технология печати струйная что значит

Принтеры изнутри: обзор технологий струйной печати

Если задать простой вопрос: «Кто сегодня больше всего думает о рисовании?» — кроме очевидных ответов (дети, художники), появится еще один. Это создатели принтеров, люди самых разных профессий, от физиков и конструкторов до химиков и программистов. Они готовят краски, «холсты», придумывают рисующие машины и всевозможные способы точного воспроизведения самых различных картин.

Поставим общую задачу создания изображения на бумаге. У нас есть распылитель — некое устройство, выстреливающее капли чернил. Есть сами чернила. И, наконец, программа — часть драйвера, которая управляет распылителем, и «говорит» ему, в какой момент времени какую краску надо наносить на бумагу.

Отсюда выводятся частные задачи. Распылитель 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.

Технология Epson Variable Droplet позволяет сплошные массивы быстро заливать крупными точками, а мелкими тщательно прорабатывать тонкие цветовые переходы и детали изображения в максимальном разрешении. Чуть позже для термопечати аналогичную задачу решили Canon и Hewlett-Packard. У Canon технология Drop Modulation предполагает использование двух нагревателей в каждой форсунке, при одновременном включении их образуется капля втрое меньшего объема, нежели в стандартном режиме. Скорость и точность «полета» капли были отдельным предметом исследования Canon, в результате чего дюзы форсунок получили звездообразную форму, а нагреватель перенесли к самому краю трубки. У компании Lexmark — свой оригинальный подход. Картриджи к современной линейке принтеров Zx5 имеют форсунки двух диаметров — маленькие, стреляющие 3-пикалитровыми каплями и большие — на 10 пиколитров.

Точность распыления напрямую связана с разрешением печати. Которое, в свою очередь, зависит от точности механизма, количества дюз в распылителе и скорости выстреливания капель. Несмотря на разные подходы к формированию картинки, все производители вынуждены наращивать и точность механики и «скорострельность» печатной головки. Epson и Canon в последние годы увеличили разрешение до 2800 dpi, Lexmark — до 3600, а Hewlett-Packard — до 4800. Хотя в последних моделях НР этот режим используется только в случае высокого разрешения исходного файла-фотографии, от 1200 dpi.

Скорость печати нечасто бывает предметом отдельных исследований, считается, что по мере совершенствования головок и механики принтера постепенно растет и скорость (особо шустрые модели уже обогнали недорогие лазерники). Тем интереснее, реализованное в принтерах Canon BJC-5000/5100 решение. Две печатающие головки в них получили независимую «подвеску». Поставив два одинаковых картриджа можно вдвое ускорить печать. Допускаются и сочетания чернильниц — черная с цветной и цветная с фотокартриджем.

Параллельно с решением задачи оптимального размера капель, решается другая — «как наносить». Эту задачу выполняет драйвер — именно он определяет в реальном масштабе времени, сколько и куда надо «накапать» чернил. Наиболее оригинальный подход, пожалуй, предложила Hewlett-Packard — ее технология PhotoRet (Resolution Enhancement Technology) развивается уже не первый год и сегодня появилась четвертая версия — PhotoRet IV. Смысл этого подхода таков: перед тем, как распылять краску, неплохо подумать, как ее оптимально распылять. И НР предложила рисовать картину относительно большими точками, но цвет каждой точки выбирать из большой палитры. Для этого большая капля, попадающая на бумагу, формируется из нескольких мелких. Причем компоненты дозируются очень точно. Например, 9 частей черного, 3 — маженты, 5 — циана и 1 — желтого. В последних моделях принтеров HP печать ведется в шести цветах, и в итоге цвет каждой точки можно выбирать из палитры в 1,2 миллиона цветов. Конечно, это намного меньше, чем в стандарте TrueColor (16 млн. цветов), но в том-то и секрет, что, гибко выбирая цвет каждой точки, можно сохранить общую палитру, но значительно увеличить скорость печати. Мысль здравая. Но конечный результат НР примерно такой же, как у других производителей, а значит — это не единственный работающий метод.

Умный подход к формированию изображения на способе подготовки точек не заканчивается, а только начинается. И здесь, пожалуй, у струйной печати — самый большой резерв развития. Драйверы становятся все более «думающими». Они не просто распыляют чернила по шаблону из файла, но тщательно анализируют исходную картинку. Основной подход Epson к этой проблеме называется PhotoEnhance. При этом человек доверяет драйверу выстраивание цветов, отказывается от точной передачи цвета по какому-либо стандарту цветокоррекции. И надо сказать, что часто PhotoEnhance оправдывает высокое доверие. Есть примеры, когда анализ картинки позволял вытягивать совершенно неожиданные элементы изображения (подобная работа в Photoshop’е требует высокой квалификации). Мой личный пример — фотография старинного рояля. На исходном кадре крышку практически не видно, она находится в полном затемнении. Но PhotoEnhance так перераспределил свет, что на крышке проступил резной узор. Я даже не догадывался, не помнил, что он есть.

Источник

Принцип работы струйного принтера: как правильно выбрать оборудование для офиса и дома

Содержание

Струйная печать — современная технология нанесения изображений на бумагу с помощью жидких чернил. Это основное отличие от альтернативной технологии лазерной печати, где в качестве пигмента выступает сухой порошок.

Что значит струйный принтер и из каких частей он состоит

Впервые струйный способ печати был изобретен еще в 1867 году человеком по имени Уильям Томсон. Устройство, которое он представил общественности, позволяло записывать передаваемые по телеграфу сообщения инновационным в те годы способом: прибор «умел» по капле наносить краску на бумагу, используя электростатические силы.

С того времени технология претерпела существенные изменения, а устройство и принцип работы струйного принтера усложнились. В середине XX века производители оборудования начали использовать кристаллы и законы пьезоэлектрики. Когда на кристаллы подавался ток, они начинали менять форму и излучать заряженные электроны.

Вскоре известный бренд CANON представил новый тип струйного принтера, где чернила нагревались до +400 °C и уже в виде пара попадали из печатающей головки на бумагу. За счет этого струйная печать стала намного более качественной.

Первая модель для создания цветных изображений была разработана специалистами HP. Революционный для своего времени принтер мог смешивать красители трех базовых оттенков — пурпурного, желтого и синего, — получая абсолютно любые оттенки.

Чтобы понять, как работает струйный принтер современного образца, необходимо детально изучить его устройство и функции отдельных элементов.

Печатающая головка

Основной рабочий элемент струйного принтера — ПГ (печатающая головка). Конструктивно она представляет собой небольшую «коробочку» с множеством сопел — микроскопических отверстий, через которые проходят чернила.

В самых ранних моделях таких сопел было всего 12. В современных аналогах это число достигает нескольких тысяч.

Принцип действия струйного принтера определяется тем, какую технологию использует печатающая головка: пьезоэлектрическую или термическую. От конструкции этого устройства зависят и другие характеристики:

Обратите внимание, что в некоторых видах струйных принтеров ПГ представлена не как отдельный модуль, а объединена с картриджем.

Картридж

Говоря о том, из чего состоит струйный принтер, нельзя обойти вниманием картридж. По сути, это компактный контейнер с чернилами и контактными пластинами. Длина стандартного картриджа не превышает 10 см.

Для черной краски всегда используется отдельная емкость. С цветными чернилами возможны варианты: отдельные картриджи или совмещенные, с несколькими отсеками для каждого оттенка.

Подача бумаги

Листы из лотка захватывает приводной механизм, который работает за счет небольшого моторчика и приводит в действие ролики, расположенные позади лотка. Этот модуль может располагаться в верхней или нижней части принтера.

Панель управления

Функциональные элементы для настройки и управления печатью обычно располагаются на передней крышке. Все кнопки и индикаторы подписаны, поэтому разобраться, как пользоваться струйным принтером, не составляет труда. Обязательно есть кнопки для включения/выключения устройства, загрузки бумаги и прочистки печатающей головки. Служебная информация (например, об отсутствии бумаги, цветных или черных чернил) отображается с помощью светодиодных индикаторов или выводится на экран.

Корпус

Корпус защищает внутренние детали от частиц пыли, влаги, УФ-излучения и других факторов среды. Изготавливается чаще всего из пластика, стандартные варианты — исполнение в белом, черном или сером цвете. Дизайн корпуса определяет, как выглядит струйный принтер.

Разновидности картриджей

Существует два типа картриджей: ПЗК (перезаправляемые) и ДЗК (дозаправляемые). Какой вариант подойдет в конкретном случае, зависит от того, для чего нужен струйный принтер и как часто вы планируете его использовать.

Первый тип — ПЗК. По сути, это обычные пластиковые баночки с чернилами. В корпусе ПЗК имеется два отверстия: первое необходимо для того, чтобы создать и поддерживать внутри заданное давление, а через второе заливают краситель. Чернила докупаются отдельно, а для заправки используются простые медицинские шприцы.

Хотя в этой процедуре нет ничего сложного, у использования ПЗК есть несколько принципиальных минусов:

Изучая характеристики струйного принтера, обратите внимание, поддерживает ли выбранная модель технологию СНЧП. Такие системы считаются более продвинутым вариантом, поскольку позволяют просто заливать краску в емкости по мере надобности вместо того, чтобы регулярно менять или перезаправлять картриджи. Объем таких баночек составляет 80 до 100 мл, что намного больше по сравнению с традиционными ПЗК. В печатающую головку краситель поступает по системе эластичных трубок, называемых шлейфами.

О чем нужно помнить, если вы решили использовать СНЧП:

СНЧП стоит дороже обычных ПЗК, но если применение струйного принтера требуется часто и речь идет о больших объемах печати, такое решение будет выгоднее в долгосрочной перспективе.

Принцип работы струйного принтера

Современные «струйники» работают следующим образом:

Скорость печати струйного принтера чрезвычайно высока: распыление цветной краски происходит со скоростью около 20-25 тыс. капель в секунду, а черных чернил — более 35 тыс.

Методы нанесения изображения

Выделяют разные виды струйной печати, в зависимости от технологии подачи красителя на бумажный носитель.

Первый — пьезоэлектрический. Он основан на способности плоских пьезокристаллов менять свою форму при прохождении через них электрического тока. Микроскопические кристаллы сжимаются и разжимаются, заставляя нужное количество краски выйти наружу. Данная технология часто встречается в оборудовании EPSON.

Второй вариант — технология газовых пузырей (Bubblejet), которую активно использует другой известный производитель, а именно CANON. Как работает струйный принтер этого типа? В сопла ПГ встраивают особые чувствительные элементами, которые при прохождении электричества сильно нагреваются. Попадающая на них жидкая краска превращается пузырьки газа. Объем находящегося в головке красителя увеличивается, в результате чего повышается давление и излишки чернил выходят через сопла.

Технология газовых пузырей позволяет добиться большей четкости при прорисовке отдельных линий. Струйные принтеры, работающие по этому принципу, идеально подходят для печати различных графиков, диаграмм, блок-схем. Но если требуется сплошное закрашивание больших областей, пьезоэлектрические аппараты выигрывают.

Еще один метод нанесения изображений — drop-on-demand. Здесь тоже используется нагреватель, а капельки чернил наносятся на лист точно и очень быстро. Благодаря отличной насыщенности и контрастности, основное назначение струйных принтеров, работающих по этому принципу — печать полутоновой графики.

Создание разных оттенков

Еще один момент, который стоит рассмотреть, говоря о том, как печатает струйный принтер — это способ создания разных оттенков. Стандартные картриджи для цветной печати используют три базовых оттенка:

Смешивая эти красители в разных пропорциях, можно получить практически абсолютно любой цвет палитры, кроме черного. Черная краска подается из отдельного картриджа. Смешивание пигментов осуществляется внутри ПГ. Для более точной цветопередачи в современных струйных принтерах могут использоваться до 6 разных цветов.

Виды чернил

Рекомендации по выбору

Коротко по основным пунктам:

Большинство моделей без проблем подключаются к компьютерам на базе ОС Windows. Но если ваши сотрудники используют другие операционные системы — например, macOS или Linux — рекомендуем уточнить совместимость выбранного принтера с конкретной системой.

Преимущества и недостатки струйного принтера

Отличительные признаки струйной печати — превосходное качество изображений и отличная цветопередача при разумной стоимости. «Струйники» существенно дешевле лазерных и светодиодных принтеров, картриджи легко заправить чернилами без специального оборудования, есть возможность подключить СНПЧ.

Но есть и минусы: скорость печати ниже, чем у лазерных, вероятность засыхания чернил в печатающей головке или картридже.

Источник

Компью А рт

Для начала хотелось бы «договориться о терминах».

Когда мы говорим о цифровой печати, то подразумеваем печать напрямую из файлов. А устройства, на которых ведется такая печать, мы называем цифровыми печатными машинами (ЦПМ).

Первые устройства — офсетные печатные машины, которые стали рассматриваться как ЦПМ, были основаны на технологии Direct Imaging — прямое экспонирование, технология изготовления печатных форм непосредственно в печатной машине. Она была разработана компанией Presstek около 15 лет назад. Печатные машины, в которых реализована технология Direct Imaging (DI), представляют собой системы, объединяющие традиционную офсетную печатную технику и цифровые формоизготовители.

Надо оговориться, что машины DI часто отождествляют с цифровыми печатными машинами, почему, собственно, мы их и упоминаем, что совершенно неверно, поскольку процесс печатания в таких машинах является полностью аналоговым.

В этой технологии формы являются постоянными носителями одного изображения и при смене тиража должны быть удалены из машины.

Данное оборудование производилось фирмами Heidelberg, Presstek, Ryobi, KBA, а некоторые из названных (Presstek) производят такие машины до сих пор.

Отметим, что под термином «цифровой» надо понимать не способ печати, так как их много и они разнообразны, а лишь способ создания изображения. Для того чтобы достичь определенности, разделим ЦПМ на две группы: по признаку наличия или отсутствия какой бы то ни было формной поверхности.

Формная поверхность отсутствует в технологии струйной печати (Ink Jet). Эту технологию можно также охарактеризовать как бесконтактную.

Контактная технология (там, где процесс происходит при участии тонера) включает несколько схожих основных этапов:

Контактные технологии различаются как способом формирования скрытого изображения, так и принципом проявления изображения, способом переноса изображения на материал.

Типы струйной печати

Но вернемся к объявленной теме данного материала. А именно — к струйной печати.

Технология струйной печати заключается в распылении жидких чернил из форсунок, объединенных в печатающие головки.

Типы струйной печати

Практическое применение нашли три вида струйной печати:

Основные производители струйных принтеров:

Фирмы, производящие печатные головки:

Основные параметры, по которым оцениваются головки:

Непрерывная струйная печать

Непрерывная струйная печать состоит из трех процессов:

В настоящее время до промышленного использования доведено два способа непрерывной струйной печати, в которых перечисленные выше процессы проходят по­разному.

В давно и широко применяемом способе капли формируются за счет наложения на струю чернил высокочастотных механических колебаний, формирующих капиллярную волну. Разделение капель на рабочие и нерабочие производится путем их селективной зарядки, а разделение капельных струй — путем отклонения электрическим полем траектории заряженных капель, в то время как незаряженные капли летят прямолинейно.

Струйная печать непрерывного действия

В другом способе непрерывной струйной печати Stream, разработанном фирмой Kodak, для формирования капельной струи на вылетающую из сопла чернильную струю периодически подают тепловые импульсы, изменяющие поверхностное натяжение чернил. Капли образуются из холодных участков струи. Разделение капель на рабочие и нерабочие производится формированием капель разных размеров. Выделение из струи рабочих капель осуществляется потоком воздуха, направленным перпендикулярно к траектории струи. Воздушный поток сильнее отклоняет маленькие капли, и они попадают в каплеуловитель. Большие капли продолжают лететь к печатному материалу и идут на построение изображения.

Непрерывная струйная печать с селективной зарядкой капель

В этом способе электропроводящие чернила подаются под давлением в генератор капель печатающей головки. Струя вылетает из сопла генератора. Где­то у выхода из сопла, например на сопловой пластине, расположен пьезоэлектрический стимулятор, формирующий капельную струю. На пьезоэлектрик подается высокочастотное электрическое напряжение. За счет деформации пьезоэлектрика возникают механические колебания, которые сообщаются струе и вызывают образование капель. При пролете струи через зону зарядки на заряжающий электрод подаются импульсы электрического напряжения. Производится селективная зарядка капель. Далее капельная струя разделяется на две струи: заряженную и незаряженную. Одна из них попадает на печатный материал, другая — в каплеуловитель.

Способ широко используется в маркировочных принтерах, предназначенных для нанесения надписей, дат и штрихкодов на поверхность товарных и промышленных изделий.

В способе с бинарным отклонением струи существует два варианта. В первом, однобитном варианте, каждая точка изображения формируется из одинакового количества чернил, например из одной капли размером 84 пл. При аппаратном разрешении 300­360 dpi, характерном для скоростной струйной печати, качество изображения при однобитной его записи невысокое. Рулонные струйные машины с такими печатающими головками используют для скоростной цветной печати почтовых рассылок, документов и другой продукции с аналогичными требованиями к качеству изображения.

В мультибитном варианте количество чернил в точке может изменяться. Для этого зарядке подвергается группа из нескольких капель (число капель в группе колеблется от 2 до 30), причем может заряжаться то или иное количество капель группы. Все капли группы попадают на один микроучасток печатного материала (в одну точку). В результате становится возможной запись изображения, при которой в разные точки материала может попадать различное количество капель. Достигаются высокий цветовой охват и богатство тонов, достаточное для использования струйного принтера в качестве цветопробного устройства. Так работают струйные принтеры Iris Print, где при разрешении 300 dpi получается эмуляция разрешения 2400 dpi. Головки имеют 1­2 сопла на краску.

Скорость струйной печати зависит от количества сопел в печатающей головке (от ширины печатаемой полоски). Головки, имеющие небольшое количество сопел на цвет краски, должны совершать челночное перемещение поперек направления движения бумажного листа. Это замедляет печать, так как бумага может сместиться на шаг только после записи цветной строки изображения.

Реализуются возможности скоростной печати при использовании многосопловых широкоформатных печатающих головок.

Размер широкоформатных печатающих головок ограничивается тем, что высокочастотные колебания пьезоэлектрика передаются не только струям, но и телу печатающей головки. Головка, в свою очередь, передает вибрацию струям чернил. Колебания, полученные струей от тела головки, отличаются от полезных колебаний струи и нарушают каплеобразование (образуются капли разных размеров и может изменяться длина непрерывной части струи, из­за чего нарушится зарядка капель). Указанные проблемы обостряются при возрастании ширины печатающей головки и частоты наложенных колебаний.

Непрерывная струйная печать с термической активацией каплеобразования

В свое время фирмой Kodak был разработан способ непрерывной струйной печати с термической активацией каплеобразования. Принцип ее заключается в следующем. Вылетающая из сопла струя получает от микронагревателя тепловые импульсы определенной частоты. Поверхностное натяжение чернил зависит от их температуры, поэтому каждый тепловой импульс вызывает изменение поверхностного натяжения (уменьшает его). Поверхность жидкости выводится из состояния равновесия, и в струе возникает капиллярная волна. При наложении таких колебательных возмущений на собственные колебания чернил струя разбивается на отдельные капли.

Отказ от механической стимуляции каплеобразования снимает с непрерывной струйной печати ограничения, связанные с паразитными колебаниями. Это позволяет сочетать высокую скорость печати (использование широкоформатных печатающих головок) с высоким качеством печати.

Как и в классическом способе непрерывной струйной печати, в новом способе создается непрерывная капельная струя и обеспечивается ее разделение на рабочие и нерабочие капли.

Печатающая головка с термической активацией каплеобразования содержит множество сопел, снабженных нагревательными элементами. При подаче на нагреватель импульса электрического напряжения через него проходит ток, вызывающий сильный кратковременный нагрев. Тепловой импульс передается чернилам струи. Поверхностное натяжение нагретого участка струи понижается. Так как нагрев, вызывающий возмущение струи, происходит периодически, возникает капиллярная волна, и струя на некотором расстоянии от сопла разбивается на капли. Размер капель зависит от частоты подачи тепловых импульсов. Чем они реже, тем больше капли.

Импульсная струйная печать

В импульсной струйной печати капля чернил выталкивается из сопла при подаче электрического импульса на активатор (actuator), отвечающий за образование капель. Чернила, вылетевшие из сопла, полностью идут на построение изображения на печатном материале. Печатающая головка для импульсной струйной печати содержит множество сопел. Струйный микромодуль, относящийся к каждому соплу, включает чернильную камеру, канал для входа чернил в камеру из резервуара (или распределительного канала) и выходной канал, заканчивающийся соплом. На стенке выходного канала или на стенке (крыше) чернильной камеры располагается активатор, получающий импульсы электрического напряжения из микрочипа, управляющего работой головки. Струйный микромодуль называется также эмиттером капель или генератором капель. Способ импульсной струйной печати определяется видом используемого активатора. Различают следующие виды импульсной струйной печати: пьезоэлектрическую (пьезоструйную), термоэлектрическую (термоструйную и термомеханическую).

Пьезоструйная печать

Типовая пьезоструйная печатающая головка включает линейку эмиттеров капель, каждый из которых заканчивается калиброванным отверстием — соплом. На верхней стенке чернильной камеры или на стенке канала, связанного с соплом, расположен пьезоэлемент, который при сообщении электрического импульса изменяет внутренний объем эмиттера. Уменьшение объема приводит к выталкиванию из сопла порции чернил, которая вылетает в виде капельки того или иного размера.

Размеры капелек и их скорость зависят от размеров сопла, конструкции печатающей головки, режимов ее работы (в том числе формы электрического сигнала, подаваемого на пьезоэлемент) и от чернил. Эмиттеры капель пьезоструйных головок могут различаться по конструкции и по характеру деформации пьезоэлектрического элемента.

Печать твердыми чернилами

Твердые чернила имеют в своем составе полимерный воск. При комнатной температуре они твердые, а при нагревании плавятся и превращаются в жидкость, низкая вязкость которой позволяет использовать чернила для струйной печати.

В 2000 году компания Xerox приобрела соответствующее подразделение Tektronix вместе с правами на все разработки в области твердочернильной печати. В настоящее время твердочернильные принтеры выпускаются компанией Xerox (линейка ColorQube).

Импульсная термоэлектрическая струйная печать

В импульсной термоэлектрической струйной печати (термоструйной печати) активатором, управляющим выбрасыванием из сопла чернильных капель, служит нагревательный элемент. Это тонкая полоска электропроводящего материала с высоким сопротивлением. При подаче электрического импульса полоска разогревается, чернила около нее закипают и образуется пузырек водяного пара. Этот пузырек давит на чернила, и из сопла вылетает чернильная капля. Нагревательный элемент может быть расположен на стенке («крыше») чернильной камеры, на стенке канала, заканчивающегося соплом или внутри эмиттера.

Схема термоэлектрической печати

Генерацию капель в чернильной камере используют в своих печатающих головках фирмы Hewlett­Packard и Lexmark, а генерацию капель в каналах — фирма Canon, назвавшая свою технологию Bubble Jet (фирмы приведены в качестве примеров).

Относительно недавно на рынке появились принтеры с печатающим устройством Memjet — печатающие головки к ним разработала австралийская фирма Silverbrook. В эмиттерах капель этих головок нагреватель в основном расположен внутри канала с чернилами.

Печать фотографического качества

В термоструйной печати нельзя, изменяя форму электрического импульса, менять размер капли. Для увеличения глубины цвета используют следующие методы варьирования количества чернил, попадающих на каждый микроучасток изображения.

В фотопринтерах Hewlett­Packard количество тонов повышается за счет того, что в каждую точку может попадать множество капель чернил, в том числе разного цвета. Вначале это количество доходило до 16 (Photo RET II), а в настоящее время — до 32 (Photo RET IV) капель размером около 4 пл (RET — Resolution Enhancement Technology, технология повышения разрешения).

Фирма Canon для печати фотографического качества использует технологию Drop Modulation Technology, позволяющую генерировать капли двух размеров. Достигается это путем размещения в каждом канале по два нагревательных элемента. Если электрический импульс подается на один элемент, образуется маленький пузырек, а при нагревании двух элементов размер пузырька увеличивается. В первом случае из сопла вылетает капелька в три раза меньше, чем во втором (минимальный объем капли — 4 пл).

MEMS: микроэлектромеханические системы

Термоструйные печатающие головки нового поколения изготовляются методами MEMS (Micro Electro­Mechanical Systems), традиционно используемыми в микроэлектронике. Это увеличивает геометрическую точность выполнения сопел и эмиттеров капель разных (в том числе очень маленьких) размеров, обеспечивает их повторяемость и позволяет применять «масштабирование» — составление из модулей печатающих головок необходимого размера (формата) и тем самым обеспечение заданной ширины печати. Кроме того, использование технологий MEMS позволяет удешевить печатающие головки, особенно головки больших форматов.

Современные принтеры оперируют каплями краски объемом порядка пиколитра. А что такое пиколитр? Это шарик диаметром около 13 микрон. В одном кубическом миллиметре таких капелек помещается с десяток тысяч! Для того чтобы сформировать столь малый объем жидкости — и сформировать его строго в нужный момент — очевидно, требуется тончайшая механика. Так что и тут работает MEMS.

Происходит это следующим образом. Печатающая головка представляет собой массив из множества микроотверстий. Под отверстиями — миниатюрные полости, в которые чернила поступают из основного резервуара картриджа.

Сами собой чернила через дюзы не выливаются: диаметр отверстий настолько мал, что сила поверхностного натяжения не дает жидкости просто так вытечь наружу. Краску необходимо выдавить принудительно. Для этого можно воспользоваться несколькими различными технологиями.

Например, можно разместить в микрополости пьезоэлемент. Примерно такой же, как те, что используются в зажигалках. Только процесс в данном случае идет в обратную сторону. В зажигалках пьезоэлемент вырабатывает электричество от деформации (следующей от нажатия кнопки) кристалла. В печатающей головке принтера на пьезокристалл подается ток, вследствие чего кристалл увеличивается в объеме и толкает мембрану, которая, в свою очередь, выталкивает краску наружу. Именно такой метод использует, например, компания Epson.

Разработчиком инновационной технологии цифровой печати является компания Memjet (Сан­Диего, шт.Калифорния, США), созданная в 2002 году как дочернее предприятие исследовательской фирмы Silverbrook Research (Австралия). Одним из основателей обеих компаний является Киа Силвербрук, изобретатель, ученый и предприниматель, один из крупнейших индивидуальных держателей патентов в США. В 2002 году Силвербрук возглавил небольшую группу ученых, поставив перед собой и своими специалистами цель — заново изобрести технологию печати.

На основе чертежей и разработок Memjet за производство компонентов нового способа воспроизведения графики взялось совместное предприятие, основанное Силвербруком с Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. Премьера демонстрационного образца аппарата, воплощавшего собой суть «микроэлектромеханической системы печати» (MEMS), состоялась в 2007 году. Два года спустя готовая для внедрения в печатающее оборудование система была предложена широкому кругу производителей цифровых принтеров. Среди них — компании, выпускающие настольные принтеры, печатные машины для применения в промышленности, принтеры для печати этикеток и цифровые мини­фотолаборатории. Что же представляет собой технология MEMS, и в чем заключается ее уникальность?

«Микроэлектромеханическая система печати» включает четыре основных компонента: печатающие головки, контроллеры для управления процессом печати, чернила и программное обеспечение.

Наиболее важным звеном данной технологии являются печатающие головки, в которых плотность дюз, генерирующих чернильные капли, в 17 раз превышает плотность дюз в большинстве распространенных в настоящее время печатающих головок. Так, в каждой печатающей головке MEMS располагается 70 400 дюз. За счет этого достигается существенно более высокая производительность печатающего устройства.

К примеру, офисный принтер, в котором реализована технология Memjet, выдает 60 запечатанных страниц формата А4 в минуту при печати с физическим (реальным) разрешением 1600Ѕ800 dpi.

Одна печатающая головка MEMS шириной 222,8 мм выстреливает свыше 700 млн чернильных капель в секунду. В ней предусмотрено пять каналов для использования чернил пяти цветов (к примеру, CMYKK), которые можно компоновать в различных комбинациях, в зависимости от сферы применения печатающего устройства.

Тем не менее только офисными принтерами для печати форматом А4 применение технологии MEMS не ограничивается. Путем расположения пяти печатающих головок MEMS бок о бок обеспечивается возможность выполнять широкоформатную полноцветную печать на материалах шириной чуть более 1 м без необходимости в перемещении печатающей каретки. В промышленных принтерах (к примеру, используемых в изготовлении этикеток) печатающие головки можно располагать друг за другом, что позволяет системе выстреливать свыше 3 млрд чернильных капель в секунду. Любопытная деталь: диаметр одной дюзы приблизительно в 10 раз тоньше человеческого волоса.

Печатающие головки MEMS генерируют чернильные капли объемом 1,1­1,2 пл каждая, обеспечивая высокую четкость воспроизведения мелких деталей изображения.

Как заявляет компания­разработчик, принтеры, основанные на технологии Memjet, также потребляют меньше электроэнергии, чем тонерные лазерные принтеры.

Печать осуществляется водными чернилами на основе красителей (dye­based water inks) в четырехцветной конфигурации (CMYK), которые разработаны компанией Memjet и специально адаптированы для использования в скорострельных печатающих головках MEMS. Чернила совместимы с любыми пористыми материалами без покрытия, включая гофрированный картон, с высокосортной бумагой, а также с любыми носителями с покрытием для струйной печати.

Поддержка печатающей головки в рабочем состоянии осуществляется с помощью системы прочистки, которая, получая соответствующую команду, прокачивает головку воздухом, прочищает ее и снова заправляет чернилами. Быстрая прочистка занимает не более 30 секунд, полный цикл обслуживания печатающей головки потребует нескольких минут.

Примечательно, что, являясь разработчиком действительно революционной технологии, уже защищенной более чем 5000 международных патентов, Memjet не планирует выпускать принтеры своими силами. Компания предпочитает поставлять основные компоненты системы MEMS (печатающие головки, чернила, контроллеры и программное обеспечение) производителям комплектного оборудования в рамках ОЕМ­соглашений таким же образом, как заводы — изготовители электронных чипов снабжают своей продукцией именитые компании, выпускающие смартфоны, планшеты и ноутбуки. И в последние несколько лет круг официальных партнеров Memjet неуклонно растет.

Memjet утверждает, что ее разработки защищены примерно 5000 мировых патентов, а еще на 500 — поданы заявки. Более 2000 из этих патентов выданы в США.

В прошлом году компания Memjet представила печатную головку DuraLink для струйной печати. Новая технология подходит для печати упаковки большими тиражами, обеспечивая соответствующие качество, скорость и ценовую доступность.

Технология DuraLink представляет собой сочетание долговечной печатающей головки, надежных пигментных чернил, ширины печати более 2 м (2228 мм) и большого выбора модулей, что обеспечивает возможность быстрой разработки современных решений для печати упаковки.

Отличие этой печатающей головки от большинства имеющихся на рынке моделей состоит в большом количестве сопел. Пять сопел приходится на один пиксель, так что выход из строя одного сопла практически не влияет на качество изображения. И это качество является стабильным для каждого из 1 млрд выбросов чернил на сопло для каждого из цветов CMYK. Кроме того, это значит, что печатающая головка нечасто подлежит замене. В общей сложности печатающая головка DuraLink имеет 70 400 сопел. Головка не требует частого обслуживания и позволяет осуществлять печать больших тиражей. DuraLink обеспечивает разрешение 1600 dpi.

Кто что использует

Внимательного читателя может заинтересовать, какие компании используют в своей продукции те или иные технологии? Выше мы уже частично затрагивали этот момент, но здесь сделаем это отдельно.

Пьезоэлектрическую технологию использует компания Epson.

Термоструйную технологию используют компании Lexmark, Canon, Brother и Hewlett­Packard.

На сегодняшний день технологии струйной печати Memjet используются в принтерах таких компаний, как Canon, Delphax, Neopost, Printware, RTI Digital и Xerox.

Например, корпорация Xerox предлагает высокоскоростной широкоформатный цветной принтер IJP 2000, оснащенный струйными печатающими головками компании Memjet.

Аппарат предназначен для выпуска интерьерной графики: постеров, вывесок, баннеров, PoP­материалов и пр.

IJP 2000 может печатать как с листа, так и с рулона шириной до 1060 мм. Максимальная скорость печати — 420 м2/ч при разрешении 1600 dpi. Плотность материалов — до 190 г/м2. Длина оттиска при печати баннера — до 9 м.

Производитель отмечает, что скорость IJP2000 примерно в 40 раз выше, чем у «сравнимых» широкоформатных принтеров, присутствующих на рынке. При этом скорость и качество печати IJP 2000 сохраняются независимо от типа и ширины используемого материала.

Управление принтером осуществляется с помощью растрового процессора Caldera Grand RIP Plus.

В качестве запечатываемых материалов можно использовать текстиль, винил, бэклиты, бумаги с покрытием и без него и пр. Чернила — водные на основе красителя.

Источник