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.

Пузырьковая струйная печать (каплематричная)

При каплематричной печати в качестве «снаряда», вызывающего выброс капель из сопел печатающей го­ловки, служат встроенные в головку нагревательные элементы (терморезисторы). При подаче кратковремен­ного напряжения температура нагревательного элемен­та резко (в течение считаных микросекунд) возраста­ет до нескольких сотен градусов и вызывает мгновен­ное вскипание и испарение контактирующих с ним чер­нил. Возникающий при этом пузырек пара и выполня­ет роль «пороха», заставляющего чернила «выстрели­вать» из сопла. Затем напряжение с терморезистора снимается, он остывает, чернильный пар конденсируется, пузырек схлопывается и в сопле образуется зона пониженного давления, под действием которого всасывается новая порция чернил. Важной особенностью такого печатающего устройства является простота конструкции сопел. Причем, кроме низкой стоимости изготовления, такие устройства имеют ряд других преимуществ:

Высокая надежность каждого сопла упрощает конструкцию и, следовательно, уменьшает размер печатающего узла, так как не надо обеспечивать возможность замены сопел;

Сопла можно располагать гораздо ближе друг к другу, а это увеличивает разрешение печати;

Бесшумная работа печатающей головки.

Несмотря на то что принтеры Canon, Hewlett-Packard и Lexmark роднит одна и та же технология, они име­ют свои конструктивные особенности. В аппаратах фирм Hewlett-Packard и Lexmark чернила поступают в, условно говоря, отдельную камеру, где и установлен терморезистор. Как можно видеть на рисунке, капля «выстреливается» в том же направлении, в котором об­разуется газовый пузырек.

Компания Canon пошла не­сколько иным путем. В «пузырьково-струйных» (Bub­ble-Jet) принтерах Canon пузырьки образуются в на­правлении, перпендикулярном выбросу капель из сопел. Такое решение дешевле в производстве и теоретически обеспечивает меньшую точность «серийных выстрелов» (хотя на практике последнее заметить трудно). В со­временных моделях принтеров, использующих каплематричную технологию печати, частота генерирования капель составляет десятки килогерц, а микроскопиче­ские дозы формируют капли минимальным объемом 1 пл. При этом печатающие головки, изготавливаемые фотолитографическим способом, могут содержать свы­ше шести тысяч сопел. Стоит заметить, что фирмы по-разному подходят к вопросу о том, как именно долж­на быть выполнена печатающая головка. В изделиях Lexmark печатающая головка - часть картриджа, и потому ее ресурс невелик (соплам достаточно вырабо­тать лишь содержащееся в картридже количество чер­нил), но также невелики и проблемы в случае, если головка, к примеру, пересохнет - пользователь про­сто меняет картридж и продолжает работу. Аналогич­ная конструкция применяется и в большинстве прин­теров Hewlett-Packard (исключение - последние мо­дели с технологией SPT). Иначе выполнен ряд аппара­тов Canon, у которых печатающая головка представля­ет собой отдельный (и довольно дорогой) блок с боль­шим ресурсом, при необходимости легко заменяемый другим, а чернила поступают из устанавливаемых в этот блок картриджей.

Цветные струйные принтеры

Поскольку картриджи могут содержать чернила различных цветов, современные струйные принтеры при сравнительно небольшой стоимости легко справляются с задачей цветной печати, что и является их основным преимуществом перед главными конкурентами - лазерными принтерами.

В большинстве цветных струйных принтеров используется цветовая схема CMYK: Сyan (голубой), Magenta (пурпурный), Yellow (желтый) и Black (черный), т.е. имеется цветной чернильный картридж, содержащий голубые, пурпурные и желтые чернила, и картридж с черными чернилами. За счет взаимного наложения капель разных цветов в струйных принтерах удается получить практически полную цветовую гамму. Теоретически, наложение всех трех цветов должно давать абсолютно черный цвет, однако фактически они воспроизводят грязный коричневый цвет и к ним необходимо добавлять черные (К) чернила, чтобы получить абсолютно черный цвет.

Для качественной и корректной в плане цвета печати, распылитель (печатающая головка) должен быть как можно более точен. Его характеристики - разрешение печати и размеры капли, причем он должен уметь создавать капли разных размеров. Сегодня каждый производитель нашел свой подход к этой задаче, но суть фирменных технологий остается неизменной - распылитель должен быть гибким и точным. Пример тому: создание 6-тицветных принтеров, (к цветам схемы CMYK добавляются еще два: Light Cyan и Light Magenta), т.е. такие печатающие устройства создают изображения, используя схему CMYKLcLm. С помощью этих принтеров можно достичь более точной передачи цвета и полутонов. В частности розовый цвет, который доминирует в цвете кожи человека, можно отпечатать более натурально, соответственно, печать любительских фотографий становится на порядок качественней. Линейка принтеров компании Seiko Epson, впервые использующие эту схему, получила соответствующее название - Stylus Photo.

Другой проблемой цветной печати является несоответствие представления цвета на экране (схема RGB) и представления цвета на принтере (схема CMYK). Преобразования цвета из CMYK в RGB или обратно никогда не будут обратимыми, т.е. если создать изображение в RGB, преобразовать его в CMYK, а затем обратно, цвета будут отображены некорректно. Для разрешения этой проблемы создаются новые драйвера, которые автоматически создают переход между RGB и CMYK непосредственно перед печатью. Но это не может полностью решить проблему. Похожесть цветов на экране и на принтере будет лишь относительной.

ЛАЗЕРНАЯ ПЕЧАТЬ

Лазерный принтер - это устройство, формирую­щее на бумаге или другом носителе (прозрачной пленке, конверте, ткани и пр.) полученное от компьютера изображение способом электрофотогра­фии, т. е. используя способность некоторых материа­лов изменять свой электрический заряд под воздейст­вием светового излучения.

Ксерография

Ксерография изобретена в 1936г. американским ученым. Ксерокс - это сухой и ксерография - это вид сухой печати изображения. Ксерография использует для запоминания графической информации пластинку из селена - полупроводникового материала. На металлическую основу пластины из хорошего проводника (меди и ее сплавов) наносится слой полупроводника - селена. Пластина полируется и имеет высокий класс чистоты - зеркальную поверхность. Процесс ксерографической печати можно разделить на несколько этапов.

Первый этап - зарядка полупроводниковой селеновой пластинки равномерным электрическим зарядом с помощью коронного разряда. Процесс происходит в темноте.

Второй этап -экспонирование - проецирование изображения на заряженную селеновую пластинку. Фотоны света выбивают электроны в селене. Эти точки приобретают электронную проводимость, и потенциал пластины «стека­ет» на проводящее основание. Образуются «потенциальные» ямы. В результате, на поверхности пластины при экспонировании изображения образуется потенци­альный рельеф изображения.

Третий этап - проявление изображения. На потенциальный рельеф насыпается красящий порошок, который притягивается к потенциальным вершинам.

красящий порошок

Четвертый этап - ссыпание не притянутого к потенциальным ямам порошка под действием силы тяжести.

Пьезоэлектрическая струйная печать

Пьезоэлектрические струйные головки для принтеров были разработаны в семидесятых годах. В большинстве таких принтеров избыточное давление в камере с чернилами создается с помощью диска из пьезоэлектрика, который изменяет свою форму (выгибается) при подведении к нему электрического напряжения. Выгнувшись, диск, который служит одной из стенок камеры с чернилами, уменьшает ее объем. Под действием избыточного давления жидкие чернила вылетают из сопла в виде капли.

Пионер пьезоэлектрической технологии - фирма Epson - не смогла успешно соревноваться в объеме продаж со своими конкурентами Canon и Hewlett-Packard из-за сравнительно высокой технологической стоимости пьезоэлектрических печатающих головок - они дороже и сложнее, чем пузырьковые печатающие головки.

Пузырьковая струйная печать (bubble-jet)

Фирма Hewlett-Packard создала первый струйный принтер с использованием пузырьковой технологии ThinkJet в 1985 году. Сейчас Canon и Hewlett-Packard владеют большинством патентов на эту технологию, и путем обмена лицензиями им удалось захватить практически весь мировой рынок.

Часть продукции они продают под своими торговыми марками, часть - на основе лицензионных соглашений под торговыми марками партнеров. Огромные доходы они также получают от торговли "сердцами" струйных принтеров - печатающими головками и связанными с ними другими электромеханическими "органами".

Успех этих принтеров был обусловлен тем, что они обеспечивали качество печати почти такое, как у лазерных принтеров, при цене хорошего матричного принтера. Качество печати таких устройств зависит от размера точки от капельки чернил, а он очень маленький. Конструкция печатающей головки позволяла легко достичь разрешения в 300 точек на дюйм. Полутона на ThinkJet получались не хуже, чем на лазерных LaserJet.

Как уже только что говорилось, и Canon, и Hewlett-Packard производят изделия, использующие один и тот же процесс создания изображения, который можно определить как термическую струйную технологию.

Hewlett-Packard называет его просто струйной технологией (inkjet), а Canon - пузырьковой технологией (bubble-jet). В печатающих системах, использующих струйную пузырьковую технологию, текст и графика воспроизводятся при попадании на бумагу капелек чернил, вылетевших из очень тонких сопел. Происходит это так.

В стенку сопла встроен нагревательный элемент. При подаче электрического импульса его температура резко возрастает. Поэтому практически все чернила, находящиеся в контакте с нагревательным элементом, мгновенно испаряются. Расширение пара вызывает ударную волну. Под действием избыточного давления капелька чернил буквально "выстреливается" из сопла, как из ствола пистолета. После "выстрела" чернильный пар конденсируется, пузырек схлопывается и в сопле образуется зона пониженного давления, под действием которого всасывается новая порция чернил.

Важной особенностью такого печатающего устройства является простота конструкции сопел. Причем, кроме низкой стоимости изготовления, такие устройства имеют ряд других преимуществ: - высокая надежность каждого сопла упрощает конструкцию и, следовательно, уменьшает размер печатающего узла, так как не надо обеспечивать возможность замены сопел; - сопла можно располагать гораздо ближе друг к другу, а это увеличивает разрешение печати; - бесшумная работа печатающей головки.

Несмотря на доминирование на рынке струйных технологий и взаимный обмен лицензиями, Canon и Hewlett-Packard продолжают жестокую конкурентную борьбу за потребителя. В результате выигрывают миллионы пользователей, так как основным средством борьбы является постоянное повышение качества печати струйных головок.

Различие печатающих головок в том, что нагревательный элемент в головке Canon расположен сбоку от сопла, а у Hewlett-Packard - сзади. Поэтому в головке Canon чернила текут по прямой, а в головке Hewlett-Packard внутри есть специальный резервуар с чернилами.

С точки зрения пользователя, конструктивные отличия, на первый взгляд, невелики, но в некоторых случаях они могут иметь решающее значение при выборе между устройствами, снабженными печатающими головками этих двух фирм. Например, струйные плоттеры серии TechJet, производимые фирмой CalComp, снабжены головками Canon. Те, кто работал с первыми струйными плоттерами Hewlett-Packard, знают, что основной их недостаток, с точки зрения нашего пользователя, привередливость к бумаге для печати. Применять обычный ватман или другие стандартные чертежные материалы практически невозможно, так как либо из-за неровности бумаги пишущая головка в некоторых местах задевает за лист и размазывает неуспевшие еще высохнуть чернила, либо чернила слишком хорошо впитываются в бумагу и расплываются. Использовать же для печати только фирменную бумагу Hewlett-Packard - слишком дорого.

Разработчики CalComp учли то, что ширина рабочего поля у плоттера формата А0 в 4 раза больше, чем у принтера, поэтому при той же кривизне листа абсолютная величина отставания его от валика графопостроителя может быть существенно выше. Вывод - надо увеличить зазор между головкой и листом бумаги. Именно успехи Canon в миниатюризации головок и повышении разрешения печати позволили конструкторам CalComp без ухудшения качества получаемого изображения на новых плоттерах отодвинуть головку от листа. Теперь зазор увеличился почти до 6 мм, что позволяет применять любой ватман, даже такой, который сначала слегка отсырел, а потом высох.

Новые чернила Canon также упростили выбор бумаги для плоттера - теперь линии на чертежах не расплываются, так как чернила просто не успевают растекаться - они высыхают.

На рынке струйных печатающих устройств распространены две основные технологии печати: пьезоэлектрическая и термоструйная.

Отличия данных систем состоят в способе вывода капли чернил на бумагу.

Пьезоэлектрическая технология была основана на способности пьезокристаллов к деформации под воздействием на них электрического тока. Благодаря использованию данной технологии осуществляется полный контроль печати: определяется размер капли, толщина струи, скорость выброса капли на бумагу и т.д. Одним из множества преимуществ данной системы является возможность управления размером капли, что позволяет получать отпечатки высокого разрешения.

Доказано, что надежность пьезоэлектрической системы значительно выше в сравнении с другими системами струйной печати.

Качество печати при использовании пьезоэлектрической технологии чрезвычайно высокое: даже универсальные недорогостоящие модели позволяют получить отпечатки практически с фотографическим качеством и высоким разрешением. Также достоинством печатающих устройств с пьезоэлектрической системой считается естественность цветопередачи, что становится действительно важно при печати фотографий.

Печатающие головки струйных принтеров EPSON обладают высоким уровнем качества, чем и объясняется их высокая стоимость. При пьезоэлектрической системе печати обеспечивается надежная работа печатающего устройства, а печатающая головка крайне редко выходит из строя и устанавливается на принтер, а не является частью сменных картриджей .

Пьезоэлектрическая система печати была разработана компанией EPSON, она запатентована и ее использование запрещено другим производителям. Поэтому единственные принтеры, которые используют данную систему печати, - это EPSON.

Термоструйная технология печати используется в принтерах Canon, HP, Brother. Подача чернил на бумагу осуществляется посредством их нагревания. Температура нагрева может составлять до 600°С. Качество термоструйной печати на порядок ниже пьезоэлектрической, всвязи с невозможностью проконтролировать процесс печати из-за взрывного характера капли. В результате такой печати часто возникают сателлиты (капли-спутники), которые мешают получить высокое качество и четкость отпечатков, приводя к искажению. Этого недостатка невозможно избежать, так как он заложен в самой технологии.

Еще одним недостатком термоструйного способа является образование накипи в печатающей головке принтера, так как чернила являются ничем иным как совокупностью химических веществ, растворенных в воде. Образовующаяся накипь со временем забивает дюзы и существенно портит качество печати: принтер начинает полосить, ухудшается цветопередача и т.д.

Из-за постоянных перепадов температуры в устройствах, использующих термоструйную технологию печати, постепенно разрушается печатающая головка (сгорает под действием высокой температуры при перегреве термоэлементов). Это является главным недостатком таких устройств.
Срок службы печатающей головки принтеров EPSON такой же, как и самого устройства, благодаря высокому качеству изготовления ПГ. Пользователям же устройств с термоструйной печатью придется каждый раз покупать новую печатающую головку и производить замену, что не только уменьшает долговечность принтера, но и существенно увеличивает затраты на печать.
Качество печатающей головки имеет значение и при использовании неоригинальных расходных материалов, в частности СНПЧ .

Использование СНПЧ Epson позволяет пользователю на 50% увеличить объемы печати.
Печатающая головка принтеров EPSON, как уже не раз упоминалось в данной статье, имеет высокое качество, засчет чего увеличение объемов печати не сказывается негативным образом на работе принтера, а наоборот позволяет пользователю получить максимум экономии без ухудшения качества печати.

Ввиду особенностей печатающих устройств, использующих термоструйную технологию, увеличение объемов печати может привести к выходу ПГ принтера из строя.

Как показывают наблюдения, для получения максимальной экономии при совершенном качестве печати целесообразней использовать печатающие устройства EPSON с СНПЧ. Принтеры EPSON работают с системой непрерывной подачи чернил стабильней, чем печатающие устройства других производителей.

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.