Вконтакте
Одноклассники
Технология термоструйной печати основана на свойстве чернил увеличиваться в объёме при нагревании. Разогретые чернила, увеличиваясь в объёме, выталкивают в сопла печатающей головки принтера микроскопические чернильные капли, которые формируют изображение на бумаге. В общем виде технология термоструйной печати представлена ниже.
Технология термоструйной печати
Термоструйная печать – это наиболее популярная технология струйной печати, которая используется при производстве 75 % струйных принтеров.
Удельный вес принтеров, использующих термоструйную технологию печати
Наибольший вклад в развитие технологии термоструйной печати внесли корпорации Canon и HP , которые в 70-х годах ХХ века независимо друг от друга разработали две технологии печати: Bubble Jet (Canon) и Thermal Inkjet (HP).
Технологии термоструйной печати
Технология термоструйной печати Bubble Jet была представлена на суд общественности в 1981 году на выставке «Grand Fair». В 1985 году с использованием инновационной технологии был выпущен легендарный монохромный принтер Canon BJ-80, в 1985 году – первый цветной принтер Canon BJC-440.
Схематичное изображение технологии струйной печати Bubble Jet
Суть технологии струйной печати Bubble Jet заключается в следующем. В каждое сопло печатающей головки встраивается терморезистор (нагреватель) для мгновенного разогрева чернил, которые при температуре свыше 500°С, испаряясь, образуют пузырь, выталкивающий каплю чернил наружу. Затем терморезистор отключается, чернила охлаждаются и пузырь исчезает, а зона пониженного давления затягивает новую порцию чернил.
Интересно, что чернила разогреваются до температуры 500°С всего лишь за 3 микросекунды, а капли вылетают из сопла со скоростью 60 км/ч. Ежесекундно в каждом сопле печатающей головки цикл нагревания и охлаждения чернил повторяется 18 тысяч раз.
Вторая технология струйной печати - Thermal Inkjet – начала разрабатываться компанией HP в 1984 году, но первый принтер ThinkJet, основанный на данной технологии печати, был внедрён в массовое производство значительно позднее.
Схематическое изображение технологии струйной печати Thermal Inkjet
Технология Thermal Inkjet основана на том же принципе печати, что и технология Bubble Jet, с той лишь разницей, что в принтерах, использующих технологию Bubble Jet, терморезисторы расположены в микроскопических соплах печатающей головки, а в принтерах, использующих технологию Thermal Inkjet, они находятся непосредственно за соплом.
Таким образом, технологии Bubble Jet и Thermal Inkjet различаются лишь в деталях.
Основными преимуществами термоструйной печати перед пьезоструйной являются отсутствие движущихся механизмов и стабильность работы. Наряду с этим термоструйная печать имеет один существенный недостаток: она не позволяет контролировать размер и форму чернильных капель. Кроме того, когда чернильные капли вылетают из сопла печатающей головки, вместе с ними вырываются капли-спутники (сателлиты), образующиеся при закипании чернил. Появление таких «спутников» может быть спровоцировано нестабильной вибрацией чернильной массы во время её выброса из сопла. Именно капли-спутники являются причиной образования нежелательного контура («чернильного тумана») вокруг отпечатка и смешения цветов в графических файлах.
Очень часто перед покупкой универсального принтера многие начинают путаться в большом ассортименте техники, точно не зная, какую модель и с какими возможностями им следует выбрать. Ничего удивительного: сегодняшний рынок печатных устройств предлагает огромное количество принтеров с разными функциями и технологиями печати. Изучая всевозможные модели, вы, скорее всего, зададитесь вопросом: какой принтер лучше, лазерный или струйный? Для начала рекомендуем разобраться в принципе действия данных устройств и выяснить все преимущества и недостатки обеих технологий.
Люди приобретают принтер или МФУ с разными целями. Профессиональные фотографы предпочитают модели, ориентированные на высокое качество фотопечати, то же касается фотолабораторий, фотостудий и дизайнерских агентств. Офисные принтеры закупаются руководителями исходя из своих критериев — возможности картриджей, наличие функции СНПЧ, скорость печати. Но большинство покупателей выбирают принтер для универсальных нужд . Им важно, чтобы устройство сочетало в себе основные функции: печать текстовых файлов, документов, фотографий различного формата и качества.
Если с принтером для узких задач все предельно ясно (ведь выбор делают, основываясь на конкретном критерии), то походящую по всем параметрам универсальную модель придется еще поискать. Можно, конечно, обратить внимание на готовые многофункциональные устройства , но они стоят недешево, да и ксерокс со сканером вам вполне может не пригодиться. Тем не менее, советуем определить, для чего именно вам будет необходим принтер:
- для дома – печать документов, текстовых файлов, книг, журналов;
- офисные нужды;
- печать фотографий (любительские или профессиональные);
- для учебы (распечатка дипломных и курсовых работ, рефератов, контрольных, конспектов и т.д.).
Цели покупки более-менее ясны? Тогда выбираем подходящую технологию печати, тщательно взвесив все «за» и «против».
Как работают струйные принтеры
Струйная печать считается наиболее распространенной в мире. В свое время струйные принтеры заметно потеснили матричные. Кроме того, именно со струйными принтерами в нашу повседневную жизнь прочно вошла цветная печать и печать фото «не выходя из дома». Это дешевле, практичнее и удобнее.
Как же они работают? Если в традиционных матричных устройствах изображение методично наносилось на красящую ленту с помощью тончайших иголочек, то здесь принцип действия немного иной. Для получения готового изображения в струйных принтерах имеются особые элементы под называнием дюзы (или сопла). Это маленькие отверстия, которые чрезвычайно сложно увидеть невооруженным глазом. Они располагаются непосредственно в печатающей головке принтера, где также находится емкость с чернилами. Именно через дюзы на бумагу передаются чернила. Каждая чернильная капелька краски имеет объем всего в несколько пиколитров. Диметр сопл и, соответственно, цветной капли, ничтожно мал, сравним с толщиной человеческого волоса! Попробуйте поместить под микроскоп картинку, распечатанную на струйном принтере, и вы заметите, что она сложена из огромного количества крошечных точек-капель.
Количество сопел бывает разное – от 12 до 256 штук, все зависит от назначения и класса модели принтера, а также производителя.
Под отверстиями (дюзами) имеются небольшие полости, куда и направляются капли краски из основного резервуара. Краска выдавливается с помощью двух методов.
Существует два варианта хранения чернил в струйном принтере.
Как работают лазерные принтеры
Лазерная печать вполне может быть как цветной, так и черно-белой. Красящее вещество – тонер – напоминает по своему составу не жидкие, а порошковые чернила. Ключевым элементом в конструкции лазерного принтера является светочувствительный фотобарабан . Он похож на металлический цилиндр с полупроводниковым покрытием. Полупроводник чувствителен к свету, и именно на этом свойстве основан весь принцип действия лазерного прибора.
Фотобарабан обладает либо положительным, либо отрицательным зарядом. Зарядность зависит от коронатора – вольфрамовой проволоки с золотым или платиновым напылением. Под влиянием тока возникает электрозаряд, образуя электромагнитное поле, которое отражается на фотобарабан. Вместо коронатора устройством, создающим электромагнитное поле, может служить заряжающий вал . Он похож на стержень из металла, покрытый отличными проводниками – например, резиной или поролоном.
Струйный против лазерного: плюсы и минусы
Так лазерный или струйный принтер? И тот, и другой обладают своими положительными и отрицательными сторонами. Сравним оба вида по нескольким основным критериям, чтобы понять отличие и выяснить, какой лучше.
Ценовые характеристики
Если сравнивать стоимость струйного и лазерного принтера, то ответ будет очевидный: даже «струйник» высокого класса с кучей возможностей будет стоить дешевле средненького лазерного принтера . Однако не все так радужно. Дело в том, что обслуживание струйного принтера обойдется в кругленькую сумму. Вам регулярно придется приобретать набор картриджей, а расходы на один стандартный комплект чернильных картриджей за полтора-два года превысят начальную стоимость самого принтера.
Стоимость одного отпечатка на лазерном принтере гораздо дешевле.
Еще один важный момент: модели со струйным типом печати очень требовательны к качеству загружаемой бумаги . Чтобы отпечаток (например, документ или фото) получился максимально четким и красочным, вам придется использовать бумагу наилучшего класса, что тоже приведет к очередным расходам. «Лазерники» же не столь чувствительны к качеству бумажных носителей и способны реализовать весь свой печатный потенциал на самой обычной бумаге в офисе.
Качество печати
Разница между качеством печати обоих типов принтеров не очень явна. Тем не менее, считается. что «струйник» одинаково хорошо печатает текст, фотографии, баннеры, этикетки, открытки и т.п в большом качестве и высоком разрешении. А вот фотопечать у лазерных принтеров реализована куда хуже: цветной тонер хуже наносится на поверхность, и в результате изображения получаются не такими насыщенными и сочными. В общем, цветопередача хромает . Зато несомненным достоинством лазерного устройства является превосходная устойчивость распечатанных изображений к свету и воде. Также лазер печатает текстовые документы в отличном качестве на высокой скорости.
Скорость печати
По данному критерию сравнение однозначно в пользу лазерных принтеров. Лазерник среднего класса печатает около 15 страниц за одну минуту. Скорость работы «струйника» зависит от ряда факторов: режим, объем печати, разрешение. Если необходимо напечатать текстовый документ в отличном качестве или фото в максимальном разрешении, скорость струйного принтера довольно низкая. К тому же, лазерное устройство рассчитано на больший объем печати и менее частую смену расходных материалов.
Расходные материалы и заправка картриджей
Основной расходный материал лазерных приборов – тонер. Порошковый тонер-картридж перезаряжается от силы три-четыре раза, после чего рекомендуется сменить весь барабан. Очевидный минус тонера – он токсичен, а при работе еще и выделяет в атмосферу озон. Тонер заправляют, как правило, специалисты, поэтому в случае исчерпания очередного тонера вам придется сходить в магазин или сервисный центр за новым или за перезаправкой.
Струйные принтеры в свою очередь работают с чернильными картриджами . Их несложно приобрести и заправить. Однако сам процесс заправки довольно муторный: шприцы, банки с чернилами, многочисленные пятна от краски. Учитывая не самый большой объем картриджа, повторять процедуру придется довольно часто. Оптимальный вариант – система непрерывной подачи чернил. Ее главное преимущество – низкая себестоимость отпечатков и огромный ресурс чернил без надобности покупки картриджей.
Компания Epson реализовала функцию СНПЧ в виде встроенных в конструкцию емкостей с чернилами. Чернильные резервуары гораздо дешевле, чем сменные картриджи, обладают большим ресурсом, их удобно применять и они не пачкают руки краской.
Струйный принтер EPSON L132 со съемными чернилами
Экологичность
Задаваясь вопросом, какой принтер купить, лазерный или струйный, подумайте и о таком важном аспекте, как экологичность. Дело в том, что нагревательные элементы в лазерном устройстве при подаче тока взаимодействуют с тонером. Тонер, как уже отмечалось выше, токсичен, и его микрочастицы нежелательно вдыхать. Также во время печати с «лазерника» выделяется озон в немалом количестве, что негативно влияет на окружающую среду.
Возможности
Если вам необходим принтер с универсальными функциями, вы хотите распечатывать документы для учебы или домашних нужд (распечатки сайтов, курсовые работы, рефераты, документы) и не готовы потратить большие деньги, то выбирайте струйный принтер. При небольшой нагрузке вы не потратите много денег, но устройство прослужит долгое время и будет радовать качеством и стабильностью работы. Кроме того, «струйник» хорошо проявляет себя в фотопечати. Качественный струйный принтер идеально печатает в большом разрешении цветные фотографии, максимально передавая детали и насыщенный цвет. Конечно, цветные картриджи придется весьма часто менять, но это с лихвой окупит прекрасное качество цветопередачи изображений. Лазерные модели, увы, не так хороши в этом деле. Кроме того, струйные устройства позволяют выполнять фотопечать на различных носителях, будь то рулоны, баннеры, конверты и этикетки. Чем не повод открыть домашнюю фотолабораторию?
Резюме: струйный принтер оптимален и дома, и в офисе. Профессиональный цветной «струйник» будет и вовсе незаменим в фотостудии.
Лазерный монохромный принтер пригодится в офисе или дома. Тут все идеально для стандартных офисных нужд: высокая скорость печати для получения пухлой пачки бумаг с документами, договорами, приказами, книгами и научными работами. Возможность печатать большие объемы и стабильная работа устройства. Также выглядит привлекательно рекордно низкая себестоимость отпечатка. Заправив картридж единожды, вы сможете отпечатать большое количество листов в отличном качестве.
Резюме: эксплуатация черно-белого и цветного «лазерника» наиболее обоснована в офисном пространстве, нежели в домашних условиях. Фото он печатает весьма посредственно, а обслуживание и сама стоимость принтера довольно высокие.
Так лазерный или струйный принтер? Как вы видите, нет однозначного ответа на этот вопрос. Мы выяснили, чем отличаются данные технологии печати друг от друга и разобрались в некоторых нюансах. В обоих типах устройств есть свои плюсы и минусы. Вам останется лишь определиться, для каких целей будет использовать печатная техника и, проанализировав все плюсы и минусы, выбрать идеальный вариант.
Струйные принтеры сегодня одни из наиболее популярных среди потребителей. Причем в большинстве случаев такой принтер покупается в качестве периферии к домашнему компьютеру. На то есть свои резоны, и в первую очередь низкая цена и возможность печати цветных документов. Между тем, как утверждают продавцы ряда салонов компьютерной техники, большинство пользователей имеет более чем смутное представление о принципах струйной печати. Если с работой матричных или лазерных принтеров их владельцам все более-менее ясно, то про струйные принтеры они, как правило, только и могут сказать, что картинка там формируется путем разбрызгивания по бумаге мелких капель чернил.
Для начала, наверное, стоит объяснить, что представляет собой такой показатель, как dpi, который, оказывается, более важен, чем, к примеру, скорость печати. DPI (dot per inch, то есть точек дюйм) - это так называемое число капель на дюйм, функция от частоты, с которой выбрасываются капли, и скорости, с которой печатающая головка принтера перемещается по горизонтальной оси. Управляемое сопло в определенные моменты дискретно выбрасывает капли чернил и таким образом проводит линию. Главная трудность для производителя принтеров состоит в сочетании качества (максимум выбросов капель на строку) и скорости (минимум выбросов капель на строку для достижения более высокой скорости). Скорость выброса капель составляет от 10 до 20 тыс. в секунду. Изменяя эту частоту или скорость перемещения каретки печатающей головки, можно достичь оптимальной плотности горизонтального размещения капель, а значит, и качества печати.
Разрешение - это параметр, определяемый размером чернильных капель. При нанесении более мелких капель четкость изображения будет выше, если сравнивать с равной по площади поверхностью, заполненной меньшим количеством более крупных капель. Понятно, что в таком случае более высокое качество потребует меньшей скорости печати, и наоборот.
Струйные принтеры различаются по способу печати.
Достаточно широко распространены три основных способа печати.
Термоструйная печать
Разработка термической технологии струйной печати началась еще в 1984 году. Первопроходцами тогда стали компании HP и Canon. Но дело шло медленно, и придти к необходимым результатам долгое время не удавалось. Только в 90-х годах удалось наконец добиться приемлемого уровня качества, скорости работы и стоимости. Позже к HP и Canon с целью дальнейшей работы над термическими принтерами присоединилась компания Lexmark, что и привело к созданию сегодняшних принтеров с высоким разрешением.
Как видно из названия, в основе термического (правильнее сказать, электротермического) формирования струи лежит увеличение температуры жидких чернил под действием электрического тока. Это повышение температуры обеспечивается нагревательным элементом, который находится в эжекционной камере. При нагревании некоторая часть чернил испаряется, в камере быстро нарастает избыточное давление, и из эжекционной камеры через прецизионное сопло выбрасывается маленькая капелька чернил. В течение одной секунды этот процесс многократно повторяется. Самое главное для успеха данной технологии. это максимально точно подобрать конфигурацию эжекционной камеры, а также диаметр и точность сопла. На поведение чернил при нагревании и выбросе их из сопла наряду с характеристиками самих чернил (их вязкостью, поверхностным натяжением, способностью к испарению и др.) оказывают влияние также характеристики канала, ведущего к соплу, и точки выхода в сопло. Большое значение для обеспечения правильного выброса чернил из сопла имеют также характер изменения чернильного мениска в сопле после эжекции и повторное заполнение эжекционной камеры. Рассмотрим поподробнее этапы формирования и выброса капли. Формирование термической чернильной струи начинается в печатающей головке картриджа. Электрический импульс порождает на нагревательных элементах тепловой поток, эквивалентный более чем двум млрд ватт на квадратный метр. Это примерно в 10 раз больше, чем поток на поверхности Солнца. Однако, поскольку длительность теплового импульса составляет всего 2 миллионных доли секунды, то, хотя температура в это время увеличивается со скоростью 300 млн градусов в секунду, поверхность нагревательного элемента успевает за это время нагреться лишь примерно до 600°C. Поскольку нагревание идет чрезвычайно быстро, в реальности температура, при которой чернила уже не могут существовать в виде жидкости, достигается лишь в слое толщиной менее одной миллионной доли миллиметра. При такой температуре (примерно 330°C) тонкий слой чернил начинает испаряться, и происходит выталкивание пузырька из сопла. Пузырек пара образуется при очень высокой температуре, и поэтому давление пара в нем составляет порядка 125 атмосфер, т.е. в четыре раза больше давления, создаваемого в современных бензиновых двигателях внутреннего сгорания. Такой пузырек, обладающий громадной энергией, действует как поршень, выбрасывающий чернила из сопла на страницу со скоростью 500 дюймов в секунду. Образующаяся при этом капля весит всего 18 миллиардных долей грамма. По командам, поступающим от драйвера принтера, несколько сотен сопел могут активизироваться одновременно в любых сочетаниях. Резервуары, из которых чернила подаются в печатающую головку, можно условно разделить на два конструктивных типа. Во-первых, широко используется моноблочная система, объединяющая встроенный чернильный резервуар и эжекционный блок. Она обладает тем преимуществом, что при каждой смене чернильного резервуара заменяется и печатающая головка, что способствует поддержанию высокого качества печати. Кроме того, она проще по конструкции, и в ней легче выполняются замены. Во второй, конструктивно более сложной системе печатающая головка отделена от резервуара для чернил, и здесь заменяется только этот резервуар при его опорожнении. Пена в резервуаре для чернил играет роль губки, впитывающей жидкие чернила, так что чернила непрерывно подаются к печатающей головке, и при этом нет ни нежелательной утечки из картриджа под действием силы тяжести, ни истечения чернил из самой печатающей головки. На основании моноблочного картриджа находятся электрические контакты и печатающая головка. ключевой элемент всего процесса струйной печати; чернила подаются к печатающей головке через совокупность каналов, идущих от резервуара. Изготовление печатающей головки. это сложный процесс, осуществляемый на микроскопическом уровне, где точность измерений определяется микронами. Основные материалы, используемые для изготовления эжекционной камеры, канала для подачи чернил, электронной управляющей схемы и нагревательных элементов, подобны материалам, используемым в полупроводниковой промышленности, где тончайшие проводящие металлические и изолирующие слои проходят прецизионную лазерную обработку. Такая технология требует больших инвестиций и в разработку, и в производство, и это одна из главных причин того, что в данной сфере решаются действовать очень немногие компании. Печатающая головка представляет собой совокупность множества микро комплектов, состоящих из эжекционных камер и связанных с ними сопел, расположенных в шахматном порядке с целью увеличения вертикальной плотности сопел. При таком расположении сопел их число на расстоянии примерно 1,27 см может достигать 208, как это имеет место, например, в черных картриджах моделей Lexmark Z, так что удается достичь разрешения в 1,44 млн точек. Качество печати определяется многими факторами, но главные из них. это размер точки, вертикальная плотность точек и частота выброса капель через сопло; именно эти показатели являются основными критериями для дальнейшей работы над печатающими головками, будь то головки термического или пьезоэлектрического типа. Термические головки имеют некоторые преимущества по сравнению с электромеханическими, поскольку ключевая технология их изготовления подобна той, которая применяется при изготовлении микропроцессорных чипов и других изделий полупроводниковой электроники. Стремительный прогресс в этих областях идет на пользу термической технологии, и можно ожидать, что в ближайшие годы будут достигнуты еще более высокие разрешения и более высокая скорость печати. Термическая струйная печать имеет несколько преимуществ по сравнению с конкурирующей с ней пьезотехнологией. Например, простота конструкции и тесная аналогия с производством полупроводников: это означает, что предельная себестоимость в производстве здесь будет ниже, чем для конкурирующей технологии. Конфигурация эжекционных камер позволяет располагать сопла ближе друг к другу, что дает возможность достигать более высокого разрешения.
Пьезоэлектрическая технология
Пьезоэлектрическая система, созданная на базе электромеханического устройства и доведенная до коммерческой готовности компанией Epson, впервые была использована в струйных принтерах Epson не так давно. в 1993 году. В основе пьезотехнологии лежит свойство некоторых кристаллов, называемых пьезокристаллами (примером могут служить кристаллы кварца в распространенных кварцевых наручных часах), деформироваться под действием электрического тока; таким образом, этот термин определяет электромеханическое явление. Это физическое свойство позволяет использовать некоторые материалы для создания миниатюрного "чернильного насоса", в котором смена положительного напряжения на отрицательное будет вызывать сжатие небольшого объема чернил и энергичный выброс его через открытое сопло. Как и при формировании чернильной струи за счет термических эффектов, размер капли здесь определяется физическими характеристиками эжекционной камеры и давлением, создаваемым в этой камере за счет деформации пьезокристалла. Изменение размера капли осуществляется путем изменения величины тока, протекающего через эжекционный механизм. Как и в термопринтерах, частота выброса под действием пьезоэффекта зависит от потенциальной частоты электрических импульсов, которая, в свою очередь, определяется временем возвращения камеры в "спокойное" состояние, когда она заполнена чернилами и готова к следующему рабочему циклу. Пьезотехнология отличается высокой надежностью, что очень важно, потому что печатающая головка по чисто экономическим причинам не может быть частью сменного картриджа с чернилами, как в термических системах, а обязательно должна быть жестко соединена с принтером. Как у термических, так и у пьезоэлектрических систем качество работы определяется многими факторами. Возможность изменения размера точки дает пьезотехнологии определенные преимущества. С другой стороны, пьезотехнология сталкивается с некоторыми чисто физическими ограничениями. Например, большие размеры электромеханической эжекционной камеры означают, что плотность размещения сопел по вертикали должна быть меньше, чем у термических аналогов. Это не только ограничивает перспективы дальнейшей разработки, но означает также, что для получения более высокого разрешения и однородности при высококачественной печати требуется несколько проходов печатающей головки по одной и той же странице.
Стационарная печатающая головка в определенной мере экономически выгодна, потому что ее не приходится менять. Однако это преимущество частично обесценивается тем, что существует опасность проникновения воздуха в систему при смене картриджа. При этом сопла закупориваются, качество печати ухудшается, и для восстановления нормальной работоспособности системы требуется провести несколько циклов очистки. Еще одно существующее пока ограничение для пьезосистем касается использования чернил на основе красителей: при использовании цветных (пигментных) чернил, которые имеют более высокое качество, но при этом обладают и более высокой плотностью, также возникает опасность закупорки сопел. Пьезоэлектрическая печатающая головка, сконструированная на основе ранее существовавшей технологии, отличается более низкими расходами на разработку, но зато она заметно дороже в изготовлении. В настоящее время такие преимущества пьезоэлектрических головок, как высокая надежность и возможность изменения размеров капли, весьма существенны и позволяют изготовлять продукцию очень высокого качества. Однако, поскольку цены на термические струйные принтеры непрерывно снижаются, и они все больше захватывают рынок принтеров начального уровня, то для пьезосистем остается рынок продукции среднего и высшего класса.
Пузырьково-струйная печать
Принцип пузырьково-струйной печати Canon Bubble-Jet, изобретённый в конце 70-х, до гениального прост. В каждой дюзе, тончайшем канале, в котором формируются капельки чернил, расположен микроскопический нагреватель. Электрические импульсы, подаваемые на него, заставляют чернила вскипать с образованием воздушных пузырьков, и эти пузырьки с каждым импульсом выталкивают равные объёмы чернил из дюзы. Нагрев прекращается, пузырёк исчезает, в дюзу втягивается новая порция чернил, и она готова к новому циклу!
Однако, понадобилось около 8 лет, чтобы первый пузырьково-струйный принтер стал доступен пользователям. В 1981 году перспективная технология Canon Bubble-Jet впервые была представлена на выставке Canon Grand Fair и сразу приковала к себе внимание специалистов. Но лишь в 1985-ом появилась первая коммерческая модель монохромного принтера Canon BJ-80, а первый полноцветный BJ-принтер BJC-440 (формата A2, с разрешением 400 точек на дюйм) появился в 1988 году.
Среди всех технологий создания изображения, свою популярность завоевал струйный способ печати.
Его применяют в принтерах, в том числе широкоформатных.
Преимуществом такой технологии является то, что капля краски формируется только в нужный момент, что позволяет получить высококачественные изображения.
Термическая струйная печать что это
В этой статье расскажем, термическая струйная печать что это, ее преимущества, принцип работы, и в каких случаях применяется.
Готовое изображение состоит из большого количества микроскопических точек краски различного цвета (цветная струйная термическая печать).
В момент, когда нужно нанести изображение, в микроскопической камере сопла находится краска, которую нужно каким-то образом вытолкнуть на поверхность запечатываемого материала (например, бумаги).
Термический способ печати заключается в том, что в камере находится нагревательный элемент, на который в момент печати поступает ток. Продолжительность одномоментного включения тока составляет малый период, до 2 миллионных доли секунды.
Под его действием элемент нагревается, температура краски увеличивается до 500º, увеличивается объем краски в сопле, что повышает давление в камере, из нее выталкивается нужна порция красителя. Есть информация, что в камере, в момент нагревания образуется давление больше 100 атмосфер, что достаточно много.
После этого образуется вакуум, который способствует втягиванию новой порции краски. Этот процесс повторяется по несколько тысяч раз в секунду.
Оборудование для термической струйной печати
Этот способ печати применяется в подавляющем большинстве струйных принтеров. Технология была представлена на рынок в начале 80-х годов прошлого века. Ведущими производителями являются компании Canon, HP, Lexmark.
Современное оборудование позволяет формировать капли размером до 35-40 мкм, что дает возможность получить высококачественное и детализированное изображение.
Как правило, в термических принтерах есть две печатающие головки. Одна предназначена для печатания черной краской, а другие для цветной печати (голубая, пурпурная и желтая краски).
В одной печатающей головке, в зависимости от модели, может быть до нескольких сотен сопел.
В зависимости от модели, головки могут быть неразрывно соединены с картриджами или встроенные в принтер, то есть многоразового пользования. Последний вариант дает возможность быть более уверенным в качестве печати, ведь этот элемент не успевает выработать свой ресурс. Но таким образом цена печати становится больше.
Преимущества и недостатки термической печати
Термическая струйная печать широко применяется в печатной технике, благодаря:
- малошумность работы оборудования,
- обеспечивает высокое качество и разрешение печати,
- технология печати термическая струйная позволяет получить надежные печатающие головки,
- стабильность работы принтеров на этой технологии,
- высокая скорость печатания.
Недостатки термического печати:
Не всегда удается точно регулировать размер полученных капель,
В процессе работы могут образуются капли спутники, которые ухудшают качество полученного изображения,
Печатная головка иногда требует чистки,
Желательно выбирать специальную бумагу, который уменьшит растекания краски и коробление бумаги,
Дорогие картриджи с краской. Хотя некоторые рискуют и заказывают неоригинальные, которые немного дешевле.
Вывод
Струйная термальная печать дает возможность получить профессиональную печать по невысокой цене. Качество полученного изображения зависит от точности изготовления сопла, строения эжекционной камеры. Также, на получить изображения влияют характеристики используемого красителя (вязкость, поверхностное натяжение, способность к нагреву и испарения).
Надеемся, вам была интересна эта статья, которая дала ответ на вопрос: термическая струйная печать что это и в каких случаях применяется.
Разработку термической технологии начали в 1984 г. компании HP и Canon. Сначала дело шло медленно и требовало много денег. И только в 1990-х гг. удалось добиться приемлемого уровня качества, скорости работы и стоимости. Позже к HP и Canon с целью дальнейшей работы над термическими принтерами присоединилась компания Lexmark, и это привело к созданию сегодняшних принтеров с высоким разрешением. Как видно из названия, в основе термического (или электротермического) формирования струи лежит увеличение температуры жидких чернил под действием электрического тока. Это повышение температуры обеспечивается нагревательным элементом, находящимся в эжекционной камере. При этом некоторая часть чернил испаряется, в камере быстро нарастает избыточное давление, и из эжекционной камеры через прецизионное сопло выбрасывается маленькая капелька чернил. В течение одной секунды этот процесс многократно повторяется.
Термическая система выброса капель . Качество печати, скорость и эффективность работы определяются многими факторами, но главными факторами, определяющими поведение чернил при необходимых температурах и давлениях, являются конфигурация эжекционной камеры, а также диаметр и точность изготовления сопла. На поведение чернил при нагревании и выбросе из сопла, наряду с характеристиками самих чернил (их вязкостью, поверхностным натяжением, способностью к испарению и др.), оказывают влияние также характеристики канала, ведущего к соплу, и точки выхода в сопло. Большое значение для обеспечения правильного выброса чернил из сопла имеют также характер изменения чернильного мениска в сопле после эжекции и повторное заполнение эжекционной камеры.
Механика создания термической струи . Этапы формирования и выброса капли .
Этап 1 - Создание избыточного давления . Формирование термической чернильной струи начинается в печатающей головке картриджа. Электрический импульс порождает на нагревательных элементах тепловой поток, эквивалентный более чем двум млрд. ватт на квадратный метр. Это примерно в 10 раз больше, чем поток на поверхности Солнца! К счастью, поскольку длительность теплового импульса составляет всего 2 миллионных доли секунды, то хотя температура в это время увеличивается со скоростью 300 млн. градусов в секунду, поверхность нагревательного элемента успевает за это время нагреться лишь - примерно - до 600°C.
Этап 2 - Формирование чернильной капли . Поскольку нагревание идет чрезвычайно быстро, в реальности температура, при которой чернила уже не могут существовать в виде жидкости, достигается лишь в слое толщиной менее одной миллионной доли миллиметра. При такой температуре (примерно 330°C) тонкий слой чернил начинает испаряться, и происходит выталкивание пузырька из сопла. Пузырек пара образуется при очень высокой температуре, и поэтому давление пара в нем огромное - около 125 атмосфер, т. е. в четыре раза больше давления, создаваемого в современных бензиновых двигателях внутреннего сгорания.
Этап 3 - Охлаждение камеры . Такой пузырек, обладающий громадной энергией, действует как поршень, выбрасывающий чернила из сопла на страницу со скоростью 500 дюймов в секунду. Образующаяся при этом капля весит всего 18 миллиардных долей грамма! По командам, поступающим от драйвера принтера, 400 сопел могут активизироваться одновременно в любых сочетаниях.
Этап 4 - Заполнение камеры . Повторное заполнение камеры эжекционной камеры занимает менее 100 миллионных долей секунды, после чего камера вновь готова к работе. В термических струйных принтерах Lexmark цикл, включающий формирование и выброс чернильной капли, охлаждение и повторное нагревание камеры, может повторяться до 12 тысяч раз в секунду.
Впечатляющие факты
. Вот некоторые данные, характеризующие
процесс образования пузырьков. Тепловой поток у поверхности:
нагревательного элемента = 109 Вт/м2
Солнца = 108 Вт/м2
Нагревание в тонком слое до температуры 600°C
Точка плавления алюминия = 660°C
Начальное давление в пузырьке - 125 атм
Таково давление в океане на глубине 1 000 м
Различия между "пузырьковой струей" и "чернильной струей". Хотя первоначально струйная технология создавалась компаниями HP и Canon, сейчас термин "пузырьковая струя" стал ассоциироваться с Canon, практически отделившись от технологии "чернильной струи", которую разрабатывают Lexmark и НР. Однако в действительности оба этих термина обозначают почти идентичные системы. Единственное серьезное различие между ними состоит в том, что в системе "пузырьковой струи" Canon вектор процесса испарения чернил и формирования пузырька не совпадает с направлением оси, проходящей через нагревательный элемент и сопло, а ориентирован под углом 90° к нему.
Чернильные картриджи. Резервуары, из которых чернила подаются в печатающую головку, можно условно разделить на два конструктивных типа. Во-первых, широко используется моноблочная система, объединяющая встроенный чернильный резервуар и эжекционный блок. Она обладает тем преимуществом, что при каждой смене чернильного резервуара заменяется и печатающая головка, что способствует поддержанию высокого качества печати. Кроме того, она проще по конструкции, и в ней легче выполняются замены. Во второй, конструктивно более сложной системе печатающая головка отделена от резервуара для чернил, и здесь заменяется только этот резервуар при его опорожнении.
Изготовление печатающих головок. Изготовление печатающей головки - это сложный процесс, осуществляемый на микроскопическом уровне, где точность измерений определяется микронами. Основные материалы, используемые для изготовления эжекционной камеры, канала для подачи чернил, электронной управляющей схемы и нагревательных элементов, подобны материалам, используемым в полупроводниковой промышленности, где тончайшие проводящие металлические и изолирующие слои проходят прецизионную лазерную обработку. Такая технология требует больших инвестиций и в разработку, и в производство, и это одна из главных причин того, что в этой сфере решаются действовать очень немногие компании.
Пример моноблочного картриджа. Пена в резервуаре для чернил играет роль губки, впитывающей жидкие чернила, так что чернила непрерывно подаются к печатающей головке, и при этом нет ни нежелательной утечки из картриджа под действием силы тяжести, ни истечения чернил из самой печатающей головки. На основании моноблочного картриджа находятся электрические контакты и печатающая головка - ключевой элемент всего процесса струйной печати; чернила подаются к печатающей головке через совокупность каналов, идущих от резервуара.
Расположение и число сопел . Печатающая головка представляет собой совокупность множества микрокомплектов, состоящих из эжекционных камер и связанных с ними сопел, расположенных в шахматном порядке с целью увеличения вертикальной плотности сопел. При таком расположении сопел их число на расстоянии в полдюйма (примерно 1,27 см) может достигать 208, как это имеет место, например, в черных картриджах моделей Lexmark Z, так что удается достичь разрешения в 1,44 млн. точек.
Перспективы . Качество печати определяется многими факторами, но главные из них - это размер точки, вертикальная плотность точек и частота выброса капель через сопло; именно эти показатели являются основными критериями для дальнейшей работы над печатающими головками, будь то головки термического или пьезоэлектрического типа. Термические головки имеют некоторые преимущества по сравнению с электромеханическими головками, поскольку ключевая технология их изготовления подобна той, которая применяется при изготовлении микропроцессорных чипов и других изделий полупроводниковой электроники. Стремительный прогресс в этих областях идет на пользу термической технологии, и можно ожидать, что в ближайшие годы будут достигнуты еще более высокие разрешения и более высокая скорость печати.
Преимущества и недостатки. Термическая струйная печать имеет несколько преимуществ по сравнению с конкурирующей с ней пьезотехнологией. Например, простота конструкции и тесная аналогия с производством полупроводников: это означает, что предельная себестоимость в производстве здесь будет ниже, чем для конкурирующей технологии. Конфигурация эжекционных камер позволяет располагать сопла ближе друг к другу, что дает возможность достигать более высокого разрешения.
