Пьезоэлектрический метод

Пьезоэлектрический метод основан на управлении соплом с использованием обратного пьезоэффекта, который, как известно, заключается в деформации пьезокристалла под действием электрического поля. Для реализации этого метода в каждое сопло установлен плоский пьезокристалл, связанный с диафрагмой.
Действием электрического поля, сжимая и разжимая сопло и наполняет его чернилами. Чернила, которые отжимаются назад, перетекают обратно в резервуар, а чернила, которые вышли из сопла в виде капли, оставляют на бумаге точку. Подобные устройства выпускают компании Epson, Brother и другие.
Хотя струйный принцип печати известен уже давно, эти устройства не нашли бы столь широкого применения, если бы не изобретение, ставшее основой для распространения струйной технологии - это технология “пузырьковой” струйной печати (bubble-jet). Первый и основной патент на нее принадлежит компании Canon. Hewlett-Packard также владеет рядом важных патентов в этой области, она создала первый струйный принтер с использованием пузырьковой технологии ThinkJet в 1985 году. Путем обмена лицензиями эти две компании получили подавляющее преимущество над конкурентами - сейчас им принадлежит 90% европейского рынка струйных принтеров.

Метод газовых пузырей

Метод газовых пузырей является термическим и называется методом инжекти- руемых пузырьков (Bubble - jet) или пузырьковой технологией печати. Каждое сопло печатающей головки принтера, использующего этот метод, оборудовано нагревательным элементом в виде тонкопленочного резистора, который при пропускании через него тока за 7-10 микросекунд нагревается до высокой температуры. Температура, необходимая для испарения чернил, например, фирмы Hewlett-Packard, достигает примерно 400°С. Возникающий при резком нагревании чернильный паровой пузырь (bubble), стремится вытолкнуть через выходное отверстие сопла необходимую каплю жидких чернил диаметром менее 0,16 мм, которая переносится на бумагу. При отключении тока тонкопленочный резистор быстро остывает, паровой пузырь уменьшается в размерах, что приводит к разрежению в сопле, куда и поступает новая порция чернил.
Такую технологию использует фирма Canon. Благодаря тому, что в механизмах печати принтеров, реализующих метод газовых пузырей, меньше конструктивных элементов, чем в тех, что используют пьезоэлектрическую технологию, такие принтеры обладают большей надежностью и ресурсом. Наряду с этим, использование этой технологии позволяет добиться более высокой разрешающей способности печати. Однако, обеспечивая высокое качество при прорисовке линий, данный метод имеет недостаток при печати областей сплошного заполнения, поскольку они получаются несколько расплывчатыми. Применение струйных принтеров, механизм печати которых основан на методе газовых пузырей, целесообразно при необходимости печати графиков, гистограмм и других видов графической информации без полутоновых графических изображений. Для получения более качественной печати следует выбирать струйные принтеры, реализующие метод drop-on-demand.

Метод drop-on-demand

Струйный принтер HP, подача чернил по методу "drop-on-demand".

  Метод drop-on-demand, разработанный фирмой Hewlett-Packard, использует так же, как и метод газовых пузырей, для подачи чернил из резервуара на бумагу нагревательный элемент. Однако в методе drop-zon-demand для подачи чернил дополнительно применён специальный механизм, в то время как в методе газовых пузырей данная функция возложена исключительно на нагревательный элемент. Специальный механизм реализован на базе следующих физических явлений. Как правило, в частицах жидкой фазы действует поверхностное натяжение на поддержание сферичности заряженных частиц чернил поверхностное натяжение снижается, что приводит к делению частицы на более мелкие части. Данное свойство частиц расщепляться используется для получения туманообразных частиц чернил, которые поступают к выходным отверстиям сопел, управляемых электри-ческими сигналами. Нагрев чернил при этом методе происходит до 650^оС, в результате все чернила переходят в газообразное состояние и смещение цветов происходит на молекулярном уровне.
  Технология drop-on-demand обеспечивает наиболее быстрое нанесение чернил, что позволяет существенно повысить качество и скорость печати. Цветное представление изображения в этом случае более контрастно. В данной технологии управление частицами чернил производится при постоянном отклоняющем поле за счет регулирования их электрического заряда. Поэтому вылетающая из сопла каждая частица получает “свою” информацию в виде разной величины электрического заряда, что обеспечивает печатание высокую скорость и качество печати.
  В цветной печати в настоящее время преобладает струйная технология. Печатающие головки могут быть цветными и иметь соответствующее число групп сопел. Для создания полноцветного изображения используется стандартная для полиграфии цветовая схема CMYK. Согласно этой схеме, цветное изображение формируется при печати наложением друг на друга трех основных цветов: циан (Cyan) зелёно-голубой, пурпурный (Magenta) и жёлтый (Yellow). Теоретически наложение этих трех цветов должно давать черный цвет, но на практике в большинстве случаев получается серый или коричневый, и поэтому в качестве четвертого основного цвета добавляют ведущий цвет Key - черный (black). На основании этого такую цветовую модель называют CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-black). Оттенки различных цветов могут быть получены путем сгущения или разрежения точек соответствующего цвета в фрагменте изображения (аналогичный способ используется для получения различных оттенков серого цвета при выводе монохромных изображений). Качество струйной цветной печати таково, что полученный полноцветный плакат практически невозможно отличить от изданною в типографии.

Принцип фотопечати

Уровень шума, создаваемый только двигателем, управляющим головкой струйного принтера, значительно ниже, чем у матричных принтеров и составляет около 40 дБ.
Скорость печати струйного принтера, как и матричного, зависит от качества печати. При черновой печати (Draft) струйный принтер по скорости печати значительно превосходит матричный. При печати в режиме с типографским качеством (LQ) скорость печати значительно снижается и в среднем составляет 150-200 cps, что соответствует 3-4страницам в минуту. Цветная печать выполняется со значительно меньшей скоростью. Модели струйных принтеров, предназначенные для рабочих групп, обеспечивают скорость печати до 8-9 страниц в минуту.
Разрешение струйных принтеров при печати графики составляет от 300x300-720x720 dpi.
Качество печати струйного принтера в сравнении с матричным значительно выше, особенно при выводе на печать шрифта. Для моделей струйных принтеров с большим числом сопел характерно достижение качества печати лазерного принтера. Большое влияние на качество струйной печати оказывают качество бумаги и чернил.
Бумага для струйных принтеров с плотностью бумаге от 60 до!35г/м² позволяет получить достаточно высокое качество печати, причем вполне может быть использована бумага для ксероксов (80г/м²). В струйных принтерах в отличие от матричных бумага в рулоне не применяется, а несколько копий на струйном принтере можно получить только с помощью многократной печати одного и того же документа.
Чернила, применяемые для заправки картриджа струйных принтеров, должны быть только специальными, предназначенными для данной модели принтера. Только в этом случае можно получить высокое качество печати и не испортить печатающую головку. Для повышения качества печати за счет снижения растекания чернил, используются различные технические решения. Например, в отдельных моделях выпускаемых фирмой Hewlett-Packard, для быстрого высыхания чернил применяется подогрев бумаги.
 Основным недостатком струйных принтеров является возможность засыхания чернил внутри сопла. В этом случае необходимо заменять печатающую головку. Принтеры некоторых типов нельзя выключать во время эксплуатации, поскольку в головке, оставшейся в промежуточной позиции, происходит интенсивное засыхание чернил. Многие модели струйных принтеров имеют режим парковки, при котором печатающая головка возвращается в исходное положение внутри принтера, что предотвращает засыхание чернил. В некоторых струйных принтерах имеются специальные устройства очистки сопел.