Пьезоэлектрическая струйная печать: особенности технологии

Суть технологии

Пьезоэлектрическая струйная печать получила свое название от пьезоэлектрических кристаллов. Технология используется с 70-х годов прошлого века, хотя была изобретена почти на сто лет раньше. Его открытие принадлежит П. Кюри и Ж. Кюри.

Ученые описали сущность пьезоэффекта следующим образом: на кристаллических телах под давлением возникают электрические заряды противоположного знака. Если на эти тела не давить, а растягивать, заряды поменяют знак на обратный. Когда положительный заряд становится отрицательным, кристаллы меняют размер и действуют как поршень, выдавливая краску из сопел.

На практике это означает, что на пьезоэлементы может подаваться переменный ток, под действием которого они сжимаются и расширяются, создавая колебания. Чтобы получить желаемое изображение, просто измените электрическое поле. Объем капель варьируется и зависит от диаметра сопел печатающей головки, давления, размера камеры выброса.

Изображения с высокой детализацией позволяют печатать фотографии на специальной бумаге

Пьезоэлектрическая печать преимущества и недостатки

Как и любая технология, пьезоэлектрическая струйная цветная печать имеет недостатки и преимущества. Рассмотрим их кратко.

Преимущества

1. Эта технология позволяет регулировать размер точки, чтобы вы могли получить желаемые параметры изображения, расход чернил и скорость печати.
2. Устройства, использующие пьезоэлектрическую технологию, надежны и неприхотливы.
3. По сравнению с матричными принтерами, для перемещения печатающей головки не требуется много энергии, так как она имеет меньший вес.
4. Обеспечивает хорошее качество печати благодаря небольшому размеру капель, нанесенных на материал.
5. По сравнению со светодиодным принтером струйные принтеры более доступны по цене и имеют практически такое же качество печати. Это преимущество особенно очевидно при цветной печати. Кроме того, струйные принтеры немного дешевле своих светодиодных аналогов.
6. Пьезоэлектрическая струйная печать позволяет воспроизводить цвета изображения высочайшего качества, что идеально подходит для печати фотографий.

За линией струйного фронта

По мере увеличения разрешения и скорости печати стало ясно, что стремление улучшить эти характеристики само по себе не сможет дать значительного выигрыша, кроме как улучшить поддержку изображения, то есть бумаги. Казалось бы, что может быть проще бумаги? Но этого не было! Любая «сложная» технология будет бессильна, если в лоток принтера положить обычную офисную бумагу.

Красивый лист формата А4, от вида и запаха, которым начинает гудеть от удовольствия любой лазерный принтер, оказывается совершенно неподготовленным к струям разноцветных чернил, льющихся на него из сотен сопел.

Поверхность обычной бумаги имеет волокнистую структуру, что связано с технологией ее производства. В результате крошечные капельки, строго рассчитанные по размеру, начинают распространяться по поверхности самым непредсказуемым образом. В этом случае совершенно не имеет значения, какой тип печати используется — термический или пьезоэлектрический. Одним из решений этой проблемы является использование пигментных чернил, которые представляют собой суспензию частиц, диспергированных в бесцветном жидком носителе, поскольку твердые частицы не могут проникать во внутренние слои и распространяться по волокнам бумаги.

Чернила на пигментной основе позволяют добиться ярких и насыщенных оттенков, но у них есть и некоторые недостатки, в частности, низкая устойчивость к внешним воздействиям.

Технология струйной печати такова, что наилучшие результаты можно получить только при использовании специальной бумаги. Фотографии на обычной бумаге выглядят блеклыми и менее резкими. В отличие от обычной мелованной бумаги, так называемая фотобумага имеет несколько специальных слоев. Отпечатки на нем практически неотличимы от фотографий, полученных путем печати с использованием химического фотографического процесса.

Обычная бумага для струйной печати обычно имеет вес 90-105 г / м2, она относительно тонкая и имеет отличную белизну. Благодаря специальной обработке лицевой или обеих сторон такая бумага более устойчива к капризам чернил и не позволяет им растекаться и проникать вглубь листа.

Специальная фотобумага с глянцевой или матовой поверхностью обычно имеет плотность до 200 г / м2 и представляет собой многослойный продукт современной технологии. Каждый из уровней имеет определенные функции.

Нижний слой — это основа, которая придает документу прочность и жесткость. Следующий уровень действует как оптический отражатель, придавая изображению яркость и белизну. За ним следует основной керамический или пластиковый клеевой слой, который представляет собой множество вертикальных каналов без длинных волокнистых образований вдоль поверхности листа и обеспечивает необходимую плотность краски в месте печати. На абсорбент наносится последний защитный слой, глянцевый или непрозрачный, который придает поверхности сопротивление и защищает ее от внешних воздействий.

Во время печати керамические частицы впитывают чернила, не позволяя им растекаться по поверхности. В результате форма точек и их ориентация не меняются. Кроме того, нет необходимости беспокоиться о случайном попадании влаги, поскольку глубокие вертикально расположенные микрокапилляры минимизируют вероятность диффузии.

Специальная бумага для струйных принтеров стала панацеей от многих бед, но, к сожалению, довольно дорогой. Хотелось бы, конечно, но… И стоит потратить деньги, чтобы хоть раз сравнить «небо» и «землю».

Струйные принтеры сегодня являются одними из самых популярных среди потребителей. Также в большинстве случаев такой принтер приобретается как периферия к домашнему компьютеру. На это есть причины, и в первую очередь невысокая цена и возможность печати документов в цвете. Между тем, по словам продавцов в многочисленных компьютерных магазинах, большинство пользователей имеют более чем смутное представление о принципах струйной печати. Если их владельцам все более-менее понятно с работой матричных или лазерных принтеров, то о струйных принтерах, как правило, могут сказать только то, что изображение там формируется путем разбрызгивания мелких капель чернил на бумагу.

Для начала, наверное, стоит пояснить, что такое такой показатель, как dpi, который оказывается важнее, например, скорости печати. DPI (точка на дюйм) — это так называемое количество капель на дюйм, функция частоты, с которой капли выбрасываются, и скорости, с которой печатающая головка принтера перемещается по горизонтальной оси. Управляемое сопло незаметно выбрасывает капли чернил в определенное время и, таким образом, рисует линию. Основная проблема для производителя принтера — сочетание качества (максимальное количество капель на строку) и скорости (минимальное количество капель на строку для достижения более высокой скорости). Скорость выброса капель колеблется от 10 до 20 тысяч в секунду. Изменяя эту частоту или скорость движения каретки печатающей головки, можно достичь оптимальной плотности горизонтальных капель и, следовательно, качества печати.

Разрешение — это параметр, определяемый размером капель чернил. С меньшими каплями изображение будет четче, чем равная поверхность, заполненная меньшим количеством более крупных капель. Понятно, что в этом случае для более высокого качества потребуется меньшая скорость печати и наоборот.

Струйные принтеры различаются способом печати.

Широко используются три основных метода печати.

Термоструйная печать

Разработка технологии струйной термопечати началась еще в 1984 году. Пионерами тогда были HP и Canon. Но дела шли медленно, и долгое время не удавалось прийти к нужным результатам. Только в 90-е годы удалось наконец достичь приемлемого уровня качества, скорости работы и стоимости. Впоследствии Lexmark объединилась с HP и Canon для дальнейшей разработки термопринтеров, что привело к появлению современных принтеров с высоким разрешением.

Как следует из названия, образование тепловой струи (точнее электротермической) основано на повышении температуры жидких чернил под действием электрического тока. Повышение температуры обеспечивается нагревательным элементом, расположенным в эжекторной камере. При нагревании часть чернил испаряется, в камере создается избыточное давление, и небольшая капля чернил выбрасывается из камеры выброса через прецизионное сопло. Этот процесс повторяется много раз за одну секунду. Самое главное для успеха этой технологии максимально точно подобрать конфигурацию эжекторной камеры, а также диаметр и точность сопла. На поведение чернил при нагревании и выбросе из сопла, а также на характеристики самих чернил (их вязкость, поверхностное натяжение, испаряемость и т.д.) также влияют характеристики канала, ведущего к соплу и из сопла наконечник выход в сопло. Также большое значение для обеспечения правильного выброса чернил из сопла имеют изменение мениска чернил в сопле после выброса и заполнения камеры выброса. Рассмотрим подробнее этапы образования и выброса капли. Формирование струйной термопечати начинается в печатающей головке картриджа. Электрический импульс генерирует поток тепла по нагревательным элементам, равный более чем двум миллиардам ватт на квадратный метр. Это примерно в 10 раз больше, чем поток на поверхности Солнца. Однако, поскольку продолжительность теплового импульса составляет всего 2 миллионных доли секунды, поэтому, хотя температура в это время увеличивается со скоростью 300 миллионов градусов в секунду, за это время поверхность нагревательного элемента успевает нагреться примерно до 600 ° C. Поскольку нагревание происходит очень быстро, температура, при которой чернила больше не могут существовать как жидкость, фактически достигается только в слое толщиной менее одной миллионной миллиметра. При этой температуре (около 330 ° C) тонкий слой чернил начинает испаряться, и пузырек выбрасывается из сопла. Пузырь пара образуется при очень высокой температуре, поэтому давление пара внутри него составляет около 125 атмосфер, то есть в четыре раза больше давления, создаваемого в современных бензиновых двигателях внутреннего сгорания. Этот огромный пузырь энергии действует как поршень, выталкивая чернила из сопла на страницу со скоростью 500 дюймов в секунду. Полученная капля весит всего 18 миллиардных грамма. Используя команды драйвера принтера, можно одновременно активировать несколько сотен сопел в любой комбинации. Резервуары, из которых чернила поступают в печатающую головку, можно условно разделить на два типа конструкций. Во-первых, широко используется моноблочная система, сочетающая в себе интегрированную емкость для чернил и эжекторный блок. Его преимущество заключается в том, что каждый раз при замене резервуара для чернил заменяется и печатающая головка, что помогает поддерживать высокое качество печати. Он также проще по конструкции и его легче заменить. Во второй, более сложной по конструкции системе, печатающая головка отделена от резервуара для чернил, и здесь только этот резервуар заменяется при опорожнении. Пена в резервуаре для чернил действует как губка для поглощения жидких чернил, так что чернила непрерывно поступают в печатающую головку без нежелательной утечки из картриджа под действием силы тяжести или утечки чернил из самой печатающей головки. Цельная основа картриджа содержит электрические контакты, а печатающая головка — ключевой элемент всего процесса струйной печати; чернила поступают в печатающую головку через множество каналов из резервуара. Изготовление печатающей головки это сложный процесс, выполняемый на микроскопическом уровне, где точность измерений определяется микронами. Основные материалы, используемые для камеры выброса, канала для чернил, электронной схемы управления и нагревательных элементов, аналогичны материалам, используемым в полупроводниковой промышленности, где самый тонкий проводящий металл и изолирующие слои представляют собой прецизионную лазерную обработку. Эта технология требует больших инвестиций как в разработку, так и в производство, и это одна из основных причин, по которой очень немногие компании решают действовать в этом секторе. Печатающая головка представляет собой набор из множества микронабор камер выброса и сопел, расположенных в шахматном порядке, для увеличения вертикальной плотности сопел. При таком расположении сопел до 208 сопел на расстоянии примерно 1,27 см, как, например, в случае с черными картриджами Lexmark Z, для достижения разрешения 1,44 миллиона точек. Качество печати определяется многими факторами, но главными из них являются размер точек, вертикальная плотность точек и частота выброса капель через сопло; именно эти показатели являются основными критериями для дальнейшей работы с печатающими головками, будь то тепловые или пьезоэлектрические. Термоголовки имеют некоторые преимущества перед электромеханическими головками, поскольку их основная технология производства аналогична той, которая используется при производстве микропроцессорных микросхем и других полупроводниковых электронных продуктов. Быстрый прогресс в этих областях выигрывает от термотехнологии, и в ближайшие годы можно ожидать еще более высоких разрешений и более высоких скоростей печати. Термоструйная печать имеет ряд преимуществ по сравнению с конкурирующими пьезоэлектрическими технологиями. Например, простота конструкции и близкая аналогия с производством полупроводников — это означает, что предельные издержки производства здесь будут ниже, чем у конкурирующих технологий. Конфигурация выталкивающих камер позволяет размещать сопла ближе друг к другу, что обеспечивает более высокое разрешение.

Пьезоэлектрическая технология

Пьезоэлектрическая система, созданная на основе электромеханического устройства и доведенная до коммерческой доступности компанией Epson, была впервые использована в струйных принтерах Epson не так давно, в 1993 году. Пьезотехнология основана на свойствах определенных кристаллов, называемых пьезокристаллами (например, кристаллы кварца в обычных кварцевых наручных часах), деформирующиеся под действием электрического тока; следовательно, этот термин определяет электромеханическое явление. Это физическое свойство позволяет использовать некоторые материалы для создания миниатюрного «чернильного насоса», в котором изменение положительного напряжения на отрицательное приведет к сжатию небольшого объема чернил и их принудительному выбрасыванию через открытое сопло. Как и при формировании струи чернил за счет теплового эффекта, здесь размер капель определяется физическими характеристиками камеры выброса и давлением, которое создается в этой камере из-за деформации пьезоэлектрического кристалла. Размер капли изменяется за счет изменения силы тока, протекающего через механизм выброса. Как и в случае с термопринтерами, скорость пьезоэлектрического выброса зависит от потенциальной частоты электрических импульсов, которая, в свою очередь, определяется временем возврата камеры в состояние «ожидания», когда она заполнена чернилами и готова к рабочему циклу. Пьезотехнология отличается высокой надежностью, что очень важно, поскольку печатающая головка по чисто экономическим причинам не может быть частью сменного картриджа с чернилами, например, в тепловых системах, а должна быть жестко прикреплена к принтеру. Как в тепловых, так и в пьезоэлектрических системах качество работы определяется многими факторами. Возможность изменять размер точки дает некоторые преимущества пьезоэлектрической технологии. С другой стороны, пьезотехнология сталкивается с некоторыми чисто физическими ограничениями. Например, большой размер электромеханической выталкивающей камеры означает, что вертикальная плотность сопел должна быть меньше, чем у их тепловых аналогов. Это не только ограничивает перспективы дальнейшего развития, но также означает, что требуется большее количество проходов печатающей головки на одной странице для достижения более высокого разрешения и стабильности при высококачественной печати.

Стационарная печатающая головка в некоторой степени экономична, поскольку не требует замены. Однако это преимущество частично сводится на нет из-за риска попадания воздуха в систему при замене картриджа. Это забивает сопла, снижает качество печати и требует нескольких циклов очистки для восстановления нормальной производительности системы. Еще одно ограничение, существовавшее до сих пор для пьезоэлектрических систем, касается использования чернил на основе красителей: при использовании цветных (пигментных) чернил, которые имеют более высокое качество, но также имеют более высокую плотность, также существует риск засорения сопел. Пьезоэлектрическая печатающая головка, основанная на существующей технологии, требует меньших затрат на разработку, но значительно дороже в производстве. В настоящее время такие преимущества пьезоэлектрических головок, как высокая надежность и возможность варьирования размера капель, очень значительны и позволяют создавать продукты очень высокого качества. Однако, поскольку цены на струйные термопринтеры неуклонно снижаются и все больше завоевывают рынок принтеров начального уровня, он остается рынком верхнего среднего уровня для пьезоэлектрических систем.

Как работают струйные принтеры

Для дома или офиса струйные принтеры — самый популярный выбор среди потребителей. Такое устройство, как правило, стоит немного дешевле лазерного, но по качеству печати не уступает ему. Чтобы понять, подходит ли такое устройство вашим потребностям, желательно изучить принцип работы струйного принтера. Схема работы струйных принтеров проста.

Из лотка бумага вытягивается в принтер. Компьютер отправляет информацию о тексте или изображении на плату форматтера, которая использует печатающую головку и чернила для воспроизведения ее на бумаге. Иногда сразу после печати бумага может быть немного влажной.

Некоторые производители, чтобы устранить этот недостаток, устанавливают специальные обогреватели.

Если вы посмотрите на распечатанное изображение в микроскоп, вы увидите, что весь документ состоит из крошечных капелек чернил. По диаметру каждая из этих капель в десятки раз меньше человеческого волоса. Принцип струйной печати основан на разбрызгивании небольших капель чернил, образующих букву или символ.

Устройство струйного принтера

Теперь стоит ознакомиться с тем, как печатает струйный принтер. Печатающие головки имеют множество маленьких отверстий, называемых соплами или соплами, и их может быть тысячи. Через них под действием давления краска вытесняется. При этом через специальные каналы в печатающей головке все цвета чернил подаются на сопла, но используются только те, которые необходимы для воспроизведения информации, а ненужные отправляются для вторичного использования. Такой подход дает каналам возможность всегда быть функциональными, даже если часто используется только один цвет.

Печатающую головку можно установить внутри принтера или выровнять с картриджем. Размещение этого элемента влияет на скорость печати струйного принтера. Если голова установлена ​​в самом устройстве, уровень скорости значительно увеличивается. Есть машины, скорость которых достигает 60 листов в минуту. Некоторые думают, что установка печатающей головки в принтер снизит стоимость замены картриджей. Но на практике это совсем не так. Цена на картридж с этим элементом практически идентична цене без него.

Производители должны включать положение о размещении печатающих головок в описания продуктов.

Как подаются чернила

Если с тем, как работает струйный принтер, все ясно, то как чернила выполняют свою работу, остается загадкой. Теперь разберемся, как создается рисунок. Струйная печать может быть термической или пьезоэлектрической.

В тех случаях, когда используется термоструйная печать, чернила кипят под воздействием электрически нагреваемого элемента до 500 градусов Цельсия. В это время с краской образуются пузырьки и давление в чернильной камере увеличивается, в результате чего через сопла выходит капля. Впоследствии давление в камере снижается и туда направляется дополнительная порция. Этот метод называется BubbleJet. Поскольку рабочая температура высокая, чернила должны быть на водной основе, чтобы они не загорались, не оставляли нагара.

Технология термопечати выделяет еще один метод, называемый drop-on-demand. Затем перед соплом помещается элемент, с помощью которого нагревается краска, что позволяет пузырькам двигаться в одном направлении. Нагрев осуществляется до отметки в 650 градусов, что позволяет создать с помощью краски не пузырь, а облако пара. В этом случае картина намного четче.

Печатающая головка термической технологии очень быстро перестает работать из-за постоянного воздействия высокой температуры. Чтобы он прослужил дольше, нужно проверить уровень чернил, так как они могут охладить печатающую головку. Пьезоэлектрическая струйная печать отличается от термопечати наличием специальной диафрагмы между нагревательным элементом и камерой для чернил. Пьезоэлектрический кристалл при нагревании изгибает диафрагму, что приводит к утечке чернил из камеры. Впоследствии пластина изгибается в противоположном направлении, улавливая брызги, которые могут испортить изображение.

С помощью этой технологии вы можете регулировать размер капель, которые будут выпускаться из сопла, что очень удобно для фотопринтеров, использующих струйную печать, поскольку маленькие капли делают изображение четким и ярким. Скорость пьезоэлектрической печати на порядок выше термической.

Зачем нужен картридж

Картридж — это контейнер, содержащий жидкие чернила. Струйные принтеры могут комплектоваться как комбинированными, так и отдельными картриджами. Комбинированные сочетают в себе красную, синюю и желтую краски. В отдельных на каждый цвет свой картридж. Для черного по-прежнему используется отдельный картридж. Замена комбинированного (трехцветного) картриджа требуется, когда закончился только один из цветов. Это нужно делать, даже если других цветов еще достаточно, что очень неэкономично.

Если устройство не используется какое-то время, чернила внутри картриджа могут высохнуть. Есть несколько вариантов решения этой проблемы. Сначала купите новые. Во-вторых, обратитесь к специалисту, который попытается восстановить работоспособность. В-третьих, вы можете проделать те же действия, что и специалисты, дома, прочитав статью о том, как замачивать струйный картридж. Для этого вам понадобится дистиллированная вода или специальная жидкость для ополаскивания картриджей.

Картриджи для этих устройств небольшие, а это значит, что количество чернил внутри них очень мало, около 13 миллилитров. Этого объема достаточно для печати примерно 400 листов бумаги формата A4 с 5% заполнением. Поэтому, когда устройство используется очень часто, например в офисе, картриджи часто меняют. В этом случае рекомендуется установить систему непрерывной подачи чернил (СНПЧ).

Такой дизайн помогает сэкономить много денег, потому что, когда чернила в контейнере заканчиваются, вам просто нужно пополнить его, а не заменять весь дизайн. Это также снизит расход чернил в струйных принтерах.

При каждой замене картриджа часть чернил используется для его очистки, а когда устройство сообщает, что чернила закончились, контейнер все еще заполнен на 10%. В настоящее время многие производители печатающих устройств начали производить принтеры со встроенной системой подачи чернил.

Такие устройства стоят немного дороже, чем принтеры со сменными картриджами, но они намного дешевле в эксплуатации и работают намного стабильнее, чем принтеры с китайской СНПЧ.

Типы чернил

Для струйной печати используются водорастворимые и пигментированные чернила. Последние отлично подходят для получения качественных изображений, поэтому устройства с такими красками устанавливают в фотомагазинах или при изготовлении фотообоев. Помимо красителя, чернила на водной основе содержат компоненты, которые помогают чернилам легко пропитать бумагу, закрепиться в ней, окрасить волокна и очень быстро высохнуть.

Струйный принтер способен печатать цветное изображение, устойчивое к механическим повреждениям, хорошего качества. Единственное, чего боится такой пресс — это воды. При намокании изображение или текст полностью портятся.

Для получения всей палитры оттенков используются следующие цвета: • желтый • синий • пурпурный (красный) • черный.

Этого спектра достаточно для печати в домашних условиях хороших снимков и даже фотографий.

Но для создания более ярких и качественных изображений фотопринтер поставляется с палитрой с большим количеством чернил. Например, добавляются светло-голубой, светло-фиолетовый и другие оттенки.

Казалось бы, черный можно сделать из трех предложенных цветов. На практике этот метод не работает для получения глубокого черного цвета. Это может быть связано с плохим качеством красителей, используемых для создания чернил, или других веществ, которые добавляются в раствор чернил, чтобы сделать его более стабильным и быстросохнущим. Поэтому у каждого струйного принтера есть отдельный картридж с черными чернилами.

Способы печати: пьезоструйная, термоструйная, лазерная, матричная, светодиодная

Деревянные или свинцовые клише для печати давно вошли в историю. Сегодня набрать и воспроизвести текст несложно при приличном обеспечении процесса высокопроизводительной техникой. Как ни странно, свобода выбора породила другую проблему: какое устройство лучше, сколько стоит его обслуживание и какова его ремонтопригодность. Ответы на эти вопросы связаны с технологиями печати.

Матричная технология

Заслуженный старинный способ, несмотря на медлительность и громкое чириканье, не утратил актуальности. Используйте принцип машинки, основные детали:

• перевозка;
• красящая печатная лента;
• ударник, в данном случае игольчатая матрица.

Эта технология зарекомендовала себя как востребованная для печати документов, бланков или чеков. Матрица из игл (9, 12, 14, 18 или 24) формирует отпечаток нажатием, такие надписи невозможно исправить без последствий.

Из-за своей конструктивной простоты матричные принтеры очень экономичны и отличаются высокой ремонтопригодностью, но для домашнего или офисного использования они совершенно непривлекательны. Техническое обслуживание заключается в замене красящей ленты, также не требующей больших затрат.

Струйные технологии печати

Хотя метод разделения струи жидкости на отдельные капли известен давно, его начали использовать в полиграфической технике после изобретения компактных нагревателей и пьезоэлектрических кристаллов. В зависимости от того, как отжимаются чернила, струйная печать бывает:

• пьезоэлектрическая струя;
• термоструйный.

Оба типа печати основаны на получении микроскопической капли чернил, подаваемой через специальное сопло.

Пьезоструйная печать

В этой технологии используется воздействие на состав красителя. Пьезоэлектрический кристалл пластины работает как поршень в печатающей головке. На ударную пластину подается ток определенной интенсивности и периода, который заставляет элемент изгибаться и выталкивать жидкость.

Регулировка силы подаваемого воздействия позволяет изменять размер и скорость капель, выходящих из сопла. Пьезоэлектрическая печатающая головка чрезвычайно точна в доставке чернил заданного объема в определенное место.

Печатающая головка с пьезоэлементом имеет высокую стоимость, но ресурс у нее очень большой. По конструкции сама головка и резервуар для подачи чернил разделены. Это позволяет снизить затраты на обслуживание принтера.

Для интенсивной и частой эксплуатации принтеры предлагаются с ресурсом печатающей головки более 10 лет и с дублированными электрическими контактами, с соплом с тефлоновым покрытием. При регулярном уходе такое устройство прослужит долго.

Фотоэлектронная технология печати

Принцип получения отпечатков в этой технологии основан на применении разной полярности к светочувствительному барабану и тонеру. Поверхность барабана покрыта слоем полупроводника и чувствительна к световому лучу. С помощью луча, подаваемого на поверхность через систему призм и зеркал, на стенде формируется узор, конфигурация которого задается программой.

Кроме того, на минимальном расстоянии от барабана вращается магнитный валик с красящим порошком. Тонер имеет заряд, который обратно заряжен светочувствительному элементу, поэтому пыль притягивается к заряженным полупроводникам барабана в местах, обозначенных световым лучом. Изображение фиксируется пропусканием бумаги через два ролика, один из которых нагревает лист.

Фотоэлектронные принтеры делятся на лазерные и светодиодные на основе светоизлучающих устройств.

Лазерная печать

В этой технологии используется один источник, излучающий лазерный луч. Световой поток, проходя через призмы и отраженный зеркалом, формирует контуры рисунка на полупроводниковой поверхности барабана.

Таким образом, одиночный луч проходит по всей длине барабана и оставляет изображение заряженных полупроводников. Информация наносится построчно.

Светодиодная печать

Здесь в качестве источника света используется светодиодная полоса. Количество ярких элементов на нем может достигать 10 тысяч.

Контурное мелирование выполняется одновременно по всей длине линии. Светодиоды, отвечающие за образование точек, загораются по сигналу контроллера. Свет, проходящий через оптоволоконные линзы, освещает запрограммированные области. Последующие действия механизма принтера в обоих случаях одинаковы.

Фотоэлектрические принтеры дороги из-за большого количества программируемых элементов.

Таблица Сравнение характеристик струйных и фотоэлектронных принтеров

Технические характеристики Струйный принтер Лазерный принтер Черно-белый цвет

Текст	ok	большой	большой
Схемы, графика	большой	плохой	ok
Фото	большой	—	ok
Скорость печати	удовлетворительно	большой	большой
Цена одной копии (чб / коп)	средний рост	низкий/-	низкий / средний
Цена принтера	низкий	в среднем	высокий

Следовательно, проблема выбора подходящего печатающего устройства сводится к определению сферы его использования. Хотя, возможно, в некоторых случаях имеет смысл иметь несколько устройств, работающих на разных технологиях.

Больше названий — громких и разных!

Пузыри есть пузыри, и простыми изображениями уже давно никого не удивляют. Так что вам нужно бороться за каждый пиколитр на каплю, за каждый оттенок на бумаге. Но на самом деле способов улучшить конечное качество изображения не так уж и много. Самым очевидным и удобным вариантом было увеличение количества цветов чернил. К четырем основным цветам (черному, синему, малиновому и желтому) многие производители добавили еще два: голубой и светло-малиновый. В результате удалось воспроизвести более светлые оттенки без уменьшения плотности точек, нанесенных на бумагу, что позволило сделать растровую структуру изображения в светлых областях, где она особенно хорошо различима, менее заметной. Canon называет эту технологию PhotoRealism, Hewlett-Packard — PhotoREt, а Epson — качеством воспроизведения фотографий.

Но прогресс, движимый конкуренцией, не прекращается. Следующий шаг к идеалу был сделан путем динамического уменьшения и изменения размера капли чернил, а вместе с ней и конечной точки на бумаге. Контролируя количество краски, наносимой на бумагу, можно получить более светлые оттенки без увеличения расстояния между точками. Это позволяет сделать растровую структуру еще менее заметной.

Без дальнейших доработок и существенного изменения технологического процесса добиться такого эффекта смогла только компания Epson. Дело в том, что принцип работы пьезоэлектрической головки позволяет контролировать размер капли, изменяя величину управляющего напряжения, подаваемого на пьезоэлемент. Эта технология называется переменным размером точки. Что ж, приверженцам пузырьковой печати пришлось немало потрудиться, чтобы изменить конструкцию сопел. В каждом из них разместили несколько ТЭНов разной мощности.

Включая их по одному или все одновременно, можно получать капли разного размера, как это происходит в современных струйных термопринтерах. Canon окрестила свои разработки в этой области Drop Modulation, а HP использовала готовое название с дополнительными индексами: PhotoREt II и PhotoREt III. Помимо возможности контролировать размер капли, существует также возможность последовательного нанесения нескольких капель в одну и ту же точку на поверхности листа бумаги.

Но качество печати зависит не только от технического совершенства конструкции самого принтера, но и от других, не менее значимых факторов.

Развитие технологии компанией Epson

Принцип пьезоэлектрической струйной печати в принтерах реализован и запатентован Epson. Он выпустил оборудование, использующее эту технику в конце двадцатого века.

На ранней стадии разработки метода кристаллические пластины были встроены в головку устройства. Позже они были заменены пьезоэлектрическими пластинчатыми преобразователями. С 1994 года все устройства Epson Stylus оснащаются этими лезвиями. Компания имеет монополию на производство такого оборудования. Для этого представителям Epson пришлось получить несколько тысяч патентов в разных странах.

Несмотря на то, что пьезометод отождествляется с названием Epson, первые устройства этого типа были созданы компанией Siemens в 1977 году. Пьезотрубки играли в них роль преобразователя.

Пьезоэлектрический струйный принтер Epson

Особенности печати на струйных принтерах

Пластинчатые пьезоэлектрические преобразователи заменили трубчатые и плоские. Они компактны и обеспечивают высокочастотное распыление краски.

Современные принтеры оснащены пьезоэлектрическими пластинчатыми преобразователями, чувствительными к электрическим импульсам. Когда они электрически заряжены, они изгибаются и прижимаются к мениску чернильницы. Резервуар выталкивает чернила на бумагу.

Затем преобразователь приводится в обратное движение и втягивает мениск. Бак увеличивается в размерах, что создает тягу и наполняется чернилами.

Печать на струйных принтерах имеет следующие характеристики:

• Контроль мениска. Благодаря активному управлению и отсутствию нагрева в системе из форсунок выходят только основные капли, без так называемых «сателлитов». Изображение четкое, с четко очерченными краями. Цветопередача улучшилась.
• Регулировка громкости капли. Меньшее количество капель повышает качество, но снижает производительность. Регулируя его размер, вы можете выбрать оптимальное соотношение между продолжительностью процесса и характеристиками отпечатка.
• Нанесение краски микрокаплями. Это обеспечивает максимально возможное разрешение, но этот параметр доступен только для устройств, которые печатают с разрешением 2880×1440 точек на дюйм.

Объем микрокапель в принтерах Epson составляет 2 пл. Это самый маленький показатель для струйного оборудования. Размер капли у принтеров Lexmark достигает 3 пл, а у HP — 4 пл.

Еще одна особенность пьезоэлектрической струйной печати — это чернила. Они не содержат добавок и добавок, таких как, например, чернила для термографических чернил. Составы различаются электропроводностью, степенью вязкости, не взаимозаменяемы.

Контейнеры с чернилами входят в комплект поставки принтера, но их можно приобрести отдельно