Устройство и принцип работы струйного принтера

Содержание
  1. Устройство и принцип работы струйного принтера
  2. Рис. 2 — Увеличенное изображение дюзы струйного принтера
  3. Рис. 3 — Принцип пьзоструйной печати
  4. Рис. 4 — Принцип термической печати
  5. Рис. 5 — Увеличенное изображение пескоструйной печатающей головки EPSON
  6. Рис. 6 — Печатающая головка с интегрированным картриджем (обведена кругом). Стрелкой показана установленная система СНПЧ
  7. Рис. 7- Принтер с раздельными картриджами
  8. Рис. 8- Направляющая каретки струйного принтера
  9. Взаимодействие чернил с бумагой
  10. Рис. 9 — Реальное наложение красок в модели CMYK, видно, что при смешивании трех цветов «черный» цвет не получается
  11. Рис. 10- Общий вид картриджной СНПЧ
  12. Рис. 11 — Общий вид капсульной СНПЧ
  13. Как работают струйные принтеры
  14. Устройство струйного принтера
  15. Как подаются чернила
  16. Зачем нужен картридж
  17. Типы чернил
  18. Способ подачи бумаги
  19. Важные моменты
  20. Принцип работы струйного принтера
  21. Краткий экскурс в историю струйного принтера
  22. Первый принтер с жидкими чернилами
  23. Строение и принцип работы
  24. Термоэлектрическая печатающая головка
  25. Пьезоэлектрическая печать или капля по требованию
  26. Преимущества и недостатки принтеров с жидкими чернилами
  27. Устройство и принцип работы струйного принтера

Устройство и принцип работы струйного принтера

Устройство и принцип работы струйного принтера

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

Что бы ни говорили о превосходстве электронных носителей ин­формации над бумажными, похоже, век бумаги и печатного текста пройдет еще не скоро. Давно известно, что напечатанный текст вос­принимается совершенно иначе, чем его «электронная» копия на экра­не монитора.

И до того светлого дня, когда безбумажный стандарт ин­формации восторжествует и нам больше не придется переводить на бу­магу весело шумящие леса. А пока нам нужно печатать. Печатать как дома так и на работе.

Печатать монохромный текст, цветные картинки да и фотографии хочется распечатывать не в фотосалоне, а дома.

По принципу работы струйные принтеры напоминают матричные, только вместо иголок ударяющих по красящей ленте, краска в струйных принтерах наносится непосредственно на бумагу каплями краски через очень малые отверстия называемые дюзами.

Каждая капля краски имеет объем порядка нескольких пиколитра с диаметром порядка от нескольких до десятых микрон (для сравнения толщина человеческого волоса порядка 100 — 130 микрон). В одном кубическом миле метре помешается приблизительно десять тысяч таких капель. Если распечатанное на струйном принтере изображение рассмотреть под микроскопом (Рис.

1), то мы увидим что изображение состоит из миниатюрных точек-капелек.

Рис.1 — Вид капелек краски на бумаге под микроскопом

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

Рис. 2 — Увеличенное изображение дюзы струйного принтера

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

Пьезоэлектрический (Piezoelectric Ink Jet) — над дюзой расположен пьезокристалл.

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

Рис. 3 — Принцип пьзоструйной печати

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

Рис. 4 — Принцип термической печати

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

Рис. 5 — Увеличенное изображение пескоструйной печатающей головки EPSON

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

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

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

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

Рис. 7- Принтер с раздельными картриджами

Каждый из этих вариантов имеет свои достоинства и недостатки. Казалось бы, что чернильная емкость без печатающей головки должна стоить намного дешевле, чем в комбинации с печатающей головкой.

На деле этого не происходит и заметного удешевления эксплуатации при постоянно установленной в принтере печатающей головки не наблюдается. В то же время, легко сменная печатающая головка позволяет легко выйти из затруднений, связанных с засыханием чернил в ее каналах.

Следует помнить, что если чернила засохнут в головке, то ее, как правило, следует менять, если своевременно не будут приняты соответствующие меры. Для того, чтобы уменьшить риск засыхания чернил в каналах головки, предусматривается специальное положение парковки.

В большинстве принтеров предусмотрена функция очистки сопел. Тем не менее, все это не дает полной уверенности, что при эксплуатации печатающую головку не придется менять.

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

Рис. 8- Направляющая каретки струйного принтера

Хотя способ объединения печатающей головки и емкости для чернил конструктивно наиболее прост и в силу этого получил самое широкое распространение, он не является оптимальным.

Дело в том, что каретка должна достаточно быстро двигаться, а также достаточно быстро изменять направление движения, ибо скоростью ее движения определяется скорость печати. Для этого подвижная каретка должна быть мало инерционной, т. е. иметь возможно меньшую массу. С этой целью уменьшают объем емкости для чернил.

Поэтому, предпочтительнее оказывается размещение емкости для чернил на неподвижной части принтера, а подачу чернил к печатающим головкам осуществлять с помощью специальных трубопроводов.

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

Взаимодействие чернил с бумагой

Краеугольный камень технологий получения качественного отпечатка всех производителей принтеров. Этот процесс во многом зависит от типа применяемых чернил, которые можно разделить на водорастворимые и пигментные.

Водорастворимые чернила легко растворяются в воде, их используют обычно для цветных красителей, так как они дают широкий цветовой охват. При падении на бумагу чернильный раствор впитывается в волокна, окрашивая их. Таким образом, вся поверхность рисунка закрашивается практически непрерывным слоем.

Кроме того, они дают достаточное количество оттенков, чтобы обеспечить плавную цветопередачу. К водорастворимым относятся сольвентные чернила — самый распространённый тип чернил. Сольвентные чернила применяются в широкоформатной и интерьерной печати. Характеризуются очень высокой стойкостью к воздействию воды и атмосферных осадков.

Характеризуются вязкостью, зернистостью и используемой фракцией сольвента. Пигментные  чернила — используются для получения изображений высокого качества, в интерьерной и в фото печати.

В большинстве моделей струйных принтеров используется четыре основных цвета, так называемая модель цветности CMYK, где: Cyan — годубой, Magenta – розовый, Yellow – желтый, Key color — или черный.

Мы не будем усугубляться в подробности получения цветов, но стоит знать, что все цвета получаются из трех основных цветов, красного, зелёного и синего, однако это справедливо лишь когда мы посредственно воспринимаем цвет, например с экрана компьютера, где формирования цвета как раз и происходит за счет этих трех цветов (так называемая модель цвета RGB).

Но в на печатаном изображении мы воспринимает отраженный цвет, и его восприятие глазом человека происходит немного по другому.

Несмотря на то, что чёрный цвет можно получать смешением в равной пропорции пурпурного, голубого и жёлтого красителей, по ряду причин такой подход обычно неудовлетворителен.

На практике в силу неидеальности красителей и погрешностей в пропорциях компонентов смешение реальных пурпурного, голубого и жёлтого цветов даёт скорее грязно-коричневый или грязно-серый цвет.

Добавление черного цвета отдельно дает существенную экономию чернил, так как в большинстве случаев расходуется именно черный цвет и гораздо выгоднее использовать его отдельно.

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

Современные принтеры используют в основном эти четыре цвета, то есть  являются четырехцветными. Удивительно но за последние три года большинство производителей идет по пути уменьшения палитры красок в домашних и офисных принтерах.

Во многом это связано с отсутствием спроса на полноцветную печать в домашних условиях и небольших офисах.

Естественно что для получения качественных фото снимков этих четвырех цветов недостаточно, поэтому в струйных принтерах к четырем основным цветам добавлено еще несколько ярких оттенков цветов, например для шестицветных принтеров применяют палитру CMYKLcLm (где (Lc — светлый Cyan, Lm — светлая Magenta). Цветопередача и насыщенность при использовании расширенной палитры гораздо лучше, поэтому фотопринтера должны иметь расширенную цветовую палитру.

В офисных принтерах, для уменьшения стоимости печати и улучшения некоторых других характеристик печати также применяют систему непрерывной подачи чернил (СНПЧ), представляющая некое подобие системы подачи краски «самотёком».

Элементами СНПЧ являются емкости с чернилами (обычные пластиковые бутылочки или специальные «сосуды Мариотта»), пластиковые или силиконовые трубочки, соединяющие емкости с картриджами или капсулами, установленными на входные патрубки печатающей головки принтера, автоматически обнуляемые микрочипы, аналогичные установленным на оригинальных картриджах устанавливаются на отдельной планке или на картриджах. Общий вид  картриджной СНПЧ представлен на рисунке 10.

Рис. 10- Общий вид картриджной СНПЧ

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

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

Основное отличие между системами непрерывной подачи чернил заключается в использовании картриджной или капсульной системы подачи. В картриджной СНПЧ вместо оригинальных картриджей используются постоянные картриджи, внешне похожие на оригинал со встроенным авточипом, самостоятельно обнуляющимся по мере необходимости.

Преимущество данного типа СНПЧ в простоте установки. В капсульной системе вместо картриджей применяются капсулы, устанавливаемые непосредственно на входные «иглы» печатающей головки. Капсульная СНПЧ (рисунок 11) является предпочтительной по причине более простого обслуживания, т. к.

капсулы прозрачные и в любой момент можно проконтролировать уровень чернил в капсуле.

Рис. 11 — Общий вид капсульной СНПЧ

Установка СНПЧ обычно не вызывает проблем даже у неподготовленного пользователя. В комплект поставки входят все необходимые материалы, инструменты и подробная схема-алгоритм с картинками.

Картриджи/капсулы СНПЧ устанавливаются вместо оригиналов, капиллярный шлейф прокладывается в принтере согласно инструкции, с помощью входящих в комплект зажимов и наклеек. Емкости и капсулы заправляются чернилами, производится несколько прочисток головки, и система готова к работе.

Обслуживание СНПЧ заключается в добавлении чернил в емкостях по мере расхода, и контроле герметичности системы проверкой уровня чернил в капсулах.

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

Источник: http://compsovet.com/stati/ofisnaja-tehnika/13-ustrojstvo-i-princip-raboty-strujnogo-printera.html

Как работают струйные принтеры

Как работают струйные принтеры

Для дома или офиса потребители чаще всего выбирают струйные принтеры. Такой аппарат, как правило, стоит немного дешевле чем лазерный, но по качеству печати ему не уступает. Для того чтобы понять подходит ли такое устройство под ваши нужды желательно изучить принцип работы струйного принтера. Схема работы струйных принтеров проста.

Из лотка бумага попадает вовнутрь принтера. Компьютер передает информацию о тексте или изображении на плату форматтера, которая с помощью печатающей головки и чернил воспроизводит ее на бумаге. Иногда, сразу после распечатки, бумага может оставаться немного влажной.

Некоторые производители, для устранения этого недостатка, устанавливают специальный подогрев.

Если посмотреть на напечатанную картинку через микроскоп, то можно увидеть, что весь документ состоит из небольших капель краски. В диаметре каждая такая капля меньше человеческого волоска в десятки раз. Принцип печати струйника основывается на разбрызгивании мелких капель краски, которые формируют букву или символ.

Устройство струйного принтера

Теперь стоит ознакомиться с тем как печатает струйный принтер. Печатающие головки имеют много мелких отверстий, называемые сопла или дюзы, их количество может исчисляться тысячами. Через них, под воздействием давления, выталкивается краска.

Одновременно, по специальным каналам в печатающей головке к дюзам поддаются все цвета чернил, но используются только необходимые для воспроизведения информации, а ненужные отправляются для вторичного употребления. Такой подход дает каналам возможность всегда быть работоспособными, даже если часто применять только один цвет.

Печатающая головка может устанавливаться внутри принтера или совмещаться с картриджем. Размещение этого элемента влияет на скорость печати струйного принтера. Если головка установлена в самом устройстве, то уровень скорости значительно повышается. Есть аппараты, скорость которых достигает 60 листов за минуту.

Некоторые считают, что размещение головки в принтере удешевит стоимость замены картриджей. Но на практике это совсем не так. Цена на картридж с этим элементом практически идентична цене без него. Изготовители обязательно включают в описание товара пункт о размещении печатающей головки.

Как подаются чернила

Если с тем как работает струйный принтер все понятно, то как чернила производят свою работу остается загадкой. Сейчас разберемся, как создается рисунок. Струйная печать может быть термическая и пьезоэлектрическая. В случаях, когда используется термическая струйная печать, чернила закипают под воздействием нагретого электрическим током элемента до 500 градусов Цельсия.

В это время образуются пузыри с краской и увеличивается давление в чернильной камере, вследствие чего выделяется капля через дюзы. После этого в камере давление понижается и туда отправляется дополнительная порция. Этот способ называют BubbleJet.

Поскольку температура работы высокая, то чернила обязательно должны быть на водной основе, чтобы не воспламенялись, не оставляли нагар. Термическая технология печати выделяет еще один способ, который называется Drop-on-demand. Тогда элемент, с помощью которого разогревается краска, размещается напротив сопла, что позволяет пузырькам двигаться в одном направлении.

Разогревание производится до отметки 650 градусов, что позволяет создавать не пузырек, а облако пара с краской. В этом случае картинка гораздо четче.

Печатающая головка при термической технологии очень быстро перестает работать из-за постоянного влияния высокой температуры. Для того чтобы она прослужила дольше, следует контролировать уровень краски, потому что она способна охлаждать печатающую головку.

Пьезоэлектрическая струйная печать отличается от термической, наличием между нагревательным элементом и чернильной камерой специальной диафрагмы. Пьезокристалл, нагреваясь, выгибает диафрагму, которая выдавливает чернила из камеры.

После этого, пластина выгибается в обратную сторону, захватывая брызги, которые могут испортить картинку.

С помощью этой технологии можно регулировать размер капель, которые будут выпускаться из дюзы, это очень удобно для фотопринтеров, где используется струйная печать, поскольку мелкие капли делают картинку четкой и яркой. Скорость пьезоэлектрической печати на порядок выше чем термической.

Зачем нужен картридж

Картридж – это емкость, где размещается жидкая краска. Струйные принтеры могут комплектоваться как комбинированными, так и раздельными картриджами. Комбинированные совмещают в себе красную, синюю и желтую краски. В раздельных же каждому цвету соответствует свой картридж. Для черного цвета в любом случае используется отдельный картридж.

Замена комбинированного (трехцветного) картриджа необходима в случае, когда закончился только один из цветов. Это нужно сделать, даже если других цветов еще достаточно, что очень неэкономно.
Если устройство некоторое время стоит без работы, то внутри картриджа чернила могут засохнуть. Решить данную проблему можно с помощью нескольких вариантов.

Во-первых, купить новые. Во-вторых, обратиться к специалистам, которые попробуют восстановить работоспособность. В-третьих, можно сделать те же действия, что и специалисты дома, прочитав статью о том как размочить струйный картридж. Для этого понадобиться дистиллированная вода или специальная жидкость для промывания картриджей.

Картриджи для данных устройств имеют небольшие размеры, а значит количество краски в них совсем мало примерно 13 миллилитров. Этого объема хватит чтобы распечатать около 400 листов бумаги стандарта А4 при заполнении на 5%. Поэтому, когда устройство используется очень часто, например, в офисе, то и часто меняются картриджи.

В таком случае целесообразно установить систему непрерывной подачи чернил (СНПЧ).
Данная конструкция помогает значительно сэкономить средства, поскольку, когда в емкости иссякают чернила, нужно просто их долить, а не заменять целую конструкцию. Это также уменьшит расход чернил в струйных принтерах.

При каждой замене картриджа часть краски используется на его прочистку, а когда аппарат сигнализирует, что чернила закончились, то емкость еще остается заполнена на 10%. В настоящее время многие производители печатающих устройств стали выпускать принтеры со встроенной системой подачи чернил.

Стоят такие аппараты несколько дороже принтеров со сменными картриджами, но в эксплуатации обходятся значительно дешевле и работают гораздо стабильнее принтеров с китайскими СНПЧ.

Типы чернил

Для струйной печати используются водорастворимые и пигментные чернила. Последние отлично подходят для получения картинки высокого качества, поэтому устройства с такими красками устанавливаются в фотосалонах или на производстве фотообоев.

Чернила на водной основе, кроме красителя, в своем составе имеют компоненты, которые помогают чернилам легко пропитывать бумагу, закрепляться в ней, окрашивая волокна и очень быстро высыхать. Струйный принтер способен напечатать цветную картинку, устойчивую к механическим повреждениям, хорошего качества. Единственное чего боится такая распечатка — это вода.

При намокании картинка или текст полностью испортится. Для получения всей палитры оттенков используются такие цвета, как: • желтый; • синий; • пурпурный (красный); • черный. Этого спектра достаточно для распечатки неплохих картинок в домашних условиях и даже фотографий.

Но для создания более ярких, качественных изображений принтер для печати фотографий комплектуют палитрой с большим числом чернил. Например, добавляют светло-синий, светло-пурпурный и другие оттенки.

Казалось бы, из трех предложенных цветов можно сделать черный. На практике таким способом получить насыщенный черный цвет не получается.

Это может быть связано с неудовлетворительным качеством красителей для создания чернил, или воздействием других веществ, которые добавляют в чернильный раствор, чтобы он был более устойчивым и быстросохнущим.

Поэтому каждый струйный принтер имеет отдельный картридж с черной краской.

Способ подачи бумаги

Бумагу в устройство можно загружать вертикально — тогда лоток подачи находится сверху, или горизонтально – лоток размещается в нижней части. Устройство перемещения бумаги струйного принтера, забирает лист с помощью валика с резиновыми накладками.

Для того чтобы бумага не смещалась, есть дополнительный ролик также с резиновыми накладками. Независимо от способа подачи, ориентация может быть как книжной, так и альбомной. Нужно обязательно следить, чтобы лоток подачи бумаги не засорялся посторонними предметами.

Иначе листы будут морщиться, неравномерно продвигаться и пачкаться краской. Устройство может быть испорчено.

В последнее время большой популярностью у покупателей пользуются многофункциональные устройства (мфу). Этот прибор сочетает в себе функции сразу трех приборов. На нашем сайте вы можете посмотреть видео обзор интересующей модели и определиться подходит она или нет по нужным характеристикам.

Важные моменты

Ознакомившись с тем, как работает принтер, можно сделать следующие выводы: Несмотря на простоту строения, принтеры, в которых используется струйная печать, способны делать качественную распечатку как картинок, так и текстовых документов.

  • Выбирая между термической и пьезоэлектрической технологией печати, нужно опираться на то с какой целью приобретается аппарат. В случае если нужна высококачественная картинка, то лучше выбирать пьезоэлектрическую технологию.
  • Для того чтобы краска не засыхала, при длительном простое, нужно распечатывать хотя бы одну разноцветную страницу за неделю.
  • Принтер струйный идеально подходит для использования дома при нечастой и не очень интенсивной печати.
  • Для использования в офисах лучше установить СНПЧ и проблема с частой заменой картриджа струйного принтера будет устранена.

Как работают струйные принтеры Ссылка на основную публикацию

Источник: https://printeros.ru/info/princip-raboty-strujnogo-printera.html

Принцип работы струйного принтера

Данная статья призвана объяснить пользователю, как работает струйный принтер. Читатель имеет возможность узнать об истории появления и совершенствования струйных устройств для печати, а также ознакомится с технологиями нанесения картинки на бумагу.

Краткий экскурс в историю струйного принтера

Француз Феликс Саварт в 1833 году обнаружил интересное явление – капельки жидкости, выходящие через очень узкое отверстие, имеют одинаковый размер и консистенцию. Только спустя 45 лет лауреат Нобелевской премии в области физики лорд Райли смог объяснить это явление, опираясь на законы природы.

Шли годы, но этот эффект так и не находил применения на практике. Лишь в 1951 году сотрудники компании Siemens в лаборатории смогли применить на практике явление, обеспечивающее одинаковую консистенцию капель жидкости в устройстве для измерения напряжения, названном магнитографом.

Спустя десятилетие ученые со Стенфорда разработали метод разбивки капель на одинаковые и равноудаленные одна от другой с возможностью подачи электрического заряда на их поток или избранные участки.

Капли, имея определенный цвет, попадали на твердую поверхность, формируя изображение, а заряженные частички жидкости возвращались обратно в коллектор. Это назвали непрерывной струйной печатью.

В 70-х годах IBM смогла лицензировать вышеописанную технологию и разработала на ее основе линейку устройств для печати текста на твердых материалах. В то же время профессор Херс из Швеции разработал технологию регулировки различных параметров потока, добившись печати в градациях серого цвета, а не только черным. Также он смог отрегулировать плотность жидкости, наносимой на поверхность.

В конце 70-х годов Canon разработала технологию термической струйной печати. То же самое создала и Hewlett-Packard независимо от первых, и в 1984 году выпустила доступный для широкого круга пользователей струйный принтер.

Первый принтер с жидкими чернилами

Говоря про такое устройство как струйный принтер, необходимо отметить один важный момент, касающийся проблемы с отводом лишних капель обратно в резервуар. Она была решена в принтерах компании Siemens и Silonics, выпущенных в 1980 и 1977 годах соответственно.

Независимо друг от друга, сотрудники фирм пришли к методу, названному drop-on-demand, и начали массовый выпуск устройств на его основе. Суть метода drop-on-demand заключается в выпуске капель устройством по требованию.

Это были первые принтеры, которые использовали в своей работе технологию, ставшую прообразом пьезоэлектрической печати.

В 1979 году специалисты с фирмы Canon разработали метод пузырьковой печати, соответственно которому, капельки жидкости выпускались на поверхность нагревательного элемента, находящегося в непосредственной близости с соплом.

Нагреватель, пропуская через себя электрический ток, мгновенно нагревается до нескольких сотен градусов (около 500 °C). Во время этого процесса в жидких чернилах образуются микроскопические пузырьки с воздухом, выталкивающие частички жидкости из сопла на бумагу.

Эта технология, которую презентовали в 1981 году на выставке электроники Canon Grand Fair, одержала название Thermal Ink Jet.

На основе пузырьковой печати была выпущена первая в мире модель монохромного струйного принтера Canon BJ-80,  предназначенная для использования в бизнесе.

Тремя годами позже появился первый цветной струйный принтер, разработанный фирмой Canon. Назывался он BJC-440 и поддерживал печать на огромных форматах листов стандарта А2 с разрешением до 400 точек на дюйм.

Строение и принцип работы

Большинство деловых людей пользуются принтерами в повседневной жизни, но единицы из них знают и представляют, как работает струйный принтер.

Картридж для струйного принтера оборудован соплами, в которых и таится секрет его работы. Количество сопел может достигать нескольких тысяч, в зависимости от картриджа.

В них подогревается жидкость, называемая чернилами, после чего выталкивается с огромной, недостижимой для оптической системы глаза человека, точностью на носитель.

Внешний вид устройства не представляет собой ничего особенного, а вот его внутренняя структура являет собой очень сложный и улаженный механизм.

Принцип печати схож с работой матричных принтеров тем, что изображение формируется последовательно, по строчкам. Только вместо ударов игл, в случае с матричным, изображение струйного принтера формируется посредством нанесения микроскопических частиц чернил, выбрасываемых соплами.

     Краска представляет собой смесь из воды, красящего элемента и специальных химических веществ, не позволяющих чернилам высыхать на протяжении длительного периода времени. Разделяются они на пигментные и водорастворимые.

Первые – наносятся на поверхность бумаги, а вторые – пропитывают ее, делая изображение более долговечным и защищенным от воздействия внешней среды.

Чернила могут подаваться на печатающую головку двумя методами: с картриджа, в который встроенный резервуар для краски, и посредством постоянной подачи со стороннего резервуара. Во втором случае, как только порция чернил выбросилась на бумагу, модулятор сразу же сообщает, что их уровень понизился и необходимо подать определенный объем краски для заполнения емкости с краской.

Процесс печати начинается с того, что механизм подачи бумаги (в некоторых моделях используется устройство автоматической подачи, расположенное под небольшим уклоном на задней панели корпуса) с помощью роликов с резиновыми насадками захватывает лист бумаги с лотка.

  Система управляется с помощью одного из расположенных в принтере шаговых двигателей. Специальный ролик протягивает лист и продвигает далее внутрь принтера до печатающей головки.

Эта головка состоит из нескольких тысяч микроскопических сопел, распыляющих чернила по поверхности бумаги в строго заданном порядке и режиме.

Посредством приводного ремня, выполненного в виде шлейфа, она соединяется со вторым шаговым двигателем, который управляет движением роликов для захвата и подачи бумаги, обеспечивая нужный темп подачи листов в принтер, к печатающей головке.

Третий мотор управляет движением печатающей головки в одной плоскости – вперед-назад, а последний — отвечает за своевременное выталкивание чернил из сопел.

Эти миниатюрные электродвигатели обеспечивают работу принтера и синхронизируют между собой работу печатающей головки, механизма подачи бумаги и собственно процесса нанесения изображения на поверхность листа бумаги.

Картридж для струйного принтера состоит из резервуара для чернил и печатающей головки.

Головка представляет собой огромное количество резервуаров, в которых подогреваются чернила. Они называются соплами.

В этих соплах расположен микроскопический нагреватель, который, при подаче на него напряжения, мгновенно разогревает капельку краски до температуры кипения. Она тут же испаряется, значительно расширяясь в объеме.

При этом образуются пузырьки воздуха, выталкивающие чернила из сопел. Весь процесс основан на том, что жидкость занимает меньший объем, чем образовавшийся из нее газ.

После выключения нагревателя, он мгновенно остывает, и следующая капля поступает для испарения. Процедура происходит с огромной скоростью — каждое сопло за секунду успевает выталкивать несколько тысяч частиц красящей жидкости. Но скорость в таком случае второстепенна.

Главное – точность. Каждая капелька должна выталкиваться в отведенное ей время, дабы на листке бумаги появлялись нужные элементы, а не неупорядоченные пятна краски. Диаметр частицы составляет не больше 0.02 мм, что является больше, чем шаг печати.

В таком случае капли просто наносятся друг на друга.

Подобным образом происходит и нанесения на бумагу цветного изображения, только производится это посредством смешивания краски из трех или более разноцветных картриджей.

Термоэлектрическая печатающая головка

Впервые данную технологию предложил инженер компании Canon в конце 1970-х. Строение термоэлектрической головки достаточно простое. Она состоит из большого количества сопел, канала для подвода к ним чернил из соответствующего резервуара, проводников, посредством которых осуществляется управление, и нагревательного элемента в каждом сопле.

В момент поступления задания печати принтеру, сопло готовится к работе. К нему подводятся чернила, нагревательный элемент при этом выключен.

Во время подачи управляющего сигнала через специальные проводники, нагреватель в мгновение разогревает жидкость, она закипает и испаряется. Процесс сопровождается потерей некого количества чернил, достигающего 1 %.

Они используются на создание пара. Создавшееся давление тут же выталкивает капельку жидкости из сопла на поверхность бумаги.

Чтобы образовавшаяся капля жидкости получила скорость, необходимую для достижения бумаги, процесс создания пара должен быть мгновенным, дабы образовалось высокое давление.

Это обеспечивается за счет быстрого разогрева нагревательного элемента и низкой температуры закипания растворителя. После выталкивания капли жидкости из сопла, напряжение на нагревателе падает и он остывает.

В этот момент выходит пар и поступает очередная порция чернил. Скорость печати во многом зависит от темпов остывания сопла.

К недостаткам технологии можно отнести необходимость рассчитывать состав чернил с учетом испарения и сохранением свойств во время повышении температуры до сотен градусов. Вторым незначительным недостатком является износ головки из-за того, что нагретые пузырьки постоянно лопаются, порой причиняя ей микроскопический трещины.

Пьезоэлектрическая печать или капля по требованию

Струйный принтер с пьезоэлектрической печатной головкой – это устройство, в основу работы которого положен так называемый пьезоэффект – это способность определенных материалов изменять свою физическую форму при подаче на них напряжения.

Пьезоматериалы также обладают обратным пьезоэлектрическим эффектом – на них образуется потенциал во время физической деформации. Работа такой печатающей головки схожа с термоэлектрической.

Но в этом случае выталкивание чернил происходит за счет изменения размера управляющего кристалла во время подачи на него потенциала.

Строение пьезоэлектрической головки зависит от вида деформации материала: продольная или поперечная. Технология пьезоэлектрической печати обладает значительным преимуществом в сравнении с предыдущей – возможностью регулировать размер капельки чернил.

Такая возможность позволяет добиться высокого качества печати изображений в градациях черного. Еще этот метод печати не расходует чернила на испарение и не выделяет тепловую энергию, повышая тем самым КПД работы струйного принтера.

Благодаря этому принтеры с головками на основе пьезоэлементов стали столь популярными в последнее десятилетие.

В состав пьезоэлектрической головки входит:

  • пьезоэлемент – основной компонент сопла;
  • сопло – образует микроскопические частицы краски и обеспечивает точное их распространение;
  • эластичная мембрана, отделяющая пьезоматериал от емкости с чернилами – позволяет защитить проводники от вредного воздействия веществ, входящих в состав краски;
  • камера, подводящая чернила к соплу.

В виду того, что размер пьезокристалла изменяется незначительно, камера должна иметь минимальные размеры и обеспечивать как можно большую площадь его соприкосновения с чернилами через мембрану.

Главным отличием таких головок является переменный или постоянный размер образуемых капель чернил. Большие частички быстрее покрывают нужную площадь, а меньшие по размеру — обеспечивают большую точность печати и разрешение. Головки с переменным размером капли умеют на ходу регулировать этот показатель, объединяя несколько частиц чернил базовых размеров.

Благодаря огромному спектру модификаций и материалов изготовления пьезоэлементов, печатающие головки на основе пьъзоматериалов пользуются огромной популярностью в разных сферах деятельности человека: печать текста, документов, почтовых марок, нанесение индексов и маркеров на ткани, гравирование и т.д.

Преимущества и недостатки принтеров с жидкими чернилами

Отрицательные стороны:

  1. небольшая скорость работы, по сравнению с лазерными принтерами, не является критичной в случае домашнего использования;
  2. частички краски в соплах могут засохнуть, поэтому нужно периодически пользоваться принтером, дабы не пришлось покупать новый картридж;
  3. высокая цена на расходные материалы для некоторых моделей принтеров.

Положительные стороны использования струйного принтера:

  1. дешевизна устройства;
  2. очень дешевые расходные материалы (картриджи и чернила) для некоторых моделей;
  3. возможность печатать цветные фотографии высокого качества;
  4. картридж можно заправить самостоятельно в домашних условиях;
  5. возможность подключения системы беспрерывной подачи чернил.

Источник: http://kakrig.com/kak-rabotaet-strujnyj-print.html

Устройство и принцип работы струйного принтера

Струйный принтер состоит из:

· Механизма подачи бумаги(практически идентичен во всех типах принтеров). Он осуществляет подачу бумаги из лотка к печатающему узлу, и затем по мере нанесения изображения перемещает бумагу в приемный лоток, где размещаются уже отпечатанные листы.

· Печатающего узла(закреплен на горизонтальной направляющей). В некоторых моделях сочетает в себе емкость для чернил (чернильни­цу) и элемент, осуществляющий непосредственный перенос чернил на бумагу, в некоторых моделях чернильницы устанавливаются в печа­тающий узел отдельно.

· Электронной схемы, соединенной с интерфейсом для подклю­чения к ПК(она содержит в себе элементы управления механизмами принтера и печатающим узлом, а также память принтера, в которую загружается печатающаяся информация).

· Корпуса с элементами управления,в котором размещены пер­вые два компонента (механизм подачи бумаги и печатающий узел).

Самым главным компонентом принтера является печатающий узел. В зависимости от типа печати (пьезоэлектрическогоили термоструй­ного)печатающий узел имеет особенности работы.

Принцип работы термоструйной печати

Суть технологии термоструйнойпечати заключается в том, что у пе­чатающей головки каждое из сопел оснащено микроскопическим наг­ревательным элементом, который также называют испарителем чер­нил.

Под воздействием импульса электрического тока температура такого нагревательного элемента за несколько микросекунд достигает 500°С. Чернила вскипают с образованием воздушных пузырьков, и эти пузырьки с каждым импульсом выталкивают равные объемы чернил из сопел.

Между импульсами, когда испаритель остывает, пузырек исчезает, в сопло втягивается новая порция чернил. Такие циклы постоянно повторяются и цикл повторяется.

https://www.youtube.com/watch?v=i_z_leDTRnY

Этот принцип печати используется 2-мя из 3-х основных производи­телей струйных принтеров: HP, Canon, Lexmark.

У большинства моделей HPемкость с чернилами (чернильница) является элемен­том конструкции всего картриджа. При включении печатающей го­ловки в случае замены картриджа, меня­ется весь печатающий узел.

Это позволяет защитить сам принтер от возможных поломок, и даже в худшем случае для починки необходимо только заменить картридж.

У принтеров Canon наоборот – большинство моделей имеет съемные чер­нильницы, что делает расходные материалы дешевле (понятно, ведь изготовление чернильницы гораздо дешевле, чем совмещенного с печа­тающим узлом картриджа). Правда, при выходе из строя печатающего узла, закрепленного в принтере, его замена будет стоить гораздо дороже.

Принцип работы пьезоэлектрической струйной печати

В основе пьезоэлектрического принципа печати лежит также «вы­давливание» чернил из сопла под давлением, однако давление в этом случае создает не шарик газа, а подвижный элемент, встроенный в одну из стенок камеры и управляемый электрическим током.

В большинстве пьезоэлектричес­ких струйных принтеров избыточ­ное давление в камере с чернила­ми создается с помощью диска из пьезоэлектрика, который изменяет свою форму и выгибается при под­ведении к нему электрического напряжения.

Выгнувшись, диск, являющийся одной из стенок камеры с чернилами, уменьшает ее объем. Под действием избыточного давле­ния жидкие чернила вылетают из сопла в виде капли. В принтерах с таким типом печати печатающий узел всегда закреплен на принтере, и меняются только чернильницы.

Пьезоэлектрический принцип печати использует Epson.

Формирование изображения на листе струйными принтерами

Теперь, когда мы рассмотрели принцип работы струйных принте­ров, нужно разъяснить, как форми­руется изображение на листе бума­ги из капель, которые выдавлива­ются из картриджей.

В своей основе принцип струй­ной печати заключается в нанесе­нии капелек краски на бумагу. Естественно, капли должны попа­дать в нужное место и иметь нуж­ный диаметр. Принцип остаётся неизменным с момента изобретения струйной пе­чати.

Все детали процесса постоянно изменяются и совершенствуются. Сами производители принтеров часто называют какое-либо измене­ние новой технологией печати.

Иногда такие нововведения действи­тельно добавляют пользователю что-то существенное, иногда неиску­шённый глаз просто не заметит разницы. Именно так в области струй­ной фотопечати сейчас разгорается конкурентная битва титанов миро­вого принтеростроения (HP, Canon, Epson).

При этом качество, необходимое для цветной печати документов, уже достигнуто, прог­ресс двигается в сторону приближения цветной печати к фотографиче­скому качеству.

Цветная печать производится с использованием 3 основных цветов и черного. Три основных цвета – Cyan, Magenta, Yellow(соответствен­но, синий, фиолетовый и желтый).

Краски размещаются в картриджах. Картриджи могут быть в виде чернильниц (емкость, содержащая краску) и в виде узла чернильница + печатающая головка. Кроме того, картриджи разделяются на черныеи цветные.

Цветные картриджи,в свою очередь, могут быть раздельными(каждый из цветов находится в отдельном корпусе и может быть заме­нен независимо от остальных) и совмещенными(3 цвета в одном кор­пусе, емкости разделены перегородками внутри).

Смешивая эти цвета, принтер получает все остальные, необходимые для качественного отображения картинки.

Итак, после того, как капля чернил покинула сопло печатающей го­ловки (за счет пузырька газа или давления пьезоэлемента), она попадает на бумагу. Капли чернил смешиваются, впитыва­ются в бумагу и растекаются по ней. Таким образом они формируют изображение.

Усовершенствование струйной печати

На заре струйной печати изображение формировалось за счёт нане­сения капель одного диаметра (то реже, то чаще). На светлых участках изображения были легко заметны те самые точки. В новых моделях принтеров, где капли малы, возможности формирования изображения существенно возросли.

Сегодняшние модели принтеров выбрасывают буквально миллионы капелек, которые создают очень гладкое и ровное изображение, при необходимости накладываясь друг на друга.

Для того, чтобы сделать эти точки не столь заметными, производите­ли разработали целый ряд технологических решений. Во-первых, к че­тырём основным цветам, формирующим изображение, были добавле­ны ещё два – Light Cyanи Light Magenta.Действительно, переходы цвета стали более плавными.

Сегодня вендоры добавляют цвета уже не для того, чтобы повысить плавность перехода, а чтобы расширить цветовой диапазон принтера. Существуют и прочие вариации красок, которые применяют вендоры.

Речь идет о различных чёрных чернилах, которые ставятся в принтеры одновременно, и, соответственно, одновременно используются при печати. Делается это для того, чтобы получать более насыщенные, или же, наоборот, более плавные переходы от чёрного к белому.

Так, в HP разработан фотокартридж, несущий в себе целых 3 оттенка серого цвета.

Благодаря этому чёрно-белые снимки получаются более насыщенными, мягкими и, что самое главное, только чёрно-белыми, а не, скажем, зеленовато-коричневыми, как это часто бывает при печати на моделях, использующих 6 цветов (в шестицветных для формирова­ния оттенков серого используются цветные чернила).

ТИПЫ ЧЕРНИЛ

Для струйной печати используются два вида чернил: растворимыеи пигментные.

Растворимые– краситель и добавки, обеспечивающие его стой­кость, растворены в воде.

Пигментныечернила представляют собой взвесь тонкодисперсно­го, но не растворённого красителя – эмульсию. Разумеется, кроме красителя в состав пигментных чернил входят вещества, препятствую­щие осаждению твердых частиц, предохраняющие их от слипания, и другие.

Преимущества пигментных чернил:

· четкая печать

· символы не расплываются даже на обычной офисной бумаге

· стойкие к выгоранию и действию влаги на изображение

Водорастворимые чернила позволяют получить полностью сухую фотографию уже на выходе из принтера.

Скорость высыхания – их большой плюс

ПЕЧАТЬ НА CD / DVD

Производители оснаща­ют некоторые модели своих принте­ров возможностью печати на CD/DVD дисках. Принтер, который бы хорошо печатал на специальном printable CD/DVD,найти не проблема. По­лучается замечательного качества отпечаток.

Но, к сожалению, он не является достаточно стойким. Стоит взяться за диск влажными руками, и рисунок теряет свои качества.

Такая печать осуществляется на специальных носителях (“Printable on the label surface” (можно печатать на нерабочей стороне) или «Printable with ink jet printers» – (можно печатать на струйных принтерах))

Источник: http://stydopedia.ru/1x5ce.html

QTeck.ru
Добавить комментарий