В одно и то же время независимо друг от друга HP и Canon разработали технологию термической печати с помощью чернил. Они вывели на рынок свои разработки под марками IncJet — термоструйная (НР) и BubbleJet — пузырьковоструйная (Canon). Несмотря на то, что скорость и качество печати с тех пор существенно выросли, а все современные принтеры печатают теперь в цвете, основополагающие принципы печати с течением времени почти не изменились.
Наряду с упомянутыми термоструйными технологиями используется и еще одна механическая технология печати, основанная на применении пьеэоэлементов. Ее можно встретить лишь в принтерах фирмы Epson.
Современный струйный принтер работает следующим образом: шаговый мотор протягивает через принтер бумагу; одновременно с этим поперек листа в горизонтальном направлении движется печатающая головка, приводимая в движение тем же шаговым мотором. Через микроотверстия, которые называются соплами, на бумагу выпрыскиваются чернила. В результате согласованного движения бумаги и печатающей головки, в нужное время и в нужное место «выстреливающей» строго определенное количество капель, на бумаге возникает изображение.
Рассмотрим, чем отличается термическая печать от пьезоэлектрической.
При термической печати чернила из сопла выталкиваются за счет быстрого нагревания чернил. Для этого в канале каждого сопла имеется термоэлемент (резистор) размером примерно 30х30 мкм. Когда к нему прикладывается напряжение, он моментально разогревается до температуры примерно 300°С. Это приводит к возникновению парового пузырька в канале сопла и скачкообразному повышению давления в нем, которое можно сравнить с микровзрывом. Он-то и выбрасывает из сопла каплю чернил.
После того как паровой пузырек вытолкнул каплю из сопла, она со скоростью 54 км/ч устремляется на бумагу. В этот момент напряжение перестает подаваться на термоэлемент, в канале сопла возникает разрежение, которое засасывает очередную порцию чернил, выстреливаемую в следующий момент. Весь процесс — от прикладывания напряжения к термоэлементу до засасывания очередной порции чернил и готовности к следующему «выстрелу» — длится менее 80 микросекунд. Величина этого промежутка и определяет скорость печати головки, то есть максимальное количество капель, выдаваемых ею за единицу времени.
В 1984 году, появились первые принтеры Epson на пьезоэлементах. Электромеханические печатающие головки на пьезоэлементах имеют сложную конструкцию и требуют больших затрат при изготовлении, чем термоструйные, производство которых из кремниевых пластин обходится намного дешевле. Впрочем, эти затраты оправдываются большим сроком эксплуатации. Сегодня практически только Epson производит принтеры с печатающими головками на пьезокристаллах. Они не нагревают чернила, следовательно, внутри сопел не образуется «нагар», как это происходит при термической печати. Фактически пьезоголовку можно сравнить с миниатюрным механическим насосом.
Из самого названия становится понятно, что главную роль в печатающей головке данного типа играют пьезокристаллы. Они имеют свойство деформироваться при прикладывании к ним электрического напряжения. Механическая деформация кристалла используется для создания в сопле давления, необходимого для выталкивания чернил. В каждое сопло устанавливается пьезокристалл в форме диска. В зависимости от полярности (плюс или минус) приложенного напряжения этот диск изгибается либо в одном, либо в другом направлении. При этом пьезокристалл давит на мембрану, которая, в свою очередь, выталкивает из сопла чернила. Процесс деформации длится всего пять микросекунд, что позволяет добиться очень высокой скорострельности» печатающей головки и производительности принтера в целом.