Печатающая головка струйного картриджа

Секреты печати: обзор технологий струйной печати

Принцип работы струйной печати заключается в выдавливании чернильных капель через сопла — тончайшие отверстия в печатной головке принтера. Как и любые инновации, эта технология претерпела множество видоизменений, прежде чем дойти до нас в своем сегодняшнем виде.

Как все начиналось

Первые шаги в этой области сделал физик Феликс Савар в далеком 1833 г. Он обратил внимание, что, пропуская жидкость через узкие отверстия, можно получить абсолютно идентичные капли. А в 1867 г. физик из Великобритании лорд Рейли подвел под это явление математическую базу и запатентовал первый самопищущий прибор для телеграфа. Работал он по принципу непрерывной подачи чернил.

Прошло больше полувека прежде чем компания Siemens в 1951 г. презентовала свой первый струйный принтер, разделяющий непрерывный поток чернил на одинаковые капли. Прототипы первых печатных устройств были громоздкими, дорогими, медленно печатали и не могли похвастаться надежностью.

Гениальные «пузырьки» (Continuous Ink Jet)

Было очевидно, что такая техника требует модернизации. В конце 70-х гг. прошлого столетия компания Canon реализовала в своих принтерах технологию «Drop-on-demand», то есть «печать по требованию». Чернила нагревались с помощью термоэлемента и в них образовывались пузырьки воздуха, выталкивающие краску на поверхность. Ценным достижением стало многократное удешевление печатного процесса. Новая технология получила название «пузырьковой печати» и произвела фурор среди научной общественности. В 1985 г. Canon уже выпустили первый пузырьковый принтер BJ-80.

Устройство струйного принтера

Струйные принтеры занимают промежуточные позиции между матричными и лазерными принтерами по цене, скорости и качеству печати. Чаще всего их используют для печати цветных фотографий и изображений.

Основными конструктивными элементами струйного принтера являются печатающая головка, картриджи, СНПЧ, механизм подачи бумаги, моторы, датчики, панель управления, интерфейсные разъёмы и корпус.

Печатающая головка струйного картриджа

 «Сердцем» любого струйного принтера является его печатающая головка, стоимость которой составляет примерно 80 % от стоимости принтера.

Печатающая головка по своей природе представляет собой совокупность множества микроскопических сопел и инжекционных камер, которые распыляют чернила на бумагу. Диаметры сопел колеблются от 3 микрон до нескольких десятков микрон. Среднестатистическое сопло струйного принтера значительно тоньше человеческого волоса. Увеличенное изображение сопла струйного принтера диаметром 20 микрон представлено на рисунке ниже.

Увеличенное изображение сопла струйного принтера диаметром 20 микрон

Многие производители для увеличения вертикальной плотности сопел печатающей головки располагают их в шахматном порядке. На одном квадратном сантиметре поверхности печатающей головки струйного принтера может располагаться несколько сотен сопел. Компания Lexmark, например, разместила на 1,27 см² поверхности печатающей головки струйного картриджа Lexmark Z735 208 сопел и получила за счёт этого разрешение печати в 1,44 миллион точек. Одна из последних печатающих головок, изготовленных компанией Canon, оснащена 3072 соплами, по 512 для каждого из шести цветов.

Удачным технологическим решением является сочетание на поверхности печатающей головки мелких и крупных сопел. Маленькие капельки, вылетающие из мелких сопел, используются для прорисовки тонких линий и мелких элементов изображения. Крупные капли, вылетающие из крупных сопел, применяются для заполнения пигментом больших участков изображения. Размер капли при этом автоматически регулируется в зависимости от используемого носителя и режима печати. Такую технологию при производстве картриджей успешно использует компания Lexmark.

Шахматное расположение мелких и крупных сопел струйного картриджа Lexmark Z735

Способы расположения сопел печатающей головки цветного струйного принтера

Сопла печатающих головок могут существенно различаться не только по диаметру, но и по форме, о чём свидетельствует нижний рисунок.

Многообразие форм сопел печатающих головок струйных принтеров

Как правило, в струйных принтерах используются два типа печатающих головок: совмещённые с картриджем и встроенные в принтер.

В первом случае печатающие головки попадают в мусорную корзину вместе с отработанными картриджами, так как являются их неотделимыми конструкционными частями. Использование таких печатающих головок увеличивает расходы пользователей на заправку, так как каждый раз при покупке картриджа им приходится оплачивать стоимость новой печатающей головки. С другой стороны, для восстановления качества печати пользователю достаточно только купить картридж со встроенной печатающей головкой и установить его в принтер.

Струйный картридж со встроенной печатающей головкой

Во втором случае печатающая головка отделена от картриджа-чернильницы и является отдельным самостоятельным устройством принтера. Такая печатающая головка может быть съёмной или не съёмной. Использование съёмных печатающих головок практикуется в картриджах Canon, не съёмных – в картриджах Epson.

Печатающая головка, в которую вставлены картриджи-чернильницы

Самой страшной бедой, которая может произойти с печатающей головкой, является засыхание её сопел, которое может быть связано либо с неудовлетворительным качеством чернил, либо с длительным простоем принтера.

На рисунке снизу показаны сопла печатающей головки с лёгким засором и чернильной пробкой.

Чтобы избежать засыхания сопел, нужно использовать качественные оригинальные или совместимые чернила и в периоды длительных простоев принтера один раз в 10-14 дней запускать утилиту прочистки сопел печатающей головки и распечатывать пробную страницу. Если у вас совершенно нет времени на прочистку печатающей головки и распечатку тестовой страницы, просто включите принтер в сеть и дождитесь пока он продавит порцию чернил через сопла печатающей головки. В этом случае печатающей головке также не грозит засыхание.

Ещё одним «врагом» печатающей головки струйного принтера является пыль. Налипая на поверхность печатающей головки, пыль забивает сопла и выводит их из строя. Поэтому в комнате, в которой расположен струйный принтер, рекомендуется как можно чаще производить влажную уборку, вытирать пыль, мыть полы.

Технология изготовления печатающих головок – это сложный процесс, требующий значительных на научно-исследовательские разработки и организацию производственного процесса. Поэтому производством печатающих головок для струйных принтеров занимается ограниченное число компаний.

Точность измерений при производстве печатающих головок измеряется микронами, а сам производственный процесс реализуется на микроскопическом уровне. Для производства печатающих головок для струйных принтеров используются материалы, аналогичные материалам, применяемым в полупроводниковой промышленности, где ультратонкие изолирующие и проводящие слои подвергаются прецизионной лазерной обработке.

Перспективы развития печатающих головок струйных принтеров связаны с увеличением вертикальной плотности сопел, уменьшением размеров точек и увеличением частоты выброса чернильных капель на бумагу.

Существует множество способов реанимации засохшей печатающей головки струйного принтера. Рассмотрим некоторые из них.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УТИЛИТЫ ПРОЧИСТКИ ПЕЧАТАЮЩЕЙ ГОЛОВКИ

Производители струйных принтеров поставляют вместе со своей продукцией утилиты для проверки состояния сопел печатающей головки. Если после запуска такой утилиты выяснится, что некоторые сопла печатающей головки забиты, следует запустить 1-2 цикла их прочистки. Прочистка представляет собой прогон чернил через сопла печатающей головки. Повышенное давление, под которым прогоняются чернила, позволяет освободить сопла от лёгких чернильных пробок и скопления воздушных пузырьков.

Одной или двух таких прочисток будет вполне достаточно. Если же запускать цикл прочистки печатающей головки много раз подряд, то в её соплах могут образоваться воздушно-чернильные пузырьки и ситуация только усугубится. Также следует учитывать, что при прочистке печатающей головки тратится некоторое количество чернил, которого бы вполне хватило для распечатки 3-5 листов высококачественного текста формата А4. После прочистки сопел печатающей головки следует оставить принтер в покое на период от 2 до 5 часов. После этого необходимо запустить печать тестовой страницы. Если на отпечатке по-прежнему будут видны горизонтальные белые полосы, можно провести ещё один цикл прочистки.

ОТМАЧИВАНИЕ ПЕЧАТАЮЩЕЙ ГОЛОВКИ В ЧИСТЯЩЕЙ ЖИДКОСТИ

Если прочистка печатающей головки струйного принтера не помогла, можно попробовать отмочить её в специальной чистящей жидкости. Отмачивать можно только съёмные печатающие головки (большинство принтеров Canon и старые модели принтеров Epson) и встроенные в картридж печатающие головки (HP, Lexmark). Для этого нужно взять небольшую чистую тару, залить в неё 2-3 миллиметра предварительно разогретой до температуры 40-50оС чистящей жидкости, и положить в жидкость печатающую головку соплами вниз. Чтобы уменьшить испарение чистящей жидкости, тару можно накрыть полиэтиленовым пакетом. После этого печатающую головку следует оставить в покое на период от 1 до 3 суток в зависимости от степени её загрязнения. Так как чистящая жидкость имеет эфирную природу и периодически испаряется, её следует подливать в тару по мере уменьшения её объёма. По истечении указанного времени картридж с отмоченной печатающей головкой вставляется в принтер и по качеству печати тестовой страницы делается вывод о том, необходима ли дальнейшая промывка сопел.

ПЕЧАТЬ ЧИСТЯЩЕЙ ЖИДКОСТЬЮ

Чтобы возродить к жизни несъёмную печатающую головку, следует провести цикл печати чистящей жидкостью. Для этого следует в картридж вместо чернил залить чистящую жидкость и запустить систему прочистки печатающей головки. Если дефекты печати проявляются не на всём изображении, а только на участках определённого цвета, то и жидкость нужно заливать в картридж соответствующего цвета. После прочистки принтер необходимо оставить в покое примерно на 2 часа, чтобы чистящая жидкость растворила засохшие в дюзах чернила.

По истечении двух часов следует создать в любом графическом редакторе лист, и залить его соответствующим цветом: если при помощи чистящей жидкости был реанимирован пурпурный картридж, то лист следует заливать пурпурным цветом, если жёлтый – то жёлтым и т.д. Лучше делать это в фотошопе, который позволяет при заливке страницы использовать цветовую схему CMYK. Полученный залитый краской квадрат печатаем на стандартной бумаге, предварительно установив самую высокую плотность печати. Чистящая жидкость, смешиваясь с остатками чернил в чернильнице, оставляет на листе отпечатки. Если на отпечатке видны горизонтальные белые полосы, значит печатающая головка не прочистилась, если заливка имеет сплошной характер, значит чернильная пробка устранена.

Для окончательной проверки печатающей головки картридж заправляется чернилами соответствующего цвета, совершается прочистка сопел и печатается всё тот же залитый краской лист бумаги. Если чернильная пробка не ликвидирована – процедуру печати чистящей жидкостью можно провести повторно.

ПРОМЫВКА ПЕЧАТАЮЩЕЙ ГОЛОВКИ САМОДЕЛЬНЫМ РАСТВОРОМ

Некоторые авторы предлагают простой и низкозатратный способ восстановления засохшей печатающей головки струйного принтера с применением самодельного раствора.

Для промывки потребуются: жидкость для мытья стёкол с нашатырным спиртом, дистиллированная вода, вата, небольшая чашка, целлофановый пакет, два шприца ёмкостью 10-20 мл, бумажные салфетки и фен для волос.

Печатающая головка аккуратно снимается с каретки принтера. Сложенной в несколько раз бумажной салфеткой промакивается поверхность печатающей головки. Салфетку нужно менять до тех пор, пока на ней не исчезнут отпечатки чернил. Новой салфеткой, смоченной в промывочной жидкости, слегка протираются все поверхности печатающей головки за исключением платы электрических контактов, при помощи которой головка стыкуется с принтером. Перед замачиванием печатающая головка должна быть совершенно чистой. Промывочная жидкость набирается в шприц и с небольшого расстояния выпускается на участки, на которых видны остатки чернил.

Если принтер оснащён раздельными картриджами, следует промыть из шприца заборные штуцера. Если в принтере используются встроенные картриджи, следует вылить из них всё содержимое и несколько раз промыть чернильницу изнутри промывочной жидкостью при помощи шприца с иглой или без иглы, в зависимости от строения картриджа. После завершения процедуры печатающая головка промакивается чистой и сухой бумажной салфеткой.

Если в принтер установлены съемные картриджи, то заборные штуцера следует закрыть ватой, обильно смоченной промывочной жидкостью. Вату следует смачивать жидкостью до тех пор, пока жидкость не начнёт подтекать из печатающей головки. Далее печатающую головку нужно поместить в небольшую чашку соплами вниз. В чашку набирается 2-3 мм промывочной жидкости, разогретой о температуры 35-45оС. Таким образом, сопла печатающей головки оказываются погружёнными в промывочную жидкость. Чашка помещается в пластиковый пакет и герметично завязывается. В таком состоянии печатающая головка оставляется на сутки. Спустя сутки форма открывается, повторяется цикл промывки и замачивания печатающей головки в промывочной жидкости на сутки.

Цикл промывки повторяется до тех пор, пока головка полностью не освободится от засохших в ней чернил. Определить готовность головки к работе можно очень простым способом: промакивая её сухой бумажной салфеткой следует обращать внимание на чернильные отпечатки на поверхности салфетки, когда отпечатки исчезнут – головка готова к работе. Если на заборные штуцеры была наложена вата, её следует снять и промокнуть жидкость вокруг. Бережно и аккуратно протираем поверхность печатающей головки. Около получаса сушим печатающую головку с безопасного расстояния феном. Заправляем картридж и устанавливаем его в принтер, совершаем два цикла глубоких прочисток, оставляем принтер в покое на 30 минут и в заключение запускаем тестирование дюз принтера.

Тестирование дюз печатающей головки струйного принтера

Автор описанного выше способа не даёт никаких гарантий, что печатающая головка после прочистки будет печатать как новая. Следовательно, применяя данный способ, владельцы струйных картриджей действуют на свой страх и риск.