История развития струйной печати

Несмотря на то, что струйные принтеры появились в массовой продаже относительно недавно, история их развития насчитывает почти 200 лет. В данной главе мы рассмотрим этапы эволюции, которую за это время прошла струйная печать.

Этап первый: теоретические разработки

Теоретические разработки технологии струйной печати уходят своими корнями в далёкий 1833 год, когда французский изобретатель Феликс Савар обнаружил следующую закономерность: при распылении жидкости из сопла с микроскопическим диаметром образуются идеально ровные капли.

В 1878 году данный феномен был математически описан лауреатом Нобелевской премии лордом Рейли. Но немногим ранее, в 1867 году, некий Уильям Томпсон, более известный как лорд Кельвин, запатентовал способ печати с непрерывной подачей красителя (Continuous Ink Jet).

Томпсон использовал электростатические силы для того, чтобы управлять распылением чернильных капель и красок по бумажному носителю. Используя данный принцип Уильям Томпсон разработал самопишущие приборы для электрических телеграфов.

Этап второй: непрерывная печать

Важной вехой в истории развития струйной печати стал 1951 год, когда компания Siemens запатентовала первый в мире струйный принтер, основанный на технологии непрерывной подачи чернил. Позднее другие мировые производители копировальной техники с успехом уточняли и совершенствовали технологию непрерывной струйной печати.

Прототипы современных струйных принтеров были достаточно громоздкими, дорогостоящими, и при этом капризными приборами, оснащёнными всевозможными баллонами, насосами и другими подвижными частями. Первые принтеры работали очень медленно, кропотливо накладывая чернила на бумагу. Некоторые экземпляры при печати могли пропускать чернила, что делало их использование недостаточно удобным и безопасным.

Этап третий: печать по требованию

В начале 60-х гг. ХХ века профессор Стенфордского университета Суит получил одинаковые по величине и равноудалённые друг от друга капли чернил под воздействием волн давления, создаваемых механическим движением пьезокерамического элемента. Данная система получила название «Drop-on-demand», что в дословном переводе означает «капли по требованию». Она позволила исключить сложную систему рециркуляции чернил, а также систему зарядки и отклонения капель.

Печать по требованию была впервые использована в 1977 году в принтерах Siemens PТ-80 и чуть позже (в 1978 году) в принтере Silonics. Позднее, в 1970-1980-х годах ХХ века, печать по требованию эволюционировала, развивалась и порождала новые модели коммерческих струйных принтеров.

Самой дорогостоящей деталью в таком устройстве считалась печатающая головка. Её нельзя было быстро заменить (как картридж). Чтобы сопла головки не засорялись кусочками засохшей краски и пузырьками воздуха, принтер следовало использовать, не допуская длительных простоев, поэтому иногда приходилось печатать на принтере, даже если в этом не было необходимости.

В 70-х гг. ХХ века шведский профессор Херц разработал метод регулирования плотности струйной печати и получил всевозможные оттенки серого цвета. Это позволило воспроизводить не только текст, но и всевозможные изображения с градациями серого цвета.

Этап четвертый: пузырьковая печать

В конце 70-х гг. ХХ века компания Canon изобрела новую технологию струйной печати, которая получила название «Bubble Jet», что в переводе означает «пузырьковая печать». Принцип пузырьковой печати до гениального прост. В сопле струйных принтеров, использующих принцип пузырьковой печати, располагается микроскопический термоэлемент, который при прохождении электрического тока мгновенно разогревается до температуры +500°C. Во время нагревания чернила закипают, в них появляются воздушные пузырьки (bubbles), которые выдавливают равные объёмы чернил из дюзы на бумагу. После того, как нагрев прекращается, пузырьки лопаются, и в дюзу затягивается очередная порция чернил, продолжая цикл печати. Подробнее об этой технологии вы узнаете далее в курсе.

В 1981 году пузырьково-струйная технология печати была представлена компанией Canon на выставке Grand Fair и сразу привлекла внимание общественности. Первый монохромный пузырьковый принтер Canon BJ-80 был выпущен в 1985 году. Тремя годами позже, в 1988 году, появился первый цветной пузырьковый широкоформатный принтер BJC-440 с разрешением 400 dpi.

Пузырьковая технология струйной печати отличается относительной дешевизной, поэтому печатающая головка встроена не в принтеры, а непосредственно в чернильные картриджи. Это увеличивает стоимость обслуживания принтера, но при этом позволяет сохранять его работоспособность в случае приобретения неоригинального картриджа.

Этап пятый: термическая печать

В 1984 году компании HP и Canon приступили к разработке термической технологии струйной печати. Работа шла медленно, и добиться приемлемого сочетания качества печати, скорости работы и стоимости удалось только в 90-х годах. Позже к HP и Canon присоединилась компания Lexmark и в тандеме три этих крупнейших компании по производству принтеров и копиров создали современные принтеры с высоким разрешением печати.

Технология печати, разработанная HP, Canon и Lexmark получила название термической печати (thermal inkjet). На такой технологии основаны первые струйные принтеры HP серии ThinkJet.

Термическая печать основана на принципе увеличения объёма жидкости при нагревании. Под воздействием электрического импульса повышается температура поверхности расположенного в печатающей головке нагревательного элемента. Слой чернил, максимально приближенный к нагревательному элементу, нагревается и начинает испаряться. Появившийся пузырёк выдавливает из сопла лишние чернила. Тогда же с образованием зоны пониженного давления в нагревательную камеру втягиваются недостающие чернила. Такой процесс повторяется с циклом до 12 тысяч микроскопических дозаправок в секунду.

Печатающая головка принтера, использующего принцип термической печати, состоит из множества микроскопических эжекционных камер и сопел. HP удалось изготовить экономичную печатающую головку, которую после окончания красителя можно было без сожалений выбросить вместе с картриджем. Сделав печатающую головку сменной, HP решила извечную проблему надёжности своих принтеров.

Благодаря приемлемой цене, небольшим размерам, бесшумной работе и широкому цветовому диапазону струйные пузырьковые и термические принтеры завоевали рынок недорогих печатающих устройств, практически вытеснив матричные принтеры.

Этап шестой: пьезоэлектрическая печать

В 1993 году компания Epson впервые использовала в своих принтерах пьезоэлектрическую систему печати, название которой происходит от английского Piezoelectric Ink Jet. Технология пьезоэлектрической печати основана на свойстве пьезокристаллов под действием силы тока изменять объём и форму. В таких картриджах одной из стенок является пьезоэлектрическая пластина. Под влиянием тока пьезоэлектрическая пластина выгибается, уменьшая объём чернильной камеры. При этом лишние чернила выталкиваются через сопло наружу.

Стационарную печатающую головку не приходится менять, поэтому она экономически выгодна. Однако при смене картриджа воздух может закупорить сопла, ухудшив при этом качество печати.

Этап седьмой: современные традиции

В настоящее время струйные принтеры по-прежнему популярны. Благодаря доступности и компактности их приобретают как для офисного, так и для домашнего использования. Многие покупают цветные струйные принтеры в дополнение к чёрно-белым лазерным принтерам. На лазернике быстрее и дешевле печатать текстовые документы, а на струйнике – цветные фотографии.

Для современных струйных принтеров обычным разрешением считается 4600 х 1200 dpi. В большинстве моделей струйных принтеров имеется возможность печати без полей. Некоторые модели струйных принтеров оснащаются встроенными жидкокристаллическими экранами и портами для флэш-карт.

К преимуществам струйных принтеров следует отнести высокое качество цветной печати, возможность печати высококачественных фотографий, отличную прорисовку мелких деталей и полутонов, низкий уровень шума, широкий модельный ряд и доступность массовых модификаций.

Очевидными недостатками струйных принтеров являются дороговизна оригинальных расходных материалов, невысокая долговечность отпечатков (выцветание, размазывание при попадании жидкости), засорение печатных головок. С недолговечностью отпечатков можно справиться при помощи пигментных чернил, которые выпускаются для большинства моделей струйных принтеров. А вот с дороговизной оригинальных расходников придётся мириться, если пользователь хочет получить высококачественные отпечатки и сохранить работоспособность своей техники.