Druk atramentowy

Drukarka atramentowa firmy Epson

Nowoczesna drukarka uniwersalna HP Deskjet 2630

Druk atramentowy to rodzaj druku komputerowego , który odtwarza obraz cyfrowy poprzez nanoszenie kropelek atramentu na podłoża papierowe i plastikowe. Drukarki atramentowe były najczęściej używanym typem drukarki w 2008 roku i obejmują zarówno małe, niedrogie modele konsumenckie, jak i drogie urządzenia profesjonalne. Do 2019 roku drukarek laserowych wyprzedziła drukarki atramentowe o prawie 2:1, czyli 9,6% w porównaniu z 5,1% wszystkich komputerowych urządzeń peryferyjnych.

Koncepcja druku atramentowego narodziła się w XX wieku, a technologia ta została po raz pierwszy szeroko rozwinięta na początku lat pięćdziesiątych. Pracując w Canon w Japonii, Ichiro Endo zasugerował pomysł na drukarkę „Bubble jet”, podczas gdy mniej więcej w tym samym czasie Jon Vaught z HP opracowywał podobny pomysł. Pod koniec lat 70. drukarki atramentowe, które mogły odtwarzać obrazy cyfrowe generowane przez komputery, zostały opracowane głównie przez firmy Epson , Hewlett-Packard (HP) i Canon . Na światowym rynku konsumenckim większość sprzedaży drukarek atramentowych przypada na czterech producentów: Canon, HP, Epson i Brother .

W 1982 roku Robert Howard wpadł na pomysł wyprodukowania małego systemu druku kolorowego, który wykorzystywałby piezoelektryczne elementy do plucia kroplami atramentu. Założył firmę RH (Robert Howard) Research (nazwaną Howtek, Inc. w lutym 1984 r.) i opracował rewolucyjną technologię, która doprowadziła do powstania kolorowej drukarki Pixelmaster ze stałym atramentem wykorzystującej technologię Thermojet. Technologia ta składa się z rurowego generatora kropli fali akustycznej z pojedynczą dyszą, wynalezionego pierwotnie przez Stevena Zoltana w 1972 r. ze szklaną dyszą i ulepszonego przez inżyniera druku atramentowego Howtek w 1984 r. za pomocą formowanej dyszy Tefzel w celu usunięcia niepożądanych częstotliwości płynu.

Wschodzący rynek osadzania materiałów za pomocą atramentu wykorzystuje również technologie atramentowe, zazwyczaj głowice drukujące wykorzystujące kryształy piezoelektryczne , do osadzania materiałów bezpośrednio na podłożach.

Technologia została rozszerzona, a „atrament” może teraz zawierać również pastę lutowniczą w montażu PCB lub żywych komórkach do tworzenia bioczujników i inżynierii tkankowej .

Obrazy produkowane na drukarkach atramentowych są czasami sprzedawane pod nazwami handlowymi , takimi jak Digigraph, Iris prints , giclée i Cromalin. Reprodukcje dzieł sztuki drukowane atramentowo są powszechnie sprzedawane pod takimi nazwami handlowymi, aby sugerować produkt wyższej jakości i uniknąć skojarzeń z codziennym drukowaniem.

Metody

Płynne napięcie powierzchniowe naturalnie wciąga strumień w kropelki. Optymalne rozmiary kropli wynoszące 0,004 cala wymagają dyszy atramentowej o średnicy około 0,003 cala. Płyny z napięciem powierzchniowym mogą być na bazie wody, wosku lub oleju, a nawet stopionych stopów metali. Większość kropli może być naładowana elektrycznie. We współczesnych drukarkach atramentowych stosowane są dwie główne technologie: ciągła (CIJ) i kropla na żądanie (DOD). Ciągły druk atramentowy oznacza przepływ pod ciśnieniem i w ciągłym strumieniu. Kropla na żądanie oznacza, że ​​płyn jest wyrzucany z dyszy po jednej kropli na raz. Można to zrobić za pomocą środków mechanicznych z pchnięciem lub metodą elektryczną. Duży ładunek elektryczny może wyciągnąć krople z dyszy, fale dźwiękowe mogą wypchnąć płyn z dyszy, a zwiększenie objętości komory może wypchnąć kroplę. Ciągłe przesyłanie strumieniowe zostało zbadane po raz pierwszy wiele lat temu. Drop-on-demand został odkryty dopiero w latach dwudziestych XX wieku.

Ciągły druk atramentowy

Schemat ideowy ciągłego procesu drukowania atramentowego

Metoda ciągłego druku atramentowego (CIJ) jest stosowana komercyjnie do znakowania i kodowania produktów i opakowań. W 1867 roku Lord Kelvin opatentował rejestrator syfonowy , który rejestrował sygnały telegraficzne jako ciągły ślad na papierze za pomocą dyszy atramentowej odchylanej przez cewkę magnetyczną. Pierwsze komercyjne urządzenia ( rejestratory paskowe medyczne ) zostały wprowadzone w 1951 roku przez firmę Siemens . korzystając z patentu US2566443 wynalezionego przez Elmquista Rune'a z dnia 4 września 1951 r.

W technologii CIJ pompa wysokociśnieniowa kieruje płynny atrament ze zbiornika przez korpus pistoletu i mikroskopijną dyszę (zwykle o średnicy 0,003 cala), tworząc ciągły strumień kropelek atramentu poprzez niestabilność Plateau- Rayleigha . Kryształ piezoelektryczny może być użyty do wytworzenia fali akustycznej, gdy wibruje w korpusie pistoletu i powoduje rozpad strumienia cieczy na kropelki w regularnych odstępach czasu: można uzyskać od 64 000 do 165 000 kropelek atramentu o nieregularnych rozmiarach na sekundę. Kropelki atramentu są poddawane działaniu pola elektrostatycznego wytwarzanego przez elektrodę ładującą lub przez pole strumienia magnetycznego podczas ich formowania; pole zmienia się w zależności od pożądanego stopnia odchylenia kropli. Powoduje to kontrolowane odchylenie przez ładunek elektrostatyczny na każdej kropli. Naładowane kropelki mogą być oddzielone przez jedną lub więcej nienaładowanych „kropel ochronnych”, aby zminimalizować odpychanie elektrostatyczne między sąsiednimi kropelkami.

Kropelki przechodzą przez inne pole elektrostatyczne lub magnetyczne i są kierowane (odbijane) przez elektrostatyczne płytki odchylające lub pole strumienia w celu nadrukowania na materiale receptora (podłoże) lub mogą dalej odchylać się do rynny zbiorczej w celu ponownego użycia. Bardziej naładowane kropelki są odchylane w większym stopniu. Tylko niewielka część kropel jest wykorzystywana do drukowania, większość jest poddawana recyklingowi.

CIJ jest jedną z najstarszych (1951) używanych technologii druku atramentowego i jest dość dojrzała. Drop-on-demand został wynaleziony dopiero później. Główne zalety CIJ to bardzo duża prędkość (≈20 m/s) kropelek atramentu, co pozwala na stosunkowo dużą odległość między głowicą drukującą a podłożem oraz bardzo wysoka częstotliwość wyrzucania kropel, pozwalająca na bardzo szybkie drukowanie. Kolejną zaletą jest brak zatykania dyszy, ponieważ strumień jest zawsze w użyciu, co pozwala na lotne rozpuszczalniki, takie jak ketony i alkohole, które mają być użyte, nadając atramentowi zdolność „wgryzania się” w podłoże i szybkiego wysychania. System atramentowy wymaga aktywnej regulacji rozpuszczalnika, aby przeciwdziałać parowaniu rozpuszczalnika w czasie lotu (czas między wyrzuceniem dyszy a recyklingiem rynny) oraz z procesu odpowietrzania, w którym powietrze zasysane do rynny wraz z niewykorzystanymi kroplami jest odprowadzane ze zbiornika. Monitoruje się lepkość i dodaje się rozpuszczalnik (lub mieszankę rozpuszczalników) w celu przeciwdziałania utracie rozpuszczalnika.

W późniejszych latach pięćdziesiątych w technologiach CIJ popularne stały się atramenty z podgrzewanym woskiem. W 1971 r. Johannes F. Gottwald w patencie US3596285A, Liquid Metal Recorder, użył atramentu stopionego metalu z polem strumienia magnetycznego do wytworzenia uformowanych symboli do oznakowania. Być może był to pierwszy metalowy obiekt 3D wydrukowany przy użyciu pamięci rdzenia magnetycznego jako danych do wytworzenia każdego symbolu.

Drop-on-demand

Schemat generowania kropel piezoelektrycznych (po lewej) i termicznych (po prawej). Głowica drukująca będzie zawierała kilka takich dysz i będzie przesuwana po stronie w miarę przesuwania się papieru przez drukarkę.

Drukarka atramentowa Canon z wkładami CMYK

Piezoelektryczna dysza drukująca drukarki EPSON C20

Dysza atramentowa w stylu Howtek (nie pokazano rurowej piezoelektrycznej)

Druk atramentowy typu „kropla na żądanie” (DOD) można wykonać na wiele sposobów. Typowe metody obejmują termiczny DOD i piezoelektryczny DOD w celu przyspieszenia częstotliwości upadków. DOD może używać pojedynczej dyszy lub tysięcy dysz. Jeden proces DOD wykorzystuje oprogramowanie, które kieruje głowicami tak, aby nakładały od zera do ośmiu kropelek atramentu na kropkę, tylko tam, gdzie to konieczne. Płynne materiały do ​​drukarek atramentowych rozszerzyły się o pasty, żywice epoksydowe, atramenty topliwe, płyny biologiczne itp. DOD jest bardzo popularny i ma ciekawą historię. Najpierw pojawił się mechaniczny DOD, następnie metody elektryczne, w tym urządzenia piezoelektryczne, a następnie metody termiczne lub rozszerzalność cieplna.

Termiczny druk DOD

Większość konsumenckich drukarek atramentowych, w tym firmy Canon (system FINE Cartridge, patrz zdjęcie), Hewlett-Packard i Lexmark , wykorzystuje proces termicznego druku atramentowego. Pomysł wykorzystania wzbudzenia termicznego do przemieszczania maleńkich kropel atramentu został opracowany niezależnie przez dwie grupy mniej więcej w tym samym czasie: Johna Vaughta i zespół z Corvallis Division firmy Hewlett-Packard oraz inżyniera firmy Canon, Ichiro Endo. Początkowo, w 1977 roku, zespół Endo próbował wykorzystać piezoelektryk efekt wypchnięcia atramentu z dyszy, ale zauważył, że atrament wystrzelił ze strzykawki, gdy została przypadkowo podgrzana lutownicą. Praca Vaught rozpoczęła się pod koniec 1978 roku od projektu opracowania szybkiego, taniego druku. Zespół z HP odkrył, że rezystory cienkowarstwowe mogą wytworzyć wystarczającą ilość ciepła, aby wystrzelić kroplę atramentu. Dwa lata później zespoły HP i Canon dowiedziały się o swojej pracy.

Termiczny druk atramentowy

W procesie termicznego druku atramentowego wkłady drukujące składają się z szeregu małych komór, z których każda zawiera grzejnik, z których wszystkie są zbudowane w procesie fotolitografii . Aby wyrzucić kroplę z każdej komory, przez element grzejny przepuszczany jest impuls prądu powodujący szybkie odparowanie atramentu w komorze i utworzenie pęcherzyka, który powoduje duży wzrost ciśnienia, wyrzucając kroplę atramentu na papier (stąd Nazwa handlowa firmy Canon Bubble Jet ). Wczesne głowice termiczne działały z rozdzielczością zaledwie 600–700 dpi, ale ulepszenia HP zwiększyły zakres wypalania z 8–12 kHz na komorę i aż do 18 kHz z objętością kropli 5 pikolitrów do roku 2000. Termiczne głowice drukujące nie mają mocy piezo DOD lub ciągły druk atramentowy, więc szczelina między powierzchnią czołową głowicy a papierem jest krytyczna. Napięcie powierzchniowe atramentu , a także skraplanie i wynikający z tego skurcz pęcherzyków pary wciągają kolejny ładunek atramentu do komory przez wąski kanał przymocowany do zbiornika atramentu. Atramenty, których to dotyczy, są zwykle na bazie wody i wykorzystują pigmenty lub barwniki jako barwnik. Atramenty muszą zawierać lotny składnik, aby utworzyć pęcherzyk pary; w przeciwnym razie wyrzucanie kropel nie może nastąpić. Ponieważ nie są wymagane żadne specjalne materiały, głowica drukująca jest generalnie tańsza w produkcji niż w innych technologiach druku atramentowego.

Piezoelektryczny druk DOD

Piezo to spolaryzowane elektrycznie urządzenia ceramiczne, podobnie jak magnes jest spolaryzowany. Większość komercyjnych i przemysłowych drukarek atramentowych oraz niektóre drukarki konsumenckie (produkowane przez firmę Epson (patrz zdjęcie) i Brother Industries ) wykorzystuje materiał piezoelektryczny w komorze wypełnionej atramentem za każdą dyszą zamiast elementu grzejnego. Po przyłożeniu napięcia materiał piezoelektryczny zmienia kształt, generując impuls ciśnienia w płynie, który wypycha kroplę atramentu z dyszy. Rurowe drukarki atramentowe z pojedynczą dyszą są w rzeczywistości komorami rezonatora płynu, a krople są wyrzucane przez fale dźwiękowe w komorze atramentu. W patencie z 1972 roku nazwano je drukarkami atramentowymi z wyciskaną rurką, ale później odkryto, że są to akustyczne drukarki atramentowe. Druk atramentowy piezoelektryczny (zwany także piezoelektrycznym) umożliwia stosowanie szerszej gamy atramentów niż atramentowy druk termiczny, ponieważ nie ma wymogu stosowania składników lotnych ani problemu z kogacją (nagromadzeniem się resztek atramentu), ale głowice drukujące są droższe w produkcji ze względu na zastosowanie materiału piezoelektrycznego (najczęściej PZT, tytanian cyrkonu ołowiu ). Wkłady atramentowe można jednak oddzielić od samej głowicy iw razie potrzeby wymieniać pojedynczo. Piezo, to ma potencjał do niższych kosztów eksploatacji. Mówi się, że głowice piezoelektryczne osiągają szybkość strzelania większą niż głowice termiczne przy porównywalnych objętościach kropli.

Atramentowy piezoelektryczny

Technologia piezo-inkjet jest często stosowana na liniach produkcyjnych do znakowania produktów. Na przykład data przydatności do spożycia jest często stosowana do produktów wykonanych tą techniką; w tym zastosowaniu głowica jest nieruchoma, a produkt przesuwa się. Ta aplikacja wymaga stosunkowo dużej szczeliny między głowicą drukującą a podłożem, ale zapewnia również dużą prędkość, długą żywotność i niskie koszty eksploatacji . Druk

termoplastyczny / 3D

W latach 70. pierwsze atramenty DOD były oparte na wodzie i nie zalecano używania ich w wyższych temperaturach. Pod koniec lat 70. tusze na bazie wosku i oleju były używane w Silonics w 1975 r., Siemens PT-80i w 1977 r. Oraz Epson i Exxon w drukarkach atramentowych DOD z lat 80. W 1984 roku mała firma Howtek, Inc. odkryła, że ​​stałe materiały atramentowe (tworzywa termoplastyczne) można natryskiwać w temperaturze 125 ° C (257 ° F), utrzymując ładunek piezoelektryczny podczas drukowania. W 1986 roku Howtek wprowadził na rynek drukarkę atramentową Pixelmaster, która otworzyła drzwi do drukowania trójwymiarowych atramentów plastikowych i doprowadziła do uzyskania patentu 3D z 1992 roku, US5136515A. Ten patent był licencjonowany przez pierwszych trzech głównych produkujące drukarki 3D (Sanders Prototype, Inc, Stratasys i 3D Systems).

Braillemaster

Pod koniec lat 80. Howtek wprowadził Braillemaster, drukarkę, która używała czterech warstw stałego atramentu na znak do tworzenia dokumentów w alfabecie Braille'a, które mogły być odczytywane przez osoby niewidome.

Howtek

Firma Solidscape, Inc. z dużym powodzeniem stosuje obecnie materiały termoplastyczne typu Howtek oraz jednodyszowe drukarki atramentowe typu Howtek (patrz ilustracja). Ballistic Particle Manufacturing wykorzystywało również materiały w stylu Howtek i drukarki atramentowe. Te drukarki atramentowe mogą wytwarzać do 16 000 kropli na sekundę i wyrzucać krople z prędkością 9 stóp na sekundę. Pierwotnie zaprojektowane do drukowania tylko na standardowych arkuszach papieru o rozmiarze Letter, teraz mogą drukować modele 3D wymagające setek warstw.

Termoodrzutowy

Atramenty termoplastyczne w piezoelektrycznych drukarkach atramentowych (nazywane przez firmę Howtek technologią Thermojet) są czasami mylone z termiczną (rozszerzalnością cieplną) technologii bąbelkowej, ale są to zupełnie inne. Atramenty bąbelkowe nie są stałe w temperaturze pokojowej i nie są podgrzewane. Atramenty Thermojet wymagają temperatury 125°C, aby zmniejszyć lepkość płynu w zakresie natryskiwania. Howtek jako pierwszy wprowadził kolorową drukarkę atramentową wykorzystującą atramenty termoplastyczne w 1984 roku w Comdex w Las Vegas.

Receptury tuszu

Najwcześniejsza wzmianka o ciągłym tuszu do drukarek atramentowych (CIJ) w patencie US3596285A z 1971 roku stwierdza: „Preferowany tusz charakteryzuje się lepkością i napięciem powierzchniowym, dzięki czemu ciecz będzie utrzymywała się na całej długości pod wpływem siły, z jaką porusza się w moście lub strumieniu”. Z takiego wymagania wynika, że ​​ciśnienie przyłożone do tuszu podczas tworzenia wspomnianego strumienia jest wystarczające do utworzenia strumienia i do przekazania energii wystarczającej do uniesienia strumienia jako ciągłej płynnej masy, pomimo wadliwych sił, które są lub mogą być stosowane. , kolor farby drukarskiej i kolor nośnika powinny być takie, aby między kolejnymi nadrukami powstał dobry kontrast optyczny. Korzystną farbą drukarską jest „tusz topliwy". To znaczy, że przybierze fazę stałą w temperaturze temperatura nośnika i fazy ciekłej w nieco wyższej temperaturze Zakres dostępnych w handlu kompozycji tuszu, które mogłyby spełnić wymagania wynalazku, nie jest obecnie znany. Jednak zadowalające drukowanie według wynalazku zostało osiągnięte przy użyciu przewodzącego stopu metalu jako farby drukarskiej. W temperaturze pokojowej jest niezwykle twardy i dobrze przylega do powierzchni nośnika.

Podstawowym problemem związanym z atramentami do drukarek atramentowych są sprzeczne wymagania dotyczące środka barwiącego, który pozostanie na powierzchni w porównaniu z szybkim przenikaniem przez płyn nośny.

Stołowe drukarki atramentowe, używane w biurach i domach, zwykle używają wodnego atramentu na bazie mieszaniny wody, glikolu i barwników lub pigmentów . Atramenty te są niedrogie w produkcji, ale trudne do kontrolowania na powierzchni nośnika, co często wymaga specjalnego powlekanego nośnika. Atramenty HP zawierają sulfonowany czarny barwnik poliazowy (powszechnie używany do barwienia skóry ), azotany i inne związki. Atramenty wodne są stosowane głównie w drukarkach z termicznymi głowicami atramentowymi, ponieważ głowice te wymagają wody do wykonywania funkcji wydalania atramentu.

Chociaż atramenty wodne często zapewniają najszerszą gamę kolorów i najbardziej żywe kolory, większość z nich nie jest wodoodporna bez specjalistycznej powłoki lub laminowania po wydrukowaniu. Większość barwnikowych , choć zwykle najtańszych, szybko blaknie pod wpływem światła lub ozonu. Atramenty wodne na bazie pigmentów są zwykle droższe, ale zapewniają znacznie lepszą długoterminową trwałość i odporność na promieniowanie ultrafioletowe . Atramenty reklamowane jako „ jakość archiwalna ” są zwykle oparte na pigmentach.

Niektóre profesjonalne drukarki wielkoformatowe używają atramentów wodnych, ale obecnie większość profesjonalnych drukarek wykorzystuje znacznie szerszą gamę atramentów, z których większość wymaga piezoelektrycznych głowic atramentowych i intensywnej konserwacji.

Atramenty rozpuszczalnikowe

Głównym składnikiem tych atramentów są lotne związki organiczne (LZO) , organiczne związki chemiczne o wysokim ciśnieniu pary . Kolor uzyskuje się za pomocą pigmentów, a nie barwników, co zapewnia doskonałą odporność na blaknięcie. Główną zaletą atramentów solwentowych jest to, że są stosunkowo niedrogie i umożliwiają drukowanie na elastycznym, niepowlekanym winylu podłoża, które służą do produkcji grafiki samochodowej, billboardów, banerów oraz naklejek samoprzylepnych. Wady obejmują opary wytwarzane przez rozpuszczalnik i konieczność utylizacji zużytego rozpuszczalnika. W przeciwieństwie do większości atramentów wodnych, wydruki wykonane przy użyciu atramentów rozpuszczalnikowych są na ogół wodoodporne i promieniowanie ultrafioletowe ( do użytku na zewnątrz ) bez specjalnych powłok. Wysoka prędkość drukowania wielu drukarek solwentowych wymaga specjalnego sprzętu do suszenia, zwykle będącego połączeniem grzałek i dmuchaw. Podłoże jest zwykle podgrzewane bezpośrednio przed i po nałożeniu tuszu przez głowice drukujące. Atramenty solwentowe dzielą się na dwie podkategorie: twarda farba solwentowa zapewnia największą trwałość bez specjalistycznego powlekania, ale wymaga specjalistycznej wentylacji obszaru drukowania, aby uniknąć narażenia na niebezpieczne opary, podczas gdy farby solwentowe łagodne lub „eko” , chociaż nadal nie są tak bezpieczne jak atramenty wodne, są przeznaczone do stosowania w przestrzenie zamknięte bez specjalistycznej wentylacji obszaru drukowania. Atramenty z łagodnym rozpuszczalnikiem szybko zyskały popularność w ostatnich latach, ponieważ ich jakość kolorów i trwałość wzrosły, a koszt atramentu znacznie spadł.

Farby utwardzane promieniami UV Farby te składają się głównie z

monomerów akrylowych z pakietem inicjującym. Po wydrukowaniu tusz jest utwardzany przez ekspozycję na silne światło UV. Atrament jest wystawiony na działanie promieniowania UV, podczas którego zachodzi reakcja chemiczna, w której fotoinicjatory powodują usieciowanie składników atramentu w ciało stałe. Zazwyczaj do procesu utwardzania stosuje się lampę rtęciową z przesłoną lub diodę UV. Procesy utwardzania z dużą mocą przez krótkie okresy czasu (mikrosekundy) umożliwiają utwardzanie farb na wrażliwych termicznie podłożach. Atramenty UV nie odparowują, lecz utwardzają się lub utrwalają w wyniku tej reakcji chemicznej. Żaden materiał nie jest odparowywany ani usuwany, co oznacza, że ​​około 100% dostarczonej objętości jest wykorzystywane do zapewnienia zabarwienia. Ta reakcja zachodzi bardzo szybko, co prowadzi do natychmiastowego wyschnięcia, co skutkuje całkowitym utwardzeniem grafiki w ciągu kilku sekund. Pozwala to również na bardzo szybki proces drukowania. W wyniku tej natychmiastowej reakcji chemicznej żadne rozpuszczalniki nie wnikają w podłoże po jego zejściu z drukarki, co pozwala na uzyskanie wysokiej jakości wydruków. Zaletą atramentów utwardzanych promieniowaniem UV jest to, że „schną” natychmiast po utwardzeniu, można je nakładać na szeroką gamę niepowlekanych podłoży i dają one bardzo solidny obraz. Wadą jest to, że są drogie, wymagają drogich modułów utwardzających w drukarce, a utwardzony atrament ma znaczną objętość, przez co daje lekki relief na powierzchni. Chociaż wprowadzane są ulepszenia w technologii, atramenty utwardzane promieniowaniem UV, ze względu na swoją objętość, są nieco podatne na pękanie, jeśli zostaną nałożone na elastyczne podłoże. W związku z tym są często używane w dużych drukarkach „płaskich”, które drukują bezpośrednio na sztywnych podłożach, takich jak plastik, drewno lub aluminium, gdzie elastyczność nie jest problemem.

Atramenty barwnikowe sublimacyjne

Atramenty te zawierają specjalne barwniki sublimacyjne i służą do bezpośredniego lub pośredniego nadruku na tkaninach zawierających wysoki procent włókien poliestrowych . Etap ogrzewania powoduje sublimację barwników we włóknach i tworzenie obrazu o mocnym kolorze i dobrej trwałości.

Atrament stały

Te atramenty składają się głównie ze związków woskowych , które są podgrzewane powyżej temperatury topnienia, aby umożliwić drukowanie, i które twardnieją po uderzeniu w schłodzone podłoże. Atramenty topliwe są zwykle używane do procesów maskowania i można je znaleźć w druku graficznym. Najwcześniejszy atrament topliwy został opatentowany w 1971 roku przez Johannesa F Gottwalda, US3596285A, Liquid Metal Recorder był przeznaczony do drukowania. W patencie stwierdza się, że „w znaczeniu stosowanym w niniejszym dokumencie termin„ drukowanie ”nie ma ograniczonego znaczenia, ale obejmuje pismo lub inny symbol lub formułę tuszu. Stosowany termin atrament obejmuje nie tylko materiały zawierające barwnik lub pigment, ale każda płynna substancja lub kompozycja nadająca się do nakładania na powierzchnię w celu tworzenia symboli, znaków lub wzorców inteligencji poprzez znakowanie.Materiały stosowane w takim procesie można odzyskać do ponownego użycia.Innym celem wynalazku jest zwiększenie rozmiaru znaków... ..pod względem wymagań materiałowych dla tak dużych i ciągłych wyświetlaczy”.

Głowice drukujące

Głowice atramentowe: głowica jednorazowa (po lewej) i głowica stała (po prawej) z wkładem atramentowym (w środku)

Istnieją dwie główne filozofie projektowania głowic atramentowych: głowica stała i głowica jednorazowa . Każdy ma swoje mocne i słabe strony.

Stała głowa

Filozofia stałej głowicy zapewnia wbudowaną głowicę drukującą (często nazywaną głowicą osłonową ), która została zaprojektowana tak, aby działała przez cały okres eksploatacji drukarki. Pomysł polega na tym, że ponieważ głowicy nie trzeba wymieniać za każdym razem, gdy skończy się atrament, koszty materiałów eksploatacyjnych mogą być niższe, a sama głowica może być bardziej precyzyjna niż tania głowica jednorazowa, zazwyczaj nie wymagająca kalibracji. Z drugiej strony, jeśli stała głowica jest uszkodzona, uzyskanie głowicy zastępczej może być kosztowne, jeśli w ogóle możliwe jest zdjęcie i wymiana głowicy. Jeśli głowica drukarki nie może zostać usunięta, należy wymienić samą drukarkę.

Konstrukcje z głowicą stałą są dostępne w produktach konsumenckich, ale częściej można je znaleźć w wysokiej klasy przemysłowych drukarkach i drukarkach wielkoformatowych . W przestrzeni konsumenckiej drukarki z głowicą stałą są produkowane głównie przez firmy Epson i Canon; jednak wiele nowszych modeli Hewlett-Packard wykorzystuje stałą głowicę, na przykład Officejet Pro 8620 i seria HP Pagewide.

Jednorazowa głowa

Wkłady atramentowe

Filozofia głowicy jednorazowej wykorzystuje głowicę drukującą, która jest dostarczana jako część wymiennego wkładu atramentowego . Za każdym razem, gdy wkład się wyczerpuje, cały wkład i głowica drukująca są wymieniane na nowe. Zwiększa to koszt materiałów eksploatacyjnych i utrudnia wyprodukowanie precyzyjnej głowicy za rozsądną cenę, ale oznacza również, że uszkodzona lub zatkana głowica drukująca to tylko drobny problem: użytkownik może po prostu kupić nowy wkład. Hewlett Packard tradycyjnie faworyzowała jednorazową głowicę drukującą, podobnie jak Canon we wczesnych modelach. Ten typ konstrukcji może być również postrzegany jako próba producentów drukarek, aby powstrzymać wymianę zespołów wkładów atramentowych stron trzecich, ponieważ ci potencjalni dostawcy nie mają możliwości wyprodukowania specjalistycznych głowic drukujących.

Istnieje metoda pośrednia: jednorazowy zbiornik z atramentem podłączony do jednorazowej głowicy, którą wymienia się rzadko (być może co dziesiąty zbiornik z atramentem). Większość wysokonakładowych drukarek atramentowych Hewlett-Packard korzysta z tej konfiguracji, z jednorazowymi głowicami drukującymi używanymi w modelach o niższych nakładach. Podobne podejście stosuje Kodak , gdzie głowica przeznaczona do stałego użytku jest jednak niedroga i może być wymieniona przez użytkownika. Firma Canon stosuje obecnie (w większości modeli) wymienne głowice drukujące, które zostały zaprojektowane na cały okres eksploatacji drukarki, ale mogą być wymieniane przez użytkownika w przypadku ich zatkania.

Głowice drukujące 3D wytwarzane addytywnie mają bardzo długi „czas drukowania”, a awarie będą spowodowane wewnętrznymi zatykaniami, uszkodzeniami otworów spowodowanymi uderzeniami o przeszkody na stole do drukowania, awariami kalibracji spowodowanymi przeciążonymi awariami żywotności wiązań piezoelektrycznych i innymi nieoczekiwanymi przyczynami. Zamienne głowice drukujące znajdują się na listach części zamiennych do większości drukarek 3D o długiej żywotności.

Mechanizmy czyszczące

Wideo: zakrywanie dysz głowicy drukującej gumową nasadką

Główną przyczyną problemów z drukowaniem atramentowym jest zasychanie atramentu na dyszach głowicy drukującej, co powoduje wysychanie pigmentów i barwników i tworzenie stałej bryły stwardniałej masy, która zatyka mikroskopijne kanały atramentu. Większość drukarek próbuje zapobiegać wysychaniu, zakrywając dysze głowicy drukującej gumowymi nasadkami, gdy drukarka nie jest używana. Nagłe przerwy w zasilaniu lub odłączenie drukarki przed założeniem nakładki na głowicę drukującą mogą spowodować pozostawienie głowicy drukującej w stanie otwartym. Nawet gdy głowica jest zatyczką, uszczelnienie to nie jest idealne i przez okres kilku tygodni wilgoć (lub inny rozpuszczalnik) może nadal wyciekać, powodując wysychanie i twardnienie atramentu. Gdy atrament zacznie się zbierać i twardnieć, może to mieć wpływ na objętość kropli, trajektorię kropli może się zmienić lub dysza może całkowicie przestać wyrzucać atrament.

Aby zwalczyć to wysychanie, prawie wszystkie drukarki atramentowe zawierają mechanizm ponownego nawilżenia głowicy drukującej. Zwykle do wykonania tego zadania nie ma oddzielnego źródła czystego rozpuszczalnika niezawierającego atramentu, dlatego do ponownego zwilżenia głowicy drukującej używany jest sam atrament. Drukarka próbuje uruchomić wszystkie dysze jednocześnie, a gdy atrament jest rozpylany, jego część przenika przez głowicę drukującą do suchych kanałów i częściowo zmiękcza utwardzony atrament. Po spryskaniu gumową wycieraczką przesuwa się po głowicy drukującej, aby równomiernie rozprowadzić wilgoć na głowicy drukującej, a wszystkie strumienie są ponownie uruchamiane, aby usunąć wszelkie grudki atramentu blokujące kanały.

Niektóre drukarki wykorzystują dodatkową pompę zasysającą powietrze, która wykorzystuje gumową nasadkę do zasysania atramentu przez mocno zatkany wkład. Mechanizm pompy ssącej jest często napędzany przez silnik krokowy podawania strony : jest on podłączony do końca wału. Pompa włącza się tylko wtedy, gdy wał obraca się do tyłu, stąd rolki odwracają się podczas czyszczenia głowicy. Ze względu na wbudowaną konstrukcję głowicy pompa ssąca jest również potrzebna do napełnienia kanałów atramentowych wewnątrz nowej drukarki oraz ponownego napełnienia kanałów między wymianami zbiorników z atramentem.

Profesjonalne wielkoformatowe drukarki atramentowe z atramentem utwardzanym rozpuszczalnikiem i promieniowaniem UV zazwyczaj zawierają tryb „czyszczenia ręcznego”, który umożliwia operatorowi ręczne czyszczenie głowic drukujących i mechanizmu zamykającego oraz wymianę piór wycieraczek i innych części używanych w zautomatyzowanych procesach czyszczenia. Objętość atramentu używanego w tych drukarkach często prowadzi do „nadmiernego rozpylania”, a tym samym do gromadzenia się zaschniętego atramentu w wielu miejscach, których zautomatyzowane procesy nie są w stanie wyczyścić.

Pojemnik konserwacyjny firmy Epson pełen zużytego atramentu

Atrament zużyty w procesie czyszczenia należy zebrać, aby zapobiec wyciekaniu atramentu do drukarki. Obszar zbierania nazywa się spluwaczką , aw drukarkach Hewlett Packard jest to otwarta plastikowa taca pod stacją czyszczenia/wycierania. W drukarkach Epson zazwyczaj znajduje się duża podkładka absorpcyjna w misce pod płytą podawania papieru. W przypadku drukarek, które mają kilka lat, zaschnięty atrament w spluwaczce często tworzy stos, który może się układać i dotykać głowic drukujących, powodując zacięcie drukarki. Niektóre większe profesjonalne drukarki korzystające z atramentów rozpuszczalnikowych mogą wykorzystywać wymienny plastikowy pojemnik na zużyty atrament i rozpuszczalnik, który należy opróżnić lub wymienić, gdy jest pełny.

Labiryntowe rurki wentylacyjne na górze zbiornika z 5-kolorowym atramentem Epson Stylus Photo. Długie kanały powietrzne są uformowane w górnej części zbiornika, a niebieska etykieta uszczelnia kanały w długie rurki. Żółta etykieta jest usuwana przed instalacją i otwiera końcówki rurki do atmosfery, dzięki czemu atrament może być rozpylany na papier. Usunięcie niebieskiej etykiety zniszczyłoby rurki i spowodowałoby szybkie odparowanie wilgoci.

Istnieje drugi rodzaj wysychania atramentu, któremu większość drukarek nie jest w stanie zapobiec. Aby atrament mógł wytrysnąć z wkładu, powietrze musi przedostać się, aby wyprzeć usunięty atrament. Powietrze dostaje się przez wyjątkowo długą, cienką rurkę labiryntową o długości do 10 cm (3,9 cala), która owija się w tę iz powrotem w poprzek zbiornika z atramentem. Kanał jest długi i wąski, aby ograniczyć parowanie wilgoci przez rurkę odpowietrzającą, ale pewne parowanie nadal występuje i ostatecznie wkład atramentowy wysycha od środka na zewnątrz. Aby zwalczyć ten problem, który jest szczególnie dotkliwy w przypadku profesjonalnych szybkoschnących atramentów solwentowych, wiele drukarek wielkoformatowych projekty wkładów zawierają atrament w hermetycznej, składanej torbie, która nie wymaga odpowietrznika. Torba po prostu kurczy się, aż wkład jest pusty.

Częste czyszczenie przeprowadzane przez niektóre drukarki może zużywać sporo atramentu i ma duży wpływ na określanie kosztu strony.

Zatkane dysze można wykryć, drukując standardowy wzór testowy na stronie. Niektóre metody obejścia oprogramowania są znane z przekierowywania informacji o drukowaniu z zatkanej dyszy do działającej dyszy.

Zmiany w dostarczaniu atramentu

Wkłady atramentowe to tradycyjna metoda dostarczania atramentu do głowicy drukującej. Drukarki atramentowe z systemem ciągłego atramentu (CISS) łączą głowicę drukującą ze zbiornikami lub opakowaniami z atramentem o dużej pojemności albo uzupełniają wbudowane wkłady za pomocą zewnętrznych zbiorników połączonych rurami, zwykle w konfiguracji modernizacyjnej . Drukarki Supertank — podzbiór drukarek CISS — mają zintegrowane zbiorniki z atramentem o dużej pojemności lub zestawy z atramentem i są ręcznie uzupełniane za pomocą butelek z atramentem. Kiedy systemy atramentowe Supertank są połączone z technologią jednorazowych głowic drukujących, wymienne wkłady są używane do wymiany wyczerpanych głowic drukujących.

Zalety

W porównaniu z wcześniejszymi, przeznaczonymi dla konsumentów kolorowymi drukarkami, drukarki atramentowe mają wiele zalet. Działają ciszej niż igłowe igłowe lub daisywheel . Mogą drukować drobniejsze, gładsze szczegóły dzięki wyższej rozdzielczości. Powszechnie dostępne są konsumenckie drukarki atramentowe o fotograficznej jakości druku.

W porównaniu z technologiami, takimi jak wosk termiczny , sublimacja barwnika i druk laserowy , drukarki atramentowe mają tę zaletę, że praktycznie nie wymagają czasu nagrzewania i często mają niższy koszt w przeliczeniu na stronę. Jednak niedrogie drukarki laserowe mogą mieć niższe koszty za stronę, przynajmniej w przypadku drukowania czarno-białego i ewentualnie w kolorze.

W przypadku niektórych drukarek atramentowych zestawy atramentów monochromatycznych są dostępne od producenta drukarki lub od dostawców zewnętrznych. Pozwalają one drukarce atramentowej konkurować z papierami fotograficznymi na bazie srebra, tradycyjnie używanymi w fotografii czarno-białej, i zapewniają ten sam zakres tonów: neutralny, „ciepły” lub „zimny”. Podczas przełączania między zestawami atramentów pełnokolorowych i monochromatycznych konieczne jest wypłukanie starego atramentu z głowicy drukującej za pomocą wkładu czyszczącego. specjalne oprogramowanie lub przynajmniej zmodyfikowany sterownik urządzenia , aby poradzić sobie z różnymi mapami kolorów .

Niektóre typy przemysłowych drukarek atramentowych umożliwiają obecnie drukowanie z bardzo dużą szybkością, w szerokich formatach lub w różnych zastosowaniach przemysłowych, od oznakowań, tekstyliów, nośników optycznych, ceramiki i druku 3D po zastosowania biomedyczne i obwody przewodzące. Wiodące firmy i innowatorzy w dziedzinie sprzętu to HP, Epson, Canon, Konica Minolta, FujiFilm, EFi, Durst, Brother, Roland, Mimaki, Mutoh i wiele innych na całym świecie.

Niedogodności

Wiele „inteligentnych” wkładów atramentowych zawiera mikroprocesor , który przekazuje szacowany poziom atramentu do drukarki; może to spowodować wyświetlenie przez drukarkę komunikatu o błędzie lub nieprawidłowe poinformowanie użytkownika, że ​​wkład atramentowy jest pusty. W niektórych przypadkach komunikaty te można zignorować, ale niektóre drukarki atramentowe odmawiają drukowania z wkładem, który deklaruje, że jest pusty, aby uniemożliwić konsumentom ponowne napełnianie wkładów. Na przykład Epsona osadza chip, który uniemożliwia drukowanie, gdy chip twierdzi, że kaseta jest pusta, chociaż badacz, który przejechał system, stwierdził, że w jednym przypadku mógł wydrukować do 38% stron dobrej jakości, mimo że chip stwierdził, że kaseta była pusty. Zewnętrzni dostawcy atramentu sprzedają wkłady atramentowe ze znacznymi rabatami (co najmniej 10–30% od cen wkładów OEM, czasami nawet do 95%, zwykle średnio około 50%), [potrzebne źródło], a także zestawy do i wkładami po jeszcze niższych cenach. „Inteligentne” wkłady atramentowe wielu dostawców zostały poddane inżynierii wstecznej . Obecnie można kupić niedrogie urządzenia, które niezawodnie resetują takie wkłady, aby zgłaszały się jako pełne, dzięki czemu można je wielokrotnie uzupełniać.

Bardzo wąskie dysze drukarki atramentowej są podatne na zatykanie. Atrament zużywany podczas ich czyszczenia — albo podczas czyszczenia wywoływanego przez użytkownika, albo w wielu przypadkach wykonywanego automatycznie przez drukarkę zgodnie z rutynowym harmonogramem — może stanowić znaczną część atramentu zużywanego w urządzeniu. Dysze głowicy drukującej można czyścić za pomocą specjalistycznych rozpuszczalników lub przez krótkie zanurzenie w ciepłej wodzie destylowanej (w przypadku atramentów rozpuszczalnych w wodzie).

Wysoki koszt wkładów atramentowych OEM i celowe przeszkody w ich uzupełnianiu zostały rozwiązane dzięki rozwojowi zewnętrznych dostawców atramentu. Wielu producentów drukarek zniechęca klientów do korzystania z atramentów innych firm, twierdząc, że mogą one uszkodzić głowice drukujące, ponieważ nie mają takiego samego składu jak atramenty OEM, powodować wycieki i generować wydruki gorszej jakości (np. z niewłaściwą gamą kolorów). Consumer Reports zauważył, że niektóre wkłady innych firm mogą zawierać mniej atramentu niż wkłady OEM, a tym samym nie przynosić żadnych oszczędności, podczas gdy firma Wilhelm Imaging Research twierdzi, że w przypadku atramentów innych firm żywotność wydruków może zostać znacznie zmniejszona. Jednak przegląd z kwietnia 2007 r. Wykazał, że w podwójnie ślepej próbie recenzenci generalnie preferowali wydruk wyprodukowany przy użyciu atramentu innej firmy zamiast atramentu OEM. Ogólnie rzecz biorąc, atramenty OEM przeszły znaczące testy niezawodności systemu z materiałami wkładu i głowicy drukującej, podczas gdy wysiłki badawczo-rozwojowe w zakresie kompatybilności materiałów atramentowych innych firm prawdopodobnie będą znacznie mniejsze. Niektórzy producenci drukarek atramentowych próbowali zapobiec ponownemu napełnianiu wkładów, stosując różne schematy, w tym dopasowując chipy do wkładów, które rejestrują, ile wydrukowano wkładu i zapobiegają działaniu ponownie napełnianego wkładu.

Gwarancja na drukarkę może nie obowiązywać, jeśli drukarka zostanie uszkodzona w wyniku użycia niezatwierdzonych materiałów eksploatacyjnych. W Stanach Zjednoczonych ustawa Magnuson-Moss Warranty Act jest prawem federalnym, które stanowi, że gwarancje nie mogą wymagać, aby w ich produktach były używane wyłącznie markowe części i materiały eksploatacyjne, jak sugerują niektórzy producenci drukarek. Nie będzie to jednak miało zastosowania, jeśli niezatwierdzone przedmioty spowodują uszkodzenie.

Trwałość

Dokumenty drukowane atramentowo mogą mieć słabą lub doskonałą trwałość archiwalną , w zależności od jakości użytych atramentów i papieru. Jeśli używany jest papier niskiej jakości, może on zżółknąć i ulec degradacji z powodu pozostałości kwasu w nieobrobionej masie celulozowej; w najgorszym przypadku stare druki mogą dosłownie rozpaść się na małe cząsteczki podczas dotykania. Wysokiej jakości wydruki atramentowe na papierze bezkwasowym mogą trwać tak długo, jak dokumenty pisane maszynowo lub odręcznie na tym samym papierze.

Ponieważ atrament używany w wielu tanich konsumenckich drukarkach atramentowych jest rozpuszczalny w wodzie, należy zachować ostrożność przy , aby uniknąć nawet najmniejszej kropli wilgoci, która może spowodować poważne „rozmycie” lub „przeciekanie . W skrajnych przypadkach nawet spocone opuszki palców podczas gorącej i wilgotnej pogody mogą powodować rozmazywanie się atramentów niskiej jakości. rozświetlacz na bazie wody markery mogą rozmyć dokumenty drukowane atramentowo i odbarwić końcówkę zakreślacza. Żywotność wydruków atramentowych wykonanych przy użyciu atramentów wodnych jest na ogół krótsza (chociaż dostępne są atramenty odporne na promieniowanie UV) niż wydruków wykonanych przy użyciu atramentów na bazie rozpuszczalników; jednak tak zwane „atramenty archiwalne” zostały wyprodukowane do użytku w maszynach wodnych, które zapewniają dłuższą żywotność.

Oprócz rozmazywania się, z czasem problemem może być stopniowe blaknięcie wielu atramentów. Żywotność druku w dużym stopniu zależy od jakości i składu atramentu. Najwcześniejsze drukarki atramentowe, przeznaczone do zastosowań domowych i małych biur, wykorzystywały atramenty barwnikowe. Nawet najlepsze atramenty barwnikowe nie są tak trwałe jak atramenty pigmentowe, które są obecnie dostępne dla wielu drukarek atramentowych. Wiele drukarek atramentowych wykorzystuje obecnie atramenty pigmentowe, które są wysoce wodoodporne: przynajmniej czarny atrament jest często oparty na pigmentach. Papier fotograficzny zabezpieczony żywicą lub silikonem jest szeroko dostępny po niskich kosztach i zapewnia pełną odporność na wodę i ścieranie mechaniczne w przypadku atramentów barwnikowych i pigmentowych. Sam fotopapier musi być przeznaczony do pigmentów lub tuszy barwnikowych, ponieważ cząsteczki pigmentu są zbyt duże, aby mogły przeniknąć przez warstwę ochronną fotopapieru zawierającą wyłącznie barwnik.

Najwyższej jakości wydruki atramentowe są często nazywane wydrukami „ giclée ”, aby odróżnić je od mniej trwałych i tańszych wydruków. Jednak użycie tego terminu nie gwarantuje jakości, a użyte atramenty i papier muszą zostać dokładnie zbadane, zanim archiwista będzie mógł polegać na ich długoterminowej trwałości.

Aby zwiększyć trwałość wydruków z drukarki atramentowej, należy poświęcić więcej uwagi wkładowi atramentowemu. Jednym ze sposobów postępowania z wkładami atramentowymi w drukarce atramentowej jest utrzymywanie temperatury samej drukarki. Nadmierne wahania temperatury otoczenia są bardzo niekorzystne dla wkładów atramentowych do drukarek. Użytkownik powinien zapobiegać przegrzaniu lub wychłodzeniu drukarki, ponieważ wkłady mogą wyschnąć. Aby zapewnić długotrwałą wydajność drukarki, użytkownik powinien zadbać o regularny i stały poziom temperatury.

Kompromisy w zakresie kosztów operacyjnych

Drukarki atramentowe używają atramentów na bazie rozpuszczalników, które mają znacznie krótsze daty ważności w porównaniu z tonerem laserowym, który ma nieokreślony okres przydatności do spożycia. Drukarki atramentowe mają tendencję do zatykania się, jeśli nie są używane regularnie, podczas gdy drukarki laserowe są znacznie bardziej tolerancyjne na przerywane użytkowanie. Drukarki atramentowe wymagają okresowego czyszczenia głowicy, które zużywa znaczną ilość atramentu i zwiększa koszty drukowania, zwłaszcza jeśli drukarka nie jest używana przez dłuższy czas.

Jeśli głowica drukarki atramentowej zostanie zatkana, w niektórych przypadkach dostępne są rozpuszczalniki do tuszu/środki do czyszczenia głowic innych firm oraz głowice zamienne. Koszt takich elementów może być niższy w porównaniu z jednostką transferową do drukarki laserowej, ale jednostka drukarki laserowej ma znacznie dłuższą żywotność między wymaganymi konserwacjami. Wiele modeli drukarek atramentowych ma obecnie zamontowane na stałe głowice, których nie można ekonomicznie wymienić, jeśli zostaną nieodwracalnie zatkane, co spowoduje złomowanie całej drukarki. Z drugiej strony projekty drukarek atramentowych, które wykorzystują jednorazową głowicę drukującą, zwykle kosztują znacznie więcej za stronę niż drukarki wykorzystujące głowice stałe. Z kolei drukarki laserowe nie mają głowic drukujących, które mogłyby się często zatykać lub wymieniać, i zwykle mogą wydrukować o wiele więcej stron między przeglądami.

Drukarki atramentowe tradycyjnie dawały wydruki lepszej jakości niż kolorowe drukarki laserowe podczas drukowania materiałów fotograficznych. Z biegiem czasu obie technologie znacznie się poprawiły, chociaż preferowane przez artystów wydruki giclée o najwyższej jakości wykorzystują zasadniczo wyspecjalizowany typ drukarki atramentowej o wysokiej jakości.

Model biznesowy

Mikroczipy z wkładów atramentowych Epson. Są to maleńkie płytki obwodów drukowanych ; osad czarnej żywicy epoksydowej pokrywa sam chip .

Typowy model biznesowy dla drukarek atramentowych obejmuje sprzedaż rzeczywistej drukarki po kosztach produkcji lub poniżej, przy jednoczesnym drastycznym podwyższeniu ceny (zastrzeżonych) wkładów atramentowych (model zysku zwany „modelem brzytwy i ostrzy” ) . Większość obecnych drukarek atramentowych próbuje wymusić wiązanie tego produktu za pomocą środków antykonkurencyjnych , takich jak mikroczipy we wkładach, aby uniemożliwić korzystanie z wkładów atramentowych innych firm lub wkładów ponownie napełnianych. Mikroczipy monitorują zużycie i informują drukarkę o pozostałym tuszu. Niektórzy producenci narzucają również „daty ważności”. Kiedy układ zgłasza, że ​​kaseta jest pusta (lub przeterminowana), drukarka przestaje drukować. Nawet jeśli wkład zostanie ponownie napełniony, mikroprocesor poinformuje drukarkę, że wkład jest pusty. W przypadku wielu modeli (zwłaszcza firmy Canon) stan „pusty” można zmienić, wprowadzając „kod serwisowy” (lub czasami po prostu ponownie naciskając przycisk „start”). W przypadku niektórych drukarek dostępne są specjalne „migacze” obwodów, które resetują ilość pozostałego atramentu do maksimum.

Niektórzy producenci, w szczególności Epson i Hewlett Packard , zostali oskarżeni o wskazanie, że wkład jest wyczerpany, podczas gdy pozostaje znaczna ilość atramentu. Badanie przeprowadzone w 2007 roku wykazało, że większość drukarek marnuje znaczne ilości atramentu, gdy deklarują, że wkład jest pusty. Stwierdzono, że we wkładach z pojedynczym atramentem pozostało średnio 20% atramentu, chociaż rzeczywiste wartości wahają się od 9% do 64% całkowitej pojemności wkładu, w zależności od marki i modelu drukarki. Problem ten dodatkowo komplikuje stosowanie jednoczęściowych wkładów wieloatramentowych, które są zgłaszane jako puste, gdy tylko jeden kolor się wyczerpie. Bardzo irytujące dla wielu użytkowników są drukarki, które odmawiają drukowania dokumentów wymagających tylko czarnego atramentu tylko dlatego, że jeden lub więcej wkładów z kolorowym atramentem jest zużytych.

W ostatnich latach wielu konsumentów zaczęło kwestionować praktyki biznesowe producentów drukarek, takie jak pobieranie do 8000 USD za galon (2100 USD za litr) za atrament do drukarek. Alternatywą dla konsumentów są tańsze kopie wkładów produkowane przez osoby trzecie oraz uzupełnianie wkładów przy użyciu zestawów do uzupełniania. Ze względu na duże różnice cen spowodowane narzutami OEM, wiele firm sprzedaje wkłady atramentowe innych firm. Większość producentów drukarek odradza ponowne napełnianie jednorazowych wkładów lub używanie nieoryginalnych wkładów do kopiowania i twierdzi, że użycie niewłaściwych atramentów może spowodować niską jakość obrazu ze względu na różnice w lepkości, które mogą wpływać na ilość atramentu wyrzucanego w kropli i spójność kolorów oraz mogą uszkodzić głowica drukująca. Niemniej jednak stosowanie alternatywnych wkładów i atramentów zyskuje na popularności, zagrażając modelowi biznesowemu producentów drukarek. Firmy drukarskie, np HP , Lexmark i Epson wykorzystały patenty i ustawę DMCA do wszczęcia pozwów przeciwko zewnętrznym dostawcom. W Stanach Zjednoczonych wszczęto antymonopolowy pozew zbiorowy przeciwko HP i firmie Staples z łańcucha dostaw biurowych, twierdząc, że firma HP zapłaciła firmie Staples 100 milionów dolarów za trzymanie niedrogich wkładów atramentowych innych firm z dala od półek.

W sprawie Lexmark Int'l przeciwko Static Control Components Sąd Apelacyjny Stanów Zjednoczonych dla Szóstego Okręgu orzekł, że obejście tej techniki nie narusza ustawy Digital Millennium Copyright Act . Komisja Europejska również uznał tę praktykę za antykonkurencyjną: zniknie ona w nowszych modelach sprzedawanych w Unii Europejskiej. Podczas gdy sprawa DMCA dotyczyła ochrony praw autorskich, firmy polegają również na ochronie patentowej, aby zapobiec kopiowaniu i uzupełnianiu wkładów. Na przykład, jeśli firma opracuje wszystkie sposoby, w jakie można manipulować swoimi mikroczipami i ponownie napełniać wkłady, i opatentuje te metody, może uniemożliwić komukolwiek ponowne napełnianie ich wkładów [ . Patenty chroniące konstrukcję ich wkładów uniemożliwiają sprzedaż tańszych kopii wkładów. W przypadku niektórych modeli drukarek (zwłaszcza tych firmy Canon) własny mikroczip producenta można wyjąć i zamontować w kompatybilnym wkładzie, unikając w ten sposób konieczności powielania mikroczipa (i ryzyka ścigania). Inni producenci osadzają swoje mikroczipy głęboko we wkładzie, starając się zapobiec takiemu podejściu.

W 2007 roku firma Eastman Kodak weszła na rynek drukarek atramentowych z własną linią drukarek wielofunkcyjnych opartych na modelu marketingowym różniącym się od dominującej praktyki sprzedaży drukarki ze stratą przy jednoczesnym osiąganiu dużych zysków z wymiany wkładów atramentowych. Kodak twierdził, że konsumenci mogą zaoszczędzić do 50 procent na drukowaniu, używając tańszych wkładów wypełnionych zastrzeżonymi barwnikami pigmentowymi firmy, unikając jednocześnie potencjalnych problemów związanych z atramentami innych marek. Strategia ta okazała się nieskuteczna i Kodak wycofał się z branży konsumenckich drukarek atramentowych w 2012 roku.

Nowszym rozwiązaniem jest drukarka supertank , która wykorzystuje zintegrowany system ciągłego atramentu . Drukarki Supertank charakteryzują się dużymi, zainstalowanymi na stałe zbiornikami z atramentem, które są napełniane butelkami z atramentem. Sama drukarka jest zwykle sprzedawana po znacznej cenie, ale butelki z atramentem są niedrogie i zawierają wystarczającą ilość atramentu, aby wydrukować tysiące stron. Drukarki Supertank są zwykle dostarczane z pełnymi butelkami atramentu w pudełku, co pozwala na drukowanie nawet przez dwa lata, zanim zbiorniki będą musiały zostać ponownie napełnione. Firma Epson była pionierem tej technologii, wprowadzając serię EcoTank, po raz pierwszy w Indonezji w 2010 r., z premierą w Ameryce Północnej w 2015 r. Koncepcja supertank okazała się sukcesem komercyjnym, a Canon i HP uruchomiły własne linie drukarek supertank pod nazwami MegaTank (Canon) i inteligentny czołg (HP).

Rodzaje drukarek

Profesjonalne modele

Oprócz powszechnie używanych małych drukarek atramentowych w domu i biurze istnieją profesjonalne drukarki atramentowe, niektóre do drukowania w formacie „szerokość strony”, a wiele do drukowania w dużym formacie. Format szerokości strony oznacza, że ​​szerokość druku mieści się w zakresie od około 8,5–37 cali (22–94 cm). „Wielkoformatowy” oznacza szerokość druku w zakresie od 24" do 15' (około 60 cm do 5 m). Najczęstszym zastosowaniem drukarek o szerokości strony jest drukowanie wysokonakładowych komunikatów biznesowych, które nie wymagają wysokiej jakości układu i koloru. Szczególnie z dodatkiem zmiennych danych technologii, drukarki o szerokości strony są ważne w rozliczeniach, znakowaniu i zindywidualizowanych katalogach i gazetach. Zastosowanie większości drukarek wielkoformatowych to drukowanie grafiki reklamowej; aplikacją o mniejszej objętości jest drukowanie dokumentów projektowych przez architektów lub inżynierów. Ale obecnie istnieją drukarki atramentowe do cyfrowego druku na tekstyliach o szerokości do 64 cali z dobrym obrazem w wysokiej rozdzielczości 1440 × 720 dpi.

Innym specjalistycznym zastosowaniem drukarek atramentowych jest tworzenie kolorowych odbitek próbnych dla zadań drukowania tworzonych cyfrowo. Takie drukarki są zaprojektowane tak, aby dawały dokładne odwzorowanie kolorów, jak będzie wyglądał ostateczny obraz („dowód”), gdy praca zostanie ostatecznie wyprodukowana na prasie wielkonakładowej, takiej jak czterokolorowa offsetowa prasa litograficzna. Przykładem jest drukarka Iris , której wydruki są tym, dla czego ukuto francuski termin giclée .

Największym dostawcą jest Hewlett-Packard , który zaopatruje ponad 90 procent rynku drukarek do drukowania rysunków technicznych. Główne produkty z Designjet to Designjet 500/800, seria drukarek Designjet T (w tym T1100 i T610), Designjet 1050 i Designjet 4000/4500. Mają także HP Designjet 5500, sześciokolorową drukarkę używaną zwłaszcza do drukowania grafiki, a także nową drukarkę Designjet Z6100, która znajduje się na szczycie gamy HP Designjet i jest wyposażona w ośmiokolorowy system atramentów pigmentowych.

Epson , Kodak i Canon również produkują drukarki szerokoformatowe, sprzedawane w znacznie mniejszych ilościach niż standardowe drukarki. Epson ma wokół siebie grupę trzech japońskich firm, które używają głównie piezoelektrycznych głowic drukujących i atramentów Epson: Mimaki, Roland i Mutoh .

Firma Scitex Digital Printing opracowała szybkie drukarki atramentowe o zmiennych danych do druku produkcyjnego, ale sprzedała swoje dochodowe aktywa związane z technologią firmie Kodak w 2005 r., która obecnie sprzedaje drukarki jako systemy drukujące Kodak Versamark VJ1000, VT3000 i VX5000. Te drukarki rolkowe mogą drukować z prędkością do 305 m na minutę.

Profesjonalne, wysokonakładowe drukarki atramentowe są produkowane przez wiele firm. Ceny tych drukarek mogą wahać się od USD do 2 milionów USD. Szerokości karetki w tych jednostkach mogą wynosić od 54 cali do 192 cali (około 1,4 do 5 m), a technologie atramentowe zmierzały w kierunku utwardzania rozpuszczalnikiem, ekorozpuszczalnikiem i utwardzaniem UV, a ostatnio skupiono się na tuszu na bazie wody (wodnym) zestawy. Główne zastosowania, w których te drukarki są używane, to ustawienia zewnętrzne na billboardach, bokach ciężarówek i zasłonach ciężarówek, grafika budowlana i banery, podczas gdy wyświetlacze wewnętrzne obejmują wyświetlacze w punktach sprzedaży, wyświetlacze podświetlane, grafiki wystawowe i grafiki muzealne.

Główni dostawcy profesjonalnych drukarek wielkoformatowych i wielkonakładowych to: EFI , LexJet, Grapo, Inca, Durst, Océ , NUR (obecnie część Hewlett-Packard ), Lüscher, VUTEk, Scitex Vision (obecnie część Hewlett-Packard), Hewlett-Packard ), Mutoh , Mimaki, Roland DG, Seiko I Infotech, IQDEMY, Leggett and Platt, Agfa, Raster Printers, DGI i MacDermid ColorSpan (obecnie część Hewlett-Packard ), swissqprint, SPGPrints (dawniej Stork Prints ), MS Systemy drukowania i magazyn mediów cyfrowych.

Wielofunkcyjne atramentowe drukarki fotograficzne SOHO

Wielofunkcyjne drukarki atramentowe SOHO do drukowania zdjęć wykorzystują do 6 różnych atramentów:

• Kanon: cyjan, żółty, magenta, czarny, pigmentowy czarny, szary. 1 pl termiczny.
• Epson: cyjan, żółty, magenta, jasnobłękitny, jasnopurpurowy, czarny. Zmienna piezoelektryczna 1,5 pl. Również z drukowaniem na papierze A3 lub faksem i dwustronnym automatycznym podajnikiem dokumentów.

Profesjonalne atramentowe drukarki fotograficzne

Drukarki atramentowe do profesjonalnego drukowania zdjęć wykorzystują do dwunastu różnych atramentów:

• Canon: fotomagenta, fotobłękit, żółty, magenta, cyjan, czerwień, czerń fotograficzna, czerń matowa, szary plus niebieski, fotoszary i jeden optymalizator nasycenia barwy dla nasycenia czerni i jednolitego połysku lub jasnoszary, ciemnoszary i jeden optymalizator chrominancji lub zielony, niebieski i szary fotograficzny. 4pl termiczne.
• Epson (10 kolorów z 12): żywa magenta, żółty, turkusowy, pomarańczowy, zielony, żywa jasna magenta, jasnobłękitny, jasna czerń, czerń matowa lub czerń fotograficzna oraz nieodwracalny wybór jasno-jasnoszarego lub fioletowego (V nie dla zdjęcie). Zmienna piezoelektryczna 3,5 pl.
• HP: magenta, żółty, czerwony, zielony, niebieski, jasnopurpurowy, jasnobłękitny, szary, jasnoszary, czarny matowy, czarny fotograficzny i jeden wzmacniacz połysku. 4 pl termiczne.

Mogą wydrukować zdjęcie o rozdzielczości 36 megapikseli na papierze fotograficznym A3 bez obramowania z rozdzielczością 444 ppi .

Kompaktowe drukarki fotograficzne

Kompaktowa drukarka fotograficzna to samodzielna drukarka atramentowa przeznaczona do wykonywania odbitek 4 × 6 lub 2 × 3 cale z aparatów cyfrowych . Działa bez użycia komputera. Jest również znany jako przenośna drukarka fotograficzna lub drukarka migawkowa. Kompaktowe drukarki fotograficzne pojawiły się na rynku wkrótce po tym, jak popularność domowego drukowania zdjęć wzrosła na początku XXI wieku. Zostały zaprojektowane jako alternatywa dla wywoływania zdjęć lub drukowania ich na standardowej atramentowej drukarce fotograficznej.

Większość kompaktowych drukarek fotograficznych może drukować tylko zdjęcia o wymiarach 4 cale × 6 cali (100 mm × 150 mm). Biorąc pod uwagę to ograniczenie, nie mają one na celu zastąpienia standardowych drukarek atramentowych. Wielu producentów reklamuje koszt strony zdjęć wydrukowanych na ich maszynach; teoretycznie przekonuje to ludzi, że mogą drukować własne zdjęcia tak samo tanio, jak w sklepach detalicznych lub za pośrednictwem usług drukowania online. Większość kompaktowych drukarek fotograficznych ma podobną konstrukcję. Są to małe jednostki, zwykle z dużymi wyświetlaczami LCD aby umożliwić ludziom przeglądanie i edytowanie ich zdjęć, tak jak można to zrobić na komputerze. Opcje edycji są zwykle nieco zaawansowane, pozwalając użytkownikowi na przycinanie zdjęć, usuwanie efektu czerwonych oczu, dostosowywanie ustawień kolorów, a także inne funkcje. Kompaktowe drukarki fotograficzne zazwyczaj oferują wiele opcji połączeń, w tym USB i większość formatów kart pamięci .

Kompaktowe drukarki fotograficzne są obecnie produkowane przez większość czołowych producentów drukarek, takich jak Epson , Canon , HP , Lexmark czy Kodak . Chociaż w ostatnich latach zyskały one na popularności, nadal stanowią stosunkowo niewielką część rynku drukarek atramentowych. LG Pocket Photo wykorzystuje papier termiczny Zink , który zawiera substancje chemiczne osadzone na każdym papierze fotograficznym bez atramentu, a obraz pojawia się wraz z ciepłem.

Inne zastosowania

W patencie US 6,319,530 opisano „Metodę fotokopiowania obrazu na jadalnej wstędze do dekorowania mrożonych wypieków”. Innymi słowy, niniejszy wynalazek umożliwia wydruk atramentowy kolorowej fotografii spożywczej na powierzchni tortu urodzinowego . Wiele piekarni wykonuje obecnie tego rodzaju dekoracje, które można drukować za pomocą jadalnych atramentów i dedykowanych drukarek atramentowych. Druk jadalnym atramentem można to zrobić przy użyciu zwykłych domowych drukarek atramentowych, takich jak drukarki Canon Bubble Jet z zainstalowanymi wkładami z jadalnym atramentem, oraz przy użyciu papieru ryżowego lub arkuszy lukier.

Drukarki atramentowe i podobne technologie są wykorzystywane do produkcji wielu mikroskopijnych przedmiotów. Zobacz Systemy mikroelektromechaniczne .

Drukarki atramentowe są używane do tworzenia ścieżek przewodzących dla obwodów i kolorowych filtrów w wyświetlaczach LCD i plazmowych.

Drukarki atramentowe, zwłaszcza modele produkowane przez Dimatix (obecnie część Fujifilm), Xennia Technology i Pixdro, są dość powszechnie używane w wielu laboratoriach na całym świecie do opracowywania alternatywnych metod osadzania, które zmniejszają zużycie drogich, rzadkich lub problematycznych materiałów. Drukarki te były używane do drukowania polimerów, makrocząsteczek, kropek kwantowych, nanocząstek metalicznych i nanorurek węglowych. Zastosowania takich metod drukowania obejmują organiczne tranzystory cienkowarstwowe, organiczne diody elektroluminescencyjne, organiczne ogniwa słoneczne i czujniki.

Technologia atramentowa jest wykorzystywana w rozwijającej się dziedzinie biodruku . Wykorzystuje się je również do produkcji OLED .

Zobacz też

• Drukarka Supertank
• Druk krawędziowy
• Atramentowe ogniwo słoneczne
• Technologia atramentowa
• Transfer atramentowy
• Inteligentna technologia przeplatania
• Normy ISO dla kolorowych drukarek atramentowych
• Druk laserowy
• Memjet
• Mikrofluidyka
• Towarzystwo Nauki i Technologii Obrazowania
• Tonejet
• przypinanie UV
• Drukarka wodna

Dalsza lektura

•   Hutchings, Ian M.; Martin, Graham D., wyd. (Grudzień 2012). Technologia atramentowa do produkcji cyfrowej . Cambridge: Wiley. ISBN 978-0-470-68198-5 .

Linki zewnętrzne

• Druk atramentowy , film informacyjny z University of Sheffield