Струйные принтеры

В струйных принтерах изображение формируется посредством наносимых на бумагу микроскопических капель жидких чернил. В настоящее время в струйных принтерах применяется два основных типа чернил: на основе водорастворимых красителей и на основе пигментных красителей.

Чернила наносятся на бумагу через специальные отверстия малого диаметра (дюзы), имеющиеся в печатающей головке. В современных моделях струйных принтеров применяются печатающие головки, содержащие по несколько сотен дюз для подачи чернил каждого из используемых цветов.

Изображение в струйных принтерах наносится последовательно при движении печатающей головки параллельно поверхности носителя. За один проход печатающая головка формирует небольшой горизонтальный участок изображения, после чего носитель смещается на некоторое расстояние; этот цикл повторяется снова до тех пор, пока не будет напечатан нижний край изображения.

В зависимости от метода, используемого для формирования капли, различают две основные разновидности струйной печати: термическую и пьезоэлектрическую. В случае термической струйной печати выброс капли из дюзы печатающей головки происходит за счет быстрого нагрева чернил. В канале, по которому подаются чернила, находится малогабаритный термоэлемент (терморезистор). При включении термоэлемента находящиеся рядом с ним чернила под действием высокой температуры мгновенно вскипают, образуя газовый пузырь. Высокое давление, создаваемое газом, в буквальном смысле выстреливает порцию чернил через дюзу печатающей головки.

В пьезоэлектрической печатающей головке формирование капель производится с помощью пьезоэлемента. При подаче управляющего импульса пьезоэлемент изменяет свою форму, уменьшая площадь сечения канала. Циклически изгибающийся и возвращающийся в исходное положение пьезоэлемент работает наподобие насоса, выталкивая дозированные капли чернил через дюзу печатающей головки.

Струйные принтеры на базе различных видов струйной термической технологии в настоящее время выпускают компании HP, Canon и Lexmark. Кроме того, некоторые крупные производители ПК и периферийного оборудования поставляют OEM-модели перечисленных компаний под своими торговыми марками (например, Dell и Samsung активно сотрудничают с Lexmark). Пьезоэлектрическая технология печати используется во всех моделях струйных принтеров EPSON.

Термические принтеры

Их применение весьма ограничено. В термических принтерах используют три технологии цветной термопечати: струйный перенос расплавленного красителя (термопластичная печать); контактный перенос расплавленного красителя (термовосковая печать) и термоперенос красителя (сублимационная печать).

Термопластичная печать, или технология Phast Change Ink-Jet, основана на получении изображения нанесением на бумагу капель расплавленного воскообразного красителя. Для этого восковые стерженьки для каждого первичного цвета красителя постепенно расплавляются при температуре 90 градусов специальным нагревательным элементом. Расплавленные красители попадают в отдельные резервуары, откуда подаются насосом в пьезоэлектрическую печатающую головку. Капли воскообразного красителя мгновенно застывают на бумаге, обеспечивая хорошее сцепление. Термопластичная печать исключает просачивание и растекание красителей, что позволяет получить высокое качество изображения, невысокую стоимость одной копии даже при двухсторонней печати. Однако скорость печати невысока.

Термовосковая печать, или технология Termal Wax Transfer, реализуется в принтерах с термопереносом. Принцип действия такого принтера в том, что термопластичное красящее вещество, представляющее собой краситель, растворенный в воске, наносится на тонкую лавсановую пленку толщиной 5 мкм. Пленка перемещается лентопротяжным механизмом, конструкция которого аналогична конструкции лентопротяжного механизма матричного принтера. На бумагу краситель переносится в том месте, где нагревательными элементами (аналогами сопел в струйных принтерах и игл в матричных) обеспечивается температура 70-80 градусов. Для получения цветного изображения применяется метод CMYK, т.е. выполняются четыре прохода: по одному проходу для нанесения каждого первичного цвета и один – для черного цвета. В связи с этим скорость цветной печати принтеров с термопереносом 1...2 страницы в минуту. Стоимость выведенной на печать страницы с изображением выше, чем у струйных принтеров, поскольку используется специальная бумага. Преимуществом принтеров с термопереносом является получение высококачественных цветных изображений с воспроизведением до 16,7 млн цветов как на бумаге, так и на пленке.

Сублимационная печать основана на сублимации, т. е. на переходе вещества из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу. Технология сублимационной печати достаточно близка к технологии термопереноса. Принципиальным отличием является нагрев элементов печатающей головки до температуры 400 С. Красящее вещество сублимирует с подложки и осаждается на бумаге или ином носителе. Комбинацией цветов красителей по методу CMYK достигается цветовая палитра фотографического качества. Широкое применение термических принтеров с сублимационной технологией ограничивается высокой стоимостью каждой копии изображения.

К числу самых известных производителей сублимационных принтеров относят Mitsubishi, Toshiba, Sony.

     История термических (direct thermal) печатающих устройств насчитывает не одно десятилетие. На протяжении уже более 20 лет они используются в факсимильных аппаратах, а в последние годы наметилась тенденция к расширению сферы их применения. В термические печатающие узлы используются также в контрольно-кассовых машинах и POS-терминалах.

    Принцип работы термического печатающего механизма довольно прост. Для печати используется специальная бумага, темнеющая под воздействием тепла (для изменения цвета ее необходимо нагреть до 150-200 °С). Изображение на бумаге формируется линейкой термоэлементов, расположенной перпендикулярно направлению перемещения бумаги. При подаче напряжения на термоэлемент происходит нагрев соответствующего участка носителя, который под воздействием тепла темнеет. Протягивая бумагу вдоль линейки термоэлементов, принтер построчно выводит изображение.

    Благодаря чрезвычайно простой конструкции, высокой надежности и отсутствию необходимости в регулярном техническом обслуживании, термопринтеры отличаются рекордно низким уровнем эксплуатационных затрат. Кроме того, для эксплуатации термопринтера требуется всего один вид расходных материалов — термобумага, причем для печати можно использовать как листовые, так и рулонные носители. Изображение на термобумаге устойчиво к воздействию влаги.

Термические принтеры также обеспечивают отличное качество печати, их стоимость сравнима со стоимостью лазерных принтеров. Все больше и больше термических принтеров поддерживают печать на обычной, а не на специальной бумаге. Эти принтеры приобретают все большую популярность.  Благодаря используемым при печати материалам термические принтеры особенно полезны для подготовки слайдов. 

Высокая надежность и неприхотливость печатающих механизмов термических принтеров в сочетании с низкой стоимостью отпечатков делают эти устройства идеальными для эксплуатации в мобильных условиях. В настоящее время компании Citizen и Brother выпускают компактные модели термических принтеров небольшого формата, ориентированные на использование с портативными и карманными ПК.

На базе технологий термовоскового переноса и сублимации можно создавать как монохромные, так и цветные принтеры. В случае цветной печати используются три (CMY) или четыре (CMYK) красителя, а печать выполняется в несколько проходов — каждый цветовой слой запечатывается отдельно.

Основные достоинства термосублимационных принтеров — высокая точность цветопередачи и стойкость получаемых изображений к выцветанию и воздействию влаги. Кроме того, сублимационная технология позволяет получать высококачественные полутоновые изображения без растра, что с лихвой компенсирует относительно невысокую (разумеется, по современным меркам) разрешающую способность таких принтеров.

Из недостатков можно отметить довольно низкую (вследствие использования многопроходной печати) производительность, а также высокий уровень затрат на расходные материалы (что характерно для сублимационной печати), и как следствие — дороговизну отпечатков.