Пьезоэлектрическая струйная печать

Рис. 5.25. Схема пьезоэлектрической струйной печати

Пьезоэлектрические струйные головки для принтеров были разработаны в семидесятых годах. В большинстве таких принтеров избыточное давление в камере с чернилами создается с помощью диска из пьезоэлектрика, который изменяет свою форму (выгибается) при подведении к нему электрического напряжения. Выгнувшись, диск, который служит одной из стенок камеры с чернилами, уменьшает ее объем. Под действием избыточного давления жидкие чернила вылетают из сопла в виде капли. Для точного дозирования и формиро­вания капли, а также уменьшения количества мелких паразитных капель диск в момент выстре­ла движется сначала в поступательном, а затем в об­ратном направлении, т. е. совершает цикл выталкива­ния-втягивания чернил. Такой механизм позволяет по­лучать капли малых размеров, не прибегая к сущест­венному уменьшению диаметров сопел, как это прису­ще каплематричной печати. Пионер пьезоэлектрической технологии - фирма Epson - не смогла успешно соревноваться в объеме продаж со своими конкурентами Canon и Hewlett-Packard из-за сравнительно высокой технологической стоимости пьезоэлектрических печатающих головок - они дороже и сложнее, чем пузырьковые печатающие головки.

Пузырьковая струйная печать (каплематричная)

При каплематричной печати в качестве «снаряда», вызывающего выброс капель из сопел печатающей го­ловки, служат встроенные в головку нагревательные элементы (терморезисторы). При подаче кратковремен­ного напряжения температура нагревательного элемен­та резко (в течение считаных микросекунд) возраста­ет до нескольких сотен градусов и вызывает мгновен­ное вскипание и испарение контактирующих с ним чер­нил. Возникающий при этом пузырек пара и выполня­ет роль «пороха», заставляющего чернила «выстрели­вать» из сопла. Затем напряжение с терморезистора снимается, он остывает, чернильный пар конденсируется, пузырек схлопывается и в сопле образуется зона пониженного давления, под действием которого всасывается новая порция чернил. Важной особенностью такого печатающего устройства является простота конструкции сопел. Причем, кроме низкой стоимости изготовления, такие устройства имеют ряд других преимуществ:

- высокая надежность каждого сопла упрощает конструкцию и, следовательно, уменьшает размер печатающего узла, так как не надо обеспечивать возможность замены сопел;

- сопла можно располагать гораздо ближе друг к другу, а это увеличивает разрешение печати;

- бесшумная работа печатающей головки.

Несмотря на то что принтеры Canon, Hewlett-Packard и Lexmark роднит одна и та же технология, они име­ют свои конструктивные особенности. В аппаратах фирм Hewlett-Packard и Lexmark чернила поступают в, условно говоря, отдельную камеру, где и установлен терморезистор. Как можно видеть на рисунке, капля «выстреливается» в том же направлении, в котором об­разуется газовый пузырек.

Компания Canon пошла не­сколько иным путем. В «пузырьково-струйных» (Bub­ble-Jet) принтерах Canon пузырьки образуются в на­правлении, перпендикулярном выбросу капель из сопел. Такое решение дешевле в производстве и теоретически обеспечивает меньшую точность «серийных выстрелов» (хотя на практике последнее заметить трудно). В со­временных моделях принтеров, использующих каплематричную технологию печати, частота генерирования капель составляет десятки килогерц, а микроскопиче­ские дозы формируют капли минимальным объемом 1 пл. При этом печатающие головки, изготавливаемые фотолитографическим способом, могут содержать свы­ше шести тысяч сопел. Стоит заметить, что фирмы по-разному подходят к вопросу о том, как именно долж­на быть выполнена печатающая головка. В изделиях Lexmark печатающая головка — часть картриджа, и потому ее ресурс невелик (соплам достаточно вырабо­тать лишь содержащееся в картридже количество чер­нил), но также невелики и проблемы в случае, если головка, к примеру, пересохнет — пользователь про­сто меняет картридж и продолжает работу. Аналогич­ная конструкция применяется и в большинстве прин­теров Hewlett-Packard (исключение — последние мо­дели с технологией SPT). Иначе выполнен ряд аппара­тов Canon, у которых печатающая головка представля­ет собой отдельный (и довольно дорогой) блок с боль­шим ресурсом, при необходимости легко заменяемый другим, а чернила поступают из устанавливаемых в этот блок картриджей.