6 - 2014 
Сарга Асмаков
Завдяки розвитку технології струминного друку та впровадження якісно нових рішень виробникам вдалося позбутися від багатьох принципових недоліків, які були притаманні струменевих принтерів в минулому. На жаль, зламати вкорінені в головах користувачів стереотипи набагато складніше.
тіні минулого
Якщо повернутися на пару десятків років назад і об'єктивно оцінити випускалися в той час струменеві принтери, то можна відзначити цілий ряд властивих їм принципових недоліків. Поперше, це низька продуктивність, яка до того ж значною мірою залежала від цілого ряду чинників - зокрема від обраного режиму якості, типу носіїв і навіть вмісту виведених документів і зображень. Подруге, в пристроях того часу застосовувалися кольорові чорнила на водорозчинній основі. Їхній головний недолік полягав в тому, що отримується зображення легко змазувалося під дією вологи (досить було однієї випадково потрапила на сторінку краплі рідини, щоб безнадійно зіпсувати відбиток) і швидко вицвітало під дією сонячного світла і містяться в повітрі газів. Крім того, якість і точність передачі кольору відбитків значною мірою залежали від типу паперу. Розраховувати на отримання зображень фотографічної якості можна було тільки при використанні дорогих сортів фірмових фотопаперів.
І по-третє, струменеві пристрої того часу були досить примхливими в експлуатації. Зокрема, довгий (протягом трехчетирех місяців і більше) простою нерідко приводив до повного висихання чорнила в дюзах друкуючої головки, внаслідок чого для приведення апарату в робочий стан необхідно було неодноразово виконувати процедуру глибокого очищення. Це спричиняло непродуктивні витрати часу і вельми недешевих чорнила. До того ж далеко не завжди вдавалося досягти бажаного результату - тобто відновити працездатність всіх сопел друкувальної головки.
У разі принтерів на базі термоелектричної струменевої технології (Canon, HP, Lexmark і ін.) Дану проблему можна було вирішити заміною картриджа. Друкуюча головка в цих пристроях є складовою частиною картриджа і, відповідно, замінюється разом з чорнилом. Серйозніші проблеми виникали у власників моделей на базі п'єзоелектричної технології (зокрема, Epson), які оснащуються незмінною друкуючої головкою. Якщо відновити працездатність всіх дюз навіть після виконання численних прочисток не вдавалося, залишалося два варіанти: або дорогий ремонт, або заміна наявного пристрою на нове.
Такою була ситуація в минулому. Цілком закономірно, що негативний досвід, отриманий в той час багатьма власниками струменевих принтерів, сприяв формуванню і укоріненню стереотипів, які живі в свідомості масового користувача і понині. Прийнято вважати, що струменеві пристрої ненадійні, дороги в експлуатації і изза невисокої продуктивності не підходять для друку великих обсягів документів. Однак з тих пір багато води (і чорнила) утекло, і впору задати питання: чи актуальні стереотипи, що сформувалися фактично ще в минулому столітті, стосовно до сучасних пристроїв? Адже розробники ключових компонентів струменевої технології - зокрема друкуючих головок і чорнила - всі ці роки не сиділи склавши руки. І якщо розібратися, то завдяки їх зусиллям багато з описаних вище проблем до теперішнього часу вдалося вирішити.
пігментні чорнила
Почнемо з чорнила. Як уже було згадано, основною причиною низької стійкості відбитків струменевих принтерів, зроблених на звичайному папері, було використання чорнила на водорозчинній основі. Близько десяти років тому провідні виробники струменевих принтерів змогли вирішити це проблему, запровадивши в серійному виробництві пристроях системи друку з кольоровими пігментними чорнилами. Це дозволило значно підвищити стійкість відбитків до впливу вологи, сонячного світла і містяться в повітрі газів.
Однією з перших такий підхід реалізувала в своїх пристроях компанія Epson. У 2003 році вона представила кілька моделей струменевих принтерів і МФУ, які друкували повністю пігментними чорнилами DURABrite. Якщо не вдаватися в подробиці, то чорнило DURABrite є суспензією пігментних частинок в рідкому полімерному матеріалі. Склад полімеру підібраний таким чином, що зважені в ньому частки не злипаються між собою. Таким чином, при «вистрілювання» з дюзи друкуючої головки кожна з пігментних частинок виявляється укладеної в рідку капсулу з полімерного матеріалу. На повітрі полімер дуже швидко твердне, і пігментні частинки прикріплюються безпосередньо до поверхні листа, не встигаючи проникнути вглиб паперових волокон.
У порівнянні з застосовувалися раніше кольоровими чорнилом на водорозчинній основі пігментні чорнило мають цілу низку важливих достоїнств. Вони практично миттєво (за соті частки секунди) висихають при попаданні на поверхню носія. Крім того, зображення, нанесені такими чорнилом, не схильні до змазування при попаданні вологи на папір. У процесі демонстрації можливостей чорнила DURABrite відбитки повністю занурювали в воду, і навіть після такого впливу зображення, як і раніше залишалося чітким (рис. 1).
Мал. 1. Демонстрація водостійкості відбитка,
зробленого чорнилом DURABrite
Ще одна важлива перевага кольорових пігментних чорнила полягає в тому, що вони забезпечують отримання більш яскравих кольорів при друку на звичайному папері. Крім того, якість відбитків в меншій мірі залежить від типу паперу, ніж в разі чорнила на водорозчинній основі. Пояснюється це тим, що частинки пігменту закріплюються на поверхні носія, в той час як при використанні чорнила на водорозчинній основі рідкий барвник проникає вглиб волокон паперу.
І нарешті, зображення, видрукувані пігментними чорнилами, мають набагато більш високу стійкість до впливу сонячного світла і містяться в повітрі газів.
Необхідно відзначити, що чорнило DURABrite не витримують нагрівання до високих температур і з цієї причини непридатні для використання в пристроях на базі термічної струминного друку.
Приблизно в той же час в компанії HP розробили власну різновид кольорових пігментних чорнил (HP Vivera), які також містять пігментні частинки і безбарвне сполучна речовина, але при цьому зберігають свої властивості в процесі нагрівання.
Звичайно, у пігментного чорнила є і певні недоліки. Изза щодо великого діаметра частинок пігменту дюзи друкуючої головки не можна зробити так само маленькими, як у пристроїв, розрахованих на використання чорнила на водорозчинній основі. А це, в свою чергу, накладає певні обмеження на мінімальний обсяг крапель, що наносяться на поверхню носія. Саме з цієї причини повністю пігментні склади чорнила застосовуються головним чином в пристроях початкового рівня, а також в апаратах, призначених для виконання офісних завдань. Що стосується спеціалізованих моделей, призначених головним чином для друку високоякісних зображень на спеціальних носіях, то в багатьох з них як і раніше використовується чорнило на водорозчинній основі.
Продуктивність: вся справа в голівках
У той час як хіміки чаклували над новими складами чорнила, інженери намагалися знайти способи підвищення продуктивності струменевих принтерів. Нагадаємо, що в більшості струменевих принтерів використовується механізм з рухомою друкуючої головкою. Переміщаючись від одного краю листа до іншого, головка наносить зображення на вузький горизонтальний ділянку. Потім лист зсувається на деяку відстань уздовж осі, перпендикулярної напрямку переміщення головки, остання повертається у вихідне положення, і весь цикл повторюється знову. У сучасних моделей струменевих принтерів і МФУ, які працюють за описаною схемою, ширина області, запечатуваної за один прохід, становить від 10 до 25 мм. Таким чином, для нанесення зображення на аркуш формату А4 потрібно виконати кілька десятків циклів. Справа в тому, що при установці якості друку, відмінного від чорнового, відстань, на яку зміщується лист після кожного проходу голівки, буде значно менше ширини запечатуваної області. Це вимушений захід, необхідний для того, щоб запобігти появі горизонтальних смуг на стиках сусідніх областей.
Здавалося б, є цілком очевидні способи підвищення продуктивності струменевих принтерів з рухомою друкуючої головкою. Наприклад, можна збільшити ширину запечатуваної області, скоротивши за рахунок цього кількість циклів, необхідних для формування зображення певного формату. Або ж підвищити частоту викиду крапель, що дозволить переміщати головку з більш високою швидкістю. Однак здійснити ці плани на практиці не такт просто.
Проблема полягає в тому, що потенціал для подальшого нарощування цих параметрів вже практично вичерпаний. В середині минулого десятиліття частота викиду крапель в друкуючихголовках струменевих пристроїв становила 1020 кГц. Тоді здавалося, що це вже межа. Проте кілька років тому розробникам Epson вдалося створити п'єзоелектричну друкує головку PrecisionCore Micro TFP, здатну вистрілювати краплі з частотою до 50 кГц. Але, як відзначають представники Epson, перемога далася нелегко: даний проект став найдорожчим в історії компанії. Крім того, собівартість виробництва таких друкувальних головок висока, і з цієї причини їх використання виправдано тільки в високопродуктивних друкувальних пристроях.
Що стосується ширини робочої області голівки, то максимальне значення цього параметра обмежена міцності використовуваних матеріалів. Якщо говорити про різні різновиди термічної струминного друку, то в даний час можливий серійний випуск друкуючих головок шириною трохи більше 1 дюйма (25,4 мм). А оскільки пластини друкуючих головок виготовляються за технологією, схожою з використовуваної для виробництва напівпровідникових чіпів, то збільшення фізичного обсягу робочої області призводить до суттєвого зростання собівартості вироби.
Втім, крім еволюційного розвитку можливий і інший варіант - революційний. Суть його полягає в тому, щоб відмовитися від рухомої друкуючої головки, замінивши її на нерухому, робоча область якої покриває всю ширину носія. Переваги такого підходу очевидні. Принтер подібної конструкції зможе друкувати набагато швидше, а крім того, його продуктивність буде в значно меншій мірі залежати від обраної налаштування якості. Також автоматично вирішується проблема усунення горизонтальних смуг на виведеному зображенні, які нерідко спостерігаються при друку в чорновому режимі.
Однак для того, щоб сконструювати такий принтер, необхідно було вирішити нетривіальну задачу: створити друкує головку з дуже широкою робочою областю (близько 21 см для пристроїв формату А4). Не маючи технічної можливості виготовити таку головку цілком, розробники всетаки зуміли знайти рішення. Воно полягає в тому, щоб об'єднати кілька невеликих друкуючих головок в єдиному блоці, розташувавши їх в шаховому порядку (рис. 2).
Мал. 2. Схема розташування декількох друкуючих головок
в одному блоці
Одним з перших подібних рішень, реалізованих в комерційних продуктах, стала технологія НР Edgeline. Першими серійними пристроями, в яких вона була впроваджена, стали представлені в 2007 році МФУ CM 8050 і CM 8060. У цих пристроях були встановлені чотири нерухомих блоку друкуючих головок з шириною робочої області 4,25 дюйма (108 мм). Один блок об'єднує п'ять друкуючих головок, в кожній з яких розташовано по 2112 сопел, і забезпечує нанесення чорнила двох кольорів (рис. 3).
Мал. 3. Схема нанесення кольорового зображення чотирма блоками нерухомих друкуючих головок в пристроях
на базі технології НР Edgeline
У тому ж році австралійська компанія Silverbrook Research представила власну технологію струменевого друку під назвою Memjet. Однією з особливостей даного рішення є використання блоку нерухомих друкуючих головок, складеного з декількох секцій довжиною по 20 мм кожна. В одній секції розташовано 6400 сопел, що забезпечує апаратну роздільну здатність 1600 dpi. Друкуюча головка для принтера формату А4 складається з 11 секцій і налічує в цілому 70,4 тис. Сопел.
Через кілька років в HP створили більш досконалу технологію під назвою PageWide. Одним з ключових елементів даного рішення є нерухомий блок друкуючих головок, що охоплює всю ширину носія (217,8 мм). В його корпусі об'єднані десять секцій, розташовані в шаховому порядку (рис. 4). У кожній секції є по тисячу п'ятьдесят-шість сопел для чорнила кожного з чотирьох базових кольорів. Таким чином, кожна секція містить в загальній складності 4224 сопла, а їх сумарна кількість у всьому блоці складає 42 240. Це дозволяє наносити зображення на всю ширину носія в чотири фарби з роздільною здатністю 1200 dpi.
Мал. 4. Нерухомий блок друкуючих головок, що встановлюється в пристроях на базі технології HP PageWide
Мал. 5. Високопродуктивний кольоровий принтер
HP Officejet Enterprise X555 формату А4, створений
на базі технології HP PageWide
В даний час на базі технології HP PageWide випускаються високопродуктивні принтери і МФУ серії HP Officejet Enterprise (рис. 5), які в чорновому режимі дозволяють друкувати зі швидкістю понад 70 сторінок формату А4 в хвилину (як монохромних, так і кольорових). До речі, у виданні «Книги рекордів Гіннесса» за 2013й рік зафіксовано офіційний рекорд: принтер HP Officejet Pro X576dw був визнаний найшвидшим у світі серед настільних кольорових струменевих принтерів формату А4.
висновок
Еволюція технологій струменевого технології друку триває. Завдяки впровадженню цілого ряду нових рішень виробники струменевих друкуючих пристроїв змогли усунути багато принципові недоліки, які були притаманні раніше випускався моделям. Але, як не парадоксально, розробка і впровадження без перебільшення революційних технологій відбуваються набагато швидше, ніж зміни в свідомості замовників і користувачів. Не секрет, що багато хто з них при виборі обладнання, як і раніше керуються стереотипами, сформованими ще в минулому столітті. Чи не час звільнитися від них і свіжим поглядом оцінити радикально змінилася ситуацію?
КомпьюАрт 6'2014
Однак з тих пір багато води (і чорнила) утекло, і впору задати питання: чи актуальні стереотипи, що сформувалися фактично ще в минулому столітті, стосовно до сучасних пристроїв?Чи не час звільнитися від них і свіжим поглядом оцінити радикально змінилася ситуацію?
