Струйные принтеры. Принцип действия струйных принтеров чем-то напоминает принцип действия матричных принтеров, только вместо иголок в его головке находятся тонкие как волос

Принцип действия струйных принтеров чем-то напоминает принцип действия матричных принтеров, только вместо иголок в его головке находятся тонкие как волос сопла. В струйном принтере также имеется резервуар с жидкими чернилами, которые через сопла как микрокапли выдавливаются на бумагу. Одна капля воспроизводит на бумаге одну точку.

Число сопел зависит от модели принтера. В некоторых из них оно измеряется в десятках, в более серьезных моделях – в сотнях. Для хранения чернил используются два метода: 1) головка принтера объединяется с резервуаром для чернил, 2) имеется отдельный резервуар, который соединяется с головкой через систему капилляров.

Следует отметить, что метод струйной печати базируется на открытиях английского физика лорда Рейли (нобелевского лауреата), который на рубеже XIX-ХХ веков занимался исследованиями в области распада струй жидкости и формирования капель. Согласно открытию Рейли струя жидкости стремится распасться на отдельные капли. Для получения струйной печати нужно было лишь научиться управлять этим случайным процессом. Уже в 1948 году шведская фирма Siemens Elema разработала гальванометр с распылителем для регистрации результатов измерений. Позже появился жидкостный осциллограф, способный печатать лишь кривые, но не тексты и графики. Разработчикам струйной печати нужно было решить две проблемы: 1) струя красителя должна была распадаться на микрокапли определенного размера, 2) большая часть капель вообще не должна была попадать на бумагу. Например, при печати текста площадь покрытия красителем составляет всего 2-5 % от общей поверхности листа. Со временем были разработаны методы разрешения данных проблем, что привело к появлению струйных принтеров.

Для выдавливания чернил через сопла в современных струйных принтерах используются два метода: 1) пьезоэлектрический метод, 2) метод газовых пузырей.

В основе пьезоэлектрической технологии лежит способность пьезоэлемента деформироваться под воздействием электрического поля. В каждое сопло встраивается плоская мембрана, изготовленная из пьезокристалла. Под воздействием электрического импульса мембрана деформируется, а создаваемое при этом давление выбрасывает из сопла микроскопическую каплю чернил. Данный метод обеспечивает более стабильную форму капли, близкую к сферической.

В основе метода газовых пузырей лежит быстрое нагревание небольшого объема до температуры кипения. Скорость нагрева столь велика, что подобна взрывному процессу. Образующийся при этом пар выбрасывает из сопла микроскопическую каплю чернил. Для реализации данного метода в каждое сопло встраивается микроскопический нагревательный элемент.

Каждый из этих двух методов имеет свои достоинства и недостатки. Пьезоэлектрическая технология дешевле; более надежна (т.к. не связана с высокими температурами); менее инерционна, чем нагрев, что повышает скорость печати. В пузырьковой технологии при высокой температуре нагреватель со временем покрывается слоем нагара, что может приводить к быстрому выходу из строя печатающей головки.

Цветная печать в струйных принтерах реализуется за счет использования цветных чернил, а именно чернил 3-х основных цветов – Cyan (ярко-голубой), Magenta (пурпурный), Yellow (желтый). Все остальные цвета получаются за счет наложения друг на друга трех основных цветов. Для получения качественного черного цвета (вместо грязно серого) кроме картриджа с цветными чернилами используется дополнительный картридж с черными чернилами. Если заканчиваются чернила только одного цвета, то все равно приходится менять весь цветной картридж.

Разрешение и качество печати струйных принтеров зависят от формы капли и ее размера, а также от характера впитывания жидкого красителя поверхностью бумаги. Особую роль играют вязкостные свойства красителя и свойства бумаги. Нестабильность получаемого разрешения ограничивает возможность применения струйных принтеров в черно-белой полутоновой печати.

Достоинства струйных принтеров: 1) относительно высокая скорость печати (быстрее матричных, но медленнее лазерных), 2) относительно хорошее качество печати, особенно цветной (стали стандартом цветной печати), 3) почти бесшумная работа, 3) относительно низкая цена (дешевле лазерных) 4) наиболее экологически безопасны (используют красители-чернила без экологически вредных добавок, даже при сжигании распечатанных документов не образуется двуокиси углерода в отличие от документов, распечатанных на лазерных принтерах).

Недостатки струйных принтеров: 1) требовательны к бумаге (на обычной бумаге - удовлетворительное качество печати, высокое качество – только на специальной бумаге, 2) требовательны в уходе и обслуживании (есть опасность засорения сопел головки), 3) высокая себестоимость печати (особенно цветной).

Наиболее известными производителями струнных принтеров являются фирмы Hewlett Packard (HP), Canon и Epson.

Первый струйный принтер с пьезоэлектрическим методом выброса красителя был выпущен еще в 1977 году фирмой Siemens. В 1985 году фирма Epson представила свои первые струйные принтеры модели SQ, использовавшие более совершенную пьезоэлектрическую технологию. Также в 1985 году сенсацией стал первый струйный принтер ThinkJet компании HP, использовавший метод газовых пузырей для выдавливания чернил. В 1994 году Epson продемонстрировала новую пьезотехнологию МАСН («головка с многоуровневым исполнительным механизмом») в струйном принтере модели Stylus 800.

Обе технологии струйной печати (пьезоэлектрическая и пузырьковая) продолжают развиваться, что приводит к появлению все более усовершенствованных моделей принтеров. Все время улучшается качество чернил (чтобы лучше распылялись, быстрее высыхали и не растекались на бумаге, в то же время не засыхали и не засоряли сопла), предусматривается возможность очистки сопел и т.д. Широкое распространение струйных принтеров началось примерно с середины 90-х годов XX века и данный процесс продолжается до сих пор.