Termalna inkjet i piezoelektrična štampa - prednosti i nedostaci. Tipovi inkjet štampe: termalni inkjet i piezoelektrični

Inkjet štampači su danas među najpopularnijim među potrošačima. Štoviše, u većini slučajeva se takav pisač kupuje kao periferija za kućni računar. Za to postoje razlozi, a prije svega niska cijena i mogućnost štampanja dokumenata u boji. U međuvremenu, prema navodima prodavaca brojnih salona kompjuterske opreme, većina korisnika ima više nego nejasnu predstavu o principima inkjet štampe. Ako je njihovim vlasnicima sve manje-više jasno sa radom matričnih ili laserskih štampača, onda, u pravilu, za inkjet štampače mogu reći samo da se slika tamo formira prskanjem malih kapi mastila na papir.

Za početak, vjerojatno je vrijedno objasniti što je takav indikator kao dpi, koji je, ispostavilo se, važniji od, na primjer, brzine ispisa. DPI (dot per inch, odnosno dots inch) je takozvani broj kapi po inču, funkcija frekvencije kojom se kapi izbacuju i brzine kojom se glava štampača kreće duž horizontalne ose. Kontrolirana mlaznica u određenim trenucima diskretno izbacuje kapljice tinte i tako povlači liniju. Glavni izazov za proizvođača štampača je kombinacija kvaliteta (maksimalna kapljica po redu) i brzine (minimalna kapljica po redu za postizanje veće brzine). Brzina izbacivanja kapljice je od 10 do 20 hiljada u sekundi. Promjenom ove frekvencije ili brzine kojom se pomiče nosač glave za štampanje, moguće je postići optimalnu horizontalnu gustinu kapljica, a time i kvalitet štampe.

Rezolucija je parametar određen veličinom kapljica tinte. Prilikom primjene manjih kapljica, jasnoća slike će biti veća u poređenju s jednakom površinom ispunjenom manjim brojem većih kapljica. Jasno je da će u ovom slučaju veći kvalitet zahtijevati manju brzinu ispisa i obrnuto.

Inkjet štampači se razlikuju po načinu štampanja.

Tri glavne metode štampanja su prilično rasprostranjene.

Termalna inkjet štampa

Razvoj tehnologije termičke inkjet štampe započeo je 1984. godine. Tada su pioniri bili HP i Canon. Ali stvari su išle sporo i dugo se nije moglo doći do potrebnih rezultata. Tek 1990-ih je konačno bilo moguće postići prihvatljiv nivo kvaliteta, brzine i cene. Lexmark se kasnije pridružio HP-u i Canonu kako bi dalje razvijao termalne štampače, što je dovelo do današnjih štampača visoke rezolucije.

Kao što naziv govori, termičko (točnije, elektrotermalno) formiranje mlaza zasniva se na povećanju temperature tekućeg mastila pod dejstvom električne struje. Ovo povećanje temperature osigurava grijaći element koji se nalazi u komori za izbacivanje. Kada se zagreje, deo mastila isparava, višak pritiska se brzo stvara u komori, a mala kap mastila se izbacuje iz komore za izbacivanje kroz preciznu mlaznicu. U roku od jedne sekunde, ovaj proces se ponavlja mnogo puta. Najvažnija stvar za uspjeh ove tehnologije. ovo je da se što preciznije odabere konfiguracija komore za izbacivanje, kao i prečnik i tačnost mlaznice. Na ponašanje mastila tokom zagrevanja i izbacivanja iz mlaznice, zajedno sa karakteristikama samog mastila (njegov viskozitet, površinski napon, sposobnost isparavanja, itd.), utiču i karakteristike kanala koji vodi do mlaznice i izlazna tačka do mlaznice. Od velikog značaja za obezbeđivanje pravilnog izbacivanja mastila iz mlaznice su i priroda promene meniskusa mastila u mlaznici nakon izbacivanja i ponovno punjenje komore za izbacivanje. Razmotrimo detaljnije faze formiranja i izbacivanja kapi. Formiranje termalnog ink jeta počinje u glavi za štampanje kertridža. Električni impuls stvara toplinski tok na grijaćim elementima ekvivalentan više od dvije milijarde vati po kvadratnom metru. To je oko 10 puta veće od protoka na površini Sunca. Međutim, budući da je trajanje toplotnog impulsa samo 2 milioniti deo sekunde, iako temperatura u ovom trenutku raste brzinom od 300 miliona stepeni u sekundi, površina grejnog elementa ima vremena da se zagreje samo do oko 600°. C tokom ovog vremena. Budući da je zagrijavanje izuzetno brzo, u stvarnosti temperatura na kojoj tinta više ne može postojati kao tekućina postiže se samo u sloju debljine manje od milionitog dijela milimetra. Na ovoj temperaturi (približno 330°C), tanak sloj mastila počinje da isparava i mehur se istiskuje iz mlaznice. Mjehur pare nastaje na vrlo visokoj temperaturi, pa je tlak pare u njemu oko 125 atmosfera, tj. četiri puta veći pritisak koji stvaraju moderni benzinski motori sa unutrašnjim sagorevanjem. Takav mehur, koji ima ogromnu energiju, djeluje poput klipa, izbacuje mastilo iz mlaznice na stranicu brzinom od 500 inča u sekundi. Dobijeni pad teži samo 18 milijarditih dela grama. Komandama drajvera štampača, nekoliko stotina mlaznica se može istovremeno aktivirati u bilo kojoj kombinaciji. Rezervoari iz kojih se mastilo dovodi u glavu štampača mogu se podeliti na dva konstruktivna tipa. Prvo, široko se koristi monoblok sistem, koji kombinuje integrisani rezervoar za mastilo i jedinicu za izbacivanje. Prednost ima to što se glava za štampanje menja svaki put kada se menja rezervoar za mastilo, što pomaže u održavanju visokog kvaliteta štampe. Osim toga, jednostavnije je u dizajnu i lakše je izvršiti zamjenu. U drugom, složenijem sistemu, glava štampača je odvojena od rezervoara za mastilo, a samo se ovaj rezervoar zamenjuje kada je prazan. Pena u rezervoaru za mastilo deluje kao sunđer koji apsorbuje tečno mastilo, tako da se mastilo neprekidno dovodi u glavu štampača, a nema ni neželjenog gravitacionog curenja iz kertridža niti curenja mastila iz same glave štampača. Na bazi monoblok kertridža postoje električni kontakti i glava za štampanje. ključni element čitavog procesa inkjet štampe; mastilo se dovodi do glave štampača kroz niz kanala koji dolaze iz rezervoara. Proizvodnja glava za štampanje. to je složen proces koji se izvodi na mikroskopskom nivou, gdje se tačnost mjerenja određuje mikronima. Glavni materijali koji se koriste za komoru za izbacivanje, kanal za mastilo, elektronski kontrolni krug i grejne elemente slični su onima koji se koriste u industriji poluprovodnika, gde se najtanji provodljivi metalni i izolacioni slojevi precizno laserski obrađuju. Ova tehnologija zahtijeva velika ulaganja kako u razvoj tako i u proizvodnju, a to je jedan od glavnih razloga zašto se vrlo malo kompanija upušta u ovu oblast. Glava za štampanje je skup mnogih mikro-setova koji se sastoje od komora za izbacivanje i pripadajućih mlaznica, raspoređenih u šahovnici kako bi se povećala vertikalna gustina mlaznica. Ovakvim rasporedom mlaznica broj mlaznica na udaljenosti od oko 1,27 cm može dostići 208, kao što je slučaj, na primjer, kod crnih kertridža Lexmark Z modela, tako da se može postići rezolucija od 1,44 miliona tačaka. . Kvalitet štampe određuju mnogi faktori, ali su glavni. to su veličina tačke, vertikalna gustina tačaka i učestalost izbacivanja kapljica kroz mlaznicu; Upravo su ti pokazatelji glavni kriteriji za daljnji rad na glavama za štampanje, bilo da se radi o termalnim ili piezoelektričnim glavama. Termičke glave imaju neke prednosti u odnosu na elektromehaničke, jer je ključna tehnologija njihove proizvodnje slična onoj koja se koristi u proizvodnji mikroprocesorskih čipova i drugih poluvodičkih elektronskih proizvoda. Brzi napredak u ovim oblastima koristi termalnoj tehnologiji, a u narednim godinama se mogu očekivati ​​još veće rezolucije i veće brzine štampanja. Termalna inkjet štampa ima nekoliko prednosti u odnosu na konkurentsku piezo tehnologiju. Na primjer, jednostavnost dizajna i bliska analogija s proizvodnjom poluvodiča: to znači da će granični trošak proizvodnje ovdje biti niži nego kod konkurentske tehnologije. Konfiguracija komora za izbacivanje omogućava da se mlaznice postave bliže jedna drugoj, što omogućava postizanje veće rezolucije.

Piezoelektrična tehnologija

Piezoelektrični sistem, kreiran na bazi elektromehaničkog uređaja i doveden u komercijalnu spremnost od strane Epsona, prvi put je upotrebljen u Epson inkjet štampačima ne tako davno. 1993. godine. Piezotehnologija se zasniva na svojstvu nekih kristala, nazvanih piezokristali (primer su kvarcni kristali u uobičajenim kvarcnim satovima), da se deformišu pod uticajem električne struje; dakle, termin definiše elektromehanički fenomen. Ovo fizičko svojstvo omogućava da se neki materijali koriste za stvaranje minijaturne "pumpe za mastilo" u kojoj pozitivna na negativna promjena napona uzrokuje da se mala količina tinte sabije i snažno izbaci kroz otvorenu mlaznicu. Kao i kod formiranja mlaznice mastila usled termičkih efekata, veličina kapi je i ovde određena fizičkim karakteristikama komore za izbacivanje i pritiskom koji se u ovoj komori stvara usled deformacije piezokristala. Promjena veličine kapljice vrši se promjenom veličine struje koja teče kroz mehanizam za izbacivanje. Kao i kod termalnih štampača, frekvencija piezoelektričnog izbacivanja zavisi od potencijalne frekvencije električnih impulsa, koja je zauzvrat određena vremenom koje je potrebno da se kamera vrati u „mirno“ stanje, kada je napunjena mastilom i spreman za naredni ciklus rada. Piezo tehnologija je veoma pouzdana, što je veoma važno jer glava štampača, iz čisto ekonomskih razloga, ne može biti deo zamenjivog kertridža sa mastilom, kao u termalnim sistemima, već mora biti čvrsto povezana sa štampačem. I za termičke i za piezoelektrične sisteme, performanse određuju mnogi faktori. Mogućnost promjene veličine tačke daje piezo tehnologiji određene prednosti. S druge strane, piezo tehnologija se suočava s nekim čisto fizičkim ograničenjima. Na primjer, velika veličina elektromehaničke komore za izbacivanje znači da vertikalna gustina mlaznica mora biti manja od one kod termalnih parnjaka. Ovo ne samo da ograničava izglede za dalji razvoj, već takođe znači da je za postizanje veće rezolucije i ujednačenosti štampanja visokog kvaliteta potrebno više prolaza glave za štampanje preko iste stranice.

Stacionarna glava štampača je donekle isplativa jer se ne mora zameniti. Međutim, ova prednost je djelimično nadoknađena rizikom od ulaska zraka u sistem prilikom zamjene kertridža. Ovo začepljuje mlaznice, smanjuje kvalitetu štampe i zahteva nekoliko ciklusa čišćenja da bi se vratile normalne performanse sistema. Još jedno dosadašnje ograničenje za piezo sisteme tiče se upotrebe mastila na bazi boja: kada se koriste boje (pigmentne) boje koje su kvalitetnije, ali imaju i veću gustinu, postoji i rizik od začepljenja mlaznica. Piezoelektrična glava za štampanje, zasnovana na prethodnoj tehnologiji, ima niže troškove razvoja, ali je primetno skuplja za proizvodnju. Trenutno su prednosti piezoelektričnih glava, kao što su visoka pouzdanost i mogućnost promjene veličine kapi, vrlo značajne i omogućavaju proizvodnju proizvoda vrlo visokog kvaliteta. Međutim, kako cijena termalnih inkjet štampača nastavlja da pada i oni sve više preuzimaju tržište početnih štampača, ostaje tržište srednjeg i vrhunskog tržišta za piezo sisteme.

Bubble jet štampa

Canon Bubble-Jet princip bubble-jet štampe, izumljen kasnih 70-ih, genijalno je jednostavan. U svakoj mlaznici, najtanjem kanalu u kojem se formiraju kapljice mastila, nalazi se mikroskopski grijač. Električni impulsi koji se primjenjuju na nju uzrokuju ključanje tinte uz stvaranje mjehurića zraka, a ti mjehurići svakim impulsom istiskuju jednake količine tinte iz mlaznice. Zagrevanje prestaje, mehur nestaje, nova porcija mastila se uvlači u mlaznicu i spremna je za novi ciklus!

Međutim, trebalo je oko 8 godina da prvi bubble inkjet štampač postane dostupan korisnicima. 1981. obećavajuća Canon Bubble-Jet tehnologija je prvi put predstavljena na Canon Grand sajmu i odmah je privukla pažnju stručnjaka. Ali tek 1985. godine pojavio se prvi komercijalni model monohromatskog štampača Canon BJ-80, a prvi BJ štampač u boji BJC-440 (format A2, 400 dpi) pojavio se 1988. godine.

Do određenog perioda, riječ "štampanje" se povezivala ili sa radom štamparije, ili sa laserskim stalnim radnjama u velikim kancelarijama. Inkjet štampa je bila drugačija po tome što je to bio proces prenošenja slike ili teksta pomoću ploče sa mlaznicom i tečne boje.

Čini se da je koncept inkjet štampe počeo da se koristi tek nedavno, nakon što su inkjet štampači postali dostupni prosečnom korisniku. Međutim, istorija njihovog razvoja obuhvata skoro 200 godina.

Slika ispod ilustruje evoluciju inkjet štampe od njenog početka do danas.

Faze razvoja inkjet štampe

Teorijski razvoj

Teorijska osnova tehnologije inkjet štampe seže u 1833. Tada je Felix Savard, francuski fizičar i izumitelj, otkrio zanimljiv obrazac: kao rezultat prskanja tekućine kroz rupe mikroskopskog promjera (mlaznice), formiraju se savršeno ujednačene kapi. I samo 45 godina kasnije, 1878. godine, ovaj fenomen je matematički opisao Lord Reilly, dobitnik Nobelove nagrade.

Međutim, ranije, 1867. godine, William Thompson je patentirao ideju kontinuiranog dovoda tinte (Continuous Ink Jet). Koristio je elektrostatičke sile da kontroliše prskanje mastila i tečne boje na papir. Na osnovu ovog principa, William Thompson je dizajnirao snimače neophodne za rad električnih telegrafa.

Kontinuirano štampanje

Značajna za tehnologiju inkjet štampe bila je 1951. - Siemens je dobio patent za inkjet štampač, prvi te vrste. Zasnovan je na tehnologiji kontinuiranog dovoda mastila. Nešto kasnije, mnogi svjetski proizvođači opreme za štampanje usvojili su ovu tehnologiju i nastavili je poboljšavati.

Preteče modernih inkjet štampača bili su prilično glomazni, opremljeni raznim cilindrima, pumpama i drugim pokretnim dijelovima, hiroviti za upotrebu i, osim toga, koštali su mnogo novca. Takvi štampači su radili veoma sporo, i ne bez nedostataka: mogli su da propuštaju mastilo prilikom štampanja, što nije bilo baš zgodno i sigurno.

Štampanje na zahtjev

Proces je nastao 60-ih godina ovog veka, kada je profesor sa Univerziteta Stanford uspeo da dobije kapljice mastila iste zapremine i podjednako udaljene jedna od druge. Da bi to učinio, koristio je valove pritiska koji nastaju zbog kretanja piezokeramičkog elementa. Takav sistem je nazvan “Drop-on-demand”, što je s engleskog prevedeno kao “ispuštanje na zahtjev”. Tehnologija je omogućila da se odmakne od upotrebe složenog sistema za reciklažu mastila, sistema punjenja, kao i da se eliminiše skretanje kapljica.

Po prvi put štampanje na zahtev je korišćeno 1977. godine u Siemensovim štampačima PT-80, a nešto kasnije (1978.) i u štampaču Silonics. Kasnije je ova metoda štampanja nastavila svoju evoluciju: tehnologija se razvila i postala osnova sve više novih modela inkjet štampača za komercijalnu upotrebu.

Najskuplji dio u štampaču bila je, i još uvijek je, glava za štampanje. Nije ga bilo moguće "bezbolno" zamijeniti, kao što se to dogodilo sa kertridžom. Stoga su korisnici pronašli nove algoritme interakcije. Na primjer, da bi spriječili začepljenje mlaznica glave za štampanje mehurićima vazduha ili osušenim ostacima mastila, pokušali su da koriste štampač čak i kada to nije bilo posebno potrebno. A sve kako bi se spriječilo dugo zastoje uređaja za štampanje.

Još 70-ih godina dvadesetog veka pojavili su se preduslovi za štampanje u boji. Švedski profesor Herz pronašao je način da reprodukuje sve vrste nijansi sive zahvaljujući metodi regulacije gustine kapljica. To je omogućilo štampanje ne samo teksta, već i raznih slika, prenoseći gradacije sive.

balon seal

Tehnologiju mjehurića štampe dugujemo Canonu. Krajem 70-ih, njegovi stručnjaci su svijetu pokazali tehnologiju inkjet štampe, dotad nepoznatu - "Bubble Jet" ili "bubble printing". Princip rada ovih inkjet štampača je sledeći: u mlaznicu se postavlja mikroskopski termoelement koji se momentalno zagreva do 500°C čim struja deluje na njega. Kada se zagreje, mastilo proključa, unutar komore se formiraju mjehurići zraka (mjehurići) pod čijim se utjecajem jednake količine tinte istiskuju iz mlaznice na papir. Čim mastilo prestane da se zagreva i ohladi na prethodnu temperaturu, mehurići će pucati, a sledeći deo mastila se uvlači u mlaznicu. Ovo osigurava nesmetano štampanje.

Princip tehnologije bubble inkjet štampe

Čim je Canon 1981. predstavio tehnologiju mlaznih mlaznica na Velikom sajmu, odmah je privukao pažnju javnosti. A već 1985. svjetlo je ugledao Canon BJ-80, prvi jednobojni mjehurić štampač. Tri godine kasnije pojavio se Canon BJC-440, prvi štampač velikog formata koji koristi istu tehnologiju. Već je mogao da štampa u boji pri 400 dpi.

Troškovi štampe sa bubble inkjet tehnologijom su relativno niski. Međutim, troškovi održavanja štampača se povećavaju jer je glava štampača ugrađena u kertridže sa mastilom, a ne u štampač. Ali postoji loša strana novčića: uređaj ostaje u funkciji ako se koristi neoriginalni uložak.

Termička štampa

Era termalnog štampanja počela je krajem 90-ih, iako su HP i Canon počeli da ga razvijaju još 1984. godine. Stvar je u tome što nije bilo moguće postići potrebnu kombinaciju kvaliteta i cijene štampe, kao i brzine rada. Nešto kasnije, Lexmark se pridružio gigantima industrije. U ovom tandemu, ove velike kompanije postigle su štampanje visoke rezolucije i stvorile privid modernih štampača.

Rezultirajuća tehnologija postala je poznata kao "termalna štampa" (termalni inkjet). Ovu tehnologiju koristila je prva HP-ova linija inkjet štampača, ThinkJet.

HP THinkJet inkjet štampači

Princip termičke štampe je povećanje zapremine mastila kada se zagreje. Temperaturu grijaćeg elementa unutar glave za štampanje je podigao grijaći element. Tinta koja se nalazi blizu grijaćeg elementa počinje da isparava kada se zagrije. Nastaju mjehurići koji istiskuju određenu količinu iz mlaznice. Pad pritiska uzrokuje da ista količina mastila uđe u glavu štampača. Ovaj proces se ponavlja uz visoku cikličnost do 12.000 punjenja u sekundi. Glava za štampanje zasnovana na termalnoj inkjet tehnologiji sastoji se od velikog broja mikroskopskih mlaznica i komora za izbacivanje.

HP je odabrao neobičan kurs - napravio je zamjensku glavu za štampanje, koja je dio kertridža i sa njom se baca bez mnogo žaljenja. Ovaj korak je riješio problem izdržljivosti štampača.

Princip rada termalnog štampača

Bubble i termalni inkjet štampači bili su pristupačni, kompaktni, tihi i pružali su širok raspon boja, što je preplavilo tržište pristupačnih štampača i gotovo izbacilo matrične štampače sa tržišta.

Piezoelektrična brtva

Tehnologija piezoelektričnog sistema štampanja (Piezoelectric Ink Jet) pojavila se 1993. godine zahvaljujući Epsonu, koji ju je prvi koristio u svojim štampačima. Princip piezoelektričnog štampanja zasniva se na svojstvu piezokristala da menjaju svoj volumen i oblik pod uticajem struje. U strukturi kertridža, jedan od zidova je piezoelektrična ploča. Savija se pod uticajem struje i na taj način smanjuje zapreminu komore za mastilo. Kao rezultat toga, određena količina tinte se istiskuje iz mlaznice.

Princip tehnologije piezoelektrične štampe

Prednost stacionarne glave za štampanje je njena efikasnost, jer se ne mora menjati tako često kao kertridži. Međutim, postoji mala šansa da kada promijenite kertridž, zrak može ući u glavu za štampanje i začepiti mlaznice, što utiče na kvalitet štampe.

Moderne tradicije

Razvoj tehnologije je sada učinio inkjet štampače još popularnijim. Kupuju se i za uredsku i za kućnu upotrebu zbog pristupačne cijene i kompaktnosti. Ponekad korisnici kupuju inkjet štampače u boji kao dopunu monohromatskim laserskim štampačima. Postoji mišljenje da laserski uređaji mogu brže i jeftinije da štampaju tekstualne dokumente, dok inkjet uređaji mogu da štampaju fotografije u boji.

Trenutno se 4600x1200 dpi smatra standardom rezolucije štampe za moderne inkjet štampače. Ali već postoje uređaji koji premašuju ovaj pokazatelj. Ostale karakteristike inkjet štampača uključuju štampanje bez ivica, kao i ugrađeni LCD ekran ili port za čitanje memorijskih kartica.

Prednosti inkjet štampača

Najosnovniji adut inkjet štampača je visok kvalitet štampe u boji. Možete rekreirati svijetle i realistične fotografije s odličnim prikazom finih detalja i srednjih tonova. Osim toga, inkjet štampači su praktički nečujni, ne zahtijevaju dugo vrijeme zagrijavanja, predstavljeni su u širokom rasponu modela i dostupni su u različitim modifikacijama.

Nedostaci inkjet štampača

Glavni razlog odbijanja upotrebe inkjet je visoka cijena originalnih kertridža, krhkost otisaka zbog blijeđenja ili širenja mastila kada tečnost uđe i začepljene glave štampača. Iako su rješenja za sve ove nedostatke vrlo jednostavna. Začepljenja se mogu prevazići standardnim čišćenjem glave, a otisci se mogu učiniti trajnijim korišćenjem pigmentnih mastila. Ali kako bi se izbjeglo preplaćivanje za originalne kertridže, pomoći će alternativni potrošni materijal i tinta, koji su u ovom trenutku dostigli visoke pokazatelje kvalitete. Razlika u odnosu na originalno mastilo nije veća od 2-5%, zbog čega se razlika u rezultatima štampe ne može razlikovati golim okom.

Može se pročitati mnogo novosti iz razvoja modernih štampača, MFP-a i plotera.

U kontaktu sa

Drugovi iz razreda

Tehnologija termalna inkjet štampa zasnovano na svojstvu mastila da se širi u zapremini kada se zagreje. Zagrijano mastilo, povećavajući volumen, gura mikroskopske kapljice mastila u mlaznice glave za štampanje štampača, koje formiraju sliku na papiru. Općenito, tehnologija termalnog inkjet štampe je predstavljena u nastavku.

Thermal Inkjet Technology

Termalna inkjet štampa je najpopularnija tehnologija inkjet štampe i koristi se u 75% inkjet štampača.

Udio štampača koji koriste tehnologiju termalne inkjet štampe

Najveći doprinos razvoju tehnologije termičke inkjet štampe dale su korporacije Canon i HP, koji je 1970-ih samostalno razvio dvije tehnologije štampanja: Bubble Jet (Canon) i Thermal Inkjet(H.P.).

Thermal Inkjet Technologies

Bubble Jet termalna inkjet tehnologija je predstavljena javnosti 1981. godine na Velikom sajmu. 1985. godine, koristeći inovativnu tehnologiju, izašao je legendarni crno-bijeli štampač Canon BJ-80, 1985. godine - prvi Canon BJC-440 štampač u boji.

Šematski prikaz tehnologije Bubble Jet inkjet štampe

Suština tehnologije Inkjet Bubble Jet je kako slijedi. U svaku mlaznicu glave štampača ugrađen je termistor (grejač) za trenutno zagrevanje mastila, koje na temperaturama iznad 500°C, isparavajući, formiraju mehur koji gura ispad mastila. Zatim se termistor isključuje, mastilo se hladi i mehur nestaje, a zona niskog pritiska uvlači novi deo mastila.

Zanimljivo je da se tinta zagrije do temperature od 500°C za samo 3 mikrosekunde, a kapljice lete iz mlaznice brzinom od 60 km/h. Svake sekunde u svakoj mlaznici glave za štampanje, ciklus grejanja i hlađenja mastila se ponavlja 18.000 puta.

Drugu tehnologiju inkjet štampe - Thermal Inkjet - počeo je da razvija HP ​​1984. godine, ali je prvi ThinkJet štampač baziran na ovoj tehnologiji štampanja uveden u masovnu proizvodnju mnogo kasnije.

Šematski prikaz tehnologije Thermal Inkjet

Thermal Inkjet Technology zasniva se na istom principu štampe kao i Bubble Jet tehnologija, sa jedinom razlikom što se kod štampača koji koriste Bubble Jet tehnologiju termistori nalaze u mikroskopskim mlaznicama glave štampača, dok se kod štampača koji koriste Thermal Inkjet tehnologiju nalaze direktno iza mlaznica.

Dakle, Bubble Jet i Thermal Inkjet tehnologije se razlikuju samo u detaljima.

Glavne prednosti termalne inkjet štampe u odnosu na piezo inkjet štampu su odsustvo pokretnih mehanizama i stabilan rad. Uz to, termalna inkjet štampa ima jedan značajan nedostatak: ne dozvoljava vam da kontrolišete veličinu i oblik kapljica mastila. Osim toga, kada kapljice tinte izlete iz mlaznice glave za štampanje, satelitske kapi (sateliti) koje nastaju kada tinta proključa izlaze s njima. Pojavu ovakvih "satelita" može pokrenuti nestabilna vibracija mase mastila tokom njenog izbacivanja iz mlaznice. Satelitske kapi uzrokuju stvaranje nepoželjne konture („magle od mastila“) oko otiska i miješanje boja u grafičkim datotekama.

Brzo se razvija, inkjet štampa razvija nove segmente i aplikacije. U borbi za tržišne izglede, istraživanje i razvoj glava za štampanje, mastila i specijalnih formulacija je od ključnog značaja. Veliki plus pri odabiru inkjet uređaja za štampanje bit će osnovno znanje o proizvođačima i tehnologijama glava za štampanje.

Svaka mlazna glava radi na principu elektronski kontrolisanog raspršivanja kapljica tečnosti na željenu površinu. Dvije glavne klase su glave za kontinuirano napajanje i piezoelektrične impulsne (Drop on Demand, DOD) glave, svaka podijeljena u podklase.

U kontinuiranoj inkjet štampi, kapljice se raspršuju bez prestanka, padaju ili na medij ili u kontejner za recikliranje i ponovnu upotrebu. U DOD opremi, izbacivanje kapljica zavisi od određenih uslova, a formiraju se pomoću impulsa u komori za dovod mastila. Raznovrsnosti inkjet DOD štampača određuju se karakteristikama generisanja impulsa. Na tržištu postoje tri glavne kategorije tehnologija: termička, piezo i kontinuirana (elektrostatička).

Termalna inkjet štampa

Prvu tehnologiju termalnog inkjet štampe predložio je 1977. Canonov dizajner Ichiro Endo. Termalne glave za štampanje su prešle dug put otkako su objavljeni prvi desktop štampači ovog tipa.

Bez obzira na karakteristike dizajna, termalne glave štampača objedinjuje koncept: mala veličina kapljica sa velikom brzinom i gustinom mlaznica.

U kompaktnoj komori za mastilo, kapljice se formiraju brzim zagrijavanjem otpornog elementa. Brzo zagrijavanje do nekoliko stotina stepeni, uzrokuje isparavanje molekula mastila. U kipućoj tečnosti stvara se mehur (puls pritiska) koji tjera mastilo iz komore. Kao rezultat, na drugom kraju mlaznice pojavljuje se kap. Kada se izvuče, vakuum u komori se puni svježim mastilom iz rezervoara i proces se ponavlja.

Nedostatak tehnologije je ograničen raspon kompatibilnih fluida: termalne inkjet tinte moraju biti dizajnirane da isparavaju i odolijevaju visokim lokalnim temperaturama. Osim toga, na termalne glave za štampanje negativno utječe proces takozvane kavitacije: mjehurići se stalno stvaraju i pucaju na površini grijaćeg elementa, od čega se on istroši. Međutim, moderni materijali daju termalnim inkjet glavama prilično dug vijek trajanja.

Da bi se smanjila veličina kapljica i povećala brzina ispisa, potrebne su tehnologije visoke preciznosti za povećanje broja mlaznica po širini površine. Canon FINE glave za štampanje nude impresivnih 2.560 mlaznica po boji (15.360 mlaznica po glavi štampača). Mlaznice se razlikuju po promjeru jer termička tehnologija nije u mogućnosti proizvesti kapljice različitih veličina. U svakoj glavi su mlaznice od 1, 2 i 5 kvadrata kombinovane na poseban način.

Hewlett Packard je postigao impresivnu gustinu mlaznica u Edgeline glavi za štampanje. Dizajn širine štampe od 10,8 cm sastoji se od pet silikonskih čipova raspoređenih u šahovnici.

Fizička rezolucija dostiže 1200 dpi na radnoj frekvenciji od 48 kHz. Dvostruki red mlaznica (10.560 po kalupu) omogućava Edgeline-u da nanese dvije boje. Kada se štampa u jednoj boji, drugi red ostaje kao rezervna kopija. Svaka glava, dizajnirana za rad s mastilom na bazi vode ili lateksa, ima 5 matrica - ukupno 52.800 mlaznica.

Edgeline se ugrađuje u HP-ove lateks štampače i rolne mašine. T300 širine štampe od 77 cm dolazi sa 70 glava za štampanje za svaku stranu odštampanog materijala. Tako, u duplex režimu, funkcioniše 7.392.000 mlaznica, a mašina nanosi 148 milijardi kapi na štampani materijal svake sekunde sa velikom preciznošću. Sve termalne glave za štampanje su potrošni materijal i njihov vijek trajanja ovisi o količini tinte koja prolazi kroz njih.

Termalne glave za štampanje za desktop inkjet štampače su takođe dostupne kod kompanija Kodak i Lexmark. Neki od modela koje su završili već su ukinuti.

Na tržištu inkjet inkjet širokog formata, bitka se vodi između Canona i HP-a, jedinog dobavljača lateks štampača sa termalnim glavama za štampanje. I niko osim HP-a još nije ponudio termalnu glavu za štampanje u konfiguraciji sa jednim prolazom.

Termalne inkjet tehnologije su prilično sigurne u svojoj niši, ali većina velikih i ekstra velikih formata rolni i ravnih štampača sada su predstavljeni modelima sa piezo inkjet glavama za štampanje.

Piezo tehnologija: pad na zahtjev

Piezoelektrične glave štampača kombinuju princip prskanja kapljica. Zahvaljujući širokom spektru modifikacija za različite materijale i aplikacije, veoma su popularni kod proizvođača inkjet štampača.

Princip tehnologije drop-on-demand temelji se na promjeni oblika određenih kristala pri primjeni napona. Kao rezultat, komora se deformiše, stvarajući impuls. Na tržištu su piezoelektrične inkjet glave od više od deset proizvođača.

Inkjet tehnologije imaju mnogo primjena, a štampa je samo jedna od njih. Inkjet glave za štampanje se koriste za obeležavanje i kodiranje, poštanskih brojeva i adresa, obradu dokumenata, štampanje i obeležavanje tekstila, graviranje, fotonaponsku tehniku, taloženje materijala i visoko preciznu tečnu disperziju.

Inkjet glave za štampanje se mogu klasifikovati prema:

• kompatibilnost sa tečnostima (kompozicije voda, ulje, rastvarač, UV, kiselina);
• Radna temperatura;
• broj mlaznica;
• fizička dozvola;
• širina štampe;
• građevinski materijal;
• fiksni ili varijabilni pad;
• najmanja veličina kapljice;
• ekološki prihvatljivost.

Glavna razlika između inkjet glava za štampanje je fiksna ili varijabilna veličina kapljica. Fiksni drop štampači se nazivaju binarni štampači. Važno je razumjeti razlike između tehnologija i načina na koji one rade.

Binarne glave štampača proizvode kapljice standardne veličine. Opcije za more - od 1 pl do 200 pl ili više (pikolitar - trilijunti dio litre). Glavna prednost tehnologije je što velike kapi brže prekrivaju štampani materijal. Još jedna karakteristika glava za štampanje sa fiksnom veličinom kapi je smanjena rezolucija. Stoga su pogodniji za štampu velikog formata, štampu na tekstilu i druge segmente u kojima rezolucija nije od presudne važnosti.

Najmanji pad pružaju Durst Rho P10 štampači širokog formata: Quadro Array glave za štampanje sa 10 pl nude rezoluciju do 1000 dpi. Inkjet glave sa veličinom kapi od 1 pl nisu dizajnirane za grafiku, već za taloženje tečnosti i štampanu elektroniku.

Glave štampača sa fiksnim padovima su povoljno u poređenju sa brzinom prskanja, merenom u kilohercima (1000 ciklusa u sekundi). Inkjet štampači bazirani na ovoj tehnologiji dolaze u konfiguracijama sa 4 i 6 boja. Kada radite s velikim količinama, ne zaboravite da je brzina ispisa 4 boje veća od brzine 6 boja, a ako je za jednu boju odgovorno više glava za štampanje, štampač će uglavnom „letjeti“.

Sada se vodi aktivna rasprava o tome koja je tehnologija bolja i zašto - s fiksnom ili s promjenjivom veličinom kapljice. Ali prije svega, morate uzeti u obzir praktične aspekte: proizvedene proizvode, cijenu pisača, ekonomski opravdanu brzinu.

Glave za štampanje promenljive veličine kapi mogu da podese rezoluciju štampanja u hodu. Za povećanje pada, sistem kombinuje nekoliko kapi osnovne veličine.

Uzmimo za primjer štampač sa bazom od 6 pl. Da bi dobio kap od 12 pl, sistem šalje dva impulsa u komoru za mastilo odjednom: kapi se susreću u vazduhu i spajaju u jedan. Dostupne veličine kapi za određenu glavu štampača nazivaju se "nivoi".

Glava sa 8 nivoa formira kapi sedam veličina. Piezoelektrična glava sa podrškom za 16 nivoa daje 15 veličina kapljica. Sa veličinom bazne kapi od 6 pl, dostupne opcije se dobijaju jednostavnim množenjem bazne kapi: 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42 pl.

Ako analiziramo učestalost prskanja, ispada da je za stvaranje promjenjivih kapljica potrebno više vremena, što je sasvim logično. Za piezo mlaznu glavu sa 16 nivoa, osnovna brzina prskanja će biti oko 28 kHz. Ako za njega aktivirate 8 opcija kapljica, brzina prskanja će pasti na 6,2 kHz. Ako je uključeno svih 16 opcija, brzina je samo 2,8 kHz. Kao što vidite, kada se krećete sa osnovnog nivoa na maksimalno mogućih 16 nivoa, broj formiranih kapljica je za red veličine manji. Glave za štampanje promenljive veličine kapi dosledno štampaju sporije od fiksnih veličina kapi. Ali povećavaju rezoluciju malog teksta i općenito kvalitet ispisa.

Da bi povećali performanse promenljivih inkjet glava, proizvođači štampača povećavaju broj kanala po boji. Kanal za mastilo je serija mlaznica posvećenih određenoj boji mastila, tipična opcija za sisteme za skeniranje i štampanje u jednom ciklusu.

Skeniranje se ovdje odnosi na metodu inkjet štampe, u kojoj se nosač sa glavom za štampanje pomiče naprijed-nazad po površini otisnutog materijala i ubacuje se u start-stop modu. U nekim ravnim štampačima slika se formira drugačije: materijal se uzvraća pod grupom glava za štampanje koje pokrivaju čitavu širinu otiska.

Neprekidni inkjet - velike brzine

Kontinuirana inkjet tehnologija je beskontaktna verzija štampanja velike brzine koja se koristi za štampanje promenljivih informacija na pokretnom materijalu. Prvobitno dizajnirani za dodavanje datuma, teksta i bar kodova, moduli sada nude višebojnu štampu na materijalima u rolni. Teško je povjerovati, ali Lord Kelvin je bio prvi koji je patentirao ovu ideju 1867.

Princip tehnologije je sledeći: pumpa isporučuje tečno mastilo iz rezervoara u mnoge sićušne mlaznice, formirajući kontinuirani tok kapi veoma velikom brzinom. Brzina formiranja kapljica i prskanja kontrolira se vibrirajućim piezoelektričnim kristalom. Brzina njegove vibracije naziva se frekvencija, koja u ovom slučaju varira od 50 do 175 kHz. Svaka mlaznica ispušta između 50.000 i 175.000 kapi u sekundi. Oni lete kroz elektrostatičko polje i, već napunjeni, padaju u polje otklona, ​​koje ih usmjerava do materijala ili do spremnika za prikupljanje za ponovnu upotrebu. Najveći dio kapi ide na obradu, a samo mali dio formira sliku na otisku. Jedna od glavnih prednosti ove vrste inkjet glava za štampanje je njihova velika brzina.

Kodak Stream je primjer tehnologije kontinuiranog hibridnog inkjet štampanja. Periodični impulsi u grejnim modulima u blizini svake mlaznice glave štampača formiraju sitne kapljice mastila. Podešavanjem veličine i oblika pulsa, sistem menja veličinu tačke i brzinu pada prskanja. Stream tehnologija stvara kapljice na 400 kHz, jednako brzo kao i tradicionalne web offset presa. Štoviše, Kodak je siguran da je moguće povećati frekvenciju impulsa.

Najbliži konkurent Prosper CPM-u je HP-ov inkjet roll-to-roll CPM. Teoretska maksimalna frekvencija za njega je deklarirana na nivou od 100 kHz. A za piezoelektrične inkjet štampače, standardna frekvencija je 25-40 kHz.

Stream tehnologija je bazirana na MEMS mikroelektromehaničkim sistemima (koristili su se i u HP Edgeline glavama za štampanje). Moderna MEMS proizvodna tehnologija je u principu slična tehnikama izrade integrisanih kola koje se koriste za stvaranje ultra-minijaturnih inkjet struktura na silicijumu. Ploča mlaznice je mehanički element u kombinaciji s elektronikom na zajedničkoj silikonskoj bazi.

izaberite bilo koji

Glave za štampanje su samo jedna komponenta složenih sistema štampanja. Da biste odabrali tehnologije koje su optimalne za određenu kompaniju, svakako uzmite u obzir tehnološke razlike. S obzirom na najširi izbor ponuda na tržištu danas, važno je da se naoružate sa što više informacija.

O autoru: Jeff Burton ([email protected]), SGIA analitičar digitalne štampe i konsultant za proizvodnju digitalne štampe, upravljanje bojama i portfelj proizvoda, digitalnu opremu i proizvođače. Više od 20 godina u industriji, radio je kao menadžer proizvodnje, savjetnik udruženja i trener. Autor brojnih tehničkih članaka i govornik na industrijskim događajima.

* SGIA Journal. Mart-april 2013. Preštampano uz dozvolu SGIA. (c) 2013.

Na istu temu:

Među svim tehnologijama za obradu slika, inkjet štampa je stekla svoju popularnost.

Koristi se u štampačima, uključujući i one velikog formata.

Prednost ove tehnologije je što se kapljica mastila formira samo u pravom trenutku, što vam omogućava da dobijete visokokvalitetne slike.

Šta je termalna inkjet štampa

U ovom članku ćemo vam reći šta je termalna inkjet štampa, njene prednosti, princip rada i u kojim slučajevima se koristi.

Gotova slika se sastoji od velikog broja mikroskopskih tačaka mastila različitih boja (termo štampa u boji inkjet).

U trenutku kada treba da nanesete sliku, u mikroskopskoj komori mlaznice nalazi se mastilo, koje se nekako mora ugurati na površinu štampanog materijala (na primer, papir).

Termički način štampe se sastoji u tome da se u komori nalazi grijaći element na koji se dovodi struja u trenutku štampanja. Trajanje trenutnog uključivanja struje je kratak period, do 2 milionitog dijela sekunde.

Pod njegovim djelovanjem element se zagrijava, temperatura boje se povećava na 500º, povećava se volumen boje u mlaznici, što povećava pritisak u komori, a dio boje se istiskuje iz nje. Postoje informacije da se u komori, u trenutku zagrijavanja, stvara pritisak veći od 100 atmosfera, što je prilično puno.

Nakon toga nastaje vakuum, koji doprinosi povlačenju novog dijela boje. Ovaj proces se ponavlja nekoliko hiljada puta u sekundi.

Termalna inkjet oprema

Ova metoda štampanja se koristi u velikoj većini inkjet štampača. Tehnologija je uvedena na tržište početkom 1980-ih. Vodeći proizvođači su Canon, HP, Lexmark.

Moderna oprema omogućava formiranje kapljica veličine do 35-40 mikrona, što omogućava dobivanje kvalitetne i detaljne slike.

Termalni štampači obično imaju dve glave štampača. Jedna je za štampanje crnom tintom, a druga za štampu u boji (cijan, magenta i žuta).

U jednoj glavi štampača može biti do nekoliko stotina mlaznica, u zavisnosti od modela.

U zavisnosti od modela, glave mogu biti neodvojivo povezane sa kertridžima ili ugrađene u štampač, odnosno za višekratnu upotrebu. Posljednja opcija omogućava da budete sigurniji u kvalitetu ispisa, jer ovaj element nema vremena da razradi svoj resurs. Ali na ovaj način cijena štampe postaje veća.

Prednosti i mane termičke štampe

Termalna inkjet štampa ima široku primenu u tehnologiji štampe zahvaljujući:

• tihi rad opreme,
• osigurava visok kvalitet i rezoluciju štampe,
• termalna inkjet tehnologija štampe omogućava vam da dobijete pouzdane glave za štampanje,
• stabilnost štampača na ovoj tehnologiji,
• velika brzina štampanja.

Nedostaci termičke štampe:

Nije uvijek moguće precizno kontrolirati veličinu nastalih kapljica,

Tokom rada mogu se formirati satelitske kapljice koje narušavaju kvalitetu rezultirajuće slike,

Glavu štampača ponekad treba očistiti,

Preporučljivo je odabrati poseban papir koji će smanjiti curenje tinte i savijanje papira,

Skupi kertridži sa mastilom. Iako neki riskiraju i naručuju neoriginalne, koji su malo jeftiniji.

Zaključak

Termalna inkjet štampa daje vam priliku da dobijete profesionalnu štampu po niskoj ceni. Kvaliteta rezultirajuće slike ovisi o preciznosti izrade mlaznice, strukturi izbacivne komore. Takođe, karakteristike boje koje se koristi (viskozitet, površinski napon, toplota i kapacitet isparavanja) utiču na dobijanje slike.

Nadamo se da vas je zainteresovao ovaj članak koji je dao odgovor na pitanje: šta je termalna inkjet štampa i u kojim slučajevima se koristi.