Устройство и принцип работы струйного принтера

Как возникла струйная печать

Созданию чернильных принтеров предшествовало изобретение Уильямом Томсоном — записывающих устройств для приема телеграфов. Принцип работы предков струйных принтеров основан на электростатических силах, с помощью которых записывался текст, задавая путь падающим на бумагу каплям чернил. Дата создания этого подразделения – 1867 год.

Запись струйных принтеров канула бы в лету, если бы не компания Siemens, намеревавшаяся воссоздать и адаптировать технологии далекого прошлого к современным реалиям. В 1951 году им это удалось, но технология этих струйных принтеров была очень далека от сегодняшней. Нужно было записывать на бумагу все измерения и расчеты всех приборов, например: сейсмографов, электрокардиографов сердца, мультиметров и других.

Однако они имели большое количество недостатков:

• Высокая цена;
• Небрежность (цветная бумага);

Даже сами разработчики не возлагали больших надежд на свое изобретение. Однако струйная технология была усовершенствована и модернизирована путем создания устройств с отдельными печатающими головками, механизмом распыления и чернилами.

Кристаллы сыграли важную роль в совершенствовании технологии струйных принтеров. Точнее, пьезоэлектричество. Не особо углубляясь в физику пьезоэлектриков — кристаллов, способных под давлением высвобождать электроны, изгибаясь. Или наоборот — при подаче электрического тока они могли изгибаться. Таким образом, при подаче тока кристалл подвергался деформации, вытесняя некоторое количество чернил из головки.

Конкуренция между компанией из Страны восходящего солнца и богатейшей фирмой США привела к быстрому прогрессу в оптимизации работы и эффективности струйных устройств. Инженер японской компании Canon заметил, что если горячий паяльник коснется шприца, наполненного краской, содержимое шприца разбрызгивается. Американцы действительно сделали то же самое .

Кэнон использовал следующий метод: они нагревали чернила до температуры 400 градусов по Цельсию, в результате чего получалась капля газа, которая затем попадала на бумагу. На западе технология была практически такой же, как у принтеров Canon, за исключением того, что для ее нагрева требовалось меньше тепла, и вместо капли на бумагу падал пузырек чернильной жидкости.

Были и другие нововведения: более простая конструкция, позволившая снизить цену; пьезоэлектрические пластины вместо пьезоэлектрических кристаллов.

Более значительным изобретением стало добавление цветной головки от Hewlett-Packard, которая смешивала желтый, голубой и алый цвета. Благодаря этой идее можно было получить в печати практически любой оттенок.

Особенности струйной печати

Рассмотрим особенности струйной печати:

1. Струйные принтеры тихие при печати, издавая лишь слабый гул. Уровень шума этого устройства составляет 40 децибел, что намного тише, чем у других типов принтеров.
2. Качество и скорость струйных принтеров взаимосвязаны. Чем выше качество, установленное в опциях, тем ниже скорость, и наоборот.
3. Для получения качественного изображения при печати на струйном принтере необходимо использовать бумагу с хорошей плотностью. Отличным вариантом для качественной печати является лист бумаги плотностью 60-135 г/м2.
4. Оборудование данного типа не предназначено для установки операции «Печать копий». Для этого необходимо несколько раз выполнить операцию «печать» одного и того же текста.
5. Если вы не используете струйный принтер в течение длительного времени, чернила высохнут. В этом случае поможет только замена картриджа.

ВАЖНЫЙ! Чтобы чернила дольше сохранялись, при смене чернильного картриджа также следует менять печатающую головку, а также использовать отдельный сменный контейнер.

Устройство струйного принтера

Основным компонентом в работе струйного принтера является печатающая головка, на которую поступают чернила. Эта деталь крепится на каретке, которая перемещается вперед-назад по листу бумаги, после чего краситель попадает на саму бумагу.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ НА СЛЕДУЮЩЕЕ! Чернила не могут вытекать, потому что сопла слишком малы.

Работа этого оборудования заключается в следующем: после печатного задания лист бумаги поступает в типографию, где перемещается с помощью механизма продвижения и одновременно прижимается к нему специальными роликами.

Моторчики

Внутри принтера используется как минимум четыре небольших двигателя. У каждого своя цель.

1. Он активирует ролик, который захватывает лист и протягивает его в принтер.
2. Отвечает за работу АПД в принтере.
3. Задействуйте механизм, чтобы переместить печатающую головку.
4. Функции в механизме «доставки» жидких красителей из емкостей, в которых они хранятся.

Разъемы подключения

В прошлом активно использовались кабели LPT, но в современных реалиях они безвозвратно устарели. Заменены интерфейсами USB и Ethernet. Они быстрее и проще в использовании. Но если у вас старый принтер или компьютер и вам просто нужен LPT порт или такой кабель, для этого есть специальные переходники.

Датчики

Работа печатной секции невозможна без специальных датчиков. В принтере используется механика и оптика:

• Датчик для обнаружения листа бумаги внутри устройства.
• Датчик энкодера отслеживает «координаты» головки относительно листа.
• Датчик PW контролирует размер и свойства используемой бумаги.
• Для обнаружения проникновения посторонних предметов используется отдельный датчик.

Принцип работы струйного принтера

Принцип работы струйного принтера заключается в том, что чернила попадают на бумажные листы в виде капель через специальные сопла. Размер каждой капли очень мал, и они получаются методом экструзии.

В зависимости от производителя данное оборудование может печатать по нескольким технологиям:

1. Выпадение по запросу. Специально встроенный механизм вместе с нагревательным элементом распыляет чернила по мере необходимости так быстро, что качество и скорость печати значительно улучшаются. При цветной печати достигается большая контрастность и четкость деталей изображения. Этот метод отлично подходит для печати графиков и диаграмм — они имеют четкие линии.
2. Термический метод. В каждую насадку встроен элемент, обладающий способностью нагреваться до очень высокой температуры при прохождении через него электрического тока. Это действие способствует образованию пузырьков газа, которые вытесняют краску на бумаге в нужном количестве. После отключения питания нагревательный элемент остывает и выдает новую порцию чернил.Срок службы принтеров, использующих этот метод, превышает срок службы других устройств, использующих другие методы. Недостатком этого метода является то, что при непрерывной заливке изображение выглядит размытым.
3. Пьезоэлектрический метод. Этот метод заключается в том, что каждая насадка имеет свой пьезокристалл плоской формы, который соединен непосредственно с мембраной. При взаимодействии с электрическим полем он деформируется, то есть сначала сжимается, а затем разжимается, заполняя систему чернилами. Это оставляет точки на бумаге, которые составляют все изображение.

Непрерывная доставка отличается от доставки по запросу тем, что проникновение чернил зависит от модулятора.

Преимущества и недостатки струйного устройства печати

Струйные принтеры, как и все другие типы принтеров, имеют свои преимущества и недостатки.

Недостатки:

1. Скорость печати. По сравнению с лазерным принтером скорость печати струйного принтера намного ниже, хотя это не мешает использовать его дома. Для тех пользователей, которым нужна быстрая печать, это оборудование не подходит.
2. Вероятность высыхания чернил. Из-за длительной паузы в работе чернила могут высохнуть, что в итоге приведет к замене картриджа.
3. Высокая стоимость расходных материалов некоторых моделей. Цена чернил и картриджей на некоторые модели, а также стоимость обслуживания аппарата в сервисных центрах очень высока.

Преимущества:

• низкая стоимость самого устройства;
• возможность самостоятельной печати цветных фотографий высокого качества;
• легко заправить картридж в домашних условиях;
• подключение непрерывной подачи красителей.

Что же внутри

В этой главе кратко описывается внутреннее устройство струйных принтеров, подробное описание их функций и механизмов работы будет представлено в следующей главе.

Струйный принтер состоит из следующих компонентов:

• Печатающая головка (печатающая;
• Картридж или СНПЧ (система непрерывной подачи чернил) ;
• Механизм подачи бумаги;
• Датчики;
• Панели управления и шкафы.

Начнем по порядку .

Печатающая головка

Печатающая головка снабжена множеством микроскопических отверстий (сопла). Через эти отверстия выбрасываются чернила. Иногда это происходит через пьезоэлектрические пластины, иногда с помощью термопар.

Печатающая головка выполняет следующие функции:

• Количество цветов (в современных принтерах от 4 до 12);
• Размер капли чернил (хотя размер капли может различаться во многих принтерах);
• Разрешение печати (измеряется в каплях на дюйм, чем выше это значение, тем лучше качество печати).

Обратите внимание на следующее! Если принтеру требуется много времени между заданиями, чернила могут высохнуть и забить печатающую головку.

Картридж

Как работает чернильный картридж? Он состоит из емкости с чернилами и контактных пластин. Картриджи могут быть раздельными или комбинированными. Отдельные чернила могут использовать только один цвет, комбинированные чернила имеют преимущество во многих комнатах с разными цветами, в основном пурпурным, голубым, желтым .

Кроме патронов часто используют СНПЧ. Он состоит из комнаты с чернилами и эластичных трубок, по которым текут чернила.

Механизмы подачи бумаги

Механизмы подачи бумаги. Бумага подается вертикально или горизонтально. Состоит из специальных роликов и двигателей.

Панель управления

Панель управления. Работа всей этой системы струйных принтеров осуществляется через эту панель.

Корпус

Необходим для защиты от пыли и механических повреждений, а также для эстетики.

Читайте также: Как подключить принтер Canon к ноутбуку?

Как работает струйный принтер

Сначала датчик подачи бумаги загружает бумагу в принтер. Ролик вытягивает бумагу и проталкивает ее в принтер. Картриджи и трубки составляют систему распределения чернил. Но сердцем струйного принтера является печатающая головка. Он состоит из сопел, которые распыляют чернила.

Приводной ремень соединяет головку с шаговым двигателем. Так работает принтер, с помощью таких деталей он расшифровывает информацию, отправленную с компьютера. Его работа заключается в координации работы печатающей головки, бумаги и чернил.

Чернила представляют собой специальную смесь воды и цветных химикатов, которая предотвращает их высыхание. Картриджи обычно имеют не более трех цветов: голубой, желтый и пурпурный. В сочетании эти цвета могут давать большое количество цветов. Цветной картридж, содержащий всего 4,5 миллилитра чернил, может произвести примерно 900 миллионов капель.

Главную роль играют 4 небольших двигателя. Один двигатель приводит в действие датчик бумаги, второй приводит в движение валик, проталкивающий бумагу в принтер, третий заставляет печатающую головку двигаться вперед-назад по бумаге, последний отвечает за выталкивание чернил наружу.

Печатающая головка выполнена из силикона, который легко принимает любую форму, состоит из большого количества сопел (в среднем 3000). Некоторые принтеры могут очищать печатающую головку самостоятельно. Каждая насадка предназначена для определенного цвета. Эти форсунки аналогичны котлам .

Из них жидкость выталкивается под действием тока и начинает деформироваться, тем самым выталкивая жидкость вперед. Благодаря этой системе можно варьировать размер капель, выходящих из отверстия. Скорость пьезоэлектрической печати на порядок выше, чем у термопечати.

Иначе обстоит дело с термопарой, которая при нагревании образует вокруг себя пузырьки, которые выталкивают жидкость. В это время вместе с чернилами образуются пузырьки газа, которые создают сильное давление в чернильной камере, после чего капли выходят через отверстия. После этого давление пропадает и туда попадает следующее определенное количество краски .

Поскольку рабочая температура очень высока, чернила должны быть на водной основе, чтобы они не воспламенялись. Все это происходит невероятно быстро. За 1 секунду сопло выталкивает 24 000 капель, в случае черных чернил этот показатель достигает 35 000. Средняя скорость печати струйных принтеров составляет 10 листов формата А4 в минуту. Кроме скорости важна и точность нанесения этих капель.

Благодаря такому невероятному устройству струйного принтера, начиная от двигателей и заканчивая печатающей головкой, мы можем наслаждаться быстрой и качественной печатью, без лишнего стресса и без определенных знаний принципа печати, знаний техники и электроники считаю принцип работы струйного принтера готов.

Методы нанесения изображения

Пьезоэлектрический

Метод основан на способности плоских пьезокристаллов, соединенных с диафрагмой, изменять форму под действием проходящего через них электричества. Сжимаясь и расширяясь, кристаллы заставляют чернила выходить из головки и образовывать на бумаге узор, состоящий из крошечных точек. Метод используется Epson, Brother.

Метод газовых пузырей

Метод называется Bubblejet. Для печати сопла (форсунки) снабжены специальными элементами, которые сильно нагреваются под воздействием электричества. После нагревания жидкая краска превращается в пузырьки газа, увеличивается в объеме и повышается давление, при этом излишки красителя выходят наружу. Технология активно используется Canon.

Принтеры, использующие эту технологию, более надежны, лучше рисуют линии, но сплошные участки размыты. Метод подходит для печати графиков и диаграмм, требующих высокой точности линий.

Метод drop-on-demand

В методике задействован отдельный механизм, который работает вместе с нагревателем. Он быстро и точно наносит чернила на нужные места листа, обеспечивая высокую контрастность и насыщенность цветов. Этот принтер можно использовать для печати полутоновой графики.

Создание разных оттенков

Все оттенки выполнены чернилами трех цветов — голубого, пурпурного и желтого. Их смешивают в нужных пропорциях для достижения нужного оттенка. Черная краска идет из отдельной емкости. Для более качественной печати в современных моделях используется более четырех цветов.

Какие чернила используются

1. Водорастворимый. На них печатают яркие картинки, картинки и картинки. Они не содержат твердых ингредиентов. У них короткий срок годности. Со временем изображение тускнеет и теряет насыщенность, особенно под воздействием солнца. Краска боится воды и повышенной влажности.
2. Пигментные. Содержит твердые частицы. Они менее подвержены влиянию воды, влажности и солнца. Распечатанные изображения сохраняют высокое качество более 70 лет, но изображения становятся менее насыщенными, истинные тона отображаются плохо. Не рисуйте на глянцевой бумаге.
3. Сублимация. Краситель имеет сходство с пигментными чернилами, но предназначен для печати не на бумаге, а на синтетических тканях. Помимо чернил, для печати требуется термотрансферная бумага. Рисунок фиксируется под воздействием высокой температуры. Для экономии расходных материалов лучше использовать СНПЧ.

Характеристики

1. Качество изображения. При выборе техники обращайте внимание на количество насадок и поддерживаемое разрешение. Чем выше оценка, тем четче и ярче печать.
2. Тип бумаги. Лучше, когда принтер может печатать на листах разной толщины, имеющих как матовое, так и глянцевое покрытие.
3. Скорость печати. Не стоит зацикливаться на этом параметре, так как при высокой скорости струйного принтера теряется качество изображения. Для скоростной печати лучше подойдет лазерный принтер.
4. Шум. Современные бытовые модели издают не более 40 дБ, промышленные принтеры могут издавать звук громче, но они и менее шумные по сравнению со старыми моделями.

Вкратце о плюсах и минусах

Преимущества:

• стоит меньше, чем лазерный или светодиодный принтер;
• печатает качественные цветные изображения;
• легко заправляется чернилами вручную;
• возможно подключение к СНПЧ.

Недостатки:

• низкая скорость по сравнению с лазером;
• краситель может засохнуть в головке и картридже, выведя их из строя;
• высокая цена краски.

Способ подачи бумаги

Бумагу можно загружать в принтер вертикально из верхнего лотка для бумаги. Если лоток находится внизу, страницы печатаются горизонтально. Лист подхватывается валиком с резиновой накладкой, для более надежной фиксации бумаги предусмотрен дополнительный резиновый валик.

Независимо от того, как подаются листы, ориентация распечатываемого изображения может быть книжной или альбомной, она задается в настройках печати.

Для беспроблемной боковой подачи необходимо следить за чистотой лотка. В него не должны попадать посторонние предметы, иначе листы будут мяться, пачкаться краской и неровно цепляться.

Отличия между картриджами и СНПЧ

Картриджи имеют свою аббревиатуру — ПЗК (перезаправляемые картриджи) или ДЗК (перезаправляемые картриджи) Из чего состоит картридж? Он состоит из прозрачного корпуса, что позволяет наблюдать за количеством оставшейся краски.

Оснащен двумя отверстиями. Первый нужен для заправки, крышка этого отверстия сделана из силикона. Заправка осуществляется обычным медицинским шприцем. Второе отверстие предназначено для выравнивания давления воздуха .

В случае картриджей доступно несколько заправок. Это стало возможным благодаря перепрошитым отсекающим чипам.

СНПЧ представляют собой прозрачные емкости для чернил, расположенные рядом с принтером и соединенные с многоразовыми тонкими гибкими трубками. Объем такого контейнера составляет около 80 мл, что практически в 40 раз больше среднего значения картриджей. Отсюда крайне редко заполняют СНПЧ. 100% герметизация контейнеров обеспечивает равномерное давление.

Очень важно учитывать преимущества и недостатки тех или иных устройств, чтобы провести параллель.

Цена системы непрерывной подачи чернил со специализированной установкой примерно в два раза превышает стоимость покупки обычных картриджей. Однако вы можете попробовать установить и настроить все необходимые системы самостоятельно, что даст скидку в 300-500 рублей.

Поговорим о том, на что ориентироваться при покупке. Для начала выделим основные недостатки обеих систем. ПЗК легко установить в печатающую секцию, без лишних проблем, на столе не мешать, так как весят они не очень много.

Однако следует выделить существенные недостатки, из которых:

• Частая доливка чернил из-за малого объема чернильницы, что довольно печально, тем более невозможна без обычного аптечного шприца. Затраты большого количества времени и сил на данную процедуру.
• Извлеките картридж, чтобы проверить уровень чернил.
• Есть достаточно большая вероятность не уследить за количеством краски, и упустить момент, когда она уйдет, что приведет к завоздушиванию СГ. Если говорить о термочернильных принтерах, то велик риск прожечь дырки,
• Чтобы свести к минимуму падение уровня чернил, ПЗК должен быть удален из гнезда.
• Частое снятие и возврат чернильниц вызывает повреждение контактных дорожек на чипах, частый выход из строя картриджей СВК.

заправлять СНПЧ чрезвычайно просто и удобно, достаточно засыпать в емкость нужное количество краски. Острый конец краски практически невозможен, так как бутылки постоянно перед глазами. С чернилами тоже проблем нет.

Несмотря на это, у СНПЧ есть и недостатки:

• Рядом с принтером должно быть свободное место, чтобы можно было разместить там бутылки
• Любые движения и движения принтера крайне проблематичны, и во избежание разного рода проблем все отверстия должны быть закрыты.
• Если чернила в бутылках подвергаются воздействию солнечных лучей, они могут испаряться, постепенно терять насыщенность цвета и испытывать другие неприятные эффекты.

Самые большие недостатки печатных машин заключаются в том, что у одной ухудшается производительность из-за крайне частого использования, а у другой, наоборот, негативно сказывается последующее слишком малое количество печатного материала.

Итак, чтобы выбрать правильно и надолго, следует заранее ориентироваться в том, что принтер будет вам обслуживать: если он вам нужен для домашнего использования: печать фотографий, школьных текстов или отчетов на работу, перезаправляемые картриджи станут отличным выбором.

Если устройство необходимо в профессиональном бизнесе, для работы или учебы на постоянной основе, более подходящим вариантом будет система непрерывной подачи чернил.

Различные виды чернил для работы со струйными принтеры

Чернила делятся на два основных типа – на основе красителей и на основе красок на основе пигментов.

Начнем с водорастворимых чернил. Они создают самый яркий и насыщенный образ. Секрет в полном отсутствии твердых частиц, что позволяет краске ровно ложиться на бумагу. Однако срок их хранения невелик, они быстро тускнеют, особенно вредно для таких изображений воздействие ультрафиолета, то есть солнечного света. Хотя это в основном вопрос способа хранения. В тени они будут храниться гораздо дольше, чем на солнце.

Не менее губительна в данном случае и влага. Поэтому их называют водорастворимыми. Лучшим вариантом будет хранить эти фотографии в альбоме или в помещении при комнатном освещении.

Пигментные чернила содержат твердые частицы. Они не боятся воды, но и солнечного света не боятся. Может храниться до 75 лет и более. Плата за это — матовость изображения. При разной степени освещенности видны разные оттенки. Также нельзя использовать пигментные чернила на глянцевой поверхности, изображение будет просто размыто .

Важно! При работе ни в коем случае нельзя оставлять бумагу влажной, ни пигментированными красками, ни тем более водорастворимыми. В противном случае это может привести к различным последствиям, начиная от некачественных изображений и заканчивая выходом из строя принтера!