Основа метода струйной печати заключается в нанесении (набрызгивании) на поверхность носителя микроскопических капелек . В свою очередь, капельки краски смешиваются, растекаются по бумаге и впитываются - так формируется необходимое изображение. Поскольку в процессе участвуют миллионы чернильных капелек, изображение получается очень насыщенным и качественным. Отсутствие промежуточного носителя для передачи изображения на запечатываемый материал позволяет классифицировать струйную технологию как бесконтактный метод печати.
Главное достоинство струйной печати, позволяющее добиваться высокого разрешения и превосходной детализации изображения, определило область применения такого печатного оборудования. Струйные принтеры, МФУ и плоттеры широко используются в дизайнерских и фотостудиях, при создании , а также на предприятиях, специализирующихся на разработке САПР и ГИС-проектов.
Важнейшей деталью струйного принтера является печатающая головка, которая представляет собой массив, состоящий из множества микроскопических отверстий (сопел, дюз). Печатающая головка может быть встроена в чернильный картридж или являться самостоятельным элементом в конструкции принтера. В первом случае после окончания чернил печатающая головка утилизируется вместе с картриджем. Во втором случае, при необходимости, печатающая головка может быть заменена на новую независимо от чернильного картриджа.
Подача чернил осуществляется либо непрерывным способом, либо по требованию. В первом случае чернила поступают в сопла печатающей головки сплошным потоком, а момент их выброса на бумагу определяется модулятором. Во втором случае чернила поступают в сопла печатающей головки лишь в тот момент, когда сопла оказываются над точкой, которую необходимо «залить» пигментом. Сегодня наибольшее распространение получили три технологии струйной печати: воздушно-пузырьковая, пьезоэлектрическая и термоструйная.
При пьезоэлектрической печати пьезокристалл, расположенный над соплом печатающей головки, выгибается под воздействием электрического тока и выталкивает из сопла на бумагу чернильную каплю. Соответственно чем сильнее заряд тока, тем больше выгибается пьезокристалл, и тем больше размер выдавливаемой капли. Регулируя заряд электрического тока можно управлять величиной чернильных капель. Пьезоэлектрическая Технология печати используется в струйных принтерах Epson .
Пузырьково-струйная технология печати характеризуется наличием в соплах печатающей головки мельчайших термоэлементов, на которые подаются электрические импульсы продолжительностью 7-10 микросекунд. Нагреваясь, эти тонкоплёночные резисторы разогревают чернила до образования чернильно-воздушных пузырьков. Пузырьки, увеличиваясь в объёме, выталкивают из сопла чернильные капли. После этого нагревание прекращается и в сопло втягивается новая порция чернил. Термоэлемент включается и выключается с невероятной скоростью, выталкивая из каждого сопла печатающей головки примерно 24 тысячи чернильных капель в секунду! Пузырьковая технология, широко применяемая компанией Canon.
Термоструйная печать похожа по своей природе на пузырьково-струйную с той лишь разницей, что в пузырьково-струйных принтерах нагревательные элементы встраиваются в сопла печатающей головки, а в термоструйных они находятся непосредственно за соплами. В остальном термоструйная печать напоминает пузырьково-струйную: нагревательный элемент разогревает чернила до температуры испарения. Чернила закипают, увеличиваются в объёме, пузырятся и выталкиваются из полости сопел на бумажный носитель. Термоструйная технология часто используется в принтерах и МФУ HP и Lexmark.
Усилиями крупнейших производителей струйной техники сегодня выпускаются и усовершенствуются быстросохнущие чернила, особо стойкие к воздействиям внешней среды, в том числе солнечных лучей и влаги. Например, чернила Epson Claria высыхают ещё до выхода отпечатка из принтера и, по заявлению производителя, не выцветают в течение 200 лет. Не менее активно совершенствованием своих фирменных чернил занимается компания HP, где над разработкой более стойких и быстросохнущих составов работает огромный штат специалистов-химиков. Следует отметить, что чернила для струйной печати могут быть растворимыми или пигментными.
Как правило, струйные принтеры и МФУ стоят дешевле лазерных "одноклассников". Цена струйного принтера напрямую зависит от количества цветов красок, применяемых в системе печати. В недорогих моделях зачастую используется лишь два картриджа: один чёрно-белый, другой многоцветный. Последний поделён на отсеки с тремя разными цветами. Такой подход лишён гибкости - если у вас закончились чернила одного из трёх цветов, вам придётся менять весь цветной картридж. Именно поэтому сегодня более популярна система раздельных чернильниц, которая позволяет заменять израсходованные цвета по мере необходимости.
В современных полноцветных принтерах чаще всего используется четыре раздельных картриджа: голубой (Cyan), маджента (Magenta), жёлтый (Yellow) и основной цвет (Key Color), то есть чёрный. Система из четырёх картриджей названа по первым буквам этих цветов - CMYK. Для печати документов в офисе или дома или этого оказывается достаточно. Но для тех, кто занимается печатью профессионально, есть шести-, девяти- и даже 12-цветные принтеры, которые позволяют достичь максимального качества цветопередачи и, к тому же, сводят «на нет» эффект зернистости. Вместе с количеством цветов возрастает и стоимость владения.
Основные минусы струйных решений - сравнительно низкая скорость в сочетании с высокой себестоимостью печати. На сегодняшний день компаниям Hewlett-Packard, Canon и Epson удалось повысить скорость струйной печати в черновом режиме до уровня лазерных принтеров и МФУ - 30-35 стр/мин. Но при таких темпах качество печати заметно уступает тому, что демонстрируют лазерные модели тех же производителей. Если же вы хотите печатать на струйном принтере с высоким разрешением и в режиме «лазерного качества», процесс пойдёт со скоростью около 10-13 стр/мин.
Поэтому в условиях офиса струйные принтеры и МФУ хороши только для малых рабочих групп и малых нагрузок, либо как вспомогательные решения. А для серьёзных объёмов срочной печати в средних и больших группах выгоднее приобретать лазерные принтеры и МФУ. Тем более, что себестоимость лазерной печати в разы ниже.
Струйные принтеры или многофункциональные устройства связаны, прежде всего, с печатью документов дома или в небольшом офисе. В более крупных компаниях, как правило, используется технология лазерной печати. Эта ситуация, однако, начинает меняться.
На рынке работает несколько производителей струйных принтеров и многофункциональных устройств. Тем не менее, в последние годы по количеству введенных инноваций в технологии струйной печати стали являются, конечно, две компании: Hewlett-Packard (HP) и Epson.
Первая разработала, в частности, технологию струйной печати PageWide с неподвижной печатающей головкой. В свою очередь, компания Epson представила недавно технологию RIPS (Replaceable Ink Pack System), работающую с головками PrecisionCore.
Благодаря этим технологиям компаниям удалось разработать доступные в настоящее время на рынке принтеры , которые с успехом могут не только конкурировать с лазерными принтерами в корпоративных системах, но и оставить их далеко позади.
Печать по всей ширине
Технология PageWide в своей первой версии, которая появилась на рынке в 2006 году в цветном МФУ HP CM8060 заключается в том, что передвигающуюся туда и обратно над листом набор классических струйных головок заменили на неподвижную головку - так же, как и в лазерных принтерах LED.
Благодаря этому значительно ускоряется печать, при сохранении качества - лист просто движется с постоянной скоростью под головкой и прокрашивается сразу по всей своей ширине, с необходимым уровнем качества.
Более того, устранение мобильности головок не только повышает скорость и точность печати, но также надежность устройства и снижает стоимость его эксплуатации.
В 2013 году появилась второе поколение технологии PageWide. Она, в настоящее время, применяется, в частности, в доступных на рынке офисно-корпоративных принтерах HP OfficeJet серии X.
Печатающие головки, используемые в этих устройствах, позволяют в одной планке головки использовать четыре цвета чернил. Длина планки составляет 218 мм, а на каждый цвет приходится по 10 560 сопел - в том числе на планке (головки) находится в 42 240 сопел, а плотность сопел 1200 сопел на дюйм. Принтеры используют термическую технологию печати.
В этом году компания HP выпустила на рынок третье поколение печатающих головок PageWide . На данный момент 129-миллиметровые планки картриджей применяются только в высокопроизводительных принтерах для широкоформатной печати HP PageWide XL. В этом случае для печати в один цвет используется 6336 сопел, а одна планка может печатать сразу в четырех цветах - общее количество сопел, приходящихся на планку - 25 344.
В следующем году планируется введение головок с большим разрешением - 2400 сопел на дюйм, где на планку шириной 108 мм в свободное пространство между печатающими блоками сопел будут добавлены блоки сопел с вдвое меньшей каплей, по отношению к прежнему объему в 6 пикалитров.
Однопроходная печать
Скорость печати 70 страниц в минуту в цвете в технологии HP PageWide достигается путем печати в один проход, но чтобы такая быстрая печать была надежной, разработчики из компании HP ввели несколько дополнительных технологий в систему печати .
Чтобы точно нанести каплю чернил, каждая форсунка должна работать именно тогда, когда это требуется, путем сокращения расстояния между дорожками в узких пределах допусков, скорости, направления, массы и объема капли.
Для проверки правильности работы всех сопел в принтерах HP OfficeJet серии X используется технология Backscatter Drop Detection (BDD). Это оптическая система обнаружения капель в полете, использующая ряд фотодетекторов. Технология BDD может протестировать работу нескольких тысяч сопел в течение секунды.
Если окажется, что форсунки не работают должным образом, печатающая головка очищается. Если это не поможет, а форсунки не работают должным образом, то используются пассивные и активные методы компенсации, чтобы заменить неисправные форсунки функционирующими соплами. Благодаря этому можно избежать дефектов печати, таких как белые пропуски.
Пассивный метод заключается в том, что в случае выхода из строя одной из форсунок, расположенные рядом соседние сопла могут в какой-то мере закрасить пространство, обслуживаемое поврежденной форсункой. Эффект смещения фактически печатной точки здесь не больше, чем 1/1200 часть дюйма от номинальной позиции.
При активном методе создается карта поврежденных сопел и записывается информация, что данные форсунки засорились и не работали в предыдущих циклах. На основе нескольких измерений BDD готовится также таблица ссылок, какие форсунки (слева или справа) могут с большей точностью заменить сопла, вызывающие проблемы - таким образом уменьшается ошибка смещения печатной точки от его номинальной позиции.
Благодаря этому возможно также управление приемными соплами так, чтобы свести к минимуму ситуации, в которых заполнители форсунки должны делать две капли одна за другой, прежде чем пройдет под ними лист бумаги.
Кроме того, в активном методе возможна замена черного цвета подачей красок CMY, и, таким образом, маскируются недостатки печати в результате повреждения даже несколько соседних дюз.
Пьезоэлектрические печатающие головки
Компания Epson уже много лет делает ставку не столько на термические головки, сколько на пьезоэлектрическую технологию печати Thin Film Piezo (TFP). Система дебютировал в 2007 году. Последняя версия печатающей головки носит название PrecisionCore.
Наиболее важной их особенностью является то, что они могут изменять структуру и размер капель в процессе работы. Благодаря этому удалось повысить производительность и качество печати, а также получить широкий спектр цветов, даже для необычных чернил и различных видов бумаги.
Головки PrecisionCore совместимы с флуоресцентными красками и УФ-красками, водными чернила, растворителями и смолами. Капля чернил может меняться в размерах от 1,5 до 32,5 пиколитров, а частота запусков капель чернил доходит до 50 кгц.
Технология PrecisionCore полностью масштабируемая - отдельные головки, так же как и в случае устройств от компании HP, вы можете комбинировать в рейки любой длины, и благодаря этому масштабировать ширину печати.
В настоящее время доступны два типа, как это называет Epson, макетов печати, совместимых с технологией PrecisionCore: TFP print чип и MicroTFP print чип. В первом случае на чипе длиной 25,4 мм (один дюйм), находится 720 сопел (два ряда по 360), во втором на чипе печати длиной 33,8 мм 800 сопел (два ряда по 400).
Применение технологии PrecisionCore позволяет проектировать машины до масштабов промышленных принтеров. Для примера, в принтере Epson SurePress L-6034VW используется планка, состоящая из 66 систем MicroTFP, содержащих 52 800 сопел. Этот принтер позволяет печать на рулонной бумаге со скоростью 15 метров в минуту с разрешением 600 x 600 dpi.
Изменение размера капель возможно благодаря точной регулировке напряжения пьезоэлектрических элементов насадки. Благодаря этому, каждая из форсунок может изменять объем капель «на лету», что означает, что каждая новая выпущенная капля может иметь совершенно другой объем. Форсунки PrecisionCore в состоянии «реконфигурировать» с частотой 1/10 000 секунды.
В случае цветной печати (особенно для фотографии и печати рекламы), точная настройка капель позволяет значительно расширить итоговое пространство, яркость и получить превосходные переходы полутонов.
Время печати на RIPS
В 2012 году компания Epson представила систему ITS (Ink Tank System), конкурирующую с предлагаемыми сторонними производителями систем непрерывной подачи чернил.
Системы этого типа постоянно пополняют принтер, подавая чернила непосредственно к печатающей головке из резервуары с чернилами большой емкостью, который крепится на внешней стороне корпуса. Благодаря этому нет необходимости менять картриджи с чернилами.
Существенным преимуществом системы непрерывной подачи чернил является то, что принтер в принципе не требует дополнительных работ по техническому обслуживанию и позволяет на одном внешнем контейнере печатать значительно большее количество страниц, чем при питании чернилами из внутреннего картриджа.
Рыночный успех принтеров с системой ITS привел к тому, что инженеры Epson подумали об использовании этой технологии в «базовых» устройствах, предназначенных для больших рабочих групп и корпоративных пользователей.
Так родилась технология RIPS. Она позволяет напечатать до 75 тысяч страниц формата А4 на одном комплекте чернил. Она нашла применение в серии устройств Epson WorkForce Pro RIPS.
Гелевые краски для струйных принтеров
Кроме технологий, разработанных компаниями HP и Epson, также стоит обратить внимание на струйные решения компании Ricoh. Эта компания сделала ставку на другие чернила, а именно на гелевые краски.
Технология под названием GELJET дебютировала в 2005 году и представляет собой сочетание технологий струйной печати и электросублимационной печати. В настоящее время в таких устройствах, как монохромный принтер Ricoh Aficio SG 3110DN или многофункциональном устройстве Ricoh Aficio SG 3100SNw используется четвертое поколение технологии GELJET.
В технологии GELJET используется липкий, быстро сохнущий гель пигмент под названием Liquid Gel, который практически мгновенно высыхает и не проникает сквозь бумагу. Благодаря этому удалось получить высококачественные цветные отпечатки, которые могут быть реализованы даже на обычной ксерографической бумаге.
Интересна в гелевых принтерах Ricoh система транспорта бумаги. Используется электростатическая транспортная лента, на всей поверхности которой прижимается лист бумаги. Благодаря этому удалось избежать возможности складки открытки во время печати, а также ускорен процесс перемещения бумаги под печатающей головкой.
Гелевые принтеры Ricoh предназначены для средних рабочих групп. Печатают со скоростью до 29 страниц в минуту, а их нормальная ежемесячная нагрузка - 10 тысяч страниц. Заслуживает внимания также новая модель гелевого МФУ SG 3120BSFNw. Она оснащена аккумулятором, позволяющим напечатать до 500 страниц.
Чернила быстрее от лазера
Как видите, технология струйной печати в принтерах и многофункциональных устройствах, применяемых в крупных компаниях и корпорациях, начинает играть важную роль.
В гонку за крупными корпоративными клиента включилась также компания Brother. Она представила недавно самый быстрый черно-белый струйный принтер в мире (модель HL-S7000DN), которая печатает со скоростью 100 страниц в минуту, а значит, со значительно большей, чем в состоянии печатать типичные корпоративные лазерные устройства (от 20 до 45 страниц в минуту).
Рекомендуемое количество отпечатков в месяц для модели HL-S7000DN составляет 20 тысяч страниц. Картриджи с чернилами позволяют напечатать до 30 тыс. страниц. В принтере применена, как в принтерах HP PageWide, планка длиной 21,5 см, оборудованная 5198 соплами.
Конечно, струйные принтеры не заменят везде и во всех действиях лазерных принтеров в корпоративных системах. Однако, во многих случаях представляют собой интересную альтернативу по отношению к лазерным технологиям.
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.
HP | Введение
Долгая, изнурительная и местами даже драматическая битва различных стандартов печати, бушевавшая на протяжении последних двадцати лет, совсем недавно сменилась относительным затишьем. Технологии лазерной и струйной печати достигли такого уровня развития, при котором дальнейшее улучшение качественных характеристик и получаемых результатов окончательно ушло на второй план ввиду незначительности этих изменений с точки зрения конечного пользователя.
Таким образом, на какое-то время выбор модели принтера того или иного типа фактически свёлся к оценке характеристик устройства на предмет их соответствия предполагаемой нагрузке, да вопросам оценки стоимости владения такой техникой. Постепенно вопрос выбора между лазерной и струйной печатью и вовсе незаметно выпал из общего контекста, поскольку укоренившиеся к этому моменту стереотипы практически без обсуждения предопределяли стратегию покупки: лазерная печать считалась более выгодной и практичной для бизнес-приложений, домашним пользователям была предопределена струйная печать.
Однако любому, даже покрывшемуся бронзой положению вещей, с появлением новых революционных идей приходит конец. Забавно, но именно производители принтеров приложили максимум усилий для того, чтобы весь комплекс сложившихся стереотипов о печати надёжнейшим образом укоренился в умах пользователей, и именно им приходится сегодня разрушать этот status quo.
HP | Инновации в струйной печати
Компанией, сломавшей сложившийся порядок в области бизнес-печати, стала НР , именно ей удалось занять пустовавшую доселе нишу доступной офисной струйной печати с выпуском многофункциональных устройств HP Officejet PRO 8000 и 8500 .
Ради справедливости стоит отметить, что сочетание фразы "струйная печать" с определением "доступная" применительно к офисной действительности по-прежнему режет слух своей непривычностью, ведь долгое время для этих целей действительно не было ничего доступнее и проще чем обычный недорогой лазерный принтер.
Для того чтобы составить конкуренцию бюджетным лазерным принтерам или даже превзойти их, устройствам струйной печати необходимо обеспечить не только невысокую стоимость, но также обеспечить сравнимую чёткость отпечатка, высокую скорость, и при этом остаться в том же ценовом сегменте. Кроме того, картридж таких струйных устройств должен обладать большим ресурсом и низкой ценой – по-иному никак не обеспечить цену владения, сопоставимую с недорогой лазерной печатью.
Задача, как видите, комплексная, и для её успешного решения инженерам HP пришлось создать при разработке офисных струйных МФУ нового поколения целый комплекс уникальных технологий.
HP Officejet PRO 8000
Прежде всего, создатели струйных МФУ HP Officejet PRO позаботились о высоком качестве печати, не уступающем лазерным отпечаткам. Для этого в рамках научно-исследовательской программы разработки технологии термальной масштабируемой струйной печати (SPT) с бюджетом 1,5 миллиарда долларов, были созданы печатающие головки с использованием фотолитографического оборудования – именно такая техника используется при производстве электронных чипов. Благодаря применению фотолитографического процесса на пластинах создаются готовые печатающие головки со сверхточным позиционированием прецизионных микроскопических дюз, не требующие дополнительных деталей и последующей сборки. Таким образом, компании НР удалось решить сразу ряд важных вопросов: улучшить позиционирование дюз, значительно поднять чёткость печати при однопроходном нанесении чернил, сделать печать более экономной за счёт оптимального расхода чернил, а также впечатляюще снизить себестоимость производства печатных головок.
Вторая инновация, применённая во всех МФУ обновлённой линейки HP Officejet – совершенно новый состав пигментных чернил. По сути, разработчикам компании пришлось решить неразрешимую ранее задачу: сделать так, чтобы чернила для струйной печати, жидкие по определению, перестали впитываться в бумагу, как это было испокон веку, и ложились на поверхность носителя так же, как ложится тонер при лазерной печати. Избегая впитывания чернил в волокна бумаги, можно обеспечить очень высокую чёткость отпечатка, но при этом остаётся открытым вопрос надёжной фиксации, напрямую связанной с долговечностью документа. В процессе лазерной печати, напомним, на финальной стадии тонер проходит этап "закрепления" высокой температурой с помощью специальной "печки".
Решение проблемы для струйной печати было найдено после кропотливых исследований свойств различных материалов и многочисленных лабораторных экспериментов. В результате был изобретён состав пигментных чернил, где красящие частицы растворены в жидкости не полностью. Это позволяет пигменту осаждаться на поверхности бумаги, не растекаясь вглубь волокон и формируя, таким образом, чёткие резкие контуры отпечатка с "лазерным" качеством.
Финальное "закрепление" отпечатка обеспечивает специальный запатентованный полимер, содержащийся в новых картриджах НР. Именно он обеспечивает надёжное сцепление частиц пигмента с носителем и гарантирует долговечность получаемого документа и его устойчивость к механическим воздействиям. Наиболее качественный результат получается при совместном использовании пигментных чернил НР со специальной фирменной бумагой ColorLok , оптимизированной для надёжной фиксации отпечатка на поверхности без проникновения краски вглубь волокон.
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.
.gif)
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.
.gif)
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.
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.
.gif)
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.
.gif) |
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.
Выбирай любую
Печатающие головки — лишь один из компонентов сложных печатных систем. Чтобы выбрать технологии, оптимальные для конкретной компании, обязательно принимайте во внимание технологические отличия. Учитывая широчайший выбор предложений на современном рынке, важно вооружиться как можно большим объёмом информации.
.jpg) |
Об авторе: Джефф Бёртон ([email protected]), аналитик SGIA по цифровой печати и консультант по вопросам цифрового печатного производства, управления цветом и ассортимента продукции, цифровому оборудованию и производителям. За более чем 20 лет в отрасли работал менеджером по производству, консультантом ассоциации, тренером. Автор множества технических статей и докладчик на отраслевых мероприятиях.
* Журнал SGIA Journal. Март-апрель 2013. Публикуется с разрешения ассоциации SGIA. (с) 2013.
На ту же тему:
.jpg)
