Струйная печать — это тип компьютерной печати , который воссоздает цифровое изображение путем нанесения капель чернил на бумажные и пластиковые подложки. [1] Струйные принтеры были наиболее часто используемым типом принтеров в 2008 году, [2] и варьируются от небольших недорогих потребительских моделей до дорогих профессиональных машин. К 2019 году лазерные принтеры превзошли по продажам струйные принтеры почти в соотношении 2:1: 9,6% против 5,1% всей компьютерной периферии. [3]
Концепция струйной печати зародилась в 20 веке, а впервые эта технология получила широкое развитие в начале 1950-х годов. Работая в компании Canon в Японии, Ичиро Эндо предложил идею «пузырьково-струйного» принтера, в то время как примерно в то же время Джон Воут из Hewlett-Packard (HP) разрабатывал аналогичную идею. [4] В конце 1970-х годов, в основном компаниями Epson , HP и Canon, были разработаны струйные принтеры, которые могли воспроизводить цифровые изображения, созданные компьютерами . На мировом потребительском рынке большая часть продаж струйных принтеров приходится на четырех производителей: Canon, HP, Epson и Brother . [5]
В 1982 году Роберту Ховарду пришла в голову идея создать небольшую систему цветной печати, которая использовала бы пьезоэлементы для выплевывания капель чернил. Он основал компанию RH (Robert Howard) Research (названную Howtek, Inc. в феврале 1984 года) и разработал революционную технологию, которая привела к созданию цветного принтера Pixelmaster с твердыми чернилами [6] с использованием технологии Thermojet. Эта технология состоит из трубчатого генератора акустических волн с одним соплом, первоначально изобретенного Стивеном Золтаном в 1972 году со стеклянным соплом и улучшенного инженером по струйной печати Howtek в 1984 году с помощью формованного сопла Tefzel для удаления нежелательных частот жидкости.
На развивающемся рынке нанесения материалов для струйной печати также используются технологии струйной печати, обычно печатающие головки, использующие пьезоэлектрические кристаллы, для нанесения материалов непосредственно на подложки.
Технология была расширена, и «чернила» теперь могут также включать паяльную пасту в сборке печатной платы или живые клетки [7] для создания биосенсоров и тканевой инженерии . [8]
Изображения, созданные на струйных принтерах, иногда продаются под торговыми марками, такими как Digigraph, Iris prints , giclée и Cromalin. [9] Репродукции изобразительного искусства, напечатанные на струйной печати, обычно продаются под такими торговыми марками, чтобы подразумевать продукт более высокого качества и избегать ассоциаций с повседневной печатью.
Поверхностное натяжение жидкости естественным образом разбивает поток на капли. Оптимальные размеры капель 0,004 дюйма (0,10 мм) требуют размера сопла для струйной печати около 0,003 дюйма (0,076 мм). Жидкости с поверхностным натяжением могут быть на водной основе, воске или масле и даже на основе расплавленных металлических сплавов. Большинство капель могут быть электрически заряжены. В современных струйных принтерах используются две основные технологии: непрерывная (CIJ) и технология drop-on-demand (DOD). Непрерывная струйная печать означает, что поток находится под давлением и представляет собой непрерывный поток. Капля по требованию означает, что жидкость выбрасывается из струйного сопла по одной капле за раз. Это можно сделать механическим способом с нажимом или каким-либо электрическим способом. Большой электрический заряд может вытянуть капли из сопла, звуковые волны могут вытолкнуть жидкость из сопла, а расширение объема камеры может выбросить каплю. Впервые непрерывная потоковая передача была исследована много лет назад. Технология Drop-on-Demand была открыта только в 1920-х годах. [ нужна цитата ]
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 непрерывной дорожки 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 Эльмквистом от 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 за счет нестабильности Плато-Релея . Пьезоэлектрический кристалл можно использовать для создания акустической волны, поскольку он вибрирует внутри корпуса пистолета и заставляет поток жидкости разбиваться на капли через равные промежутки времени: можно получить от 64 000 до 165 000 капель чернил нестандартного размера в секунду. [11] Капли чернил подвергаются воздействию электростатического поля, создаваемого заряжающим электродом, или поля магнитного потока во время их формирования; поле варьируется в зависимости от желаемой степени отклонения капли. Это приводит к контролируемому отклонению электростатического заряда 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 магнитным полем для печати на рецепторном материале (подложке) или продолжают отклоняться в сборный желоб для повторного использования. Капли с более высоким зарядом отклоняются в большей степени. Для печати используется лишь небольшая часть капель, большая часть перерабатывается.
CIJ является одной из старейших (1951 г.) используемых технологий струйной печати и достаточно зрелой. [ нужна цитация ] Drop-on-demand был изобретен позже. [ нужна цитация ] Основными преимуществами CIJ являются очень высокая скорость (≈20 м/с) капель чернил, что обеспечивает относительно большое расстояние между печатающей головкой и подложкой, а также очень высокая частота выброса капель, что позволяет очень высокая скорость печати. Еще одним преимуществом является отсутствие засорения сопел, поскольку струя используется постоянно, что позволяет использовать летучие растворители, такие как кетоны и спирты, что дает чернилам возможность «вгрызаться» в основу и быстро высыхать. [11] Система подачи чернил требует активного регулирования растворителя для предотвращения испарения растворителя во время полета (время между выбросом сопла и рециркуляцией желоба), а также в процессе вентиляции, при котором воздух, втянутый в желоб вместе с неиспользованными каплями, выпускается из резервуар. Контролируют вязкость и добавляют растворитель (или смесь растворителей) для предотвращения потери растворителя.
В конце 1950-х годов чернила из нагретого воска стали популярными в технологиях CIJ. В 1971 году Йоханнес Ф. Готвальд получил патент US3596285A, Liquid Metal Recorder, в котором использовались чернила из расплавленного металла с полем магнитного потока для изготовления формованных символов для вывесок. Возможно, это был первый металлический 3D-объект, напечатанный с использованием памяти магнитного сердечника в качестве данных для создания каждого символа.
Существует множество способов производства струйных принтеров по требованию (DOD). Общие методы включают термический DOD и пьезоэлектрический DOD для увеличения частоты падений. [12] Министерство обороны может использовать одну или тысячи сопел. [13] В одном процессе Министерства обороны США используется программное обеспечение, которое предписывает головкам наносить от нуля до восьми капель чернил на точку только там, где это необходимо. [ нужна ссылка ] Жидкие материалы для струйной печати стали включать пасты, эпоксидные смолы, термоплавкие чернила, биологические жидкости и т. д. DOD очень популярен и имеет интересную историю. Первым был механический DOD, за ним следовали 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 характеристиками вязкости и поверхностного натяжения, так что жидкость будет удерживаться на протяжении всего промежутка времени под действием силы, с которой она движется в мостике или потоке. В таком требовании подразумевается, что давление, прикладываемое к чернилам при формировании указанного потока, является достаточным для формирования струи и передачи достаточной энергии для переноса струи в виде непрерывной жидкой массы, несмотря на действующие или могут быть приложенные разрушающие силы. , цвет чернил и цвет носителя должны быть такими, чтобы между последующей печатью образовывался хороший оптический контраст. Предпочтительными чернилами являются «термоплавкие чернила». То есть они примут твердую фазу при температура носителя и жидкой фазы несколько выше.Ряд коммерчески доступных составов чернил, которые могли бы удовлетворить требованиям изобретения, в настоящее время неизвестен. Однако удовлетворительная печать согласно изобретению была достигнута с использованием проводящего металлического сплава в качестве чернил. Он чрезвычайно тверд при комнатной температуре и хорошо прилипает к поверхности носителя.
Основная проблема, связанная с чернилами для струйной печати, заключается в противоречивых требованиях к красящему веществу, которое будет оставаться на поверхности, и к быстрому просачиванию через жидкость-носитель. [11]
Настольные струйные принтеры, используемые в офисах и дома, обычно 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, поэтому часто требуется носитель со специальным покрытием. 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 для выполнения функции вытеснения чернил этим головкам требуется вода.
Хотя водные чернила часто обеспечивают самую широкую цветовую гамму и самые яркие цвета, большинство из них не являются водонепроницаемыми без специального покрытия или ламинирования после печати. Большинство чернил на основе красителей , хотя они обычно и самые дешевые, подвержены быстрому выцветанию под воздействием света или озона. Водные чернила на пигментной основе обычно более дорогие, но обеспечивают гораздо большую долговечность и устойчивость к ультрафиолету . Чернила, продаваемые как « архивное качество », обычно имеют пигментную основу.
Некоторые профессиональные широкоформатные принтеры используют водные чернила, но в большинстве современных профессиональных принтеров используется гораздо более широкий диапазон чернил, большинство из которых требуют пьезоструйных головок и тщательного обслуживания.
Существует две основные концепции проектирования головок для струйной печати: головка с фиксированной головкой и головка одноразового использования . У каждого есть свои сильные и слабые стороны.
Философия фиксированной головки предусматривает встроенную печатающую головку (часто называемую манжетной головкой ), которая рассчитана на весь срок службы принтера. Идея состоит в том, что, поскольку головку не нужно заменять каждый раз, когда заканчиваются чернила, можно снизить затраты на расходные материалы, а сама головка может быть более точной, чем дешевая одноразовая, и обычно не требует калибровки. С другой стороны, если фиксированная головка повреждена, приобретение сменной головки может стать дорогостоящим, если снятие и замена головки вообще возможно. Если головку принтера невозможно снять, необходимо заменить сам принтер.
Конструкции с фиксированной головкой доступны в потребительских товарах, но их чаще можно встретить в промышленных принтерах высокого класса и широкоформатных принтерах . На потребительском рынке 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 HP Pagewide. [22]
В концепции одноразовых головок используется печатающая головка, которая поставляется как часть сменного чернильного картриджа . Каждый раз, когда картридж израсходован, весь картридж и печатающая головка заменяются новыми. Это увеличивает стоимость расходных материалов и затрудняет изготовление 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 отдавала предпочтение одноразовым печатающим головкам, как и Canon в своих ранних моделях. Этот тип конструкции также можно рассматривать как попытку производителей принтеров воспрепятствовать замене картриджей сторонними производителями, поскольку эти потенциальные поставщики не имеют возможности производить специализированные печатающие головки.
Промежуточный метод действительно существует: одноразовый резервуар для чернил, соединенный с одноразовой головкой, которую заменяют нечасто (возможно, каждый десятый резервуар для чернил или около того). Большинство струйных принтеров Hewlett-Packard для больших объемов печати используют эту настройку, при этом одноразовые печатающие головки используются на моделях меньшего объема. Похожий подход использует компания Kodak , где печатающая головка, предназначенная для постоянного использования, тем не менее стоит недорого и может быть заменена пользователем. Теперь Canon использует (в большинстве моделей) сменные печатающие головки, которые рассчитаны на весь срок службы принтера, но могут быть заменены пользователем в случае их засорения.
3D-печатающие головки аддитивного производства имеют очень длительное время печати, и отказы могут возникать из-за внутренних засоров, повреждения отверстия из-за ударов о препятствия на столе печати, сбоев калибровки из-за перенапряжения, сбоев в сроке службы пьезоэлектрических соединений 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 такое высыхание, закрывая сопла печатающей головки резиновым колпачком, когда принтер не используется. Резкие перебои в подаче электроэнергии 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 крышкой, это уплотнение не является идеальным, и в течение нескольких недель влага (или другой растворитель) все равно может просачиваться наружу, вызывая высыхание и затвердевание чернил. Как только чернила начнут собираться и затвердевать, это может повлиять на объем капли, измениться траектория капли или сопло может полностью перестать выбрасывать чернила.
Для борьбы с этим высыханием почти все струйные принтеры оснащены механизмом повторного увлажнения печатающей головки. Обычно для выполнения этой работы не существует отдельного источника чистого растворителя, не содержащего чернил, поэтому вместо этого для повторного увлажнения печатающей головки используются сами чернила. Принтер пытается запустить все сопла одновременно, и по мере распыления чернил часть их попадает через печатающую головку в сухие каналы и частично размягчает затвердевшие чернила. После распыления резиновое лезвие протирает печатающую головку, чтобы равномерно распределить влагу по печатающей головке, и все форсунки снова запускаются, чтобы удалить комки чернил, блокирующие каналы.
В некоторых принтерах используется дополнительный воздухоотсасывающий насос, использующий резиновую заглушку для всасывания чернил через сильно засоренный картридж. Механизм всасывающего насоса часто приводится в движение шаговым двигателем подачи страницы : он соединен с концом вала. Насос включается только тогда, когда вал поворачивается назад, поэтому ролики меняют направление вращения во время очистки головки. Благодаря встроенной конструкции головки всасывающий насос также необходим для заправки чернильных каналов внутри нового принтера, а также для заправки каналов между заменами чернильных контейнеров.
Профессиональные широкоформатные струйные принтеры с чернилами, отверждаемыми сольвентом и УФ-излучением, обычно включают режим «ручной очистки», который позволяет оператору вручную очищать печатающие головки и укупорочный механизм, а также заменять скребки очистителя и другие детали, используемые в автоматизированных процессах очистки. Объем чернил, используемых в этих принтерах, часто приводит к «избыточному распылению» и, следовательно, скоплению засохших чернил во многих местах, которые автоматические процессы не могут очистить.
Чернила, израсходованные в процессе очистки, необходимо собирать, чтобы предотвратить утечку чернил в принтер. Зона сбора называется плевательницей , а в принтерах Hewlett-Packard это открытый пластиковый лоток под станцией очистки/протирки. В принтерах Epson под валиком подачи бумаги обычно имеется большая поглощающая прокладка. Для принтеров, которым несколько лет, засохшие чернила в плевательнице обычно образуют кучку, которая может скапливаться и касаться печатающих головок, застревая в принтере. Некоторые более крупные профессиональные принтеры, использующие сольвентные чернила, могут использовать сменный пластиковый контейнер для отработанных чернил и растворителя, который необходимо опорожнить или заменить, когда он заполнится.
Существует второй тип высыхания чернил, который большинство принтеров не могут предотвратить. Чтобы чернила распылялись из картриджа, должен поступать воздух, вытесняющий удаленные чернила. Воздух поступает через чрезвычайно длинную и тонкую лабиринтную трубку длиной до 10 см (3,9 дюйма), огибающую чернильный резервуар взад и вперед. Канал длинный и узкий, чтобы уменьшить испарение влаги через вентиляционную трубку, но некоторое испарение все же происходит, и в конечном итоге картридж с чернилами высыхает изнутри. Чтобы справиться с этой проблемой, которая особенно остро стоит при использовании профессиональных быстросохнущих сольвентных чернил, во многих конструкциях картриджей для широкоформатных принтеров чернила помещаются в герметичный складной пакет, не требующий вентиляции. Мешок просто сжимается до тех пор, пока картридж не опустеет.
Частая очистка, проводимая некоторыми принтерами, может потреблять довольно много чернил и сильно влиять на определение стоимости одной страницы.
Засоренные дюзы можно обнаружить, распечатав на странице стандартный тестовый шаблон. Известны некоторые методы программного обхода, позволяющие перенаправить информацию печати с засоренного сопла на рабочее сопло. [ нужна цитата ]
Чернильные картриджи были традиционным методом подачи чернил к печатающей головке. Струйные принтеры с системой непрерывной подачи чернил (СНПЧ) подключают печатающую головку либо к резервуарам для чернил или упаковкам большой емкости, либо пополняют встроенные картриджи через внешние резервуары, подключаемые через трубки, что обычно является модернизированной конфигурацией . Принтеры Supertank — разновидность принтеров СНПЧ — имеют встроенные чернильницы или пакеты с чернилами большой емкости и заправляются вручную из бутылочек с чернилами. Когда системы чернил Supertank сочетаются с технологией одноразовых печатающих головок, для замены изношенных печатающих головок используются сменные картриджи.
По сравнению с более ранними цветными принтерами, ориентированными на потребителя, струйные принтеры имеют ряд преимуществ. Они работают тише, чем ударно- матричные или ромашковые принтеры . Они могут печатать более мелкие и плавные детали благодаря более высокому разрешению. Бытовые струйные принтеры с фотографическим качеством печати широко доступны.
По сравнению с такими технологиями, как термовоск , сублимация красителя и лазерная печать , струйные принтеры имеют преимущество: практически нет времени на разогрев и зачастую более низкая стоимость одной страницы. Однако недорогие лазерные принтеры могут иметь более низкую стоимость страницы, по крайней мере, для черно-белой печати и, возможно, для цветной печати.
Для некоторых струйных принтеров комплекты монохромных чернил доступны либо у производителя принтера, либо у сторонних поставщиков. Это позволяет 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 переходе между полноцветными и монохромными наборами чернил необходимо смыть старые чернила из печатающей головки с помощью чистящего картриджа. Для работы с различным цветовым отображением 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 применений, начиная от вывесок, текстиля, оптических носителей, [23] керамики и трехмерной печати до биомедицинских применений и проводящей печати. схема. К ведущим компаниям и новаторам в области аппаратного обеспечения относятся HP, Epson, Canon, Konica Minolta, FujiFilm, EFi, Durst, Brother, Roland, Mimaki, Mutoh и многие другие по всему миру.
Многие «умные» картриджи содержат микрочип , который сообщает принтеру предполагаемый уровень чернил; это может привести к тому, что принтер отобразит сообщение об ошибке или неправильно сообщит пользователю о том, что чернильный картридж пуст. В некоторых случаях эти сообщения можно игнорировать, но некоторые струйные принтеры отказываются печатать с картриджем, который объявляет себя пустым, чтобы потребители не могли заправить картриджи. Например, Epson встраивает чип, который предотвращает печать, когда чип заявляет, что картридж пуст, хотя исследователь, который обогнал систему, обнаружил, что в одном случае он мог напечатать на 38% больше страниц хорошего качества, даже несмотря на то, что чип заявлял, что картридж пуст. что картридж пустой. [24] Сторонние поставщики чернил продают картриджи со значительными скидками (как минимум 10–30 % от цен на картриджи OEM, иногда до 95 %, обычно в среднем около 50 %), [ нужна ссылка ] , а также чернила и картриджи в больших количествах . -заправочные комплекты по еще более низким ценам. «Интеллектуальные» картриджи многих производителей были разработаны методом реверс-инжиниринга . Теперь можно купить недорогие устройства для надежного сброса таких картриджей и сообщать о своем заполнении, чтобы их можно было заправлять много раз.
Очень узкие сопла струйной печати склонны к засорению. Чернила, потребляемые при их очистке — либо во время очистки, вызванной пользователем, либо во многих случаях автоматически выполняемой принтером по обычному графику — могут составлять значительную часть чернил, используемых в аппарате. Сопла печатающей головки для струйной печати можно очищать специальными растворителями или замачивать на короткое время в теплой дистиллированной воде (для водорастворимых чернил).
Высокая стоимость OEM-картриджей и преднамеренные препятствия для их заправки были решены за счет роста числа сторонних поставщиков чернил. Многие производители принтеров отговаривают клиентов от использования чернил сторонних производителей, заявляя, что они могут повредить печатающие головки из-за того, что их рецептура не совпадает с чернилами OEM, вызвать утечки и получить отпечатки низкого качества (например, с неправильной цветовой гаммой). Consumer Reports отмечает, что некоторые картриджи сторонних производителей могут содержать меньше чернил, чем картриджи OEM, и, таким образом, не приносят экономии средств, [25] в то время как Wilhelm Imaging Research утверждает, что с чернилами сторонних производителей срок службы отпечатков может значительно сократиться. [26] Однако обзор, проведенный в апреле 2007 года, показал, что в ходе двойного слепого теста рецензенты в целом отдавали предпочтение отпечатку, полученному с использованием чернил стороннего производителя, а не чернилам OEM. В целом, OEM-чернила прошли значительные испытания на надежность системы с материалами картриджей и печатающих головок, тогда как усилия по исследованию и разработке совместимости материалов чернил сторонних производителей, вероятно, будут значительно меньшими. Некоторые производители струйных принтеров пытались предотвратить заправку картриджей, используя различные схемы, включая установку на картриджи чипов, которые регистрируют, сколько картриджей напечатано, и предотвращают работу заправленного картриджа.
Гарантия на принтер может быть аннулирована, если принтер поврежден в результате использования неодобренных расходных материалов. В США Закон Магнусона-Мосса о гарантиях представляет собой федеральный закон, который гласит, что гарантирующие лица 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 неутвержденные предметы причинят ущерб.
Документы для струйной печати могут иметь архивную стойкость от плохой до отличной , в зависимости от качества используемых чернил и бумаги. [27] Если используется бумага низкого качества, она может пожелтеть и испортиться из-за остаточной кислоты в необработанной целлюлозе; в худшем случае старые отпечатки могут буквально рассыпаться на мелкие частицы при обращении с ними. Высококачественные струйные отпечатки на бескислотной бумаге могут сохраняться так же долго, как и печатные или рукописные документы на той же бумаге.
Поскольку чернила, используемые во многих недорогих потребительских струйных принтерах, водорастворимы, при печати документов на струйной печати необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать даже малейших капель влаги, которые могут вызвать серьезное «размытие» или «расплывание». [ нужна цитата ] В крайних случаях даже потные кончики пальцев в жаркую и влажную погоду могут привести к размазыванию некачественных чернил. Точно так же маркеры-маркеры на водной основе могут размыть документы, напечатанные на струйной печати, и обесцветить кончик маркера. Срок службы струйных отпечатков, полученных с использованием водных чернил, обычно короче (хотя доступны чернила, устойчивые к ультрафиолетовому излучению), чем отпечатков, полученных с использованием струйных принтеров на основе растворителей; однако для использования в машинах на водной основе были произведены так называемые «архивные чернила», которые имеют увеличенный срок службы.
Помимо размазывания, проблемой со временем может стать постепенное выцветание многих чернил. Срок службы печати во многом зависит от качества и состава чернил. Первые струйные принтеры, предназначенные для домашнего и небольшого офиса, использовали чернила на основе красителей. Даже самые лучшие чернила на основе красителей не так долговечны, как чернила на пигментной основе, которые сейчас доступны для многих струйных принтеров. Многие струйные принтеры теперь используют чернила на пигментной основе, которые обладают высокой водостойкостью: по крайней мере, черные чернила часто основаны на пигментах. Фотобумага с защитой от смолы или силикона широко доступна по низкой цене, что обеспечивает полную устойчивость к воде и механическому истиранию для красителей и пигментных чернил. Сама фотобумага должна быть предназначена для пигментных или красящих чернил, поскольку частицы пигмента слишком велики, чтобы проникнуть через защитный слой фотобумаги, содержащий только краситель.
Струйные отпечатки высочайшего качества часто называют отпечатками « жикле », чтобы отличить их от менее долговечных и более дешевых отпечатков. Однако использование этого термина не является гарантией качества, и используемые чернила и бумага должны быть тщательно исследованы, прежде чем архивариус сможет рассчитывать на их долговечность.
Чтобы увеличить долговечность отпечатков на струйном принтере, необходимо уделять больше внимания картриджу с чернилами. Один из способов лечения картриджей струйного принтера — поддержание температуры самого принтера. Чрезмерные колебания температуры в помещении очень вредны для картриджей принтера. Пользователь должен следить за тем, чтобы принтер не перегревался и не переохлаждался, так как картриджи могут высохнуть. Для обеспечения длительной эффективности принтера пользователь должен обеспечить постоянный и постоянный уровень температуры в помещении. [ нужна цитата ]
В струйных принтерах используются чернила на основе растворителей, срок годности которых гораздо короче, чем у лазерного тонера, срок годности которого не ограничен. [28] Струйные принтеры имеют тенденцию засоряться, если не используются регулярно, тогда как лазерные принтеры гораздо более терпимы к периодическому использованию. [ нужна цитата ] Струйные принтеры требуют периодической очистки головки, которая потребляет значительное количество чернил и увеличивает затраты на печать, особенно если принтер не используется в течение длительного времени.
Если струйная головка засорилась, в некоторых случаях можно воспользоваться растворителями чернил/очистителями головок и сменными головками сторонних производителей. Стоимость таких изделий может быть дешевле по сравнению с блоком переноса для лазерного принтера, но срок службы лазерного принтера между необходимым обслуживанием гораздо дольше. Многие модели струйных принтеров теперь имеют стационарно установленные головки, замену которых экономически невозможно, если они необратимо засорятся, что приведет к списанию всего принтера. С другой стороны, конструкции струйных принтеров, в которых используется одноразовая печатающая головка, обычно стоят значительно дороже за страницу, чем принтеры, использующие постоянные головки. [ нужна цитация ] Напротив, лазерные принтеры не имеют печатающих головок, которые можно часто засорять или заменять, и обычно могут печатать гораздо больше страниц между интервалами технического обслуживания.
Струйные принтеры традиционно обеспечивают лучшее качество печати, чем цветные лазерные принтеры при печати фотоматериалов. Обе технологии со временем значительно улучшились, хотя для печати жикле высочайшего качества, которую предпочитают художники, используется, по сути, высококачественный специализированный струйный принтер.
Распространенная бизнес-модель для струйных принтеров предполагает продажу самого принтера по себестоимости производства или ниже ее, при этом резко повышая цену на (запатентованные) чернильные картриджи (модель получения прибыли, называемая «моделью бритвы и лезвий »). Большинство современных струйных принтеров пытаются обеспечить соблюдение этих требований с помощью антиконкурентных мер, таких как микрочипы в картриджах, чтобы препятствовать использованию сторонних или перезаправленных картриджей. Микрочипы контролируют использование и сообщают принтеру об оставшихся чернилах. Некоторые производители также устанавливают «сроки годности». Когда чип сообщает, что картридж пуст (или просрочен), принтер прекращает печать. Даже если картридж заправлен, микрочип сообщит принтеру, что картридж исчерпан. Для многих моделей (особенно от Canon) статус «пустой» можно изменить, введя «сервисный код» (или иногда просто повторно нажав кнопку «Пуск»). Для некоторых принтеров доступны специальные схемы «мигалки», сбрасывающие количество оставшихся чернил до максимального. [29] [30]
Некоторых производителей, в первую очередь Epson и Hewlett-Packard , обвиняют в том, что они указывают на то, что картридж израсходован, хотя в нем осталось 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 одночернильных картриджах в среднем остается 20% чернил, хотя фактические цифры варьируются от 9% до 64% от общего объема чернил картриджа, в зависимости от марки и модели принтера. [33] Эта проблема еще больше усугубляется использованием цельных многокрасочных картриджей, которые объявляются пустыми, как только заканчивается один цвет. Большую неприятность для многих пользователей вызывают 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 бросать вызов деловой практике производителей принтеров, например, взимать плату до 8000 долларов США за галлон (2100 долларов США за литр) за чернила для принтеров. Альтернативой для потребителей являются более дешевые копии картриджей стороннего производства и заправка картриджей с помощью заправочных комплектов. Из-за большой разницы в ценах, вызванной наценками OEM, существует множество компаний, продающих картриджи сторонних производителей. Большинство производителей принтеров не рекомендуют заправлять одноразовые картриджи или использовать неоригинальные копировальные картриджи и заявляют, что использование неподходящих чернил может привести к ухудшению качества изображения из-за различий в вязкости, что может повлиять на количество чернил, выбрасываемых в капле, и на консистенцию цвета, а также может повредить принтер. печатающая головка. Тем не менее, использование альтернативных картриджей и чернил становится все более популярным, что ставит под угрозу бизнес-модель производителей принтеров. Компании-производители принтеров, такие как HP , Lexmark и Epson , использовали патенты и DMCA для подачи исков против сторонних поставщиков. [34] [35] В США был подан коллективный иск против HP и офисной сети поставок Staples , утверждая , что HP заплатила Staples 100 миллионов долларов за то, чтобы не допустить продажи недорогих картриджей сторонних производителей. [36]
В деле Lexmark Int'l против Static Control Components Апелляционный суд шестого округа США постановил, что обход этого метода не нарушает Закон об авторском праве в цифровую эпоху . [37] Европейская комиссия [ необходима ссылка ] также признала эту практику антиконкурентной: она исчезнет в новых моделях, продаваемых в Европейском Союзе. [38] Хотя дело DMCA касалось защиты авторских прав, компании также полагаются на патентную защиту, чтобы предотвратить копирование и перезаправку картриджей. Например, если компания разработает все способы манипулирования своими микрочипами и заправки картриджей и запатентует эти методы, она сможет запретить кому-либо еще заправлять свои картриджи . Патенты, защищающие структуру картриджей, предотвращают продажу более дешевых копий картриджей. Для некоторых моделей принтеров (особенно моделей Canon) собственный микрочип производителя можно снять и установить на совместимый картридж, что позволяет избежать необходимости копировать микрочип (и риска судебного преследования). Другие производители встраивают свои микрочипы глубоко в картридж, чтобы предотвратить такой подход.
В 2007 году компания Eastman Kodak вышла на рынок струйной печати с собственной линейкой МФУ, основанной на маркетинговой модели, которая отличалась от преобладающей практики продажи принтеров с убытком и получения больших прибылей на замене картриджей. Компания Kodak заявила, что потребители могут сэкономить до 50 процентов на печати, используя ее более дешевые картриджи, наполненные запатентованными пигментными красителями компании, избегая при этом потенциальных проблем, связанных с чернилами других марок. [39] Эта стратегия оказалась неудачной, и Kodak вышла из бизнеса по производству потребительских струйных принтеров в 2012 году.
Более поздней разработкой является принтер Supertank , в котором используется интегрированная система непрерывной подачи чернил . Принтеры Supertank отличаются большими, стационарно установленными чернильницами, которые заполняются из бутылочек с чернилами. Сам принтер обычно продается значительно дороже, но флаконы с чернилами недороги и содержат достаточно чернил для печати тысяч страниц. Принтеры Supertank обычно поставляются с полными бутылями чернил в упаковке, что позволяет печатать до двух лет, прежде чем потребуется пополнить резервуары. Компания Epson стала пионером в этой технологии, запустив линейку EcoTank сначала в Индонезии в 2010 году [40] , а в 2015 году — в Северной Америке. [41] Концепция супертанка оказалась коммерчески успешной, [40] и Canon и HP запустили свои собственные линии супертанков. принтеры под названиями MegaTank (Canon) [42] и Smart Tank (HP).
Многие производители присваивают своим принтерам и картриджам коды регионов , аналогичные кодам DVD-дисков , 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 привязан к региону, как DVD-привод RPC-2.
Один из способов обойти кодирование региона принтера — хранить пустые картриджи из старого региона и заправлять их чернилами из нового региона, но, как упоминалось выше, многие современные картриджи имеют чипы и датчики, предотвращающие заправку, что затрудняет процесс труднее. В Интернете доступны инструкции по заправке для разных моделей принтеров. Другой метод — доставить чернильные картриджи из старого региона в новый регион.
Некоторые производители принтеров с региональной кодировкой также предлагают принтеры с региональной кодировкой, специально разработанные для путешественников.
В дополнение к широко используемым небольшим струйным принтерам для дома и офиса существуют профессиональные струйные принтеры, некоторые для печати формата «ширина страницы», а многие — для широкоформатной печати. Формат ширины страницы означает, что ширина печати составляет примерно 8,5–37 дюймов (22–94 см). «Широкий формат» означает ширину печати от 24 до 15 футов (от 60 см до 5 м). Чаще всего широкополосные принтеры применяются для печати больших объемов деловых сообщений, не требующих высококачественной верстки и цвета. В частности, с добавлением технологий переменных данных , принтеры шириной страницы играют важную роль в выставлении счетов, маркировке и персонализации каталогов и газет. Большинство широкоформатных принтеров применяются для печати рекламной графики; применение с меньшими объемами - печать дизайнерских изображений. документы архитекторов или инженеров. Но в настоящее время существуют струйные принтеры для цифровой печати по текстилю шириной до 64 дюймов с хорошим изображением высокой четкости 1440×720 точек на дюйм. [43]
Еще одним специализированным применением струйных принтеров является изготовление цветопроб до печати для заданий печати , созданных в цифровом формате. Такие принтеры предназначены для точной цветопередачи того, как будет выглядеть окончательное изображение («проба»), когда задание будет окончательно выполнено на печатной машине большого объема, такой как четырехцветная офсетная литографическая машина. Примером может служить принтер Iris , для которого был придуман французский термин «жикле» .
Крупнейшим поставщиком является компания Hewlett-Packard , которая поставляет более 90 процентов рынка принтеров для печати технических чертежей. Основными продуктами серии Designjet являются 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 восьмицветной системой пигментных чернил.
Epson , Kodak и Canon также производят широкоформатные принтеры, которые продаются в гораздо меньших количествах, чем стандартные принтеры. В состав Epson входит группа из трех японских компаний, которые преимущественно используют пьезопечатающие головки и чернила Epson: Mimaki, Roland и Mutoh .
Компания Scitex Digital Printing разработала высокоскоростные струйные принтеры с переменными данными для промышленной печати, но в 2005 году продала свои прибыльные активы, связанные с этой технологией, компании Kodak , которая теперь продает принтеры как системы печати Kodak Versamark VJ1000, VT3000 и VX5000. Эти рулонные принтеры могут печатать со скоростью до 305 метров в минуту.
Профессиональные струйные принтеры для больших объемов выпускаются рядом компаний. Цена таких принтеров может варьироваться от 35 000 до 2 миллионов долларов США . Ширина каретки на этих устройствах может варьироваться от 54 до 192 дюймов (приблизительно от 1,4 до 5 м), а технологии чернил имеют тенденцию к использованию сольвентных, экосольвентных и УФ-отверждаемых красок, а в последнее время основное внимание уделяется чернилам на водной основе. наборы. Основными приложениями, в которых используются эти принтеры, являются рекламные щиты, боковые части грузовиков и шторы для грузовиков, строительная графика и баннеры, а внутренние дисплеи включают дисплеи в точках продаж, дисплеи с подсветкой, выставочную графику и музейную графику.
К основным поставщикам профессиональных принтеров больших тиражей, широкоформатных и широкоформатных принтеров относятся: 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 хранилище цифровых носителей. [45]
Многофункциональные струйные принтеры SOHO для печати фотографий используют до 6 различных чернил:
Струйные принтеры для профессиональной фотопечати используют до двенадцати различных чернил:
Они могут напечатать изображение размером 36 мегапикселей на фотобумаге без полей формата A3 с разрешением 444 ppi . [53]
Компактный фотопринтер — это автономный струйный принтер, предназначенный для печати отпечатков размером 4×6 или 2×3 дюйма с цифровых камер . Работает без использования компьютера. Он также известен как портативный фотопринтер или принтер снимков. Компактные фотопринтеры появились на рынке вскоре после того, как в начале 2000-х годов возросла популярность домашней фотопечати. Они были разработаны как альтернатива проявлению фотографий или их печати на стандартном струйном фотопринтере.
Большинство компактных фотопринтеров могут печатать только изображения размером 4 × 6 дюймов (100 × 150 мм). Учитывая это ограничение, они не предназначены для замены стандартных струйных принтеров. Многие производители рекламируют стоимость страницы фотографий, напечатанных на их машинах; теоретически это убеждает людей в том, что они могут распечатать свои собственные фотографии так же дешево, как в розничных магазинах или через онлайн-сервисы печати. Большинство компактных фотопринтеров имеют схожий дизайн. Это небольшие устройства, обычно с большими ЖК-дисплеями , позволяющие людям просматривать и редактировать свои фотографии, как это можно сделать на компьютере. Параметры редактирования обычно несколько расширены: они позволяют 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 в последние годы их популярность возросла, они по-прежнему составляют относительно небольшую долю рынка струйных принтеров. В LG Pocket Photo используется термобумага Zink , химические вещества которой внедрены в каждую бесчернильную фотобумагу, и изображение появляется при нагревании. [54]
В патенте США № 6319530 описан «Способ фотокопирования изображения на съедобную паутину для украшения замороженной выпечки». Другими словами, это изобретение позволяет напечатать цветную фотографию пищевого качества на поверхности праздничного торта с помощью струйной печати . Многие пекарни теперь имеют украшения такого типа, которые можно распечатать съедобными чернилами и специальными струйными принтерами. [ нужна цитация ] Печать съедобными чернилами можно выполнять с помощью обычных струйных принтеров для домашнего использования, таких как принтеры Canon Bubble Jet с установленными съедобными чернильными картриджами, а также с использованием рисовой бумаги или листов для глазури. [ нужна цитата ]
Струйные принтеры и подобные технологии используются при производстве многих микроскопических предметов. См. Микроэлектромеханические системы .
Струйные принтеры используются для формирования токопроводящих дорожек в цепях и цветных фильтров в ЖК- и плазменных дисплеях.
Струйные принтеры, особенно модели, производимые Dimatix (теперь часть Fujifilm), Xennia Technology и Pixdro, довольно широко 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 полимерных, макромолекулярных, квантовых точек, металлических наночастиц и углеродных нанотрубок. Применения таких методов печати включают органические тонкопленочные транзисторы, органические светоизлучающие диоды, органические солнечные элементы и датчики. [55] [56]
Струйная технология используется в развивающейся области биопечати . Их также используют для производства OLED- дисплеев. [57]
{{cite book}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link){{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite book}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)