Струйный принтер (Inkjet printer) — принтер, в котором изображение наносится на бумагу путём распыления жидких красителей — чернил. Хорошо передаёт полутона и цветные изображения, но имеет меньшую скорость печати, чем лазерный принтер, и меньшее разрешение.
История
В 1981 году термическая технология струйной печати была представлена на выставке Canon Grand Fair. В 1984 году был представлен первый монохромный коммерческий принтер, сделанный по такой технологии — HP ThinkJet. В 1988 году появился первый цветной принтер — Canon BJC-440 формата A2 с разрешением 400 dpi.
Принцип действия Струйный принтер является безударной разновидностью точечно-матричного принтера. В струйном принтере изображение строится из отдельных точек, которые формируются за счёт попадания на бумагу капель жидкого красителя.
Подача красителя Печатающие головки струйных принтеров создаются с использованием следующих типов подачи красителя:
Непрерывная подача (Continuous Ink Jet) — подача красителя во время печати происходит непрерывно, факт попадания красителя на запечатываемую поверхность определяется модулятором потока красителя. Утверждается, что патент на данный способ печати выдан Вильяму Томпсону (William Thomson) в 1867 году. В технической реализации такой печатающей головки в сопло под давлением подаётся краситель, который на выходе из сопла разбивается на последовательность микрокапель (объёмом нескольких десятков пиколитров), которым дополнительно сообщается электрический заряд. Разбиение потока красителя на капли происходит расположенным на сопле пьезокристаллом, на котором формируется акустическая волна (частотой в десятки килогерц). Отклонение потока капель производится электростатической отклоняющей системой (дефлектором). Те капли красителя, которые не должны попасть на запечатываемую поверхность, собираются в сборник красителя и, как правило, возвращаются обратно в основной резервуар с красителем. Первый струйный принтер, изготовленный с использованием данного способа подачи красителя, выпустила Siemens в 1951 годуFACT SHEET — Piezo Common Rail Diesel Injection .
Подача по требованию (Drop-on-demand) — подача красителя из сопла печатающей головки происходит только тогда, когда краситель действительно надо нанести на соответствующую соплу область запечатываемой поверхности. Именно этот способ подачи красителя и получил самое широкое распространение в современных струйных принтерах. На данный момент существует две технические реализации данного способа подачи красителя: Пьезоэлектрическая (Piezoelectric Ink Jet) — над соплом расположен пьезокристалл с диафрагмой. Когда на пьезоэлемент подаётся электрический ток, он изгибается и тянет за собой диафрагму — формируется капля, которая впоследствии выталкивается на бумагу. Первый принтер выпустила Siemens в 1977 году. А широкое распространение технология получила в струйных принтерах компании Epson. Технология позволяет изменять размер капли за счёт более крупных сопел, что, с другой стороны, приводит к более низкому разрешению печати нежели у термоструйной печати. Термическая (Thermal Ink Jet), также называемая BubbleJet — Разработчик — компания Canon. Принцип был разработан в конце 1970-х годов. Сначала разработчики команды Итиро Эндо (Ichiro Endo), инженера Canon, хотели использовать более старую технологию струйной печати (пьезоструйную), но случайно заметив, как паяльник заставляет выстрелить чернила из нагреваемого шприца, придумали свою технологию термоструйной печати. В сопле расположен микроскопический нагревательный элемент, который при прохождении электрического тока мгновенно нагревается до температуры около 500 °C, при нагревании в чернилах образуются газовые пузырьки (англ. — bubbles — отсюда и название технологии), которые выталкивают капли жидкости из сопла на носитель. В 1981 году технология была представлена на выставке Canon Grand Fair. В 1985 году появилась первая коммерческая модель монохромного принтера — Canon BJ-80. В 1988 году появился первый цветной принтер — BJC-440 формата A2, разрешением 400 dpi.
Конструкция
Картридж принтера
Краситель (чернила, тонер), используемый в принтере, обычно хранится в картриджах.
Производители принтеров рекомендуют заправлять их принтеры чернилами/тонером их же производства, однако технически предотвратить использование чернил/тонера от сторонних производителей сложно (как и сделать автомобиль, работающий только на бензине от производителя автомобиля). Покупка так называемых фирменных картриджей обходится дороже, чем перезаправка картриджей чернилами или тонером от сторонних производителей.
Существует целая отрасль производителей чернил, которые поставляют их производителям принтеров по OEM-соглашениям, а также напрямую пользователям под своей торговой маркой, например, inktec, ink-mate. В современных моделях принтеров Canon используются картриджи Fine со встроенным чипом, который контролирует уровень расхода чернил. Но это не мешает перезаправке таких картриджей, даже без перепрограммирования чипа, если после перезаправки остаётся информация, что чернила закончились, принтер печатать не отказывается, лишь сообщает об низком уровне чернил.
Картриджи допускают неоднократную их заправку при соблюдении определённых требований. При этом требуются совместимые чернила, также часто приходится прибегать к мерам по прочистке головки.
Часто под картриджем понимают совмещённую (монолитную) систему головка плюс чернильница. Однако есть и распределённая система, где в качестве картриджа выступает только сменная чернильница. Некоторыми сторонними производителями сменные чернильницы выполнялись в виде перезаправляемых картриджей (ПЗК), где предусматривалось специальное отверстие для удобной дозаправки. Материал такого ПЗК — обычно прозрачный пластик для удобного контроля уровня чернил. Идея ПЗК впоследствии трансформировалась в идею т. н. СНПЧ.
Печатающая головка струйного принтера
Печатающая головка — деталь принтера, предназначенная для нанесения чернил на поверхность запечатываемого материала. Печатающая головка является дорогостоящей деталью принтера. Для надёжной и стабильной работы печатающей головки необходимо использовать краску надлежащего качества, кроме этого, следует соблюдать условия хранения чернил (некоторые виды чернил нельзя перемораживать или перегревать). Следует соблюдать сроки хранения чернил (не использовать просроченные). Печатающую поверхность головок следует беречь от зацепов об материал и царапин. Своевременная замена чернильных фильтров заметно снижает скорость засорения голов.
Классификация:
Термические (пьезопластические) печатные головки. Используются преимущественно в офисных струйных принтерах, используются в китайских водно-пигментных интерьерных принтерах. Отличаются простотой, дешевизной, невысокой надёжностью. Пьезоэлектрические (пьезокерамические) печатные головки. Используются в офисных струйных принтерах, в большинстве типов струйных принтеров производственного назначения.
Классификация пьезоэлектрических (пьезокерамических) печатных голов:
Головки для печати водными и водно-пигментными красками. Головки для сольвентной печати. Используются для печати чернилами на основе сольвента и других агрессивных растворителей. Корпус и все детали головок, предназначенных для сольвентной печати, максимально устойчивы к воздействию химически агрессивных веществ. Головки для УФ-печати. В отличие от головок, предназначенных только для сольвентной печати, в большинстве случаев имеют встроенный модуль предварительного нагрева чернил (УФ-чернила при нагреве легко разжижаются). УФ-головки оборудованы двумя входами для подачи чернил в чернильную камеру и сквозной промывки чернильной камеры в случае оседания твёрдого осадка чернил (в УФ-печати часто используется белая краска, содержащая цинковый (оксид цинка) или титановый пигмент (оксид титана(IV)) или соли свинца, отличительной особенностью которых является способность давать осадок, поэтому к белому каналу как правило пристраивают рециркуляцию.
Условия качественной работы печатающей головки:
При печати на внешней поверхности печатающей головки не должно быть загрязнений, так как грязь может закрывать часть дюз, и вместо впрыска на материал некоторые капли будет задерживаться о препятствие. Кроме этого, прилипший к головке ворс (волосок) может смазывать невысохшую краску, оставляя грязные полосы. В чернильной камере печатающей головки не должно быть пузырьков воздуха. За дегазацию отвечает фильтр. Головка, подобно любому жидкостному насосу, не способна эффективно прокачивать воздух, и пузырьки воздуха, попадая в дюзы, застревают там и дальше не прокачиваются. Давление на входе в печатающую головку должно быть отрицательным, небольшим. При чрезмерном отрицательном давлении головка засасывает воздух (обратно через дюзы). При малейшем положительном давлении чернил на головке сразу образуются капли. Возможность регулировки и способ регулировки отрицательного давления зависят от конструкции системы подачи чернил. На дешёвых настольных принтерах с вставными картриджами во многих случаях регулировка давления не предусмотрена. Печатающая головка должна быть достаточно близко к печатаемому материалу, чтобы разлёт чернильных капель был незначителен. Напряжение на пьезоэлементах печатающей головки должно быть достаточным для того, чтобы угол разлёта капель был минимален. Всё зависит от производителя оборудования и качества содержания и обслуживания принтера. Напряжение на пьезоэлементах не должно быть выше величины, при которой от чрезмерно резкого срабатывания пьезоэлементов в чернильной камере краска буквально вскипает, «завоздушивая» головку. Подобный эффект наблюдается, когда головка начинает излучать ультразвук, что свидетельствует о перегреве пьезоэлемента. В то же время, термоструйные печатающие головки работают именно на этом эффекте.
Сравнительные характеристики некоторых печатающих головок: Наименование головкиТип используемых чернилКоличество дюзРазмер капли, плМаксимальная частота работы дюз, кГцПлотность расположения дюз, дюз/дюймXaar 128-40Сольвент, масляные128408,3185Xaar 382-35 «Proton»Сольвент, масляные, UV382359,2180Epson DX5/DX7Экосольвент, водно-пигментные, УФ1440 (8 чернильных каналов по 180 дюз)3,5 — 22?180 на каждый каналSpecta 128 «SkyWalker»Сольвент, масляные128501650Specta 512/15 «Polaris»Сольвент, масляные, УФ512 (два печатающих модуля по 256 дюз)15?Два печатающих модуля по 100 (суммарная плотность 200) Головки Specta 128 «SkyWalker» и Xaar128 имеют один чернильный вход и не имеют встроенных нагревательных элементов или датчиков, способных регулировать внешний нагрев головки, необходимый для разжижения УФ чернил. Они малопригодны для УФ печати.
Головки Epson DX5 и DX7 в ряде случаев используются на УФ принтерах, но лишь из-за того, что они очень дешёвые. При использовании УФ краски они выходят из строя гораздо чаще, чем головки Konica или Spectra, но дешевизна головок Epson сводит к минимуму разницу в финансовых затратах на замену голов.
Чернильный насос струйного принтера