Лазерный и струйный принтер: принцип печати

История возникновения

Прародителем струйных принтеров является устройство для записи принимаемых сообщений с телеграфов, которое было изобретено Уильямом Томсоном в 1867. Принцип работы основывался на управлении падающими каплями красителя на бумажный носитель электростатическими законами.

На основе этой технологии в середине прошлого века инженеры разработали прибор для фиксации информации на бумаге. У устройства был ряд недостатков, включая высокую цену, плохое качество воспроизведения изображения, пачкалась бумага. Но для сейсмографов, электрокардиографов, мультиметров такого качества было достаточно.

Со временем струйная печать стала использовать пьезоэлектрические законы и кристаллы, которые при проходе через них электричества могли менять форму и излучать электроны. Дальше компания Canon разработала другой метод вывода чернил на носитель. На них начали воздействовать температурой до 400 °C, из-за этого чернила из жидкого состояния переходили в парообразное и выпрыскивались на бумагу.

Первыми цветной аппарат изобрели специалисты компании HP. В печати использовали три красителя синего, жёлтого и пурпурного цветов, смешивая которые можно было получить любой оттенок.

Интересные факты

• Направление художественной цифровой печати, возникшее в 1980-х годах в США, родилось благодаря появлению на рынке первых высококачественных струйных принтеров.
• Причина разной популярности двух главных технологий струйной печати, термической и пьезоэлектрической, в потребительском секторе в том, что первая — более дешёвая в производстве и менее универсальна в выборе чернил (нельзя использовать сольвентные, например), а вторая — универсальнее и дороже ввиду использования очень дорогих материалов для пьезоэлементов — цирконат-титанат свинца, не окупаемых вне коммерческого сегмента (где добавленная стоимость в виде наценки с продажи значительно выше). В коммерческом сегменте пьезоструйная технология наоборот более распространена и её использует огромное количество разных производителей. Отсюда в сознании некритически мыслящих граждан в потребительском секторе произрастает ложный миф, созданный маркетологами компании Epson, что это якобы именно их компания изобрела саму пьезоструйную печать (что не так) и меньшая её распространённость это не результат в целом более плохих потребительских качеств пьезоструйных принтеров для простого (не коммерческого) пользователя (высокая цена, ниже разрешение и пр.), а следствие якобы действующих патентов наложенных на изобретённую якобы ими изначальную технологию пьезоструйной печати, якобы запрещающих её производство другими производителями.
• Средняя скорость печати струйных принтеров — 10 листов A4 в минуту. Это число уступает лазерным принтерам, которые за минуту печатают 30 листов A4.

Устройство струйного принтера

Печатающая головка

Отдельная деталь, состоящая из множества мелких сопел. Устройство печатающей головки у разных принтеров практически не отличается. Может меняться только количество отверстий и их расположение. Так, в первых моделях их было всего 12, а сейчас может доходить до нескольких тысяч. Чернила через сопла выдавливаются по пьезоэлектрической или термической технологии.

Характеристики ПГ:

1. Количество цветов. Минимальное – 4, максимальное – 12. Чем больше красителей, тем качественнее печать и лучше цветопередача.
2. Размер капли. Чем меньше выдавливаемая капля чернил, тем чётче рисунок.
3. Разрешение печати. Чем больше точек помещается на одном дюйме площади листка, тем качественнее изображение.

В некоторых принтерах ПГ – не отдельный элемент, а часть картриджа (рис. 1).

Рис. 1

Рис. 2 — картридж без встроенной головки

Картридж

Это небольшая пластиковая ёмкость длиной не более 10 см. Чёрный краситель хранится в отдельной ёмкости, а цветные могут находиться как в отдельных, так и в совмещённых картриджах. Совмещённая чернильница имеет вид пластиковой коробки, которая внутри разделена перегородками на три отсека.

Рис. 3

Рис. 4

Механизмы подачи бумаги

В него входит лоток для бумаги, моторчик, приводящий в движение ролики подачи. Лоток у разных моделей может находиться как сверху, так и снизу. Основной проблемой механизма является отказ от захвата страниц, но это бывает редко и легко устраняется самостоятельно.

Панель управления

Может состоять всего из нескольких кнопок или иметь встроенный экран для управления настройками. Панель интуитивно проста в управлении, дополнительно может иметь поясняющие надписи. Располагается на передней части принтера.

Рис. 5

Корпус

Это внешняя оболочка, изготовленная из пластика чёрного или белого цвета. Защищает рабочий механизм от попадания внутрь загрязнений, влаги и солнечных лучей. Корпус МФУ и обычного принтера может различаться.

Моторчики

Их всего четыре:

1. Отвечает за функционирование ролика, захватывающего страницу и втягивающего её внутрь принтера.
2. Приводит в действие автоподатчик.
3. Активирует механизм, двигающий печатающую головку.
4. Способствует доставке чернил из картриджа на бумагу.

Разъёмы подключения

На смену кабелям LTP пришли USB и Ethernet. Их проще использовать, и работают они быстрее. Если техника старая и имеет LTP-порт, подключение к компьютеру можно осуществить через переходник.

Датчики

Бывают оптическими и механическими.

Выполняют следующие функции:

• определяют, попала ли страница внутрь аппарата;
• следят за расположением головки по отношению к листу;
• отслеживают размер и характеристики бумаги;
• определяют наличие внутри принтера посторонних предметов.

Рис. 6

Примечания

1. (недоступная ссылка с 08-10-2016 [735 дней])https://usa.siemensvdo.com/NR/rdonlyres/638FC5FF-ED60-4D3F-A162-17BAE81132BB/0/PCR_Factsheet.pdf
2. How Inkjet and Bubble-jet printers work? — Printers: Technology Guide from Micromechanic
3. Обзоры / ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТРУЙНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ.. The company «ADVANCE». Проверено 30 апреля 2012. Архивировано 3 декабря 2012 года.
4. Пьезоэлектрическая печать — Энциклопедия — orgprint.com
5. Economist.com

Различие между картриджами и СНПЧ

Обычно струйные картриджи можно повторно перезаправлять медицинским шприцем и купленными заранее чернилами.

Если картридж чернил представляет собой пластиковую банку с двумя отверстиями на корпусе для доливания краски и создания внутреннего давления, такой картридж называется «дозаправляемым» или «перезаправляемым (ПЗК)».

У него есть ряд недостатков:

• Дозаправку нужно делать часто, что не всегда удобно в домашних условиях.
• Нужен дополнительный инструмент.
• Для определения количества чернил, картридж приходится каждый раз извлекать из принтера.
• Если картридж непрозрачный, узнать уровень оставшегося красителя можно только программным способом.
• Нельзя допускать снижения уровня чернил ниже рекомендованного производителем значения, чтобы не допустить перегрева сопел или образования воздушной пробки в головке.
• Из-за частого извлечения картридж быстро изнашивается.

Перечисленные недостатки помогает устранить система непрерывной подачи чернил. Она состоит из четырёх и более прозрачных ёмкостей и набора тонких трубок (шлейфов). В них помещается от 80 до 100 мл чернил, что намного больше объёма обычных картриджей. Если работать в среднеинтенсивном режиме, то доливать краску в СНПЧ придётся редко. Процесс дозаправки простой. Стоит СНПЧ дороже обычных чернильниц, но использовать при интенсивной работе такую систему намного выгоднее.

Рис. 7

Недостатки СНПЧ:

• Необходимо дополнительное пространство. Если СНПЧ не входит в заводскую комплектацию, возле принтера должно быть дополнительное место для системы.
• Слабая манёвренность. Перенос принтера с СНПЧ даже на очень короткие расстояния может привести к сбою настроек.
• Светобоязнь. Ёмкости с красителем надо защищать от прямых лучей солнца, воздействие которых негативно сказывается на цветопередаче.

Недостатки

Многие «интеллектуальные» чернильные картриджи содержат микрочип, который связывает оцененный уровень чернил с принтером; это может привести к тому, что принтер отобразит сообщение об ошибке или неправильно сообщит пользователю, что чернильный картридж пуст. В некоторых случаях эти сообщения можно игнорировать, но некоторые струйные принтеры отказываются печатать с картриджем, который объявляет себя пустым, чтобы потребители не заправляли картриджи. Например, Epson внедряет чип, который предотвращает печать, когда чип утверждает, что картридж пуст, хотя исследователь, который перешел в систему, обнаружил, что в одном случае он мог печатать на 38% больше страниц хорошего качества, хотя чип заявил что картридж пуст. [12] Сторонние поставщики чернил продают чернильные картриджи при значительных скидках (не менее 10-30% от цен на картриджи OEM, иногда до 95%, обычно в среднем около 50%), а также комплекты для самозарядки чернил и картриджей по еще более низким ценам , «Интеллектуальные» чернильные картриджи вендоров были обратно спроектированы. Теперь можно купить недорогие устройства, чтобы надежно перезагрузить такие картриджи, чтобы сообщить о себе как о полных, чтобы их можно было повторно наполнить.

Долгосрочная долговечность ранних струйных принтеров была довольно низкой, хотя улучшенные составы чернил значительно улучшили этот атрибут. Дополнительную информацию см. В разделе о долговечности.

Очень узкие струйные сопла подвержены засорению. Чернила, потребляющие их чистку — либо во время очистки, вызванной пользователем, либо во многих случаях, выполняемых автоматически принтером по обычному графику, — могут составлять значительную долю чернил, используемых в машине. Струйные насадки печатающей головки можно очищать с использованием специализированных растворителей; или путем впитывания в теплую дистиллированную воду в течение коротких промежутков времени для водорастворимых чернил.

Как работает струйный принтер

1. Протяжные ролики затягивают бумагу внутрь аппарата.
2. На печатающую головку подаются чернила. Они смешиваются в определённой пропорции для получения необходимого оттенка, а затем выдавливаются через сопла на листок.
3. На головку передаются координаты изображения и код наносимого цвета. Мотор активирует приводной ремень, который передвигает головку по заданным координатам.
4. После смешивания краситель через мелкие сопла выводится на бумагу. Способ вывода будет зависеть от принципа печати (термоструйная или пьезоэлектрическая печать). Первый вариант подходит для водных чернил, второй – для пигментных.
5. Цветные чернила распыляются на бумагу со скоростью 20-25, чёрные – более 35 тыс. капель/с. Можно печатать 10 и более страниц на минуту.

Методы нанесения изображения

Пьезоэлектрический

Метод основан на способности плоских пьезокристаллов, связанных с диафрагмой, менять свою форму под действием проходящего через них электричества. Сжимаясь и разжимаясь, кристаллы заставляют чернила выходить из головки наружу и формировать на бумаге рисунок, состоящий из мелких точек. Метод используют компании Epson, Brother.

Рис. 8

Метод газовых пузырей

Метод называется Bubblejet. Для печати дюзы (сопла) оборудуются специальными элементами, сильно нагревающимися под влиянием электричества. После нагрева жидкая краска превращается в газовые пузырьки, увеличиваясь в объёме и повышая давление, под которым излишки красителя выходят наружу. Технология активно применяется компанией Canon.

Рис. 9

Рис. 10

Принтеры, работающие по такой технологии, более надёжные, лучше прорисовывают линии, а вот области сплошного заполнения получаются расплывчатыми. Метод подходит для печати графиков и диаграмм, требующих высокой точности линий.

Метод drop-on-demand

В технике задействован отдельный механизм, работающий совместно с нагревателем. Он быстро и точно наносит краску в нужных местах листа, обеспечивая высокую контрастность и насыщенность цветов. Такой принтер можно использовать для печати полутоновых графических изображений.

Создание разных оттенков

Все оттенки создаются чернилами трёх цветов – голубого, пурпурного и жёлтого. Они смешиваются в нужных пропорциях для получения требуемого оттенка. Чёрная краска поступает из отдельной ёмкости. Для более качественных отпечатков в современных моделях используется более четырех цветов.

Печати функциональных Материалов

Трехмерная печать строит прототип путем «печати» заметно толстых поперечных сечений материала поверх друг друга.

Патент США 6,319,530 описывает «Метод фотокопирования изображения на съедобную паутину для украшения замороженных хлебобулочных изделий». Другими словами, это изобретение позволяет струйной печати пищевой цветной фотографии на поверхности торта рождения. Многие пекарни теперь несут эти виды украшений, которые печатаются с использованием съедобных чернил и специальных струйных принтеров. Съедобные чернила могут быть сделаны с помощью обычного домашнего использования струйных принтеров, как струйных Пузырьковых принтерах Canon, картриджи с пищевыми чернилами используя рисовую бумагу или листы глазури.

Струйные принтеры и аналогичные технологии используются в производстве многих микроскопических изделий.

Струйные принтеры используются для формирования токопроводящих дорожек на схемах и цветных фильтров в ЖК-и плазменные дисплеи.

Струйные принтеры, особенно модели Dimatix (в настоящее время часть Fujifilm), Xennia Technology и Pixdro, довольно часто используются во многих лабораториях по всему миру для разработки альтернативных методов осаждения, которые снижают потребление дорогостоящих, редких или проблемных материалов. Эти принтеры используются при печати из полимеров, высокомолекулярных соединений, квантовой точки, металлические наночастицы, углеродные нанотрубки и т. д. Применения таких методов печати включают органические тонкопленочные транзисторы, органические светоизлучающие диоды, органические солнечные батареи, датчики и др.

Струйная технология используется в развивающихся областях биопринтинга.

Какие чернила используются

1. Водорастворимые (рис. 11). Ими печатают яркие картинки, изображения и фото. В них нет твёрдых компонентов. Имеют небольшой срок годности. Со временем изображение выцветает и теряет насыщенность, особенно под действием солнца. Краска боится воды и повышенной влажности воздуха.
2. Пигментные (рис. 12). В составе есть твёрдые частицы. Они менее подвержены влиянию воды, влаги и солнца. Напечатанные изображения остаются качественными более 70 лет, но фото менее насыщены, плохо отображены реальные тона. Краску нельзя наносить на глянцевую бумагу.
3. Сублимационные (рис. 13). Краситель имеет сходства с пигментными чернилами, но предназначен для печати не на бумаге, а на синтетических тканях. Кроме чернил, для печати нужна термотрансформенная бумага. Рисунок закрепляется под действием высокой температуры. Для экономии расходника лучше использовать СНПЧ.

Рис. 11

Рис. 12

Рис. 13

Характеристики

1. Качество картинки. При выборе техники надо обратить внимание на количество сопел и поддерживаемое разрешение. Чем выше показатели, тем чётче и ярче будет печать.
2. Тип бумаги. Лучше, когда принтер может печатать на листах разной толщины, имеющих как матовое, так и глянцевое покрытие.
3. Скорость печати. На этом параметре не стоит зацикливаться, ведь при высокой скорости работы струйника теряется качество картинки. Для высокоскоростной печати лучше лазерный принтер.
4. Шумность. Современные бытовые модели издают не более 40 дб, промышленные принтеры могут издавать более громкий звук, но и они в сравнении с более старыми моделями менее шумные.

Основные плюсы

По сравнению с предыдущими цветными принтерами, ориентированными на потребителей, струйные принтеры обладают рядом преимуществ. Они более тихи в деятельности чем матрица многоточия удара или принтеры daisywheel. Они могут напечатать более точные, более ровные детали через более высокое разрешение. Потребительских струйных принтеров с фотографическим качеством печати широко доступны.

По сравнению с такими технологиями, как термальный воск, сублимация красителей и лазерная печать, чернила имеют преимущество практически без времени прогрева и зачастую более низкой стоимости на страницу. Однако недорогие лазерные принтеры могут иметь меньшие затраты на страницу, по крайней мере, для черно-белой печати и, возможно, для цветной печати.

Для некоторых принтеров Inkjet монохромные чернила доступны либо от производителя принтера, либо от сторонних поставщиков. Они позволяют струйному принтеру конкурировать с серебряными фотобумагами, традиционно используемыми в черно-белой фотографии, и обеспечивают одинаковый диапазон тонов: нейтральный, «теплый» или «холодный». При переключении между полноцветными и монохромными наборами чернил необходимо смыть старые чернила с печатающей головки чистящим картриджем. Обычно требуется специальное программное обеспечение или, по крайней мере, модифицированный драйвер устройства, чтобы иметь дело с различным цветовым отображением.

Некоторые типы промышленных струйных принтеров в настоящее время способны печатать на очень высоких скоростях, в широком формате, или для различных промышленных приложений, начиная от вывесок, текстиля, керамики и 3-D печати в биомедицинских приложений и проводящих схем. Ведущие компании и новаторы в оборудования включают НР, Эпсон, Кэнон, Коника Минолта, компания Fujifilm, ели, Дерст, брат, Рональд, mimaki, mutoh и многие другие по всему миру.

Способ подачи бумаги

Бумага может загружаться в принтер вертикально через верхний лоток для бумаги. Если лоток размещается снизу, страницы подаются на печать горизонтально. Листок забирается валиком с резиновой накладкой, для более надёжной фиксации бумаги предусмотрен дополнительный резиновый валик. Независимо от способа подачи листов ориентация напечатанного изображения может быть книжной или альбомной, она задаётся в настройках печати.

Для беспроблемной подачи страниц надо следить за чистотой лотка. В него не должны попадать посторонние предметы, иначе листки сморщатся, будут пачкаться краской и неравномерно захватываться.

5 / 5 ( 1 голос )