Полтора миллиарда долларов на твоем столе

inkjet printers



К концу 1990-х годов цветные струйные принтеры заняли свою нишу недорогих настольных устройств. Однако, если требовалась большая производительность, им предпочитали лазерные принтеры, а если цветопередача — термосублимационные. Оставляла желать лучшего и конечная стоимость полноцветного отпечатка струйного принтера. В 1999 году мировой лидер по устройствам струйной и лазерной печати компания Hewlett-Packard решила инвестировать в технологию струйной печати беспрецедентную сумму. С 1999 по 2004 год компания потратила на разработку технологии масштабируемой печати SРТ 1,4 млрд долларов. С осени 2005 года мы можем видеть результат этих исследований на прилавках магазинов — первые принтеры, работающие по новой технологии. На что же были потрачены такие огромные средства, сравнимые по масштабу с годовым бюджетом небольшой страны?

Устройства, использующие технологию SPT

 » HP Photosmart D7163
 » HP Photosmart D7363
 » HP Photosmart 3213
 » HP Photosmart 3313
 » HP Photosmart C5183

Технология масштабируемой печати


Новая разработка получила название SРТ (Scalable Printing Technology — технология масштабируемой печати). Почему? Потому что путем изменения размеров печатной головки — масштабирования — возможно построение практически любого печатающего устройства — от домашнего фотопринтера до устройств печати для фотолабораторий, от многофункциональной офисной машины до оборудования для типографий. Разберемся поподробнее.

Печатающая головка
Головка изготавливается как единое целое фотолитографическим способом на кремниевой подложке, аналогично тому, как сегодня «выращивают» процессоры. Первым воплощением новой технологии стала уникальная печатающая головка с 3900 (!) соплами шириной 1,37 см. Напомним, что в первом картридже для струйного принтера, выпущенного в 1984 году также компанией Hewlett-Packard, было всего 12 сопел, а печатающие головки предыдущего поколения насчитывали 672 сопла. Новая шестицветная головка позволяет выбрасывать капли черных чернил с частотой до 36 000 раз в секунду, а цветных — до 24 000.

Неподвижные картриджи и реверсивный насос
Для того чтобы распределить такое огромное количество капель по листу, головка должна перемещаться очень быстро, испытывая чудовищные ускорения в 4G — при таких перегрузках у пилотов истребителей темнеет в глазах, происходит так называемый black out. Чтобы свести к минимуму это воздействие, было сделано все для уменьшения массы подвижных частей. Поэтому в новых принтерах НР, выполненных по технологии SPT, картриджи неподвижны, а чернила всех цветов одновременно подаются по трубкам в печатающую головку специальным насосом. Насос не простой,

Схема принтера

а реверсивный. Зачем подавать чернила в головку, понятно, а вот для чего нужно отсасывать их обратно? Оказывается, все дело в том, что при таких ускорениях в головке образуются пузырьки — чернила как бы вспениваются. Это очень неприятный момент — капли формируются неправильно, выбрасываются по неправильной траектории, а порой и не выбрасываются вовсе. Как правило, с пузырьками борются одним методом — продувая сопла чернилами, когда головка находится в крайнем положении. При этом чернила попадают не на бумагу, а в специальный чернилоприемник, часто называемый «памперсом». У этого метода есть один очень важный недостаток — он ведет к повышенному расходу чернил, снижению экономичности и эффективности системы печати.

Экономия чернил
В новых принтерах Hewlett-Раскагd с раздельными картриджами эта проблема решается иначе — в головке применена система активного управления воздухом, разделяющая чернила и пену, которая попадает в специальную воздухозаборную камеру. После конденсации пены она уже в виде обычных чернил вновь перекачивается в чернильные картриджи. Еще одна мера, направленная на экономию чернил, — контроль полной распечатки страниц. Как правило, о том, что чернила какого-то цвета закончились,

Знаете ли вы, что

Печатающая головка струйного принтера HP вырабатывает больше тепла, чем Солнце? Наше светило излучает около 200 МВт/м², а печатающая головка – 1500 МВт/м², правда, в течение всего 2 мкс. Пленка чернил (толщиной в 0,0001 мм) нагревается в печатающей головке HP до 200 млн. градусов Цельсия (температура в ядре Солнца – 16 млн. градусов, на его поверхности – 6000°), а образовавшийся пар выбрасывает каплю из сопла со скоростью 50 км/ч.

мы узнаем по испорченному отпечатку — страница печатается либо не полностью, либо с искаженной цветопередачей. Уровни чернил в резервуарах печатающей головки, выполненной по технологии SPT, контролируются после распечатки каждой страницы, и если уровень чернил хотя бы одного цвета слишком низок, печать будет остановлена и вам предложат заменить картридж с чернилами нужного цвета.

На сегодняшний день SPT является самой эффективной среди представленных на рынке струйной печати технологий. Новые модели принтеров прочно удерживают мировое лидерство как по экономичности расхода чернил, так и по скорости печати.

Рождение капли

Чернила


О чернилах — особый разговор. На первый взгляд принтерные чернила — всего лишь подкрашенная вода. На самом деле это сложная по химическому составу жидкость. На разработку и производство только одного вида чернил НР тратит 3—4 года и 50 тысяч часов инженерной и научной работы.

Из чего состоят чернила
Как минимум в каждом картридже с чернилами помимо воды содержатся сорастворители, красящие и поверхностно-активные вещества, полимеры, увлажнители, консерванты, стабилизаторы, антинакипины и даже добавки, снижающие образование морщинок на бумаге.


Знаете ли вы, что

На разработку и производство только одного вида чернил Hewlett Packard тратит 3-4 года и 50 тысяч часов инженерной и научной работы. Чернила последнего поколения HP Vivera имеют рекордную стойкость к выцветанию – более 100 лет!

  • Вода играет ключевую роль в самом важном процессе термоструйной печати — образовании пузырька пара и выбросе капли.
  • Сорастворитель взаимодействует с водой для поддержки устойчивого состояния красителей в чернилах.
  • Поверхностно-активные вещества оказывают влияние на силу поверхностного натяжения и на процесс формирования, выброса и размещения чернильных капель на бумаге.
  • Связующие полимеры улучшают процесс сцепления красящих веществ с поверхностью бумаги.
  • Специальный увлажнитель призван снижать парообразование в соплах.
  • Вещество, предотвращающее образование пленки на нагревающем резисторе (этакий принтерный Calgon), входит в чернила в обязательном порядке. Проблема накипи, оказывается, актуальна не только для стиральных машин, но и для струйных принтеров.
  • Обычные консерванты, знакомые нам по пищевым продуктам, борятся с микроорганизмами для обеспечения неизменных характеристик чернил.
  • Еще одна добавка препятствует разделению чернил на фракции.
  • Но все-таки самым главным компонентом остается красящее вещество, которое и обеспечивает изображение. Оно бывает двух типов: на основе красителя или на пигментной основе.

Типы чернил
Первый тип чернил содержит очень мелкие молекулы красителя размером около 2 нм, которые в водном растворе проникают в глубинные слои бумаги — проще говоря, хорошо впитываются. Самые первые чернила делались именно на красителях, и сейчас их используют, когда прежде всего важны интенсивность и цветовая гамма изображения. Для этого необходима первоклассная фотобумага, поскольку при печати на обычной бумаге такие чернила мгновенно впитываются и краски становятся блеклыми.


Чернила второго типа — пигментные — содержат нерастворимые в воде твердые частицы пигмента размером 50—150 нм. Из-за столь больших размеров частицы пигментного красителя не проникают в бумагу, оставаясь на ее поверхности и обеспечивая более четкие границы изображения и большую глубину черного цвета. Но основное преимущество пигментных чернил — их меньшая зависимость от бумаги и отличная свето- и водостойкость. Большинство чернил для массового рынка производится именно по этой технологии.

В новых принтерах НР используются чернила HP Vivera, разработанные для более реалистичной цветопередачи. Новые технологии печати с малым размером сопел потребовали особо чистых мелкодисперсионных чернил с низким содержанием красителей. А новый состав чернил позволил установить рекордную стойкость к выцветанию цветов — 115 лет (для сравнения, обычная фотография сохраняет цвета от 20 до 40 лет).

Для чего необходимы светлые чернила?

Бумага


Точно так же, как чернила отличаются от водного раствора красителя, фотобумага для струйной печати отличается от обычной бумаги. Если мы посмотрим на срез фотобумаги под сверхмощным микроскопом, то обнаружим, что обычная бумага (целлюлозное волокно с наполнителем и связующим) находится только в центральном слое, обеспечивая ярко-белую основу, жесткость и прочность.

Из чего состоит фотобумага
Бумажная сердцевина, как бутерброд, с двух сторон — сверху и снизу — покрыта полиэтиленовым слоем, препятствующим проникновению к бумаге как воды и пара, так и чернил. Под полиэтиленовым слоем идет нижний слой, призванный бороться с морщинами, и укладочный слой из водостойкого полимера с крупными шероховатыми пластиковыми частицами, которые препятствуют проникновению чернил с нижнего листа в стопке, исключают слипание и обеспечивают захват листа принтером.

Снизу лист фотобумаги абсолютно непромокаем. Сверху же на полиэтиленовом слое укладывается абсорбирующий слой, основная задача которого — как можно быстрее впитать в себя чернила. Этакий своеобразный памперс. И наконец, самый тонкий верхний воспроизводящий слой, регулирующий прохождение чернил и расплывание точек. Его состав — самый большой секрет производителей. Именно от него зависит, насколько четко лягут чернила и насколько стойким к свету, воде и воздуху будет изображение.


Срез фотобумаги под микроскопом

Типы фотобумаги
У цвета есть два смертельно опасных врага — свет и кислород, содержащийся в воздухе. Раньше защита от них была одна — помещение фотографий под стекло в рамку. В современной фотобумаге для струйных принтеров роль первого барьера — стекла — выполняет верхний воспроизводящий слой. Однако основной барьер, в первую очередь для воздуха, создает абсорбирующий слой. Но не всякий. Абсорбирующий слой бывает двух видов — пористый и гелиевый.

Первый напоминает обычную промокательную бумагу. Это покрытие имеет два достоинства — низкую стоимость и быстрое впитывание чернил. Однако пористая структура не препятствует доступу кислорода к красителю, что вызывает быстрое выцветание изображения.


Знаете ли вы, что

На разработку одного вида фотобумаги для струйного принтера уходит более двух лет. Более 1,4 млн. квадратных метров бумаги расходуется для тестирования, прежде чем новый продукт попадет в магазины. Если из этой тестовой бумаги выложить дорогу шириной 1 метр, то ее хватило бы на путь от Барселоны до Берлина.

Гелиевый слой работает по-другому: впитывая чернила, он сначала разбухает, потом медленно испаряет влагу, надежно «запечатывая» краситель внутри, практически прекращая доступ к нему воздуха. Подобная технология применяется, например, в современных детских памперсах и гигиенических прокладках. Но и такой слой не идеален — чернила на бумаге высыхают медленнее, а напечатанное изображение можно легко смазать в первые минуты после печати.

Производители знают все преимущества и недостатки данных технологий и умело манипулируют ими для удовлетворения разных нужд. Например, компания Hewlett-Packard использует гелиевое покрытие только в фотобумаге повышенного и высшего качества, на которой обычно и печатают фотографии и картинки, которые хотят сохранить на десятилетия. Во всех других носителях применяется быстросохнущее пористое покрытие, которое, впрочем, легко протянет лет 20—30.

И последнее, что следует знать о качестве печати. Производители разрабатывают чернила в комплекте с собственной бумагой. Именно поэтому заявленные характеристики работают только при применении материалов одного и того же производителя.

Простое покрытие бумаги


Поделитесь с друзьями этой страницей: