На сегодняшний день на рынке существует несколько конкурирующих технологий струйной печати, каждая из которых поддерживается своим альянсом производителей. Наиболее распространенными методами струйной печати являются термальный, пузырьковый и пьезоэлектрический. В принципе, все три способа имеют под собой общую теоретическую базу, которая была заложена еще в 1833 году. Тогда один французский исследователь обнаружил, что капли жидкости, выпускаемые через мельчайшее отверстие, получаются идеально равными. Несколько десятилетий спустя это явление было описано математически, однако первые коммерческие реализации появились лишь в 1951 году в лабораториях компании Siemens. Впрочем, методы струйной печати того времени были далеки от идеала и мало похожи на современные аналоги. В 1960-х годах появилась так называя «непрерывная струйная печать». С помощью волн давления поток капель поддерживался непрерывным, однако им можно было управлять, подавая на часть потока электрический заряд. В результате заряженные капли отклонялись от прямой траектории и попадали не на бумагу, а в специальный коллектор, откуда возвращались в резервуар с чернилами (система рециркуляции чернил). Позднее данный метод был усовершенствован для печати в нескольких градациях серого. Однако с непрерывной струйной печатью было далеко не все ладно: механизм рециркуляции часто давал сбои, да и стоимость самого принтера находилась неприлично далеко от бюджетного сектора.

Альтернативой непрерывной печати стал метод, который можно назвать «капля по требованию» (Drop-On-Demand в английском варианте). Как легко догадаться из названия, он отличался тем, что поток чернил был непостоянным – капли выпускались только тогда, когда это требовалось. Конечно, первые Drop-On-Demand-принтеры также не были лишены своих недостатков: форсунки (тончайшие каналы, через которые вылетают капли) с досадной регулярностью засорялись, да и качество печати уступало непрерывному методу. С другой стороны, новая технология была на порядок дешевле своего предшественника – ей не требовались никаких систем рециркуляции, никаких механизмов подачи заряда, поэтому методом Drop-On-Demand заинтересовалось сразу несколько крупных компаний, включая Siemens, Canon, Hewlett-Packard, Epson и некоторые другие, и к началу 1980-х годов технология стала вполне конкурентоспособной. За последующие годы струйная печать преодолела не одну ступень эволюции, и на сегодняшний день ее можно считать идеальной ровно настолько, насколько это требуется подавляющему большинству домашних пользователей.

Технологии струйной печати

Все современные методы струйной печати построены по сходному принципу. Печатающая головка содержит в себе определенное количество микроскопических камер для чернил, каждая из которых соединена с собственной форсункой и одновременно с основным резервуаром чернил (картриджем). Сам процесс печати происходит достаточно просто: в требуемой камере создается избыточное давление, выталкивающее чернила через форсунку наружу, после чего камера заполняется новой порцией чернил, затем процедура повторяется вновь и вновь. Каждый цикл приводит к образованию точки на поверхности бумаги, соответственно, тысячи и тысячи таких точек формируют заветное изображение. Собственно, различие в технологиях струйной печати в первую очередь заключается в способе создания избыточного давления и в способе подкачки в камеру следующей дозы чернил.

Начнем с термального и пузырькового методов. Оба они основываются на физическом эффекте расширения жидкости при молниеносном повышении температуры. Для нагревания печати в камеру помещается электрод, который при подаче электрического тока всего за несколько миллионных долей секунды разогревает чернила до температуры порядка 500 градусов. Чернила моментально вскипают, из-за чего в камере появляется пузырек воздуха, который, расширяясь, создает колоссальное давление и выталкивает чернила наружу. После чего камера вновь заполняется чернилами через капилляры, идущие к картриджу. Термальный и пузырьковый метод весьма похожи друг на друга, и отличаются различными вариантами расположения нагревательных элементов и положением сопел относительно форсунок. Термального метода придерживается компания Hewlett-Packard, а пузырькового – Canon и Lexmark.

Пьезоэлектрический метод работает благодаря другому физическому эффекту – особому свойству пьезокристаллов изменять свою форму под действием электрического тока. Образование капли происходит следующим образом: при подаче напряжения пьезоэлемент выгибается и давит на мягкую стенку камеры (так называемую диафрагму), что и выталкивает чернильную каплю через сопло. Сразу после вылета капли на пьезокристалл поступает противоположное напряжение, заставляющее его выгнуться в обратную сторону, затягивая за собой диафрагму и засасывая в камеру новую порцию чернил. Все просто как апельсин. Главным приверженцем данного метода является компания Epson.

Термальный и пузырьковый методы печати имеют несколько второстепенных отличий от пьезоэлектрической струйной печати. В первую очередь, нагревательная система и по размеру меньше, и намного дешевле. Однако постоянные воздействия высоких температур не самым лучшим образом сказываются на сроке службе печатающей головки: оказывается, что она может продержаться немногим дольше нескольких картриджей. Хотя на выручку приходит тот факт, что ее себестоимость настолько мала, что печатающую головку можно просто встроить в картридж и выкидывать вместе с ним по окончанию чернил. Напротив, у пьезоэлектрических принтеров печатающая головка является неотъемлемой частью принтера – она намного надежнее, и ее ресурс сопоставим с продолжительностью жизни самого принтера, так что годовая гарантия на принтер включает бесплатный сервис для печатающей головки. Поэтому картридж для данных принтеров является всего лишь резервуаром для хранения чернил (конечно, не совсем, но об этом позже), и обходится покупателю в среднем на 20-30% меньше. Между прочим, цветной картридж со встроенной печатающей головкой по традиции содержит в себе резервуары с чернилами сразу нескольких цветов, и если один из цветов закончится раньше других, на свалку приходится отправлять далеко не пустой картридж. В то же время пьезоэлектрический принтер может похвастаться раздельными картриджами для всей линейки принтеров.

Кроме того, отсутствие нагревательных элементов добавляет в копилку пьезоэлектрического принтера еще несколько преимуществ. В частности, на выбор предлагается больший ассортимент различных чернил, например, уникальные пигментные, разработанные в лаборатории Epson и подходящие для печати на любых носителях. Тем более, не все жидкости (читай – чернила) будут счастливы от нагрева, пусть и кратковременного, так что перед производителями пьезоэлектрических принтеров открывается больший простор для всевозможных экспериментов.

Кстати, если вернуться к основам работы печатающей головки, то стоит заметить важную особенность пьезокристаллов: чем выше подаваемое напряжение, тем сильнее они изгибаются, следовательно, регулируя уровень электрического импульса, можно просто и элегантно управлять размером капли. Зачем это нужно? Большими каплями гораздо удобнее и быстрее заполнять однотонные области, а маленькие капли использовать лишь для прорисовки тонких деталей. Таким образом, скорость печати одной страницы данным способом будет заметно выше, чем при постоянном маленьком размере капель. В принципе, и другие методы струйной печати позволяют варьировать размер капли, однако такие «трюки» у них выходят не столь удачно, да и для этого требуется усложнять конструкцию печатающей головки, например, добавляя дополнительные нагревательные элементы. Плюс ко всему, при давлении пьезокристалла поведение сформировавшийся капли будет вполне предсказуемым, в то время как процесс моментального нагрева имеет скорее взрывоподобный характер, и при неудачном стечении обстоятельств помимо основной капли на бумагу могут попасть и нежелательные мелкие брызги (они же капли-сателлиты).

Чернильные вопросы

Как уже упоминалось выше, печатающая головка пьезоэлектрического принтера является весьма дорогостоящим, сложным и к тому же довольно хрупким механизмом. В случае ее выхода из строя, замена может обойтись чуть ли не в половину стоимости всего принтера. Поэтому с ней следует обращаться в точности по инструкции, а именно, не протирать спиртом, не пытаться прочищать сопла иголочкой и не делать прочих необдуманных поступков, и тогда принтер прослужит долго и будет радовать отличным качеством отпечатков. Однако здесь следует сделать небольшую оговорку, эталонная работа принтера обещается лишь при использовании оригинальных картриджей Epson. Производители не могут гарантировать работоспособность с использованием сторонних расходных материалов, точнее, тебе могут гарантировать, что после попытки печати непонятными чернилами ты наверняка лишишься гарантии :). Вот так вот. На такие меры пришлось пойти после подсчета статистики, указывающей на то, что вплоть до 90% всех поломок печатающих головок происходит по вине низкопробных чернил. Действительно, несложно представить, что будет, если чернила окажутся неоднородного состава с примесью всяких мелких инородных частиц. В лучшем случае это просто отразится на качестве печати – хуже, когда часть форсунок временно забьется и на листе появятся непропечатанные области. Ну и совсем плохо, если засор каналов сам собой не рассосется, и тогда вернуть печатающую головку к жизни можно будет лишь в сервисном центре за отдельную плату, да и то не факт. Как ни странно, такие неприятности – совсем не редкость, ведь непонятно в каких условиях собираются неоригинальные картриджи, тем более если название фирмы-производителя ты видишь в первый раз. Примером для подражания здесь можно считать компанию Epson, производящую свои картриджи в помещениях с крайне высоким уровнем чистоты (так называемые Cleanroom), для сравнения, требования по стерильности в операционных больницы неизмеримо ниже.

На самом деле такое отношение к качеству оригинальных картриджей неудивительно, ведь если поломка произойдет по вине фирменных чернил, принтер придется ремонтировать бесплатно по гарантии. Чуть меньшее зло, которое может поджидать в сторонних картриджах, – пузырьки воздуха, попавшие в чернила. Они, конечно, печатающую головку не испортят, но могут в неудачный момент попасть вместо чернил в форсунку и подпортить печатаемый документ. Проблема злосчастных воздушных пузырьков решается в Epson использованием вакуумных упаковок для картриджей. Другое преимущество картриджей Epson заключается во внутреннем разделении на несколько камер. Это сделано для того, чтобы красящие частицы, имеющие неприятную особенность оседать на дно, не застаивались, и во время печати циркулировали по картриджу, непрерывно перемешиваясь и приводя чернила в однородное состояние. Мало какие картриджи, кроме родных, могут похвастаться таким устройством.

Впрочем, если посмотреть на борьбу с неоригинальными картриджами немного с другой стороны, то несложно догадаться, почему производители столь рьяно защищают свои фирменные расходные материалы. Ведь ни для кого не секрет, что основной доход компании получают не от продажи принтеров, а именно от реализации картриджей. Сегодня принтеры стоят настолько дешево, что самая бюджетная модель обходится немногим дороже комплекта из шести картриджей (заметь, в одном картридже всего один цвет). Поэтому производители всеми силами пытаются бороться со сторонними производителями чернил и заправщиками картриджей. Иногда для защиты от перезаправки в картриджи даже встраивают специальные чипы. Однако запретить другим выпускать картриджи или разубедить пользователей использовать неоригинальные чернила вряд ли когда-либо получится. Действительно, среди сторонних картриджей достаточно брака, запросто можно найти такие, которые, прямо как суррогатный алкоголь, могут привести к летальному исходу для принтера. Однако это вовсе не означает, что все альтернативные чернила настолько ужасны и абсолютно непригодны для использования. Есть пара приличных фирм, продукцией которых можно пользоваться без особой опаски, причем разница в цене по сравнению с оригинальными картриджами может достигать и двукратного, и трехкратного разрыва. Правда, после установки даже хороших сторонних картриджей заметно нарушается цветопередача – это происходит из-за того, что каждый конкретный цвет несколько отличается от цвета чернил Epson (так как их формула является секретом компании). К счастью, это можно исправить, подобрав оптимальные настройки драйвера. Впрочем, заниматься подстройкой цветов вручную – занятие весьма долгое и кропотливое, так что лучше попытаться найти готовые файлы настроек для конкретного типа чернил в Интернете.

Заметим, проблема с некачественными чернилами в основном характерна лишь для стационарных печатающих головок. Для термальных или пузырьковых принтеров использование низкосортного или перезаправленного картриджа приведет максимум к тому, что либо качество печати будет никуда не годным, либо ты сам перепачкаешься в чернилах – вряд ли удастся сломать подобным образом принтер.