Пьезоэлектрическая струйная печать

Процесс пьезоэлектрической струйной печати

 

Сам процесс печати выглядит так: запечатываемый материал подается из заданной скоростью, а перпендикулярно его движению, перемещается печатающая головка. Она движется от одного края материала к другому, после этого материал продвигается на определенный шаг, и печатающая головка делает новый проход.

Таким образом, запечатывается весь материал.

Этот способ печати разрабатывался из середины 70-х годов, но впервые в серийном производстве применила компания Epson, и в ее принтерах можно было увидеть пьезоэлектрическую струйную печать.

Принцип печатания

Название печати происходит из-за пьезоэлементов, которые применяются в этой технологии. Дело в том, что краситель выталкивается из микроскопических сопел под действием давления, которое создают пьезокристаллы. Эти элементы способны под действием электрического тока изменять свои размеры.

Таким образом, при изменении положительного тока на отрицательное, происходит изменение размера кристалла, и он подобно поршню выталкивает микроскопическую частичку краски из сопла, которая попадает на материал.

Объем капли краски зависит от размеров сопла, эжекционной камеры и силы, с которой кристалл выталкивает краситель наружу.

Таким образом, изменяя электрическое поле, можно управлять изображением, которое нужно получить.

За линией струйного фронта

При увеличении разрешения и скорости печати оказалось, что стремление к улучшению этих свойств само по себе не может принести значительного выигрыша, если не будет улучшен носитель изображения, то есть бумага. Кажется, что может быть проще бумаги? Но его там не было! Любые «хитрые» технологии будут бессильны, если в ящик принтера положить обычную офисную бумагу.

Красивый лист формата А4, от вида и запаха которого начинает с удовольствием крутиться каждый лазерный принтер, оказывается совершенно неподготовленным к потокам разноцветных чернил, извергающихся на него из сотен сопел.

Поверхность обычной бумаги имеет волокнистую структуру, что обусловлено технологией производства. В результате миниатюрные капельки строгого размера начинают растекаться по поверхности самым непредсказуемым образом. При этом совершенно неважно, какая печать используется – термическая или пьезоэлектрическая. Решением этой проблемы является использование пигментных чернил, представляющих собой взвесь дисперсных частиц в бесцветном жидком носителе, так как твердые частицы не могут проникать во внутренние слои и распространяться по волокнам бумаги.

Пигментные краски позволяют добиться ярких и насыщенных оттенков, но имеют и определенные недостатки, особенно низкую стойкость к внешним воздействиям.

Технология струйной печати такова, что наилучших результатов можно добиться только при использовании специальной бумаги. Фотографии на обычной бумаге выглядят блеклыми и менее четкими. Бумага со специальным покрытием и так называемая фотобумага имеют несколько специальных слоев, в отличие от обычной бумаги. Отпечатки на нем почти неотличимы от фотографий, полученных путем печати с использованием химического фотопроцесса.

Обычная бюджетная бумага для струйной печати обычно имеет плотность 90-105 г/м 2 , относительно тонкую толщину и отличную белизну. Благодаря специальной обработке лицевой стороны или обеих сторон такая бумага более устойчива к изменениям красок и препятствует их растеканию и проникновению вглубь листа.

Специальная фотобумага с глянцевой или матовой поверхностью обычно имеет плотность до 200 г/м 2 и представляет собой многослойный продукт современной технологии. Каждый из слоев выполняет определенные функции.

Нижний слой является основой, которая придает документу прочность и жесткость. Следующий слой действует как оптический отражатель, придавая изображению яркость и белизну. Далее идет основной связующий керамический или пластиковый слой, который представляет собой большую часть вертикальных каналов без длинных волокнистых образований вдоль поверхности листа и обеспечивает необходимую плотность краски на печатной точке. На абсорбент наносится завершающий, глянцевый или матовый защитный слой, придающий поверхности прочность и защищающий ее от внешних воздействий.

В процессе печати керамические частицы впитывают краску, не давая ей растекаться по поверхности. В результате форма точек и их ориентация остаются неизменными. Кроме того, можно не опасаться случайного проникновения влаги, так как глубокие и строго вертикальные микрокапилляры минимизируют вероятность растекания.

Специальная бумага для струйных принтеров стала панацеей от многих недугов, но, к сожалению, достаточно дорогой. Конечно, хочется, но… И стоит потратить деньги, чтобы хотя бы раз сравнить «небо» и «землю».

Струйные принтеры работают по одной из двух технологий. Первый – термоструйный: краситель выбрасывается на рабочую поверхность под воздействием температуры. Во втором краситель переносится на поверхность под давлением, которое происходит при вибрации мембраны. Это так называемая пьезоэлектрическая печать. Давайте посмотрим на особенности.

В зависимости от способа подачи чернил процесс может быть непрерывным (постоянная подача чернил) и пульсирующим (капельная подача регулируется, устанавливаются временные интервалы). В первом случае достигается высокая скорость использования изображения, во втором — точность параметров.

Головка печатающего механизма состоит из сопел, диаметр которых меньше толщины человеческого волоса. Он движется перпендикулярно печатному материалу и оставляет на нем краску. В результате получаются высококачественные изображения с высоким уровнем детализации и четкости.

Струйные печатающие головки: основы технологий

Стремительно развиваясь, струйная печать осваивает новые сегменты и сферы применения. В борьбе за перспективы на рынке решающее значение приобретают исследования и разработки в сфере печатающих головок, чернил и специализированных составов. Большим плюсом при выборе струйного устройства печати станут базовые знания о производителях и технологиях печатающих головок.

Любая струйная головка работает по принципу контролируемого электроникой распыления капель жидкости на нужную поверхность. Два основных класса — головки с непрерывной подачей и пьезоэлектрической импульсной (капля по требованию, DOD), каждый делится на подклассы.

В непрерывной струйной печати капли распыляются без остановки, попадая либо на материал либо в ёмкость для рециркуляции и повторного использования. В оборудовании DOD выброс капель зависит от определённых условий, а формируются они при помощи импульса в камере подачи чернил. Разновидности струйных DOD-принтеров определяются особенностями генерации импульса. Три основных категории технологий, присутствующих на рынке: термальные, пьезо и с непрерывной подачей (электростатические).

Термальная струйная печать

Первым технологию термальной струйной печати предложил в 1977 г. инженер-конструктор Canon Ичиро Эндо. С момента выпуска первых настольных принтеров этого типа термальные печатающие головки прошли долгий путь эволюции.

Независимо от конструкционных особенностей, термальные печатающие головки объединяет концепция: малый размер капли при высокой скорости и плотности сопел.

В компактной камере с чернилами капли формируются за счёт быстрого нагрева резистивного элемента. Стремительно нагреваясь до нескольких сотен градусов, он заставляет испаряться молекулы чернил. В кипящей жидкости формируется пузырь (импульс давления), который вытесняет из камеры чернила. В результате на другом конце сопла появляется капля. После выталкивания вакуум в камере заполняют свежие чернила из резервуара, и процесс повторяется.

Недостаток технологии — ограниченный диапазон совместимых жидкостей: чернила для термальных струйных принтеров необходимо разрабатывать с расчётом на испарение и стойкость к высоким локальным температурам. Кроме того, на термальные печатающие головки негативно влияет процесс так называемой кавитации: на поверхности нагревательного элемента постоянно формируются и лопаются пузыри, от чего она изнашивается. Впрочем, современные материалы обеспечивают термальным струйным головкам достаточно длительный срок службы.

Чтобы уменьшить размер капли и увеличить скорость печати, нужны высокоточные технологии, позволяющие увеличить количество сопел на ширину поверхности. Печатающие головки Canon FINE предлагают впечатляющий объём в 2560 сопел на цвет (15 360 сопел на печатающую головку). Сопла различаются по диаметру, поскольку термальная технология не в состоянии обеспечить формирование капель разного размера. В каждой головке особым образом скомбинированы сопла на 1, 2 и 5 пл.

Hewlett Packard добилась впечатляющей плотности сопел в печатающей головке Edgeline. Конструкция с шириной печати 10,8 см состоит из пяти кремниевых чипов, расположенных в шахматном порядке.

Печатающая головка HP Edgeline

Физическое разрешение достигает 1200 dpi при рабочей частоте 48 кГц. Двойной ряд сопел (по 10 560 на матрицу) позволяет Edgeline наносить два цвета. При печати в один цвет второй ряд остаётся в качестве резервного. В каждой головке, рассчитанной на работу с водными либо латексными чернилами, 5 матриц — в общей сложности 52 800 сопел.

Edgeline устанавливают в латексные принтеры и рулонные ЦПМ от HP. В комплектацию T300 с шириной печати 77 см входят по 70 печатающих головок для каждой стороны запечатываемого полотна. Таким образом, в режиме двухсторонней печати функционирует 7 392 000 сопел, и машина с высокой точностью ежесекундно наносит на запечатываемый материал 148 млрд капель. Все термальные печатающие головки относятся к расходным материалам, срок службы зависит от объёма проходящих через них чернил.

Термальные печатающие головки для настольных струйных принтеров выпускают также Kodak и Lexmark. Часть укомплектованных ими моделей уже снята с производства.

На рынке широкоформатной печати в сегменте струйных принтеров с водными чернилами идёт битва между Canon и HP, единственным пока поставщиком латексных принтеров с термальными печатающими головками. И никто кроме HP пока не предложил термальной печатающей головки в однопроходной конфигурации.

Струйные термальные технологии весьма уверенно чувствуют себя в своей нише, но большая часть рулонных и планшетных принтеров большого и сверхбольшого форматов сейчас представлена моделями с пьезоструйными печатающими головками.

Пьезотехнологии: капля по требованию

Пьезоэлектрические печатающие головки объединяет принцип распыления капель. Благодаря широкому выбору модификаций для разных материалов и сфер применения, они пользуются большой популярностью у производителей струйных принтеров.

Принцип технологии «капля по требованию» основан на изменении формы определённых кристаллов при подаче напряжения. В результате камера деформируется, генерируя импульс. На рынке представлены пьезоэлектрические струйные головки больше чем от десятка производителей.

У струйных технологий масса вариантов применения, полиграфия — лишь один из них. Струйные печатающие головки используют для маркировки и кодирования, нанесения почтовых индексов и адресов, обработки документации, печати и маркировки текстиля, гравирования, фотогальваники, осаждения материалов и высокоточного диспергирования жидкостей.

Струйные печатающие головки можно классифицировать по:

• совместимости с жидкостями (составы водные, масляные, сольвентные, УФ, кислотные);
• рабочей температуре;
• количеству сопел;
• физическому разрешению;
• ширине печати;
• материалу конструкции;
• фиксированной либо переменной капле;
• наименьшему размеру капли;
• экологичности.

Главное различие струйных печатающих головок — в фиксированном либо переменном размере капли. Принтеры с фиксированной каплей называют бинарными. Важно понимать отличия технологий и принципы их работы.

Бинарные печатающие головки выдают капли стандартного объёма. Вариантов море — от 1 пл до 200 пл и более (пиколитр — одна триллионная часть литра). Основное преимущество технологии в том, что большие капли быстрее покрывают запечатываемый материал. Ещё одна особенность печатающих головок с фиксированным размером капли — пониженное разрешение. Поэтому они лучше подходят для крупноформатной печатной продукции, печати по текстилю и других сегментов, где разрешение не имеет первоочередного значения.

Самую маленькую каплю обеспечивают широкоформатные принтеры серии Durst Rho P10: печатающие головки Quadro Array с размером 10 пл предлагают разрешение до 1000 dpi. Струйные головки с размером капли 1 пл рассчитаны не на графику, а на осаждение жидкостей и печатную электронику.

Печатающие головки с фиксированной каплей выгодно отличаются частотой распыления, измеряемой в килогерцах (1000 циклов в секунду). Базирующиеся на этой технологии струйные принтеры бывают 4- и 6-красочной конфигураций. При работе с большими объёмами не стоит забывать, что скорость печати в 4 цвета выше, чем в 6 цветов, а если за один цвет отвечает несколько печатающих головок, принтер вообще будет «летать».

Сейчас идут активные дебаты на тему того, какая из технологий лучше и почему — с фиксированным или с переменным размером капли. Но учитывать в первую очередь нужно практические аспекты: выпускаемая продукция, стоимость принтера, экономически оправданная скорость.

Печатающие головки с переменным размером капли способны на ходу регулировать разрешение печати. Для увеличения капли система объединяет несколько капель базового размера.

Возьмём для примера принтер с базовой каплей в 6 пл. Чтобы получить каплю 12 пл, в камеру с чернилами система отсылает сразу два пульса: капли встречаются в воздухе и сливаются в одну. Доступные для конкретной печатающей головки размеры капли называют «уровнями».

8-уровневая головка формирует капли семи размеров. Пьезоэлектрическая головка с поддержкой 16?ти уровней даст 15 размеров капель. При базовом размере капли в 6 пл доступные варианты получаются простым умножением базовой капли: 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42 пл.

Если проанализировать частоту распыления, окажется, что формирование переменных капель занимает больше времени, что вполне логично. Для 16-уровневой пьезоструйной головки скорость распыления базовой капли составит около 28 кГц. Если для неё же активировать 8 вариантов капель, скорость распыления упадёт до 6,2 кГц. Если задействованы все 16 вариантов, скорость составляет всего 2,8 кГц. Как видим, при переходе от базового уровня к максимально возможным 16-ти уровням количество формируемых капель меньше на порядок. Печатающие головки с переменным размером капли неизменно печатают медленее, чем аналогичные с фиксированной каплей. Зато повышают разрешение мелкого текста и качество печати в целом.

Чтобы увеличить производительность струйных головок с переменной каплей, создатели принтеров увеличивают количество каналов на цвет. Чернильный канал представляет собой ряд сопел, отведённых под конкретный цвет чернил, — типовой вариант для сканирующих и печатающих в один прогон систем.

Под сканирующей печатью здесь подразумевается метод струйной печати, при котором каретка с печатающей головкой перемещается взад и вперёд по поверхности запечатываемого материала, а он подаётся в старт-стопном режиме. В некоторых планшетных принтерах изображение формируется иначе: материал совершает возвратно-поступательные движения под группой печатающих головок, перекрывающих всю ширину печати.

Непрерывная струйная печать — высокие скорости

Непрерывная струйная технология представляет собой бесконтактный вариант высокоскоростной печати, который используется для нанесения переменной информации на движущийся материал. Изначально рассчитанные на добавление дат, текстов и штриховых кодов модули теперь предлагают многокрасочную печать на рулонных материалах. Сложно поверить, но первым эту идею запатентовал в 1867 г. лорд Кельвин.

Принцип технологии следующий: насос подаёт жидкие чернила из резервуара на множество мельчайших сопел, формируя непрерывной поток капель на очень высокой скорости. Скорость формирования и распыления капель контролирует вибрирующий пьезоэлектрический кристалл. Скорость его вибрации называют частотой, которая в данном случае варьируется от 50 до 175 кГц. Каждое сопло выдаёт от 50 000 до 175 000 капель в секунду. Они пролетают через электростатическое поле и уже заряженными попадают в отклоняющее поле, которое направляет их на материал либо в сборочный резервуар для повторного использования. Основной объём капель идёт на переработку, и лишь небольшая часть формирует изображение на отпечатке. Одно из главных преимуществ струйных печатающих головок данного типа — высокая скорость работы.

Kodak Stream — пример технологии непрерывной струйной гибридной печати. Периодические импульсы в нагревательных модулях возле каждого сопла печатающей головки формируют мельчайшие чернильные капли. Регулируя размер и форму импульса, система меняет размер точки и скорость распыления капель. Технология Stream генерирует капли на частоте 400 кГц, не уступая по скорости традиционным рулонным офсетным машинам. Более того, в Kodak уверены, что частоту импульсов реально повысить.

Ближайший конкурент ЦПМ Prosper — струйная рулонная ЦПМ от HP. Теоретическая максимальная частота для неё заявлена на уровне 100 кГц. А для пьезоэлектрических струйных принтеров стандартная частота составляет 25–40 кГц.

В основу технологии Stream легли микроэлектромеханические системы MEMS (они же использовались в печатающих головках HP Edgeline). Современная производственная технология MEMS по принципам напоминает методики изготовления интегральных микросхем, которые задействуют для создания сверхминиатюрных струйных структур на кремнии. Пластина с соплами представляет собой механические элементы, скомбинированные с электроникой на общей кремниевой основе.

Краткие характеристики струйной пьезоэлектрической и термоструйной технологии печати

Самые распространенные сегодня принтеры основаны на струйной технологии: измельченный краситель в виде капель распыляется на материал. Обычно, как и в матричных принтерах, печатающая головка движется поперек направления подачи носителя, формируя полосу изображения, а затем носитель сдвигается для печати следующей полосы. Однако вместо иголок в головке имеется множество сопел для выбрасывания краски.

В струйной технологии печати чернилами сложились две технологических ветви:

• термоструйная, в которой активизация краски и ее выброс происходят под действием нагрева;
• пьезоэлектрическая, в которой выброс краски происходит под давлением, создаваемым колебанием мембраны.

История возникновения

Что такое высокая печать?

Прародителем струйных принтеров является устройство для записи полученных телеграфных сообщений, которое было изобретено Уильямом Томсоном в 1867 году. Принцип действия был основан на управлении падающими на бумагу каплями чернил электростатическими законами.

На основе этой технологии в середине прошлого века инженеры SIEMENS разработали устройство для фиксации информации на бумаге. Устройство имело ряд недостатков, в том числе высокую цену, плохое качество изображения и пятна на бумаге. Но для сейсмографов, электрокардиографов, мультиметров этого качества было достаточно.

Со временем в письме тушью стали использовать пьезоэлектрические законы и кристаллы, которые при прохождении через них электричества могли менять форму и испускать электроны. Кроме того, Canon разработала другой метод подачи чернил на носитель. На них стали воздействовать температуры до 400°С, благодаря этому чернила переходили из жидкого состояния в парообразное и распылялись на бумагу.

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

Как работает пьезоэлектрическая струйная печать

Пьезоэлектрическая струйная печать основана на воздействии на каплю жидкости электрической энергии, которая вызывает мгновенное изменение объема капли и направляет ее движение в нужном направлении. Это позволяет получать высококачественные печатные изображения с высокой точностью.

Какие материалы можно использовать в пьезоэлектрической струйной печати

Пьезоэлектрическая струйная печать может использоваться для печати на широком спектре материалов, включая бумагу, текстиль, пластик, кожу, металл и т.д. Однако, выбор материала зависит от того, какие принтеры используются и для каких целей.

Какие преимущества имеет пьезоэлектрическая струйная печать перед другими видами печати

Пьезоэлектрическая струйная печать имеет ряд преимуществ перед другими видами печати, в том числе высокую точность и качество печати, возможность использовать различные материалы, более быстрой скорости печати, а также экономичность и надежность при использовании.

Можно ли использовать струйную печать для печати на текстиле

Да, пьезоэлектрическая струйная печать может быть использована для печати на текстиле. Для этого нужно использовать специальные краски на водной основе и особенно подготовленные ткани. Эта технология используется, например, для нанесения изображений на футболки, кепки, сумки и другие текстильные изделия.

Строение струйного картриджа

Картридж является одним из расходных материалов струйного принтера. Его основная функция заключается в переносе чернил на бумагу. В обобщенном виде «заправка» картриджа выглядит так:

1. Покрытие.
2. Печатающая головка.
3. Чернильный бак.
4. Чип для считывания уровня чернил и управления форсунками на головке.
5. Дополнительные предметы.

Крышка

Первое, что бросается в глаза при взгляде на картридж, — это пластиковый колпачок, окрашенный в цвет содержащихся в нем чернил. Иногда производитель размещает сверху отверстия для наполнения (они заклеены наклейками) и выхода воздуха.

Головка для печати

Это ключевая деталь, которая напрямую влияет на качество отпечатков. Он размещается непосредственно в картридже или в самом принтере. Головка выглядит как небольшая металлическая пластина на дне картриджа. На поверхности есть насадки — отверстия диаметром меньше волоска. Чем тоньше сопло, тем мельче капля из него выходит. Это напрямую влияет на разрешение получаемого изображения.

Чернила

Следующим важным элементом в письме тушью являются чернила. Каждый производитель печатного оборудования разрабатывает состав чернил для совместимых моделей принтеров. В составе красителя может быть до 14 компонентов, каждый из которых влияет на конечные свойства. Очень важно использовать чистые чернила, так как нежелательные загрязнения забивают сопла, что приводит к выходу принтера из строя.

Все современные принтеры оснащены чипом для считывания данных о расходе чернил, дате изготовления и активации картриджа. Таким образом, производитель усложняет процедуру заправки и подталкивает к покупке следующего нового картриджа. Оригинал, конечно. Многие «умельцы» прибегают к ухищрениям и доливают микросхему после каждой заправки.

Дополнительные элементы

• Пьезоэлектрическая пластина – устанавливается в принтерах с одноименным методом печати. Именно из-за его деформации чернила выталкиваются из сопел на бумагу.
• ТЭНы – устанавливаются в устройствах с пузырьковым и тепловым принципами работы. От термоэлементов чернила нагреваются до нужной температуры, что провоцирует их выброс на носитель.
• Абсорбер (от англ. Absorb — впитывать, впитывать) — губка для поддержания равномерного количества чернил внутри картриджа.

Несмотря на кажущуюся простоту картриджного блока, попытки самостоятельно его заправить или перепрограммировать чип могут повлиять на качество отпечатков и работоспособность блока в целом.

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.

Как принтер понимает, где нужно печатать

В момент отправки задания для печати на принтер, специальный драйвер конвертирует изображение в набор электрических сигналов. Изображение делится на равные квадраты, по интенсивности которых принтер определяет размер капли необходимой для печати.

В процессе печати каждый такой сигнал адресуется определенному соплу и капля наносится на поверхность в нужном месте. Чем выше количество точек на единицу площади, тем выше качество изображения (разрешающая способность). Для обозначения этой величины принято использовать DPI (англ. Dots per inch, точка на дюйм).

Пьезоэлектрическая печать преимущества и недостатки

Как и любые технологии, пьезоэлектрическая печать пьезоэлектрическая струйная цветная имеет недостатки и преимущества.

Преимущества

1. Эта технология дает возможность регулировать размеры точки, таким образом, можно получить нужные параметры изображения, расход краски и скорость печати.
2. Устройства, работающие используют пьезотехнологии, отличаются надежностью и неприхотливостью.
3. По сравнению с матричными принтерами, здесь не требуется большого расхода энергии, для перемещения печатающей головки, поскольку у нее меньше масса.
4. Обеспечивает хорошее качество отпечатка благодаря небольшим размерам капли краски, которая наносится на материал.
5. В сравнении с LED-принтер, струйные более экономически выгодны, и это при фактически одинаковом качестве печати. Особенно это преимущество видно при цветной печати. Кроме этого, струйные принтеры немного дешевле, за LED-аналоги.
6. Пьезоэлектрическая струйная печать дает возможность максимально качественно передать цвета изображения, прекрасно подходит для печати фотографий.

Различия между пьезоэлектрической и термической струйной печатью

Пьезоэлектрическая струйная печать и термическая струйная печать являются двумя основными видами струйной печати. Они имеют некоторые сходства, но также и некоторые ключевые различия.

1. Принцип работы

Ключевое различие между пьезоэлектрической и термической струйной печатью заключается в способе формирования капель чернил.

В пьезоэлектрической струйной печати используются пьезоэлектрические элементы, которые изменяют размер капель чернил путем деформации материала под воздействием электрического поля. Изменение размера позволяет контролировать количество чернил, выпускаемых на бумагу.

С другой стороны, в термической струйной печати используется нагревательный элемент, нагревая чернила и превращая их в пару. Пара образует пузырьки, которые разрываются, выбрасывая капли чернил на бумагу.

1. Преимущества

Пьезоэлектрическая струйная печать:

• Более точное формирование капель, что позволяет получить более высокое качество печати;
• Возможность использовать более широкий спектр чернил, включая специальные типы чернил;
• Меньше шансов засыхания чернил на головке печати.

Термическая струйная печать:

• Более низкая стоимость устройства;
• Высокая скорость печати;
• Меньший размер и вес принтера.

1. Недостатки

Пьезоэлектрическая струйная печать:

• Высокая стоимость устройства;
• Более низкая скорость печати;
• Возможность засыхания чернил на головке печати при длительных периодах без использования.

Термическая струйная печать:

• Ограничения в выборе чернил;
• Возможность засыхания чернил при тормозной печати или периодах без использования;
• Более низкое качество печати из-за формирования более крупных капель.

В зависимости от требований и условий использования, как пьезоэлектрическая, так и термическая струйная печать могут предоставлять решение, которое наилучшим образом подходит для конкретных задач.

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.

Виды струйных чернил

Струйные чернила делятся на несколько категорий. Они различаются по составу, принципу нанесения и напрямую связаны с масштабом будущих оттисков.

• Вода. Эти чернила делятся на две группы: на основе красителя (Dye) и пигментные (Pigment). Чернила на красителе привлекают пользователей своей низкой ценой и высокой яркостью, в то же время стойкость получаемых отпечатков к воде и УФ-лучам далека от совершенства. Кроме того, не вся бумага подходит для печати этими чернилами.Их состав достаточно прост: водный раствор красителя и добавки, регулирующие физические свойства. Водные пигментные чернила состоят из смеси нерастворимых частиц пигмента, растворителя и связующего вещества.

  По яркости они значительно уступают краскам на красителях, но значительно превосходят их по стойкости к воздействиям окружающей среды. Важная точка! Для печати всеми типами чернил на водной основе требуется специальное покрытие носителя.

• Твердый. Это цветные восковые стержни с полимерными включениями. Отлично наносится и держится на любой поверхности без специального покрытия (бумага, пленка, грубая ткань). Твердотельные отпечатки получаются достаточно яркими, устойчивыми к растеканию и смазыванию.Но есть и минусы: большое энергопотребление, светочувствительность, высокая цена оборудования. Наиболее популярными моделями твердотельных принтеров являются Xerox ColorQube и Xerox Phaser.
• Сублимация. Их чаще всего используют при печати на синтетических тканях с содержанием полиэстера не менее 50%, но они хорошо работают и на заранее подготовленных твердых поверхностях (стекло, керамика, металл).Пигмент в этих чернилах имеет тонкую структуру и практически нерастворим в воде. Сублимационная печать, выполненная с соблюдением технологии, отличается насыщенностью цветов, высокой стойкостью и долговечностью. Сублимационная печать выполняется только на пьезоэлектрических принтерах.
• Масло. Не самый популярный вид чернил из-за высокой стоимости. Основные преимущества: яркость и насыщенность отпечатков, высокая устойчивость к агрессивным факторам (УФ-лучи, влага, механическое трение). Поэтому масляные краски в основном используются для коммерческой полиграфии.Поверхность носителя имеет большое значение. Он должен быть таким, чтобы чернила не растекались. Лучше всего подходит матовая, рыхлая и немелованная бумага.
• Растворитель. Они содержат растворитель (циклогексанол) и красящий пигмент. Используется только в принтерах с пьезоэлектрическим методом печати. Отпечатки, сделанные сольвентными чернилами, сохраняют свой срок годности примерно три года.Именно поэтому они широко используются в полиграфии наружной рекламы. Специальные покрытия не требуются. Сегодня на смену токсичным сольвентным чернилам пришли экосольвентные и биосольвентные чернила с минимальным процентным содержанием летучих соединений.