Импульсная струйная печать

Пьезоэлектрические головки для струйных принтеров появились в семидесятых годах. Капельки из сопел такой головки вылетают под воздействием создаваемого на очень короткое время избыточного давления в камере с чернилами.

Для образования в камере избыточного давления применяется диск из пьезоэлектрика. Когда к нему подводится напряжение, он деформируется (изгибается). Выгнувшись, диск, который служит одной из стенок камеры с чернилами, резко уменьшает ее объем, оказавшиеся лишними чернила вылетают при этом из сопла в виде капельки. Для заполнения камеры, когда напряжение снято и пьезоэлектрический диск возвращается к исходной форме, применяется капиллярный способ подачи чернил из резервуара.

Предложила пьезоэлектрическую технологию струйной печати компания Epson, однако ей не удалось в полной мере воспользоваться преимуществами новой технологии и монополизировать рынок струйной печати. Помешали конкуренты - фирмы Hewlett-Packard и Canon, разработавшие другую импульсную технологию, получившую название пузырьковой.

Пьезоэлектрические головки до последнего времени отличались от пузырьковых неоправданно сложной и дорогой конструкцией. Однако Epson не отказалась от выбранного пути и приложила большие усилия по доводке своей технологии, в результате чего применяемые ею сегодня многослойные микропьезоэлектрические головки значительно подешевели, а качество их работы (обеспечиваемое разрешение) заметно возросло.

Первый принтер TinkJet, в котором была использована пузырьковая технология, компания Hewlett-Packard выпустила в 1985 году. В настоящее время большинство патентов на эту технологию принадлежит Hewlett-Packard и Canon, причем путем взаимного лицензирования они усилили свои позиции на рынке. Не так давно эти две компании практически полностью контролировали рынок струйных принтеров, пока Epson не решила проблемы с пьезоэлектрической печатью и на него не вторглись активно другие производители принтеров, соблазненные перспективами, открытыми новыми технологиями. Впрочем, неплохие доходы эти компании продолжают получать от продажи третьим фирмам печатающих головок и их электромеханических приводов.

Успех пузырьковых принтеров был вызван тем, что им удалось обеспечить такое же высокое качество печати, как у лазерных устройств, при цене на уровне хороших матричных принтеров. Как уже говорилось, качество печати определяется размером выстреливаемых из сопел капелек чернил, а конструкция пузырьковой головки, отличаясь невиданной простотой, позволила без особых затрат добиться разрешения в 300 точек на дюйм. Таким образом, по разрешению ThinkJet оказался на равных с выпускавшимися в то же время компанией Hewlett-Packard лазерными принтерами LaserJet.

В струйных принтерах Hewlett-Packard и Canon применяют один и тот же процесс формирования изображения, но называют они его по-разному: Canon делает акцент на пузырьковом происхождении капелек (Bubble Jet), в то время как Hewlett-Packard предпочитает именовать эту технологию просто струйной (Inkjet).

И в том и в другом случае графические изображения и текст на бумаге формируются капельками, вылетающими из сверхтонких сопел. В стенку каждого сопла встроен миниатюрный нагревательный элемент. При подаче на него электрического импульса контактирующие с ним чернила практически мгновенно испаряются. Образовавшийся пар расширяется и порождает ударную волну, под избыточным давлением которой чернила выстреливаются из сопла в виде капельки, как пуля из ружья.

После снятия импульса тока с нагревательного элемента пар моментально конденсируется и пузырек теряет свой объем - схлопывается. При этом в стволе-сопле возникает разрежение, под действием которого из резервуара всасывается новая порция чернил.

Конструкция сопел пузырьковой струйной головки чрезвычайно проста, что позволяет не только уменьшить ее стоимость, но и получить ряд других важных преимуществ. Высокая надежность сопел, достигнутая в результате упрощения принципа действия и конструкции, дает возможность отказаться от их дублирования на случай выхода из строя и существенно уменьшить массу и размеры головки. По этой же причине сопла можно разместить гораздо плотнее друг к другу, обеспечив более высокое разрешение. И наконец, работает пузырьковая головка совершенно бесшумно.

Примечательно, что, обладая одной и той же технологией и обменявшись лицензиями, компании Hewlett-Packard и Canon не успокоились и продолжают активно конкурировать друг с другом. Основные пути, ведущие к победе над соперником, - повышение качества (разрешения) печати и снижение ее себестоимости. Понимаете, кто от этого выигрывает?

Несмотря на очевидное сходство, между пузырьковыми струйными головками этих компаний есть и существенное отличие. Hewlett-Packard устанавливает нагревательный элемент в торце сопла, при этом для подачи чернил используется специальный резервуар внутри головки. У головок Canon нагреватель расположен сбоку, а чернила текут через ствол сопла по прямой. Это позволяет уменьшить размер головки. Боковое расположение дает возможность увеличить площадь нагревателя, усилить избыточное давление и, следовательно, сообщить капельке большую кинетическую энергию.

Конструкция современных пузырьковых головок допускает использование быстро сохнущих чернил, благодаря чему капельки не успевают впитаться в бумагу или растечься - они просто моментально высыхают. Благодаря увеличению скорости, с которой из сопел выстреливаются капельки, можно увеличить зазор между головкой и бумагой. Больший зазор позволяет применять бумагу худшего качества, неровную или более плотную.

Дата добавления: 2015-09-03