Струйная печать — это тип компьютерной печати , который воссоздает цифровое изображение путем переноса капель чернил на бумажные и пластиковые подложки. [1] Струйные принтеры были наиболее часто используемым типом принтеров в 2008 году, [2] и варьировались от небольших недорогих потребительских моделей до дорогих профессиональных машин. К 2019 году лазерные принтеры превзошли струйные принтеры по продажам почти в соотношении 2:1, 9,6% против 5,1% всех компьютерных периферийных устройств. [3]
Концепция струйной печати возникла в 20 веке, а технология впервые получила широкое развитие в начале 1950-х годов. Работая в Canon в Японии, Ичиро Эндо предложил идею «пузырькового» принтера, в то время как примерно в то же время Джон Вот в Hewlett-Packard (HP) разрабатывал похожую идею. [4] В конце 1970-х годов были разработаны струйные принтеры, которые могли воспроизводить цифровые изображения, созданные компьютерами, в основном Epson , HP и Canon. На мировом потребительском рынке четыре производителя обеспечивают большую часть продаж струйных принтеров: Canon, HP, Epson и Brother . [5]
В 1982 году Роберту Говарду пришла в голову идея создать небольшую систему цветной печати, которая использовала пьезоэлектрические элементы для выплевывания капель чернил. Он основал компанию RH (Robert Howard) Research (в феврале 1984 года переименованную в Howtek, Inc.) и разработал революционную технологию, которая привела к созданию цветного принтера Pixelmaster с твердыми чернилами [6] с использованием технологии Thermojet. Эта технология состоит из трубчатого односоплового генератора капель акустических волн, изначально изобретенного Стивеном Золтаном в 1972 году со стеклянным соплом и усовершенствованного инженером Howtek inkjet в 1984 году с помощью формованного сопла Tefzel для удаления нежелательных частот жидкости.
На формирующемся рынке струйной печати также используются струйные технологии, обычно печатающие головки с пьезоэлектрическими кристаллами для нанесения материалов непосредственно на подложки.
Технология была расширена, и «чернила» теперь могут также включать паяльную пасту при сборке печатных плат или живые клетки [7] для создания биосенсоров и для тканевой инженерии . [8]
Изображения, напечатанные на струйных принтерах, иногда продаются под такими торговыми наименованиями , как Digigraph, Iris prints , giclée и Cromalin. [9] Репродукции произведений изобразительного искусства, напечатанные на струйном принтере, обычно продаются под такими торговыми наименованиями, чтобы подчеркнуть более высокое качество продукции и избежать ассоциации с повседневной печатью.
Поверхностное натяжение жидкости естественным образом разделяет струю на капли. Оптимальные размеры капель 0,004 дюйма (0,10 мм) требуют размера сопла струйной печати около 0,003 дюйма (0,076 мм). Жидкости с поверхностным натяжением могут быть на водной основе, на основе воска или масла и даже на основе расплавленных металлических сплавов. Большинство капель могут быть электрически заряжены. В современных струйных принтерах используются две основные технологии: непрерывная (CIJ) и капля по требованию (DOD). Непрерывная струя означает, что поток находится под давлением и является непрерывным потоком. Капля по требованию означает, что жидкость выталкивается из сопла струи по одной капле за раз. Это можно сделать механическим способом с помощью толчка или каким-либо электрическим способом. Большой электрический заряд может вытягивать капли из сопла, звуковые волны могут выталкивать жидкость из сопла, а расширение объема камеры может выталкивать каплю. Непрерывный поток был впервые исследован много лет назад. Капля по требованию была обнаружена только в 1920-х годах. [ необходима ссылка ]
Метод непрерывной струйной печати (CIJ) используется в коммерческих целях для маркировки и кодирования продуктов и упаковок. В 1867 году лорд Кельвин запатентовал сифонный самописец , который записывал телеграфные сигналы в виде непрерывного следа на бумаге с помощью струйного сопла, отклоняемого магнитной катушкой. Первые коммерческие устройства (медицинские ленточные самописцы ) были представлены в 1951 году компанией Siemens . [10] с использованием патента US2566443, изобретенного Руне Элмквистом 4 сентября 1951 года.
В технологии CIJ насос высокого давления направляет жидкие чернила из резервуара через корпус пистолета и микроскопическое сопло (обычно диаметром 0,003 дюйма), создавая непрерывный поток капель чернил посредством неустойчивости Плато-Рэлея . Пьезоэлектрический кристалл может использоваться для создания акустической волны, поскольку он вибрирует внутри корпуса пистолета и заставляет поток жидкости разбиваться на капли через регулярные интервалы: может быть достигнуто от 64 000 до 165 000 капель чернил нерегулярного размера в секунду. [11] Капли чернил подвергаются воздействию электростатического поля, создаваемого заряжающим электродом или полем магнитного потока по мере их формирования; поле изменяется в зависимости от желаемой степени отклонения капли. Это приводит к контролируемому отклонению электростатическим зарядом на каждой капле. Заряженные капли могут быть разделены одной или несколькими незаряженными «защитными каплями», чтобы минимизировать электростатическое отталкивание между соседними каплями.
Капли проходят через другое электростатическое или магнитное поле и направляются (отклоняются) электростатическими отклоняющими пластинами или полем потока для печати на материале-приемнике (подложке) или продолжают отклоняться в желоб для сбора для повторного использования. Более заряженные капли отклоняются в большей степени. Только небольшая часть капель используется для печати, большая часть перерабатывается.
CIJ является одной из старейших (1951) используемых технологий струйной печати и является достаточно зрелой. [ требуется цитата ] Технология Drop-on-demand была изобретена позднее. [ требуется цитата ] Основными преимуществами CIJ являются очень высокая скорость (≈20 м/с) капель чернил, что обеспечивает относительно большое расстояние между печатающей головкой и подложкой, и очень высокая частота выброса капель, что обеспечивает очень высокую скорость печати. Еще одним преимуществом является отсутствие засорения сопла, поскольку струя постоянно используется, что позволяет использовать летучие растворители, такие как кетоны и спирты, давая чернилам возможность «вгрызаться» в подложку и быстро высыхать. [11] Система подачи чернил требует активного регулирования растворителя для противодействия испарению растворителя во время полета (время между выбросом сопла и повторным использованием желоба), а также от процесса вентиляции, при котором воздух, который втягивается в желоб вместе с неиспользованными каплями, выпускается из резервуара. Вязкость контролируется, и для предотвращения потери растворителя добавляется растворитель (или смесь растворителей).
В конце 1950-х годов чернила на основе горячего воска стали популярными с технологиями CIJ. В 1971 году Йоханнес Ф. Готтвальд запатентовал US3596285A, Liquid Metal Recorder использовал чернила из расплавленного металла с магнитным полем для изготовления сформированных символов для вывесок. Это, возможно, был первый 3D-объект из металла, напечатанный с использованием памяти магнитного сердечника в качестве данных для создания каждого символа.
Существует много способов создания струйной печати с каплей по требованию (DOD). Распространенные методы включают термический DOD и пьезоэлектрический DOD для ускорения частоты капель. [12] DOD может использовать одно сопло или тысячи сопел. [13] Один процесс DOD использует программное обеспечение, которое направляет головки на нанесение от нуля до восьми капель чернил на точку, только там, где это необходимо. [ необходима цитата ] Жидкие материалы для струйной печати расширились и теперь включают пасты, эпоксидные смолы, термоплавкие чернила, биологические жидкости и т. д. DOD очень популярен и имеет интересную историю. Сначала появился механический DOD, за ним последовали электрические методы, включая пьезоэлектрические устройства, а затем методы термического или теплового расширения.
Самая ранняя ссылка на чернила для непрерывной струйной печати (CIJ) в патенте US3596285A 1971 года гласит: «Предпочтительные чернила характеризуются вязкостью и характеристиками поверхностного натяжения, такими, что жидкость будет удерживаться в течение всего промежутка под действием силы, с которой она движется в мосту или потоке. Подразумевается, что такое требование заключается в том, что давление, прикладываемое к чернилам при формировании указанного потока, достаточно для образования струи и для придания достаточной энергии для переноса струи в качестве непрерывной жидкой массы, несмотря на дефектные силы, которые применяются или могут применяться. Кроме того, цвет чернил и цвет носителя должны быть такими, чтобы между последующей печатью образовывался хороший оптический контраст. Предпочтительными чернилами являются «горячеплавкие чернила». То есть они будут принимать твердую фазу при температуре носителя и жидкую фазу при некоторой более высокой температуре. Диапазон имеющихся в продаже составов чернил, которые могли бы соответствовать требованиям изобретения, в настоящее время неизвестен. Однако удовлетворительная печать в соответствии с изобретением была достигнута с использованием проводящего металлического сплава в качестве чернил. Он чрезвычайно твердый при комнатной температуре и хорошо прилипает к поверхности носителя.
Основная проблема с чернилами для струйной печати заключается в противоречивых требованиях к красителю, который должен оставаться на поверхности, а не быстро вытекать через жидкость-носитель. [11]
Настольные струйные принтеры, используемые в офисах и домах, как правило, используют водные чернила [11] на основе смеси воды, гликоля и красителей или пигментов . Эти чернила недороги в производстве, но их трудно контролировать на поверхности носителя, часто требуя специального покрытия носителя. Чернила HP содержат сульфированный полиазочерный краситель (обычно используемый для окрашивания кожи ), нитраты и другие соединения. [11] Водные чернила в основном используются в принтерах с термоструйными головками, поскольку этим головкам требуется вода для выполнения функции выталкивания чернил.
Хотя водные чернила часто обеспечивают самую широкую цветовую гамму и самые яркие цвета, большинство из них не являются водостойкими без специального покрытия или ламинирования после печати. Большинство чернил на основе красителей , хотя обычно и являются наименее дорогими, подвержены быстрому выцветанию под воздействием света или озона. Водные чернила на основе пигментов обычно более дороги, но обеспечивают гораздо лучшую долговечность и устойчивость к ультрафиолету . Чернила, продаваемые как « архивные », обычно основаны на пигментах.
Некоторые профессиональные широкоформатные принтеры используют водные чернила, но большинство профессиональных принтеров сегодня используют гораздо более широкий спектр чернил, большинство из которых требуют пьезоструйных головок и тщательного обслуживания.
Существуют две основные философии проектирования струйных головок: фиксированная головка и одноразовая головка . Каждая из них имеет свои сильные и слабые стороны.
Философия фиксированной головки предусматривает встроенную печатающую головку (часто называемую головкой-гетром ), которая рассчитана на весь срок службы принтера. Идея заключается в том, что поскольку головку не нужно заменять каждый раз, когда заканчиваются чернила, можно снизить расходы на расходные материалы, а сама головка может быть более точной, чем дешевая одноразовая, обычно не требующая калибровки. С другой стороны, если фиксированная головка повреждена, получение сменной головки может стать дорогим, если снятие и замена головки вообще возможны. Если головку принтера невозможно снять, тогда необходимо заменить сам принтер.
Конструкции с фиксированной головкой доступны в потребительских товарах, но чаще встречаются в промышленных принтерах высокого класса и принтерах большого формата . В потребительском секторе принтеры с фиксированной головкой производятся в основном компаниями Epson и Canon; однако многие более поздние модели Hewlett-Packard используют фиксированную головку, например, Officejet Pro 8620 и серия Pagewide от HP. [22]
Философия одноразовой головки использует печатающую головку, которая поставляется как часть сменного картриджа с чернилами . Каждый раз, когда картридж заканчивается, весь картридж и печатающая головка заменяются новыми. Это увеличивает стоимость расходных материалов и затрудняет производство высокоточной головки по разумной цене, но также означает, что поврежденная или засоренная печатающая головка является лишь незначительной проблемой: пользователь может просто купить новый картридж. Hewlett-Packard традиционно отдает предпочтение одноразовой печатающей головке, как и Canon в своих ранних моделях. Этот тип конструкции также можно рассматривать как попытку производителей принтеров остановить замену узлов картриджей с чернилами сторонними производителями, поскольку эти потенциальные поставщики не имеют возможности производить специализированные печатающие головки.
Существует промежуточный метод: одноразовая чернильница, соединенная с одноразовой головкой, которая заменяется нечасто (возможно, каждая десятая чернильница или около того). Большинство струйных принтеров Hewlett-Packard с большим объемом печати используют эту установку, а одноразовые печатающие головки используются в моделях с меньшим объемом печати. Похожий подход используется Kodak , где печатающая головка, предназначенная для постоянного использования, тем не менее недорога и может быть заменена пользователем. Canon теперь использует (в большинстве моделей) сменные печатающие головки, которые рассчитаны на срок службы принтера, но могут быть заменены пользователем в случае их засорения.
Печатающие головки 3D-печати для аддитивного производства имеют очень долгое рабочее "время печати", и отказы могут происходить из-за внутренних засоров, повреждения отверстий от ударов о препятствия на печатном столе, сбоев калибровки из-за перенапряжения пьезоэлектрических связей, отказов и других неожиданных причин. Сменные печатающие головки входят в списки запасных частей для большинства 3D-принтеров с длительным сроком службы.
Основной причиной проблем со струйной печатью является высыхание чернил на соплах печатающей головки, в результате чего пигменты и красители высыхают и образуют твердый блок затвердевшей массы, который закупоривает микроскопические каналы для чернил. Большинство принтеров пытаются предотвратить это высыхание, закрывая сопла печатающей головки резиновым колпачком, когда принтер не используется. Резкие отключения питания или отключение принтера от сети до того, как он закроет печатающую головку, могут привести к тому, что печатающая головка останется в незакрытом состоянии. Даже когда головка закрыта, это уплотнение не идеально, и в течение нескольких недель влага (или другой растворитель) все еще может просачиваться, заставляя чернила высыхать и затвердевать. Как только чернила начинают собираться и затвердевать, объем капли может измениться, траектория капли может измениться, или сопло может полностью перестать подавать чернила.
Для борьбы с этим высыханием почти все струйные принтеры включают механизм повторного нанесения влаги на печатающую головку. Обычно для этой работы не существует отдельной поставки чистого растворителя без чернил, поэтому вместо этого для повторного увлажнения печатающей головки используются сами чернила. Принтер пытается одновременно задействовать все сопла, и по мере распыления чернил часть из них просачивается через печатающую головку в сухие каналы и частично размягчает затвердевшие чернила. После распыления резиновое лезвие очистителя проходит по печатающей головке, равномерно распределяя влагу по печатающей головке, и все сопла снова задействуются, чтобы удалить любые комки чернил, блокирующие каналы.
Некоторые принтеры используют дополнительный насос для всасывания воздуха, используя резиновую колпачковую станцию для всасывания чернил через сильно засоренный картридж. Механизм всасывающего насоса часто приводится в действие шаговым двигателем подачи страницы : он соединен с концом вала. Насос включается только тогда, когда вал вращается назад, поэтому ролики меняют направление во время очистки головки. Из-за встроенной конструкции головки всасывающий насос также необходим для заполнения каналов чернил внутри нового принтера и для повторного заполнения каналов между заменами чернильницы.
Профессиональные широкоформатные струйные принтеры с сольвентными и УФ-отверждаемыми чернилами обычно включают режим «ручной очистки», который позволяет оператору вручную очищать печатающие головки и механизм колпачка, а также заменять лезвия очистителя и другие детали, используемые в автоматизированных процессах очистки. Объем чернил, используемых в этих принтерах, часто приводит к «перераспылению» и, следовательно, накоплению засохших чернил во многих местах, которые автоматизированные процессы не способны очистить.
Чернила, потребляемые в процессе очистки, необходимо собирать, чтобы предотвратить утечку чернил в принтере. Зона сбора называется плевательницей , и в принтерах Hewlett-Packard это открытый пластиковый лоток под станцией очистки/протирки. В принтерах Epson обычно имеется большая впитывающая прокладка в поддоне под валиком подачи бумаги. Для принтеров, которым несколько лет, обычно засохшие чернила в плевательнице образуют кучу, которая может накапливаться и касаться печатающих головок, заклинивая принтер. Некоторые большие профессиональные принтеры, использующие сольвентные чернила, могут использовать сменный пластиковый контейнер для сбора отработанных чернил и растворителя, который необходимо опорожнять или заменять по мере заполнения.
Существует второй тип высыхания чернил, который большинство принтеров не в состоянии предотвратить. Для распыления чернил из картриджа должен войти воздух, чтобы вытеснить удаленные чернила. Воздух поступает через чрезвычайно длинную, тонкую лабиринтную трубку, длиной до 10 см (3,9 дюйма), огибающую чернильницу вперед и назад. Канал длинный и узкий, чтобы уменьшить испарение влаги через вентиляционную трубку, но некоторое испарение все же происходит, и в конечном итоге чернильный картридж высыхает изнутри. Для борьбы с этой проблемой, которая особенно остра с профессиональными быстросохнущими сольвентными чернилами, многие конструкции картриджей для широкоформатных принтеров содержат чернила в герметичном складном пакете, который не требует вентиляции. Пакет просто сжимается, пока картридж не опустеет.
Частая чистка, проводимая некоторыми принтерами, может привести к значительному расходу чернил и существенно повлиять на стоимость печати одной страницы.
Засоренные сопла можно обнаружить, распечатав стандартный тестовый шаблон на странице. Известны некоторые программные методы обхода проблемы, позволяющие перенаправлять информацию о печати с засоренного сопла на работающее сопло. [ необходима цитата ]
Чернильные картриджи были традиционным методом подачи чернил в печатающую головку. Струйные принтеры с системой непрерывной подачи чернил (СНПЧ) подключают печатающую головку либо к чернильницам или пакетам большой емкости, либо пополняют встроенные картриджи через внешние емкости, подключенные через трубки, как правило, это модифицированная конфигурация . Принтеры Supertank — подмножество принтеров СНПЧ — имеют встроенные чернильницы или пакеты большой емкости и вручную пополняются с помощью бутылок с чернилами. Когда системы Supertank сочетаются с технологией одноразовых печатающих головок, для замены отработанных печатающих головок используются сменные картриджи.
По сравнению с более ранними потребительскими цветными принтерами, струйные принтеры имеют ряд преимуществ. Они работают тише, чем матричные или лепестковые принтеры . Они могут печатать более мелкие и гладкие детали благодаря более высокому разрешению. Потребительские струйные принтеры с фотографическим качеством печати широко доступны.
По сравнению с такими технологиями, как термовосковая печать , сублимационная печать и лазерная печать , струйные принтеры имеют преимущество в том, что практически нет времени на разогрев, и часто более низкая стоимость за страницу. Однако недорогие лазерные принтеры могут иметь более низкую стоимость за страницу, по крайней мере, для черно-белой печати, а возможно, и для цветной.
Для некоторых струйных принтеров монохромные наборы чернил доступны либо от производителя принтера, либо от сторонних поставщиков. Они позволяют струйному принтеру конкурировать с фотобумагой на основе серебра, традиционно используемой в черно-белой фотографии, и обеспечивать тот же диапазон тонов: нейтральный, «теплый» или «холодный». При переключении между полноцветными и монохромными наборами чернил необходимо вымыть старые чернила из печатающей головки с помощью чистящего картриджа. Для работы с различным отображением цветов обычно требуется специальное программное обеспечение или, по крайней мере, модифицированный драйвер устройства .
Некоторые типы промышленных струйных принтеров теперь способны печатать на очень высоких скоростях, в широких форматах или для различных промышленных приложений, начиная от вывесок, текстиля, оптических носителей, [23] керамики и 3D-печати до биомедицинских приложений и проводящих схем. Ведущие компании и новаторы в области оборудования включают HP, Epson, Canon, Konica Minolta, FujiFilm, EFi, Durst, Brother, Roland, Mimaki, Mutoh и многие другие по всему миру.
Многие «интеллектуальные» картриджи содержат микрочип , который сообщает принтеру предполагаемый уровень чернил; это может привести к тому, что принтер отобразит сообщение об ошибке или неправильно проинформирует пользователя о том, что картридж пуст. В некоторых случаях эти сообщения можно игнорировать, но некоторые струйные принтеры отказываются печатать с картриджем, который объявляет себя пустым, чтобы помешать потребителям заправлять картриджи. Например, Epson встраивает чип, который предотвращает печать, когда чип сообщает, что картридж пуст, хотя исследователь, который перехитрил систему, обнаружил, что в одном случае он мог напечатать на 38% больше страниц хорошего качества, даже несмотря на то, что чип сообщил, что картридж пуст. [24] Сторонние поставщики чернил продают картриджи со значительными скидками (не менее 10–30% от цен на картриджи OEM, иногда до 95%, что обычно составляет в среднем около 50%), [ требуется ссылка ] а также наборы для самостоятельной заправки картриджей и чернил оптом по еще более низким ценам. «Умные» картриджи многих поставщиков были подвергнуты обратному проектированию . Теперь можно купить недорогие устройства для надежного сброса таких картриджей, чтобы они сообщали о том, что они полны, так что их можно заправлять много раз.
Очень узкие сопла струйной печати склонны к засорению. Чернила, потребляемые при их очистке — либо во время очистки, вызываемой пользователем, либо во многих случаях автоматически выполняемой принтером по обычному графику — могут составлять значительную часть чернил, используемых в машине. Сопла печатающей головки струйной печати можно очищать с помощью специальных растворителей или путем замачивания в теплой дистиллированной воде на короткое время (для водорастворимых чернил).
Высокая стоимость картриджей OEM и преднамеренные препятствия для их заправки были решены ростом числа поставщиков сторонних чернил. Многие производители принтеров отговаривают клиентов от использования сторонних чернил, заявляя, что они могут повредить печатающие головки из-за того, что их формула отличается от формулы чернил OEM, что может привести к утечкам и получению некачественной продукции (например, с неправильной цветовой гаммой). Consumer Reports отметил , что некоторые картриджи сторонних производителей могут содержать меньше чернил, чем картриджи OEM, и, таким образом, не дают экономии средств, [25] в то время как Wilhelm Imaging Research утверждает, что при использовании сторонних чернил срок службы отпечатков может быть значительно сокращен. [26] Однако обзор, проведенный в апреле 2007 года, показал, что в ходе двойного слепого теста рецензенты в целом предпочли продукцию, полученную с использованием сторонних чернил, а не OEM-чернил. В целом, OEM-чернила прошли значительное тестирование надежности системы с материалами картриджа и печатающей головки, тогда как усилия по НИОКР в области совместимости материалов сторонних чернил, вероятно, будут значительно меньше. Некоторые производители струйных принтеров пытались предотвратить заправку картриджей, используя различные схемы, включая установку на картриджи чипов, которые регистрируют объем печати картриджа и предотвращают эксплуатацию заправленного картриджа.
Гарантия на принтер может не применяться, если принтер поврежден из-за использования не одобренных расходных материалов. В США Закон о гарантиях Магнусона-Мосса является федеральным законом, который гласит, что гаранты не могут требовать, чтобы в их продуктах использовались только фирменные детали и расходные материалы, как это подразумевают некоторые производители принтеров. Однако это не будет применяться, если не одобренные предметы вызывают повреждения.
Документы, отпечатанные на струйной печати, могут иметь плохую или отличную архивную прочность в зависимости от качества используемых чернил и бумаги. [27] Если используется некачественная бумага, она может пожелтеть и деградировать из-за остаточной кислоты в необработанной целлюлозе; в худшем случае старые отпечатки могут буквально рассыпаться на мелкие частицы при обращении. Высококачественные отпечатки, отпечатанные на струйной печати на бескислотной бумаге, могут сохраняться так же долго, как и машинописные или рукописные документы на той же бумаге.
Поскольку чернила, используемые во многих недорогих потребительских струйных принтерах, водорастворимы, необходимо соблюдать осторожность с документами, напечатанными на струйном принтере, чтобы избежать даже малейшей капли влаги, которая может вызвать сильное «размывание» или «потекание». [ требуется цитата ] В экстремальных случаях даже потные кончики пальцев в жаркую влажную погоду могут привести к размазыванию некачественных чернил. Аналогичным образом, маркеры- выделители на водной основе могут размывать документы, напечатанные на струйном принтере, и обесцвечивать кончик маркера. Срок службы струйных отпечатков, полученных с использованием водных чернил, как правило, короче (хотя доступны устойчивые к УФ-излучению чернила), чем у отпечатков, полученных с использованием струйных принтеров на основе растворителя; однако, так называемые «архивные чернила» были произведены для использования в машинах на водной основе, которые обеспечивают более длительный срок службы.
Помимо размазывания, постепенное выцветание многих чернил может стать проблемой с течением времени. Срок службы отпечатков во многом зависит от качества и состава чернил. Самые ранние струйные принтеры, предназначенные для домашнего и малого офисного использования, использовали чернила на основе красителей. Даже лучшие чернила на основе красителей не так долговечны, как чернила на основе пигментов, которые теперь доступны для многих струйных принтеров. Многие струйные принтеры теперь используют чернила на основе пигментов, которые обладают высокой водостойкостью: по крайней мере, черные чернила часто имеют пигментную основу. Фотобумага с защитой из смолы или силикона широко доступна по низкой цене, обеспечивая полную водостойкость и механическую устойчивость к истиранию для чернил на основе красителей и пигментов. Сама фотобумага должна быть разработана для пигмента или чернил на основе красителей, поскольку частицы пигмента слишком велики, чтобы проникнуть через защитный слой фотобумаги, содержащий только красители.
Струйные отпечатки самого высокого качества часто называют отпечатками « жикле », чтобы отличить их от менее долговечных и дешевых отпечатков. Однако использование этого термина не является гарантией качества, и используемые чернила и бумага должны быть тщательно исследованы, прежде чем архивист сможет положиться на их долговечность.
Чтобы увеличить долговечность отпечатков струйного принтера, необходимо уделять больше внимания картриджу с чернилами. Один из способов обработки картриджей с чернилами на струйном принтере — это поддержание температуры самого принтера. Чрезмерные колебания температуры в помещении очень вредны для картриджей с чернилами принтера. Пользователь должен не допускать, чтобы принтер становился слишком горячим или слишком холодным, так как картриджи могут высохнуть. Для долговременной эффективности принтера пользователь должен обеспечить постоянный и устойчивый уровень температуры в помещении. [ необходима цитата ]
В струйных принтерах используются чернила на основе растворителя, которые имеют гораздо более короткий срок годности по сравнению с лазерным тонером, который имеет неограниченный срок годности. [28] Струйные принтеры, как правило, засоряются, если не используются регулярно, тогда как лазерные принтеры гораздо более терпимы к периодическому использованию. [ необходима цитата ] Струйные принтеры требуют периодической очистки головки, что потребляет значительное количество чернил и приводит к повышению затрат на печать, особенно если принтер не используется в течение длительного времени.
Если головка струйного принтера засорилась, в некоторых случаях доступны сторонние растворители чернил/очистители головок и сменные головки. Стоимость таких предметов может быть ниже по сравнению с блоком переноса для лазерного принтера, но блок лазерного принтера имеет гораздо более длительный срок службы между требуемыми обслуживаниями. Многие модели струйных принтеров теперь имеют постоянно установленные головки, которые нельзя экономически заменить, если они необратимо засорятся, что приведет к утилизации всего принтера. С другой стороны, конструкции струйных принтеров, которые используют одноразовые печатающие головки, обычно стоят значительно дороже за страницу, чем принтеры, использующие постоянные головки. [ необходима цитата ] Напротив, лазерные принтеры не имеют печатающих головок, которые часто засоряются или заменяются, и обычно могут производить гораздо больше страниц между интервалами обслуживания.
Струйные принтеры традиционно обеспечивали более высокое качество печати, чем цветные лазерные принтеры при печати фотоматериалов. Обе технологии значительно усовершенствовались с течением времени, хотя для высококачественных жикле-отпечатков, предпочитаемых художниками, используется, по сути, высококачественный специализированный тип струйного принтера.
Распространенная бизнес-модель для струйных принтеров подразумевает продажу самого принтера по себестоимости или ниже себестоимости, при этом резко завышая цену на (фирменные) картриджи с чернилами (модель прибыли, называемая « модель бритвы и лезвий »). Большинство современных струйных принтеров пытаются навязать эту привязку к продукту с помощью антиконкурентных мер, таких как микрочипы в картриджах, чтобы воспрепятствовать использованию сторонних или перезаправленных картриджей с чернилами. Микрочипы отслеживают использование и сообщают принтеру об оставшемся количестве чернил. Некоторые производители также устанавливают «сроки годности». Когда чип сообщает, что картридж пуст (или устарел), принтер прекращает печать. Даже если картридж заправлен, микрочип сообщит принтеру, что картридж израсходован. Для многих моделей (особенно от Canon) статус «пустой» можно отменить, введя «сервисный код» (или иногда просто нажав кнопку «старт» еще раз). Для некоторых принтеров доступны специальные схемы «мигалки», которые сбрасывают количество оставшихся чернил до максимума. [29] [30]
Некоторые производители, в частности Epson и Hewlett-Packard , обвинялись в том, что они указывали, что картридж израсходован, хотя в нем оставалось значительное количество чернил. [31] [32] Исследование 2007 года показало, что большинство принтеров тратят значительное количество чернил, когда заявляют, что картридж пуст. Было обнаружено, что в картриджах с одним картриджем в среднем остается 20% чернил, хотя фактические цифры варьируются от 9% до 64% от общей емкости картриджа в зависимости от марки и модели принтера. [33] Эта проблема еще больше усугубляется использованием цельных картриджей с несколькими чернилами, которые объявляются пустыми, как только заканчивается один цвет. Большим раздражением для многих пользователей являются те принтеры, которые отказываются печатать документы, требующие только черных чернил, только потому, что один или несколько цветных картриджей закончились.
В последние годы многие потребители начали оспаривать деловую практику производителей принтеров, например, взимание платы до 8000 долларов США за галлон (2100 долларов США за литр) за чернила для принтера. Альтернативой для потребителей являются более дешевые копии картриджей, производимые третьими лицами, и заправка картриджей с использованием наборов для заправки. Из-за большой разницы в цене, вызванной наценками OEM, существует много компаний, продающих картриджи с чернилами сторонних производителей. Большинство производителей принтеров не одобряют заправку одноразовых картриджей или использование картриджей для копирования со вторичного рынка и говорят, что использование неправильных чернил может привести к плохому качеству изображения из-за различий в вязкости, что может повлиять на количество чернил, выбрасываемых в капле, и постоянство цвета, а также может повредить печатающую головку. Тем не менее, использование альтернативных картриджей и чернил набирает популярность, угрожая бизнес-модели производителей принтеров. Такие компании-производители принтеров, как HP , Lexmark и Epson, использовали патенты и DMCA для возбуждения судебных исков против сторонних поставщиков. [34] [35] В США был подан коллективный антимонопольный иск против HP и сети офисных поставок Staples , в котором утверждалось, что HP заплатила Staples 100 миллионов долларов, чтобы не допустить появления на полках недорогих сторонних картриджей. [36]
В деле Lexmark Int'l против Static Control Components Апелляционный суд США по шестому округу постановил, что обход этой техники не нарушает Закон об авторском праве в цифровую эпоху . [37] Европейская комиссия также постановила, что эта практика является антиконкурентной: она исчезнет в новых моделях, продаваемых в Европейском союзе. [38] Патенты, защищающие структуру картриджей, препятствуют продаже более дешевых копий картриджей. Для некоторых моделей принтеров (особенно от Canon) собственный микрочип производителя может быть удален и установлен на совместимый картридж, тем самым избегая необходимости копировать микрочип (и риска судебного преследования). Другие производители встраивают свои микрочипы глубоко в картридж, пытаясь предотвратить этот подход.
В 2007 году Eastman Kodak вышла на рынок струйной печати со своей собственной линейкой принтеров All-In-One, основанной на маркетинговой модели, которая отличалась от преобладающей практики продажи принтера в убыток, при этом получая большую прибыль от замены картриджей. Kodak утверждала, что потребители могут сэкономить до 50 процентов на печати, используя ее недорогие картриджи, заполненные фирменными пигментированными красителями компании, избегая при этом потенциальных проблем, связанных с чернилами других марок. [39] Эта стратегия оказалась безуспешной, и Kodak вышла из бизнеса потребительских струйных принтеров в 2012 году.
Более поздняя разработка — принтер Supertank , который использует интегрированную систему непрерывной подачи чернил . Принтеры Supertank характеризуются большими, постоянно установленными чернильницами, которые заполняются из бутылок с чернилами. Сам принтер обычно продается со значительной наценкой, но бутылки с чернилами недороги и содержат достаточно чернил для печати тысяч страниц. Принтеры Supertank обычно поставляются с полными бутылками чернил в коробке, что позволяет печатать до двух лет, прежде чем потребуется заправка баков. Epson стала пионером этой технологии, выпустив линейку EcoTank, сначала в Индонезии в 2010 году [40] , а в Северной Америке — в 2015 году [41]. Концепция Supertank оказалась коммерчески успешной, [40] и Canon и HP запустили собственные линейки принтеров Supertank под названиями MegaTank (Canon) [42] и Smart Tank (HP).
Многие производители присваивают своим принтерам и картриджам региональные коды , сопоставимые с кодами DVD , поэтому клиенты не могут импортировать их из более дешевого региона. Код региона может быть изменен несколько раз клиентом или отделом обслуживания клиентов производителя, но тогда принтер будет заблокирован по региону, как DVD-привод RPC-2.
Один из способов обойти кодировку региона принтера — хранить пустые картриджи из старого региона и заправлять их чернилами из нового региона, но, как упоминалось выше, многие современные картриджи оснащены чипами и датчиками, предотвращающими повторную заправку, что усложняет процесс. В Интернете доступны инструкции по заправке для разных моделей принтеров. Другой способ — отправить картриджи из старого региона в новый регион.
Некоторые производители принтеров с региональной кодировкой также предлагают принтеры без региональной кодировки, специально разработанные для путешественников.
Помимо широко используемых небольших струйных принтеров для дома и офиса, существуют профессиональные струйные принтеры, некоторые для печати в формате «по ширине страницы», а многие — для широкоформатной печати. Формат «по ширине страницы» означает, что ширина печати составляет примерно 8,5–37 дюймов (22–94 см). «Широкий формат» означает ширину печати от 24" до 15' (примерно от 60 см до 5 м). Наиболее распространенное применение принтеров с шириной страницы — печать больших объемов деловой корреспонденции, не требующей высококачественной компоновки и цвета. Особенно с добавлением технологий переменных данных принтеры с шириной страницы важны для выставления счетов, маркировки и индивидуальных каталогов и газет. Применение большинства широкоформатных принтеров — печать рекламной графики; применение с меньшим объемом — печать проектных документов архитекторов или инженеров. Но в настоящее время существуют струйные принтеры для цифровой текстильной печати шириной до 64" с хорошим изображением высокой четкости 1440×720 точек на дюйм. [43]
Еще одно специальное применение струйных принтеров — это изготовление цветных пробных оттисков для печатных работ, созданных в цифровом формате. Такие принтеры предназначены для точной цветопередачи того, как будет выглядеть окончательное изображение («проба»), когда работа будет окончательно произведена на крупносерийной печатной машине, такой как четырехцветная офсетная литографическая машина. Примером может служить принтер Iris , для которого и был придуман французский термин жикле .
Поставщиком с наибольшим объемом является Hewlett-Packard , которая поставляет более 90 процентов рынка принтеров для печати технических чертежей. Основные продукты в их серии Designjet — Designjet 500/800, серия принтеров Designjet T (включая T1100 и T610), Designjet 1050 и Designjet 4000/4500. У них также есть HP Designjet 5500, шестицветный принтер, который используется специально для печати графики, а также новый Designjet Z6100, который находится на вершине линейки HP Designjet и оснащен системой пигментных чернил восьми цветов.
Epson , Kodak и Canon также производят широкоформатные принтеры, продаваемые в гораздо меньших количествах, чем стандартные принтеры. Вокруг Epson есть группа из трех японских компаний, которые в основном используют печатающие головки и чернила Epson piezo: Mimaki, Roland и Mutoh .
Scitex Digital Printing разработала высокоскоростные струйные принтеры с переменными данными для промышленной печати, но в 2005 году продала свои прибыльные активы, связанные с технологией, компании Kodak , которая теперь продает принтеры как печатные системы Kodak Versamark VJ1000, VT3000 и VX5000. Эти рулонные принтеры могут печатать со скоростью до 305 м в минуту.
Профессиональные струйные принтеры большой емкости производятся рядом компаний. Цены на эти принтеры могут варьироваться от 35 000 до 2 миллионов долларов США . Ширина каретки на этих устройствах может варьироваться от 54" до 192" (примерно от 1,4 до 5 м), а технологии чернил тяготеют к сольвентным, экосольвентным и УФ-отверждаемым чернилам, а в последнее время акцент делается на наборы чернил на водной основе. Основные области применения, в которых используются эти принтеры, — это наружные установки для рекламных щитов, бортов и штор грузовиков, графика зданий и баннеров, в то время как внутренние дисплеи включают дисплеи в точках продаж, дисплеи с подсветкой, выставочную графику и музейную графику.
Основными поставщиками профессиональных принтеров большого объема, широкого и большого формата являются: EFI , [44] LexJet, Grapo, Inca, Durst, Océ , NUR (теперь часть Hewlett-Packard ), Lüscher, VUTEk, Scitex Vision (теперь часть Hewlett-Packard ), Mutoh , Mimaki, Roland DG, Seiko I Infotech, IQDEMY, Leggett and Platt, Agfa, Raster Printers, DGI и MacDermid ColorSpan (теперь часть Hewlett-Packard ), swissqprint, SPGPrints (ранее Stork Prints ), MS Printing Systems и Digital Media Warehouse. [45]
Многофункциональные струйные принтеры SOHO для фотопечати используют до 6 различных чернил:
Струйные принтеры для профессиональной фотопечати используют до двенадцати различных чернил:
Они могут печатать изображение размером 36 мегапикселей на фотобумаге формата A3 без полей с разрешением 444 ppi . [53]
Компактный фотопринтер — это автономный струйный принтер, предназначенный для печати фотографий формата 4×6 или 2×3 дюйма с цифровых камер . Он работает без использования компьютера. Его также называют портативным фотопринтером или принтером для моментальных снимков. Компактные фотопринтеры появились на рынке вскоре после того, как в начале 2000-х годов резко возросла популярность домашней фотопечати. Они были разработаны как альтернатива проявлению фотографий или их печати на стандартном струйном фотопринтере.
Большинство компактных фотопринтеров могут печатать только фотографии размером 4 дюйма × 6 дюймов (100 мм × 150 мм). Учитывая это ограничение, они не предназначены для замены стандартных струйных принтеров. Многие производители рекламируют стоимость за страницу фотографий, напечатанных на их устройствах; это теоретически убеждает людей, что они могут печатать свои собственные фотографии так же дешево, как в розничных магазинах или через онлайн-сервисы печати. Большинство компактных фотопринтеров имеют схожую конструкцию. Это небольшие устройства, обычно с большими ЖК-дисплеями , чтобы люди могли просматривать и редактировать свои фотографии, как это можно сделать на компьютере. Возможности редактирования обычно несколько продвинуты, позволяя пользователю обрезать фотографии, удалять эффект красных глаз, настраивать параметры цвета, а также выполнять другие функции. Компактные фотопринтеры обычно имеют большое количество вариантов подключения, включая USB и большинство форматов карт памяти .
Компактные фотопринтеры в настоящее время производятся большинством ведущих производителей принтеров, таких как Epson , Canon , HP , Lexmark и Kodak . Хотя их популярность возросла в последние годы, они по-прежнему составляют относительно небольшую долю рынка струйных принтеров. В Pocket Photo от LG используется термобумага Zink , в которой на каждой фотобумаге без чернил внедрены химические вещества, и изображение проявится при нагревании. [54]
В патенте США 6,319,530 описывается «Способ фотокопирования изображения на съедобную пленку для украшения замороженной выпечки». Другими словами, это изобретение позволяет печатать струйным принтером цветную фотографию пищевого качества на поверхности праздничного торта . Многие пекарни теперь предлагают такие типы украшений, которые можно печатать с использованием пищевых чернил и специальных струйных принтеров. [ требуется цитата ] Печать пищевыми чернилами может быть выполнена с использованием обычных домашних струйных принтеров, таких как принтеры Canon Bubble Jet с установленными картриджами со съедобными чернилами, и с использованием рисовой бумаги или листов для глазури. [ требуется цитата ]
Струйные принтеры и подобные технологии используются в производстве многих микроскопических предметов. См. Микроэлектромеханические системы .
Струйные принтеры используются для формирования токопроводящих дорожек в схемах, а также цветных фильтров в ЖК-дисплеях и плазменных дисплеях.
Струйные принтеры, особенно модели, производимые Dimatix (теперь часть Fujifilm), Xennia Technology и Pixdro, довольно часто используются во многих лабораториях по всему миру для разработки альтернативных методов осаждения, которые сокращают потребление дорогих, редких или проблемных материалов. Эти принтеры использовались для печати полимеров, макромолекул, квантовых точек, металлических наночастиц и углеродных нанотрубок. Приложения таких методов печати включают органические тонкопленочные транзисторы, органические светодиоды, органические солнечные элементы и датчики. [55] [56]
Струйная технология используется в новой области биопечати . Они также используются для производства OLED -дисплеев. [57]
