63566

Струйные принтеры (Liquid ink-jet)

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Схема устройства непрерывной струйной печати Устройства дискретного действия В настоящее время именно эти технологии струйной печати получили широкое распространение. Достигнутый в этой области прогресс приведший к повышению качества печати снижению ее себестоимости и удешевлению печатных устройств способствовал...

Русский

2014-06-21

136.5 KB

2 чел.

Струйные принтеры (Liquid ink-jet)

Струйная печать - это процесс получения изображения, при котором его элементы создаются капельками чернил, вылетающими из сопла со скоростью достаточной, чтобы преодолеть зазор между соплом и поверхностью, на которой формируется картинка. Струйные технологии разделяются на непрерывную и (continuous drop, continuous jet) и дискретную (drop-on-demand). Последняя, в свою очередь, включает печать твердыми чернилами (phase change ink-jet), пьезоэлектрическую (piezo) и пузырьковую (bubble-jet или thermal ink-jet).

Устройства непрерывного действия

У чернильных устройств, как, впрочем, и у "ударных" матричных принтеров, печатающая головка движется только в горизонтальной плоскости, а бумага подается вертикально. Сопла (канальные отверстия) на печатающей головке, через которые разбрызгиваются чернила, соответствуют "ударным" иглам. Количество сопел у разных моделей принтеров, как правило, может варьироваться от 12 до 64. Поскольку размер каждого сопла существенно меньше диаметра иглы (тоньше человеческого волоса), а количество сопел может быть больше, то получаемое изображение (теоретически) должно быть в этом случае четче.

На Рисунке 7 показано, как с помощью охватывающего выход из сопла электрода вылетающие капельки приобретают электрический заряд. Далее они пролетают через отклоняющую систему, в которой действует электрическое поле высокого напряжения. Так как капельки получили заряд, то под действием электрического поля они изменяют свою траекторию. Таким образом, меняя напряжение электрического поля, можно управлять направлением полета капелек. Они либо попадают на бумагу в нужном месте, либо летят в уловитель, откуда поступают в резервуар для повторного использования.

Рис. 7Схема устройства непрерывной струйной печати

Устройства дискретного действия

В настоящее время именно эти технологии струйной печати получили широкое распространение. Достигнутый в этой области прогресс, приведший к повышению качества печати, снижению ее себестоимости и удешевлению печатных устройств, способствовал тому, что струйные принтеры в большинстве случаев вытеснили матричные и успешно конкурируют с лазерными принтерами.

3.1Струйная печать с твердыми чернилами (со сменой фаз)

Принтеры, использующие данную технологию, называются также принтерами с твердым красителем. Принцип работы таких устройств приведен на Рисунке 8. Четыре цветные восковые палочки, соответствующие базовым цветам, - голубая, розовая, желтая и черная - закладываются в печатающую головку. Нагреватели расплавляют воск - при температуре 90 градусов он переходит в жидкое состояние и стекает в резервуар с подогревом, где чернила поддерживаются в жидкой фазе во время работы принтера. Для получения изображения печатающее устройство откачивает небольшое количество чернил из резервуара и затем дополнительно нагревает его.

Рис. 8 Схема струйной печати со сменой фаз

Механизм большинства таких принтеров устроен аналогично принтерам непрерывного действия. Бумага закреплена на вращающемся барабане, и печатающая головка формирует изображение за один поступательный проход. Электронное устройство, обеспечивающее пульсацию чернил, выстреливает мельчайшими капельками только в те мгновения, когда это требуется. При контакте с бумагой чернила мгновенно переходят в твердую фазу, поэтому они не впитываются, не смешиваются и не растекаются, а остаются на ее поверхности.

С одной стороны, это очень хорошо, так как полностью отсутствует эффект расплывания чернил, присущий любым жидким чернилам, но, с другой стороны, так как капельки застывают мгновенно, поверхность изображения становится шершавой. Поэтому при финишной обработке лист бумаги прокатывают через валки, расплющивающие шероховатости твердых чернил, придавая изображению приятный глянцевый вид.

Основное преимущество струйной печати со сменой фаз перед другими струйными технологиями в том, что чернила не впитываются в бумагу, и удается достичь высокого качества печати. Недостаток один - высокая стоимость получаемых изображений. Для одноцветной печати это совершенно непрактичные устройства. Их стоит применять для вывода полноцветных изображений, когда требуется очень точная цветопередача и высокое качество печати.

3.2Пьезоэлектрическая струйная печать (piezo)

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 (смотри Рис. 9)

Рис. 9 Схема пьезоэлектрической головки

3.3 Пузырьковая струйная печать (bubble-jet)

В печатающих системах, использующих струйную пузырьковую технологию, текст и графика воспроизводятся при попадании на бумагу капелек чернил, вылетевших из очень тонких сопел. Происходит это так (смотри Рис. 10)

Рис.10Процесс печати пузырькового принтера

В стенку сопла встроен нагревательный элемент (обычно это тонкопленочный резистор). При подаче электрического импульса его температура резко возрастает (около 500 градусов). Поэтому практически все чернила, находящиеся в контакте с нагревательным элементом, мгновенно испаряются. Расширение пара вызывает ударную волну. Под действием избыточного давления капелька чернил буквально “выстреливается” из сопла, как из ствола пистолета. После "выстрела" чернильный пар конденсируется, пузырек схлопывается и в сопле образуется зона пониженного давления, под действием которого всасывается новая порция чернил, которые занимают место “выстреленной” капли.

Важной особенностью такого печатающего устройства является простота конструкции сопел.

Преимущества и недостатки

Практически все преимущества матричных принтеров автоматически можно распространить и на соответствующие струйные чернильные принтеры. Для них (теоретически) возможно создание любых типов шрифтов с различными атрибутами. (с учетом, разумеется, количества сопел), не представляет особой сложности и работа в графическом режиме и т.д. Правда, как уже отмечалось, по четкости и резкости изображения некоторые модели чернильных принтеров не всегда могут поспорить с "ударными" матричными печатающими устройствами. Однако способность некоторых чернильных принтеров формировать капли разного размера, особенно при изображении наклонных линий и окружностей (для работы в графическом режиме), позволяет им создавать изображения, которые невозможно воспроизвести даже на качественном 24-игольчатом принтере.

К одному из существенных недостатков описываемых устройств относится, к сожалению, их невысокая скорость печати. Физические ограничения по скорости очевидны - в основном задержка определяется временем наполнения чернилами пустого пространства в сопле печатающей головки. За редким исключением, скорость чернильных струйных принтеров для высококачественных текстов (letter quality) не превосходит 100 cps (char per second).

Тем не менее, к очевидным достоинствам технологии струйных принтеров относится, например, возможность создания достаточно дешевых и качественных цветных печатающих устройств. Лучшим тому подтверждением могут служить новые модели цветных принтеров фирмы Epson и Hewlett-Packard.

Основные достоинства струйных принтеров: высокое качество печати, почти бесшумная работа, возможность цветной печати (практически все струйные принтеры, имеющиеся сегодня на рынке,– цветные). Четыре заменяемых по отдельности чернильных картриджа позволяют полностью использовать чернила каждого цвета.

Основные недостатки: повышенные требования к бумаге и высокая стоимость расходных материалов. На приобретение бумаги и чернил обычно тратится денег больше, чем на покупку струйного принтера, особенно при больших объемах печати в цвете. Цена печати страницы с цветной графикой составляет от 8 до 16 центов при использовании обычной бумаги. Однако максимальное разрешение, указанное в паспорте принтера, чаще всего можно получить только при использовании бумаги со специальным покрытием, причем стоимость одного отпечатка возрастет до 1–2 долларов.

Советы покупателям

1. Цветные струйные принтеры могут быть трёх типов — со сменным картриджем (т. е. в принтере устанавливается или цветной, или черно-белый картридж), с двумя картриджами (в принтере одновременно находится и тот и другой) и с четырьмя заменяемых по отдельности чернильных картриджа. Не рекомендуется приобретать принтер со сменным картриджем, т. к. очень неудобно будет печатать документы, в которых должны присутствовать цветной и черно-белый текст и графика. В этих случаях придется либо по два раза пропускать каждую страницу через принтер, меняя при этом картридж (но тогда возникает проблема позиционирования), либо мириться с тем, что на печать черно-белого текста тратится слишком много дорогостоящей краски (при печати цветным картриджем черный цвет получается как композит из трех цветов). Причем, как правило, текст не получается чисто черного цвета: он будет с бурым или синим оттенком.

2. Принтеры с двумя картриджами, в свою очередь, бывают с раздельным и совмещенным черно-белым картриджем. То есть в ряде струйных принтеров нельзя отдельно поменять черно-белый картридж, приходится менять весь блок. Кроме того, при раздельном варианте черно-белый картридж стоит примерно в два раза дешевле цветного.

3. Следующая важная характеристика принтера — разрешение, т. е. количество точек, которое печатающая головка способна напечатать на одном дюйме. Чем выше разрешение, тем качественнее будет печать. Все производители принтеров в паспорте указывают максимально возможное разрешение. Причем если вы увидите значения свыше 720 dpi (720 точек на дюйм), то получить его можно будет, как правило, только на специальной дорогостоящей бумаге (например, 1440 dpi у принтера Epson Stylus 800). Кроме особой бумаги необходимо специализированное программное обеспечение, прилагаемое к такому принтеру, использовать которое по ряду причин не всегда удобно. Одним из немногих исключений является принтер Lexmark 7000, обеспечивающий разрешение 1200 dpi на простой бумаге. Это достигается за счет применения для производства печатающих головок специальных лазерных технологий (аналогичных применяемым в микрохирургии глаза).

4. И последний момент, на который стоит обратить внимание при выборе струйного принтера. В зависимости от фирмы-производителя и модели сменные картриджи бывают двух типов — совмещенные и не совмещенные с печатающей головкой. То есть у одних принтеров при смене картриджа меняется печатающая головка, у других — головка должна служить столько же, сколько принтер (также у принтеров с четырьмя заменяемых по отдельности чернильных картриджа). Конечно, картриджи первого типа несколько дороже, но намного надежнее.

Технические характеристики струйных принтеров

Принтер

Максимальное

Разрешение

Печати, dpi

Заявляе скорость

мая

печати,

с/мин

Количество

и цвет картриджей

Минимальный объем капли,

пл

Датчик  типа бумаги

Автоматическая калибровка картриджей

Тип интерфейса

Масса, кг

черным

цветом

Cannon S300

2400*1200

11

7.5

1B+CMY

5

-

-

USB

3,4

Cannon 

S520

2400*1200

14

9

1B+1C+1M+1Y

5

-

-

USB+LPT

5.0

Cannon 

S750

2400*1200

20

13

1B+1C+1M+1Y

5

-

-

USB+LPT

5.0

Epson StylusC60

2880*720

12

12

1B+CMY

4

-

-

USB+LPT

3.5

Epson StylusC70

2880*720

16

9.5

1B+1C+1M+1Y

3

-

-

USB+LPT

6.0

Epson StylusC80

2880*720

20

10.5

1B+1C+1M+1Y

3

-

-

USB+LPT

6.0

HP DJ920c

2400*1200

9

7.5

1B+CMY

5

-

-

USB+LPT

5.7

HP DJ5550

4800*1200

17

12

1B+CMY

4

+

+

USB+LPT

4.5

Lexmark Z45

2400*1200

15

8

1B+CMY

7

-

+

USB

2.8

Lexmark Z55

3600*1200

17

13

1B+CMY

3

+

+

USB+LPT

3.1

Lexmark Z65n

4800*1200

21

15

1B+CMY

3

+

+

USB2.0+Ethernet

5.2

Твердочернильная печать

Твердочернильные принтеры являются достаточно интересным технологическим решением, предложенным в своё время фирмой Tektronix и теперь перешедшим к фирме Xerox. Вот схематическое изображение основных элементов твердочернильного принтера:

Печатающим элементом такого принтера является пьезоструйная головка. Она движется вдоль вала переноса, который, в свою очередь, вращается. По мере вращения вала и движения головки, вся поверхность вала последовательно покрывается зеркальным изображением будущего отпечатка. Когда изображение сформировано на валу, в принтер подаётся бумага и изображение с вала переносится на бумагу, где и остаётся, создавая отпечаток.
Самым интересным в этой технологии является краситель. Он представляет из себя цветные воскообра
зные бруски. Они уложены в 4 направляющих по цветам CMYK и подпружинены. При начале работы нагреватели, расположенные в конце каждой из направляющих, расплавляют бруски и жидкий расплав попадает в ёмкости, размещённые на печатающей головке. Эти ёмкости постоянно подогреваются и краситель содержится в них в жидком виде. Далее процесс печати практически не отличается от струйного: по каналам краситель подаётся к соплам, откуда выстреливается за счёт пьезоэффекта. Вал переноса, на котором создаётся изображение, тоже подогревается с тем, чтобы нанесенный на него краситель находился в жидком виде и именно в таком виде попадал бы на бумагу. Длина окружности вала переноса соответствует максимально допустимой для принтера длине листа: понятно, что перенос изображения на бумагу осуществляется за один оборот вала переноса. Изображение переходит на бумагу за счёт вдавливания красителя в её поверхность, что достигается посредством прижимного ролика. На бумаге краситель мгновенно застывает, создавая окончательный отпечаток.

Преимущества технологии очевидны: будучи построенными на основе струйной печати, принтеры позволяют производить очень высококачественные изображения. В силу высокой вязкости красителя невозможно достичь очень малого объёма капли, чем хвастают современные струйные принтеры, но и то, что достигается, позволяет получать отличные результаты. Принтеры, работающие на этой технологии, позволяют получать очень сочные цвета и весьма плотные заливки (плашки). Изображение получается глянцевым, нарядным. В связи с тем, что при печати носитель не подвергается воздействию высокой температуры, есть возможность печатать на довольно плотных и толстых носителях, в том числе - на пластике.

К сожалению, хватает и недостатков. Первый - неустойчивость отпечатков к физическому воздействию. Напомню, что краситель представляет собой воскоподобное вещество, которое может быть легко отделено от бумаги, стоит лишь поцарапать изображение. Боится отпечаток, также, сильного нагрева - в ламинаторе изображение "плывёт", не удержится оно, также, в случае попадания под прямые солнечные лучи летом (к примеру, если отпечаток оставлен в запертом автомобиле, оставленном на солнце). Изображение может частично отслаиваться и после долгого контакта с другим листом бумаги под прессом (отпечаток оставлен в папке, которая лежит в стопке документов). Ещё один, довольно большой недостаток, происходит от особенности технологии: этот принтер нельзя выключать. Если он выключен, то перед началом следующей работы принтер сливает все, что осталось в ёмкости с расплавленным красителем, в контейнер сбора отработки в связи с тем, что застывший и вновь расплавленный краситель перестаёт обладать необходимыми для нормальной печати свойствами. Потери красителя, происходящие при каждом включении принтера, делают экономически оправданным приобретение мощного источника бесперебойного питания (UPS) с тем, чтобы предотвратить возможности остановки принтера при аварийном прекращении подачи электроэнергии: 3-4 выключения по стоимости могут сравняться с недорогим UPS! Ну и, наконец, для такого принтера не существует альтернативных заправок, что делает невозможным снижение стоимости печати.

Видимо, недостатки технологии пересилили её бесспорные достоинства и ни один другой производитель, кроме Xerox, не производит принтеров, построенных на её основе. А жаль - появись конкуренция, обязательно появилась бы и альтернативная заправка, да и некоторые другие недостатки, возможно, удалось бы устранить общими усилиями...


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

8116. Представление и обработка продукций в CLIPS 87.5 KB
  Представление и обработка продукций в CLIPS. (Конспект) Представление правил в базе знаний. Типы условных элементов. Правила являются основным способом представления знаний в CLIPS. Для задания правил используется конструкция defrule со следующим си...
8117. Понятие экспертной системы. Основные особенности, архитектура и классификация ЭС. Этапы разработки и стадии жизненного цикла ЭС 69 KB
  Понятие экспертной системы. Основные особенности, архитектура и классификация ЭС. Этапы разработки и стадии жизненного цикла ЭС. (Конспект) Понятие экспертной системы. Экспертная система (ЭС) - компьютерная система, использующая знания эксперта...
8118. Логический вывод в системе CLIPS. Стратегии разрешения конфликтов 146 KB
  Логический вывод в системеCLIPS. Стратегии разрешения конфликтов. (Конспект) Базовый цикл работы МЛВ в системеCLIPS: 1. Работа МЛВ останавливается, если достигнут предел активации правил или нет текущего фокуса. В противном случае, для в...
8119. Модели представления знаний. Синтаксис и семантика логики предикатов первого порядка 72.5 KB
  Модели представления знаний. Синтаксис и семантика логики предикатов первого порядка (Конспект) Модели представления знаний Знания, хранящиеся в базе знаний (БЗ) интеллектуальных систем должны быть представлены с использованием некоторой модели пред...
8120. Логическое следование. Логический вывод. Метод резолюций в логике предикатов первого порядка 73.5 KB
  Логическое следование. Логический вывод. Метод резолюций в логике предикатов первого порядка. Логика первого порядка, являясь формализованным аналогом обычной логики, дает возможность строго рассуждать об истинности и ложности утверждений и об их вз...
8121. Продукционные системы. Управление выводом в продукционных системах 66.5 KB
  Продукционные системы. Управление выводом в продукционных системах. (Конспект) Основные определения В самом общем виде продукционная система задается с помощью совокупности правил следующего вида: Если S1, то R1, Если Sn, то Rm, где...
8122. Фреймы, как модель представления знаний. Управление выводом во фреймовых системах 92 KB
  Фреймы, как модель представления знаний. Управление выводом во фреймовых системах. (Конспект) Фрейм (от англ. Frame - рамка, несущая конструкция) - структура для описания стереотипной ситуации, содержащая множество характеристик ситуации...
8123. Семантические сети. Вывод на семантических сетях 89.5 KB
  Семантические сети. Вывод на семантических сетях. (Конспект) Формально, семантическая сеть (СС) представляет собой помеченный ориентированный граф. Вершины СС соответствуют сущностям предметной области - объектам, событиям, свойствам, процессам...
8124. Поиск в пространстве состояний. Формальная постановка задачи. Обобщенный алгоритм поиска. Критерии оценки стратегий 116.01 KB
  Поиск в пространстве состояний.Формальная постановка задачи. Обобщенный алгоритм поиска. Критерии оценки стратегий. Многие задачи,в частности игры и головоломки,могут быть представлены как задачи поиска в пространств...