Струйная печать: принципы, история и технологии.

Введение

Тип компьютерной печати

Струйная печать – это тип компьютерной печати, который воссоздает цифровое изображение, выбрасывая капли чернил на бумагу и пластиковые подложки. В 2008 году струйные принтеры были наиболее распространенным типом принтеров.

Концепция струйной печати возникла в 20 веке, а технология была впервые широко разработана в начале 1950-х годов. Работая в Canon в Японии, Ичиро Эндо предложил идею принтера с "пузырьковой струей", в то время как примерно в то же время Джон Вотт в Hewlett Packard (HP) разрабатывал аналогичную идею. В конце 1970-х годов были разработаны струйные принтеры, способные воспроизводить цифровые изображения, сгенерированные компьютерами, в основном компаниями Epson, HP и Canon. На мировом потребительском рынке на долю четырех производителей приходится большинство продаж струйных принтеров: Canon, HP, Epson и Brother. В 1982 году Роберт Говард предложил идею создания небольшой цветной печатной системы, использующей пьезоэлементы для выброса капель чернил. Он основал компанию R. H. (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, использующего технологию Thermojet. Эта технология состоит из трубчатого акустического генератора капель с одним соплом, изобретенного Стивеном Золтаном в 1972 году со стеклянным соплом и усовершенствованного инженером Howtek по струйной печати в 1984 году с использованием формованного сопла из Tefzel для устранения нежелательных частот жидкости. На развивающемся рынке нанесения материалов струйным методом также используются струйные технологии, как правило, печатающие головки с использованием пьезоэлектрических кристаллов, для нанесения материалов непосредственно на подложки. Технология была расширена, и в качестве "чернил" теперь могут использоваться также паяльная паста при сборке печатных плат или живые клетки для создания биосенсоров и в тканевой инженерии. Изображения, созданные на струйных принтерах, иногда продаются под торговыми названиями, такими как Digigraph, Iris prints, giclée и Cromalin. Репродукции изобразительного искусства, напечатанные струйным методом, обычно продаются под такими торговыми названиями, чтобы подчеркнуть более высокое качество продукта и избежать ассоциаций с повседневной печатью.

Методы

Натяжение поверхности жидкости естественным образом собирает поток в капли. Оптимальный размер капель требует использования сопла для струйной печати размером около… Жидкости с поверхностным натяжением могут быть на водной, восковой или масляной основе, а также представлять собой расплавленные металлические сплавы. Большинство капель могут быть электрически заряжены. В современных струйных принтерах используются две основные технологии: непрерывной струи (CIJ) и «капля по требованию» (DOD). Непрерывная струйная печать подразумевает подачу жидкости под давлением в виде непрерывного потока. Печать «капля по требованию» означает, что жидкость выдавливается из сопла по одной капле за раз. Это может осуществляться механически, с помощью толчка, или электрическим способом. Сильный электрический заряд может извлекать капли из сопла, звуковые волны могут выталкивать жидкость из сопла, или расширение объема камеры может вытолкнуть каплю. Исследование непрерывной струи было начато много лет назад. Технология «капля по требованию» была открыта только в 1920-х годах.

Непрерывный струйный принтер

Метод непрерывной струйной печати (CIJ) используется в промышленности для маркировки и кодирования продукции и упаковки. В 1867 году лорд Кельвин запатентовал сифонный самописец, который записывал телеграфные сигналы непрерывной линией на бумаге, используя струйное сопло, отклоняемое магнитной катушкой. Первые коммерческие устройства (медицинские ленточные самописцы) были представлены в 1951 году компанией Siemens. Капли чернил подвергаются воздействию электростатического поля, создаваемого заряжающим электродом или магнитным полем, в момент их формирования; сила поля изменяется в зависимости от необходимой степени отклонения капли. Это приводит к контролируемому отклонению каждой капли под воздействием электростатического заряда. Заряженные капли могут быть разделены одной или несколькими незаряженными "защитными каплями" для минимизации электростатического отталкивания между соседними каплями. Капли проходят через другое электростатическое или магнитное поле и направляются (отклоняются) электростатическими пластинами отклонения или магнитным полем для печати на принимающем материале (субстрате) или направляются в коллектор для повторного использования. Чем сильнее заряжены капли, тем больше их отклонение. Для печати используется лишь небольшая часть капель, большая часть перерабатывается. CIJ – одна из старейших (с 1951 года) и наиболее зрелых технологий струйной печати. Печать по требованию была изобретена позднее. Основными преимуществами CIJ являются очень высокая скорость капель чернил (≈20 м/с), позволяющая поддерживать относительно большое расстояние между печатающей головкой и субстратом, а также очень высокая частота выброса капель, обеспечивающая высокоскоростную печать. Другое преимущество – отсутствие засорения сопла, поскольку струя постоянно используется, что позволяет применять летучие растворители, такие как кетоны и спирты, обеспечивая способность чернил "вгрызаться" в субстрат и быстро высыхать. DOD может использовать одно или тысячи сопел. Один из процессов DOD использует программное обеспечение, которое направляет печатающие головки на нанесение от нуля до восьми капель чернил на точку, только там, где это необходимо. Материалы для струйных жидкостей расширились и теперь включают пасты, эпоксидные смолы, горячеплавкие чернила, биологические жидкости и т.д. DOD очень популярен и имеет интересную историю. Первой появилась механическая DOD, за которой последовали электрические методы, включая пьезоэлектрические устройства, а затем термические методы или методы теплового расширения. Термическая печать DOD. Большинство потребительских струйных принтеров, включая принтеры Canon (система FINE Cartridge, см. фото), Hewlett Packard и Lexmark, используют термический струйный процесс. Идея использования термического возбуждения для перемещения крошечных капель чернил была независимо разработана двумя группами примерно в одно и то же время: Джоном Вотом и его командой из подразделения Hewlett Packard в Корваллисе и инженером Canon Ичиро Эндо. Первоначально, в 1977 году, команда Эндо пыталась использовать пьезоэлектрический эффект для выталкивания чернил из сопла, но заметила, что чернила выстреливают из шприца, когда он случайно нагревался паяльником. Работа Вота началась в конце 1978 года с проекта по разработке быстрой и недорогой печати. Команда HP обнаружила, что тонкопленочные резисторы могут генерировать достаточно тепла для выброса капли чернил. Через два года команды HP и Canon узнали о работе друг друга. Термическая струйная печать. В процессе термической струйной печати картриджи печати состоят из серии крошечных камер, каждая из которых содержит нагревательный элемент, все они изготовлены с помощью фотолитографии. Для выброса капли из каждой камеры через нагревательный элемент пропускается импульс тока, вызывающий быстрое испарение чернил в камере и образование пузыря, что приводит к резкому увеличению давления и выбрасыванию капли чернил на бумагу (отсюда торговое название Canon Bubble Jet). Ранние термические головки работали со скоростью всего 600–700 точек на дюйм. Эти струйные принтеры могут производить до 16 000 капель в секунду и выбрасывать капли со скоростью 9 футов в секунду. Первоначально они были предназначены для печати только на стандартных листах бумаги формата Letter, но теперь могут печатать 3D-модели, требующие сотен слоев. Термоструйная печать. Термопластичные чернила в пьезоэлектрических струйных принтерах (технология Thermojet от Howtek) иногда путают с термической технологией Bubble Jet (теплового расширения), но они совершенно разные. Чернила Bubble Jet не являются твердыми при комнатной температуре и не нагреваются. Термопластичным чернилам требуется 125 °C для снижения вязкости и обеспечения возможности струйной подачи. Howtek первой представила струйный цветной принтер, использующий термопластичные чернила. Первый патент на горячеплавкие чернила был получен в 1971 году Йоханнесом Ф. Готтвальдом (US3596285A) под названием Liquid Metal Recorder и предназначался для печати. В патенте указано: "Термин "печать", используемый здесь, не следует понимать в узком смысле, а включает в себя написание или формирование других символов или узоров с помощью чернил. Термин "чернила", используемый здесь, должен включать не только материалы, содержащие красители или пигменты, но и любое текучее вещество или состав, пригодное для нанесения на поверхность для формирования символов, знаков или узоров информации путем маркировки. Материалы, используемые в этом процессе, могут быть восстановлены для повторного использования. Другой целью изобретения является увеличение размера символов с точки зрения материальных требований для таких больших и непрерывных дисплеев".

The continuous inkjet (CIJ) method is used commercially for marking and coding of products and packages. In 1867, Lord Kelvin patented the syphon recorder, which recorded telegraph signals as a continuous trace on paper using an ink jet nozzle deflected by a magnetic coil. The first commercial devices (medical strip chart recorders) were introduced in 1951 by Siemens. The ink droplets are subjected to an electrostatic field created by a charging electrode or by a magnetic flux field as they form; the field varies according to the degree of drop deflection desired. This results in a controlled deflection by electrostatic charge on each droplet. Charged droplets may be separated by one or more uncharged "guard droplets" to minimize electrostatic repulsion between neighboring droplets. The droplets pass through another electrostatic or magnetic field and are directed (deflected) by electrostatic deflection plates or flux field to print on the receptor material (substrate), or allowed to continue on deflected to a collection gutter for re use. The more highly charged droplets are deflected to a greater degree. Only a small fraction of the droplets is used to print, the majority being recycled. CIJ is one of the oldest (1951) ink jet technologies in use and is fairly mature. Drop on demand was not invented until later. The major advantages of CIJ are the very high velocity (≈20 m/s) of the ink droplets, which allows for a relatively long distance between print head and substrate, and the very high drop ejection frequency, allowing for very high speed printing. Another advantage is freedom from nozzle clogging as the jet is always in use, therefore allowing volatile solvents such as ketones and alcohols to be employed, giving the ink the ability to "bite" into the substrate and dry quickly. DOD may use a single nozzle or thousands of nozzles. One DOD process uses software that directs the heads to apply between zero and eight droplets of ink per dot, only where needed. Inkjet fluid materials have expanded to include pastes, epoxies, hot melt inks, biological fluids, etc. DOD is very popular and has an interesting history. Mechanical DOD came first, followed by electrical methods including piezoelectric devices and then thermal or heat expansion methods. Thermal DOD printing Most consumer inkjet printers, including those from Canon (FINE Cartridge system, see photo), Hewlett Packard, and Lexmark, use the thermal inkjet process. The idea of using thermal excitation to move tiny drops of ink was developed independently by two groups at roughly the same time: John Vaught and a team at Hewlett Packard's Corvallis Division, and Canon engineer Ichiro Endo. Initially, in 1977, Endo's team was trying to use the piezoelectric effect to move ink out of the nozzle but noticed that ink shot out of a syringe when it was accidentally heated with a soldering iron. Vaught's work started in late 1978 with a project to develop fast, low cost printing. The team at HP found that thin film resistors could produce enough heat to fire an ink droplet. Two years later the HP and Canon teams found out about each other's work. Thermal inkjet In the thermal inkjet process, the print cartridges consist of a series of tiny chambers, each containing a heater, all of which are constructed by photolithography. To eject a droplet from each chamber, a pulse of current is passed through the heating element causing a rapid vaporization of the ink in the chamber and forming a bubble, which causes a large pressure increase, propelling a droplet of ink onto the paper (hence Canon's trade name of Bubble Jet). Early thermal heads ran at just 600–700 dpi These inkjets can produce up to 16,000 drops per second and shoot drops at 9 feet per second. Originally designed to only print on standard letter sized paper sheets they now can print 3D models requiring hundreds of layers. Thermojet The thermoplastic inks in piezoelectric inkjets (called Thermojet technology by Howtek) are sometimes confused with the thermal (heat expansion) bubble jet technology but they are completely different. Bubble jet inks are not solid at room temp and are not heated. Thermojet inks require 125 °C to reduce fluid viscosity in jetting range. Howtek was the first to introduce an inkjet color printer using thermoplastic inks The earliest hot melt ink was patented in 1971 by Johannes F Gottwald, US3596285A, Liquid Metal Recorder was intended for printing. The patent states "As used herein the term "printing" is not intended in a limited sense but includes writing or other symbol or pattern formulation with an ink. The term ink as used is intended to include not only dye or pigment containing materials, but any flowable substance or composition suited for application to surface for forming symbols, characters or patterns of intelligence by marking. The materials employed in such process can be salvaged for reuse. Another object of the invention is to increase the size of characters in terms of material requirements for such large and continuous displays".

Печатные головки

Существует две основные философии проектирования струйных головок: головки фиксированного типа и одноразовые головки. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки.

Фиксированная головка

Философия фиксированной печатающей головки предусматривает встроенную печатающую головку (часто называемую "головкой с защитным кожухом"), рассчитанную на весь срок службы принтера. Суть в том, что поскольку головку не нужно заменять при каждом окончании чернил, можно снизить стоимость расходных материалов, а сама головка может быть более точной, чем дешевая одноразовая, и обычно не требует калибровки. С другой стороны, в случае повреждения фиксированной головки ее замена может оказаться дорогостоящей, если вообще возможно ее извлечь и заменить. Если печатающую головку принтера нельзя снять, придется заменить весь принтер. Конструкции с фиксированной головкой встречаются в потребительских товарах, но чаще используются в промышленных высокопроизводительных принтерах и принтерах широкоформатной печати. В сегменте потребительских товаров принтеры с фиксированной головкой производятся в основном компаниями Epson и Canon, однако многие более новые модели Hewlett Packard также используют фиксированную головку, например Officejet Pro 8620 и серия Pagewide от HP.

Одноразовая головка

В философии одноразовой печатающей головки используется печатающая головка, поставляемая как часть заменяемого картриджа с чернилами. Каждый раз, когда картридж заканчивается, весь картридж и печатающая головка заменяются на новые. Это увеличивает стоимость расходных материалов и усложняет производство высокоточной головки по разумной цене, но также означает, что поврежденная или забитая печатающая головка – лишь незначительная проблема: 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 пресечь замену картриджей сторонних производителей, поскольку у этих поставщиков нет возможности производить специализированные печатающие головки. Существует промежуточный вариант: одноразовый резервуар для чернил, подключенный к одноразовой головке, которая заменяется нечасто (например, каждые десять резервуаров для чернил). Большинство высокопроизводительных струйных принтеров Hewlett Packard используют такую конструкцию, а одноразовые печатающие головки применяются в моделях с меньшим объемом печати. Похожий подход использует Kodak, где печатающая головка, предназначенная для длительного использования, тем не менее недорога и может быть заменена пользователем. Canon теперь использует (в большинстве моделей) заменяемые печатающие головки, рассчитанные на весь срок службы принтера, но которые пользователь может заменить в случае засорения. 3D-печатные головки для аддитивного производства имеют очень большой ресурс работы, а отказы могут быть вызваны внутренними засорами, повреждением сопел при столкновении с препятствиями на печатном столе, сбоями калибровки из-за перегрузки, разрушением пиэзоэлектрических соединений и другими непредвиденными причинами. Запасные печатающие головки входят в списки запасных частей для большинства 3D-принтеров с длительным сроком службы.

Механизмы очистки

Основной причиной проблем со струйной печатью является высыхание чернил на соплах печатной головки, из-за чего пигменты и красители высыхают и образуют твердый сгусток, закупоривающий микроскопические каналы подачи чернил. Большинство принтеров пытаются предотвратить это высыхание, закрывая сопла печатной головки резиновым колпачком, когда принтер не используется. Резкие перебои в электропитании или отключение принтера до того, как он закроет печатную головку, могут привести к тому, что головка останется незакрытой. Даже когда головка закрыта, эта герметизация не идеальна, и в течение нескольких недель влага (или другое растворительное вещество) все равно может просачиваться наружу, вызывая высыхание и затвердевание чернил. Как только чернила начинают собираться и затвердевать, на объем капли, траекторию капли или способность сопла выбрасывать чернила может повлиять, либо сопло может полностью выйти из строя. Для борьбы с этим высыханием почти все струйные принтеры включают механизм повторного увлажнения печатной головки. Обычно нет отдельного запаса чистого растворителя без чернил для этой задачи, поэтому вместо этого используются сами чернила для повторного увлажнения печатной головки. Принтер пытается одновременно выпустить все сопла, и, когда чернила распыляются, часть их пропитывает сухие каналы и частично размягчает затвердевшие чернила. После распыления резиновый ракель протирает печатную головку, чтобы равномерно распределить влагу, и все сопла снова выпускаются, чтобы удалить любые сгустки чернил, блокирующие каналы. Некоторые принтеры используют дополнительный вакуумный насос, использующий резиновую крышку для всасывания чернил через сильно засоренный картридж. Механизм насоса часто приводится в действие шаговым двигателем подачи страницы: он подключен к концу вала. Насос включается только тогда, когда вал вращается назад, поэтому ролики реверсируются во время очистки головки. Благодаря встроенной конструкции головки вакуумный насос также необходим для заполнения каналов чернил в новом принтере и для повторного заполнения каналов при замене чернильного бака. Профессиональные широкоформатные струйные принтеры, использующие растворительные и УФ-отверждаемые чернила, обычно включают режим "ручной очистки", который позволяет оператору вручную очищать печатные головки и механизм закрывания, а также заменять ракели и другие детали, используемые в автоматизированных процессах очистки. Объем чернил, используемый в этих принтерах, часто приводит к "перераспылению" и, следовательно, накоплению высохших чернил во многих местах, которые автоматизированные процессы не могут очистить. Чернила, потребляемые в процессе очистки, необходимо собирать, чтобы предотвратить утечку чернил в принтер. Область сбора называется "плювательницей", и в принтерах Hewlett Packard это открытый пластиковый поддон под станцией очистки/протирки. В принтерах Epson обычно есть большая абсорбирующая прокладка в поддоне под податчиком бумаги. В принтерах, которым уже несколько лет, высохшие чернила в плювальнице часто образуют кучу, которая может подняться и коснуться печатных головок, заклинивая принтер. Некоторые крупные профессиональные принтеры, использующие растворительные чернила, могут использовать сменный пластиковый контейнер для сбора отработанных чернил и растворителя, который необходимо опорожнять или заменять при заполнении. Существует еще один тип высыхания чернил, который большинство принтеров не могут предотвратить. Для того чтобы чернила распылялись из картриджа, воздух должен поступать внутрь, чтобы вытеснить удаленные чернила. Воздух поступает через очень длинную, тонкую лабиринтную трубку, которая извивается вперед и назад по резервуару с чернилами. 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. Для борьбы с этой проблемой, которая особенно актуальна для профессиональных быстросохнущих растворительных чернил, многие конструкции картриджей для широкоформатных принтеров содержат чернила в герметичном складном мешке, который не требует вентиляции. Мешок просто сжимается, пока картридж не опустеет. Частое проведение очистки некоторыми принтерами может потреблять значительное количество чернил и существенно влиять на расчеты себестоимости страницы. Засоренные сопла можно обнаружить, распечатав стандартный тестовый образец на странице. Известны некоторые программные обходные пути для перенаправления информации о печати из засоренного сопла на рабочее сопло.

The primary cause of inkjet printing problems is ink drying on the printhead's nozzles, causing the pigments and dyes to dry out and form a solid block of hardened mass that plugs the microscopic ink passageways. Most printers attempt to prevent this drying from occurring by covering the printhead nozzles with a rubber cap when the printer is not in use. Abrupt power losses, or unplugging the printer before it has capped the printhead, can cause the printhead to be left in an uncapped state. Even when the head is capped, this seal is not perfect, and over a period of several weeks the moisture (or other solvent) can still seep out, causing the ink to dry and harden. Once ink begins to collect and harden, the drop volume can be affected, drop trajectory can change, or the nozzle can completely fail to jet ink. To combat this drying, nearly all inkjet printers include a mechanism to reapply moisture to the printhead. Typically there is no separate supply of pure ink free solvent available to do this job, and so instead the ink itself is used to remoisten the printhead. The printer attempts to fire all nozzles at once, and as the ink sprays out, some of it wicks across the printhead to the dry channels and partially softens the hardened ink. After spraying, a rubber wiper blade is swept across the printhead to spread the moisture evenly across the printhead, and all jets are again fired to dislodge any ink clumps blocking the channels. Some printers use a supplemental air suction pump, using the rubber capping station to suck ink through a severely clogged cartridge. The suction pump mechanism is frequently driven by the page feed stepper motor: it is connected to the end of the shaft. The pump only engages when the shaft turns backwards, hence the rollers reversing while head cleaning. Due to the built in head design, the suction pump is also needed to prime the ink channels inside a new printer, and to reprime the channels between ink tank changes. Professional solvent and UV curable ink wide format inkjet printers generally include a "manual clean" mode that allows the operator to manually clean the print heads and capping mechanism and to replace the wiper blades and other parts used in the automated cleaning processes. The volume of ink used in these printers often leads to "overspray" and therefore buildup of dried ink in many places that automated processes are not capable of cleaning. The ink consumed in the cleaning process needs to be collected to prevent ink from leaking in the printer. The collection area is called the spittoon, and in Hewlett Packard printers this is an open plastic tray underneath the cleaning/wiping station. In Epson printers, there is typically a large absorption pad in a pan underneath the paper feed platen. For printers that are several years old, it is common for the dried ink in the spittoon to form a pile that can stack up and touch the printheads, jamming the printer. Some larger professional printers using solvent inks may employ a replaceable plastic receptacle to contain waste ink and solvent, which must be emptied or replaced when full. There is a second type of ink drying that most printers are unable to prevent. For ink to spray from the cartridge, air must enter to displace the removed ink. The air enters via an extremely long, thin labyrinth tube, up to long, wrapping back and forth across the ink tank. The channel is long and narrow to reduce moisture evaporation through the vent tube, but some evaporation still occurs and eventually the ink cartridge dries up from the inside out. To combat this problem, which is especially acute with professional fast drying solvent inks, many wide format printer cartridge designs contain the ink in an airtight, collapsible bag that requires no vent. The bag merely shrinks until the cartridge is empty. The frequent cleaning conducted by some printers can consume quite a bit of ink and has a great impact on cost per page determinations. Clogged nozzles can be detected by printing a standard test pattern on the page. Some software workaround methods are known for rerouting printing information from a clogged nozzle to a working nozzle.

Развитие производства чернил

Традиционно чернила в печатающую головку подавались с помощью картриджей. Струйные принтеры с системой непрерывной подачи чернил (CISS) подключают печатающую головку либо к емкостным резервуарам для чернил, либо пополняют встроенные картриджи через внешние резервуары, соединенные трубками – как правило, это модернизированная конфигурация. Принтеры с системой супертанков – подкатегория принтеров CISS – оснащены интегрированными емкостными резервуарами или блоками чернил и заправляются вручную из бутылок. При использовании систем супертанков в сочетании с одноразовыми печатающими головками, для замены отработанных печатающих головок используются сменные картриджи.

Преимущества

По сравнению с ранними потребительскими цветными принтерами, струйные принтеры обладают рядом преимуществ. Они работают тише, чем ударные матричные или принтеры с печатающей головкой типа "ромашка". Они способны печатать более мелкие и плавные детали благодаря более высокому разрешению. Широко доступны потребительские струйные принтеры с качеством фотопечати. В сравнении с технологиями, такими как термовосковая печать, сублимационная печать и лазерная печать, струйные принтеры имеют преимущество в виде практически мгновенного начала работы и часто более низкой стоимости отпечатка. Однако, недорогие лазерные принтеры могут иметь более низкую стоимость отпечатка, по крайней мере, для черно-белой печати, и, возможно, для цветной. Для некоторых струйных принтеров доступны монохромные наборы чернил как от производителя принтера, так и от сторонних поставщиков. Это позволяет струйным принтерам конкурировать с традиционно используемыми в черно-белой фотографии фотобумагами на серебряной основе и обеспечивать тот же диапазон тонов: нейтральные, "теплые" или "холодные". При переходе с полноцветного на монохромный набор чернил необходимо промыть старые чернила из печатающей головки с помощью очищающего картриджа. Обычно требуется специальное программное обеспечение или, как минимум, модифицированный драйвер устройства для работы с различной цветовой моделью. Некоторые типы промышленных струйных принтеров теперь способны печатать на очень высоких скоростях, в широком формате или для различных промышленных применений, включая изготовление вывесок, текстиля, оптических носителей, керамики, 3D-печать, а также для биомедицинских приложений и создания проводящих схем. 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.

Недостатки

Многие "умные" картриджи с чернилами содержат микрочип, который передает принтеру информацию об ориентировочном уровне чернил; это может привести к тому, что принтер отобразит сообщение об ошибке или неверно сообщит пользователю о том, что картридж пуст. В некоторых случаях эти сообщения можно игнорировать, но некоторые струйные принтеры отказываются печатать с картриджем, который сообщает о своей пустоте, чтобы предотвратить перезаправку картриджей пользователями. Например, в принтерах Epson встроен чип, блокирующий печать при сообщении чипа о пустом картридже, хотя один исследователь, обошедший эту систему, обнаружил, что в одном случае он смог напечатать до 38% больше качественных страниц, даже несмотря на то, что чип указывал на пустоту картриджа. В то же время, Wilhelm Imaging Research утверждает, что использование неоригинальных чернил может значительно сократить срок службы отпечатков. Однако, обзор от апреля 2007 года показал, что в ходе двойного слепого теста рецензенты в целом предпочитали результаты печати, полученные с использованием неоригинальных чернил, оригинальным чернилам. В целом, оригинальные чернила проходят тщательное тестирование надежности системы вместе с картриджем и материалами печатающей головки, в то время как исследования и разработки по совместимости материалов неоригинальных чернил, вероятно, проводятся в меньшем объеме. Некоторые производители струйных принтеров пытаются предотвратить перезаправку картриджей, используя различные схемы, включая установку чипов, которые отслеживают объем напечатанных страниц и блокируют работу перезаправленного картриджа. Гарантия на принтер может быть недействительной, если принтер поврежден в результате использования несанкционированных расходных материалов. В США Закон Магнусона-Мосса о гарантиях является федеральным законом, который устанавливает, что гаранты не могут требовать использования только оригинальных деталей и расходных материалов с их продукцией, как это иногда подразумевают производители принтеров. Однако это не распространяется на случаи, когда использование несанкционированных материалов приводит к повреждениям.

Прочность

Документы, напечатанные струйным методом, могут обладать как низкой, так и отличной архивной стойкостью, в зависимости от качества используемых чернил и бумаги. При использовании некачественной бумаги она может пожелтеть и разрушиться из-за остаточной кислоты в необработанной целлюлозе; в худшем случае старые отпечатки могут буквально рассыпаться на мелкие частицы при прикосновении. Высококачественные струйные отпечатки на бескислотной бумаге могут сохраняться так же долго, как документы, напечатанные на машинке или написанные от руки на той же бумаге. Поскольку чернила, используемые во многих недорогих потребительских струйных принтерах, растворимы в воде, необходимо соблюдать осторожность при обращении со струйными отпечатками, чтобы избежать даже малейшего попадания влаги, которое может вызвать сильное "размытие" или "потек". В крайних случаях даже влажные от пота кончики пальцев в жаркую влажную погоду могут привести к размазыванию некачественных чернил. Аналогично, маркеры на водной основе могут размывать струйные отпечатки и обесцвечивать наконечник маркера. Срок службы струйных отпечатков, изготовленных с использованием водорастворимых чернил, как правило, короче (хотя доступны чернила, устойчивые к УФ-излучению), чем отпечатков, изготовленных с использованием струйных принтеров на основе растворителей; однако для использования в устройствах на водной основе были разработаны так называемые "архивные чернила", обеспечивающие увеличенный срок службы. Помимо размазывания, постепенное выцветание многих чернил может стать проблемой со временем. Срок службы отпечатка в значительной степени зависит от качества и состава чернил. Первые струйные принтеры, предназначенные для домашнего использования и небольших офисов, использовали чернила на основе красителей. Даже лучшие чернила на основе красителей менее долговечны, чем пигментные чернила, которые теперь доступны для многих струйных принтеров. Многие струйные принтеры теперь используют пигментные чернила, которые обладают высокой водостойкостью: по крайней мере, черные чернила часто бывают пигментными. Фотобумага, защищенная смолой или силиконом, широко доступна по низкой цене, обеспечивая полную водостойкость и устойчивость к механическим повреждениям для красителей и пигментных чернил. Сама фотобумага должна быть предназначена для пигментных или краситель-ных чернил, поскольку частицы пигмента слишком велики, чтобы проникать через защитный слой фотобумаги, предназначенной только для красителей. Высококачественные струйные отпечатки часто называют "giclée", чтобы отличить их от менее долговечных и дешевых отпечатков. Однако использование этого термина не гарантирует качество, и используемые чернила и бумага должны быть тщательно изучены, прежде чем архивист сможет рассчитывать на их долговечность. Для повышения долговечности струйных отпечатков необходимо уделять больше внимания картриджам с чернилами. Один из способов ухода за картриджами с чернилами в струйном принтере – поддерживать температуру самого принтера. Чрезмерные колебания температуры в помещении очень вредны для картриджей с чернилами принтера. Пользователь должен избегать перегрева или переохлаждения принтера, так как картриджи могут высохнуть. Для обеспечения длительной эффективности принтера пользователь должен поддерживать в помещении стабильную температуру.

Inkjet documents can have poor to excellent archival durability, depending on the quality of the inks and paper used. If low quality paper is used, it can yellow and degrade due to residual acid in the untreated pulp; in the worst case, old prints can literally crumble into small particles when handled. High quality inkjet prints on acid free paper can last as long as typewritten or handwritten documents on the same paper. Because the ink used in many low cost consumer inkjets is water soluble, care must be taken with inkjet printed documents to avoid even the smallest drop of moisture, which can cause severe "blurring" or "running". In extreme cases, even sweaty fingertips during hot humid weather could cause low quality inks to smear. Similarly, water based highlighter markers can blur inkjet printed documents and discolor the highlighter's tip. The lifetime of inkjet prints produced using aqueous inks is generally shorter (although UV resistant inks are available) than those produced with solvent based inkjets; however, so called "archival inks" have been produced for use in aqueous based machines which offer extended life. In addition to smearing, gradual fading of many inks can be a problem over time. Print lifetime is highly dependent on the quality and formulation of the ink. The earliest inkjet printers, intended for home and small office applications, used dye based inks. Even the best dye based inks are not as durable as pigment based inks, which are now available for many inkjet printers. Many inkjet printers now utilize pigment based inks which are highly water resistant: at least the black ink is often pigment based. Resin or silicone protected photopaper is widely available at low cost, introducing complete water and mechanical rub resistance for dye and pigment inks. The photopaper itself must be designed for pigment or for dye inks, as pigment particles are too large to be able to penetrate through dye only photopaper protection layer. The highest quality inkjet prints are often called "giclée" prints, to distinguish them from less durable and lower cost prints. However, the use of the term is no guarantee of quality, and the inks and paper used must be carefully investigated before an archivist can rely on their long term durability. To increase the durability of inkjet printer prints, more attention is needed for the inkjet ink cartridge. One way to treat ink cartridges on an inkjet printer is to maintain the temperature of the printer itself. Excessive variation in space temperature is very bad for printer ink cartridges. The user should prevent the printer becoming too hot or too chilly as the cartridges can dry up. For lasting printer efficiency, the user should ensure the area has a regular and steady temperature level.

Компромиссы в эксплуатационных расходах

В струйных принтерах используются чернила на основе растворителей, срок годности которых значительно короче, чем у лазерного тонера, который может храниться неограниченно долго. Струйные принтеры склонны к засорению при нерегулярном использовании, в то время как лазерные принтеры гораздо более устойчивы к прерывистой работе. Струйные принтеры требуют периодической очистки печатающей головки, что расходует значительное количество чернил и увеличивает стоимость печати, особенно если принтер долго не используется. В случае засорения печатающей головки, в некоторых случаях доступны сторонние растворители для чернил/очистители головки и запасные головки. Стоимость этих средств может быть ниже, чем стоимость узла переноса для лазерного принтера, но ресурс лазерного принтера между обслуживаниями значительно выше. Многие модели струйных принтеров теперь оснащены постоянно установленными печатающими головками, которые экономически нецелесообразно заменять при необратимом засорении, что приводит к утилизации всего принтера. С другой стороны, струйные принтеры, использующие одноразовые печатающие головки, обычно обходятся дороже за страницу, чем принтеры с постоянными головками. В отличие от них, в лазерных принтерах нет печатающих головок, которые нужно часто заменять или прочищать, и они обычно могут печатать гораздо больше страниц между обслуживаниями. Струйные принтеры традиционно обеспечивали более высокое качество печати фотографий, чем цветные лазерные принтеры. Обе технологии значительно улучшились со временем, хотя для создания высококачественных giclée-отпечатков, предпочитаемых художниками, используется высококачественный специализированный тип струйного принтера.

Бизнес-модель

Обычная бизнес-модель для струйных принтеров заключается в продаже самого принтера по цене, равной или ниже себестоимости производства, при этом цена на (фирменные) картриджи с чернилами значительно завышается (эта модель прибыли называется "модель бритвы и лезвий"). Большинство современных струйных принтеров стремятся обеспечить привязку к продукции с помощью антиконкурентных мер, таких как микрочипы в картриджах, препятствующие использованию картриджей сторонних производителей или повторно заправленных картриджей. Микрочипы отслеживают расход чернил и сообщают принтеру об их остатке. Некоторые производители также устанавливают "срок годности". Когда чип сообщает, что картридж пуст (или срок его годности истек), принтер прекращает печать. Даже если картридж заправлен, микрочип будет сигнализировать принтеру о его истощении. Для многих моделей (особенно Canon) статус "пустой" можно обойти, введя "сервисный код" (или иногда просто повторно нажав кнопку "пуск"). Для некоторых принтеров доступны специальные устройства для "перепрограммирования" схемы, которые сбрасывают количество оставшихся чернил до максимального значения. Некоторые производители, в частности Epson и Hewlett Packard, обвинялись в том, что они сообщают об истощении картриджа, хотя в нем остается значительное количество чернил. Европейская комиссия также признала эту практику антиконкурентной: она будет исключена из новых моделей, продаваемых в Европейском Союзе. Концепция системы заправки большими объемами (supertank) оказалась коммерчески успешной, и Canon и HP запустили собственные линейки принтеров с системой заправки большими объемами под названиями MegaTank (Canon) и Smart Tank (HP).

Региональное кодирование принтеров и картриджей

Многие производители присваивают своим принтерам и картриджам региональные коды, аналогичные кодам DVD, чтобы клиенты не могли импортировать их из более дешевых регионов. Региональный код может быть изменен несколько раз клиентом или службой поддержки производителя, но после этого принтер будет заблокирован по региону, как DVD-привод с RPC 2. Один из способов обойти региональную блокировку принтера – сохранять пустые картриджи из старого региона и заправлять их чернилами из нового региона, однако, как уже упоминалось, многие современные картриджи оснащены чипами и датчиками, предотвращающими перезаправку, что усложняет процесс. В интернете доступны инструкции по перезаправке картриджей для различных моделей принтеров. Другой способ – заказывать доставку картриджей из старого региона в новый. Некоторые производители принтеров с региональной блокировкой также предлагают модели без региональной блокировки, специально разработанные для путешественников.

Профессиональные модели

Помимо широко используемых небольших струйных принтеров для дома и офиса, существуют профессиональные струйные принтеры, некоторые для печати формата "ширина страницы", а многие – для печати широкоформатных изображений. Формат "ширина страницы" подразумевает ширину печати от примерно 24" до 48" (около 60 см до 120 см). "Широкий формат" означает ширину печати от 24" до 15 футов (около 60 см до 5 м). Наиболее распространенное применение принтеров формата "ширина страницы" – печать больших объемов деловой корреспонденции, не требующей высокого качества макета и цветопередачи. Особенно с развитием технологий переменных данных, принтеры формата "ширина страницы" востребованы для печати счетов, адресных меток, индивидуализированных каталогов и газет. Основное применение большинства широкоформатных принтеров – печать рекламной графики; менее распространенное – печать проектной документации архитекторами и инженерами. Однако в настоящее время существуют струйные принтеры для цифровой текстильной печати шириной до 64 дюймов, обеспечивающие высокое разрешение изображения 1440×720 dpi. Еще одна специализированная область применения струйных принтеров – создание цветовых проб для печати, выполненной в цифровом формате. Такие принтеры предназначены для точного воспроизведения цвета, чтобы показать, как будет выглядеть окончательное изображение ("проба") при печати на высокопроизводительном оборудовании, например, на четырехцветной офсетной печатной машине. Примером является принтер Iris, благодаря которому и возник французский термин giclée. Крупнейшим поставщиком является Hewlett Packard, обеспечивающая более 90% рынка принтеров для печати технических чертежей. Основные продукты серии Designjet – Designjet 500/800, серия Designjet T Printer (включая T1100 и T610), Designjet 1050 и Designjet 4000/4500. Также в их ассортименте есть HP Designjet 5500 – шестицветный принтер, специально предназначенный для печати графики, и новая модель Designjet Z6100, флагман линейки HP Designjet, оснащенная восьмицветной пигментной системой чернил. Epson, Kodak и Canon также производят широкоформатные принтеры, но в меньших объемах, чем стандартные модели. Вокруг Epson сформировалась группа из трех японских компаний, которые преимущественно используют печатные головки и чернила Epson: 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 этой технологией, компании Kodak, которая теперь продает эти принтеры под названиями Kodak Versamark VJ1000, VT3000 и VX5000. Эти рулонные принтеры могут печатать со скоростью до 305 метров в минуту. Профессиональные высокопроизводительные струйные принтеры производятся различными компаниями. Их стоимость может варьироваться от 35 000 до 2 миллионов долларов США. Ширина печати этих устройств может составлять от 54" до 192" (около 1,4 до 5 м), а технологии чернил ориентированы на растворительные, эко-растворительные и УФ-отверждаемые чернила, с недавним акцентом на водные (аквасные) чернила. Основные области применения этих принтеров – наружная реклама (билборды, оформление грузовиков и фургонов, графика на зданиях, баннеры), а также внутренняя реклама (POS-материалы, световые панели, выставочные стенды, музейные экспонаты). К основным поставщикам профессиональных высокопроизводительных широко- и сверхширокоформатных принтеров относятся: EFI, 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.

In addition to the widely used small inkjet printers for home and office, there are professional inkjet printers, some for "page width" format printing and many for wide format printing. Page width format means that the print width ranges from about "Wide format" means print width ranging from 24" up to 15' (about 60 cm to 5m). The most common application of page width printers is in printing high volume business communications that do not need high quality layout and color. Particularly with the addition of variable data technologies, the page width printers are important in billing, tagging, and individualized catalogs and newspapers. The application of most wide format printers is in printing advertising graphics; a lower volume application is printing of design documents by architects or engineers. But nowadays, there are inkjet printers for digital textile printing up to 64" wide with good high definition image of 1440×720 dpi. Another specialty application for inkjets is producing prepress color proofs for printing jobs created digitally. Such printers are designed to give accurate color rendition of how the final image will look (a "proof") when the job is finally produced on a large volume press such as a four color offset lithography press. An example is an Iris printer, whose output is what the French term giclée was coined for. The largest volume supplier is Hewlett Packard, which supplies over 90 percent of the market for printers for printing technical drawings. The major products in their Designjet series are the Designjet 500/800, the Designjet T Printer series (including the T1100 and T610), the Designjet 1050 and the Designjet 4000/4500. They also have the HP Designjet 5500, a six color printer that is used especially for printing graphics as well as the new Designjet Z6100 which sits at the top of the HP Designjet range and features an eight color pigment ink system. Epson, Kodak, and Canon also manufacture wide format printers, sold in much smaller numbers than standard printers. Epson has a group of three Japanese companies around it that predominantly use Epson piezo printheads and inks: Mimaki, Roland, and Mutoh. Scitex Digital Printing developed high speed, variable data, inkjet printers for production printing, but sold its profitable assets associated with the technology to Kodak in 2005 who now market the printers as Kodak Versamark VJ1000, VT3000, and VX5000 printing systems. These roll fed printers can print at up to 305m per minute. Professional high volume inkjet printers are made by a range of companies. These printers can range in price from US$35,000 to $2 million. Carriage widths on these units can range from 54" to 192" (about 1.4 to 5 m), and ink technologies have tended toward solvent, eco solvent, and UV curing with a more recent focus toward water based (aqueous) ink sets. Major applications where these printers are used are for outdoor settings for billboards, truck sides and truck curtains, building graphics and banners, while indoor displays include point of sales displays, backlit displays, exhibition graphics, and museum graphics. The major suppliers for professional high volume, wide and grand format printers include: EFI, LexJet, Grapo, Inca, Durst, Océ, NUR (now part of Hewlett Packard), Lüscher, VUTEk, Scitex Vision (now part of Hewlett Packard), Mutoh, Mimaki, Roland DG, Seiko I Infotech, IQDEMY, Leggett and Platt, Agfa, Raster Printers, DGI and MacDermid ColorSpan (now part of Hewlett Packard), swissqprint, SPGPrints (formerly Stork Prints), MS Printing Systems and Digital Media Warehouse.

Компактные фотопринтеры

Компактный фотопринтер – это автономный струйный принтер, предназначенный для печати фотографий размером 4×6 или 2×3 дюйма с цифровых камер. Он работает без подключения к компьютеру. Также известен как портативный фотопринтер или принтер для моментальных снимков. Компактные фотопринтеры появились на рынке вскоре после роста популярности домашней фотопечати в начале 2000-х годов. Они были разработаны как альтернатива химической проявке фотографий или печати на стандартном струйном фотопринтере. Большинство компактных фотопринтеров умеют печатать только изображения. Учитывая это ограничение, они не предназначены для замены стандартных струйных принтеров. Многие производители рекламируют стоимость печати одной фотографии на своих устройствах, что теоретически должно убедить пользователей в возможности печатать снимки самостоятельно по цене, сопоставимой с розничными магазинами или онлайн-сервисами. Большинство компактных фотопринтеров имеют схожий дизайн: это небольшие устройства, обычно оснащенные большими ЖК-экранами для просмотра и редактирования фотографий, как на компьютере. Функции редактирования обычно достаточно продвинуты и позволяют обрезать фотографии, удалять эффект красных глаз, настраивать цветопередачу и выполнять другие операции. Компактные фотопринтеры обычно поддерживают множество вариантов подключения, включая USB и большинство форматов карт памяти. В настоящее время компактные фотопринтеры производятся большинством ведущих производителей принтеров, таких как Epson, Canon, HP, Lexmark и Kodak. Несмотря на рост популярности в последние годы, они по-прежнему занимают относительно небольшую долю рынка струйных принтеров. В Pocket Photo от LG используется термобумага Zink, содержащая встроенные химические вещества, которые активируются нагревом и формируют изображение на безчернильной фотобумаге.

Другие применения

Патент США № 6319530 описывает "метод копирования изображения на съедобную основу для украшения глазированных кондитерских изделий". Иными словами, это изобретение позволяет струйно печатать полноцветные фотографии на поверхности тортов. Многие пекарни сейчас предлагают такие украшения, которые печатаются с использованием пищевых чернил и специализированных струйных принтеров. Печать пищевыми чернилами может осуществляться на обычных бытовых струйных принтерах, таких как Canon Bubble Jet, с использованием картриджей с пищевыми чернилами, а также с применением рисовой бумаги или листов для глазури. Струйные принтеры и аналогичные технологии используются в производстве множества микроскопических изделий. См. микроэлектромеханические системы. Струйные принтеры применяются для формирования проводящих дорожек для схем и изготовления цветных фильтров для ЖК- и плазменных дисплеев. Струйные принтеры, особенно модели производства Dimatix (сейчас часть Fujifilm), Xennia Technology и Pixdro, достаточно широко используются в лабораториях по всему миру для разработки альтернативных методов нанесения покрытий, позволяющих снизить расход дорогостоящих, редких или проблемных материалов. Эти принтеры использовались для печати полимеров, макромолекул, квантовых точек, металлических наночастиц и углеродных нанотрубок. Области применения таких методов печати включают органические тонкопленочные транзисторы, органические светодиоды, органические солнечные элементы и датчики. Технология струйной печати используется в развивающейся области биопечати, а также для производства OLED-дисплеев.