Пьезоэлектрическая струйная печать что это такое
Пьезоэлектрическая струйная печать это
Пьезоэлектрическая струйная печать это вид печати, при котором изображение наносит на запечатываемый материал с помощью печатающей головки. Такая головка состоит из сотен мелких сопел, из которых под действием мембраны выталкивается жидкий краситель — краска.
Т ехнология печати пьезоэлектрическая струйная позволяет получать очень качественное изображение, из высоким разрешением. Размер капель с красителем в диаметре составляет десятки микрометров, что меньше, чем толщина человеческого волоса.
Процесс пьезоэлектрической струйной печати
Сам процесс печати выглядит так: запечатываемый материал подается из заданной скоростью, а перпендикулярно его движению, перемещается печатающая головка. Она движется от одного края материала к другому, после этого материал продвигается на определенный шаг, и печатающая головка делает новый проход.
Таким образом, запечатывается весь материал.
Этот способ печати разрабатывался из середины 70-х годов, но впервые в серийном производстве применила компания Epson, и в ее принтерах можно было увидеть пьезоэлектрическую струйную печать.
Принцип печатания
Название печати происходит из-за пьезоэлементов, которые применяются в этой технологии. Дело в том, что краситель выталкивается из микроскопических сопел под действием давления, которое создают пьезокристаллы. Эти элементы способны под действием электрического тока изменять свои размеры.
Таким образом, при изменении положительного тока на отрицательное, происходит изменение размера кристалла, и он подобно поршню выталкивает микроскопическую частичку краски из сопла, которая попадает на материал.
Объем капли краски зависит от размеров сопла, эжекционной камеры и силы, с которой кристалл выталкивает краситель наружу.
Таким образом, изменяя электрическое поле, можно управлять изображением, которое нужно получить.
Пьезоэлектрическая печать преимущества и недостатки
Как и любые технологии, пьезоэлектрическая печать пьезоэлектрическая струйная цветная имеет недостатки и преимущества. Кратко их рассмотрим.
Преимущества
Недостатки
1. Иногда, для получения высококачественного изображения, печатающая головка должна несколько раз пройти по той самой странице. Это негативно влияет на скорость и себестоимость печати.
2. Через засохшую краску или попадания воздуха сопла могут закупориваться, что значительно ухудшает качество печати. Для восстановления свойств печатающей головки, нужно ее очищать.
Часто причиной засыхания сопел принтера является использование некачественных поддельных красителей.
3. Принтеры, которые работают на этой технологии, имеют повышенные требования к качеству материала. Ведь краска имеет жидкую консистенцию, и может расплываться на рыхлых бумагах, что ухудшает качество полученного отпечатка. Он будет менее четким, с размытыми границами.
Правда, в последние годы компании Epson разработала новый вид чернил (Epson DURAbrite), который не требует высоких требований к качеству бумаги. Кроме этого, такие краски имеют повышенную устойчивость к воде и солнечному свету.
4. Иногда возможен дефект, когда капли краски не попадают точно на нужное место запечатываемого материала и при детальном рассмотрении это можно заметить.
5. Как правило, печатающая головка устанавливается сразу на принтер, и не является переменной. Кроме этого, эта часть устройства принтера достаточно дорога, в сравнении с головками принтеров, которые используют другие технологии печати.
Иногда, замена печатающей головки по стоимости может равняться едва не цене самого принтера.
Но на бумаге для струйной печати, качество изображения будет очень хорошим.
Как видим, пьезоэлектрическая струйной печать широко применяется, благодаря своей надежности и качеству печати. И все это при невысоких затратах.
Верим, что наш ответ на вопрос “Пьезоэлектрическая струйная печать это” вас удовлетворил и вы получили информацию про принцип работы, преимущества и недостатки этого вида печати.
В заключение отметим, что кроме описанной нами технологии, в принтерах (пьезоэлектрический принтер) часто используется термоструйная, пузырьковая или сублимационная печать. Но это уже тема другой статьи.
Пьезоэлектрическая печать
Первый пьезоэлектрический принтер был изготовлен компанией Siemens в 1977 году. В качестве электромагнитного преобразователя в нём использовались пьезоэлектрические трубочки, окружённые литой пластмассой. Инициатива Siemens была подхвачена компанией Epson, которая в начале 1985 года представила на суд общественности свой первый пьезоэлектрический принтер Epson SQ-870/1170.
Вместо пьезоэлектрических трубочек, окружённых пластмассой, компания Epson использовала встроенные в печатающую головку небольшие плоские пьезокристаллические пластинки. Двумя годами позже компания Dataproducts предложила использовать в струйных принтерах пластинчатые пьезопреобразователи – плоские длинные пластинки (ламели), связанные с вибрирующим мениском (диафрагмой) чернильного резервуара. Компания Epson по достоинству оценила инновацию Dataproducts, и начиная с 1994 года стала оснащать пластинчатыми преобразователями все принтеры серии Epson Stylus.
Пьезоэлектрический принтер Epson
Сегодня Epson – это единственная в мире компания, выпускающая пьезоэлектрические принтеры. Для поддержания своего монопольного положения Epson запатентовала технологию пьезоэлектрической печати во всех странах мира. Для этого ей пришлось получить более 4 000 патентов.
Технология пьезоэлектрической печати наглядно показана на рисунке ниже. Раскроем её основные этапы.
Технология пьезоэлектрической печати
Под воздействием электрических импульсов пластинчатый пьезопреобразователь (ламель) выгибается и оказывает давление на мениск чернильного резервуара, к которому он прикреплён. Резервуар, сокращаясь под давлением ламеля, действует по принципу насоса, и выталкивает из сопла микроскопические порции чернил, которые распыляются на бумагу. После вылета чернильной капли ламель получает противоположное напряжение и выгибается в обратную сторону, увлекая за собой мениск резервуара. Объём резервуара при этом увеличивается, за счёт чего в него затягивается новая порция чернил.
Пластинчатые преобразователи совмещают в себе преимущества как трубчатых, так и плоских систем – компактную конструкцию и высокую частоту распыления чернил.
Пьезоэлектрическая печать включает в себя три важных компонента, гарантирующих её качество:
Активный контроль мениска (Active Meniscus Control) и отсутствие термоэлементов в пьезоэлектрических принтерах предотвращают появление капель-сателлитов (спутников), вылетающих из сопел вслед за основными каплями. Это позволяет избежать ореола вокруг изображения, придаёт отпечаткам отчётливость и улучшает цветопередачу.
Пьезоэлектрический принтер Epson
Пьезоэлектрические принтеры Epson печатают микрокаплями, объём которых составляет всего 2 пл – это самый маленький объём капель среди струйных принтеров (для сравнения: объём микрокапель Lexmark – 3 пл, HP – 4 пл). Микроскопичность чернильных капель, получаемых в процессе пьезоэлектрической печати, позволяет добиться высокого качества и разрешения изображений. Максимальное разрешение пьезоэлектрических принтеров Epson, представленных на российском рынке, составляет 2880х1440 dpi.
Диаметр сопел в пьезоэлектрических принтерах Epson больше диаметра сопел в термоструйных принтерах, что позволяет регулировать размер чернильных капель (Variable Size Droplet технология). Использование микрокапель повышает качество изображения, но снижает скорость печати. Чтобы ускорить процесс печати при удовлетворительном качестве отпечатка пользователь может увеличить объём микрокапель. При этом скорость печати значительно повысится.
Печатающая головка пьезоэлектрического принтера – дорогое высокотехнологическое изделие. Она монтируется на каретке принтера. Соответственно, пьезоэлектрические картриджи – это так называемые «чернильницы» без печатающей головки. По заявлению компании Epson ресурс обычной печатающей головки пьезоэлектрического принтера составляет 5 лет, широкоформатного принтера – 10 лет.
Пьезоэлектрический принтер Epson
Чернила для пьезоэлектрической печати значительно отличаются от чернил для термоструйных принтеров по степени вязкости, электропроводности, химическому и физическому составу, а потому не являются взаимозаменяемыми. В чернила для термоструйных принтеров добавляются особые присадки, которые препятствуют образованию нагара и накипи. Для пьезотехнологии такие чернила не нужны, и даже вредны. Поэтому чернила для термопринтеров нельзя использовать в пьезоэлектрических принтерах, и наоборот.
Что такое пьезоэлектрическая струйная печать?
Струйные принтеры работают на одной из двух технологий. Первая — термоструйная: выброс красителя на рабочую поверхность происходит под воздействием температуры. При второй краситель переносится на поверхность под давлением, которое возникает при колебаниях мембраны. Именно она называется пьезоэлектрической печатью. Давайте рассмотрим ее особенности.
В зависимости от способа подачи чернил процесс может быть непрерывным (постоянная подача чернил) и импульсным (подача капель регулируется, задаются временные интервалы). В первом случае достигается высокая скорость нанесения изображения, во втором — точность параметров.
Печатающая головка Epson
Головка печатающего механизма состоит из сопел, диаметр которых меньше толщины человеческого волоса. Она движется перпендикулярно запечатываемому материалу и оставляет на нем краску. Так получаются качественные изображения с высокой детализацией и четкостью.
Суть технологии
Пьезоэлектрическая струйная печать получила свое название из-за пьезокристаллов. Технология используется с 70-х годов прошлого столетия, хотя изобретена была практически на сто лет раньше. Ее открытие принадлежит П. Кюри и Ж. Кюри.
Суть пьезоэффекта ученые описали следующим образом: на кристаллических телах под давлением возникают противоположные по знаку электрозаряды. Если не давить на эти тела, а растягивать их, то заряды сменят свой знак на противоположный. При смене положительного заряда на отрицательный кристаллы меняются в размере и действуют как поршень, выдавливая краску из сопел.
На практике это означает, что к пьезоэлементам можно подвести переменный ток, под воздействием которого они будут сжиматься и расширяться, создавая колебания. Для получения желаемого изображения достаточно менять электрическое поле. Объем капли варьируется и зависит от диаметра сопел печатающей головки, давления, размера эжекционной камеры.
Высокая детализация изображений позволяет распечатывать фото на специальной бумаге
Развитие технологии компанией Epson
Принцип пьезоэлектрической струйной печати в принтерах реализован и запатентован компанией Epson. Она выпустила оборудование, работающее по этой методике в конце двадцатого столетия.
На начальном этапе развития метода в головку устройства встраивали кристаллические пластины. Позже их заменили пластинчатыми пьезопреобразователями. C 1994 года такими ламелями стали оснащать все устройства Epson серии Stylus. Компании принадлежит монопольное право производства подобного оборудования. Для этого представителям Epson пришлось получить несколько тысяч патентов в разных странах.
Несмотря на то что пьезометодику отождествляют с именем Epson, первые устройства такого типа были созданы компанией Siemens в 1977 году. В них роль преобразователя выполняли пьезотрубочки.
Пьезоэлектрический струйный принтер Epson
Особенности печати на струйных принтерах
Пьезопреобразователи пластинчатого типа пришли на смену трубчатым и плоским. Они компактны, обеспечивают высокочастотное распыление красителя.
Современные принтеры оснащены пьезопреобразователями пластинчатого типа, чувствительными к электрическим импульсам. При электрическом заряде они прогибаются и давят на мениск резервуара с чернилами. Резервуар выталкивает краску на бумагу.
После этого преобразователь приводится в обратное движение и уводит за собой мениск. Резервуар увеличивается в размере, за счет чего создается тяга и он снова наполняется чернилами.
Печать на струйных принтерах имеет такие особенности:
Объем микрокапель в принтерах Epson составляет 2 пл. Это наименьший показатель для струйного оборудования. У принтеров Lexmark размер капли достигает 3 пл, у HP – 4 пл.
Еще одна особенность пьезоэлектрической струйной печати — чернила. В них нет добавок и присадок, как, например, в чернилах для термоструйных устройств. Составы различаются по электропроводности, степени вязкости, они не взаимозаменяемы.
Емкости с чернилами прилагаются к принтеру, но их можно купить и отдельно
Преимущества и недостатки пьезопечати
С помощью пьезоэлектрической технологии удается взять под контроль весь процесс струйной печати — от выбора объема капли и толщины струи, до скорости выброса чернил на бумагу. Эта возможность позволяет более точно выбирать настройки под определенные задачи, материалы и форматы полиграфии.
К другим преимуществам пьезопечати относят:
При этом технология не лишена недостатков. Порой для получения качественного результата необходимо, чтобы печатающая головка прошла по рабочей поверхности несколько раз. Это повышает стоимость и увеличивает срок печати.
При смене картриджей существует риск попадания воздуха в сопла. Они закупориваются, и качество печати заметно снижается. Для исправления ситуация требуется очистка механизма.
Картриджи для принтера Epson Stylus
К печатным материалам предъявляют особые требования. Так как чернила достаточно жидкие, на рыхлой бумаге они могут расплываться и контуры изображения будут нечеткими. Поэтому лучше использовать носители высокого качества, например, мелованную бумагу.
Несколько лет назад компания Epson разработала новые чернила, которыми можно печатать практически на любой бумаге. Они устойчивы к УФ-излучению и влаге.
Смотрите видеообзор пьезоэлектрического струйного принтера Epson L800:
Как выбрать струйный принтер
Благодаря струйным принтерам цветная печать давно уже стала доступной каждому. Но невысокая цена базовых моделей «струйников» сослужила этому виду принтеров плохую службу: у многих покупателей эйфория покупки очень быстро сменялась разочарованием из-за небольшого ресурса картриджей и высокой их цены. Да и качество печати было далеко от фотографического, даже если печатать на дорогой по тем временам фотобумаге.
Так что покупатель к принтеру через некоторое время охладевал, и не счесть, сколько пылится по антресолям и гаражам насмерть засохших Stylus-ов и DeskJet-ов годов так двухтысячных.
Но прогресс не стоит на месте: фотобумага сегодня стоит недорого, а в десятки раз выросшее разрешение печати позволяет добиться приемлемого качества даже на самых недорогих «струйниках».
Стоимость картриджей, правда, остается довольно высокой, но системы непрерывной подачи чернил (СНПЧ) и заправка картриджей позволяют значительно снизить стоимость отпечатка. И на сегодняшний день струйный принтер можно назвать оптимальным для малотиражной печати как дома, так и в офисе.
И если печатаете вы немного, а цветная печать бывает нужна так же часто, как и черно-белая, то выбирать остается только между струйными принтерами и струйными же МФУ.
Если функции копира и сканера вам не нужны, следует разобраться в характеристиках принтеров и понять, как они влияют на их цену, качество печати, цену расходных материалов и прочие свойства.
Виды и устройство струйных принтеров
Во всех струйных принтерах печать производится микроскопическими капельками краски, под давлением «выстреливаемыми» печатающей головкой. А вот давление в сопле создается различными способами.
В принтерах Epson используется пьезоэлектрический метод создания давления: под соплом расположен пьезокристалл, изгибающийся под действием электрического тока. Создаваемое при этом давление выталкивает каплю краски из сопла.
В принтерах HP и Canon используется термический метод: под соплом расположен резистор, нагревающийся под действием проходящего через него тока до температуры в 500-650°С. Прилегающая к резистору краска вскипает, образуется пузырь газа, который и выталкивает каплю из сопла.
Пьезоэлектрический метод обеспечивает более высокую скорость печати, лучшую цветопередачу (за счет возможности изменения размера капли) и большую четкость изображения (за счет меньшего количества брызг). Но пьезоэлектрические головки дороже в производстве, что не может не сказаться на цене принтера.
Термический метод, уступая по параметрам печати, придает принтеру еще один недостаток: нельзя допускать 100% расхода какой-либо краски. Краска в печатающих головках, выполненных по такой технологии, охлаждает резисторы; при печати «всухую» резистор очень быстро сгорает, что приводит к выходу головки из строя.
Печатающая головка может быть объединена в одном корпусе с картриджем или располагаться отдельно – в самом принтере. В большинстве принтеров без СНПЧ головка находится в картридже.
С одной стороны, это позволяет легко заменить пришедшую в негодность головку (что при термоструйной печати бывает нередко), с другой стороны – это увеличивает стоимость картриджа.
В большинстве принтеров с СНПЧ замена головки уже может потребовать обращения в сервисный центр.
Характеристики струйных принтеров
Цветность печати.
Хотя большинство струйных принтеров цветные, черно-белые модели в продаже есть и способны на равных конкурировать с лазерными принтерами как по цене, так и по качеству печати полутонов, и по стоимости отпечатка.
К преимуществам черно-белых струйных принтеров с СНПЧ также можно отнести простоту заправки и способность печатать на пленке. Недостатки: скорость печати ниже, чем у лазерных, качество при печати текста и чертежей также уступает качеству, обеспечиваемому лазерным принтером.
СНПЧ.
В принтере с системой непрерывной подачи чернил картриджей нет, краска к печатающей головке поступает по трубочкам из емкостей, расположенных снаружи принтера. СНПЧ позволяет многократно снизить стоимость расходных материалов для принтера – вместо замены дорогостоящих картриджей в принтере с СНПЧ следует лишь долить краску в емкости.
Принтеры с СНПЧ дороже, но разница в цене окупится уже через несколько сотен распечатанных страниц.
Максимальный формат.
Большинство струйных принтеров имеет максимальный формат А4 (210х297 мм) и этого вполне достаточно для большинства задач. Если же вам нужна возможность печатать плакаты, чертежи и другие изображения большого размера, то струйные принтеры с максимальным форматом A3 (297х420 мм) совсем не так дороги, как цветные лазерные принтеры с таким же максимальным форматом. Среди доступных по цене цветных струйных принтеров есть даже модели с большим максимальным форматом – А3+ (329х483 мм).
Максимальное разрешение определяет количество отдельных точек, которые принтер может напечатать на дюйм бумаги – параметр схож с плотностью пикселей монитора или планшета, но есть и различия.
Устройства с максимальной плотностью пикселей –модели смартфонов с 300 и более ppi демонстрируют отличную четкость и передачу деталей даже в мельчайших элементах изображения. В то же время, если распечатать цветную картинку на принтере с разрешением в 300 dpi, то качество у картинки будет «так себе»: точки краски будут легко различимы, мелкие детали потеряются совершенно.
Проблема в том, что лазерные и струйные цветные принтеры не способны отображать полутона. Если распечатать тонкую линию чисто желтого цвета, она будет четкой как на экране смартфона, потому что вся будет состоять из точек одного только желтого цвета (из картриджа с желтой краской). А вот если ту же линию распечатать оранжевого цвета, то к желтым точкам уже добавятся красные точки, т.е., линия будет состоять не из оранжевых пикселей, как на экране смартфона, а из желтых и красных.
Если же печатаются пиксели еще более сложного цвета, то принтеру, чтобы точно передать эти цвета потребуется расположить рядом разное количество точек каждой краски. Вот и выходит, что один пиксель экрана смартфона соответствует нескольким десяткам точек краски на бумаге. В результате приемлемая цветная печать начинается с разрешения 600х600 dpi, при близком рассмотрении потребуется не менее 1200х1200, а для фотографического изображения разрешения идут от 4800х1200.
Требования к максимальному разрешению черно-белой печати также сильно меняются в зависимости от того, должен ли принтер печатать полутона (оттенки серого). Для черно-белого текста достаточно разрешения в 300х300 dpi, а вот если требуется качественная передача полутонов, то разрешение должно быть не ниже 1200х1200.
Количество картриджей.
Струйные цветные принтеры базовых моделей используют краски четырех цветов: голубой, пурпурный, желтый и черный. Соответственно, модели с четырьмя картриджами (по одному на каждую краску) довольно распространены.
Но многие недорогие принтеры содержат только два картриджа – черный и цветной, в котором хранятся сразу три цветных краски. Такой вариант снижает цену комплекта картриджей (два картриджа дешевле четырех) но в долгосрочной перспективе экономичным его не назовешь: ведь цветной картридж придется менять, даже если закончилась только одна из красок. Малая цена такого принтера обернется перерасходом краски и еще большей ценой отпечатка.
Скорость печати у струйных принтеров ниже, чем у лазерных, но и среди «струйников» встречаются вполне скоростные модели – до 50 листов А4 в минуту как цветной, так и черно-белой печати. Правда, если у лазерных принтеров этот показатель почти не зависит от заполненности листа и качества печати, то у струйных скорость сильно связана с распечатываемым содержанием. Печать с максимальным качеством фотографии во весь лист может снизить паспортное значение скорости раз в десять.
Автоматическая двусторонняя печать значительно облегчает печать брошюр, кроме того, двусторонняя печать экономит бумагу. Но имейте в виду, что у фотобумаги для струйных принтеров только одна сторона рабочая, изображения на оборотной стороне будут намного худшего качества.
Интерфейсы.
Интерфейсом USB сегодня оснащаются практически все принтеры и для подключения к стоящему поблизости компьютеру этот интерфейс будет оптимален. Обратите внимание, что на многих принтерах используется USB разъем Type-B, сохранившийся сегодня только на принтерах, хоть и разрабатывался он для всех периферийных устройств USB.
Наличие на принтере интерфейса Ethernet (RJ-45) позволяет использовать его в качестве сетевого, сделав его доступным для рабочих станций локальной сети. Такая возможность будет востребована в офисах, для дома использования актуальнее может быть возможность подключения по Wi-Fi.
На таком принтер можно будет печатать с любого компьютера или ноутбука, подключенного к сети Wi-Fi, а если принтер поддерживает мобильные технологии печати, то и с планшетов и смартфонов. Только перед покупкой следует убедиться, что принтер поддерживает ту же технологию, что и ваши мобильные устройства.
У каждого производители струйных принтеров существует своя технология мобильной печати, воспользоваться которой можно, установив соответствующее приложение. Но есть и универсальные технологии, поддерживаемые большинством принтеров: AirPrint, использующийся на гаджетах Apple, и Google Cloud Print – для устройств под управлением Android.
На некоторые принтеры можно «отправить» документ для печати с помощью NFC – достаточно просто приложить телефон к принтеру, и выбранный документ будет распечатан. Опять таки, сначала на телефон следует установить соответствующее приложение.
Варианты выбора струйных принтеров
Если вы хотите получить возможность цветной печати по минимальной цене, выбирайте среди недорогих струйных принтеров. Но имейте в виду, что недорогой струйный принтер дорог в содержании – идущие с принтером картриджи могут быть уменьшенного объема и их хватит буквально листов на 50, а комплект новых полнообъемных может стоить примерно столько же, сколько и сам принтер. Перед покупкой будет нелишним узнать стоимость комплекта картриджей и выяснить, возможна ли (и насколько сложна) их заправка.
Чтобы иметь возможность печатать в цвете часто, много и с минимальными затратами, выбирайте среди принтеров с СНПЧ.
Черно-белые струйные принтеры с СНПЧ могут конкурировать с лазерными по скорости печати и цене отпечатка, при этом для их заправки не нужен IT-специалист: с заливкой краски в емкость справится даже ребенок.
Для печати в цвете плакатов и чертежей большого размера выбирайте среди принтеров с максимальным форматом А3 и выше.
Если ваша работа связана с разъездами и у вас часто возникает необходимость распечатать документ, находясь вне офиса, выбирайте среди мобильных принтеров – они компактны, имеют малый вес и способны несколько часов работать от аккумулятора.