Вконтакте
Одноклассники
Технология термоструйной печати основана на свойстве чернил увеличиваться в объёме при нагревании. Разогретые чернила, увеличиваясь в объёме, выталкивают в сопла печатающей головки принтера микроскопические чернильные капли, которые формируют изображение на бумаге. В общем виде технология термоструйной печати представлена ниже.
Технология термоструйной печати
Термоструйная печать – это наиболее популярная технология струйной печати, которая используется при производстве 75 % струйных принтеров.
Удельный вес принтеров, использующих термоструйную технологию печати
Наибольший вклад в развитие технологии термоструйной печати внесли корпорации Canon и HP , которые в 70-х годах ХХ века независимо друг от друга разработали две технологии печати: Bubble Jet (Canon) и Thermal Inkjet (HP).
Технологии термоструйной печати
Технология термоструйной печати Bubble Jet была представлена на суд общественности в 1981 году на выставке «Grand Fair». В 1985 году с использованием инновационной технологии был выпущен легендарный монохромный принтер Canon BJ-80, в 1985 году – первый цветной принтер Canon BJC-440.
Схематичное изображение технологии струйной печати Bubble Jet
Суть технологии струйной печати Bubble Jet заключается в следующем. В каждое сопло печатающей головки встраивается терморезистор (нагреватель) для мгновенного разогрева чернил, которые при температуре свыше 500°С, испаряясь, образуют пузырь, выталкивающий каплю чернил наружу. Затем терморезистор отключается, чернила охлаждаются и пузырь исчезает, а зона пониженного давления затягивает новую порцию чернил.
Интересно, что чернила разогреваются до температуры 500°С всего лишь за 3 микросекунды, а капли вылетают из сопла со скоростью 60 км/ч. Ежесекундно в каждом сопле печатающей головки цикл нагревания и охлаждения чернил повторяется 18 тысяч раз.
Вторая технология струйной печати - Thermal Inkjet – начала разрабатываться компанией HP в 1984 году, но первый принтер ThinkJet, основанный на данной технологии печати, был внедрён в массовое производство значительно позднее.
Схематическое изображение технологии струйной печати Thermal Inkjet
Технология Thermal Inkjet основана на том же принципе печати, что и технология Bubble Jet, с той лишь разницей, что в принтерах, использующих технологию Bubble Jet, терморезисторы расположены в микроскопических соплах печатающей головки, а в принтерах, использующих технологию Thermal Inkjet, они находятся непосредственно за соплом.
Таким образом, технологии Bubble Jet и Thermal Inkjet различаются лишь в деталях.
Основными преимуществами термоструйной печати перед пьезоструйной являются отсутствие движущихся механизмов и стабильность работы. Наряду с этим термоструйная печать имеет один существенный недостаток: она не позволяет контролировать размер и форму чернильных капель. Кроме того, когда чернильные капли вылетают из сопла печатающей головки, вместе с ними вырываются капли-спутники (сателлиты), образующиеся при закипании чернил. Появление таких «спутников» может быть спровоцировано нестабильной вибрацией чернильной массы во время её выброса из сопла. Именно капли-спутники являются причиной образования нежелательного контура («чернильного тумана») вокруг отпечатка и смешения цветов в графических файлах.
Среди всех технологий создания изображения, свою популярность завоевал струйный способ печати.
Его применяют в принтерах, в том числе широкоформатных.
Преимуществом такой технологии является то, что капля краски формируется только в нужный момент, что позволяет получить высококачественные изображения.
Термическая струйная печать что это
В этой статье расскажем, термическая струйная печать что это, ее преимущества, принцип работы, и в каких случаях применяется.
Готовое изображение состоит из большого количества микроскопических точек краски различного цвета (цветная струйная термическая печать).
В момент, когда нужно нанести изображение, в микроскопической камере сопла находится краска, которую нужно каким-то образом вытолкнуть на поверхность запечатываемого материала (например, бумаги).
Термический способ печати заключается в том, что в камере находится нагревательный элемент, на который в момент печати поступает ток. Продолжительность одномоментного включения тока составляет малый период, до 2 миллионных доли секунды.
Под его действием элемент нагревается, температура краски увеличивается до 500º, увеличивается объем краски в сопле, что повышает давление в камере, из нее выталкивается нужна порция красителя. Есть информация, что в камере, в момент нагревания образуется давление больше 100 атмосфер, что достаточно много.
После этого образуется вакуум, который способствует втягиванию новой порции краски. Этот процесс повторяется по несколько тысяч раз в секунду.
Оборудование для термической струйной печати
Этот способ печати применяется в подавляющем большинстве струйных принтеров. Технология была представлена на рынок в начале 80-х годов прошлого века. Ведущими производителями являются компании Canon, HP, Lexmark.
Современное оборудование позволяет формировать капли размером до 35-40 мкм, что дает возможность получить высококачественное и детализированное изображение.
Как правило, в термических принтерах есть две печатающие головки. Одна предназначена для печатания черной краской, а другие для цветной печати (голубая, пурпурная и желтая краски).
В одной печатающей головке, в зависимости от модели, может быть до нескольких сотен сопел.
В зависимости от модели, головки могут быть неразрывно соединены с картриджами или встроенные в принтер, то есть многоразового пользования. Последний вариант дает возможность быть более уверенным в качестве печати, ведь этот элемент не успевает выработать свой ресурс. Но таким образом цена печати становится больше.
Преимущества и недостатки термической печати
Термическая струйная печать широко применяется в печатной технике, благодаря:
- малошумность работы оборудования,
- обеспечивает высокое качество и разрешение печати,
- технология печати термическая струйная позволяет получить надежные печатающие головки,
- стабильность работы принтеров на этой технологии,
- высокая скорость печатания.
Недостатки термического печати:
Не всегда удается точно регулировать размер полученных капель,
В процессе работы могут образуются капли спутники, которые ухудшают качество полученного изображения,
Печатная головка иногда требует чистки,
Желательно выбирать специальную бумагу, который уменьшит растекания краски и коробление бумаги,
Дорогие картриджи с краской. Хотя некоторые рискуют и заказывают неоригинальные, которые немного дешевле.
Вывод
Струйная термальная печать дает возможность получить профессиональную печать по невысокой цене. Качество полученного изображения зависит от точности изготовления сопла, строения эжекционной камеры. Также, на получить изображения влияют характеристики используемого красителя (вязкость, поверхностное натяжение, способность к нагреву и испарения).
Надеемся, вам была интересна эта статья, которая дала ответ на вопрос: термическая струйная печать что это и в каких случаях применяется.
Сегодня на рынке печатных девайсов существует две основных технологии печати: пьезоэлектрическая и термоструйная.
Пьезоэлектрическая технология печати разработана на возможности пьезокристаллов деформироваться под влиянием на них электричества. Из-за использования данной технологии стало возможно осуществлять контроль за печатью, а именно: следить за размером капли, за скоростью ее выхода из дюз, а также за толщиной струи и т.д. Одно из преимуществ такой системы - это то, что можно управлять размером капли. Данная способность позволяет получать более качественные изображения.
На сегодняшний день специалистами было доказано, что надежность таких систем значительно выше, чем другие системы струйной печати.
При использовании данной технологии качество печати получается очень высоким. Даже универсальные и недорогие модели позволяют получить изображения высочайшего качества и высокого разрешения. Также самым главным плюсом ПУ с пьезосистемой является высокая цветопередача, которая позволяет изображению выглядеть ярко и насыщенно.
Технологии компании Epson - качество, проверенное временем
Печатающие головки струйных принтеров EPSON - это высококачественная разроботка, именно этим собственно и объясняется их высокая цена. Если использовать пьезоэлектрическую систему печати, тогда вам гарантирована надежная работа печатающего устройства, а печатающая головка не засыхает и не засоряется, благодаря тому, что она минимально контактирует с воздухом. Пьезоэлектрическая система печати была разработана и внедрена компанией EPSON, патент на использование данной системы имеет только компания EPSON.
Термоструйный принцип печати используется в печатающих устройствах Canon, HP, Brother. Посредство нагревания чернил происходит их поступление на бумагу. Посредством электрического тока идет пропорциональное нагревание жидких чернил, чем и обуславливается название данного метода печати - термоструйного. Повышение температуры воспроизводит нагревающийся элемент, который располагается внутри термоконструкции. При сильном повышении температуры основная часть краски испаряется, в конструкции быстро повышается давление, и из термокамеры через прецизионный дюз выходит небольшая капля краски. Этот процесс повторяется неоднократно по истечению одной секунды.
Основным недостатком термоструйного способа, является то, что при подобной технологии печати в печатающей головке принтера образуется достаточно большое количество осадков, которые со временем могут вывести ее из строя. Также эта накипь со временем сильно забивает дюзы, что приводит к потере качества и скорости печати принтера.
Также устройства, которые используют термоструйную печать, из-за постоянных температурных скачков, портятся печатающие головки, так как она банально сгорает под действием огромной температуры. Это является главным недостатком таких устройств. Период эксплуатации ПГ МФУ Epson абсолютно идентичный сроку службы самого устройства. Это стало возможным благодаря высококачественным материалам из которых разработана печатающая головка. Покупателям, которые пользуются, термоструйной печатью часто придется менять печатающую головку, так как из-за высокой температуры она зачастую будет сгорать, что в значительной мере увеличит финансовые расходы. Качество печатающей головки будет иметь также огромное значение, если пользователи используют перезапрвляемые картриджи .
Использовать струйный принтер Epson совместно с перезаправляемыми картриджами очень выгодно, так как повышается качество работы принтера и уменьшается себестоимость каждого напечатанного изображения.
Печатающая головка принтеров EPSON, имеет огромное значение не только для стабильной работы принтера. Качество ПГ позволяет увеличить качество печати и ее скорость. Также, если печатающая головка не будет контактировать с воздухом и засыхать пользователю не придется ее менять, а соответственно тратить средства зря.Устройства, которые используют термоструйный принцип работы могут сильно перегреваться, а соответственно перегреваться может и печатающая головка, которая при сильном перегреве может банально сгореть и выйти из стоя.
Как показывают многочисленные проверки и тестирования, для того, чтобы печать была как можно экономнее и при этом была яркой и эффектной инженеры рекомендуют использовать печатающие устройства EPSON с СНПЧ. Устройства EPSON работают с системой НПЧ гораздо дольше и эффективней, чем другие ПУ аналогичной цены от других компаний-производителей.
Компания Epson - надежный производитель качественной продукции, которая облегчит работу и сделает ее намного продуктивней.
Некоторые из открытий или изобретений, уже давным-давно ставшие
привычными, со временем обрастают разнообразными красивыми мифами и легендами.
В одном из таких повествований рассказывается о сотруднике небольшой исследовательской
лаборатории, принадлежавшей крупной компьютерной фирме. После бессонной ночи,
проведенной в работе над новой капризной конструкцией какой-то электронной штуковины,
этот сотрудник по невнимательности положил паяльник рядом с наполненным канифолью
шприцем (хочется приписать, что в нем были чернила, но это не так). Естественно,
в итоге была испорчена спецодежда, но самое главное - возникла идея термоструйной
печати. Белый халат с пятном отправился в химчистку, а струйная технология стараниями
Canon, Hewlett-Packard, Epson, Lexmark и других компаний пришла в офисы и дома,
поражая своей доступностью и красочностью.
Почему струйник?
В последние несколько лет компьютерная индустрия переживает самый настоящий чернильный бум. Струйные принтеры для многих пользователей являются наиболее доступными и универсальными печатающими устройствами. Получаемые на них изображения во многих случаях превосходят по качеству типографские оттиски, а максимальная скорость печати уже вплотную приблизилась к показателям производительности младших моделей лазерных принтеров. Сравнимая с любительскими фотографиями из мини-лабов полноцветная фотореалистичная струйная печать стала главным козырем производителей струйных принтеров в борьбе за привлечение новых покупателей.
В погоне за покупателем и на зависть конкурентам постоянно уменьшается размер капель и разрабатываются новые технологии для улучшения цветопередачи. От новых названий и логотипов голова уже идет кругом. Естественно, что у наиболее любознательных возникает вопрос: так уж уникальны все принципы и идеи, которыми гордится каждый из производителей?
В гордом одиночестве
Уже довольно давно в этом секторе рынка образовалось два лагеря. В одном единолично правит бал Epson с пьезоэлектрической технологией, а в другом собрался целый альянс приверженцев «кипящих чернил».
В основе пьезоэлектрического метода печати лежит свойство некоторых кристаллических веществ изменять свои физические размеры под действием электрического тока. Самым ярким примером служат кварцевые резонаторы, применяемые во многих электронных устройствах. Это явление было использовано для создания миниатюрного насоса, в котором изменение напряжения вызывает сжатие небольшого объема чернил в узком капиллярном канале и моментальный выброс его через сопло.
Печатающая головка пьезоэлектрического струйного принтера должна иметь высокую надежность, поскольку в силу довольно большой стоимости она практически всегда встроена в принтер и не меняется при установке нового чернильного картриджа, как это происходит в случае термической струйной печати. Такая конструкция пьезоэлектрической головки имеет определенные преимущества, но при этом существует постоянная опасность выхода принтера из строя по причине попавшего в систему подачи чернил пузырька воздуха (что может произойти при смене картриджа) или обычного простоя в течение нескольких недель . При этом сопла закупориваются, качество печати ухудшается, а для восстановления нормальных режимов требуется квалифицированное обслуживание, которое часто невозможно провести вне сервисного центра.
Не отрываясь от коллектива
Пока Epson шла своим собственным путем, периодически удивляя компьютерное сообщество очередным прорывом, остальные игроки рынка струйной печати не менее успешно применяли печатающую головку иной конструкции. Большинство из них считают свои разработки уникальными, хотя их суть до банального проста, а разница зачастую заключается лишь в названии.
Так, Canon использует термин Bubble-Jet, который вольно можно перевести как «пузырьковая печать». Остальные же не стали городить огород и согласились с более привычным словосочетанием «термоструйная печать».
Термические струйные принтеры работают подобно гейзеру: внутри камеры с ограниченным объемом чернил благодаря миниатюрному нагревательному элементу образуется пузырек пара, который мгновенно увеличивается в объеме, выталкивая каплю красителя на бумагу.
Применяя такую технологию, нетрудно получить миниатюрные печатающие элементы, расположенные с большой плотностью, что сулит разработчикам потенциальное увеличение разрешающей способности с солидным запасом на будущее. Однако у термической струйной печати есть и оборотная сторона. Из-за постоянного перепада температур постепенно происходит разрушение печатающей головки, и в результате ее приходится заменять вместе с чернильным картриджем.
Больше названий - громких и разных!
Пузырьки пузырьками, а простыми картинками уже давно никого не удивить. Вот и приходится бороться за каждый пиколитр в капле, за каждый оттенок на бумаге. Но способов, позволяющих повысить качество конечного изображения, на самом деле не так уж и много. Самый очевидный и доступный вариант заключался в увеличении количества цветов чернил. К четырем базовым цветам (черному, голубому, малиновому и желтому) многие производители добавили еще два - светло-голубой и светло-малиновый. В итоге появилась возможность воспроизводить более светлые оттенки, не уменьшая плотность наносимых на бумагу точек, что позволило сделать растровую структуру изображения на светлых участках, где она особенно хорошо различима, менее заметной. В Canon такую технологию назвали PhotoRealism, в Hewlett-Packard - PhotoREt, а в Epson - Photo Reproduction Quality.
Но прогресс, стимулируемый конкурентной борьбой, не стоит на месте. Следующий шаг на пути к идеалу был сделан путем уменьшения и динамического изменения размеров чернильной капли, а вместе с ней и конечной точки на бумаге. Управляя объемом «порции» наносимых на бумагу чернил, можно добиться более светлых оттенков, не увеличивая расстояния между точками. Это дает возможность сделать растровую структуру еще менее заметной.
Без дополнительных ухищрений и значительного изменения технологического процесса подобного эффекта могла добиться разве что Epson. Дело в том, что принцип работы пьезоэлектрической головки позволяет управлять размером капли, изменяя величину управляющего напряжения, прикладываемого к пьезоэлементу. Эта технология получила название Variable Dot Size. Ну а приверженцам пузырьковой печати пришлось серьезно поработать над изменением конструкции сопел. В каждом из них разместили несколько нагревательных элементов разной мощности.
Включая их по одному или все одновременно, можно получать капли различных размеров, как это и происходит в современных термических струйных принтерах. Canon окрестила свои разработки в этой области Drop Modulation, а HP применила уже готовое название с дополнительными индексами - PhotoREt II и PhotoREt III. Помимо возможности управления размером капли появилась и возможность последовательного нанесения нескольких капель в одну и ту же точку поверхности листа бумаги.
Но качество печати зависит не только от технического совершенства конструкции самого принтера, но и от других, не менее значимых факторов.
За линией струйного фронта
С увеличением разрешающей способности и скорости печати выяснилось, что погоня за улучшением этих характеристик сама по себе значительного выигрыша дать не сможет, если не улучшить носитель изображения, то есть бумагу. Казалось бы, что может быть проще бумаги? Но не тут-то было! Любые «хитрые» технологии будут бессильны, если в лоток принтера положить простую офисную бумагу.
Прекрасный лист формата А4, от вида и запаха которого с удовольствием начинает урчать любой лазерный принтер, оказывается совершенно неподготовленным к потокам разноцветных чернил, извергаемым на него из сотен сопел.
Поверхность обычной бумаги имеет волокнистую структуру, что обусловлено технологией ее производства. В итоге миниатюрные, строго рассчитанные по размеру капли начинают растекаться по поверхности самым непредсказуемым образом. При этом совершенно не важно, какая печать используется - термическая или пьезоэлектрическая. Одним из решений этой проблемы является использование пигментных чернил, представляющих собой взвесь дисперсных частиц в бесцветном жидком носителе, поскольку твердые частицы не могут проникнуть во внутренние слои и растечься по волокнам бумаги.
Чернила на пигментной основе позволяют получать яркие и насыщенные оттенки, однако есть у них и определенные недостатки, в частности низкая стойкость к внешним воздействиям.
Технология струйной печати такова, что наилучшего результата можно достичь только при использовании специальной бумаги. Фотографии на обычной бумаге выглядят более блеклыми и менее четкими. В отличие от обычной бумага со специальным покрытием и так называемая фотобумага имеют несколько специальных слоев. Распечатки на ней практически неотличимы от фотографий, полученных при печати с использованием химического фотопроцесса.
Простая бюджетная бумага для струйной печати, как правило, имеет плотность 90-105 г/м 2 , относительно небольшую толщину и прекрасный показатель белизны. Вследствие специальной обработки лицевой или обеих сторон такая бумага более устойчива к капризам чернил 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 многослойное произведение современных технологий. Каждый из слоев выполняет определенные функции.
Нижний слой является основанием, обеспечивающим прочность и жесткость документа. Следующий слой играет роль оптического отражателя, придавая изображению яркость и белизну. Далее располагается основной связующий керамический или пластиковый слой, составляющий множество вертикальных каналов без длинных волокнистых образований вдоль поверхности листа и обеспечивающий необходимую плотность чернил в печатаемой точке. На абсорбент наносится последний, глянцевый или матовый защитный слой, придающий поверхности прочность и защищающий ее от внешних воздействий.
В процессе печати керамические частицы поглощают чернила, не давая им растекаться по поверхности. В результате форма точек и их ориентация остаются неизменными. Кроме того, можно не бояться случайного попадания влаги, поскольку глубокие и расположенные строго вертикально микрокапилляры сводят вероятность растекания к минимуму.
Специальная бумага для струйных принтеров стала панацеей от многих бед, но, к сожалению, довольно дорогой. Хочется, конечно, но... А потратиться стоит, чтобы хоть раз сравнить «небо» и «землю».
КомпьютерПресс 11"2001
Струйная технология появилась в середине 1980-х как результат попытки избавиться от недостатков двух доминировавших в то время способов печати: матричной и лазерной (электрографической). Лазерная печать была неприемлемо дорогой, причем о цвете еще и не мечтали (да и в настоящее время, хотя цветные лазерники стали доступными, но в области фотоотпечатков не имеют никаких шансов обойти струйники). А струйная печать возникла как дешевая альтернатива для печати офисных документов, лишенная недостатков матричных принтеров - медленных, шумных и дававших отпечатки невысокого качества.
Идея, которая, видимо, почти одновременно (около 1985 года) пришла в голову инженерам компаний Hewlett-Packard и Canon, заключалась в том, чтобы заменить иголку, ударяющую в матричных принтерах по бумаге через красящий слой на ленте, каплей жидких чернил. Объем капли следовало рассчитать так, чтобы она не растекалась и создавала точку определенного диаметра. Реальную жизнь эта технология получила, когда придумали удобный способ формирования дозированной капли - термический.
Способ термической струйной печати фактически монополизирован компаниями Canon и Hewlett-Packard, которые владеют большинством патентов на эту технологию, остальные компании лишь лицензируют ее, внося свои небольшие изменения. При этом HP использует выражение "термический чернильно-струйный" (thermal ink-jet) способ печати, а Canon предпочитает термин "пузырьковый струйный" (bubble-jet).
Хотя между ними есть различия, но принципиально они идентичны.
На рис. 1 показан процесс термической струйной печати в виде условной кинограммы цикла работы форсунки (иногда их называют эжекторами). В стенку камеры встроен миниатюрный нагревательный элемент (выделен красным на верхнем кадре), который очень быстро нагревается до высокой температуры (500 °С). Чернила вскипают (второй кадр), в них образуется большой паровой пузырь (следующие два кадра) и резко растет давление - до 120 атмосфер, отчего чернила выталкиваются через сопло со скоростью более 12 м/с в виде капли объемом около 2 пиколитров (это две тысячные от миллиардной доли литра). Нагревательный элемент к этому моменту выключают, и пузырь вследствие падения давления схлопы вается (нижние кадры). Все происходит очень быстро - за несколько микросекунд. Чернила подаются в форсунку за счет капиллярных сил (что гораздо медленнее), и после заполнения форсунки новой порцией система готова к работе. Весь цикл занимает примерно 100 мс, то есть частота выброса капель составляет 10 кГц, а в современных принтерах - раза в два больше.
Такая автономно управляемая форсунка входит в состав печатающей головки, расположенной на движущейся поперек листа каретке, наподобие печатающего узла матричного принтера. При диаметре форсунки 10 мкм плотность размещения получается 2500 сопел на дюйм; в одной головке может быть от нескольких сотен до нескольких тысяч форсунок. В современных скоростных устройствах стали применять неподвижные головки - чтобы исключить самый медленный во всем этом процессе этап поперечного движения каретки. Например, HP выпускает высокопроизводительные фотокиоски, в которых головки составлены в блоки по всей ширине листа.
В принтерах Canon термический элемент расположен сбоку камеры (как на рис. 1), а у HP (и Lexmark) - сзади. Возможно, это различие обусловлено исходными идеями: согласно корпоративным легендам, инженер Canon уронил паяльник на шприц с краской (то есть шприц нагрелся сбоку), а исследователи из HP заимствовали принцип у электрочайника, у которого подогрев с торца. Так это или нет, боковое расположение позволяет Canon устанавливать два термических элемента на форсунку, что повышает быстродействие и управляемость размером капли, но усложняет и удорожает конструкцию.
Более дорогие "пузырьковые" головки Canon многоразовые и встроены в принтер. Головки HP проще в изготовлении, потому традиционно встраивались прямо в картридж и с ним же выбрасывались. Это гораздо удобнее, так как гарантирует качество печати (головка просто не успевает выработать ресурс) и высокую надежность узла. Однако при таком подходе совершенствование головок приводит к удорожанию картриджей, поэтому многие современные принтеры HP имеют отдельные головки, как у Epson или Canon. Так, Photosmart Pro B9180, сегодняшний флагман "домашних" фотопринтеров от HP, имеет заменяемые отдельные головки, а его более дешевый аналог Photosmart Pro B8353 - головки, встраиваемые в картридж.