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.

Пьезоэлектрическая струйная печать

Пьезоэлектрические струйные головки для принтеров были разработаны в семидесятых годах. В большинстве таких принтеров избыточное давление в камере с чернилами создается с помощью диска из пьезоэлектрика, который изменяет свою форму (выгибается) при подведении к нему электрического напряжения. Выгнувшись, диск, который служит одной из стенок камеры с чернилами, уменьшает ее объем. Под действием избыточного давления жидкие чернила вылетают из сопла в виде капли.

Пионер пьезоэлектрической технологии - фирма Epson - не смогла успешно соревноваться в объеме продаж со своими конкурентами Canon и Hewlett-Packard из-за сравнительно высокой технологической стоимости пьезоэлектрических печатающих головок - они дороже и сложнее, чем пузырьковые печатающие головки.

Пузырьковая струйная печать (bubble-jet)

Фирма Hewlett-Packard создала первый струйный принтер с использованием пузырьковой технологии ThinkJet в 1985 году. Сейчас Canon и Hewlett-Packard владеют большинством патентов на эту технологию, и путем обмена лицензиями им удалось захватить практически весь мировой рынок.

Часть продукции они продают под своими торговыми марками, часть - на основе лицензионных соглашений под торговыми марками партнеров. Огромные доходы они также получают от торговли "сердцами" струйных принтеров - печатающими головками и связанными с ними другими электромеханическими "органами".

Успех этих принтеров был обусловлен тем, что они обеспечивали качество печати почти такое, как у лазерных принтеров, при цене хорошего матричного принтера. Качество печати таких устройств зависит от размера точки от капельки чернил, а он очень маленький. Конструкция печатающей головки позволяла легко достичь разрешения в 300 точек на дюйм. Полутона на ThinkJet получались не хуже, чем на лазерных LaserJet.

Как уже только что говорилось, и Canon, и Hewlett-Packard производят изделия, использующие один и тот же процесс создания изображения, который можно определить как термическую струйную технологию.

Hewlett-Packard называет его просто струйной технологией (inkjet), а Canon - пузырьковой технологией (bubble-jet). В печатающих системах, использующих струйную пузырьковую технологию, текст и графика воспроизводятся при попадании на бумагу капелек чернил, вылетевших из очень тонких сопел. Происходит это так.

В стенку сопла встроен нагревательный элемент. При подаче электрического импульса его температура резко возрастает. Поэтому практически все чернила, находящиеся в контакте с нагревательным элементом, мгновенно испаряются. Расширение пара вызывает ударную волну. Под действием избыточного давления капелька чернил буквально "выстреливается" из сопла, как из ствола пистолета. После "выстрела" чернильный пар конденсируется, пузырек схлопывается и в сопле образуется зона пониженного давления, под действием которого всасывается новая порция чернил.

Важной особенностью такого печатающего устройства является простота конструкции сопел. Причем, кроме низкой стоимости изготовления, такие устройства имеют ряд других преимуществ: - высокая надежность каждого сопла упрощает конструкцию и, следовательно, уменьшает размер печатающего узла, так как не надо обеспечивать возможность замены сопел; - сопла можно располагать гораздо ближе друг к другу, а это увеличивает разрешение печати; - бесшумная работа печатающей головки.

Несмотря на доминирование на рынке струйных технологий и взаимный обмен лицензиями, Canon и Hewlett-Packard продолжают жестокую конкурентную борьбу за потребителя. В результате выигрывают миллионы пользователей, так как основным средством борьбы является постоянное повышение качества печати струйных головок.

Различие печатающих головок в том, что нагревательный элемент в головке Canon расположен сбоку от сопла, а у Hewlett-Packard - сзади. Поэтому в головке Canon чернила текут по прямой, а в головке Hewlett-Packard внутри есть специальный резервуар с чернилами.

С точки зрения пользователя, конструктивные отличия, на первый взгляд, невелики, но в некоторых случаях они могут иметь решающее значение при выборе между устройствами, снабженными печатающими головками этих двух фирм. Например, струйные плоттеры серии TechJet, производимые фирмой CalComp, снабжены головками Canon. Те, кто работал с первыми струйными плоттерами Hewlett-Packard, знают, что основной их недостаток, с точки зрения нашего пользователя, привередливость к бумаге для печати. Применять обычный ватман или другие стандартные чертежные материалы практически невозможно, так как либо из-за неровности бумаги пишущая головка в некоторых местах задевает за лист и размазывает неуспевшие еще высохнуть чернила, либо чернила слишком хорошо впитываются в бумагу и расплываются. Использовать же для печати только фирменную бумагу Hewlett-Packard - слишком дорого.

Разработчики CalComp учли то, что ширина рабочего поля у плоттера формата А0 в 4 раза больше, чем у принтера, поэтому при той же кривизне листа абсолютная величина отставания его от валика графопостроителя может быть существенно выше. Вывод - надо увеличить зазор между головкой и листом бумаги. Именно успехи Canon в миниатюризации головок и повышении разрешения печати позволили конструкторам CalComp без ухудшения качества получаемого изображения на новых плоттерах отодвинуть головку от листа. Теперь зазор увеличился почти до 6 мм, что позволяет применять любой ватман, даже такой, который сначала слегка отсырел, а потом высох.

Новые чернила Canon также упростили выбор бумаги для плоттера - теперь линии на чертежах не расплываются, так как чернила просто не успевают растекаться - они высыхают.

Пузырьковая струйная печать (каплематричная)

При каплематричной печати в качестве «снаряда», вызывающего выброс капель из сопел печатающей го­ловки, служат встроенные в головку нагревательные элементы (терморезисторы). При подаче кратковремен­ного напряжения температура нагревательного элемен­та резко (в течение считаных микросекунд) возраста­ет до нескольких сотен градусов и вызывает мгновен­ное вскипание и испарение контактирующих с ним чер­нил. Возникающий при этом пузырек пара и выполня­ет роль «пороха», заставляющего чернила «выстрели­вать» из сопла. Затем напряжение с терморезистора снимается, он остывает, чернильный пар конденсируется, пузырек схлопывается и в сопле образуется зона пониженного давления, под действием которого всасывается новая порция чернил. Важной особенностью такого печатающего устройства является простота конструкции сопел. Причем, кроме низкой стоимости изготовления, такие устройства имеют ряд других преимуществ:

Высокая надежность каждого сопла упрощает конструкцию и, следовательно, уменьшает размер печатающего узла, так как не надо обеспечивать возможность замены сопел;

Сопла можно располагать гораздо ближе друг к другу, а это увеличивает разрешение печати;

Бесшумная работа печатающей головки.

Несмотря на то что принтеры Canon, Hewlett-Packard и Lexmark роднит одна и та же технология, они име­ют свои конструктивные особенности. В аппаратах фирм Hewlett-Packard и Lexmark чернила поступают в, условно говоря, отдельную камеру, где и установлен терморезистор. Как можно видеть на рисунке, капля «выстреливается» в том же направлении, в котором об­разуется газовый пузырек.

Компания Canon пошла не­сколько иным путем. В «пузырьково-струйных» (Bub­ble-Jet) принтерах Canon пузырьки образуются в на­правлении, перпендикулярном выбросу капель из сопел. Такое решение дешевле в производстве и теоретически обеспечивает меньшую точность «серийных выстрелов» (хотя на практике последнее заметить трудно). В со­временных моделях принтеров, использующих каплематричную технологию печати, частота генерирования капель составляет десятки килогерц, а микроскопиче­ские дозы формируют капли минимальным объемом 1 пл. При этом печатающие головки, изготавливаемые фотолитографическим способом, могут содержать свы­ше шести тысяч сопел. Стоит заметить, что фирмы по-разному подходят к вопросу о том, как именно долж­на быть выполнена печатающая головка. В изделиях Lexmark печатающая головка - часть картриджа, и потому ее ресурс невелик (соплам достаточно вырабо­тать лишь содержащееся в картридже количество чер­нил), но также невелики и проблемы в случае, если головка, к примеру, пересохнет - пользователь про­сто меняет картридж и продолжает работу. Аналогич­ная конструкция применяется и в большинстве прин­теров Hewlett-Packard (исключение - последние мо­дели с технологией SPT). Иначе выполнен ряд аппара­тов Canon, у которых печатающая головка представля­ет собой отдельный (и довольно дорогой) блок с боль­шим ресурсом, при необходимости легко заменяемый другим, а чернила поступают из устанавливаемых в этот блок картриджей.

Цветные струйные принтеры

Поскольку картриджи могут содержать чернила различных цветов, современные струйные принтеры при сравнительно небольшой стоимости легко справляются с задачей цветной печати, что и является их основным преимуществом перед главными конкурентами - лазерными принтерами.

В большинстве цветных струйных принтеров используется цветовая схема CMYK: Сyan (голубой), Magenta (пурпурный), Yellow (желтый) и Black (черный), т.е. имеется цветной чернильный картридж, содержащий голубые, пурпурные и желтые чернила, и картридж с черными чернилами. За счет взаимного наложения капель разных цветов в струйных принтерах удается получить практически полную цветовую гамму. Теоретически, наложение всех трех цветов должно давать абсолютно черный цвет, однако фактически они воспроизводят грязный коричневый цвет и к ним необходимо добавлять черные (К) чернила, чтобы получить абсолютно черный цвет.

Для качественной и корректной в плане цвета печати, распылитель (печатающая головка) должен быть как можно более точен. Его характеристики - разрешение печати и размеры капли, причем он должен уметь создавать капли разных размеров. Сегодня каждый производитель нашел свой подход к этой задаче, но суть фирменных технологий остается неизменной - распылитель должен быть гибким и точным. Пример тому: создание 6-тицветных принтеров, (к цветам схемы CMYK добавляются еще два: Light Cyan и Light Magenta), т.е. такие печатающие устройства создают изображения, используя схему CMYKLcLm. С помощью этих принтеров можно достичь более точной передачи цвета и полутонов. В частности розовый цвет, который доминирует в цвете кожи человека, можно отпечатать более натурально, соответственно, печать любительских фотографий становится на порядок качественней. Линейка принтеров компании Seiko Epson, впервые использующие эту схему, получила соответствующее название - Stylus Photo.

Другой проблемой цветной печати является несоответствие представления цвета на экране (схема RGB) и представления цвета на принтере (схема CMYK). Преобразования цвета из CMYK в RGB или обратно никогда не будут обратимыми, т.е. если создать изображение в RGB, преобразовать его в CMYK, а затем обратно, цвета будут отображены некорректно. Для разрешения этой проблемы создаются новые драйвера, которые автоматически создают переход между RGB и CMYK непосредственно перед печатью. Но это не может полностью решить проблему. Похожесть цветов на экране и на принтере будет лишь относительной.

ЛАЗЕРНАЯ ПЕЧАТЬ

Лазерный принтер - это устройство, формирую­щее на бумаге или другом носителе (прозрачной пленке, конверте, ткани и пр.) полученное от компьютера изображение способом электрофотогра­фии, т. е. используя способность некоторых материа­лов изменять свой электрический заряд под воздейст­вием светового излучения.

Ксерография

Ксерография изобретена в 1936г. американским ученым. Ксерокс - это сухой и ксерография - это вид сухой печати изображения. Ксерография использует для запоминания графической информации пластинку из селена - полупроводникового материала. На металлическую основу пластины из хорошего проводника (меди и ее сплавов) наносится слой полупроводника - селена. Пластина полируется и имеет высокий класс чистоты - зеркальную поверхность. Процесс ксерографической печати можно разделить на несколько этапов.

Первый этап - зарядка полупроводниковой селеновой пластинки равномерным электрическим зарядом с помощью коронного разряда. Процесс происходит в темноте.

Второй этап -экспонирование - проецирование изображения на заряженную селеновую пластинку. Фотоны света выбивают электроны в селене. Эти точки приобретают электронную проводимость, и потенциал пластины «стека­ет» на проводящее основание. Образуются «потенциальные» ямы. В результате, на поверхности пластины при экспонировании изображения образуется потенци­альный рельеф изображения.

Третий этап - проявление изображения. На потенциальный рельеф насыпается красящий порошок, который притягивается к потенциальным вершинам.

красящий порошок

Четвертый этап - ссыпание не притянутого к потенциальным ямам порошка под действием силы тяжести.

В отличие от термоструйного способа выброса чернил на лист бумаги путем нагрева чернил до высокой температуры и создания избыточного давления пара, при пьезопечати чернила выбрасываются за счет применения силы- кратковременного ударного воздействия.

Принцип работы принтеров с технологией пьезопечати: ударное воздействие пьезокристалла на чернила в ограниченном объеме печатающей головки приводит к выбросу дозированной порции чернил в нужное место на листе бумаги. В современных печатающих головках используются пьезокристаллы, к которым можно применять разную силу тока и изменять период применения тока на кристалл. Это дает возможность менять величину капли чернил в заданных параметрах, силу вылета и толщину струи. Капли чернил ложатся в строго запланированное место в строго запланированном порядке и строго запланированном объеме.

Термоструйная и пьезоэлектрическая технологии используют разные физические принципы для распыления чернил на бумагу, в связи с чем чернила имеют разную вязкость, электропроводность, химический и физический состав и поэтому не являются взаимозаменяемыми.

Главное преимущество технологии печатающих головок Epson - достижение очень высокого разрешения (5760x1440 точек на дюйм при размере чернильной капли 3 пиколитра) и фотографическое качество печати. Сжатие керамики и тот факт, что чернила не нагреваются, дают возможность получить более гладкие капли по сравнению с взрывообразным выбросом чернил из сопла термической головки. Размер капель лучше контролируется в случае пьезоэлектрической головки. Сопла печатающей головки Epson меньше, чем у термических головок (10-15 микрон по сравнению с 20-25 у Canon и 30-50 у НР и Lexmark). И срабатывает она быстрее: 50 кГц против 20 кГц.

Дополнительное преимущество пьезоэлектрической головки - возможность печатать чернилами на основе различных растворителей: масла, сублимационными, твердыми чернилами и т.д. Благодаря этому преимуществу пьезотехнология играет важную роль в области печати на специальных субстратах, таких как непористые материалы, ткани и т.д.

Минусы использования пьезоголовки - ее высокая стоимость и требовательность к качеству чернил. Помимо того, относительно большая масса пьезоголовки вызывает большие вибрации принтеров при скоростной печати и требует повышенного внимания к разработке привода и системы позиционирования.

Все основные производители струйных принтеров используют технологию термоструйной печати. Только Seiko Epson Corporation использует технологию пьезоэлектрической печати. Эта технология защищена более чем 4000 патентов во всех странах.

Компания Epson конструирует свои устройства по следующему принципу: печатающая головка встраивается в аппарат, а чернильные картриджи поставляются в виде чернильниц разного объема от 10 до 50 мл. Это позволяет немного удешевить ежедневную печать, ведь другие производители поставляют картриджи вместе с печатающими головками. Ко всему прочему, пользователь может подключить к своему устройству СНПЧ (систему непрерывной подачи чернил) для еще более качественной деловой печати. Однако при выборе СНПЧ необходимо тщательно выбирать производителя, т.к. рынок насыщен дешевым товаром и некачественными чернилами.

Компания Epson бдительно следит за рынком струйной печати, улавливает его тенденции и изменения. Совсем недавно компания представила устройство Epson L800 с СНПЧ собственной разработки. Линейку данных моделей с низкой себестоимостью печати называют Фабрикой печати. Пользователи таких устройств могут самостоятельно дозаправлять контейнеры с чернилами.

Подводя итоги, заметим, что технологии не стоят на месте и струйная печать отнюдь не умирает, как ей предрекали 3-4 года назад некоторые специалисты в области печати. Твердо можно сказать, что струйная печать может обеспечить относительно недорогой отпечаток высокого качества с большим разрешением.

Картриджи и расходные материалы фирмы Epson без труда поддаются повторной заправке тонером. Наша компания осуществляет Epson, учитывая все особенности их комплектации.

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.

В настоящее время на рынке струйных печатающих устройств наибольшее распространение получили две технологии печати: термоструйная , в которой активизация краски и ее выброс происходят под действием нагрева, и пьезоэлектрическая , в которой выброс краски происходит под давлением, создаваемым колебанием мембраны.

Это принципиально разные технологии, имеющие свои плюсы и минусы.

Пьезоэлектрическая печать использует способность пьезокристаллов деформироваться под воздействием электрического тока. Это позволяет контролировать размер капли, толщину струи и даже скорость выброса капли на бумагу. Всё это позволяет получать изображения высокого разрешения. Также плюсом этой технологии является естественность цветопередачи, а это одно из условий качественной печати фотографий. Технология пьезопечати изобретена и запатентована фирмой Epson . Brother применяет обе технологии.

На сегодняшний день пьезоструйная печать является самой надежной по отношению к другим. При правильном уходе срок службы головки сравним со сроком службы самого печатающего устройства. Как правило пьезоэлектрическая печатающая головка является стационарной, то есть не заменяемой вместе с картриджем. Но вместе с этим есть ряд проблем, таких как очень дорогой ремонт и замена головки. Кроме того, пьезоструйные головки склонны к высоким требованиям к чернилам, возможности проникновения воздуха при замене картриджей или в случае, когда чернила заканчиваются в СНПЧ. При редкой печати сопла головки имеют склонность к закупориванию или косострую. Но если вы часто печатаете, лучше пьезоструйной головки не найти.

В термоструйной технологии подача чернил на бумагу происходит посредством нагревания, применяя температуру до 600 С. При этом качество термоструйной печати на порядок хуже пьезоструйной печати. А всё из-за взрывного характера капли и появления сателлитов, или капель-спутников. Отсюла искажения высококачественных изображений при печати. Кроме того, в следствии температуры образуется нагар и накипь, забивающие дюзы и приводящие к ухудшению цветопередачи, принтер начинает полосить. Кроме того перепады температуры способствуют разрушению печатающей головки, которая сгорает при перегреве. Это основной минус таких ПГ. Но, как правило, термоструйные пг менне дорогие, чем пьезоструйные пг и совмещены с картриджем. В следствии чего их заменяют более часто и с меньшими финансовыми затратами.

Внимание! Если термоструйные картриджи по ошибке заправить чернилами для пьезоэлектрической печати, то последствия могут быть плачевными.