Termálna atramentová a piezoelektrická tlač – výhody a nevýhody. Typy atramentovej tlače: Termálna atramentová a piezoelektrická

Atramentové tlačiarne dnes patria medzi najpopulárnejšie medzi spotrebiteľmi. Navyše, vo väčšine prípadov sa takáto tlačiareň kupuje ako periféria k domácemu počítaču. Má to svoje dôvody a v prvom rade nízka cena a možnosť tlačiť farebné dokumenty. Medzitým, podľa predajcov mnohých salónov počítačovej techniky, väčšina používateľov má viac ako hmlistú predstavu o princípoch atramentovej tlače. Ak je ich majiteľom pri práci s ihličkovými alebo laserovými tlačiarňami všetko viac-menej jasné, tak o atramentových tlačiarňach môžu spravidla povedať len to, že sa tam obraz vytvára striekaním malých kvapiek atramentu na papier.

Na začiatok je pravdepodobne potrebné vysvetliť, čo je taký indikátor ako dpi, ktorý, ako sa ukázalo, je dôležitejší ako napríklad rýchlosť tlače. DPI (dot per inch, teda bodový palec) je takzvaný počet kvapiek na palec, funkcia frekvencie, s akou sú kvapky vyhadzované, a rýchlosti, ktorou sa tlačová hlava tlačiarne pohybuje pozdĺž horizontálnej osi. Riadená tryska v určitých momentoch diskrétne vypúšťa kvapky atramentu a tým kreslí čiaru. Hlavnou výzvou pre výrobcu tlačiarne je kombinácia kvality (maximálna kvapka na riadok) a rýchlosti (minimálna kvapka na riadok na dosiahnutie vyššej rýchlosti). Rýchlosť vystreľovania kvapiek je od 10 do 20 tisíc za sekundu. Zmenou tejto frekvencie alebo rýchlosti, ktorou sa vozík tlačovej hlavy pohybuje, je možné dosiahnuť optimálnu horizontálnu hustotu kvapiek a tým aj kvalitu tlače.

Rozlíšenie je parameter určený veľkosťou kvapôčok atramentu. Pri aplikácii menších kvapiek bude jasnosť obrazu vyššia v porovnaní s rovnakým povrchom vyplneným menším počtom väčších kvapiek. Je jasné, že v tomto prípade bude vyššia kvalita vyžadovať nižšiu rýchlosť tlače a naopak.

Atramentové tlačiarne sa líšia v spôsobe tlače.

Tri hlavné spôsoby tlače sú pomerne rozšírené.

Termálna atramentová tlač

Vývoj technológie termálnej atramentovej tlače sa začal v roku 1984. Priekopníkmi boli vtedy HP a Canon. Veci však išli pomaly a dlho nebolo možné dospieť k potrebným výsledkom. Až v 90. rokoch sa konečne podarilo dosiahnuť prijateľnú úroveň kvality, rýchlosti a nákladov. Lexmark sa neskôr pripojil k HP a Canon, aby ďalej vyvíjali termálne tlačiarne, čo viedlo k dnešným tlačiarňam s vysokým rozlíšením.

Ako už názov napovedá, tepelná (správnejšie elektrotermická) tvorba prúdu je založená na zvýšení teploty tekutého atramentu pôsobením elektrického prúdu. Toto zvýšenie teploty zabezpečuje vykurovacie teleso, ktoré je umiestnené vo vyhadzovacej komore. Po zahriatí sa časť atramentu vyparí, v komore sa rýchlo vytvorí nadmerný tlak a z vyhadzovacej komory sa cez presnú trysku vytlačí malá kvapka atramentu. V priebehu jednej sekundy sa tento proces mnohokrát opakuje. Najdôležitejšia vec pre úspech tejto technológie. ide o to, aby sa čo najpresnejšie zvolila konfigurácia ejekčnej komory, ako aj priemer a presnosť dýzy. Správanie sa atramentu počas zahrievania a vystreľovania z dýzy spolu s vlastnosťami samotného atramentu (jeho viskozita, povrchové napätie, schopnosť odparovania atď.) je ovplyvnené aj charakteristikou kanála vedúceho k dýze a výstupný bod do trysky. Veľký význam pre zabezpečenie správneho vytlačenia atramentu z dýzy má aj charakter zmeny menisku atramentu v dýze po vytlačení a opätovnom naplnení ejekčnej komory. Pozrime sa podrobnejšie na fázy tvorby a vyhadzovania kvapky. V tlačovej hlave kazety sa začína vytváranie tepelného prúdu atramentu. Elektrický impulz generuje tepelný tok na vykurovacích prvkoch ekvivalentný viac ako dvom miliardám wattov na meter štvorcový. To je asi 10-krát väčšie ako prúdenie na povrchu Slnka. Keďže trvanie tepelného impulzu je iba 2 milióntiny sekundy, hoci teplota v tomto čase rastie rýchlosťou 300 miliónov stupňov za sekundu, povrch vykurovacieho telesa má čas zahriať sa len na približne 600 ° C počas tejto doby. Keďže ohrev je extrémne rýchly, v skutočnosti sa teplota, pri ktorej už atrament nemôže existovať ako kvapalina, dosiahne len vo vrstve s hrúbkou menšou ako jedna milióntina milimetra. Pri tejto teplote (približne 330°C) sa začne odparovať tenká vrstva atramentu a bublina je vytlačená z trysky. Bublina pary vzniká pri veľmi vysokej teplote, a preto je v nej tlak pary asi 125 atmosfér, t.j. štvornásobok tlaku vytváraného v moderných benzínových spaľovacích motoroch. Takáto bublina, ktorá má obrovskú energiu, pôsobí ako piest, ktorý vytláča atrament z trysky na stránku rýchlosťou 500 palcov za sekundu. Výsledná kvapka váži len 18 miliardtín gramu. Pomocou príkazov z ovládača tlačiarne možno súčasne aktivovať niekoľko stoviek trysiek v ľubovoľnej kombinácii. Zásobníky, z ktorých sa atrament dodáva do tlačovej hlavy, možno rozdeliť na dva konštrukčné typy. Po prvé, je široko používaný monoblokový systém, ktorý kombinuje integrovanú atramentovú nádržku a vyhadzovaciu jednotku. Jeho výhodou je, že tlačová hlava sa vymieňa pri každej výmene zásobníka atramentu, čo pomáha udržiavať vysokú kvalitu tlače. Okrem toho má jednoduchší dizajn a ľahšie sa vykonáva výmeny. V druhom, zložitejšom systéme je tlačová hlava oddelená od zásobníka atramentu a iba tento zásobník sa vymieňa, keď je prázdny. Pena v zásobníku atramentu funguje ako špongia, ktorá absorbuje tekutý atrament, takže atrament je nepretržite dodávaný do tlačovej hlavy a nedochádza ani k nežiaducemu gravitačnému úniku z kazety, ani k úniku atramentu zo samotnej tlačovej hlavy. Na základe monoblokovej kazety sú elektrické kontakty a tlačová hlava. kľúčový prvok celého procesu atramentovej tlače; atrament sa dodáva do tlačovej hlavy cez sadu kanálov vychádzajúcich zo zásobníka. Výroba tlačovej hlavy. ide o komplexný proces uskutočňovaný na mikroskopickej úrovni, kde presnosť meraní je určená mikrónmi. Hlavné materiály použité pre vyhadzovaciu komoru, atramentový kanál, elektronický riadiaci obvod a vyhrievacie prvky sú podobné tým, ktoré sa používajú v polovodičovom priemysle, kde sa najtenšie vodivé kovové a izolačné vrstvy spracovávajú precízne laserom. Táto technológia si vyžaduje veľké investície do vývoja aj výroby, a to je jeden z hlavných dôvodov, prečo sa do tejto oblasti púšťa len veľmi málo firiem. Tlačová hlava je súborom mnohých mikrosád pozostávajúcich z ejekčných komôr a súvisiacich trysiek, usporiadaných do šachovnicového vzoru, aby sa zvýšila vertikálna hustota trysiek. Pri tomto usporiadaní dýz môže počet dýz vo vzdialenosti cca 1,27 cm dosiahnuť 208, ako je to napríklad v prípade čiernych kaziet modelov Lexmark Z, takže možno dosiahnuť rozlíšenie 1,44 milióna bodov. . Kvalitu tlače určuje veľa faktorov, no tie hlavné sú. sú to veľkosť bodu, vertikálna hustota bodiek a frekvencia vyvrhovania kvapiek cez dýzu; práve tieto ukazovatele sú hlavnými kritériami pre ďalšiu prácu na tlačových hlavách, či už ide o tepelné alebo piezoelektrické hlavy. Tepelné hlavy majú oproti elektromechanickým niektoré výhody, pretože kľúčová technológia ich výroby je podobná tej, ktorá sa používa pri výrobe mikroprocesorových čipov a iných polovodičových elektronických produktov. Rýchly pokrok v týchto oblastiach prospieva tepelným technológiám a v najbližších rokoch možno očakávať ešte vyššie rozlíšenie a vyššiu rýchlosť tlače. Termálna atramentová tlač má oproti konkurenčnej piezo technológii niekoľko výhod. Napríklad jednoduchosť dizajnu a blízka analógia s výrobou polovodičov: to znamená, že hraničné náklady na výrobu tu budú nižšie ako u konkurenčnej technológie. Konfigurácia ejekčných komôr umožňuje umiestnenie dýz bližšie k sebe, čo umožňuje dosiahnuť vyššie rozlíšenie.

Piezoelektrická technológia

Piezoelektrický systém, vytvorený na základe elektromechanického zariadenia a komerčne pripravený spoločnosťou Epson, bol prvýkrát použitý v atramentových tlačiarňach Epson nie tak dávno. v roku 1993. Piezotechnológia je založená na vlastnosti niektorých kryštálov, nazývaných piezokryštály (príkladom sú kryštály kremeňa v bežných kremenných hodinkách), deformovať sa vplyvom elektrického prúdu; teda tento pojem definuje elektromechanický jav. Táto fyzikálna vlastnosť umožňuje, aby sa niektoré materiály použili na vytvorenie miniatúrneho „atramentového čerpadla“, v ktorom pozitívna až negatívna zmena napätia spôsobí stlačenie malého objemu atramentu a jeho prudké vytlačenie cez otvorenú trysku. Rovnako ako pri vytváraní atramentového lúča v dôsledku tepelných účinkov, veľkosť kvapky je tu určená fyzikálnymi charakteristikami ejekčnej komory a tlakom vytvoreným v tejto komore v dôsledku deformácie piezokryštálu. Zmena veľkosti kvapiek sa uskutočňuje zmenou veľkosti prúdu pretekajúceho vyhadzovacím mechanizmom. Rovnako ako pri termotlačiarňach, frekvencia piezoelektrického vysunutia závisí od potenciálnej frekvencie elektrických impulzov, ktorá je zase určená časom, ktorý trvá, kým sa fotoaparát vráti do „tichého“ stavu, keď je naplnený atramentom a pripravený na ďalší pracovný cyklus. Piezo technológia je vysoko spoľahlivá, čo je veľmi dôležité, pretože tlačová hlava z čisto ekonomických dôvodov nemôže byť súčasťou vymeniteľného atramentového zásobníka, ako je to v tepelných systémoch, ale musí byť pevne spojená s tlačiarňou. Pre tepelné aj piezoelektrické systémy je výkon určený mnohými faktormi. Možnosť meniť veľkosť bodu dáva piezo technológii určité výhody. Na druhej strane piezotechnológia čelí niektorým čisto fyzickým obmedzeniam. Napríklad veľká veľkosť elektromechanickej ejekčnej komory znamená, že vertikálna hustota dýz musí byť menšia ako hustota tepelných náprotivkov. Nielenže to obmedzuje vyhliadky na ďalší vývoj, ale znamená to aj to, že na dosiahnutie vyššieho rozlíšenia a jednotnosti pri vysokokvalitnej tlači je potrebných viac prechodov tlačovou hlavou cez tú istú stranu.

Stacionárna tlačová hlava je do istej miery nákladovo efektívna, pretože sa nemusí vymieňať. Táto výhoda je však čiastočne kompenzovaná rizikom vniknutia vzduchu do systému pri výmene náplne. To upcháva trysky, znižuje kvalitu tlače a vyžaduje niekoľko čistiacich cyklov na obnovenie normálneho výkonu systému. Ďalšie obmedzenie zatiaľ pre piezosystémy sa týka použitia atramentov na báze dye: pri použití farebných (pigmentových) atramentov, ktoré sú kvalitnejšie, ale majú aj vyššiu hustotu, hrozí aj upchatie trysiek. Piezoelektrická tlačová hlava, založená na predchádzajúcej technológii, má nižšie náklady na vývoj, ale je výrazne drahšia na výrobu. V súčasnosti sú výhody piezoelektrických hlavíc, ako je vysoká spoľahlivosť a možnosť meniť veľkosť kvapky, veľmi významné a umožňujú vyrábať produkty veľmi vysokej kvality. Keďže však cena termálnych atramentových tlačiarní naďalej klesá a stále viac preberajú trh tlačiarní základnej úrovne, zostáva tu trh strednej a vyššej triedy pre piezosystémy.

Bublinová tlač

Princíp bublinkovej tlače Canon Bubble-Jet, ktorý bol vynájdený koncom 70. rokov, je geniálne jednoduchý. V každej tryske, najtenšom kanáli, v ktorom sa tvoria kvapôčky atramentu, je mikroskopický ohrievač. Elektrické impulzy, ktoré sa na ňu aplikujú, spôsobujú vrenie atramentu s tvorbou vzduchových bublín a tieto bubliny pri každom impulze vytlačia z dýzy rovnaké množstvo atramentu. Zahrievanie sa zastaví, bublina zmizne, do trysky sa nasaje nová časť atramentu a je pripravená na nový cyklus!

Trvalo však približne 8 rokov, kým bola pre používateľov dostupná prvá bublinková atramentová tlačiareň. V roku 1981 bola sľubná technológia Canon Bubble-Jet prvýkrát predstavená na veľtrhu Canon Grand Fair a okamžite upútala pozornosť špecialistov. Ale až v roku 1985 sa objavil prvý komerčný model monochromatickej tlačiarne Canon BJ-80 a v roku 1988 sa objavila prvá plnofarebná BJ tlačiareň BJC-440 (formát A2, 400 dpi).

Do istého obdobia sa slovo „tlač“ spájalo buď s prácou tlačiarne, alebo s laserovými štamgastmi vo veľkých kanceláriách. Atramentová tlač bola iná v tom, že išlo o proces prenosu obrázka alebo textu pomocou tryskovej dosky a tekutého farbiva.

Zdalo by sa, že koncept atramentovej tlače sa začal používať len nedávno, po tom, čo sa atramentové tlačiarne stali dostupnými pre bežného užívateľa. História ich vývoja však zahŕňa takmer 200 rokov.

Obrázok nižšie ilustruje vývoj atramentovej tlače od jej počiatkov až po súčasnosť.

Etapy vývoja atramentovej tlače

Teoretický vývoj

Teoretický základ technológie atramentovej tlače siaha až do roku 1833. Práve vtedy Felix Savard, francúzsky fyzik a vynálezca, odhalil zaujímavý vzor: v dôsledku rozprašovania kvapaliny cez otvory s mikroskopickým priemerom (trysky) sa vytvárajú dokonale rovnomerné kvapky. A len o 45 rokov neskôr, v roku 1878, tento jav matematicky opísal Lord Reilly, nositeľ Nobelovej ceny.

Avšak skôr, v roku 1867, William Thompson patentoval myšlienku nepretržitého zásobovania atramentom (Continuous Ink Jet). Použil elektrostatické sily na riadenie rozprašovania atramentu a tekutého farbiva na papier. Na základe tohto princípu skonštruoval William Thompson rekordéry potrebné na prevádzku elektrických telegrafov.

Nepretržitá tlač

Významný pre technológiu atramentovej tlače bol rok 1951 – Siemens získal patent na atramentovú tlačiareň, prvú svojho druhu. Bol založený na technológii kontinuálneho zásobovania atramentom. O niečo neskôr mnohí svetoví výrobcovia tlačových zariadení prijali túto technológiu a pokračovali v jej zdokonaľovaní.

Predchodcovia moderných atramentových tlačiarní boli pomerne objemné, vybavené rôznymi valcami, čerpadlami a inými pohyblivými časťami, ktoré boli náladové a navyše stáli veľa peňazí. Takéto tlačiarne pracovali veľmi pomaly a nie bez nedostatkov: pri tlači mohol vytekať atrament, čo nebolo príliš pohodlné a bezpečné.

Tlač na požiadanie

Proces vznikol v 60. rokoch tohto storočia, keď sa profesorovi zo Stanfordskej univerzity podarilo získať kvapky atramentu rovnakého objemu a rovnako vzdialené od seba. Využil na to tlakové vlny vznikajúce v dôsledku pohybu piezokeramického prvku. Takýto systém sa nazýval „Drop-on-demand“, v preklade z angličtiny ako „kvapky na požiadanie“. Technológia umožnila upustiť od používania komplexného systému recyklácie atramentu, systému nabíjania a tiež eliminovať vychyľovanie kvapiek.

Po prvýkrát bola tlač na požiadanie použitá v roku 1977 v tlačiarňach PT-80 od spoločnosti Siemens a o niečo neskôr (1978) v tlačiarni Silonics. Neskôr tento spôsob tlače pokračoval vo svojom vývoji: technológia sa vyvinula a stala sa základom stále nových a nových modelov atramentových tlačiarní pre komerčné využitie.

Najdrahšou súčasťou tlačiarne bola a stále je tlačová hlava. Nebolo možné ju „bezbolestne“ vymeniť, ako sa to stalo pri kazete. Používatelia preto našli nové interakčné algoritmy. Aby napríklad zabránili upchatiu trysiek tlačovej hlavy vzduchovými bublinami alebo zaschnutými zvyškami atramentu, snažili sa tlačiareň používať aj vtedy, keď to nebolo zvlášť potrebné. A to všetko preto, aby sa predišlo dlhým prestojom tlačového zariadenia.

Ešte v 70. rokoch dvadsiateho storočia sa objavili predpoklady pre farebnú tlač. Švédsky profesor Herz našiel spôsob, ako reprodukovať najrôznejšie odtiene sivej vďaka metóde regulácie hustoty kvapiek. To umožnilo tlačiť nielen text, ale aj rôzne obrázky prenášajúce gradáciu šedej.

bublinkové tesnenie

Za technológiu bublinkovej tlače vďačíme spoločnosti Canon. Koncom 70. rokov jej špecialisti ukázali svetu dovtedy neznámu technológiu atramentovej tlače - "Bubble Jet" alebo "bubble printing". Princíp činnosti týchto atramentových tlačiarní je nasledovný: v dýze je umiestnený mikroskopický termočlánok, ktorý sa okamžite zahreje na 500 ° C, akonáhle naň pôsobí prúd. Pri zahrievaní atrament vrie, vo vnútri komory sa vytvárajú vzduchové bubliny (bubliny), pod vplyvom ktorých sa z trysky na papier vytlačia rovnaké objemy atramentu. Hneď ako sa atrament prestane zahrievať a ochladí sa na svoju predchádzajúcu teplotu, bubliny prasknú a ďalšia časť atramentu sa nasaje do trysky. To zaisťuje neprerušovanú tlač.

Princíp technológie bublinkovej atramentovej tlače

Len čo Canon predstavil technológiu bubble jet na Veľkom veľtrhu v roku 1981, okamžite upútala pozornosť verejnosti. A už v roku 1985 uzrel svetlo sveta Canon BJ-80, prvá monochromatická bublinková tlačiareň. O tri roky neskôr sa objavil Canon BJC-440, prvá veľkoformátová tlačiareň využívajúca rovnakú technológiu. Už vedel tlačiť farebne v rozlíšení 400 dpi.

Náklady na tlač bublinkovou atramentovou technológiou sú relatívne nízke. Náklady na údržbu tlačiarne sa však zvyšujú, pretože tlačová hlava je zabudovaná v atramentových kazetách a nie v tlačiarni. Minca má však aj nevýhodu: zariadenie zostáva funkčné, ak sa použije neoriginálna kazeta.

Termálna tlač

Éra termálnej tlače začala koncom 90-tych rokov, hoci HP a Canon ju začali vyvíjať už v roku 1984. Ide o to, že nebolo možné dosiahnuť potrebnú kombináciu kvality a nákladov na tlač, ako aj rýchlosti práce. O niečo neskôr sa Lexmark pripojil k gigantom tohto odvetvia. V tomto tandeme tieto významné spoločnosti dosiahli tlač s vysokým rozlíšením a vytvorili podobu moderných tlačiarní.

Výsledná technológia sa stala známou ako „termálna tlač“ (termálna atramentová tlač). Túto technológiu používal prvý rad atramentových tlačiarní HP, ThinkJet.

Atramentové tlačiarne HP THinkJet

Princíp termotlače spočíva vo zväčšení objemu atramentu pri zahriatí. Teplota vyhrievacieho prvku vo vnútri tlačovej hlavy bola zvýšená vyhrievacím prvkom. Atrament nachádzajúci sa v blízkosti vykurovacieho telesa sa pri zahriatí začne vyparovať. Vytvárajú sa bubliny, ktoré ich určité množstvo vytlačia z trysky. Pokles tlaku spôsobí, že rovnaký objem atramentu prenikne do tlačovej hlavy. Tento proces sa opakuje s vysokou cyklickosťou až 12 000 tankovaní za sekundu. Tlačová hlava založená na technológii termálnej atramentovej tlače pozostáva z veľkého počtu mikroskopických trysiek a vyhadzovacích komôr.

HP zvolilo nezvyčajný postup – vyrobilo náhradnú tlačovú hlavu, ktorá je súčasťou náplne a bez väčšej ľútosti sa s ňou vyhadzuje. Tento krok vyriešil problém životnosti tlačiarne.

Princíp činnosti termálnej tlačiarne

Bublinové a termálne atramentové tlačiarne boli cenovo dostupné, kompaktné, tiché a poskytovali široký rozsah farieb, čo zaplavilo trh cenovo dostupných tlačiarní a takmer vytlačilo ihličkové tlačiarne z trhu.

Piezoelektrické tesnenie

Technológia piezoelektrického tlačového systému (Piezoelectric Ink Jet) sa objavila v roku 1993 vďaka spoločnosti Epson, ktorá ju ako prvá použila vo svojich tlačiarňach. Princíp piezoelektrickej tlače je založený na vlastnosti piezokryštálov meniť pod vplyvom prúdu svoj objem a tvar. V štruktúre kazety je jednou zo stien piezoelektrická doska. Pod vplyvom prúdu sa ohýba a tým zmenšuje objem atramentovej komory. V dôsledku toho sa z trysky vytlačí určité množstvo atramentu.

Princíp technológie piezoelektrickej tlače

Výhodou stacionárnej tlačovej hlavy je jej účinnosť, pretože sa nemusí tak často meniť ako kazety. Existuje však malá šanca, že pri výmene kazety sa do tlačovej hlavy môže dostať vzduch a upchať trysky, čo ovplyvní kvalitu tlače.

Moderné tradície

Vďaka rozvoju technológie sú teraz atramentové tlačiarne ešte populárnejšie. Kupujú sa na kancelárske aj domáce použitie vďaka dostupnej cene a kompaktnosti. Niekedy si používatelia kupujú farebné atramentové tlačiarne ako doplnok k monochromatickým laserovým tlačiarňam. Existuje názor, že laserové zariadenia dokážu tlačiť textové dokumenty rýchlejšie a lacnejšie, zatiaľ čo atramentové zariadenia dokážu tlačiť farebné fotografie.

V súčasnosti sa za štandard rozlíšenia tlače pre moderné atramentové tlačiarne považuje 4600 x 1200 dpi. Ale už existujú zariadenia, ktoré tento ukazovateľ prekonávajú. Medzi ďalšie funkcie atramentových tlačiarní patrí bezokrajová tlač, ale aj vstavaný LCD displej či port na čítanie pamäťových kariet.

Výhody atramentových tlačiarní

Najzákladnejším tromfom atramentových tlačiarní je vysoká kvalita farebnej tlače. Môžete vytvoriť jasné a realistické fotografie s vynikajúcim vykreslením jemných detailov a stredných tónov. Atramentové tlačiarne sú navyše prakticky tiché, nevyžadujú dlhú dobu zahrievania, sú prezentované v širokej škále modelov a sú dostupné v rôznych modifikáciách.

Nevýhody atramentových tlačiarní

Hlavným dôvodom odmietnutia použitia atramentovej tlačiarne je vysoká cena originálnych kaziet, krehkosť výtlačkov v dôsledku vyblednutia alebo roztečenia atramentu pri vniknutí kvapaliny a zanesené tlačové hlavy. Aj keď riešenia všetkých týchto nedostatkov sú veľmi jednoduché. Upchávanie je možné prekonať štandardným čistením hlavy a výtlačky môžu byť odolnejšie pomocou pigmentových atramentov. Aby ste sa však vyhli preplatku za originálne kazety, pomôže vám alternatívny spotrebný materiál a atrament, ktorý v súčasnosti dosahuje vysoké ukazovatele kvality. Rozdiel oproti pôvodnému atramentu nie je väčší ako 2-5%, vďaka čomu je rozdiel vo výsledkoch tlače voľným okom nerozoznateľný.

Dá sa prečítať množstvo noviniek z vývoja moderných tlačiarní, multifunkčných zariadení a plotrov.

V kontakte s

Spolužiaci

Technológia termálna atramentová tlač na základe vlastnosti atramentu expandovať v objeme pri zahrievaní. Zahriaty atrament, zväčšujúci svoj objem, tlačí mikroskopické kvapôčky atramentu do trysiek tlačovej hlavy tlačiarne, ktoré vytvárajú obraz na papieri. Vo všeobecnosti je technológia tepelnej atramentovej tlače uvedená nižšie.

Termálna atramentová technológia

Termálna atramentová tlač je najpopulárnejšia technológia atramentovej tlače a používa sa v 75 % atramentových tlačiarní.

Podiel tlačiarní využívajúcich technológiu termálnej atramentovej tlače

Najväčší príspevok k rozvoju technológie termálnej atramentovej tlače mali korporácie Canon a HP, ktorý v 70. rokoch nezávisle vyvinul dve technológie tlače: Bubble Jet (Canon) a Termálna atramentová tlačiareň(H.P.).

Termálne atramentové technológie

Termálna atramentová technológia Bubble Jet bola verejnosti predstavená v roku 1981 na Veľkom veľtrhu. V roku 1985 bola s použitím inovatívnej technológie uvedená na trh legendárna monochromatická tlačiareň Canon BJ-80, v roku 1985 prvá farebná tlačiareň Canon BJC-440.

Schematické znázornenie technológie atramentovej tlače Bubble Jet

Podstata technológie Atramentová Bubble Jet je nasledujúci. V každej tryske tlačovej hlavy je zabudovaný termistor (ohrievač) pre okamžitý ohrev atramentu, ktorý pri teplotách nad 500 °C vyparovaním vytvorí bublinu, ktorá vytlačí kvapku atramentu. Potom sa termistor vypne, atrament sa ochladí a bublina zmizne a zóna nízkeho tlaku nasaje novú časť atramentu.

Zaujímavosťou je, že atrament sa zahreje na teplotu 500°C už za 3 mikrosekundy a kvapky vyletujú z trysky rýchlosťou 60 km/h. Každú sekundu v každej tryske tlačovej hlavy sa cyklus ohrevu a chladenia atramentu opakuje 18 000-krát.

Druhú technológiu atramentovej tlače – Thermal Inkjet – začala vyvíjať spoločnosť HP v roku 1984, no prvá tlačiareň ThinkJet založená na tejto technológii tlače bola zavedená do sériovej výroby oveľa neskôr.

Schematické znázornenie technológie Thermal Inkjet

Termálna atramentová technológia je založená na rovnakom princípe tlače ako technológia Bubble Jet, len s tým rozdielom, že v tlačiarňach s technológiou Bubble Jet sú termistory umiestnené v mikroskopických dýzach tlačovej hlavy, zatiaľ čo v tlačiarňach s technológiou Thermal Inkjet sú umiestnené priamo za tryskou.

Technológie Bubble Jet a Thermal Inkjet sa teda líšia len v detailoch.

Hlavnými výhodami termálnej atramentovej tlače oproti piezo atramentovej tlači je absencia pohyblivých mechanizmov a stabilná prevádzka. Okrem toho má termálna atramentová tlač jednu významnú nevýhodu: neumožňuje vám kontrolovať veľkosť a tvar kvapiek atramentu. Okrem toho, keď kvapky atramentu vyletujú z trysky tlačovej hlavy, spolu s nimi unikajú aj satelitné kvapky (satelity), ktoré vznikajú pri varení atramentu. Vzhľad takýchto "satelitov" môže byť vyvolaný nestabilným chvením hmoty atramentu počas jeho vystreľovania z trysky. Práve satelitné kvapky spôsobujú tvorbu nežiaduceho obrysu („atramentová hmla“) okolo tlače a miešanie farieb v grafických súboroch.

Rýchlo sa rozvíjajúca atramentová tlač rozvíja nové segmenty a aplikácie. V boji o vyhliadky na trhu je rozhodujúci výskum a vývoj v oblasti tlačových hláv, atramentov a špeciálnych prípravkov. Veľkým plusom pri výbere atramentového tlačového zariadenia budú základné znalosti o výrobcoch a technológiách tlačových hláv.

Akákoľvek trysková hlava funguje na princípe elektronicky riadeného rozprašovania kvapiek kvapaliny na požadovaný povrch. Dve hlavné triedy sú hlavy s kontinuálnym podávaním a piezoelektrické pulzné hlavy (Drop on Demand, DOD), z ktorých každá je rozdelená do podtried.

Pri kontinuálnej atramentovej tlači sa kvapôčky striekajú nepretržite a padajú buď na médium alebo do nádoby na recykláciu a opätovné použitie. V zariadeniach DOD závisí vyvrhovanie kvapiek od určitých podmienok a vytvárajú sa pomocou impulzu v komore na prívod atramentu. Odrody atramentových tlačiarní DOD sú určené charakteristikami generovania impulzov. Na trhu existujú tri hlavné kategórie technológií: tepelné, piezoelektrické a kontinuálne prietokové (elektrostatické).

Termálna atramentová tlač

Prvú technológiu termálnej atramentovej tlače navrhol v roku 1977 dizajnér Canon Ichiro Endo. Termálne tlačové hlavy prešli dlhú cestu od uvedenia prvých stolných tlačiarní tohto typu.

Bez ohľadu na konštrukčné prvky spája termálne tlačové hlavy koncept: malá veľkosť kvapiek s vysokou rýchlosťou a hustotou trysiek.

V kompaktnej atramentovej komore vznikajú kvapôčky rýchlym ohrevom odporového prvku. Pri rýchlom zahriatí na niekoľko stoviek stupňov dochádza k vyparovaniu molekúl atramentu. Vo vriacej kvapaline sa vytvorí bublina (tlakový impulz), ktorá vytlačí atrament z komory. V dôsledku toho sa na druhom konci dýzy objaví kvapka. Po vytlačení sa vákuum v komore naplní čerstvým atramentom zo zásobníka a proces sa opakuje.

Nevýhodou technológie je obmedzený rozsah kompatibilných tekutín: termálne atramenty musia byť navrhnuté tak, aby sa odparovali a odolávali vysokým lokálnym teplotám. Okrem toho sú tepelné tlačové hlavy nepriaznivo ovplyvnené procesom takzvanej kavitácie: na povrchu vykurovacieho telesa sa neustále tvoria a praskajú bubliny, z ktorých sa opotrebováva. Moderné materiály však poskytujú termálnym atramentovým hlavám pomerne dlhú životnosť.

Na zníženie veľkosti kvapiek a zvýšenie rýchlosti tlače sú potrebné vysoko presné technológie na zvýšenie počtu trysiek na šírku povrchu. Tlačové hlavy Canon FINE ponúkajú pôsobivých 2 560 trysiek na farbu (15 360 trysiek na tlačovú hlavu). Trysky sa líšia v priemere, pretože tepelná technológia nie je schopná produkovať kvapôčky rôznych veľkostí. V každej hlave sú špeciálnym spôsobom kombinované trysky 1, 2 a 5 štvorcov.

Spoločnosť Hewlett Packard dosiahla pôsobivú hustotu trysiek v tlačovej hlave Edgeline. Dizajn so šírkou tlače 10,8 cm pozostáva z piatich silikónových čipov usporiadaných do šachovnicového vzoru.

Fyzické rozlíšenie dosahuje 1200 dpi pri pracovnej frekvencii 48 kHz. Dvojitý rad trysiek (10 560 na matricu) umožňuje Edgeline aplikovať dve farby. Pri jednofarebnej tlači zostáva druhý rad ako záloha. Každá hlava, navrhnutá na prácu s atramentom na vodnej báze alebo latexom, má 5 matríc – spolu 52 800 trysiek.

Edgeline sa inštaluje do latexových tlačiarní a kotúčových lisov od HP. Tlačiareň T300 so šírkou 77 cm sa dodáva so 70 tlačovými hlavami na každú stranu tlačeného pásu. V duplexnom režime teda funguje 7 392 000 trysiek a stroj aplikuje na tlačený materiál každú sekundu 148 miliárd kvapiek s vysokou presnosťou. Všetky tepelné tlačové hlavy sú spotrebný materiál a ich životnosť závisí od množstva atramentu, ktorý nimi prechádza.

Termálne tlačové hlavy pre stolové atramentové tlačiarne sú dostupné aj od spoločností Kodak a Lexmark. Niektoré z modelov, ktoré dokončili, už boli ukončené.

Na trhu veľkoformátových atramentových tlačiarní na vodnej báze prebieha boj medzi Canon a HP, jediným dodávateľom latexových tlačiarní s termálnymi tlačovými hlavami. A nikto okrem HP ešte neponúkol termálnu tlačovú hlavu v konfigurácii s jedným priechodom.

Termálne atramentové technológie sú vo svojom výklenku celkom isté, ale väčšina veľkých a extra veľkoformátových kotúčových a plochých tlačiarní je teraz zastúpená modelmi s piezo atramentovými tlačovými hlavami.

Piezo technológia: pokles na požiadanie

Piezoelektrické tlačové hlavy kombinujú princíp rozprašovania kvapiek. Vďaka širokej škále úprav pre rôzne materiály a aplikácie sú veľmi obľúbené u výrobcov atramentových tlačiarní.

Princíp technológie drop-on-demand je založený na zmene tvaru určitých kryštálov pri privedení napätia. V dôsledku toho sa komora deformuje a generuje impulz. Na trhu sú piezoelektrické atramentové hlavy od viac ako desiatky výrobcov.

Atramentové technológie majú množstvo aplikácií, tlač je len jednou z nich. Atramentové tlačové hlavy sa používajú na značenie a kódovanie, poštové smerovacie čísla a adresy, spracovanie dokumentov, tlač a značenie textilu, gravírovanie, fotovoltaiku, nanášanie materiálu a vysoko presnú disperziu tekutín.

Atramentové tlačové hlavy možno klasifikovať podľa:

• kompatibilita s kvapalinami (zloženie voda, olej, rozpúšťadlo, UV, kyselina);
• Prevádzková teplota;
• počet trysiek;
• fyzické povolenie;
• šírka tlače;
• Stavebný Materiál;
• pevný alebo variabilný pokles;
• najmenšia veľkosť kvapiek;
• šetrnosť k životnému prostrediu.

Hlavným rozdielom medzi atramentovými tlačovými hlavami je pevná alebo variabilná veľkosť kvapiek. Tlačiarne s pevnou kvapkou sa nazývajú binárne tlačiarne. Je dôležité pochopiť rozdiely medzi technológiami a ako fungujú.

Binárne tlačové hlavy produkujú kvapôčky štandardnej veľkosti. Možnosti mora - od 1 pl do 200 pl alebo viac (pikoliter - jedna bilióntina litra). Hlavnou výhodou technológie je, že veľké kvapky rýchlejšie pokryjú potlačený materiál. Ďalšou vlastnosťou tlačových hláv s pevnou veľkosťou kvapky je znížené rozlíšenie. Preto sú vhodnejšie pre veľkoformátovú tlač, potlač textilu a iné segmenty, kde rozlíšenie nie je prvoradé.

Najmenší pokles poskytujú širokoformátové tlačiarne Durst Rho P10: tlačové hlavy Quadro Array s 10 pl ponúkajú rozlíšenie až 1000 dpi. Atramentové hlavy s veľkosťou kvapky 1 pl nie sú určené na grafiku, ale na odstraňovanie tekutín a tlačenej elektroniky.

Tlačové hlavy s pevným poklesom sa priaznivo porovnávajú s rýchlosťou rozprašovania meranou v kilohertzoch (1000 cyklov za sekundu). Atramentové tlačiarne založené na tejto technológii sa dodávajú v 4- a 6-farebných konfiguráciách. Pri práci s veľkými objemami nezabudnite, že rýchlosť tlače 4 farieb je vyššia ako rýchlosť tlače 6 farieb, a ak je za jednu farbu zodpovedných niekoľko tlačových hláv, tlačiareň vo všeobecnosti „uletí“.

Teraz prebieha aktívna diskusia o tom, ktorá technológia je lepšia a prečo – s pevnou alebo s premenlivou veľkosťou kvapiek. Najprv však musíte vziať do úvahy praktické aspekty: vyrobené výrobky, náklady na tlačiareň, ekonomicky opodstatnenú rýchlosť.

Tlačové hlavy s premenlivou veľkosťou kvapiek sú schopné prispôsobiť rozlíšenie tlače za chodu. Na zvýšenie poklesu systém kombinuje niekoľko kvapiek základnej veľkosti.

Vezmime si napríklad tlačiareň so základným poklesom 6 pl. Aby sa dosiahla kvapka 12 pl, systém vyšle do atramentovej komory dva impulzy naraz: kvapky sa stretnú vo vzduchu a spoja sa do jedného. Veľkosti kvapiek dostupné pre konkrétnu tlačovú hlavu sa nazývajú "úrovne".

8-úrovňová hlava tvorí kvapky siedmich veľkostí. Piezoelektrická hlava s podporou 16 úrovní poskytne 15 veľkostí kvapiek. Pri veľkosti kvapky základne 6 pl získate dostupné možnosti jednoduchým vynásobením kvapky základne: 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42 pl.

Ak analyzujeme frekvenciu rozprašovania, ukáže sa, že tvorba premenlivých kvapiek trvá dlhšie, čo je celkom logické. Pre 16-úrovňovú piezo tryskovú hlavu bude základná rýchlosť rozprašovania kvapiek približne 28 kHz. Ak pre ňu aktivujete 8 možností kvapiek, rýchlosť striekania klesne na 6,2 kHz. Ak je zahrnutých všetkých 16 možností, rýchlosť je iba 2,8 kHz. Ako vidíte, pri prechode zo základnej úrovne na maximálne možných 16 úrovní je počet vytvorených kvapiek rádovo menší. Tlačové hlavy s premenlivou veľkosťou kvapiek konzistentne tlačia pomalšie ako pevné veľkosti kvapiek. Zvyšujú však rozlíšenie malého textu a kvalitu tlače vo všeobecnosti.

Aby sa zvýšil výkon atramentových hláv s variabilnou kvapkou, výrobcovia tlačiarní zvýšili počet kanálov na farbu. Atramentový kanál je séria trysiek určených pre konkrétnu farbu atramentu, čo je typická možnosť pre skenovacie a tlačové systémy v jednom chode.

Skenovacia tlač sa tu týka atramentovej tlače, pri ktorej sa vozík s tlačovou hlavou pohybuje tam a späť po povrchu tlačeného materiálu a podáva sa v režime štart-stop. V niektorých plochých tlačiarňach sa obraz vytvára inak: materiál sa vratne pohybuje pod skupinou tlačových hláv, ktoré pokrývajú celú šírku tlače.

Nepretržitá atramentová tlačiareň – vysoké rýchlosti

Technológia kontinuálnej atramentovej tlače je bezkontaktná verzia vysokorýchlostnej tlače, ktorá sa používa na tlač premenných informácií na pohyblivý materiál. Moduly, ktoré boli pôvodne navrhnuté na pridávanie dátumov, textov a čiarových kódov, teraz ponúkajú viacfarebnú tlač na kotúčové materiály. Je ťažké tomu uveriť, ale lord Kelvin bol prvým, kto patentoval túto myšlienku v roku 1867.

Princíp technológie je nasledovný: čerpadlo dodáva tekutý atrament z nádržky do mnohých malých trysiek, čím sa vytvára súvislý prúd kvapiek pri veľmi vysokej rýchlosti. Rýchlosť tvorby kvapiek a rozprašovania je riadená vibrujúcim piezoelektrickým kryštálom. Rýchlosť jeho vibrácie sa nazýva frekvencia, ktorá sa v tomto prípade pohybuje od 50 do 175 kHz. Každá tryska dodáva 50 000 až 175 000 kvapiek za sekundu. Preletia cez elektrostatické pole a už nabité spadnú do vychyľovacieho poľa, ktoré ich nasmeruje do materiálu alebo do zbernej nádrže na opätovné použitie. Väčšina kvapiek ide na spracovanie a iba malá časť tvorí obraz na výtlačku. Jednou z hlavných výhod tohto typu atramentových tlačových hláv je ich vysoká rýchlosť.

Kodak Stream je príkladom technológie kontinuálnej atramentovej hybridnej tlače. Periodické impulzy vo vyhrievacích moduloch v blízkosti každej trysky tlačovej hlavy tvoria malé kvapky atramentu. Úpravou veľkosti a tvaru impulzu systém mení veľkosť bodu a rýchlosť striekania klesá. Technológia Stream generuje kvapôčky pri 400 kHz, rovnako rýchlo ako tradičné kotúčové ofsetové lisy. Spoločnosť Kodak si je navyše istá, že je možné zvýšiť frekvenciu impulzov.

Najbližším konkurentom Prosper CPM je atramentový CPM roll-to-roll od HP. Teoretická maximálna frekvencia pre ňu je deklarovaná na úrovni 100 kHz. A pre piezoelektrické atramentové tlačiarne je štandardná frekvencia 25-40 kHz.

Technológia Stream je založená na mikroelektromechanických systémoch MEMS (použité boli aj v tlačových hlavách HP Edgeline). Moderná technológia výroby MEMS je v princípe podobná technikám výroby integrovaných obvodov, ktoré sa používajú na vytváranie ultra-miniatúrnych atramentových štruktúr na kremíku. Doska dýzy je mechanický prvok kombinovaný s elektronikou na spoločnej silikónovej základni.

vyberte si akýkoľvek

Tlačové hlavy sú len jednou zložkou komplexných tlačových systémov. Pri výbere technológií, ktoré sú optimálne pre konkrétnu spoločnosť, nezabudnite vziať do úvahy technologické rozdiely. Vzhľadom na najširší výber ponúk na dnešnom trhu je dôležité vyzbrojiť sa čo najväčším množstvom informácií.

O autorovi: Jeff Burton ([e-mail chránený]), analytik a konzultant digitálnej tlače SGIA pre digitálnu tlač, správu farieb a produktové portfólio, digitálne zariadenia a výrobcov. Viac ako 20 rokov v odbore pôsobil ako výrobný manažér, poradca asociácie a školiteľ. Autor mnohých technických článkov a rečník na priemyselných podujatiach.

* SGIA Journal. Marec-apríl 2013. Pretlačené so súhlasom SGIA. (c) 2013.

Na rovnakú tému:

Spomedzi všetkých zobrazovacích technológií si svoju obľubu získala atramentová tlač.

Používa sa v tlačiarňach vrátane veľkoformátových.

Výhodou tejto technológie je, že kvapka atramentu sa tvorí len v správnom momente, čo umožňuje získať vysokokvalitné obrázky.

Čo je termálna atramentová tlač

V tomto článku vám povieme, čo je termálna atramentová tlač, aké sú jej výhody, princíp fungovania a v akých prípadoch sa používa.

Hotový obrázok pozostáva z veľkého množstva mikroskopických atramentových bodiek rôznych farieb (farebná atramentová termotlač).

V momente, keď potrebujete naniesť obrázok, je v mikroskopickej komore trysky atrament, ktorý treba nejakým spôsobom vytlačiť na povrch tlačeného materiálu (napríklad papiera).

Tepelný spôsob tlače spočíva v tom, že v komore je vykurovacie teleso, do ktorého je v čase tlače privádzaný prúd. Trvanie krátkodobého zapnutia prúdu je krátka doba, do 2 milióntin sekundy.

Pri jeho pôsobení sa prvok zahreje, teplota farby sa zvýši na 500º, objem farby v dýze sa zvýši, čím sa zvýši tlak v komore a časť farbiva sa z nej vytlačí. Existujú informácie, že v komore sa v okamihu ohrevu vytvorí tlak viac ako 100 atmosfér, čo je dosť veľa.

Potom sa vytvorí vákuum, ktoré prispieva k stiahnutiu novej časti farby. Tento proces sa opakuje niekoľko tisíckrát za sekundu.

Termálne atramentové zariadenia

Tento spôsob tlače sa používa v drvivej väčšine atramentových tlačiarní. Táto technológia bola uvedená na trh začiatkom osemdesiatych rokov minulého storočia. Poprední výrobcovia sú Canon, HP, Lexmark.

Moderné vybavenie umožňuje vytvárať kvapky až do veľkosti 35-40 mikrónov, čo umožňuje získať vysoko kvalitný a detailný obraz.

Termálne tlačiarne majú zvyčajne dve tlačové hlavy. Jeden je určený na tlač čiernym atramentom a druhý na farebnú tlač (azúrová, purpurová a žltá).

V jednej tlačovej hlave môže byť v závislosti od modelu až niekoľko stoviek trysiek.

V závislosti od modelu môžu byť hlavy neoddeliteľne spojené s kazetami alebo zabudované do tlačiarne, teda opakovane použiteľné. Posledná možnosť umožňuje väčšiu istotu v kvalite tlače, pretože tento prvok nemá čas na vypracovanie svojho zdroja. Ale týmto spôsobom sa cena tlače zvyšuje.

Výhody a nevýhody termotlače

Termálna atramentová tlač je široko používaná v technológii tlače vďaka:

• tichý chod zariadenia,
• zabezpečuje vysokú kvalitu a rozlíšenie tlače,
• termálna atramentová tlačová technológia umožňuje získať spoľahlivé tlačové hlavy,
• stabilita tlačiarní na tejto technológii,
• vysoká rýchlosť tlače.

Nevýhody termotlače:

Nie je vždy možné presne kontrolovať veľkosť výsledných kvapiek,

Počas prevádzky sa môžu vytvárať satelitné kvapky, ktoré zhoršujú kvalitu výsledného obrazu,

Niekedy je potrebné vyčistiť tlačovú hlavu,

Je vhodné zvoliť špeciálny papier, ktorý zníži krvácanie atramentu a deformáciu papiera,

Drahé atramentové kazety. Aj keď niektorí to risknú a objednajú si neoriginálne, ktoré sú o niečo lacnejšie.

Záver

Termálna atramentová tlač vám dáva možnosť získať profesionálnu tlač za nízku cenu. Kvalita výsledného obrazu závisí od presnosti výroby trysky, konštrukcie ejekčnej komory. Na získavanie obrazu majú vplyv aj vlastnosti použitého farbiva (viskozita, povrchové napätie, tepelná a odparovacia kapacita).

Dúfame, že vás tento článok zaujal, ktorý dal odpoveď na otázku: čo je termálna atramentová tlač a v akých prípadoch sa používa.