Как устроен и работает струйный принтер

Принтеры

Струйные принтеры — одна из самых распространенных и удобных технологий печати. Они особенно популярны как для дома, так и для малого бизнеса благодаря своей доступности и многофункциональности. Сочетание удобства и универсальности делает струйные принтеры отличным выбором. Многие пользователи часто задаются вопросом, как работают струйные принтеры, и в нашей статье вы найдете подробный ответ на этот вопрос.

Как появилась струйная печать

Появлению струйного принтера предшествовало изобретение Уильямом Томсоном самопишущих устройств для приема телеграфных сообщений. Предшественники струйных принтеров работали по принципу электростатических сил, которые направляли падающие капли чернил для записи текста на бумаге. Это устройство было создано в 1867 году.

Компания Siemens успешно возродила и адаптировала древнюю технологию самопишущих струйных устройств к требованиям современного мира. Еще в 1951 году компании Siemens удалось воссоздать эту технологию, однако струйные принтеры того времени значительно отличались от тех, что мы имеем сегодня. Они использовались для записи измерений и расчетов на бумаге для различных устройств, таких как сейсмографы, электрокардиографы и мультиметры.

Несмотря на свои первоначальные недостатки, включая высокую стоимость и окрашивание бумаги, технология струйных принтеров постепенно совершенствовалась и модернизировалась. Сами разработчики не возлагали больших надежд на свое изобретение, но с появлением отдельных печатающих головок, механизмов распыления и более качественных чернил струйные принтеры стали более универсальными и широко используемыми.

Конкуренция между компанией из Страны восходящего солнца и самой богатой фирмой США привела к стремительному прогрессу в оптимизации и эффективности устройств струйной печати. Инженер японской компании Canon заметил, что когда шприц, наполненный чернилами, соприкасается с нагретым паяльником, содержимое шприца рассеивается. Американцы, по сути, скопировали эту технику.

Canon использовала следующий подход: они нагревали краску до температуры 400 градусов Цельсия, в результате чего образовывались капли газа, которые впоследствии попадали на бумагу. В западном мире технология была очень похожа на принтеры Canon, за исключением того, что для нагрева требовалось меньшее количество тепла, а вместо капли на бумагу опускался пузырек красящей жидкости.

Также были сделаны дополнительные усовершенствования, включая упрощение конструкции, что позволило снизить стоимость, и применение пьезоэлектрических пластин вместо пьезоэлектрических кристаллов.

Еще более значительным прорывом стало появление у компании Hewlett-Packard цветной головки, которая включала в себя желтый, голубой и алый цвета. Это новшество позволило воспроизводить практически любые оттенки в печати.

Что внутри

В этой главе будет дан краткий обзор внутреннего устройства струйных принтеров. Более подробное объяснение их функций и механизмов работы будет представлено в следующей главе.

Струйный принтер состоит из следующих элементов:

• Печатающая головка для нанесения надписей;
• Картридж или СНПЧ (система непрерывной подачи чернил);
• Механизм для подачи бумаги;
• Датчики;
• Панель управления и корпус.

Давайте перейдем к структурированному изложению.

Печатающая головка содержит множество крошечных отверстий, также известных как сопла, через которые вытекают чернила. Этот процесс может осуществляться с помощью пьезоэлектрических пластин или термопар.

Печатающая головка обладает несколькими ключевыми характеристиками:

• Количество цветов (от 4 до 12 в современных принтерах)
• Размер капель чернил (хотя в разных принтерах размер капель может отличаться)
• Разрешение печати, которое определяется количеством капель на дюйм (чем выше число, тем лучше качество печати)

Примечание: Важно помнить, что при длительном перерыве между операциями принтера чернила могут высохнуть и нарушить работу печатающей головки.

Картридж

Каков принцип работы картриджа струйного принтера? Она состоит из резервуара для чернил и контактных полос. Картриджи могут быть как отдельными, так и встроенными. В отдельных картриджах можно использовать чернила только одного цвета, в то время как интегрированные картриджи имеют преимущество в виде нескольких отсеков, содержащих различные цвета, обычно пурпурный, голубой и желтый.

Помимо картриджей часто используется СНПЧ. Он включает в себя отсек, заполненный чернилами, и гибкие трубки, которые облегчают поток чернил.

Существуют различные механизмы подачи бумаги, включая вертикальный и горизонтальный способы. Эти методы предполагают использование специализированных роликов и двигателей для облегчения движения бумаги.

Панель управления

Для управления всей системой струйных принтеров используется панель управления.

Корпус

Необходимы для защиты от пыли и физических повреждений, а также для повышения визуальной привлекательности.

Первоначально датчик, отвечающий за подачу бумаги, запускает процесс загрузки бумаги в принтер. Затем ролик затягивает бумагу и продвигает ее вперед в принтере. Система распределения чернил состоит из картриджей и трубок. Однако основным компонентом, определяющим струйный принтер, является его печатающая головка. Печатающая головка оснащена соплами, которые аэрозолируют чернила.

Функционирование принтера зависит от различных компонентов, включая приводной ремень, соединяющий головку с шаговым двигателем. Этот ремень позволяет принтеру интерпретировать и выполнять информацию, передаваемую с компьютера, эффективно координируя движения печатающей головки, бумаги и чернил.

Что касается чернил, то они представляют собой специализированную смесь воды и красящих веществ, предназначенную для предотвращения высыхания. Как правило, картриджи принтера содержат голубой, желтый и пурпурный цвета, которые можно комбинировать для получения огромного количества цветов. Удивительно, но их всего 4.5 миллилитров чернил, один цветной картридж может произвести около 900 миллионов капель.

Среди ключевых компонентов — четыре небольших мотора, которые выполняют различные функции. Один двигатель управляет датчиком бумаги, обеспечивая правильное обнаружение и подачу бумаги. Еще один мотор приводит в действие ролик, отвечающий за подачу бумаги в принтер. Третий двигатель облегчает перемещение печатающей головки по бумаге. Наконец, четвертый мотор выполняет задачу по выводу чернил на бумагу.

Печатающая головка, изготовленная из силикона, отличается высокой пластичностью и содержит огромное количество сопел, обычно около 3000. В некоторых принтерах предусмотрена возможность самоочистки печатающей головки. Каждое отдельное сопло специально предназначено для работы с разными цветами, напоминая крошечные котлы.

Под действием тока жидкость вытекает из отверстия, что приводит к его деформации и движению жидкости вперед. Эта система позволяет регулировать размер капель, которые будут выходить из отверстия. По сравнению с термопечатью, пьезоэлектрическая печать работает на гораздо более высокой скорости.

Из-за чрезвычайно высокой температуры в рабочей зоне для предотвращения воспламенения используются чернила на водной основе. Весь процесс происходит с поразительной скоростью. Всего за одну секунду сопло выбрасывает 24 000 капель, а в случае с черными чернилами этот показатель достигает 35 000 капель. Средняя скорость печати на струйных принтерах составляет 10 листов формата A4 в минуту. Наряду со скоростью, большое значение имеет точность нанесения капель.

Благодаря замечательной конструкции струйных принтеров, которая охватывает все — от двигателей до печатающей головки, — мы можем получить быструю и качественную печать без лишнего напряжения и необходимости глубокого знания принципов печати, технологии или электроники. Я уверен, что принцип работы струйных принтеров теперь понятен.

Различия между картриджами и СНПЧ

Картриджи имеют собственную аббревиатуру — R-Cartridges или RCs. Что входит в состав картриджа? Картридж состоит из прозрачного корпуса, который позволяет наблюдать за уровнем чернил. Имеет два отверстия: одно — для заправки, с силиконовой крышкой для герметизации, а заправка осуществляется с помощью стандартного медицинского шприца. Второе отверстие предназначено для выравнивания давления воздуха.

Перезаправляемые картриджи обеспечивают удобство многократной заправки, что стало возможным благодаря перепрограммированным чипам на картриджах.

SPC — это прозрачный резервуар для чернил, расположенный рядом с принтером и соединенный с ним гибкими трубками для дозаправки. Емкость этого контейнера составляет около 80 мл, что в 40 раз превышает среднюю емкость картриджей. В результате необходимость пополнения SNHR возникает очень редко. Контейнеры полностью герметичны, что обеспечивает постоянное давление.

Крайне важно оценить плюсы и минусы различных устройств и провести сравнение.

Однако важно отметить и некоторые существенные недостатки, в том числе:

• необходимость частой заправки чернил из-за небольшого объема чернильницы, что может быть довольно муторно и требует использования обычного аптечного шприца. Этот процесс требует значительного количества времени и усилий.
• Для определения уровня чернил необходимо извлечь картридж.
• Существует довольно высокая вероятность потерять контроль над уровнем чернил и пропустить момент, когда чернила закончатся, что приведет к переполнению PG. Когда речь идет о термоструйных принтерах, также существует риск перегорания отверстий.
• Чтобы минимизировать снижение уровня чернил, необходимо вынуть картридж из гнезда.
• Частое извлечение и вставка картриджей с чернилами может привести к повреждению контактных дорожек на чипах, что приводит к частым отказам картриджей EPCs.

Чтобы заправить VLFP, просто добавьте необходимое количество чернил в контейнер. Этот процесс невероятно прост и удобен. Маловероятно, что чернила закончатся внезапно, так как бутылки всегда на виду. Нет проблем и с самими чернилами.

Однако у СНПЧ есть и определенные недостатки:

• Для размещения бутылочек необходимо свободное место рядом с принтером.
• Любое перемещение или перемещение принтера может быть невероятно проблематичным. Чтобы избежать проблем, рекомендуется закрыть все отверстия.
• Если бутылки с чернилами подвергаются воздействию солнечного света, они могут испариться, постепенно теряя насыщенность цвета и испытывая другие нежелательные эффекты.

Основные недостатки печатных машин различны. Одна машина портится из-за частого использования, в то время как на другую негативно влияет нечастая печать.

Поэтому, когда речь идет о выборе идеального принтера для длительной работы, необходимо учитывать его предназначение. Если вы используете его в основном дома для печати фотографий, школьных работ или отчетов о работе, то перезаправляемые картриджи будут идеальным выбором. С другой стороны, если вам нужен принтер для профессиональной деятельности или регулярного использования в учебных заведениях, то система непрерывной подачи чернил будет более подходящей альтернативой.

Различные типы чернил для работы со струйными принтерами

Существует два основных типа чернил — на основе красителей и на основе пигментов.

Начнем с водорастворимых чернил. Они позволяют получить наиболее яркое и насыщенное изображение. Главное в них — отсутствие твердых частиц, что позволяет чернилам ровно ложиться на бумагу. Однако эти краски имеют короткий срок годности и быстро выцветают, особенно под воздействием ультрафиолетовых лучей, например солнечного света. Но в основном они зависят от способа хранения. Они будут длиться гораздо дольше, если держать в затененном месте, а не под прямыми солнечными лучами.

Влага также может быть губительна в этом случае. Именно поэтому они называются водорастворимыми. Лучший вариант — хранить снимки в альбоме или в помещении при комнатном освещении.

Пигментные чернила содержат твердые частицы в своем составе. Они обладают устойчивостью к воздействию воды и солнечных лучей, что позволяет хранить их в течение длительного времени — около 75 лет и более. Однако ценой такой долговечности является отсутствие вибрации в получаемом изображении. Наличие различных оттенков можно заметить при разном уровне освещенности. Кроме того, пигментные чернила не следует использовать на глянцевых поверхностях, так как изображение будет выглядеть размытым.

При работе с пигментными чернилами, а также водорастворимыми чернилами крайне важно избегать попадания влаги на бумагу. Невыполнение этого требования может привести к ряду проблем, таких как снижение качества изображения или сбои в работе принтера!