он начинает изгибаться и тянет за собой диафрагмы. Создается повышенное давление, которое и выталкивает на материал каплю. Этот метод лег в основу создания аппаратов от Epson.

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:

    Раздельные, в которых применяются только одноцветные чернила (для струйников более старшего поколения).

Картридж для струйного принтера HP CD971AE 920 Черный

Комбинированный пакет картриджей HP для струйной печати 21/22

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.

    Водорастворимые, которые могут легко раствориться в воде. На бумаге они идеально впитываются в волокна и обеспечивают ровный непрерывный слой. Это гарантирует отличную цветопередачу. Самыми распространенными является сольвентный тип чернил.

Оригинальные экосольвентные чернила для принтеров Phaeton

Пигментные чернила для принтера HP

Комплект сублимационных чернил INKSYSTEM

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.

Как работает струйный принтер

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.

Краткий экскурс в историю струйного принтера

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.

Читать еще:  Какой плоттер лучше купить

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

  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.

Как работает струйный принтер. Часть 1

Здравствуйте, уважаемые читатели блога!

Сегодня мы будем знакомиться с тем, как устроен струйный принтер. Ведь интересное же – как это из небольшого «сундучка» на рабочем столе выползает цветная картинка?

На вопрос «как работает струйный принтер» можно дать простой ответ: «Очень просто! Включаешь — и он сразу начинает работать».

А если серьезно, то струйный принтер — это достаточно сложная машина.

Много светлых умов постаралось (и старается сейчас), чтобы порадовать нас возможностью красивой цветной печати.

Цветное изображение образуется из мельчайших капелек цветных чернил, которые выбрасываются из сопел — узких отверстий. Диаметр их может быть в несколько раз тоньше человеческого волоса.

Они попадают на носитель будущего изображения — бумагу (обычную или специальную), пленку, ткань, обратную сторону CD-диска и т.п. В условиях дома или офиса чаще всего печатают на бумаге, поэтому дальнейшее изложение будем вести применительно к этому носителю.

Чем же определяется качество изображения?

Струйные принтеры непрерывно совершенствуются. Одно из направлений прогресса в этой области — уменьшение размера выбрасываемой капельки. Чем меньше объем капли, тем меньше «клякса» на бумаге. Тем четче получается изображение — как основные цвета, так и тени, и полутона. В современных принтерах объем выбрасываемой капельки доведен до объема единиц пиколитров (пл).

Читать еще:  Что можно сделать из бензопилы своими руками

Один пиколитр — это 10^ -12 л. Чтобы представить себе, насколько это малая величина, вспомним медицинские шприцы с делениями. Всем нам хотя бы раз в жизни приходилось делать укол. Один «кубик» (кубический сантиметр) — это один миллилитр (мл) или 10^ -3 л, тысячная доля миллилитра — это микролитр (мкл) или 10 ^ — 6 л.

Если теперь разделить один микролитр еще на миллион частей, то это и будет один пиколитр. Как говорят математики — бесконечно малая величина!

Качество изображения определяется не только размерами капелек, но и многими другими показателями, в частности, технологией печати. В принтерах для дома и офиса применяются две технологии — термоструйная и пьезоэлектрическая.

При одинаковом объеме капли качество печати на принтере с пьезоэлектрической технологией в общем случае выше, так как меньше размеры «кляксы». Меньше они потому, что при пьезоэлектрической печати капельки вылетают в форме «шарика», а при термоструйной — в форме «блина».

Чернила и бумага

Большое значение имеют тип и качество чернил. Для разных носителей, разных условий эксплуатации отпечатанных изображений разработаны десятки различных типов чернил. Ведь кто-то печатает фотографии для своего домашнего фотоальбома, а кто-то — рекламные постеры, висящие на улице. Уличные постеры подвержены действию солнечной радиации и атмосферных осадков.

Для домашних и офисных принтеров в большинстве случаев используются чернила на основе специальным образом подготовленной воды. Бывают еще на основе сольвента (растворителя) — сольвентные или эко-сольвентные. В последних количество растворителя снижено.

При использовании конкретного типа чернил большое значение имеет и тип носителя. Наилучшее качество изображения получается при соответствующем типе бумаги. Поэтому фирмы-производители струйных принтеров обычно выпускают множество сортов бумаги и фотобумаги.

Бумага и фотобумага имеют множество показателей — плотность (в граммах на квадратный метр), влажность, шероховатость, цвет, и т.д. Мы не будем сейчас подробно исследовать эту область. Скажем только, что фотобумага отличается от обычной офисной тем, что содержит в себе несколько слоев. Верхний слой фотобумаги — защитный.

Программное обеспечение

Качество печати и скорость работы зависит и от программного обеспечения принтера, в частности, его драйвера. Драйвер принтера — это программа, которая преобразует цветную картинку определенного формата в формат, понятный принтеру. Цифровое изображение — это файл с расширением *.png, *gif, *,jpg, *.bmp и т.п.

Из драйвера можно задавать не только размер печатаемого изображения и его цветовую гамму, но и осуществлять различные технологические операции:

  • — прочистку печатающих сопел,
  • — распечатку тестовых изображений,
  • — калибровку цветов,
  • — подключение цветовых профилей и другие.

Сам принтер, как микропроцессорная система, имеет встроенную программу, которая называется «firmware». Она определяет не только качество печати, но и весь ход работы печатающего устройства, и весь его «интеллект». Впрочем, рядовой пользователь с firmware дела не имеет, это удел сервисных центров и квалифицированных ремонтников.

Рассмотрим чуть более подробно, как работает аппаратная часть («железо») струйного принтера. Условно ее можно разделить на следующие части:

  • — механизм транспорта носителя,
  • — механизм перемещения каретки с печатающей головкой и картриджами,
  • — печатающий узел (головка или картриджи),
  • — оптические, механические и прочие датчики,
  • — источник вторичного электропитания («блок питания», если по-простому).

Механизм транспорта носителя

Механизм транспорта носителя включает в себя:

  • — двигатель,
  • — вал подачи,
  • — ролик захвата,
  • — выходные направляющие.

Бумага в принтер может подаваться спереди, сзади или сверху. В принтерах фирмы HP (Hewlett-Packard) обычно имеются два источника подачи:

  • — спереди (нижний лоток — для пачки бумаги, верхний — для одиночных листов),
  • — сзади (это просто щель в задней стенке принтера).

При подаче спереди включается двигатель, поднимается поддон, подводя лист бумаги к ролику захвата. Начинает вращаться вал подачи носителя.

Вал подачи носителя имеет обрезиненные участки, снизу лист бумаги также поддерживается роликами. Таким образом, лист надежно фиксируется и подается в начальное положение области печати (под печатающую головку). При подаче спереди лист переворачивается в механизме подачи на 180 градусов.

Но так можно поступать с относительно неплотной бумагой (плотностью не более 105 — 120 г/кв. м). При работе с открытками используется бумага с гораздо более высокой плотностью (150 — 250 г/кв. м), обладающая повышенной жесткостью, которая должна подаваться из заднего источника. Она не изгибается (как при печати из переднего источника) и сразу подается в рабочую зону.

Фирмы EPSON и CANON часто используют подачу сверху, при этом напечатанное изображение выходит в нижней части принтера. В этом случае носитель также изгибается в механизме транспорта, но изгиб этот невелик (меньше 90 градусов). Поэтому может подаваться как тонкая офисная бумага плотностью 80 г/кв. м, так и картон плотностью до 250 г/кв. м.

Механизм перемещения каретки

Но вот бумага подана в зону печати. Что же дальше? А дальше печатающая головка должна проехать над листом бумаги (очень близко возле него) и «поплевать» в него цветными капельками. Возвратно-поступательное движение каретки с печатающей головкой (или картриджами) осуществляется другим двигателем.

Используются ременная передача и зубчатые колеса. Ремень обычно подпружинен, чтобы осуществить необходимое натяжение. За один проход головка печатает изображение шириной в несколько миллиметров. После того, как полоска изображения напечатана, механизм подачи прокручивает лист вперед, подводя к рабочей зоне место, свободное от печати. Далее процесс повторяется.

В зависимости от требуемого качества (и настроек драйвера принтера), головка может проходить над одним и тем же местом на листе бумаги несколько раз. Таким образом, при самой качественной печати (фотографического качества), чернил расходуется больше и длительность работы увеличивается. При черновом качестве чернил расходуется меньше всего и скорость работы максимальна.

В этом месте сделаем паузу. «Давайте делать паузы в словах!» — пел когда-то А. Макаревич.

Можно прочитать еще раз, чтобы лучше запомнилось. Во второй части статьи мы продолжим знакомиться с принципами работы струйного принтера.

Чтобы не пропустить, подпишитесь на обновления блога!

Принцип работы струйного принтера

Струйное печатающее устройство хоть по качеству и уступает лазерному, но всё же оно довольно простое в обслуживании и отлично подходит для распечатки изображений и текста на дому. В статье вы узнаете об особенностях работы струйного принтера, что позволит сравнить его с другими видами.

Особенности струйной печати

Рассмотрим особенности струйной печати:

  1. Струйные принтеры во время печати работают тихо, издавая лишь лёгкий гул. Уровень шума данного устройства составляет 40 децибел, что намного тише, нежели работа других видов принтеров.
  2. Качество и скорость струйной печати взаимосвязаны. Чем выше в опциях выставлено качество, тем меньше скорость, и наоборот.
  3. Чтобы во время распечатки на струйном принтере получить качественное изображение, необходимо использовать бумагу, которая имеет хорошую плотность. Отличным вариантом для качественной печати станет лист бумаги, плотность которой составляет 60–135 г/м2.
  4. Оборудование данного вида не предназначено для задания операции «Печатать копии». Для этого необходимо выполнить операцию «печать» одного и того же текста несколько раз.
  5. Если длительное время не пользоваться струйным принтером, то чернила засохнут. В данном случае поможет только смена картриджа.

ВАЖНО! Чтобы чернила подольше хранились, следует при замене патрона с чернилами менять и головку принтера, а также использовать отдельную сменную ёмкость.

Устройство струйного принтера

Главным компонентом в работе струйного принтера является печатающая головка, в которую поступают чернила. Данная деталь закреплена на каретке, которая совершает движения вперёд–назад поперёк листа бумаги, после чего красящее вещество попадает на саму бумагу.

ВНИМАНИЕ! Красящее вещество не может вылиться, так как дюзы имеют слишком маленькие отверстия.

Работа данного оборудования состоит в следующем: после задания печати, лист бумаги поступает в печатный отсек, в котором он перемещается с помощью продвигающего механизма и при этом прижимается к нему специальными валиками.

Принцип работы струйного принтера

Принцип работы струйного принтера состоит в том, что краска поступает на листки бумаги в капельном виде через специальные сопла. Размер каждой капельки очень маленький и поступают они посредством выдавливания.

В зависимости от производителя, данное оборудование может печатать по нескольким технологиям:

  1. Drop-on-demand. Специально встроенный механизм в тандеме с нагревательным элементом распрыскивает чернила по требованию настолько быстро, что качество и скорость печати существенно улучшается. Во время цветной печати получаются более контрастные и чёткие детали изображения. Данный способ отлично подходит для печати графиков и диаграмм — они имеют чёткие линии.
  2. Термический метод. В каждую дюзу встроен элемент, обладающий свойством нагреваться до очень высокой температуры, при прохождении через него электрического тока. Данное действие способствует образованию пузырьков газа, которые и вытесняют краску на бумагу в нужном количестве. После отключения тока, нагревательный элемент остывает и выдаёт новую порцию чернил. Срок службы принтеров, работающих данным методом, превышает срок эксплуатации других устройств, работающих за счёт иных методов. Недостатком же данного метода является то, что во время сплошного заполнения, изображение выглядит расплывчато.
  3. Пьезоэлектрический метод. Данный способ заключается в том, что каждое сопло имеет свой пьезокристалл плоской формы, который связан напрямую с диафрагмой. При взаимодействии с электрическим полем он деформируется, то есть сначала сжимается, а затем разжимается, наполняя при этом систему чернилами. Таким образом, на бумаге остаются точки, которые и составляют всё изображение.

Непрерывная подача отличается от подачи по требованию тем, что попадание красителя зависит от модулятора.

Преимущества и недостатки струйного устройства печати

У струйных печатающих устройств, как и у любых других видов принтеров, есть свои преимущества и недостатки.

  1. Скорость печати. Если сравнивать с лазерным принтером, то скорость печати у струйного печатающего устройства намного меньше, хотя это не мешает использовать его в домашних условиях. Для тех пользователей, которым нужна быстрая печать, данное оборудование не подойдёт.
  2. Вероятность высыхания чернил. Из-за длительной паузы в работе, краска может засохнуть, что в итоге приведёт к замене картриджа.
  3. Высокая стоимость расходных материалов определённых моделей. Цена чернил и картриджей некоторых моделей, а также стоимость обслуживания устройства в сервисных центрах весьма высока.

  • низкая стоимость самого устройства;
  • возможность самостоятельно печатать цветные фотографии высокого качества;
  • простота заправки картриджа в домашних условиях;
  • подключение беспрерывной подачи красящих веществ.

Таковы особенности, плюсы и минусы струйных устройств печати.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector