Termalni inkjet i piezoelektrični ispis - prednosti i mane. Vrste inkjet ispisa: termalni inkjet i piezoelektrični

Inkjet pisači danas su među najpopularnijim među potrošačima. Štoviše, u većini slučajeva takav se pisač kupuje kao periferija kućnog računala. Za to postoje razlozi, a prije svega niska cijena i mogućnost ispisa dokumenata u boji. U međuvremenu, prema prodavačima brojnih salona računalne opreme, većina korisnika ima više nego nejasnu ideju o principima inkjet ispisa. Ako je njihovim vlasnicima sve više-manje jasno s radom matričnih ili laserskih pisača, onda o inkjet pisačima u pravilu mogu reći samo da se slika tamo formira prskanjem malih kapljica tinte na papir.

Za početak, vjerojatno je vrijedno objasniti što je takav pokazatelj kao dpi, koji je, ispada, važniji od, na primjer, brzine ispisa. DPI (dot per inch, odnosno dots inch) je takozvani broj kapi po inču, funkcija učestalosti izbacivanja kapljica i brzine kojom se ispisna glava pomiče po vodoravnoj osi. Kontrolirana mlaznica u određenim trenucima diskretno izbacuje kapljice tinte i tako povlači crtu. Glavni izazov za proizvođača pisača je kombinacija kvalitete (maksimalni broj kapljica po retku) i brzine (minimalni broj kapljica po retku za postizanje veće brzine). Brzina izbacivanja kapljica je od 10 do 20 tisuća u sekundi. Mijenjanjem ove frekvencije, ili brzine kojom se pomiče nosač ispisne glave, moguće je postići optimalnu horizontalnu gustoću kapljica, a time i kvalitetu ispisa.

Razlučivost je parametar određen veličinom kapljica tinte. Pri nanošenju manjih kapljica, jasnoća slike bit će veća u usporedbi s jednakom površinom ispunjenom manjim brojem većih kapljica. Jasno je da će u ovom slučaju veća kvaliteta zahtijevati manju brzinu ispisa i obrnuto.

Inkjet pisači razlikuju se po načinu ispisa.

Tri su glavne metode tiska prilično raširene.

Termalni inkjet ispis

Razvoj termalne inkjet tehnologije ispisa započeo je 1984. godine. Pioniri su tada bili HP i Canon. Ali stvari su išle sporo i dugo se nije moglo doći do potrebnih rezultata. Tek je 1990-ih konačno bilo moguće postići prihvatljivu razinu kvalitete, brzine i cijene. Lexmark se kasnije pridružio HP-u i Canonu u daljnjem razvoju termalnih pisača, što je dovelo do današnjih pisača visoke razlučivosti.

Kao što naziv govori, toplinsko (točnije, elektrotermalno) formiranje mlaza temelji se na povećanju temperature tekuće tinte pod djelovanjem električne struje. Ovo povećanje temperature osigurava grijaći element koji se nalazi u komori za izbacivanje. Kada se zagrije, dio tinte ispari, u komori se brzo stvori višak tlaka, a mala kapljica tinte izbaci se iz komore za izbacivanje kroz preciznu mlaznicu. Unutar jedne sekunde ovaj se proces ponavlja mnogo puta. Najvažnija stvar za uspjeh ove tehnologije. ovo je odabir konfiguracije komore za izbacivanje, kao i promjera i točnosti mlaznice što je točnije moguće. Na ponašanje tinte tijekom zagrijavanja i izbacivanja iz mlaznice, uz karakteristike same tinte (njenu viskoznost, površinsku napetost, sposobnost isparavanja itd.), utječu i karakteristike kanala koji vodi do mlaznice i izlazna točka do mlaznice. Od velike važnosti za osiguranje ispravnog izbacivanja tinte iz mlaznice su i priroda promjene meniskusa tinte u mlaznici nakon izbacivanja i ponovnog punjenja komore za izbacivanje. Razmotrimo detaljnije faze formiranja i izbacivanja kapi. Formiranje termalnog mlaza tinte počinje u ispisnoj glavi uloška. Električni impuls stvara toplinski tok na grijaćim elementima ekvivalentan više od dvije milijarde vata po kvadratnom metru. To je oko 10 puta veće od protoka na površini Sunca. Međutim, budući da je trajanje toplinskog pulsa samo 2 milijunti dijela sekunde, iako temperatura u ovom trenutku raste brzinom od 300 milijuna stupnjeva u sekundi, površina grijaćeg elementa ima vremena zagrijati se samo do oko 600° C za to vrijeme. Budući da je zagrijavanje iznimno brzo, u stvarnosti se temperatura na kojoj tinta više ne može postojati kao tekućina postiže samo u sloju debljine manjem od milijuntog dijela milimetra. Na ovoj temperaturi (približno 330°C), tanak sloj tinte počinje isparavati i mjehurić se istiskuje iz mlaznice. Parni mjehurić nastaje pri vrlo visokoj temperaturi, pa je stoga tlak pare u njemu oko 125 atmosfera, tj. četiri puta veći od tlaka koji se stvara u modernim benzinskim motorima s unutarnjim izgaranjem. Takav mjehurić, koji ima ogromnu energiju, ponaša se poput klipa, izbacujući tintu iz mlaznice na stranicu brzinom od 500 inča u sekundi. Dobivena kap teži samo 18 milijarditih dijelova grama. Naredbama iz upravljačkog programa pisača može se istovremeno aktivirati nekoliko stotina mlaznica u bilo kojoj kombinaciji. Spremnici iz kojih se tinta dovodi u glavu za ispis mogu se podijeliti u dva konstruktivna tipa. Prvo, široko se koristi monoblok sustav, koji kombinira integrirani spremnik tinte i jedinicu za izbacivanje. Ima prednost što se ispisna glava mijenja svaki put kada se promijeni spremnik s tintom, što pomaže u održavanju visoke kvalitete ispisa. Osim toga, jednostavnijeg je dizajna i lakše je izvesti zamjene. U drugom, složenijem sustavu, ispisna glava je odvojena od spremnika tinte i samo se taj spremnik mijenja kada je prazan. Pjena u spremniku tinte djeluje kao spužva koja upija tekuću tintu tako da se tinta kontinuirano dovodi u glavu za ispis, a nema niti neželjenog curenja gravitacije iz spremnika niti curenja tinte iz same glave za ispis. Na temelju monoblok uloška nalaze se električni kontakti i glava za ispis. ključni element cijelog procesa inkjet ispisa; tinta se ispisnoj glavi dovodi kroz niz kanala koji dolaze iz spremnika. Proizvodnja ispisnih glava. to je složen proces koji se provodi na mikroskopskoj razini, gdje je točnost mjerenja određena mikronima. Glavni materijali koji se koriste za komoru za izbacivanje, kanal za tintu, elektronički kontrolni krug i grijaće elemente slični su onima koji se koriste u industriji poluvodiča, gdje se najtanji vodljivi metal i izolacijski slojevi precizno obrađuju laserom. Ova tehnologija zahtijeva velika ulaganja kako u razvoj tako iu proizvodnju i to je jedan od glavnih razloga zašto se vrlo malo tvrtki upušta u ovo područje. Ispisna glava je skup mnogih mikro-setova koji se sastoje od komora za izbacivanje i pripadajućih mlaznica, raspoređenih u šahovskom uzorku kako bi se povećala okomita gustoća mlaznica. S ovakvim rasporedom mlaznica broj mlaznica na udaljenosti od oko 1,27 cm može doseći 208, kao što je npr. slučaj u crnim ulošcima modela Lexmark Z, tako da se može postići rezolucija od 1,44 milijuna točaka. . Kvalitetu ispisa određuju mnogi čimbenici, ali glavni su. to su veličina točkica, vertikalna gustoća točkica i učestalost izbacivanja kapljica kroz mlaznicu; upravo su ti pokazatelji glavni kriteriji za daljnji rad na ispisnim glavama, bilo da se radi o termo ili piezoelektričnim glavama. Termalne glave imaju neke prednosti u odnosu na elektromehaničke jer je ključna tehnologija za njihovu proizvodnju slična onoj koja se koristi u proizvodnji mikroprocesorskih čipova i drugih poluvodičkih elektroničkih proizvoda. Brzi napredak u ovim područjima pogoduje toplinskoj tehnologiji, au nadolazećim godinama mogu se očekivati ​​još veće rezolucije i veće brzine ispisa. Termalni inkjet ispis 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 za konkurentsku tehnologiju. Konfiguracija komora za izbacivanje omogućuje bliže postavljanje mlaznica, što omogućuje postizanje veće rezolucije.

Piezoelektrična tehnologija

Piezoelektrični sustav, stvoren na temelju elektromehaničkog uređaja i doveden u komercijalnu spremnost od strane Epsona, prvi je put korišten u Epson inkjet pisačima ne tako davno. 1993. godine. Piezotehnologija se temelji na svojstvu nekih kristala, zvanih piezokristali (primjer su kvarcni kristali u uobičajenim kvarcnim satovima), da se deformiraju pod utjecajem električne struje; dakle, pojam definira elektromehanički fenomen. Ovo fizičko svojstvo omogućuje korištenje nekih materijala za stvaranje minijaturne "pumpe za tintu" u kojoj promjena napona od pozitivnog do negativnog uzrokuje komprimiranje male količine tinte i snažno izbacivanje kroz otvorenu mlaznicu. Kao i kod formiranja mlaza tinte zbog toplinskih učinaka, ovdje je veličina kapi određena fizičkim karakteristikama komore za izbacivanje i tlakom koji se stvara u ovoj komori zbog deformacije piezokristala. Promjena veličine kapljice provodi se promjenom veličine struje koja teče kroz mehanizam za izbacivanje. Kao i kod termalnih pisača, učestalost piezoelektričnog izbacivanja ovisi o potencijalnoj frekvenciji električnih impulsa, koja je pak određena vremenom koje je potrebno da se kamera vrati u svoje "mirno" stanje, kada je napunjena tintom i spreman za sljedeći radni ciklus. Piezo tehnologija je vrlo pouzdana, što je vrlo važno jer ispisna glava, iz čisto ekonomskih razloga, ne može biti dio izmjenjivog spremnika s tintom, kao kod termalnih sustava, već mora biti kruto povezana s printerom. I za toplinske i za piezoelektrične sustave, učinak je određen mnogim čimbenicima. Mogućnost promjene veličine točke daje piezo tehnologiji određene prednosti. S druge strane, piezo tehnologija suočava se s nekim čisto fizičkim ograničenjima. Na primjer, velika veličina elektromehaničke komore za izbacivanje znači da okomita gustoća mlaznica mora biti manja od one toplinskih analoga. Ne samo da to ograničava izglede za daljnji razvoj, već također znači da je za postizanje veće razlučivosti i ujednačenosti u visokokvalitetnom ispisu potrebno više prijelaza ispisne glave preko iste stranice.

Stacionarna ispisna glava donekle je isplativa jer se ne mora mijenjati. Međutim, ova prednost je djelomično kompenzirana rizikom od ulaska zraka u sustav prilikom mijenjanja uloška. To začepljuje mlaznice, smanjuje kvalitetu ispisa i zahtijeva nekoliko ciklusa čišćenja da se vrati normalan rad sustava. Još jedno dosadašnje ograničenje za piezo sustave odnosi se na korištenje tinti na bazi bojila: kod korištenja tinti u boji (pigmentnih), koje su kvalitetnije, ali imaju i veću gustoću, također postoji opasnost od začepljenja mlaznica. Piezoelektrična ispisna glava, temeljena na prethodnoj tehnologiji, ima niže troškove razvoja, ali je znatno skuplja za proizvodnju. Trenutno su prednosti piezoelektričnih glava, kao što su visoka pouzdanost i mogućnost promjene veličine kapi, vrlo značajne i omogućuju proizvodnju proizvoda vrlo visoke kvalitete. Međutim, kako cijena termalnih inkjet pisača nastavlja padati i oni sve više preuzimaju tržište početnih pisača, ostaje tržište srednje i visoke klase za piezo sustave.

Bubble jet tisak

Canon Bubble-Jet princip ispisa s mjehurićima, izumljen u kasnim 70-ima, genijalno je jednostavan. U svakoj mlaznici, najtanjem kanalu u kojem se stvaraju kapljice tinte, nalazi se mikroskopski grijač. Električni impulsi koji se primjenjuju na nju uzrokuju ključanje tinte uz stvaranje mjehurića zraka, a ti mjehurići guraju jednake količine tinte iz mlaznice sa svakim impulsom. Zagrijavanje prestaje, mjehurić nestaje, nova porcija tinte se uvlači u mlaznicu i ona je spremna za novi ciklus!

Međutim, trebalo je oko 8 godina da prvi bubble inkjet pisač postane dostupan korisnicima. Godine 1981. obećavajuća tehnologija Canon Bubble-Jet prvi je put predstavljena na Canon Grand Fairu i odmah je privukla pozornost stručnjaka. No, tek 1985. godine pojavio se prvi komercijalni model monokromatskog pisača Canon BJ-80, a 1988. pojavio se prvi BJ printer u punoj boji BJC-440 (format A2, 400 dpi).

Do određenog razdoblja riječ "tisak" povezivala se ili s radom tiskare ili s laserskim redovnicima u velikim uredima. Inkjet ispis se razlikovao po tome što je bio proces prijenosa slike ili teksta pomoću ploče s mlaznicama i tekuće boje.

Čini se da je koncept inkjet ispisa počeo ulaziti u upotrebu tek nedavno, nakon što su inkjet pisači postali dostupni prosječnom korisniku. Međutim, povijest njihovog razvoja obuhvaća gotovo 200 godina.

Donja slika ilustrira evoluciju inkjet ispisa od njegovog početka do danas.

Faze razvoja inkjet tiska

Teorijski razvoj

Teorijska osnova tehnologije inkjet ispisa seže u 1833. godinu. Tada je Felix Savard, francuski fizičar i izumitelj, otkrio zanimljiv obrazac: kao rezultat prskanja tekućine kroz rupe mikroskopskog promjera (mlaznice) nastaju savršeno ravne kapljice. A samo 45 godina kasnije, 1878. godine, ovaj fenomen matematički je opisao lord Reilly, dobitnik Nobelove nagrade.

Međutim, ranije, 1867. godine, William Thompson patentirao je ideju kontinuirane opskrbe tintom (Continuous Ink Jet). Koristio je elektrostatičke sile za kontrolu prskanja tinte i tekuće boje na papir. Na temelju tog principa William Thompson je dizajnirao snimače potrebne za rad električnih telegrafa.

Kontinuirani ispis

Značajna za inkjet tehnologiju ispisa bila je 1951. godina - Siemens je dobio patent za inkjet printer, prvi te vrste. Temeljio se na tehnologiji kontinuirane opskrbe tintom. Nešto kasnije, mnogi svjetski proizvođači opreme za ispis prihvatili su ovu tehnologiju i nastavili je poboljšavati.

Preteče modernih inkjet pisača bili su prilično glomazni, opremljeni raznim cilindrima, pumpama i drugim pokretnim dijelovima, hiroviti za korištenje i, štoviše, koštali su mnogo novca. Takvi su pisači radili vrlo sporo, a ne bez nedostataka: mogli su curiti tintu prilikom ispisa, što nije bilo baš zgodno i sigurno.

Ispis na zahtjev

Proces je nastao 60-ih godina ovog stoljeća, kada je profesor sa Sveučilišta Stanford uspio dobiti kapljice tinte istog volumena i jednako udaljene jedna od druge. Da bi to učinio, koristio je valove pritiska koji nastaju zbog kretanja piezokeramičkog elementa. Takav sustav nazvan je "Drop-on-demand", preveden s engleskog kao "kapi na zahtjev". Tehnologija je omogućila odmak od upotrebe složenog sustava recikliranja tinte, sustava punjenja, a također i eliminaciju skretanja kapljica.

Prvi put ispis na zahtjev korišten je 1977. godine u Siemensovim pisačima PT-80, a nešto kasnije (1978.) u Silonicsovom pisaču. Kasnije je ova metoda ispisa nastavila svoju evoluciju: tehnologija se razvila i postala osnova sve više i više novih modela inkjet pisača za komercijalnu upotrebu.

Najskuplji dio u pisaču bila je, i još uvijek jest, ispisna glava. Bilo ga je nemoguće "bezbolno" zamijeniti, kao što se dogodilo s uloškom. Stoga su korisnici pronašli nove algoritme interakcije. Na primjer, kako bi spriječili začepljenje mlaznica ispisne glave mjehurićima zraka ili osušenim ostacima tinte, pisač su pokušali koristiti čak i kada to nije bilo posebno potrebno. A sve kako bi se spriječio dugi zastoj uređaja za ispis.

Još 70-ih godina dvadesetog stoljeća pojavili su se preduvjeti za tisak u boji. Švedski profesor Herz pronašao je način reprodukcije svih vrsta nijansi sive zahvaljujući metodi regulacije gustoće kapljica. To je omogućilo ispis ne samo teksta, već i raznih slika, prenoseći gradacije sive.

brtva mjehurića

Tehnologiju ispisa mjehurića dugujemo Canonu. U kasnim 70-ima, njegovi stručnjaci pokazali su svijetu tehnologiju inkjet ispisa, prethodno nepoznatu - "Bubble Jet" ili "ispis mjehurića". Princip rada ovih inkjet pisača je sljedeći: u mlaznicu se postavlja mikroskopski termoelement koji se odmah zagrijava do 500 °C čim na njega djeluje struja. Zagrijavanjem tinta vrije, unutar komore se stvaraju mjehurići zraka (mjehurići) pod čijim se utjecajem iz mlaznice istiskuju jednaki volumeni tinte na papir. Čim se tinta prestane zagrijavati i ohladi na prethodnu temperaturu, mjehurići pucaju, a sljedeća količina tinte se uvlači u mlaznicu. To osigurava neprekinuti ispis.

Princip tehnologije bubble inkjet ispisa

Čim je Canon predstavio tehnologiju mjehurićastog mlaza na Velikom sajmu 1981., odmah je privukla pozornost javnosti. A već 1985. svjetlo je ugledao Canon BJ-80, prvi jednobojni pisač s mjehurićima. Tri godine kasnije pojavio se Canon BJC-440, prvi pisač velikog formata koji koristi istu tehnologiju. Već je mogao tiskati u boji pri 400 dpi.

Cijena ispisa tehnologijom bubble inkjet relativno je niska. Međutim, troškovi održavanja pisača povećavaju se jer je ispisna glava ugrađena u spremnike s tintom, a ne u pisač. Ali postoji nedostatak novčića: uređaj ostaje operativan ako se koristi neoriginalni uložak.

Termalni tisak

Era termalnog ispisa započela je krajem 90-ih, iako su ga HP i Canon počeli razvijati još 1984. godine. Stvar je u tome što nije bilo moguće postići potrebnu kombinaciju kvalitete i cijene tiska, kao ni brzine rada. Malo kasnije, Lexmark se pridružio divovima industrije. U ovom tandemu, te velike tvrtke postigle su ispis visoke rezolucije i stvorile privid modernih pisača.

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

HP THinkJet inkjet pisači

Princip termičkog tiska je povećanje volumena tinte kada se zagrije. Grijaći element je povisio temperaturu grijaćeg elementa unutar ispisne glave. Tinta koja se nalazi blizu grijaćeg elementa počinje isparavati kada se zagrije. Stvaraju se mjehurići koji istiskuju određenu količinu iz mlaznice. Pad tlaka uzrokuje da isti volumen tinte uđe u ispisnu glavu. Ovaj se proces ponavlja s visokim ciklusom do 12 000 punjenja goriva u sekundi. Ispisna glava temeljena 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 ispis, koja je dio uloška i baca se s njim bez puno žaljenja. Ovaj korak riješio je problem trajnosti pisača.

Princip rada termalnog pisača

Bubble i termalni inkjet pisači bili su pristupačni, kompaktni, tihi i pružali su širok raspon boja, što je preplavilo tržište pristupačnih pisača i gotovo istisnulo matrične pisače s tržišta.

Piezoelektrična brtva

Tehnologija piezoelektričnog ispisnog sustava (Piezoelectric Ink Jet) pojavila se 1993. godine zahvaljujući Epsonu koji ju je prvi upotrijebio u svojim printerima. Princip piezoelektričnog ispisa temelji se na svojstvu piezokristala da mijenjaju svoj volumen i oblik pod utjecajem struje. U strukturi uloška, ​​jedan od zidova je piezoelektrična ploča. Savija se pod utjecajem struje i time smanjuje volumen komore za tintu. Kao rezultat toga, određena količina tinte je istisnuta iz mlaznice.

Princip piezoelektrične tehnologije tiska

Prednost stacionarne ispisne glave je njezina učinkovitost, jer se ne mora mijenjati tako često kao ulošci. Međutim, postoji mala vjerojatnost da kada promijenite uložak, zrak uđe u glavu za ispis i začepi mlaznice, što utječe na kvalitetu ispisa.

Moderne tradicije

Razvoj tehnologije učinio je inkjet pisače još popularnijima. Kupuju se za uredsku i kućnu upotrebu zbog pristupačne cijene i kompaktnosti. Ponekad korisnici kupuju inkjet pisače u boji kao nadopunu jednobojnim laserskim pisačima. Postoji mišljenje da laserski uređaji mogu brže i jeftinije ispisivati ​​tekstualne dokumente, dok inkjet uređaji mogu ispisivati ​​fotografije u boji.

Trenutno se 4600x1200 dpi smatra standardom razlučivosti ispisa za moderne inkjet pisače. Ali već postoje uređaji koji nadmašuju ovaj pokazatelj. Ostale značajke inkjet pisača uključuju ispis bez rubova, kao i ugrađeni LCD zaslon ili priključak za čitanje memorijskih kartica.

Prednosti inkjet pisača

Najosnovniji adut inkjet pisača je visoka kvaliteta ispisa u boji. Možete rekreirati svijetle i realistične fotografije s izvrsnim prikazom finih detalja i srednjih tonova. Osim toga, inkjet pisači su praktički tihi, ne zahtijevaju dugo vrijeme zagrijavanja, predstavljeni su u širokom rasponu modela i dostupni su u različitim modifikacijama.

Nedostaci inkjet pisača

Glavni razlog za odbijanje korištenja inkjet pisača je visoka cijena originalnih uložaka, krhkost ispisa zbog blijeđenja ili širenja tinte kada uđe tekućina i začepljene ispisne glave. Iako su rješenja za sve te nedostatke vrlo jednostavna. Začepljenja se mogu prevladati standardnim čišćenjem glave, a otisci se mogu učiniti postojanijim pomoću pigmentnih tinta. No, kako biste izbjegli preplaćivanje originalnih uložaka, pomoći će vam alternativni potrošni materijal i tinta, koji su u ovom trenutku postigli visoke pokazatelje kvalitete. Razlika u odnosu na originalnu tintu nije veća od 2-5%, zbog čega je razlika u rezultatima ispisa nevidljiva golim okom.

Može se pročitati puno novosti iz razvoja modernih printera, multifunkcijskih uređaja i crtača.

U kontaktu s

Kolege

Tehnologija termalni inkjet ispis temelji se na svojstvu tinte da raste u volumenu kada se zagrijava. Zagrijana tinta, povećavajući volumen, gura mikroskopske kapljice tinte u mlaznice ispisne glave pisača, koje stvaraju sliku na papiru. Općenito, tehnologija termalnog inkjet ispisa prikazana je u nastavku.

Thermal Inkjet tehnologija

Termalni inkjet ispis je najpopularnija tehnologija inkjet ispisa i koristi se u 75% inkjet pisača.

Udio pisača koji koriste termalnu inkjet tehnologiju ispisa

Najveći doprinos razvoju termalne inkjet tehnologije ispisa dale su korporacije Kanon i HP, koji je 1970-ih neovisno razvio dvije tehnologije ispisa: Bubble Jet (Canon) i Termalni inkjet(H.P.).

Tehnologije toplinskog tinte

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

Shematski prikaz Bubble Jet inkjet tehnologije ispisa

Suština tehnologije Inkjet Bubble Jet je kako slijedi. U svaku mlaznicu ispisne glave ugrađen je termistor (grijač) za trenutačno zagrijavanje tinte, koja na temperaturama iznad 500°C, isparavajući, stvara mjehurić koji izbacuje kap tinte van. Tada se termistor gasi, tinta se hladi i mjehurić nestaje, a zona niskog tlaka uvlači novu količinu tinte.

Zanimljivo je da se tinta zagrijava do temperature od 500°C u samo 3 mikrosekunde, a kapljice izlijeću iz mlaznice brzinom od 60 km/h. Svake sekunde u svakoj mlaznici ispisne glave ponavlja se ciklus zagrijavanja i hlađenja tinte 18 000 puta.

Drugu tehnologiju inkjet ispisa - Thermal Inkjet - HP je počeo razvijati 1984. godine, no prvi ThinkJet printer temeljen na ovoj tehnologiji ispisa uveden je u masovnu proizvodnju mnogo kasnije.

Shematski prikaz Thermal Inkjet tehnologije

Thermal Inkjet tehnologija temelji se na istom principu ispisa kao Bubble Jet tehnologija, s jedinom razlikom što su kod pisača koji koriste Bubble Jet tehnologiju termistori smješteni u mikroskopskim mlaznicama ispisne glave, dok su kod pisača koji koriste Thermal Inkjet tehnologiju smješteni neposredno iza mlaznica.

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

Glavne prednosti termalnog inkjet ispisa u odnosu na piezo inkjet ispis su nepostojanje pokretnih mehanizama i stabilan rad. Uz to, termalni inkjet ispis ima jedan značajan nedostatak: ne dopušta vam kontrolu veličine i oblika kapljica tinte. Osim toga, kada kapljice tinte izlete iz mlaznice ispisne glave, satelitske kapljice (sateliti) koje nastaju kada tinta proključa, pobjegnu s njima. Pojava takvih "satelita" može biti potaknuta nestabilnim vibracijama mase tinte tijekom njenog izbacivanja iz mlaznice. Satelitske kapi uzrokuju stvaranje nepoželjne konture ("magla tinte") oko ispisa i miješanje boja u grafičkim datotekama.

Brzo se razvijajući, inkjet tisak razvija nove segmente i primjene. U borbi za tržišne izglede, istraživanje i razvoj ispisnih glava, tinti i specijalnih formulacija je ključno. Veliki plus pri odabiru uređaja za inkjet ispis bit će osnovno znanje o proizvođačima i tehnologijama ispisnih glava.

Bilo koja mlaznica radi na principu elektronički kontroliranog raspršivanja kapljica tekućine na željenu površinu. Dvije glavne klase su glave s kontinuiranim punjenjem i piezoelektrične pulsirajuće (Drop on Demand, DOD) glave, svaka podijeljena u podklase.

U kontinuiranom inkjet ispisu, kapljice se raspršuju bez prestanka, padajući ili na medij ili u spremnik za recikliranje i ponovnu upotrebu. U DOD opremi izbacivanje kapljica ovisi o određenim uvjetima, a formiraju se pomoću pulsa u komori za dovod tinte. Vrste inkjet DOD pisača određene su karakteristikama generiranja impulsa. Na tržištu postoje tri glavne kategorije tehnologija: toplinska, piezo i tehnologija kontinuiranog protoka (elektrostatička).

Termalni inkjet ispis

Prvu tehnologiju termalnog inkjet ispisa predložio je 1977. Canonov inženjer dizajna Ichiro Endo. Termalne ispisne glave prešle su dug put otkako su pušteni prvi stolni pisači ove vrste.

Bez obzira na značajke dizajna, termalne ispisne glave ujedinjuje koncept: mala veličina kapljica s velikom brzinom i gustoćom mlaznica.

U kompaktnoj komori za tintu, kapljice se formiraju brzim zagrijavanjem otpornog elementa. Brzo zagrijavanje do nekoliko stotina stupnjeva, uzrokuje isparavanje molekula tinte. U kipućoj tekućini stvara se mjehurić (puls pritiska) koji tjera tintu van iz komore. Kao rezultat toga, na drugom kraju mlaznice pojavljuje se kapljica. Nakon što se istisne van, vakuum u komori se puni svježom tintom iz spremnika i postupak se ponavlja.

Nedostatak tehnologije je ograničen raspon kompatibilnih tekućina: termalne inkjet tinte moraju biti dizajnirane za isparavanje i otpornost na visoke lokalne temperature. Osim toga, na termalne ispisne glave nepovoljno utječe proces takozvane kavitacije: na površini grijaćeg elementa stalno se stvaraju i pucaju mjehurići od kojih se on istroši. Međutim, moderni materijali osiguravaju toplinske inkjet glave s prilično dugim vijekom trajanja.

Kako 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 ispis nude impresivnih 2560 mlaznica po boji (15360 mlaznica po glavi za ispis). Mlaznice se razlikuju u promjeru jer toplinska tehnologija ne može proizvesti kapljice različitih veličina. U svakoj glavi, mlaznice od 1, 2 i 5 kvadrata su kombinirane na poseban način.

Hewlett Packard je postigao impresivnu gustoću mlaznica u Edgeline ispisnoj glavi. Dizajn sa širinom ispisa od 10,8 cm sastoji se od pet silikonskih čipova raspoređenih u šahovnici.

Fizička razlučivost doseže 1200 dpi pri radnoj frekvenciji od 48 kHz. Dvostruki red mlaznica (10 560 po matrici) omogućuje Edgelineu nanošenje dvije boje. Kod ispisa u jednoj boji, drugi red ostaje kao rezervni. Svaka glava, dizajnirana za rad s tintom na bazi vode ili lateksa, ima 5 matrica - ukupno 52.800 mlaznica.

Edgeline se ugrađuje u HP-ove lateks pisače i strojeve za valjke. T300 širine ispisa od 77 cm dolazi sa 70 ispisnih glava za svaku stranu ispisane trake. Tako u duplex modu radi 7.392.000 mlaznica, a stroj svake sekunde s visokom preciznošću nanosi 148 milijardi kapi na ispisani materijal. Sve termalne ispisne glave su potrošni materijal i njihov vijek trajanja ovisi o količini tinte koja prolazi kroz njih.

Termalne ispisne glave za stolne inkjet pisače također su dostupne kod Kodaka i Lexmarka. Neki od modela koje su dovršili već su ukinuti.

Na tržištu širokoformatnih inkjet pisača na bazi vode, bitka se vodi između Canona i HP-a, jedinog dobavljača lateks pisača s termalnim ispisnim glavama. I još nitko osim HP-a nije ponudio termalnu ispisnu glavu u konfiguraciji s jednim prolazom.

Termalne inkjet tehnologije prilično su sigurne u svojoj niši, ali većinu rola i plošnih pisača velikih i ekstra velikih formata sada predstavljaju modeli s piezo inkjet ispisnim glavama.

Piezo tehnologija: kap na zahtjev

Piezoelektrične ispisne glave kombiniraju princip prskanja kapljica. Zahvaljujući širokom rasponu modifikacija za različite materijale i primjene, vrlo su popularni kod proizvođača inkjet pisača.

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

Inkjet tehnologije imaju puno primjena, ispis je samo jedna od njih. Inkjet ispisne glave koriste se za označavanje i kodiranje, poštanske brojeve i adrese, obradu dokumenata, tisak i označavanje tekstila, graviranje, fotonapon, taloženje materijala i visokopreciznu disperziju tekućina.

Inkjet ispisne glave mogu se klasificirati prema:

• kompatibilnost s tekućinama (kompozicije voda, ulje, otapalo, UV, kiselina);
• Radna temperatura;
• broj mlaznica;
• fizičko dopuštenje;
• širina ispisa;
• građevinski materijal;
• fiksni ili promjenjivi pad;
• najmanja veličina kapljice;
• ekološka prihvatljivost.

Glavna razlika između inkjet ispisnih glava je fiksna ili promjenjiva veličina kapljica. Pisači s fiksnom kapom nazivaju se binarni pisači. Važno je razumjeti razlike između tehnologija i kako one funkcioniraju.

Binarne ispisne glave proizvode kapljice standardne veličine. Morske opcije - od 1 pl do 200 pl ili više (pikolitar - trilijunti dio litre). Glavna prednost tehnologije je što velike kapi brže prekrivaju otisnuti materijal. Još jedna značajka ispisnih glava s fiksnom veličinom kapi je smanjena razlučivost. Stoga su pogodniji za tisak velikih formata, tisak na tekstil i druge segmente gdje rezolucija nije od presudne važnosti.

Najmanji pad osiguravaju Durst Rho P10 pisači širokog formata: Quadro Array ispisne glave s 10 pl nude razlučivost do 1000 dpi. Inkjet glave s veličinom kapi od 1 pl nisu dizajnirane za grafiku, već za taloženje tekućina i tiskanu elektroniku.

Ispisne glave s fiksnim kapom povoljne su u usporedbi s brzinom prskanja, mjerenom u kilohercima (1000 ciklusa u sekundi). Inkjet pisači temeljeni na ovoj tehnologiji dolaze u konfiguracijama od 4 i 6 boja. Kada radite s velikim količinama, ne zaboravite da je brzina ispisa 4 boje veća od brzine ispisa 6 boja, a ako je nekoliko glava za ispis odgovorno za jednu boju, pisač će općenito "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, trošak pisača, ekonomski opravdanu brzinu.

Ispisne glave promjenjive veličine kapi mogu u hodu prilagoditi razlučivost ispisa. Kako bi se povećao pad, sustav kombinira nekoliko kapi osnovne veličine.

Uzmimo za primjer pisač s baznom kapom od 6 pl. Da bi se dobila kap od 12 pl, sustav šalje dva impulsa u komoru za tintu odjednom: kapi se susreću u zraku i spajaju u jednu. Dostupne veličine kapi za određenu glavu za ispis nazivaju se "razine".

Glava s 8 razina oblikuje kapljice sedam veličina. Piezoelektrična glava s podrškom za 16 razina daje 15 veličina kapljica. S osnovnom veličinom kapi od 6 pl, dostupne opcije se dobivaju jednostavnim množenjem osnovne kapi: 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42 pl.

Ako analiziramo učestalost prskanja, ispada da je za stvaranje varijabilnih kapljica potrebno više vremena, što je sasvim logično. Za piezo jet glavu sa 16 razina, stopa raspršivanja bazne kapi bit će oko 28 kHz. Ako za njega aktivirate 8 opcija kapanja, brzina prskanja će pasti na 6,2 kHz. Ako je uključeno svih 16 opcija, brzina je samo 2,8 kHz. Kao što možete vidjeti, kada se krećete od osnovne razine do maksimalno mogućih 16 razina, broj formiranih kapljica je red veličine manji. Glave za ispis promjenjive veličine kapi dosljedno ispisuju sporije od fiksnih veličina kapi. Ali povećavaju rezoluciju malog teksta i kvalitetu ispisa općenito.

Kako bi povećali izvedbu inkjet glava s promjenjivim padom, proizvođači pisača povećavaju broj kanala po boji. Kanal za tintu niz je mlaznica namijenjenih određenoj boji tinte, tipična opcija za sustave skeniranja i ispisa u jednom ciklusu.

Ispis skeniranjem ovdje se odnosi na metodu inkjet ispisa, u kojoj se nosač s glavom za ispis pomiče naprijed-natrag po površini ispisanog materijala, a uvlači se u načinu start-stop. Kod nekih plošnih pisača slika se drugačije oblikuje: materijal se vraća ispod grupe ispisnih glava koje pokrivaju cijelu širinu ispisa.

Kontinuirani inkjet - velike brzine

Kontinuirana inkjet tehnologija beskontaktna je inačica brzog ispisa koja se koristi za ispis promjenjivih informacija na pokretni materijal. U početku dizajnirani za dodavanje datuma, teksta i crtičnih kodova, moduli sada nude ispis u više boja na materijalima u rolama. Teško je povjerovati, ali lord Kelvin prvi je patentirao ovu ideju 1867. godine.

Načelo tehnologije je sljedeće: pumpa isporučuje tekuću tintu iz spremnika u mnogo sićušnih mlaznica, tvoreći kontinuirani tok kapi vrlo velikom brzinom. Brzina stvaranja kapljica i prskanja kontrolirana je 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 otklonsko polje, koje ih usmjerava na materijal ili u spremnik za prikupljanje za ponovnu upotrebu. Najveći dio kapi ide na obradu, a samo manji dio čini sliku na otisku. Jedna od glavnih prednosti ove vrste inkjet ispisnih glava je njihova velika brzina.

Kodak Stream je primjer kontinuirane inkjet hibridne tehnologije ispisa. Periodični impulsi u grijaćim modulima u blizini svake mlaznice ispisne glave stvaraju sitne kapi tinte. Prilagođavanjem veličine i oblika pulsa, sustav mijenja veličinu točkice i brzinu raspršivanja kapljica. Stream tehnologija generira kapljice na 400 kHz, jednako brzo kao i tradicionalni rolni ofsetni strojevi. 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 deklarirana je na razini od 100 kHz. A za piezoelektrične inkjet pisače, standardna frekvencija je 25-40 kHz.

Tehnologija Stream temelji se na mikroelektromehaničkim sustavima MEMS (korišteni su iu HP Edgeline ispisnim glavama). Moderna tehnologija proizvodnje MEMS-a u načelu je slična tehnikama izrade integriranih sklopova koje se koriste za stvaranje ultraminijaturnih inkjet struktura na siliciju. Ploča mlaznice je mehanički element u kombinaciji s elektronikom na zajedničkoj silikonskoj bazi.

odaberite bilo koju

Ispisne glave samo su jedna komponenta složenih ispisnih sustava. Za odabir tehnologija koje su optimalne za određenu tvrtku, svakako uzmite u obzir tehnološke razlike. S obzirom na najveći izbor ponude na današnjem tržištu, važno je oboružati se sa što više informacija.

O autoru: Jeff Burton ([e-mail zaštićen]), SGIA analitičar digitalnog ispisa i konzultant za proizvodnju digitalnog ispisa, upravljanje bojama i portfelj proizvoda, digitalnu opremu i proizvođače. Više od 20 godina u industriji, radio je kao voditelj proizvodnje, savjetnik udruge i trener. Autor brojnih tehničkih članaka i govornik na industrijskim događanjima.

* SGIA časopis. Ožujak-travanj 2013. Ponovno tiskano uz dopuštenje SGIA. (c) 2013.

Na istu temu:

Među svim tehnologijama slikanja, inkjet ispis je stekao svoju popularnost.

Koristi se u pisačima, uključujući i one velikog formata.

Prednost ove tehnologije je da se kapljica tinte formira samo u pravom trenutku, što vam omogućuje dobivanje visokokvalitetnih slika.

Što je termalni inkjet ispis

U ovom članku ćemo vam reći što je termalni inkjet ispis, njegove prednosti, princip rada i u kojim slučajevima se koristi.

Gotova slika sastoji se od velikog broja mikroskopskih točkica tinte raznih boja (inkjet termalni ispis u boji).

U trenutku kada trebate nanijeti sliku, u mikroskopskoj komori mlaznice nalazi se tinta koju je potrebno nekako potisnuti na površinu otisnutog materijala (primjerice papira).

Termička metoda tiskanja sastoji se u činjenici da se u komori nalazi grijaći element na koji se dovodi struja u trenutku tiskanja. Trajanje trenutnog uključivanja struje je kratko, do 2 milijuntinke sekunde.

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

Nakon toga nastaje vakuum koji pridonosi povlačenju novog dijela boje. Ovaj proces se ponavlja nekoliko tisuća puta u sekundi.

Termalna inkjet oprema

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

Suvremena oprema omogućuje stvaranje kapljica veličine do 35-40 mikrona, što omogućuje dobivanje visokokvalitetne i detaljne slike.

Termalni pisači obično imaju dvije ispisne glave. Jedan je za ispis crnom tintom, a drugi za ispis u boji (cijan, magenta i žuta).

U jednoj ispisnoj glavi može biti do nekoliko stotina mlaznica, ovisno o modelu.

Ovisno o modelu, glave mogu biti neodvojivo spojene na uloške ili ugrađene u pisač, odnosno višekratne. Potonja opcija omogućuje da budete sigurniji u kvalitetu ispisa, jer ovaj element nema vremena da iskoristi svoj resurs. Ali na taj način cijena ispisa postaje veća.

Prednosti i nedostaci termo tiska

Termalni inkjet ispis ima široku primjenu u tehnologiji tiska zahvaljujući:

• tihi rad opreme,
• osigurava visoku kvalitetu i rezoluciju ispisa,
• termalna inkjet tehnologija ispisa omogućuje dobivanje pouzdanih ispisnih glava,
• stabilnost pisača na ovoj tehnologiji,
• velika brzina ispisa.

Nedostaci termo tiska:

Nije uvijek moguće točno kontrolirati veličinu nastalih kapljica,

Tijekom rada mogu se formirati satelitske kapljice koje pogoršavaju kvalitetu dobivene slike,

Glavu pisača ponekad je potrebno očistiti,

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

Skupi spremnici s tintom. Iako neki riskiraju i naručuju neoriginalne, koje su malo jeftinije.

Zaključak

Termalni inkjet ispis daje vam priliku za profesionalni ispis po niskoj cijeni. Kvaliteta dobivene slike ovisi o točnosti izrade mlaznice, strukturi komore za izbacivanje. Također, karakteristike korištene boje (viskoznost, površinska napetost, toplina i kapacitet isparavanja) utječu na dobivanje slike.

Nadamo se da ste bili zainteresirani za ovaj članak, koji je dao odgovor na pitanje: što je termalni inkjet ispis iu kojim slučajevima se koristi.