Пьезоэлектрическая струйная печать

Рис. 5.25. Схема пьезоэлектрической струйной печати

Пьезоэлектрические струйные головки для принтеров были разработаны в семидесятых годах. В большинстве таких принтеров избыточное давление в камере с чернилами создается с помощью диска из пьезоэлектрика, который изменяет свою форму (выгибается) при подведении к нему электрического напряжения. Выгнувшись, диск, который служит одной из стенок камеры с чернилами, уменьшает ее объем. Под действием избыточного давления жидкие чернила вылетают из сопла в виде капли. Для точного дозирования и формиро­вания капли, а также уменьшения количества мелких паразитных капель диск в момент выстре­ла движется сначала в поступательном, а затем в об­ратном направлении, т. е. совершает цикл выталкива­ния-втягивания чернил. Такой механизм позволяет по­лучать капли малых размеров, не прибегая к сущест­венному уменьшению диаметров сопел, как это прису­ще каплематричной печати. Пионер пьезоэлектрической технологии - фирма Epson - не смогла успешно соревноваться в объеме продаж со своими конкурентами Canon и Hewlett-Packard из-за сравнительно высокой технологической стоимости пьезоэлектрических печатающих головок - они дороже и сложнее, чем пузырьковые печатающие головки.

Пузырьковая струйная печать (каплематричная)

При каплематричной печати в качестве «снаряда», вызывающего выброс капель из сопел печатающей го­ловки, служат встроенные в головку нагревательные элементы (терморезисторы). При подаче кратковремен­ного напряжения температура нагревательного элемен­та резко (в течение считаных микросекунд) возраста­ет до нескольких сотен градусов и вызывает мгновен­ное вскипание и испарение контактирующих с ним чер­нил. Возникающий при этом пузырек пара и выполня­ет роль «пороха», заставляющего чернила «выстрели­вать» из сопла. Затем напряжение с терморезистора снимается, он остывает, чернильный пар конденсируется, пузырек схлопывается и в сопле образуется зона пониженного давления, под действием которого всасывается новая порция чернил. Важной особенностью такого печатающего устройства является простота конструкции сопел. Причем, кроме низкой стоимости изготовления, такие устройства имеют ряд других преимуществ:

- высокая надежность каждого сопла упрощает конструкцию и, следовательно, уменьшает размер печатающего узла, так как не надо обеспечивать возможность замены сопел;

- сопла можно располагать гораздо ближе друг к другу, а это увеличивает разрешение печати;

- бесшумная работа печатающей головки.

Несмотря на то что принтеры Canon, Hewlett-Packard и Lexmark роднит одна и та же технология, они име­ют свои конструктивные особенности. В аппаратах фирм Hewlett-Packard и Lexmark чернила поступают в, условно говоря, отдельную камеру, где и установлен терморезистор. Как можно видеть на рисунке, капля «выстреливается» в том же направлении, в котором об­разуется газовый пузырек.

Компания Canon пошла не­сколько иным путем. В «пузырьково-струйных» (Bub­ble-Jet) принтерах Canon пузырьки образуются в на­правлении, перпендикулярном выбросу капель из сопел. Такое решение дешевле в производстве и теоретически обеспечивает меньшую точность «серийных выстрелов» (хотя на практике последнее заметить трудно). В со­временных моделях принтеров, использующих каплематричную технологию печати, частота генерирования капель составляет десятки килогерц, а микроскопиче­ские дозы формируют капли минимальным объемом 1 пл. При этом печатающие головки, изготавливаемые фотолитографическим способом, могут содержать свы­ше шести тысяч сопел. Стоит заметить, что фирмы по-разному подходят к вопросу о том, как именно долж­на быть выполнена печатающая головка. В изделиях Lexmark печатающая головка — часть картриджа, и потому ее ресурс невелик (соплам достаточно вырабо­тать лишь содержащееся в картридже количество чер­нил), но также невелики и проблемы в случае, если головка, к примеру, пересохнет — пользователь про­сто меняет картридж и продолжает работу. Аналогич­ная конструкция применяется и в большинстве прин­теров Hewlett-Packard (исключение — последние мо­дели с технологией SPT). Иначе выполнен ряд аппара­тов Canon, у которых печатающая головка представля­ет собой отдельный (и довольно дорогой) блок с боль­шим ресурсом, при необходимости легко заменяемый другим, а чернила поступают из устанавливаемых в этот блок картриджей.

Цветные струйные принтеры

Поскольку картриджи могут содержать чернила различных цветов, современные струйные принтеры при сравнительно небольшой стоимости легко справляются с задачей цветной печати, что и является их основным преимуществом перед главными конкурентами - лазерными принтерами.

В большинстве цветных струйных принтеров используется цветовая схема CMYK: Сyan (голубой), Magenta (пурпурный), Yellow (желтый) и Black (черный), т.е. имеется цветной чернильный картридж, содержащий голубые, пурпурные и желтые чернила, и картридж с черными чернилами. За счет взаимного наложения капель разных цветов в струйных принтерах удается получить практически полную цветовую гамму. Теоретически, наложение всех трех цветов должно давать абсолютно черный цвет, однако фактически они воспроизводят грязный коричневый цвет и к ним необходимо добавлять черные (К) чернила, чтобы получить абсолютно черный цвет.

Для качественной и корректной в плане цвета печати, распылитель (печатающая головка) 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. Пример тому: создание 6-тицветных принтеров, (к цветам схемы CMYK добавляются еще два: Light Cyan и Light Magenta), т.е. такие печатающие устройства создают изображения, используя схему CMYKLcLm. С помощью этих принтеров можно достичь более точной передачи цвета и полутонов. В частности розовый цвет, который доминирует в цвете кожи человека, можно отпечатать более натурально, соответственно, печать любительских фотографий становится на порядок качественней. Линейка принтеров компании Seiko Epson, впервые использующие эту схему, получила соответствующее название - Stylus Photo.

Другой проблемой цветной печати является несоответствие представления цвета на экране (схема RGB) и представления цвета на принтере (схема CMYK). Преобразования цвета из CMYK в RGB или обратно никогда не будут обратимыми, т.е. если создать изображение в RGB, преобразовать его в CMYK, а затем обратно, цвета будут отображены некорректно. Для разрешения этой проблемы создаются новые драйвера, которые автоматически создают переход между RGB и CMYK непосредственно перед печатью. Но это не может полностью решить проблему. Похожесть цветов на экране и на принтере будет лишь относительной.

ЛАЗЕРНАЯ ПЕЧАТЬ

Лазерный принтер — это устройство, формирую­щее на бумаге или другом носителе (прозрачной пленке, конверте, ткани и пр.) полученное от компьютера изображение способом электрофотогра­фии, т. е. используя способность некоторых материа­лов изменять свой электрический заряд под воздейст­вием светового излучения.

Ксерография

Ксерография изобретена в 1936г. американским ученым. Ксерокс- это сухой и ксерография - это вид сухой печати изображения. Ксерография использует для запоминания графической информации пластинку из селена - полупроводникового материала. На металлическую основу пластины из хорошего проводника (меди и ее сплавов) наносится слой полупроводника - селена. Пластина полируется и имеет высокий класс чистоты - зеркальную поверхность. Процесс ксерографической печати можно разделить на несколько этапов.

Первый этап- зарядка полупроводниковой селеновой пластинки равномерным электрическим зарядом с помощью коронного разряда. Процесс происходит в темноте.

В

Второй этап -экспонирование - проецирование изображения на заряженную селеновую пластинку. Фотоны света выбивают электроны в селене. Эти точки приобретают электронную проводимость, и потенциал пластины «стека­ет» на проводящее основание. Образуются «потенциальные» ямы. В результате, на поверхности пластины при экспонировании изображения образуется потенци­альный рельеф изображения.

Третий этап- проявление изображения. На потенциальный рельеф насыпается красящий порошок, который притягивается к потенциальным вершинам.

красящий порошок

Четвертый этап -ссыпание не притянутого к потенциальным ямам порошка под действием силы тяжести.

Пятый этап – печать – перенос изображения на бумагу с помощью электрического потенциала.

Шестой этап -закрепление - прокатывание бумаги с отпечатком нагретым валиком - плавление смолы красящего порошка.

Седьмой этап -очистка полупроводниковой пластинки от остатков порошка.

В лазерном принтере изображение на селеновой пластинке (или барабане) рисуется лазером. В остальном процесс аналогичен ксеропечати.