Способы заправки и восстановления картриджей струйных принтеров —

Пузырьково-струйная печать

Принцип пузырьково-струйной печати Canon Bubble-Jet, изобретённый в конце 70-х, до гениального прост. В каждой дюзе, тончайшем канале, в котором формируются капельки чернил, расположен микроскопический нагреватель. Электрические импульсы, подаваемые на него, заставляют чернила вскипать с образованием воздушных пузырьков, и эти пузырьки с каждым импульсом выталкивают равные объёмы чернил из дюзы. Нагрев прекращается, пузырёк исчезает, в дюзу втягивается новая порция чернил, и она готова к новому циклу!

Однако, понадобилось около 8 лет, чтобы первый пузырьково-струйный принтер стал доступен пользователям. В 1981 году перспективная технология Canon Bubble-Jet впервые была представлена на выставке Canon Grand Fair и сразу приковала к себе внимание специалистов.

Разработку
термической технологии начали в 1984 г. компании HP и Canon. Сначала дело шло
медленно и требовало много денег. И только в 1990-х гг. удалось добиться
приемлемого уровня качества, скорости работы и стоимости. Позже к HP и Canon с
целью дальнейшей работы над термическими принтерами присоединилась компания
Lexmark, и это привело к созданию сегодняшних принтеров с высоким разрешением.

Как видно из названия, в основе термического (или электротермического) формирования
струи лежит увеличение температуры жидких чернил под действием электрического
тока. Это повышение температуры обеспечивается нагревательным элементом,
находящимся в эжекционной камере.

Термическая система выброса
капель
. Качество печати,
скорость и эффективность работы определяются многими факторами, но главными
факторами, определяющими поведение чернил при необходимых температурах и
давлениях, являются конфигурация эжекционной камеры, а также диаметр и точность
изготовления сопла.

На поведение чернил при нагревании и выбросе из сопла,
наряду с характеристиками самих чернил (их вязкостью, поверхностным натяжением,
способностью к испарению и др.), оказывают влияние также характеристики канала,
ведущего к соплу, и точки выхода в сопло.

Механика создания термической
струи
. Этапы
формирования и выброса капли
.

Этап 1 – Создание избыточного
давления
. Формирование
термической чернильной струи начинается в печатающей головке картриджа.
Электрический импульс порождает на нагревательных элементах тепловой поток,
эквивалентный более чем двум млрд. ватт на квадратный метр.

Это примерно в 10
раз больше, чем поток на поверхности Солнца! К счастью, поскольку длительность
теплового импульса составляет всего 2 миллионных доли секунды, то хотя
температура в это время увеличивается со скоростью 300 млн. градусов в секунду,
поверхность нагревательного элемента успевает за это время нагреться лишь –
примерно – до 600°C.

Этап 2 – Формирование
чернильной капли
.
Поскольку нагревание идет чрезвычайно быстро, в реальности температура, при которой
чернила уже не могут существовать в виде жидкости, достигается лишь в слое
толщиной менее одной миллионной доли миллиметра.

При такой температуре
(примерно 330°C) тонкий слой чернил начинает испаряться, и происходит
выталкивание пузырька из сопла. Пузырек пара образуется при очень высокой
температуре, и поэтому давление пара в нем огромное – около 125 атмосфер, т. е.
в четыре раза больше давления, создаваемого в современных бензиновых двигателях
внутреннего сгорания.

Этап 3 – Охлаждение камеры
. Такой пузырек, обладающий громадной
энергией, действует как поршень, выбрасывающий чернила из сопла на страницу со
скоростью 500 дюймов в секунду. Образующаяся при этом капля весит всего 18
миллиардных долей грамма! По командам, поступающим от драйвера принтера, 400
сопел могут активизироваться одновременно в любых сочетаниях.

Этап 4 – Заполнение камеры
. Повторное заполнение камеры эжекционной
камеры занимает менее 100 миллионных долей секунды, после чего камера вновь
готова к работе. В термических струйных принтерах Lexmark цикл, включающий
формирование и выброс чернильной капли, охлаждение и повторное нагревание
камеры, может повторяться до 12 тысяч раз в секунду.

Впечатляющие факты
. Вот некоторые данные, характеризующие
процесс образования пузырьков. Тепловой поток у поверхности:нагревательного элемента = 109 Вт/м2Солнца = 108 Вт/м2Нагревание в тонком слое до температуры 600°CТочка плавления алюминия = 660°CНачальное давление в пузырьке – 125 атмТаково давление в океане на глубине 1 000 м

Различия между
“пузырьковой струей” и “чернильной струей”.
Хотя первоначально струйная технология
создавалась компаниями HP и Canon, сейчас термин “пузырьковая струя”
стал ассоциироваться с Canon, практически отделившись от технологии
“чернильной струи”, которую разрабатывают Lexmark и НР.

Однако в
действительности оба этих термина обозначают почти идентичные системы. Единственное
серьезное различие между ними состоит в том, что в системе “пузырьковой
струи” Canon вектор процесса испарения чернил и формирования пузырька не
совпадает с направлением оси, проходящей через нагревательный элемент и сопло,
а ориентирован под углом 90° к нему.

Чернильные картриджи.
Резервуары, из которых чернила подаются в
печатающую головку, можно условно разделить на два конструктивных типа.
Во-первых, широко используется моноблочная система, объединяющая встроенный
чернильный резервуар и эжекционный блок.

Она обладает тем преимуществом, что
при каждой смене чернильного резервуара заменяется и печатающая головка, что
способствует поддержанию высокого качества печати. Кроме того, она проще по
конструкции, и в ней легче выполняются замены. Во второй, конструктивно более
сложной системе печатающая головка отделена от резервуара для чернил, и здесь
заменяется только этот резервуар при его опорожнении.

Изготовление печатающих
головок.
Изготовление
печатающей головки – это сложный процесс, осуществляемый на микроскопическом
уровне, где точность измерений определяется микронами. Основные материалы,
используемые для изготовления эжекционной камеры, канала для подачи чернил,
электронной управляющей схемы и нагревательных элементов, подобны материалам,
используемым в полупроводниковой промышленности, где тончайшие проводящие
металлические и изолирующие слои проходят прецизионную лазерную обработку.

Пример моноблочного картриджа.
Пена в резервуаре для
чернил играет роль губки, впитывающей жидкие чернила, так что чернила
непрерывно подаются к печатающей головке, и при этом нет ни нежелательной
утечки из картриджа под действием силы тяжести, ни истечения чернил из самой
печатающей головки.

Расположение и число сопел
. Печатающая головка представляет собой
совокупность множества микрокомплектов, состоящих из эжекционных камер и
связанных с ними сопел, расположенных в шахматном порядке с целью увеличения
вертикальной плотности сопел.

Перспективы

. Качество печати определяется многими
факторами, но главные из них – это размер точки, вертикальная плотность точек и
частота выброса капель через сопло; именно эти показатели являются основными
критериями для дальнейшей работы над печатающими головками, будь то головки
термического или пьезоэлектрического типа.

Термические головки имеют некоторые
преимущества по сравнению с электромеханическими головками, поскольку ключевая
технология их изготовления подобна той, которая применяется при изготовлении
микропроцессорных чипов и других изделий полупроводниковой электроники.

Преимущества и недостатки.
Термическая струйная печать имеет
несколько преимуществ по сравнению с конкурирующей с ней пьезотехнологией.
Например, простота конструкции и тесная аналогия с производством
полупроводников: это означает, что предельная себестоимость в производстве
здесь будет ниже, чем для конкурирующей технологии.

Вконтакте

Одноклассники

Технология термоструйной печати
основана на свойстве чернил увеличиваться в объёме при нагревании. Разогретые чернила, увеличиваясь в объёме, выталкивают в сопла печатающей головки принтера микроскопические чернильные капли, которые формируют изображение на бумаге. В общем виде технология термоструйной печати представлена ниже.

Технология термоструйной печати

Термоструйная печать
– это наиболее популярная технология струйной печати, которая используется при производстве 75 % струйных принтеров.

Удельный вес принтеров, использующих термоструйную технологию печати

Наибольший вклад в развитие технологии термоструйной печати внесли корпорации Canon
и HP
, которые в 70-х годах ХХ века независимо друг от друга разработали две технологии печати: Bubble Jet (Canon) и Thermal Inkjet
(HP).

Технологии термоструйной печати

Технология термоструйной печати Bubble Jet была представлена на суд общественности в 1981 году на выставке «Grand Fair». В 1985 году с использованием инновационной технологии был выпущен легендарный монохромный принтер Canon BJ-80, в 1985 году – первый цветной принтер Canon BJC-440.

Схематичное изображение технологии струйной печати Bubble Jet

Суть технологии струйной печати Bubble Jet
заключается в следующем. В каждое сопло печатающей головки встраивается терморезистор (нагреватель) для мгновенного разогрева чернил, которые при температуре свыше 500°С, испаряясь, образуют пузырь, выталкивающий каплю чернил наружу.

Интересно, что чернила разогреваются до температуры 500°С всего лишь за 3 микросекунды, а капли вылетают из сопла со скоростью 60 км/ч. Ежесекундно в каждом сопле печатающей головки цикл нагревания и охлаждения чернил повторяется 18 тысяч раз.

Вторая технология струйной печати – Thermal Inkjet – начала разрабатываться компанией HP в 1984 году, но первый принтер ThinkJet, основанный на данной технологии печати, был внедрён в массовое производство значительно позднее.

Схематическое изображение технологии струйной печати Thermal Inkjet

Технология Thermal Inkjet
основана на том же принципе печати, что и технология Bubble Jet, с той лишь разницей, что в принтерах, использующих технологию Bubble Jet, терморезисторы расположены в микроскопических соплах печатающей головки, а в принтерах, использующих технологию Thermal Inkjet, они находятся непосредственно за соплом.

Таким образом, технологии Bubble Jet и Thermal Inkjet различаются лишь в деталях.

Основными преимуществами термоструйной печати перед пьезоструйной являются отсутствие движущихся механизмов и стабильность работы. Наряду с этим термоструйная печать имеет один существенный недостаток: она не позволяет контролировать размер и форму чернильных капель.

Кроме того, когда чернильные капли вылетают из сопла печатающей головки, вместе с ними вырываются капли-спутники (сателлиты), образующиеся при закипании чернил. Появление таких «спутников» может быть спровоцировано нестабильной вибрацией чернильной массы во время её выброса из сопла.

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТРУЙНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ.

Самые распространенные сегодня плоттеры основаны на струйной технологии: измельченный краситель в виде капель распыляется на материал. Обычно, как и в матричных принтерах, печатающая головка движется поперек направления подачи носителя, формируя полосу изображения, а затем носитель сдвигается для печати следующей полосы.

Однако вместо иголок в головке имеется множество сопел для выбрасывания краски. В струйной технологии сложились две разновидности: . термоструйная
, в которой активизация краски и ее выброс происходят под действием нагрева; . пьезоэлектрическая
, в которой выброс краски происходит под давлением, создаваемым колебанием мембраны.

Пьезоэлектрическая струйная технология.

Пьезоэлектрическая система, созданная на базе электромеханического устройства и доведенная до коммерческой готовности компанией Epson (дочерняя компания Seiko), впервые была использована в струйных принтерах Epson в 1993 г.

Система выброса капли.

В основе пьезотехнологии лежит свойство некоторых кристаллов, называемых пьезокристаллами (примером могут служить кристаллы кварца в распространенных теперь кварцевых наручных часах), деформироваться под действием электрического тока; таким образом, этот термин определяет электромеханическое явление.

Это физическое свойство позволяет использовать некоторые материалы для создания миниатюрного «чернильного насоса», в котором смена положительного напряжения на отрицательное будет вызывать сжатие небольшого объема чернил и энергичный выброс его через открытое сопло.

Модуляция, т. е. изменение размера капли
, осуществляется путем изменения величины тока, протекающего через эжекционный механизм. Как и в термопринтерах, частота выброса под действием пьезоэффекта зависит от потенциальной частоты электрических импульсов, которая, в свою очередь, определяется временем возвращения камеры в «спокойное» состояние, когда она заполнена чернилами и готова к следующему рабочему циклу. Пьеззотехнология отличается высокой надежностью
, что очень важно, потому что печатающая головка, по чисто экономическим причинам, не может быть частью сменного картриджа с чернилами, как в термических системах, а обязательно должна быть жестко соединена с принтером.

Преимущества и недостатки.

Как у термических, так и у пьезоэлектрических систем качество работы определяется многими факторами. Возможность изменения размера точки дает пьезотехнологии определенные преимущества.
С другой стороны, пьезотехнология сталкивается с некоторыми чисто физическими ограничениями.

Например, большие геометрические размеры электромеханической эжекционной камеры означают, что плотность размещения сопел по вертикали должна быть меньше, чем у термических аналогов. Это не только ограничивает перспективы дальнейшей разработки, но означает также, что для получения более высокого разрешения и однородности при высококачественной печати требуется несколько проходов печатающей головки по одной и той же странице. Стационарная печатающая головка в определенной мере экономически выгодна, потому что ее не приходится менять.
Однако это преимущество частично обесценивается тем, что существует опасность проникновения воздуха в систему при смене картриджа.

При этом сопла закупориваются, качество печати ухудшается, и для восстановления нормальной работоспособности системы требуется провести несколько циклов очистки. Еще одно существующее пока ограничение для пьезосистем касается использования чернил на основе красителей (dye based inks): при использовании пигментных чернил, которые имеют более высокое качество, но при этом обладают и более высокой плотностью, также возникает опасность закупорки сопел.

Перспективы.

Пьезоэлектрическая печатающая головка, сконструированная на основе ранее существовавшей технологии, отличается более низкими расходами на разработку, но зато она заметно дороже в изготовлении. В настоящее время такие преимущества пьезоэлектрических головок как высокая надежность и возможность изменения размеров капли весьма существенны и позволяют изготовлять продукцию очень высокого качества.

Преимущества и недостатки.

Термическая система

Пьезоэлектрическая система

Размеры эжекционного устройства

Очень малые

Средние

Стоимость изготовления

Невысокая

Высокая

Срок службы эжекционного устройства

Средний

Большой

Изменение размера капли

Сложно

Просто

Плотность чернил

Хорошая

Средняя

Сложность эжекционного устройства

Низкая

Высокая

Скорость печати

Высокая

Средняя

Качество печати фотографий

Хорошее

Хорошее

Качество черно-белого текста

Хорошее

Средняя

Энергия выброса капли

Высокая

Низкая

РАЗРЕШЕНИЕ – ЗНАК КАЧЕСТВА.

Вертикальное разрешение.

Способы заправки и восстановления картриджей струйных принтеров —
Для достижения приемлемой скорости печати во время каждого прохода печатающей головки должно быть напечатано максимальное число линий. В этой ситуации производитель должен сделать выбор между скоростью (более высокая печатная головка и максимальное число сопел) и производственными затратами (минимальное число сопел).
При четырехцветной печати (три цвета плюс черный) высота печатающего элемента для каждого цвета составляет около трети высоты печатающего элемента для черного цвета
.

Горизонтальное разрешение.

Способы заправки и восстановления картриджей струйных принтеров —

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ.

Цветовое восприятие.

Ощущение качества цветного документа тесно связано с физиологией человеческого зрения. С учетом некоторых индивидуальных отклонений глаз человека способен различать только цвета, имеющие длину волн в диапазоне от 380 нм (фиолетовый) до 780 нм (красный).

Внутри этого спектра мозг человека может различить около миллиона оттенков цветов (опять же с небольшими индивидуальными различиями).Воспринимаемый цветовой спектр играет важную роль при зрительной оценке различий в качестве печати документов: принтеры, способные воспроизводить большее число оттенков цвета, будут создавать документы, которым человеческое зрение будет субъективно приписывать более высокое качество.

Минимальный размер видимого элемента.

Разрешение – это параметр, определяемый размером чернильных капель. При нанесении более мелких капель четкость изображения будет выше, если сравнивать с равной по площади поверхностью, заполненной меньшим количеством более крупных капель. Однако у этого правила имеется ограничение, связанное с порогом восприятия человеческим глазом объекта, удаленного на комфортную для обзора дистанцию: есть большая вероятность, что чернильную каплю объемом менее 2-х пиколитров(10 в -12 степени) наблюдатель просто будет не способен увидеть.

Объективные факторы.

Печатная матрица.

Каждый напечатанный на странице элемент называется элементарной точкой или в некоторых случаях пикселом. При двоичной растровой печати точка отождествляется с каплей чернил, т.е. чернильное пятно присутствует (что эквивалентно черной точке) или отсутствует (белая точка).

Полутоновая печать.

Полутоновая печать, также известная как шкала уровней серого цвета, дает возможность увеличить число оттенков серого цвета при монохромной печати, и таким образом передавать различные цвета с помощью оттенков серого (задаваемых процентным содержанием черного цвета).

Число возможных полутонов серого цвета равно числу капель, из которых можно образовать элементарную точку 1 (отсутствие капли эквивалентно белому цвету). К примеру, четыре заполняемых чернилами позиции на одну элементарную точку задают 5 возможных оттенков (уровней) серого цвета. Объединение таких элементарных точек создает градуированное затенение (шкалу оттенков серого цвета).

Число цветов.

Общее число возможных цветов, в которые может быть окрашена элементарная точка, соответствует числу адресуемых элементарных цветов. При трех основных цветах можно получить восемь базовых цветов: голубой (Cyan), пурпурный (Magenta), желтый (Yellow), красный (Cyan Yellow)

, зеленый (Yellow Cyan), синий (Cyan Magenta), белый и черный цвета. Эта система двоична, поскольку цветовые точки могут присутствовать или нет. Если мы применим принцип полутоновой серой шкалы к этим трем основным цветам, создавая таким образом цветовые оттенки, мы получим 256 оттенков для каждого из трех основных цветов и таким образом 256 в третьей степени возможных цветовых комбинации на один точечный элемент. Другими словами, это число больше, чем может различить глаз человека.

Размер капли.

Размер капли представляет сложную функцию от давления, с которым выбрасываются чернила, и диаметра сопла. Обычно размер капли сохраняется неизменным. В определенных случаях размер может изменяться, и эта технология известна как печать с изменяемым размером капли.

Существует определенная связь между размером капли и размером точки, воспроизводимой на бумаге. Теоретически, капля размером 20 пиколитров соответствует точке размером 60 микрон (это приблизительно равно одной четырехсотой части дюйма), тогда как капля размером 2 пиколитра поставит точку 30 микрон, едва видимую человеческим глазом.

Матрица разрешения.

Разрешение

– это параметр, наиболее просто поддающийся количественной оценке при определении качества печати документа. Разрешение оценивает точность, с которой точки располагаются на странице.

Матрица разрешения задает для любой заданной точки общее число возможных позиций. При технологии печати с двойной печатной головкой могут быть две различные матрицы: одна для цветной печати, а другая для черно-белой. Матрица позволяет создавать цветовые уровни для каждой элементарной точки.

Новейшим достижением в струйной печати является горизонтальное разрешение 2400 dpi, которое дает возможность разместить 2400 печатных матриц на дюйм печатной строки, что вдвое превосходит наиболее распространенный в настоящее время стандарт.

Благодаря точности печати и микроскопическому размеру капли 7 пиколитров достигаются столь высокие результаты, что растр изображения становится абсолютно неразличим для человеческого зрения. Разрешение 2400 dpi таким образом предназначается для печати документов, требующих максимально высокого разрешения и безупречного качества.

Принцип работы пьезоэлектрических печатных головок.

В основе сопла лежит пьезоэлемент (как правило кристалл кварца). Как известно из школьного курса физики если кристалл кварца колебать с определенной частотой, то на гранях кристалла вырабатывается напряжение, также справедливо и обратное правило, если к граням кристалла приложить напряжение, то он начнет вибрировать с определенной частотой. Ниже приведенная схема наглядно иллюстрирует принцип работы одного из сопел печатной головки.

Верхний рисунок показывает сопло в состоянии покоя. Синим цветом указан пьезоэлемент, малиновым – канал подачи краски, выходное отверстие сопла находится слева. Серым указано керамическое основание печатающий головки.

На среднем рисунке показано сопло с пьезоэлементом в состоянии возбуждения. Под воздействием напряжения кристалл изгибается, из-за чего увеличивается объем камеры подачи краски. Краска поступающая в печатную головку под небольшим давлением заполнят весь объем камеры сопла.

На нижнем рисунке показано сопло, после снятия напряжение с граней кристалла и возврата его в состояние покоя, в результате чего происходит выброс капли краски. В процессе печати пьезокристалл колеблется с частой 4-9 кГц (на разных типах головок частота вибрации различна), чем выше частота вибрации, тем выше качество и/или быстрее линейная скорость печати.

Что такое “истинное разрешение”.

Пьезоэлектрические струйные головки нового поколения, обеспечивающие истинное разрешение 720 x 720 dpi.

Полноцветные (CMYK) принтеры оснащены долгоживущими головками нового поколения, позволяющими печатать с истинным разрешением 720 x 720 dpi и достигать фотореалистической передачи изображений на высокой скорости.

На следующих иллюстрациях наглядно представлены преимущества струйной печати с истинным разрешением 720 dpi.

Преимущества при печати линий с истинным разрешением 720 dpi по сравнению с разрешением 600 dpi. (Слева 6 точек в разрешении 720 х 720 dpi. Справа 5 точек в разрешении 600 х 600 dpi.) Сравнивая печать линий с истинным разрешением 720 dpi с печатью с истинным разрешением 600 dpi мы видим, что на каждые 5 точек добавляется шестая, что увеличивает качество печати в 1,2 раза.

Преимущества цветной печати с разрешением в 720 x 720 dpi (справа) против цветной печати с разрешением в 300 x 300 dpi (слева).

Расположение точек при разрешении
Расположение точек при разрешении300 x 300 dpi – 25 точек
720 x 720 dpi – 144 точки

При разрешении в 720 x 720 dpi печатается в 5,76 больше точек, чем при разрешении в 300 x 300 dpi на единицу площади. В сочетании с интеллектуальной RIP-программой мы можем добиваться фотореалистического качества печати.

Преимущества при цветной печати с истинным разрешением 720 dpi по сравнению с “адресуемым” разрешением 600 dpi. (Слева – истинное разрешение 720 х 720 dpi; 6 точек. Справа – “адресуемое” разрешение 600 dpi; 4 точки). Некоторые производители добиваются эффекта разрешения в 600 dpi размещая точки, печатаемые при разрешения 300 dpi, настолько часто, что они перекрывют друг друга, тем самым достигая эффекта печати в 600 dpi.

Эта техника называется “адресуемым разрешением в 600 dpi”. Эта техника расширяет возможности печати с разрешением в 300 dpi, но все равно не сравнится с истинным разрешением в 720 dpi принтеров семейства Falcon. Каждые 4 точки, распечатываемые при разрешении 600 dpi, плоттеры RJ-800, RJ-4000/RJ-4000P заменяют 6 точками, повышая разрешение до 720 dpi.

Термоструйная печать

Разработка термической технологии струйной печати началась еще в 1984 году. Первопроходцами тогда стали компании HP и Canon. Но дело шло медленно, и придти к необходимым результатам долгое время не удавалось. Только в 90-х годах удалось наконец добиться приемлемого уровня качества, скорости работы и стоимости.

Как видно из названия, в основе термического (правильнее сказать, электротермического) формирования струи лежит увеличение температуры жидких чернил под действием электрического тока. Это повышение температуры обеспечивается нагревательным элементом, который находится в эжекционной камере.

При нагревании некоторая часть чернил испаряется, в камере быстро нарастает избыточное давление, и из эжекционной камеры через прецизионное сопло выбрасывается маленькая капелька чернил. В течение одной секунды этот процесс многократно повторяется. Самое главное для успеха данной технологии. это максимально точно подобрать конфигурацию эжекционной камеры, а также диаметр и точность сопла.

На поведение чернил при нагревании и выбросе их из сопла наряду с характеристиками самих чернил (их вязкостью, поверхностным натяжением, способностью к испарению и др.) оказывают влияние также характеристики канала, ведущего к соплу, и точки выхода в сопло.

Большое значение для обеспечения правильного выброса чернил из сопла имеют также характер изменения чернильного мениска в сопле после эжекции и повторное заполнение эжекционной камеры. Рассмотрим поподробнее этапы формирования и выброса капли.

Формирование термической чернильной струи начинается в печатающей головке картриджа. Электрический импульс порождает на нагревательных элементах тепловой поток, эквивалентный более чем двум млрд ватт на квадратный метр. Это примерно в 10 раз больше, чем поток на поверхности Солнца.

Однако, поскольку длительность теплового импульса составляет всего 2 миллионных доли секунды, то, хотя температура в это время увеличивается со скоростью 300 млн градусов в секунду, поверхность нагревательного элемента успевает за это время нагреться лишь примерно до 600°C.

Поскольку нагревание идет чрезвычайно быстро, в реальности температура, при которой чернила уже не могут существовать в виде жидкости, достигается лишь в слое толщиной менее одной миллионной доли миллиметра. При такой температуре (примерно 330°C) тонкий слой чернил начинает испаряться, и происходит выталкивание пузырька из сопла.

Пузырек пара образуется при очень высокой температуре, и поэтому давление пара в нем составляет порядка 125 атмосфер, т.е. в четыре раза больше давления, создаваемого в современных бензиновых двигателях внутреннего сгорания. Такой пузырек, обладающий громадной энергией, действует как поршень, выбрасывающий чернила из сопла на страницу со скоростью 500 дюймов в секунду.

Образующаяся при этом капля весит всего 18 миллиардных долей грамма. По командам, поступающим от драйвера принтера, несколько сотен сопел могут активизироваться одновременно в любых сочетаниях. Резервуары, из которых чернила подаются в печатающую головку, можно условно разделить на два конструктивных типа.

Во-первых, широко используется моноблочная система, объединяющая встроенный чернильный резервуар и эжекционный блок. Она обладает тем преимуществом, что при каждой смене чернильного резервуара заменяется и печатающая головка, что способствует поддержанию высокого качества печати.

Кроме того, она проще по конструкции, и в ней легче выполняются замены. Во второй, конструктивно более сложной системе печатающая головка отделена от резервуара для чернил, и здесь заменяется только этот резервуар при его опорожнении. Пена в резервуаре для чернил играет роль губки, впитывающей жидкие чернила, так что чернила непрерывно подаются к печатающей головке, и при этом нет ни нежелательной утечки из картриджа под действием силы тяжести, ни истечения чернил из самой печатающей головки.

На основании моноблочного картриджа находятся электрические контакты и печатающая головка. ключевой элемент всего процесса струйной печати; чернила подаются к печатающей головке через совокупность каналов, идущих от резервуара. Изготовление печатающей головки. это сложный процесс, осуществляемый на микроскопическом уровне, где точность измерений определяется микронами.

Основные материалы, используемые для изготовления эжекционной камеры, канала для подачи чернил, электронной управляющей схемы и нагревательных элементов, подобны материалам, используемым в полупроводниковой промышленности, где тончайшие проводящие металлические и изолирующие слои проходят прецизионную лазерную обработку.

Такая технология требует больших инвестиций и в разработку, и в производство, и это одна из главных причин того, что в данной сфере решаются действовать очень немногие компании. Печатающая головка представляет собой совокупность множества микро комплектов, состоящих из эжекционных камер и связанных с ними сопел, расположенных в шахматном порядке с целью увеличения вертикальной плотности сопел.

При таком расположении сопел их число на расстоянии примерно 1,27 см может достигать 208, как это имеет место, например, в черных картриджах моделей Lexmark Z, так что удается достичь разрешения в 1,44 млн точек. Качество печати определяется многими факторами, но главные из них. это размер точки, вертикальная плотность точек и частота выброса капель через сопло; именно эти показатели являются основными критериями для дальнейшей работы над печатающими головками, будь то головки термического или пьезоэлектрического типа.

Термические головки имеют некоторые преимущества по сравнению с электромеханическими, поскольку ключевая технология их изготовления подобна той, которая применяется при изготовлении микропроцессорных чипов и других изделий полупроводниковой электроники.

Стремительный прогресс в этих областях идет на пользу термической технологии, и можно ожидать, что в ближайшие годы будут достигнуты еще более высокие разрешения и более высокая скорость печати. Термическая струйная печать имеет несколько преимуществ по сравнению с конкурирующей с ней пьезотехнологией.

Например, простота конструкции и тесная аналогия с производством полупроводников: это означает, что предельная себестоимость в производстве здесь будет ниже, чем для конкурирующей технологии. Конфигурация эжекционных камер позволяет располагать сопла ближе друг к другу, что дает возможность достигать более высокого разрешения.

Еще интересные статьи о бумаге:
Adblock
detector