Термическая струйная печать. Термическая струйная печать что это такое. Печатающая головка Lexmark

Что такое пьезоэлектрическая струйная печать?

Струйные принтеры работают на одной из двух технологий. Первая — термоструйная: выброс красителя на рабочую поверхность происходит под воздействием температуры. При второй краситель переносится на поверхность под давлением, которое возникает при колебаниях мембраны. Именно она называется пьезоэлектрической печатью. Давайте рассмотрим ее особенности.

В зависимости от способа подачи чернил процесс может быть непрерывным (постоянная подача чернил) и импульсным (подача капель регулируется, задаются временные интервалы). В первом случае достигается высокая скорость нанесения изображения, во втором — точность параметров.

Печатающая головка Epson

Головка печатающего механизма состоит из сопел, диаметр которых меньше толщины человеческого волоса. Она движется перпендикулярно запечатываемому материалу и оставляет на нем краску. Так получаются качественные изображения с высокой детализацией и четкостью.

Суть технологии

Пьезоэлектрическая струйная печать получила свое название из-за пьезокристаллов. Технология используется с 70-х годов прошлого столетия, хотя изобретена была практически на сто лет раньше. Ее открытие принадлежит П. Кюри и Ж. Кюри.

Суть пьезоэффекта ученые описали следующим образом: на кристаллических телах под давлением возникают противоположные по знаку электрозаряды. Если не давить на эти тела, а растягивать их, то заряды сменят свой знак на противоположный. При смене положительного заряда на отрицательный кристаллы меняются в размере и действуют как поршень, выдавливая краску из сопел.

На практике это означает, что к пьезоэлементам можно подвести переменный ток, под воздействием которого они будут сжиматься и расширяться, создавая колебания. Для получения желаемого изображения достаточно менять электрическое поле. Объем капли варьируется и зависит от диаметра сопел печатающей головки, давления, размера эжекционной камеры.

Высокая детализация изображений позволяет распечатывать фото на специальной бумаге

Развитие технологии компанией Epson

Принцип пьезоэлектрической струйной печати в принтерах реализован и запатентован компанией Epson. Она выпустила оборудование, работающее по этой методике в конце двадцатого столетия.

На начальном этапе развития метода в головку устройства встраивали кристаллические пластины. Позже их заменили пластинчатыми пьезопреобразователями. C 1994 года такими ламелями стали оснащать все устройства Epson серии Stylus. Компании принадлежит монопольное право производства подобного оборудования. Для этого представителям Epson пришлось получить несколько тысяч патентов в разных странах.

Несмотря на то что пьезометодику отождествляют с именем Epson, первые устройства такого типа были созданы компанией Siemens в 1977 году. В них роль преобразователя выполняли пьезотрубочки.

Пьезоэлектрический струйный принтер Epson

Особенности печати на струйных принтерах

Пьезопреобразователи пластинчатого типа пришли на смену трубчатым и плоским. Они компактны, обеспечивают высокочастотное распыление красителя.

Современные принтеры оснащены пьезопреобразователями пластинчатого типа, чувствительными к электрическим импульсам. При электрическом заряде они прогибаются и давят на мениск резервуара с чернилами. Резервуар выталкивает краску на бумагу.

После этого преобразователь приводится в обратное движение и уводит за собой мениск. Резервуар увеличивается в размере, за счет чего создается тяга и он снова наполняется чернилами.

Печать на струйных принтерах имеет такие особенности:

  • Контроль мениска. Благодаря активному контролю и отсутствию нагрева в системе из сопел выделяются только основные капли, без так называемых «сателлитов». Изображение получается четкими, с хорошо очерченными контурами. Улучшается цветопередача.
  • Настройку объема капель. При меньшем объеме капель повышается качество, но снижается производительность. Регулируя их размер, удается выбрать оптимальное соотношение между продолжительностью процесса и характеристиками отпечатка.
  • Нанесения краски микрокаплями. Так удается добиться максимально высокого разрешения, однако опция есть только у устройств, печатающих с разрешением 2880х1440 dpi.

Объем микрокапель в принтерах Epson составляет 2 пл. Это наименьший показатель для струйного оборудования. У принтеров Lexmark размер капли достигает 3 пл, у HP – 4 пл.

Еще одна особенность пьезоэлектрической струйной печати — чернила. В них нет добавок и присадок, как, например, в чернилах для термоструйных устройств. Составы различаются по электропроводности, степени вязкости, они не взаимозаменяемы.

Емкости с чернилами прилагаются к принтеру, но их можно купить и отдельно

Преимущества и недостатки пьезопечати

С помощью пьезоэлектрической технологии удается взять под контроль весь процесс струйной печати — от выбора объема капли и толщины струи, до скорости выброса чернил на бумагу. Эта возможность позволяет более точно выбирать настройки под определенные задачи, материалы и форматы полиграфии.

К другим преимуществам пьезопечати относят:

  • высокое качество, естественную цветопередачу — походит для изготовления фотографий;
  • надежность системы — головка устанавливается непосредственно на принтер, а не на сменный картридж, благодаря чему служит долго;
  • возможность работы с разными изображениями — достигаются нужные характеристики картинки;
  • энергоэффективность — в отличие от матричных принтеров, для перемещения печатающей головки не требуется прилагать особых усилий, так как у нее небольшая масса.

При этом технология не лишена недостатков. Порой для получения качественного результата необходимо, чтобы печатающая головка прошла по рабочей поверхности несколько раз. Это повышает стоимость и увеличивает срок печати.

При смене картриджей существует риск попадания воздуха в сопла. Они закупориваются, и качество печати заметно снижается. Для исправления ситуация требуется очистка механизма.

Картриджи для принтера Epson Stylus

К печатным материалам предъявляют особые требования. Так как чернила достаточно жидкие, на рыхлой бумаге они могут расплываться и контуры изображения будут нечеткими. Поэтому лучше использовать носители высокого качества, например, мелованную бумагу.

Читать еще:  Стадиями гражданского судопроизводства являются

Несколько лет назад компания Epson разработала новые чернила, которыми можно печатать практически на любой бумаге. Они устойчивы к УФ-излучению и влаге.

Смотрите видеообзор пьезоэлектрического струйного принтера Epson L800:

Способы печати: пьезоструйная, термоструйная, лазерная, матричная, светодиодная

Давно ушли в историю деревянные или свинцовые клише для печати. Сегодня набор и воспроизведение текста не составляет труда при достойном обеспечении процесса высокопроизводит ельной техникой. Как ни странно, свобода выбора породила другую проблему – какой аппарат лучше, во сколько обходится его обслуживание и какова его ремонтопригоднос ть. Ответы на эти вопросы завязаны на технологиях печати.

Матричная технология

Старый заслуженный способ, несмотря на свою медлительность и громкое стрекотание, не потерявший актуальность. Использует принцип печатной машинки, основные детали:

печатная лента с нанесенной краской;

ударный элемент, в данном случае игольчатая матрица.

Эта технология оказалась востребована для печати документов, бланков или чеков. Матрица, набранная из иголок (9, 12, 14, 18 или 24), формирует отпечаток продавливанием, такие надписи исправить без последствий невозможно.

Благодаря конструктивной простоте, матричные принтеры очень дешевы и имеют высокую ремонтопригоднос ть, но для использования в доме или в офисе, совершенно непривлекательны . Обслуживание заключается в смене красящей ленты, которая тоже невысока по стоимости.

Струйные технологии печати

Хотя метод распада струи жидкости на отдельные капли известен давно, применять в печатных технологиях его начали после изобретения компактных подогревателей и пьезокристаллов. В зависимости от способа выдавливания чернил струйная печать бывает:

Оба вида печати основаны на получении микроскопической капли чернил, подающейся через специальное сопло.

Пьезоструйная печать

Эта технология использует ударное воздействие на красящий состав. Пластинчатый пьезокристалл работает в печатающей головке как поршень. На ударную пластину подается ток определенной силы и периода, это заставляет элемент изгибаться и выталкивать жидкость.

Регулирование силы подаваемого воздействия, дает возможность изменять размер и скорость выхода капли из сопла. Пьезоэлектрическ ая печатающая головка отличается высокой точностью подачи чернил, запланированного объема, в определенное место.

Печатающая головка с пьезоэлементом, имеет высокую стоимость, но ее ресурс очень велик. В конструкции, сама головка и резервуар, подающий чернила, разделены. Это позволяет снизить стоимость обслуживания принтера.

Для плотного и частого режима работы, предлагаются принтеры с ресурсами печатающей головки более 10 лет и с продублированным и электрическими контактами, имеющей тефлоновое покрытие сопла. При регулярном техническом обслуживании, такой аппарат прослужит долго.

Термоструйная печать

Как понятно из обозначения технологии, чернила разогреваются, а избыточный объем жидкости выдавливается через дюзы. Разогрев производится терморезисторами , расположенными над каждым капилляром, до температуры около 500 ° C . Скорость воспроизведения и выдавливания капель очень высока. Поэтому такие печатающие головки имеют средний ресурс работы.

Конструктивно способ термопечати, основанный на высокой температуре, различается только местом расположения разогревающего элемента. В технологии Bubble Jet терморезистор находится в самом сопле, а в Thermal In — jet расположен за ним.

Если в предыдущих технологиях термопечати, на бумагу попадает микроскопическая капелька, то в способе Drop-on-demand на нее роняется пузырек пара. Отличается она еще и меньшей температурой нагрева резистора.

Главным недостатком таких аппаратов признается низкая скорость печати и возможность засорения чернильных капилляров при длительном простое. Чаще всего производители устанавливают печатающие элементы в сменном картридже.

Хотя по способу нанесения жидкости на бумагу обе технологии имеют струйный принцип, состав чернил по химико-физически м свойствам у них сильно отличается. Использование чернил, предназначенных для одного способа печати в другом, может вывести из строя принтер. Подобный казус может случиться и при неожиданной потере электропитания аппарата, вязкая жидкость прикипает к внутренней поверхности сопла.

Несмотря на это, такие принтеры незаменимы в печати фотоснимков, иллюстраций. Жидкие чернила качественнее смешиваются и показывают высокий уровень цветопередачи.

Фотоэлектронная технология печати

Принцип получения отпечатков в этой технологии, использует нанесение разнополярных зарядов на светочувствитель ный барабан и тонер. Поверхность барабана покрыта полупроводниковы м слоем и чувствительна к световому лучу. С помощью луча, подаваемого на поверхность через систему призм и зеркал, на носителе формируется рисунок, конфигурация которого задается программой.

Далее, на минимальном расстоянии от барабана, проворачивается магнитный валик с красящим порошком. Тонер имеет заряд обратный заряду светочувствитель ного элемента, поэтому порошок притягивается к заряженным полупроводникам барабана, в местах обозначенным лучом света. Изображение закрепляется при пропускании бумаги через два валика, один из которых производит нагрев листа.

По приборам, испускающим свет, фотоэлектронные печатающие устройства делят на лазерные и светодиодные принтеры.

Лазерная печать

В этой технологии используется один источник, выпускающий лазерный луч. Световой поток, проходя через призмы и отражаясь от зеркала, формирует контуры рисунка на полупроводниково й поверхности барабана.

Таким образом, единственный луч пробегает по всей длине барабана и оставляет изображение из заряженных полупроводников. Нанесение информации производится построчно.

Светодиодная печать

Здесь, в качестве источника света, используется светодиодная линейка. Количество световых элементов на ней может достигать 10 тысяч.

Засветка контура производится одновременно по всей длине строки. Светодиоды ответственные за формирование точки загораются по сигналу контроллера. Свет, проходя через оптоволоконные линзы, засвечивают запрограммирован ные участки. Последующие действия механизма принтера одинаковы в обоих случаях.

Фотоэлектронные принтеры отличаются высокой стоимостью из-за большого количества программируемых элементов.

Плоттеры — технологии струйной печати

Разработка первых устройств для печати больших форматов началась еще в середине прошлого века. Тогда стали появляться перьевые модели плоттеров, работавшие по принципу штриховой графики и способные печатать только черно-белые изображения. Производство первых струйных плоттеров началось в 70-х годах вместе с разработкой принципиально новой печатающей головки, которая вместо иголок имела сопла диаметром в десятые доли миллиметра.

Читать еще:  Статусы о том что не хочу жить. Статусы про всё надоело я устал, устала. Статусы грустные про жизнь

Пройдя путь технологической эволюции, в наши дни плоттеры могут использовать различные принципы печати — многие производители стараются модернизировать методы таким образом, чтобы их продукция отличалась от конкурентов и была наиболее качественной.

В зависимости от способа подачи чернил на бумагу, различаются несколько технологий печати.

Термоструйная печать

Принцип термоструйной печати основан на технологии выталкивания чернил наружу при помощи высокой температуры. В стенку чернильной камеры встроен нагревательный элемент. Под воздействием тока чернила моментально разогреваются до 500 градусов, после чего часть из них испаряется. Пар создает высокое давление, которое выталкивает каплю наружу. Затем чернила в камере остывают, образуя зону пониженного давления, которая втягивает в камеру новую порцию расходного материала.

К достоинствам термоструйной технологии относятся высокая скорость печати и низкая стоимость расходных материалов (печатающая головка встроена в сменный картридж). Минусы же будут заметны только тем, кто предъявляет повышенные требования к качеству отпечатков — в большинстве случаев цветопередача и четкость изображения может уступать другим технологиям.

Тем не менее выпуском термоструйного оборудования занимаются многие именитые производители — на рынке широко представлены плоттеры HP и плоттеры Lexmark, которые используют именно эту технологию.

Пьезоэлектрическая печать

В устройствах пьезоэлектрической печати для выталкивания чернил не используется высокая температура — капли «выстреливаются» с помощью пластины, приводимой в действие пьезоэлектрическим кристаллом, который деформируется от напряжения. Одной из ключевых особенностей этой технологии является возможность изменения фактического размера капли.

Качество печати у таких плоттеров на порядок выше: они могут воспроизводить изображения с высоким разрешением, сохраняя должный уровень детализации и цветопередачи. Кроме того, многие специалисты полиграфической отрасли отмечают, что плоттеры, использующие пьезоэлектрический метод печати, гораздо более надежны в эксплуатации, чем их термоструйные аналоги.

К недостаткам этого оборудования можно отнести высокую стоимость расходных материалов (в частности, той самой печатающей головки). Также необходимо с особым вниманием отнестись к обслуживанию плоттера — если он не будет использоваться на протяжении длительного времени, велика вероятность закупорки сопел чернилами и поломки печатающей головки.

Несмотря на то, что этот тип оборудования занимает меньшую долю ассортимента — около 25% от общего числа широкоформатной печатной техники, его активно используют некоторые именитые производители. Особыми успехами в освоении пьезоэлектрического метода могут похвастаться плоттеры Epson, которые активно эксплуатируются профессиональными фотографами и полиграфистами.

Пузырьково-струйная печать

Оригинальное изобретение компании Canon — технология Bubblejet является еще одним способом термоструйной печати. Для выталкивания печатающего материала используется метод непрямого нагрева: капля выталкивается пузырьком газа, образующимся при нагреве чернил.

У этой технологии есть ряд плюсов, благодаря которым она стала одной из ведущих на рынке устройств широкоформатной печати:

  • цена — простая и надежная конструкция сопла позволяет снизить стоимость всего устройства:
  • низкий уровень шума — струйные плоттеры, использующие пузырьковый метод печати, почти не издают звуков при работе;
  • разрешение — сопла в таких плоттерах обычно располагаются близко друг к другу, что позволяет делать отпечатки с высоким разрешением;
  • качество печати — сложные оттенки и переходы достигаются смешением разных цветов, а так же сгущением или рассеиванием точек цвета в нужном фрагменте рисунка. В итоге качество печати максимально приближено к продукции, производимой на профессиональном офсетном оборудовании.

Помимо плоттеров Canon, технология Bubblejet также используется в плоттерах Xerox, и многие пользователи этого широкоформатного оборудования уже смогли по достоинству оценить ее преимущества.

Оригинальные технологии

Крупнейшие мировые производители плоттеров и прочего оборудования для полиграфии постоянно проводят работы по созданию новых авторских технологий печати. Помимо упомянутой Bubblejet от Canon на рынок уверенно выходит еще один метод термоструйной печати — Scalable Printing Technology (SPT), разработанный Hewlett-Packard.

Эта технология также будет интересна тем, кто желает добиться исключительной цветопередачи и высокого качества печатной продукции. Данная технология получила название масштабируемой: печатная головка в таких плоттерах HP не сменная и представляет собой конструкцию с огромным количеством дюз — по 650 на каждый из 6 цветов. Чернила подаются с рекордной для подобного оборудования скоростью — до 36 000 капель в секунду. Данный метод печати максимально приближен по качеству и экономичности к пьезоэлектрическому, что делает струйные плоттеры HP одними из лучших в своем классе.

Кроме того, в SPT-плотерах применяются специальные мелкодисперсионные чернила, которые обеспечивают реалистичную цветопередачу. Стойкость к выцветанию у таких чернил, как обещает производитель, достигает 115 лет.

Считается, что пьезоэлектрическая печать дает более «гладкие», фотографические изображения. Поэтому она лучше подходит для интерьерной, демонстрационной графики — там, где изображение будет близко к зрителю. При этом она сложнее и дороже, чем термоструйная технология, подходящая для печати больших рекламных конструкций, не требующих предельной детализации. В реальности неподготовленным глазом рассмотреть разницу между термоструйной и пьезоэлектрической печатью не так-то просто, поскольку постепенно обе эти технологии начинают уравниваться в качестве отпечатков.

Узнать дополнительную информацию об этих технологиях, получить профессиональные рекомендации по выбору оборудования, а также купить струйный плоттер нужной конфигурации вы сможете, обратившись за консультацией к нашим специалистам.

Связаться с менеджерами отдела продаж можно по многоканальному телефону (495) 228-20-11 (для московских клиентов) или позвонив на бесплатный номер 8-800-333-10-11 (для региональных клиентов).

Как работает струйный принтер

Струйный принтер со встроенной СНПЧ — Epson M100

Печатающая головка устройства оснащена множеством микроскопических отверстий, называемых дюзами, или соплами, через которые на бумагу, пластик или другой материал попадают чернила. ПГ перемещается вдоль неподвижного листа, не касаясь его поверхности, и выстреливает капельками красителя.

Концепция струйной печати появилась еще в XIX веке, а в 1951 году компания Siemens запатентовала струйный принтер, основанный на технологии непрерывной подачи чернил (Continuous Ink Jet).

Читать еще:  Сценарий ухода на пенсию женщины прикольный. Проводы на пенсию женщины: шуточный сценарий от коллег. Сценки для проводов на пенсию женщины

Непрерывная подача

Метод строится на постоянном выталкивании краски через сопла насосом высокого давления. На уровне дюз струя чернил разбивается на множество капель акустической волной, создаваемой пьезоэлектрическим кристаллом. Одновременно капли, которые не должны попасть на бумагу, отклоняются электростатической системой и по специальному резервуару поступают обратно. В процессе печати используется относительно малое количество капель, основная масса возвращается для повторного использования.

Технология имеет определенные преимущества:

  • сопла не пересыхают, так как чернила проходят через них постоянно;
  • сила выброса капель велика и печать возможна при значительном расстоянии от печатающей головки до бумаги;
  • добавление в состав чернил летучих растворителей позволяет капле долететь до нужного места и быстро высохнуть.

Такие принтеры продолжают использоваться в медицине как самописцы, в промышленности – для маркировки товаров, упаковок. Но они имеют и существенные недостатки:

  • растворитель, входящий в состав чернил, испаряется при непрерывной циркуляции через сопла и возврата по специальному желобу, и краситель становится вязким, что требует постоянного контроля и разбавления;
  • принтеры громоздки и очень дороги.

Подача по требованию

Сотрудники компаний Siemens, Canon, HP несколько лет занимались разработками технологии, позволяющей сделать принтер не таким сложным и большим. Задача, которую они хотели решить, должна была позволить капле чернил поступать через сопло только тогда, когда это действительно необходимо. Все три команды добились успеха.

Первой свой принтер PT-80 представила компания Siemens в 1977 году. По разработанной технологии капельки чернил в нужное время попадали на бумагу при помощи пьезоэлектронных трубок. Через два года компания Canon закончила разработку способа нагревания красителя термоэлементами и назвала его BubbleJet или метод газовых пузырьков. Практически одновременно завершила проект компания HP, использовавшая в своих исследованиях тот же принцип. Но технология несколько иная и, естественно, команда придумала другое название: падение по требованию, или Drop-on-demand.

Метод основан на использовании термических элементов, нагревающихся при прохождении через них электрического тока до 500 °C. Чернила вскипают, образующийся газовый пузырь выдавливает через сопло капельку краски. После прекращения нагревания пузырек опадает и в камеру поступает новая порция красителя.

Высокое качество печати текста, линий, гистограмм, но несколько размытое графическое изображение в области сплошного наполнения, объясняется наличием вырывающихся из сопла брызг, сопровождающих основную каплю чернил. Термический принцип работы струйного принтера предъявляет определенные требования к составу краски:

  • совместимость с материалами, из которых изготовлены другие детали печатающей головки;
  • водная основа, позволяющая образовываться газовым пузырькам;
  • способность выдерживать температуру нагрева и при этом не расслаиваться, не оставлять нагара, не воспламеняться.

Drop-on-demand

Нагревательный элемент находится непосредственно напротив дюзы, газовые пузырьки двигаются в одном направлении с чернилами, а не выдавливают краситель в сторону, как по методу BubbleJet.

Это не единственное отличие. Нагрев термоэлемента здесь происходит до температуры 650° C, что заставляет чернила вскипать, и вырываться через сопло в газообразном состоянии. Такие облачка пара делают более четкой печать в области сплошного заполнения, что является явным преимуществом по сравнению с технологией газовых пузырьков.

Существенный недостаток обоих методов: печатающая головка быстро выходит из строя в результате постоянного воздействия на детали высоких температур. Размер и стоимость нагревательной системы невелики, что позволило производителям совместить ПГ и картридж. Потребителям предлагается выбрасывать расходник по окончании чернил.

Многие пользователи заправляют картриджи самостоятельно или устанавливают СНПЧ, но особой долговечности головки ждать не приходится именно из-за метода печати. Владельцам термоструйных принтеров производства Canon, HP, Lexmark особенно важно следить за уровнем чернил. Именно краситель выступает как охлаждающая жидкость, и при печати пустым картриджем ПГ наверняка выйдет из строя без возможности восстановления.

Пьезоэлектрический метод

Пьезоэлектрическая печатающая головка

Компания Epson разработала собственную технологию, основанную на расширении пьезокристалла под воздействием электрического тока. Получив импульс, пьезоэлемент деформируется и приводит в действие вибропластину, или диафрагму, которая оказывает давление на чернильную камеру, выдавливая через сопла каплю. При этом температура значительно не меняется, что способствует продолжительности срока службы печатающей головки. Это важно, так как ПГ сложна и является неотъемлемой частью устройства. Конечно, у любого струйного принтера может засохнуть печатающая головка, если она долго не работала, или картриджи были заправлены неподходящими чернилами. Но для принтеров производства Epson очень велика вероятность успешного восстановления детали.

Управление формой капли

Цветное изображение более четкое и контрастное, что объясняется тем, как работает струйный принтер с пьезоэлектрической схемой подачи чернил. Сразу после выталкивания мембраной капли через сопло, на пьезокристалл поступает противоположный импульс, заставляющий вибропластину выгнуться в обратном направлении. Чернильная камера увеличивается, что позволяет не только впустить в нее следующую порцию краски из картриджа, но и затянуть обратно чернила, следующие за каплей и предотвратить образование капелек-сателлитов. Именно такие внеплановые брызги чернил, следующие за основным выбросом, делают слегка размытой печать сплошных графических изображений термоструйными принтерами.

Качество печати фотографий повышается при уменьшении капли. В термических головках эта задача решается изменением размера дюз. Для пьезоэлектрической технологии диаметр сопла неважен, достаточно контролировать силу тока, чтобы выбрасывался соответствующий объем красителя. Печать всего изображения микрокаплями размером в 1 пиколитр, как это происходит на термоструйных принтерах, занимает много времени.

Формирование капель разного размера

Пьезотехнология позволяет использовать капли разных размеров по мере необходимости: при печати зоны сплошного заполнения – большие, для мелких деталей или оттенков – маленькие. За один проход каретки могут выбрасываться капли трех размеров, что существенно увеличивает скорость печати.

Производство пьезоэлектрической печатающей головки значительно дороже термической, однако технология позволяет обеспечить длительный срок службы и высокое качество печати.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector