Niektóre odkrycia lub wynalazki, które od dawna są znane, z czasem nabierają różnych pięknych mitów i legend.
Jedna z tych historii opowiada o pracowniku małego laboratorium badawczego należącego do dużej firmy komputerowej. Po nieprzespanej nocy pracującej nad kapryśnym nowym projektem jakiegoś urządzenia elektronicznego, pracownik ten niechcący umieścił lutownicę obok strzykawki wypełnionej kalafonią (chciałbym przypisać, że zawierała atrament, ale tak nie jest). Naturalnie w rezultacie zepsuły się kombinezony, ale co najważniejsze, powstał pomysł termicznego druku atramentowego. Poplamiony biały płaszcz trafił do pralni chemicznych, a technologia atramentowa, dzięki wysiłkom Canona, Hewlett-Packarda, Epsona, Lexmarka i innych firm, trafiła do biur i domów, uderzając przystępną ceną i kolorem.
Dlaczego drukarka atramentowa?
W ciągu ostatnich kilku lat branża komputerowa doświadczyła prawdziwego boomu atramentowego. Drukarki atramentowe dla wielu użytkowników to najbardziej przystępne cenowo i wszechstronne urządzenia drukujące. Uzyskane na nich obrazy są w wielu przypadkach lepszej jakości od drukowanych kopii, a maksymalna prędkość druku zbliżyła się już do wskaźników wydajności niższych modeli drukarek laserowych. Porównywalny do amatorskich zdjęć z minilabów, pełnokolorowy fotorealistyczny druk atramentowy stał się głównym atutem producentów drukarek atramentowych w walce o pozyskanie nowych klientów.
W pogoni za nabywcą i zazdrością konkurencji wielkość kropli stale się zmniejsza, a nowe technologie są opracowywane w celu poprawy reprodukcji kolorów. Od nowych nazw i logo głowa już się kręci. Naturalnie nasuwa się najbardziej dociekliwe pytanie: czy wszystkie zasady i idee, z których szczyci się każdy z producentów, są tak wyjątkowe?
W dumnej samotności
Od dłuższego czasu w tym sektorze rynku powstały dwa obozy. W jednym, Epson rządzi jedną ręką z technologia piezoelektryczna, aw drugim zebrał się cały sojusz zwolenników „wrzącego atramentu”.
Metoda drukowania piezoelektrycznego opiera się na właściwości niektórych substancji krystalicznych do zmiany ich wymiarów fizycznych pod wpływem prądu elektrycznego. Najbardziej uderzającym przykładem są rezonatory kwarcowe stosowane w wielu urządzeniach elektronicznych. Zjawisko to zostało wykorzystane do stworzenia miniaturowej pompy, w której zmiana napięcia powoduje ściskanie niewielkiej ilości atramentu w wąskim kanale kapilarnym i natychmiastowe wyrzucanie go przez dyszę.
Głowica drukująca piezoelektrycznej drukarki atramentowej musi być wysoce niezawodna, ponieważ ze względu na dość wysoki koszt jest prawie zawsze wbudowana w drukarkę i nie zmienia się po zainstalowaniu nowego wkładu atramentowego, jak ma to miejsce w przypadku termicznego drukowania atramentowego. Taka konstrukcja głowicy piezoelektrycznej ma pewne zalety, ale jednocześnie istnieje stałe ryzyko uszkodzenia drukarki z powodu pęcherza powietrza w układzie zasilania atramentem (co może się zdarzyć przy wymianie wkładu) lub zwykłego kilkutygodniowego przestoju . W takim przypadku dysze ulegają zatkaniu, pogarsza się jakość druku, a przywrócenie normalnych trybów wymaga wykwalifikowanego serwisu, którego często nie można przeprowadzić poza serwisem.
Trzymaj się z dala od zespołu
Podczas gdy firma Epson poszła własną drogą, co jakiś czas zaskakując społeczność komputerową kolejnym przełomem, inni gracze na rynku druku atramentowego nie mniej skutecznie korzystali z głowicy drukującej o innej konstrukcji. Większość z nich uważa swoje opracowania za wyjątkowe, choć ich istota jest banalnie prosta, a różnica często tkwi tylko w nazwie.
Dlatego Canon używa terminu Bubble-Jet, który można luźno przetłumaczyć jako „drukowanie bąbelkowe”. Reszta nie ogrodziła ogrodu i zgodziła się z bardziej znanym określeniem „termiczny druk atramentowy”.
Termiczne drukarki atramentowe działają jak gejzer: wewnątrz komory z ograniczonym atramentem miniaturowy element grzejny tworzy bąbel pary, który natychmiast rozszerza się, wypychając kroplę atramentu na papier.
Przy użyciu tej technologii nie jest trudno uzyskać miniaturowe elementy drukujące o dużej gęstości, co obiecuje twórcom potencjalny wzrost rozdzielczości z solidnym marginesem na przyszłość. Jednak druk termiczny ma również: odwrotna strona. Ze względu na stałą różnicę temperatur głowica drukująca ulega stopniowemu zniszczeniu, w wyniku czego należy ją wymieniać wraz z wkładem atramentowym.
Więcej nazw - głośnych i innych!
Bąbelki to bąbelki, a proste obrazki od dawna nikogo nie dziwią. Musisz więc walczyć o każdy pikolitr w kropli, o każdy odcień na papierze. Ale tak naprawdę nie ma zbyt wielu sposobów na poprawę jakości końcowego obrazu. Najbardziej oczywistą i przystępną opcją było zwiększenie liczby kolorów atramentu. Oprócz czterech podstawowych kolorów (czarny, niebieski, karmazynowy i żółty) wielu producentów dodało jeszcze dwa - jasnoniebieski i jasny karmazyn. W efekcie stało się możliwe odtworzenie jaśniejszych odcieni bez zmniejszania gęstości kropek nałożonych na papier, co pozwoliło na wykonanie struktury rastrowej obrazu w jasnych obszarach, gdzie jest ona szczególnie dobrze rozróżnialna, mniej zauważalna. Canon nazwał tę technologię PhotoRealism, Hewlett-Packard PhotoREt, a Epson nazwał Photo Reproduction Quality.
Ale postęp, stymulowany konkurencją, nie stoi w miejscu. Kolejnym krokiem w kierunku ideału było zmniejszenie i dynamiczna zmiana wielkości kropli atramentu, a wraz z nią punktu końcowego na papierze. Kontrolując ilość „porcji” atramentu nakładanego na papier, można uzyskać jaśniejsze odcienie bez zwiększania odległości między punktami. Dzięki temu struktura bitmapy może być jeszcze mniej widoczna.
Bez dodatkowych trików i znaczącej zmiany proces technologiczny tylko Epson mógł osiągnąć podobny efekt. Faktem jest, że zasada działania głowicy piezoelektrycznej pozwala kontrolować wielkość spadku poprzez zmianę wielkości napięcia sterującego przyłożonego do elementu piezoelektrycznego. Ta technologia nosi nazwę zmiennej wielkości kropki. Cóż, zwolennicy drukowania bąbelków musieli poważnie pracować nad zmianą konstrukcji dysz. Każdy z nich umieścił kilka elementów grzejnych o różnej mocy.
Włączając je pojedynczo lub wszystkie jednocześnie, można uzyskać kropelki o różnej wielkości, tak jak ma to miejsce w nowoczesnych termicznych drukarkach atramentowych. Canon nazwał swoje osiągnięcia w tej dziedzinie Drop Modulation, podczas gdy HP użył gotowej nazwy z dodatkowymi indeksami - PhotoREt II i PhotoREt III. Oprócz możliwości kontrolowania wielkości kropli, pojawiła się również możliwość nanoszenia kolejno kilku kropli w ten sam punkt na powierzchnię kartki papieru.
Ale jakość druku zależy nie tylko od technicznej perfekcji konstrukcji samej drukarki, ale także od innych, równie istotnych czynników.
Za linią frontu odrzutowego
Wraz ze wzrostem rozdzielczości i szybkości drukowania okazało się, że dążenie do poprawy tych właściwości samo w sobie nie mogłoby dać znaczącego zysku, gdyby nie poprawiono nośnika obrazu, czyli papieru. Wydawałoby się, co może być prostszego niż papier? Ale go tam nie było! Wszelkie „sprytne” technologie będą bezsilne, jeśli włożysz zwykły papier biurowy do tacy drukarki.
Piękny arkusz formatu A4, z którego widoku i zapachu każda drukarka laserowa zaczyna mruczeć z przyjemnością, okazuje się zupełnie nieprzygotowany na tryskające na nią strumienie wielokolorowego atramentu z setek dysz.
Powierzchnia zwykłego papieru ma strukturę włóknistą, co wynika z technologii jego wytwarzania. W efekcie miniaturowe krople o ściśle określonych rozmiarach zaczynają rozchodzić się po powierzchni w najbardziej nieprzewidywalny sposób. W tym przypadku nie ma znaczenia, jaki rodzaj druku zostanie użyty - termiczny czy piezoelektryczny. Jednym z rozwiązań tego problemu jest zastosowanie tuszu pigmentowego, który jest zawiesiną rozproszonych cząstek w bezbarwnym ciekłym nośniku, ponieważ cząstki stałe nie mogą wnikać w wewnętrzne warstwy i rozprzestrzeniać się przez włókna papieru.
Atramenty na bazie pigmentów umożliwiają uzyskanie jasnych i nasyconych odcieni, ale mają również pewne wady, w szczególności niską odporność na wpływy zewnętrzne.
Technologia druku atramentowego jest taka, że najlepsze wyniki można osiągnąć tylko przy użyciu specjalnego papieru. Zdjęcia na zwykłym papierze wyglądają na wyblakłe i mniej wyraźne. Specjalnie powlekany papier i tak zwany papier fotograficzny mają kilka specjalnych warstw, w przeciwieństwie do zwykłego papieru. Nadruki na nim są prawie nie do odróżnienia od fotografii uzyskanych w wyniku drukowania przy użyciu chemicznego procesu foto.
Zwykły papier budżetowy do druku atramentowego ma z reguły gramaturę 90-105 g/m 2 , stosunkowo cienką grubość i doskonałą biel. Dzięki specjalnej obróbce frontu lub obu stron papier ten jest bardziej odporny na kaprysy atramentu i zapobiega ich rozprzestrzenianiu się i wnikaniu w głąb arkusza.
Specjalny papier fotograficzny o błyszczącej lub matowej powierzchni ma zazwyczaj gramaturę do 200 g/m 2 i jest wielowarstwowym produktem o nowoczesnej technologii. Każda z warstw spełnia określone funkcje.
Dolna warstwa to podstawa, która zapewnia dokumentowi wytrzymałość i sztywność. Kolejna warstwa pełni rolę reflektora optycznego, nadając obrazowi jasność i biel. Dalej znajduje się główna warstwa wiążąca ceramiczna lub plastikowa, stanowiąca zestaw kanały pionowe bez długich formacji włóknistych wzdłuż powierzchni arkusza i zapewniając niezbędną gęstość tuszu w drukowanej kropce. Na absorbent nakładana jest ostatnia, błyszcząca lub matowa warstwa ochronna, która nadaje jej wytrzymałość i chroni przed wpływami zewnętrznymi.
Podczas procesu drukowania drobinki ceramiczne pochłaniają atrament, zapobiegając jego rozlewaniu się po powierzchni. W rezultacie kształt punktów i ich orientacja pozostają niezmienione. Ponadto nie można obawiać się przypadkowego wnikania wilgoci, ponieważ głębokie i ściśle pionowe mikrokapilary minimalizują prawdopodobieństwo rozprzestrzeniania się.
Papier specjalny do drukarek atramentowych stał się panaceum na wiele bolączek, ale niestety dość drogi. Chciałabym, oczywiście, ale… I warto wydać pieniądze, żeby chociaż raz porównać „niebo” i „ziemia”.
Prasa komputerowa 11 "2001
Obecnie na rynku istnieją dwie główne technologie drukowania urządzeń drukujących: piezoelektryczna i termiczna.
Technologia druku piezoelektrycznego została opracowana na podstawie zdolności kryształów piezoelektrycznych do odkształcania się pod wpływem elektryczności. Dzięki zastosowaniu tej technologii stało się możliwe kontrolowanie drukowania, a mianowicie: monitorowanie wielkości kropli, prędkości jej wyjścia z dysz, a także grubości strumienia itp. Jedną z zalet takiego systemu jest możliwość kontrolowania wielkości kropel. Ta umiejętność pozwala uzyskać lepsze obrazy.
Do tej pory eksperci udowodnili, że niezawodność takich systemów jest znacznie wyższa niż innych systemów druku atramentowego.
Przy zastosowaniu tej technologii jakość druku jest bardzo wysoka. Nawet uniwersalne i niedrogie modele pozwalają uzyskać obrazy najwyższa jakość i wysoka rozdzielczość. Najważniejszą zaletą PU z systemem piezo jest również wysokie oddawanie barw, dzięki czemu obraz wygląda na jasny i nasycony.
Technologie firmy Epson — sprawdzona jakość
Głowice drukujące w drukarkach atramentowych EPSON są wysokiej jakości i to właśnie tłumaczy ich wysoką cenę. Stosując piezoelektryczny system drukujący masz gwarancję niezawodnej pracy urządzenia drukującego, a głowica drukująca nie wysycha ani nie zapycha się, ponieważ ma minimalny kontakt z powietrzem. System druku piezoelektrycznego został opracowany i wdrożony przez firmę EPSON i tylko firma EPSON posiada patent na ten system.
Zasada termicznego druku atramentowego jest stosowana w drukarkach Canon, HP, Brother. Podgrzewając atrament, są one przenoszone na papier. Za pomocą prądu elektrycznego ciekły atrament jest proporcjonalnie podgrzewany, stąd nazwa tej metody drukowania – termiczny atrament. Wzrost temperatury odtwarza element grzejny, który znajduje się wewnątrz struktury termicznej. Przy silnym wzroście temperatury główna część farby odparowuje, ciśnienie w konstrukcji szybko rośnie, a niewielka kropla farby wydostaje się z komory grzewczej przez precyzyjną dyszę. Proces ten powtarza się wielokrotnie po jednej sekundzie.
Główną wadą termicznej metody atramentowej jest to, że przy takiej technologii drukowania w głowicy drukującej drukarki powstaje wystarczająco duża ilość opadów, które z czasem mogą ją uszkodzić. Ponadto z czasem ta skala zatyka dysze, co prowadzi do utraty jakości i szybkości drukowania drukarki.
Również w urządzeniach wykorzystujących termiczny druk atramentowy, ze względu na stałe wahania temperatury, głowice drukujące ulegają pogorszeniu, gdyż wypalają się one pod wpływem ogromnej temperatury. To jest główna wada takich urządzeń. Okres działania Epson PG MFP jest absolutnie identyczny z żywotnością samego urządzenia. Było to możliwe dzięki wysokiej jakości materiałom, z których opracowano głowicę drukującą. Klienci korzystający z termicznego druku atramentowego często będą musieli wymienić głowicę drukującą, ponieważ wysoka temperatura często powoduje jej przepalenie, co znacznie zwiększy koszty finansowe. Jakość głowicy drukującej również ma ogromne znaczenie, jeśli użytkownicy używają regenerowanych wkładów.
Używanie drukarki atramentowej Epson w połączeniu z wkładami wielokrotnego napełniania jest bardzo korzystne, ponieważ poprawia jakość drukarki i zmniejsza koszt każdego drukowanego obrazu.
Głowica drukująca drukarek EPSON ma ogromne znaczenie nie tylko dla stabilna praca drukarka. PG Quality umożliwia zwiększenie jakości i szybkości drukowania. Ponadto, jeśli głowica drukująca nie wejdzie w kontakt z powietrzem i wyschnie, użytkownik nie będzie musiał jej zmieniać, a zatem na próżno wydawać pieniądze.Urządzenia wykorzystujące zasadę działania termicznego druku atramentowego mogą się znacznie przegrzać, a zatem głowica drukująca może się również przegrzać, co w przypadku przegrzania może po prostu wypalić się i wydostać się z pozycji stojącej.
Jak pokazują liczne kontrole i testy, aby drukować jak najbardziej ekonomicznie, a jednocześnie być jasnym i efektywnym, inżynierowie zalecają używanie drukarek EPSON z CISS. Urządzenia EPSON pracują z systemem LF znacznie dłużej i wydajniej niż inne piloty innych firm produkcyjnych w podobnej cenie.
Epson to zaufany producent wysokiej jakości produktów, które ułatwiają pracę i zwiększają wydajność.
Technologia atramentowa pojawiła się w połowie lat 80. w wyniku próby pozbycia się mankamentów dwóch dominujących wówczas metod druku: igłowej i laserowej (elektrograficznej). Druk laserowy był niedopuszczalnie kosztowny, ao kolorze jeszcze nie śniono (i nawet teraz, mimo że kolorowe drukarki laserowe stały się dostępne, nie mają szans na ominięcie drukarek atramentowych w dziedzinie odbitek fotograficznych). A druk atramentowy powstał jako tania alternatywa do drukowania dokumentów biurowych, pozbawionych mankamentów drukarek igłowych - powolnych, głośnych i dających wydruki niskiej jakości.
Pomysł, który podobno niemal równocześnie (około 1985 roku) przyszedł do głowy inżynierom z firm Hewlett-Packard i Canon, polegał na zastąpieniu kroplą igły uderzającej w papier w drukarkach igłowych przez warstwę tuszu na wstążce. płynnego atramentu. Objętość kropli należy obliczyć tak, aby się nie rozprzestrzeniała i tworzyła punkt o określonej średnicy. prawdziwe życie tę technologię uzyskali, gdy wymyślili wygodny sposób formowania kropli dozowanej - termiczny.
Metoda termicznego druku atramentowego jest w rzeczywistości zmonopolizowana przez firmy Canon i Hewlett-Packard, które są właścicielami większości patentów na tę technologię, pozostałe firmy udzielają na nią jedynie licencji, dokonując własnych drobnych zmian. Podczas gdy HP używa terminu „termiczny druk atramentowy” (termiczny druk atramentowy), firma Canon preferuje termin „bąbelkowy” (bąbelkowy).
Chociaż istnieją między nimi różnice, są one zasadniczo identyczne.
Na ryc. 1 przedstawia proces termicznego druku atramentowego w postaci warunkowego cynegramu cyklu dyszy (czasami nazywanych wyrzutnikami). W ściankę komory wbudowany jest miniaturowy element grzejny (zaznaczony na czerwono w górnej ramce), który bardzo szybko nagrzewa się do wysokiej temperatury (500°C). Atrament wrze (druga klatka), tworzy się w nich duży pęcherzyk pary (kolejne dwie klatki) i gwałtownie wzrasta ciśnienie - do 120 atmosfer, co powoduje wypychanie atramentu przez dyszę z prędkością ponad 12 m/s w postaci kropli o objętości około 2 pikolitrów (to dwie tysięczne z miliardowej części litra). W tym momencie element grzejny zostaje wyłączony, a bańka zapada się pod wpływem spadku ciśnienia (ramki dolne). Wszystko dzieje się bardzo szybko - w kilka mikrosekund. Atrament podawany jest do dyszy dzięki siłom kapilarnym (co jest znacznie wolniejsze), a po napełnieniu dyszy nową porcją system jest gotowy do pracy. Cały cykl trwa około 100 ms, czyli częstotliwość kropel to 10 kHz, a we współczesnych drukarkach – dwa razy więcej.
Taka autonomicznie sterowana dysza jest częścią głowicy drukującej, umieszczoną na wózku poruszającym się po arkuszu, jak zespół drukujący drukarka igłowa. Przy średnicy dyszy 10 mikronów gęstość rozmieszczenia wynosi 2500 dysz na cal; w jednej głowicy może znajdować się od kilkuset do kilku tysięcy dysz. W nowoczesnych szybkich urządzeniach zaczęto stosować stałe głowice - w celu wyeliminowania najwolniejszego etapu w całym procesie ruchu poprzecznego wózka. Na przykład HP produkuje wysokowydajne fotokioski, w których głowice są ułożone w bloki na całej szerokości arkusza.
W drukarkach Canon element termiczny znajduje się z boku aparatu (jak na rys. 1), natomiast w HP (i Lexmark) znajduje się z tyłu. Być może ta różnica wynika z oryginalnych pomysłów: według korporacyjnej legendy inżynier firmy Canon upuścił lutownicę na strzykawkę z farbą (czyli strzykawkę rozgrzaną z boku), a naukowcy z HP zapożyczyli zasadę z czajnika elektrycznego, który jest podgrzewany od końca. Czy się to podoba, czy nie, boczny układ pozwala Canonowi na zamontowanie dwóch elementów termicznych na dyszę, co poprawia wydajność i zarządzalny rozmiar kropli, ale komplikuje i zwiększa koszt projektu.
Droższe głowice „bąbelkowe” firmy Canon są wielokrotnego użytku i wbudowane w drukarkę. Głowice HP są łatwiejsze w produkcji, ponieważ tradycyjnie były wbudowane bezpośrednio we wkład i wyrzucane razem z nim. Jest to o wiele wygodniejsze, ponieważ gwarantuje jakość druku (głowica po prostu nie ma czasu na wypracowanie zasobu) i wysoką niezawodność montażu. Jednak przy takim podejściu ulepszenie głowic prowadzi do wzrostu kosztów wkładów, dlatego wiele nowoczesnych drukarek HP ma oddzielne głowice, takie jak Epson czy Canon. Na przykład Photosmart Pro B9180, dzisiejszy flagowiec „domowych” drukarek fotograficznych HP, ma wymienne pojedyncze głowice, podczas gdy jego tańszy odpowiednik, Photosmart Pro B8353, ma zintegrowane głowice.
W kontakcie z
Koledzy z klasy
Technologia termiczny druk atramentowy w oparciu o właściwość atramentu do zwiększania objętości po podgrzaniu. Podgrzany atrament, zwiększając swoją objętość, wpycha mikroskopijne kropelki atramentu do dysz głowicy drukującej drukarki, które tworzą obraz na papierze. W ogólnym zarysie poniżej przedstawiono technologię termicznego druku atramentowego.
Technologia termicznego druku atramentowego
Termiczny druk atramentowy to najpopularniejsza technologia druku atramentowego, stosowana w 75% drukarek atramentowych.
Udział drukarek wykorzystujących technologię druku termicznego atramentowego
Największy wkład w rozwój technologii druku termicznego atramentowego wniosły korporacje Kanon oraz HP, który samodzielnie opracował dwie technologie druku w latach 70.: Bubble Jet (Canon) i Termiczny druk atramentowy(HP).
Technologie termicznego druku atramentowego
Technologia termicznego druku atramentowego Bubble Jet została zaprezentowana publicznie w 1981 roku na Wielkich Targach. W 1985 przy użyciu Innowacyjna technologia Legendarna drukarka monochromatyczna Canon BJ-80 została wydana w 1985 roku - pierwsza kolorowa drukarka Canon BJC-440.
Schematyczne przedstawienie technologii druku atramentowego Bubble Jet
Esencja technologii Bąbelkowy strumień atramentowy następująco. W każdą dyszę głowicy drukującej wbudowany jest termistor (grzałka) w celu natychmiastowego nagrzania atramentu, który w temperaturze powyżej 500°C, odparowując, tworzy bańkę, która wypycha kroplę atramentu. Następnie termistor wyłącza się, atrament stygnie i bąbelek znika, a strefa niskiego ciśnienia wciąga nową porcję atramentu.
Co ciekawe, atrament nagrzewa się do temperatury 500°C w zaledwie 3 mikrosekundy, a krople wylatują z dyszy z prędkością 60 km/h. Co sekundę w każdej dyszy głowicy drukującej cykl nagrzewania i chłodzenia atramentu jest powtarzany 18 000 razy.
Druga technologia druku atramentowego – Thermal Inkjet – zaczęła być opracowywana przez HP w 1984 roku, ale pierwsza drukarka ThinkJet oparta na tej technologii druku została wprowadzona do masowej produkcji znacznie później.
Schematyczne przedstawienie technologii Thermal Inkjet
Technologia termicznego druku atramentowego opiera się na tej samej zasadzie drukowania co technologia Bubble Jet, z tą różnicą, że w drukarkach wykorzystujących technologię Bubble Jet termistory znajdują się w mikroskopijnych dyszach głowicy drukującej, natomiast w drukarkach wykorzystujących technologię Thermal Inkjet znajdują się bezpośrednio za dysza.
Tak więc technologie Bubble Jet i Thermal Inkjet różnią się jedynie szczegółami.
Głównymi zaletami termicznego druku atramentowego nad drukiem piezoelektrycznym jest brak ruchomych mechanizmów i stabilna praca. Oprócz tego termiczny druk atramentowy ma jedną istotną wadę: nie pozwala na kontrolowanie wielkości i kształtu kropel atramentu. Ponadto, gdy krople atramentu wylatują z dyszy głowicy drukującej, krople satelitarne (satelity), które tworzą się, gdy wrzący atrament ucieka wraz z nimi. Pojawienie się takich „satelitów” może być wywołane niestabilnymi drganiami masy tuszu podczas jej wyrzucania z dyszy. To właśnie krople satelitarne powodują powstawanie niepożądanego konturu („mgła atramentu”) wokół wydruku i mieszanie kolorów w plikach graficznych.
Działanie różnych urządzeń piezoelektronicznych opiera się na efekt piezoelektryczny , który został odkryty w 1880 roku przez francuskich naukowców, braci P. Curie i J. Curie. Słowo „piezoelektryczność” oznacza „elektryczność z ciśnienia”. bezpośredni efekt piezoelektryczny lub po prostu efekt piezo polega na tym, że pod wpływem nacisku na niektóre ciała krystaliczne, zwane piezoelektrykami, na przeciwległych powierzchniach tych ciał powstają ładunki elektryczne równej wielkości, ale różniące się znakiem. Jeśli zmienisz kierunek deformacji, tj. nie ściskasz, ale rozciągasz piezoelektryk, to ładunki na twarzach zmienią znak na przeciwny.
Piezoelektryki obejmują niektóre naturalne lub sztuczne kryształy, takie jak kwarc lub sól Rochelle, a także specjalne materiały piezoelektryczne, takie jak tytanian baru. Oprócz bezpośredniego efektu piezoelektrycznego jest również stosowany odwrócony efekt piezo , który polega na tym, że pod wpływem pola elektrycznego piezoelektryk kurczy się lub rozszerza w zależności od kierunku wektora natężenia pola. W krystalicznych piezoelektrykach intensywność bezpośredniego i odwrotnego efektu piezoelektrycznego zależy od tego, jak ukierunkowana jest siła mechaniczna lub natężenie pola elektrycznego względem osi kryształu.
Do celów praktycznych stosuje się piezoelektryki o różnych kształtach: prostokątne lub okrągłe płytki, cylindry, pierścienie. Takie elementy piezoelektryczne są wycinane z kryształów w określony sposób, zachowując orientację względem osi kryształu. Element piezoelektryczny jest umieszczany pomiędzy płytami metalowymi lub folie metalowe są nakładane na przeciwległe powierzchnie elementu piezoelektrycznego. W ten sposób otrzymuje się kondensator z dielektrykiem piezoelektrycznym.
Jeśli wprowadzimy do takiego piezoelektrycznego elementu Napięcie AC, wówczas element piezoelektryczny, ze względu na odwrotny efekt piezoelektryczny, będzie się kurczył i rozszerzał, tj. wykonywał wibracje mechaniczne. W tym przypadku energia drgań elektrycznych zamieniana jest na energię drgań mechanicznych o częstotliwości równej częstotliwości przyłożonego napięcia przemiennego. Ponieważ element piezoelektryczny ma pewną częstotliwość własną, można zaobserwować zjawisko rezonansu. Największą amplitudę oscylacji płytki elementu piezoelektrycznego uzyskuje się, gdy częstotliwość zewnętrznej EMF pokrywa się z częstotliwością drgań własnych płytki. Należy zauważyć, że istnieje kilka częstotliwości rezonansowych, które odpowiadają różnym rodzajom drgań płyty.
Pod wpływem zewnętrznej zmiennej siły mechanicznej na elemencie piezoelektrycznym powstaje napięcie przemienne o tej samej częstotliwości. W tym przypadku energia mechaniczna jest zamieniana na energię elektryczną, a element piezoelektryczny staje się zmiennym generatorem pola elektromagnetycznego. Można powiedzieć, że element piezoelektryczny jest układem oscylacyjnym, w którym mogą wystąpić drgania elektromechaniczne. Każdy element piezo jest odpowiednikiem obwodu oscylacyjnego. W konwencjonalnym obwodzie oscylacyjnym, złożonym z cewki i konduktora, energia pola elektrycznego skoncentrowanego w konderze jest okresowo przenoszona na energię pola magnetycznego cewki i odwrotnie. W elemencie piezoelektrycznym energia mechaniczna jest okresowo przekształcana w energię elektryczną. Spójrzmy na równoważny obwód elementu piezoelektrycznego:
Ryż. 1 - Równoważny obwód elementu piezoelektrycznego
Indukcyjność L odzwierciedla właściwości bezwładności płytki piezoelektrycznej, pojemność C charakteryzuje właściwości sprężyste płytki, rezystancja czynna R jest stratą energii podczas drgań. Pojemność C 0 nazywana jest statyczną i jest zwykłą pojemnością między płytami elementu piezoelektrycznego i nie jest związana z jego właściwościami oscylacyjnymi.
Głowice piezoelektryczne do drukarek atramentowych zostały opracowane w latach siedemdziesiątych. W większości piezoelektrycznych drukarek atramentowych nadciśnienie w komorze atramentowej wytwarzane jest za pomocą dysku piezoelektrycznego, który zmienia swój kształt – wygina się pod wpływem przyłożonego do niego napięcia elektrycznego. Zakrzywiony dysk, który jest jedną ze ścian komory z tuszem, zmniejsza jej objętość. Pod działaniem nadciśnienia z dyszy wydobywa się ciekły atrament w postaci kropli. Pionier technologii piezoelektrycznej, firma Epson, nie była w stanie skutecznie konkurować pod względem wielkości sprzedaży ze swoimi konkurentami Canon i Hewlett-Packard ze względu na stosunkowo wysoki koszt technologiczny piezoelektrycznych głowic drukujących - są one droższe i bardziej złożone niż głowice bąbelkowe.
Główną wadą drukarek atramentowych Epson jest to, że głowica kosztuje tyle samo, co drukarka. A jeśli wyschnie, warto po prostu wyrzucić drukarkę.
W przypadku innych drukarek minusem jest koszt materiałów eksploatacyjnych.
3. Zasada działania drukarek laserowych. Drukarki laserowe i LED. Główne cechy, zalety i wady.
Impuls do stworzenia pierwszego drukarki laserowe było pojawienie się nowej technologii opracowanej przez firmę Canon. Specjaliści tej firmy, specjalizujący się w rozwoju kopiarek, stworzyli mechanizm drukujący LBP-CX. Hewlett-Packard, we współpracy z firmą Canon, rozpoczął opracowywanie kontrolerów, dzięki którym silnik druku jest kompatybilny z systemami komputerowymi PC i UNIX.
Początkowo konkurując z drukarkami płatkowymi i igłowymi, drukarka laserowa szybko zyskała popularność na całym świecie. Inne firmy zajmujące się kopiowaniem wkrótce poszły w ślady firmy Canon i rozpoczęły badania nad drukarkami laserowymi. Kolejnym ważnym wydarzeniem było pojawienie się kolorowe drukarki laserowe. Firmy XEROX i Hewlett-Packard wprowadziły nową generację drukarek wykorzystujących język opisu strony PostScript Level 2, który obsługuje odwzorowanie kolorów obrazu i pozwala zwiększyć wydajność drukowania, oraz dokładność kolorów. Drukarki laserowe tworzą obraz poprzez pozycjonowanie kropek na papierze (metoda rastrowa). Początkowo strona tworzona jest w pamięci drukarki, a dopiero potem przekazywana do silnika drukującego. Rastrowa reprezentacja symboli i obrazów graficznych jest tworzona pod kontrolą sterownika drukarki. Każdy obraz tworzony jest przez odpowiednie rozmieszczenie punktów w komórkach siatki lub matrycy.
Pomimo ofensywy drukarki atramentowe dominacja urządzeń laserowych w miejscach pracy w biurze jest obecnie niekwestionowana. Istnieje wiele przyczyn popularności drukarek laserowych. Wykorzystują sprawdzoną technologię, która okazała się wysoce niezawodna: drukowanie jest szybkie, ciche i dość przystępne, jego jakość w większości przypadków jest zbliżona do drukowania. Producenci drukarek laserowych również nie zatrzymywali się w miejscu, kontynuując zwiększanie szybkości i jakości druku, jednocześnie obniżając ceny. W 1994 roku typowa drukarka laserowa miała nominalną prędkość 4 str./min, rozdzielczość 300 dpi i cenę 800 USD. W 1995 roku zaobserwowaliśmy wzrost liczby produktów, które drukują z szybkością 6 str./min w rozdzielczości 600 dpi i mają rzeczywistą cenę detaliczną 350 USD.
Co dwa do trzech lat producenci zwiększają prędkość drukowania o 1 lub 2 str./min, a pod koniec dekady osobiste drukarki laserowe osiągnęły prędkość 12-15 str./min. Ponadto zmniejszają się wymiary drukarek laserowych- dzięki temu producenci uzyskują obniżkę ceny i możliwość montażu swoich produktów na ciasnym biurku. Jedną z konsekwencji tego są często ograniczone środki do obsługi papieru w porównaniu z modelami o dużych rozmiarach. Pojemniki wejściowe zwykle mieszczą nie więcej niż 100 arkuszy, a kieszeń na papier jest często przeznaczona do ręcznego podawania arkuszy jednocześnie - w tym celu należy najpierw wyjąć z niej stos papieru. Ograniczona jest również pojemność tac wyjściowych - jeśli drukarka w ogóle jest wyposażona w takie urządzenie. Niektóre drukarki mają tak zawiłą ścieżkę papieru, że sprzedawcy nie zalecają używania maszyn do etykiet samoprzylepnych.
Najczęściej używane drukarki laserowe wykorzystują technologię fotokopiowania, zwaną również elektrofotografią, która polega na precyzyjnym pozycjonowaniu kropki na stronie poprzez zmianę ładunku elektrycznego na specjalnej folii wykonanej z półprzewodnika fotoprzewodzącego. Podobna technologia druku stosowana jest w kopiarkach.
Najważniejszym elementem konstrukcyjnym drukarki laserowej jest obrotowy fotoprzewodnik, który przenosi obraz na papier. Fotoprzewodnik to metalowy cylinder pokryty cienką warstwą fotoprzewodzącego półprzewodnika (zwykle tlenku cynku). Ładunek statyczny jest równomiernie rozprowadzany na powierzchni bębna. Za pomocą cienkiego drutu lub siatki, zwanego drutem koronowym, przykładane jest do niego wysokie napięcie, powodując pojawienie się wokół niego świecącego zjonizowanego obszaru, zwanego koroną. Laser sterowany mikrokontrolerem generuje cienką wiązkę światła, która odbija się od obracającego się lustra. Wiązka ta, padając na fotobęben, oświetla na nim elementarne obszary (punkty), a w wyniku efektu fotoelektrycznego zmienia się ładunek elektryczny w tych punktach.
W przypadku niektórych typów drukarek potencjał powierzchni bębna spada z -900 do -200 V. W ten sposób na fotoprzewodniku pojawia się kopia obrazu w postaci potencjalnego reliefu.
W kolejnym kroku roboczym, za pomocą innego bębna, zwanego wywoływaczem (wywoływaczem), nakłada się na fotoprzewodnik toner- najmniejszy pył barwiący. Pod działaniem ładunku statycznego małe cząsteczki tonera są łatwo przyciągane do powierzchni bębna w odsłoniętych punktach i tworzą na nim obraz.
Arkusz papieru z podajnika wejściowego jest przesuwany za pomocą systemu rolek do bębna. Następnie arkusz otrzymuje ładunek statyczny, przeciwny do ładunku podświetlonych kropek na bębnie. Gdy papier styka się z bębnem, cząsteczki tonera z bębna są przenoszone (przyciągane) na papier. Aby utrwalić toner na papierze, arkusz jest ponownie ładowany i przepuszczany pomiędzy dwoma wałkami, które nagrzewają go do temperatury ok. 180° - 200°C. Po właściwym procesie drukowania bęben jest całkowicie rozładowywany, oczyszczony z przylegających cząstek tonera i gotowy do nowego cyklu drukowania.
Opisana sekwencja czynności jest bardzo szybka i zapewnia wysoką jakość druku. Podczas drukowania na kolorowa drukarka laserowa stosowane są dwie technologie. Zgodnie z pierwszym, powszechnie stosowanym do niedawna, na bębnie tworzony był odpowiedni obraz dla każdego koloru (Cyan, Magenta, Yellow, Black), a arkusz był drukowany w czterech przejściach, co w naturalny sposób wpłynęło na szybkość i jakość druk. W nowoczesnych modelach w wyniku czterech kolejnych przejść na zespół bębna nakładany jest toner każdego z czterech kolorów. Następnie, gdy papier wejdzie w kontakt z bębnem, wszystkie cztery kolory są na niego przenoszone jednocześnie, tworząc pożądane kombinacje kolorów na wydruku. Rezultatem jest płynniejsze odwzorowanie kolorów, prawie takie samo jak w przypadku kolorowych drukarek termotransferowych.
Drukarki tej klasy są wyposażone w dużą ilość pamięci, procesor i z reguły własny dysk twardy. Dysk twardy zawiera różne czcionki i specjalne programy, które zarządzają pracą, kontrolują stan i zoptymalizuj wydajność drukarki. Kolorowe drukarki laserowe są dość duże i ciężkie. Technologia procesu kolorowego druku laserowego jest bardzo złożona, a cena kolorowych drukarek laserowych jest nadal bardzo wysoka.
Drukarka LED: zasada działania, podobieństwa do drukarek laserowych i różnice między nimi
Technologia druku cyfrowego LED i laserowego ma wspólne zastosowanie w obu przypadkach procesu elektrograficznego do uzyskania ostatecznego nadruku. W rzeczywistości są to urządzenia tej samej klasy: w obu przypadkach źródło światła sterowane przez procesor drukarki tworzy na bębnie światłoczułym ładunek powierzchniowy odpowiadający pożądanemu obrazowi.
Co więcej, w uproszczeniu, obracający się bęben przechodzi obok zasobnika tonera, przyciąga cząsteczki tonera do „oświetlonych” miejsc i przenosi toner na papier. Następnie toner jest utrwalany na papierze za pomocą termoelementu (piekarnika) i na wyjściu otrzymujemy gotowy wydruk. ¶Teraz wróćmy i przyjrzyjmy się bliżej konstrukcji źródła światła oświetlającego bęben. Różnica między drukarką laserową a LED polega na rodzaju zastosowanego źródła światła: w przeciwieństwie do jednostki laserowej, w tym drugim przypadku używana jest linia składająca się z tysięcy diod LED. Odpowiednio, diody LED przez soczewki skupiające oświetlają powierzchnię światłoczułego bębna na całej jego szerokości.
4. Zasada działania drukarek sublimacyjnych. Główne cechy, zalety i wady.
Drukarki sublimacyjne pojawiły się około 10 lat temu. Wtedy uważano je za egzotyczny, wysoce profesjonalny sprzęt. Drukarki atramentowe były pierwotnie skierowane do masowego użytkownika, co oznacza, że te dwie grupy produktów nie konkurowały ze sobą. Jakość obrazu drukarek sublimacyjnych sprzed dekady była nieporównywalnie lepsza od tej, jaką mogły zapewnić drukarki atramentowe. Ale koszt druku na tym ostatnim był prawie o rząd wielkości niższy.
Wspólną wadą wszystkich atramentowych drukarek fotograficznych, spowodowaną względami technologicznymi, jest prążkowanie nadruku, które w różnym stopniu objawia się w różnych modelach. W najlepszym przypadku jest to niezauważalne lub ledwo zauważalne, jednak w przypadku zatkania części dysz lub awarii mechaniki drukarki wydruk zostaje podzielony na nieatrakcyjne poziome paski. Drukarki sublimacyjne należące do klasy drukarek termicznych są całkowicie wolne od tej wady.
Technologia druku sublimacyjnego pochodzi od łacińskiego słowa sublimar ("podnoszenie") i reprezentuje przejście substancji po podgrzaniu ze stanu stałego do stanu gazowego, z pominięciem stanu ciekłego.
Zasada działania drukarki sublimacyjnej jest następująca: po otrzymaniu zlecenia druku drukarka podgrzewa folię z nałożonym na nią barwnikiem, w wyniku czego barwnik odparowuje z folii i jest nakładany na specjalny papier. W wyniku tego samego ogrzewania pory papieru otwierają się, a barwnik wyraźnie utrwala się na wydruku, po czym powierzchnia papieru ponownie staje się gładka i błyszcząca. Druk odbywa się w kilku przejściach, ponieważ trzy główne barwniki muszą zostać przeniesione na papier w odpowiednich kombinacjach: magenta, cyjan i żółty.
Ponieważ pikselacja i prążki są w tym przypadku całkowicie nieobecne ze względu na samą technologię druku, drukarki sublimacyjne pracujące z pozornie skromną rozdzielczością 300x300 dpi są w stanie produkować zdjęcia, które nie są gorszej jakości od wydruków modeli atramentowych o znacznie wyższej rozdzielczości. Głównymi wadami modeli sublimacyjnych są wysokie koszty materiałów eksploatacyjnych oraz brak modeli domowych obsługujących arkusze A4.
Konwencjonalna drukarka atramentowa drukuje na zwykłym papierze, natomiast drukarka sublimacyjna wymaga specjalnego papieru i wkładu barwiącego (taśmy), które zazwyczaj sprzedawane są w komplecie. Koszt zestawu 20 zdjęć w standardowym formacie 10 x 15 cm może wynieść od 5 do 15 USD. Tak więc druk na drukarce sublimacyjnej kosztuje 3-4 razy więcej niż na drukarce atramentowej i dziesięciokrotnie drożej niż wywoływanie i drukowanie konwencjonalnych (analogowych) klisz w laboratorium. Jest to wyraźnie pokazane na rysunku. 
5. Zasada działania drukarek termicznych. Główne cechy, zalety i wady.
Kolorowe drukarki laserowe nie są jeszcze idealne. Drukarki termiczne lub, jak się je również nazywa, drukarki kolorowe wysokiej klasy, służą do uzyskania kolorowego obrazu o jakości zbliżonej do fotograficznej lub do produkcji próbek kolorów do druku.
Obecnie rozpowszechniły się trzy technologie kolorowego druku termicznego: transfer atramentowy stopionego barwnika (druk termoplastyczny); kontaktowy transfer stopionego barwnika (druk termowoskiem); termotransfer (druk sublimacyjny).
Wspólne dla dwóch ostatnich technologii jest podgrzewanie barwnika i przenoszenie go na papier (folię) w fazie ciekłej lub gazowej. Barwnik wielokolorowy jest zwykle nakładany na cienką folię lavsan (grubość 5 µm). Film przesuwany jest za pomocą mechanizmu transportu taśmy, który konstrukcyjnie jest podobny do drukarki igłowej. Matryca elementów grzejnych tworzy kolorowy obraz w 3-4 przejściach.
Termiczne drukarki woskowe przenoszą barwnik rozpuszczony w wosku na papier, ogrzewając wstęgę kolorowego wosku. Z reguły do takich drukarek wymagany jest papier ze specjalną powłoką. Termiczne drukarki woskowe są powszechnie używane do drukowania grafiki biznesowej i innych druków nie fotograficznych.
Drukarki sublimacyjne to najlepszy wybór do drukowania obrazu niemal nie do odróżnienia od fotografii i wykonywania próbek prepress. Zgodnie z zasadą działania są one podobne do wosku termicznego, ale tylko barwnik (który nie ma bazy woskowej) jest przenoszony z taśmy na papier.
Drukarki wykorzystujące transfer atramentowy stopionego atramentu są również nazywane drukarkami woskowymi ze stałym atramentem. Podczas drukowania kolorowe bloki wosku są topione i rozpryskiwane na nośniku, tworząc żywe, nasycone kolory na każdej powierzchni. Uzyskane w ten sposób „zdjęcia” wyglądają na lekko ziarniste, ale spełniają wszystkie kryteria fotograficznej jakości. Ta drukarka nie nadaje się do wykonywania folii przezroczystych, ponieważ krople wosku po wyschnięciu są półkuliste i tworzą efekt sferyczny.
Istnieją drukarki termiczne łączące technologię sublimacji i termicznego druku woskowego. Takie drukarki umożliwiają drukowanie zarówno wersji roboczej, jak i wykańczającej na jednym urządzeniu.
Szybkość drukowania drukarek termicznych ze względu na bezwładność efektów termicznych jest niska. Dla drukarek sublimacyjnych od 0,1 do 0,8 stron na minutę, a dla drukarek woskowych - 0,5-4 strony na minutę.
