Секреты печати: обзор технологий струйной печати

Принцип работы струйной печати заключается в выдавливании чернильных капель через сопла — тончайшие отверстия в печатной головке принтера. Как и любые инновации, эта технология претерпела множество видоизменений, прежде чем дойти до нас в своем сегодняшнем виде.

Как все начиналось

Первые шаги в этой области сделал физик Феликс Савар в далеком 1833 г. Он обратил внимание, что, пропуская жидкость через узкие отверстия, можно получить абсолютно идентичные капли. А в 1867 г. физик из Великобритании лорд Рейли подвел под это явление математическую базу и запатентовал первый самопищущий прибор для телеграфа. Работал он по принципу непрерывной подачи чернил.

Прошло больше полувека прежде чем компания Siemens в 1951 г. презентовала свой первый струйный принтер, разделяющий непрерывный поток чернил на одинаковые капли. Прототипы первых печатных устройств были громоздкими, дорогими, медленно печатали и не могли похвастаться надежностью.

Гениальные «пузырьки» (Continuous Ink Jet)

Было очевидно, что такая техника требует модернизации. В конце 70-х гг. прошлого столетия компания Canon реализовала в своих принтерах технологию «Drop-on-demand», то есть «печать по требованию». Чернила нагревались с помощью термоэлемента и в них образовывались пузырьки воздуха, выталкивающие краску на поверхность. Ценным достижением стало многократное удешевление печатного процесса. Новая технология получила название «пузырьковой печати» и произвела фурор среди научной общественности. В 1985 г. Canon уже выпустили первый пузырьковый принтер BJ-80.

Термическая печать (Thermal Ink Jet)

Разработки в мире печатной техники вели не только Canon. В 1980 году независимо от конкурентов Hewlett-Packard разработала технологию термической струйной печати. Ее принцип работы перекликался с пузырьковым методом. Настоящий успех пришел к HP в 1984 г. после выпуска серии принтеров ThinkJet. Благодаря разумному соотношению цены и качества эти устройства стали очень популярными среди пользователей.

Пьезоэлектрическая печать (Piezoelectric Ink Jet) — «дитя» Epson

Именно эта компания запатентовала технологию пьезоэлектрической печати в 1993 г. Принцип работы заключается в свойстве пьезокристаллов деформироваться под действием тока. Этот процесс позволяет регулировать размер капли, ее толщину и скорость выброса. В результате получаются отпечатки с высоким разрешением и естественной передачей цвета, что крайне важно при фотопечати. Сегодня право на производство пьезоэлектрических принтеров принадлежит только компании Epson.

Роль «струйников» в современной печати

Благодаря многолетнему процессу совершенствования, струйные принтеры полностью вытеснили с рынка матричных предшественников. Относительно невысокая стоимость отпечатков, высокое разрешение изображений и низкий уровень шума — вот главные козыри струйников на сегодняшнем рынке.

Строение струйного картриджа

Картридж — это один из расходных элементов струйного принтера. Его основная функция — переносить чернила на бумажный носитель. В обобщенном виде «начинка» струйного картриджа выглядит так: 

1. Крышка.
2. Печатающая головка.
3. Емкость для чернил.
4. Чип для считывания уровня чернил и управления соплами головки.
5. Дополнительные элементы.

Крышка

Первое, на чем останавливается взгляд при рассмотрении картриджа для струйной печати, — это пластиковая крышка, окрашенная в цвет содержащихся в ней чернил. Иногда сверху производитель помещает отверстия для заправки (они заклеены наклейками) и воздухоотвода.

Головка для печати

Это ключевая деталь, от которой напрямую зависит, насколько качественными выйдут отпечатки. Она располагается непосредственно в картридже или в самом принтере. Головка выглядит как небольшая металлическая пластина в нижней части картриджа. На ее поверхности находятся дюзы — отверстия диаметром меньше волосинки. Чем тоньше дюза, тем меньше капля из нее выходит. Это напрямую влияет на разрешение полученного изображения.

Чернила

Следующий значимый элемент струйной печати — чернила. Каждый производитель печатной техники разрабатывает состав чернил под совместимые модели принтера. Состав красителя может насчитывать до 14 компонентов, каждый из которых влияет на конечные свойства. Очень важно использовать чистые чернила, так как ненужные примеси забивают дюзы, что выводит принтер из строя.

Чип

Все современные принтеры оснащены микросхемой для считывания данных о расходе чернил, дате изготовления и активации картриджа. Производитель таким образом усложняет процедуру перезаправки, подталкивая к покупке следующего нового картриджа. Оригинального, конечно. Многие «умельцы» идут на хитрости и перепрошивают микросхему после каждой заправки.

Дополнительные элементы

• Пьезоэлектрическая пластина — устанавливается в принтерах, работающих по одноименному методу печати. Именно благодаря ее деформации происходит выталкивание чернил из дюз на бумагу.
• Нагревательные элементы — устанавливаются в устройствах с пузырьковым и термическим принципами работы. От термоэлементов чернила нагреваются до нужной температуры, что провоцирует их выброс на носитель.
• Абсорбер (от англ. absorb — впитывать, поглощать) — губка для поддержания равномерного количества чернил внутри картриджа.

Несмотря на кажущуюся простоту устройства струйного картриджа, попытки его самостоятельно перезаправить или перепрограммировать чип могут отрицательно сказаться на качестве отпечатков и работоспособности устройства в целом.

Классификация струйных картриджей

Так как деятельность нашей компании связана со скупкой картриджей, мы накопили немало знаний о них и готовы сдать «явки и пароли» нашим клиентам. Чтобы правильно подбирать расходники для струйной печатной техники, желательно иметь хотя бы общее представление об их основных видах.

Картриджи можно классифицировать по таким признакам:

По технологии печати

• Пузырьково-струйные. Термоэлементы в соплах печатающей головки повышают температуру чернил до определенного значения. Образуются пузыри и выпрыскивают чернила на носитель. Затем нагревание прекращается и сопла заполняются следующей порцией чернил.
• Термоструйные. Принцип работы подобен предыдущему. Разница в том, что катализатором процесса выступает увеличение объема чернил при нагреве. Выдавленная капля выпрыскивается на поверхность, а вместо нее за счет низкого давления всасывается новая.
• Пьезоэлектрические. Их принцип работы основан на свойстве пьезоэлектрических пластин деформироваться под воздействием тока. Происходит сжатие объема в камере и чернила выдавливаются. После чего следующая доза чернил поступает в картридж.

По методу удержания красителя

• Картриджи с поролоновой губкой. Таких сегодня преобладающее большинство. Мелкопористая губка пропитывается чернилами, которые стекают на печатающую головку. При заправке этих картриджей нужно контролировать скорость наполнения губки. Слишком быстрая подача красящей жидкости приведет к возникновению воздушных пробок и, как следствие, ухудшению качества печати.
• С помощью вакуумного удержания. Эти расходники часто установлены в принтерах HP. Важное условие их бесперебойной работы — полная герметичность картриджа. Иначе чернила просто зальют печатающую головку.

По способу производства

• Оригинальные. Это те, которые компания-производитель разрабатывает специально для своей оргтехники. То есть принтер Canon лучше всего будет работать с картриджем Canon, а для Lexmark «родным» будет одноименный расходник. Продать картриджи оригинального происхождения — отличный способ вернуть потраченные деньги. 
• Совместимые картриджи. К ним относятся струйные картриджи, выпущенные не производителем принтера, а посторонними фирмами. Таких расходников на рынке очень много и при их покупке не лишним будет поинтересоваться репутацией бренда, ибо качество неоригинальных картриджей сильно отличается друг от друга.
• Восстановленные (перезаправленные). Картридж, в который залили новые чернила называется перезаправленным. Чтобы восстановить картридж, его диагностируют, чистят, меняют некоторые элементы (чаще всего фотобарабан или печатающую головку), заливают новые чернила и пломбируют. Подобные манипуляции с картриджем снимают гарантию с принтера. 
• Подделки. К этой категории относятся картриджи, выдаваемые за оригинал, при этом ни по функциям, ни по качеству печати, не имеющие с ним ничего общего.

По числу цветов

• Одноцветные. Оснащены одной камерой для чернил.
• Многоцветные. Такие состоят из нескольких камер с разными чернилами. Чем выше цена принтера, тем большую гамму оттенков он может воссоздать на бумаге.

По расположению печатающей головки

• Картриджи с головкой. Это когда печатающая головка и сосуд с чернилами интегрированы в один картридж. Это часто приводит к преждевременному изнашиванию головки из-за эрозии. Заменить ее отдельно невозможно — потребуется менять весь картридж. Это существенно сказывается на стоимости обслуживания техники. Но что касается качества отпечатков — оно заметно выше.
• Картриджи без печатающей головки или так называемые чернильницы. Это обычные пластиковые резервуары с чернилами, при этом головка находится за пределами картриджа.

Струйный картридж с печатающей головкой	Струйный картридж без печатающей головки

По наличию чипа

• Без чипа. В нечипованных устройствах этой микросхемы нет и заправлять их можно без ограничения. Проблема только в том, что найти такой принтер почти нереально.
• Чипованные. Встроенная в картридж микросхема ведет учет количества отпечатков. При достижении запрограммированного числа копий, чип передает на принтер сигнал об окончании чернил.

Виды струйных чернил

Чернила для струйной печати делятся на несколько категорий. Они различаются составом, принципом нанесения и напрямую связаны со сферой применения будущих отпечатков.

• Водные. Эти чернила делятся на две группы: на основе красителя (Dye) и пигментные (Pigment). Dye-чернила привлекают пользователей низкой ценой и высокой яркостью, в то же время стойкость получаемых отпечатков к воде и УФ-лучам далека от совершенства. К тому же, не любая бумага подойдет для печати этими чернилами. Состав их довольно прост: водный раствор красителя и добавки, регулирующие физические свойства. Водные пигментные чернила состоят из смеси нерастворимых частиц пигмента, растворителя и связующего вещества. По яркости они значительно уступают чернилам на основе красителя, но зато гораздо превосходят их по стойкости к воздействию внешней среды. Важный момент! Для печати любым типом водных чернил нужно наличие специального покрытия на носителе.
• Твердые. Это цветные восковые бруски с полимерными включениями. Отлично наносятся и держатся на любой поверхности без специального покрытия (бумага, пленка, грубая ткань). Твердотельные отпечатки довольно яркие, устойчивые к растеканию и смазыванию. Но есть и минусы: большое энергопотребление, чувствительность к воздействию света, высокая цена оборудования. Самые популярные модели твердотельных принтеров — Xerox ColorQube и Xerox Phaser.
• Сублимационные. Чаще всего применяются при печати на синтетических тканях с содержанием полиэстера не меньше 50%, но хорошо ложатся и на предварительно подготовленные твердые поверхности (стекло, керамика, металл). Пигмент в этих чернилах имеет мелкодисперсную структуру и почти не растворяется в воде. Сублимационные отпечатки, созданные с соблюдением технологии, радуют насыщенными цветами, высокой стойкостью и долговечностью. Сублимационная печать осуществляется только в пьезоэлектрических принтерах.
• Масляные. Не самые популярный вид чернил из-за высокой стоимости. Главные преимущества: яркость и насыщенность отпечатков, высокая стойкость к агрессивным факторам (УФ-лучи, влага, механическое трение). Поэтому масляные красители в основном применяются для коммерческой печати. Большое значение имеет поверхность носителя. Она должна быть такой, чтобы чернила не растекались. Лучше всего подходит матовая, рыхлая и немелованная бумага.
• Сольвентные. В их составе содержится растворитель (циклогексанол) и красящий пигмент. Используются только в принтерах с пьезоэлектрическим методом печати. Отпечатки, созданные сольвентными чернилами, сохраняют свою стойкость около трех лет. Поэтому их массово применяют при печати наружной рекламы. Специальное покрытие не требуется. Сегодня на смену токсичным сольвентным чернилам пришли эко- и биосольвентные преемники с минимальным процентом летучих соединений.

Типы и виды бумаги для струйной печати

Может показаться, что на фоне таких технически сложных «участников» струйной печати, как печатающая головка, СНПЧ, микросхемы — бумага — второстепенный компонент. Но она тоже играет важную роль в качестве конечного результата. 

Выбирая бумагу для печати, нужно знать ее формат. По международной классификации Международная классификация выделяет 3 основные группы форматов:

• А — для документов;
• В — для полиграфической печати;
• С — для конвертов.

Форматы бумаги по стандарту ISO

Список форматов бумаги, подходящих к струйному принтеру всегда указан в инструкции или паспорте аппарата.

Виды бумаги серии «А» для струйных принтеров

Виды бумаги для струйных принтеров

Сравнение плотности бумаги для струйной печати

Структура бумаги для струйной печати

Срез структуры фотобумаги под микроскопом

Использовать оригинальную бумагу для струйной печати или нет?

Как и в случае с другими расходными материалами, каждый производитель рекомендует использовать только бумагу собственного производства. К слову, самый богатый выбор носителей для струйной печати предоставляет Epson. В сочетании с оригинальными красителями и своевременным техобслуживанием устройства, вы получите самое лучшее качество отпечатков.