Одна печатающая головка MEMS шириной 222,8 мм выбрасывает более 700 миллионов капель чернил в секунду. Он имеет пять каналов чернил пяти цветов (например, CMYKK), которые могут быть собраны в различных комбинациях в зависимости от применения печатающей головки.
Струйные технологии печати
Когда мы говорим о цифровой печати, мы подразумеваем печать непосредственно из файлов. А устройства, которые выполняют такую печать, называются цифровыми печатными машинами (ЦПМ).
Первые устройства, офсетные печатные машины, позже названные DPM, были основаны на прямом нанесении изображений — технологии изготовления печатных форм непосредственно на машине. Он был разработан компанией Presstek около 15 лет назад. Печатные машины, использующие технологию Direct Imaging (DI), представляют собой системы, сочетающие традиционную технологию офсетной печати с цифровым формным производством.
В то же время печатные машины DI часто приравнивают к цифровым машинам, поэтому мы их так и называем, но это совершенно неверно, поскольку процесс печати в этих машинах полностью аналоговый.
В этой технологии пластины являются постоянными носителями изображения и должны быть удалены из печатной машины при изменении задания на печать.
Эти машины производились компаниями Heidelberg, Presstek, Ryobi и KBA, а некоторые из этих компаний (Presstek) выпускают такие машины и сегодня.
Следует отметить, что термин «цифровой» относится не к процессу печати, поскольку существует множество различных процессов, а только к методу создания изображения. Для определенности мы делим DPM на две группы: по наличию или отсутствию форматированной поверхности.
При использовании струйной технологии поверхность для печати отсутствует. Эта технология также может быть классифицирована как бесконтактная.
Контактная технология (где используется тонер) включает в себя несколько аналогичных основных этапов
- Создание скрытого изображения на специальной поверхности,
- развитие имиджа,
- Перенос изображения на подложку,
- Стабилизация изображения на подложке, подготовка рецептора к новому циклу.
Контактные технологии отличаются способом формирования скрытого изображения, способом проявления изображения и способом переноса изображения на материал.
Виды струйной печати
Но вернемся к теме, заявленной для данного материала. Более конкретно, к струйной печати.
Технология струйной печати заключается в распылении жидких чернил из сопел, сгруппированных в печатающие головки.
Виды струйной печати
На практике используются три типа струйной печати:
- Непрерывная струйная печать: При непрерывной струйной печати непрерывный поток чернил выбрасывается из каждого сопла печатающей головки и разбивается на мельчайшие капли. Капли выбрасываются из струи и используются для создания изображения. Неиспользованные капли выбрасываются в каплеотделитель,
- Импульсная струйная печать (капля по требованию): Здесь капля выбрасывается из сопла печатающей головки только при получении электрического импульса. Этот тип струйной печати также называется «капля по требованию»,
- В этом методе чернила состоят из дисперсии частиц пигмента в неполярной жидкости. Генератор капель (источник капельной струи) представляет собой острый проводящий выступ на корпусе печатающей головки. Чернила поступают к источнику под давлением. При подаче импульса напряжения частицы пигмента в чернилах заряжаются. Под действием электрического поля они перемещаются в точку, где концентрация чернил значительно превышает начальную. Острый край выступа отталкивает аналогично заряженные частицы пигмента благодаря повышенной напряженности электрического поля. Они выбрасываются, забирая с собой часть жидкости. Образуются капельки конденсированных чернил. Эти капли попадают на материал для печати и формируют изображение. Печатающая головка содержит несколько источников, расположенных в ряд. Компания, которой принадлежит патент на эту технологию печати, лишь недавно представила прототип печатной машины Cyclone, поэтому о ней пока мало что известно. Поэтому эта технология не рассматривается в данной статье.
Основные параметры, по которым оцениваются головки:
- Размер капель (лучшие результаты, чем 1,5 ppm),
- Разрешение (2880×2880 точек на дюйм),
- количество на голову (1440),
- Изменчивость размера капель.
Непрерывная струйная печать состоит из трех процессов:
- Формирование струй чернил и их распад на капли,
- Разделение капель на рабочие капли, которые используются для получения изображения, и нерабочие капли, которые поступают в нейтрализатор капель.
- Отделение рабочих капель от потока капель и выравнивание рабочих капель на подложке,
- Сброс неиспользованных капель в нейтрализатор капель.
В настоящее время в промышленности используются два процесса непрерывной струйной печати, в которых вышеуказанные процессы осуществляются различными способами.
В давно известном и широко используемом методе капли образуются путем приведения струйного аппарата в капиллярную волну с помощью высокочастотных механических колебаний. Капли разделяются на рабочие и нерабочие капли путем селективной зарядки, и разделение капель достигается путем отклонения траектории заряженных капель электрическим полем, в то время как незаряженные капли летят по прямой линии.
Непрерывная струйная печать
В Stream, другом методе непрерывной струйной печати, разработанном компанией Kodak, периодические импульсы тепла подаются на струю чернил, выходящую из сопла, для формирования капель, изменяя поверхностное натяжение чернил. Капли образуются из холодных частей струи. Разделение капель на рабочие и нерабочие достигается путем формирования капель разного размера. Отделение рабочих капель от струи происходит за счет воздушного потока, направленного перпендикулярно траектории струи. Поток воздуха отклоняет более мелкие капли, и они попадают в капельный буфер. Более крупные капли продолжают лететь к материалу печати, создавая изображение.
Правда, в последние годы компания Epson разработала новый тип чернил (Epson DURAbrite), которые не предъявляют высоких требований к качеству бумаги. Кроме того, эти чернила обладают повышенной устойчивостью к воздействию воды и солнечного света.
Суть технологии
Пьезоэлектрическая струйная печать получила свое название от пьезокристаллов. Технология используется с 1970-х годов, хотя была изобретена почти на сто лет раньше. Он был открыт П. Кюри и Ж. Кюри.
Ученые описывают явление пьезо следующим образом: В кристаллических телах под давлением образуются электрические заряды с противоположными знаками. Если тела растягиваются, а не сжимаются, то заряды меняют свой знак на противоположный. Когда положительный заряд становится отрицательным, кристаллы меняют размер и действуют как поршень, выталкивающий краску из сопел.
На практике это означает, что пьезоэлектрические элементы могут работать с переменным током, который заставляет их сжиматься и расширяться, создавая вибрации. Все, что вам нужно сделать, это изменить электрическое поле для создания желаемого изображения. Объем капель варьируется и зависит от диаметра сопел печатающей головки, давления и размера камеры выброса.
Очень детализированные изображения можно напечатать на специальной бумаге.
Развитие технологии компанией Epson
Принцип пьезоэлектрической струйной печати в принтерах используется и запатентован компанией Epson. В конце двадцатого века она производила оборудование по этому методу.
На заре развития метода кристаллические пластины встраивались в головку прибора. Позже они были заменены пьезоэлектрическими пластинами. С 1994 года все устройства серии Epson Stylus оснащаются такими лезвиями. Компания обладает монопольным правом на производство таких устройств. Для этого представителям Epson пришлось приобрести несколько тысяч патентов в разных странах.
Хотя пьезомеханика отождествляется с именем Epson, первые устройства такого рода были разработаны компанией Siemens в 1977 году. В них роль преобразователя взяли на себя пьезотрубки.
Пьезоэлектрический струйный принтер Epson
Особенности печати на струйных принтерах
Пьезоэлектрические пластинчатые преобразователи заменили трубчатые преобразователи и преобразователи с плоскими пластинами. Они компактны и позволяют распылять чернила с высокой частотой.
Современные принтеры оснащены пьезоэлектрическими пластинчатыми преобразователями, которые реагируют на электрические стимулы. Под действием электрического заряда они отклоняются и прижимаются к мениску чернильного резервуара. Резервуар выдавливает чернила на бумагу.
Затем датчик перемещается назад, увлекая за собой мениск. Резервуар увеличивается, создавая тяговое усилие и снова наполняясь чернилами.
Печать на струйных принтерах имеет следующие особенности:
- Контроль мениска. Активный контроль и отсутствие тепла в системе означают, что из сопел выходят только основные капли, без так называемых «спутников». Изображения четкие и хорошо детализированные. Была улучшена цветопередача.
- Отрегулируйте объем капель. Меньшие размеры капель дают лучшее качество, но меньшую производительность. Регулировка размера капель обеспечивает оптимальный баланс между временем обработки и качеством печати.
- Использование микрокапель. Это дает максимально возможное разрешение, но такая возможность есть только у устройств, печатающих с разрешением 2880×1440 точек на дюйм.
В принтерах Epson объем микрокапель составляет 2 стр. Это самая низкая ставка для струйных устройств. Принтеры Lexmark имеют размер капли 3 pl, принтеры HP — 4 pl.
Еще одной особенностью пьезоэлектрической струйной печати являются чернила. Они не содержат добавок и присадок, как чернила для термоструйной печати. Составы отличаются по проводимости и вязкости и не являются взаимозаменяемыми.
Чернильницы входят в комплект принтера, но их можно приобрести и отдельно.
