1.3.2. Струйные принтеры
Используют в качестве материала, окрашивающего носитель, жидкие чернила, которые выбрасывается в виде струи из одного или нескольких сопел - тонких цилиндрических каналов - под воздействием импульсного или статического избыточного давления. Возможны две разновидности струйной печати – непрерывный способ и дискретный способ.
Непрерывный способ струйной печати в силу дороговизны реализации процесса печати, а также сложности процесса эксплуатации устройства в настоящее время не используется.
При дискретном способе струйной печати (рис. 1.5) выброс струи красящего вещества (специальных чернил) производится только в тот момент, когда сопло 2 направлено в нужную точку изображения на носителе 5. Перемещение сопла или наличие нескольких индивидуально управляемых сопел позволяют синтезировать контур символа или элемент графики в виде мозаики отдельных точек. Наличие нескольких сопел создает, кроме того, предпосылку для получения многоцветного изображения.
Импульсное давление в сопле создается пьезоэлектрическим элементом 1. Подвод красителя к соплу осуществляется из резервуара (чернильницы) 4 посредством насоса 3. Возбуждение пьезоэлектрических элементов осуществляется электрическими сигналами импульсной формы 6.
Такая разновидность струйного печатающего устройства обеспечивает высокое качество печати и возможность создания устройств последовательной печати с быстродействием в несколько сот символов в секунду.
Основой данного способа струйной печати является механизм выброса струи красящего вещества (последовательности микрокапель), реализованный на использовании обратного пьезоэффекта. Его суть представлена на рис. 1.6.
После снятия возбуждения с пьезокристалла, в камере создается зона разрежения, и чернила поступают в камеру, как из резервуара, так и из сопла справа (рис. 1.6, а). При подаче сигнала возбуждения пьезокристалл деформируется и сжимает верхнюю стенку камеры – в камере создается область сжатия, и капля чернил вылетает из сопла в направлении бумаги (рис. 1.6, б).
Частота возбуждения пьезокристалла достигает 100 кГц. После снятия возбуждения пьезокристалл восстанавливает свои геометрические параметры, и в камере снова возникает зона разрежения.
Так называемые Bubble-Jet-принтеры используют другую технологию образования капель. Эта технология основана на быстром разогреве красящего вещества. На рис. 1.7 показаны стадии этого технологического процесса.
Нагревательный элемент, конструктивно соединенный с соплом, представляет собой тонкопленочный резистор, который при пропускании через него импульса электрического тока разогревается до 500 градусов по Цельсию за 7 – 10 микросекунд и остывает при снятии импульса тока за такое же время.
При быстром разогревании нагревательного элемента, он отдает тепло непосредственно соприкасающимся с ним чернилам. Сначала образуются отдельные пузырьки пара (рис. 1.7, а, стр. 18), затем они сливаются в единый паровой пузырек (рис. 1.7, б), который, увеличиваясь в размере, создает зону давления. Достигая размеров, равных диаметру сопла, пузырёк выталкивает каплю чернил из сопла (рис. 1.7, в), а затем, лопаясь, обеспечивает вылет капли чернил из сопла (рис. 1.7, г) и поступление новой порции чернил в зону нагревательного элемента (рис. 1.7 д).
В момент вылета капли из сопла нагревательный элемент остывает и готов к новому циклу образования капли.
Основным недостатком струйных принтеров является подверженность сопел загрязнению чернилами. Для предотвращения загрязнения используют специальную жидкость, подаваемую в сопло отдельной системой очистки после окончания цикла печати.