Что такое пьезоэлектрическая печать
Что такое технология drop on demand?
Термин drop-on-demand (DoD) дословно переводится как “капля по требованию”. Двумя основными методами печати DoD являются термоструйная или пьезоэлектрическая печать. Оба процесса связаны с выдавливанием чернил, когда капли покидают сопла печатающей головки по мере необходимости, и, таким образом, формируют изображение. Давление, оказываемое на каплю, генерируются двумя разными способами- термоструйным или пьезоэлектрическим.
Как работает термоструйный принтер (TJ)
При термоструйной печати давление создается за счет тепла: здесь нагревательные элементы вызывают образование пузырьков пара в крошечных камерах печатающей головки в течение сотых миллионных долей секунды. Пузырьки создают избыточное давление в соответствующих камерах, и капли чернил выходят через ряд сопел картриджа.
Как только пузырек пара сжимается, создается отрицательное давление. Новые чернила из картриджа попадают в камеры, и процесс повторяется.
Как работает пьезоэлектрический принтер (IJ)
В отличие от термоструйной печати, пьезоэлектрический процесс использует не тепло, а электрическое напряжение для создания избыточного давления в печатающей головке. Как только на пьезоэлектрический материал (кристалл или керамику) подается электрическое напряжение, он деформируется. Эта реакция называется пьезоэлектрическим эффектом. Деформация создает избыточное давление в чернильном отсеке. В результате капли чернил целенаправленно вытекают из сопел.
Как только напряжение на пьезоэлементе меняется на противоположное, он деформируется в обратном направлении. Вакуум всасывает новые чернила в камеру и процесс повторяется.
Преимущества технологии drop-on-demand
Какая технология подходит именно вам зависит от задачи и объема печати на вашем производстве. Свяжитесь с нами по бесплатному номеру 8 800 555 67 08 и получите бесплатную консультацию по подбору термоструйного или пьезоэлектрического принтера прямо сейчас!
Пьезоэлектрическая печать
Первый пьезоэлектрический принтер был изготовлен компанией Siemens в 1977 году. В качестве электромагнитного преобразователя в нём использовались пьезоэлектрические трубочки, окружённые литой пластмассой. Инициатива Siemens была подхвачена компанией Epson, которая в начале 1985 года представила на суд общественности свой первый пьезоэлектрический принтер Epson SQ-870/1170.
Вместо пьезоэлектрических трубочек, окружённых пластмассой, компания Epson использовала встроенные в печатающую головку небольшие плоские пьезокристаллические пластинки. Двумя годами позже компания Dataproducts предложила использовать в струйных принтерах пластинчатые пьезопреобразователи – плоские длинные пластинки (ламели), связанные с вибрирующим мениском (диафрагмой) чернильного резервуара. Компания Epson по достоинству оценила инновацию Dataproducts, и начиная с 1994 года стала оснащать пластинчатыми преобразователями все принтеры серии Epson Stylus.
Пьезоэлектрический принтер Epson
Сегодня Epson – это единственная в мире компания, выпускающая пьезоэлектрические принтеры. Для поддержания своего монопольного положения Epson запатентовала технологию пьезоэлектрической печати во всех странах мира. Для этого ей пришлось получить более 4 000 патентов.
Технология пьезоэлектрической печати наглядно показана на рисунке ниже. Раскроем её основные этапы.
Технология пьезоэлектрической печати
Под воздействием электрических импульсов пластинчатый пьезопреобразователь (ламель) выгибается и оказывает давление на мениск чернильного резервуара, к которому он прикреплён. Резервуар, сокращаясь под давлением ламеля, действует по принципу насоса, и выталкивает из сопла микроскопические порции чернил, которые распыляются на бумагу. После вылета чернильной капли ламель получает противоположное напряжение и выгибается в обратную сторону, увлекая за собой мениск резервуара. Объём резервуара при этом увеличивается, за счёт чего в него затягивается новая порция чернил.
Пластинчатые преобразователи совмещают в себе преимущества как трубчатых, так и плоских систем – компактную конструкцию и высокую частоту распыления чернил.
Пьезоэлектрическая печать включает в себя три важных компонента, гарантирующих её качество:
Активный контроль мениска (Active Meniscus Control) и отсутствие термоэлементов в пьезоэлектрических принтерах предотвращают появление капель-сателлитов (спутников), вылетающих из сопел вслед за основными каплями. Это позволяет избежать ореола вокруг изображения, придаёт отпечаткам отчётливость и улучшает цветопередачу.
Пьезоэлектрический принтер Epson
Пьезоэлектрические принтеры Epson печатают микрокаплями, объём которых составляет всего 2 пл – это самый маленький объём капель среди струйных принтеров (для сравнения: объём микрокапель Lexmark – 3 пл, HP – 4 пл). Микроскопичность чернильных капель, получаемых в процессе пьезоэлектрической печати, позволяет добиться высокого качества и разрешения изображений. Максимальное разрешение пьезоэлектрических принтеров Epson, представленных на российском рынке, составляет 2880х1440 dpi.
Диаметр сопел в пьезоэлектрических принтерах Epson больше диаметра сопел в термоструйных принтерах, что позволяет регулировать размер чернильных капель (Variable Size Droplet технология). Использование микрокапель повышает качество изображения, но снижает скорость печати. Чтобы ускорить процесс печати при удовлетворительном качестве отпечатка пользователь может увеличить объём микрокапель. При этом скорость печати значительно повысится.
Печатающая головка пьезоэлектрического принтера – дорогое высокотехнологическое изделие. Она монтируется на каретке принтера. Соответственно, пьезоэлектрические картриджи – это так называемые «чернильницы» без печатающей головки. По заявлению компании Epson ресурс обычной печатающей головки пьезоэлектрического принтера составляет 5 лет, широкоформатного принтера – 10 лет.
Пьезоэлектрический принтер Epson
Чернила для пьезоэлектрической печати значительно отличаются от чернил для термоструйных принтеров по степени вязкости, электропроводности, химическому и физическому составу, а потому не являются взаимозаменяемыми. В чернила для термоструйных принтеров добавляются особые присадки, которые препятствуют образованию нагара и накипи. Для пьезотехнологии такие чернила не нужны, и даже вредны. Поэтому чернила для термопринтеров нельзя использовать в пьезоэлектрических принтерах, и наоборот.
Пьезоэлектрическая струйная печать это
Пьезоэлектрическая струйная печать это вид печати, при котором изображение наносит на запечатываемый материал с помощью печатающей головки. Такая головка состоит из сотен мелких сопел, из которых под действием мембраны выталкивается жидкий краситель — краска.
Т ехнология печати пьезоэлектрическая струйная позволяет получать очень качественное изображение, из высоким разрешением. Размер капель с красителем в диаметре составляет десятки микрометров, что меньше, чем толщина человеческого волоса.
Процесс пьезоэлектрической струйной печати
Сам процесс печати выглядит так: запечатываемый материал подается из заданной скоростью, а перпендикулярно его движению, перемещается печатающая головка. Она движется от одного края материала к другому, после этого материал продвигается на определенный шаг, и печатающая головка делает новый проход.
Таким образом, запечатывается весь материал.
Этот способ печати разрабатывался из середины 70-х годов, но впервые в серийном производстве применила компания Epson, и в ее принтерах можно было увидеть пьезоэлектрическую струйную печать.
Принцип печатания
Название печати происходит из-за пьезоэлементов, которые применяются в этой технологии. Дело в том, что краситель выталкивается из микроскопических сопел под действием давления, которое создают пьезокристаллы. Эти элементы способны под действием электрического тока изменять свои размеры.
Таким образом, при изменении положительного тока на отрицательное, происходит изменение размера кристалла, и он подобно поршню выталкивает микроскопическую частичку краски из сопла, которая попадает на материал.
Объем капли краски зависит от размеров сопла, эжекционной камеры и силы, с которой кристалл выталкивает краситель наружу.
Таким образом, изменяя электрическое поле, можно управлять изображением, которое нужно получить.
Пьезоэлектрическая печать преимущества и недостатки
Как и любые технологии, пьезоэлектрическая печать пьезоэлектрическая струйная цветная имеет недостатки и преимущества. Кратко их рассмотрим.
Преимущества
Недостатки
1. Иногда, для получения высококачественного изображения, печатающая головка должна несколько раз пройти по той самой странице. Это негативно влияет на скорость и себестоимость печати.
2. Через засохшую краску или попадания воздуха сопла могут закупориваться, что значительно ухудшает качество печати. Для восстановления свойств печатающей головки, нужно ее очищать.
Часто причиной засыхания сопел принтера является использование некачественных поддельных красителей.
3. Принтеры, которые работают на этой технологии, имеют повышенные требования к качеству материала. Ведь краска имеет жидкую консистенцию, и может расплываться на рыхлых бумагах, что ухудшает качество полученного отпечатка. Он будет менее четким, с размытыми границами.
Правда, в последние годы компании Epson разработала новый вид чернил (Epson DURAbrite), который не требует высоких требований к качеству бумаги. Кроме этого, такие краски имеют повышенную устойчивость к воде и солнечному свету.
4. Иногда возможен дефект, когда капли краски не попадают точно на нужное место запечатываемого материала и при детальном рассмотрении это можно заметить.
5. Как правило, печатающая головка устанавливается сразу на принтер, и не является переменной. Кроме этого, эта часть устройства принтера достаточно дорога, в сравнении с головками принтеров, которые используют другие технологии печати.
Иногда, замена печатающей головки по стоимости может равняться едва не цене самого принтера.
Но на бумаге для струйной печати, качество изображения будет очень хорошим.
Как видим, пьезоэлектрическая струйной печать широко применяется, благодаря своей надежности и качеству печати. И все это при невысоких затратах.
Верим, что наш ответ на вопрос “Пьезоэлектрическая струйная печать это” вас удовлетворил и вы получили информацию про принцип работы, преимущества и недостатки этого вида печати.
В заключение отметим, что кроме описанной нами технологии, в принтерах (пьезоэлектрический принтер) часто используется термоструйная, пузырьковая или сублимационная печать. Но это уже тема другой статьи.
Что такое пьезоэлектрическая струйная печать?
Струйные принтеры работают на одной из двух технологий. Первая — термоструйная: выброс красителя на рабочую поверхность происходит под воздействием температуры. При второй краситель переносится на поверхность под давлением, которое возникает при колебаниях мембраны. Именно она называется пьезоэлектрической печатью. Давайте рассмотрим ее особенности.
В зависимости от способа подачи чернил процесс может быть непрерывным (постоянная подача чернил) и импульсным (подача капель регулируется, задаются временные интервалы). В первом случае достигается высокая скорость нанесения изображения, во втором — точность параметров.
Печатающая головка Epson
Головка печатающего механизма состоит из сопел, диаметр которых меньше толщины человеческого волоса. Она движется перпендикулярно запечатываемому материалу и оставляет на нем краску. Так получаются качественные изображения с высокой детализацией и четкостью.
Суть технологии
Пьезоэлектрическая струйная печать получила свое название из-за пьезокристаллов. Технология используется с 70-х годов прошлого столетия, хотя изобретена была практически на сто лет раньше. Ее открытие принадлежит П. Кюри и Ж. Кюри.
Суть пьезоэффекта ученые описали следующим образом: на кристаллических телах под давлением возникают противоположные по знаку электрозаряды. Если не давить на эти тела, а растягивать их, то заряды сменят свой знак на противоположный. При смене положительного заряда на отрицательный кристаллы меняются в размере и действуют как поршень, выдавливая краску из сопел.
На практике это означает, что к пьезоэлементам можно подвести переменный ток, под воздействием которого они будут сжиматься и расширяться, создавая колебания. Для получения желаемого изображения достаточно менять электрическое поле. Объем капли варьируется и зависит от диаметра сопел печатающей головки, давления, размера эжекционной камеры.
Высокая детализация изображений позволяет распечатывать фото на специальной бумаге
Развитие технологии компанией Epson
Принцип пьезоэлектрической струйной печати в принтерах реализован и запатентован компанией Epson. Она выпустила оборудование, работающее по этой методике в конце двадцатого столетия.
На начальном этапе развития метода в головку устройства встраивали кристаллические пластины. Позже их заменили пластинчатыми пьезопреобразователями. C 1994 года такими ламелями стали оснащать все устройства Epson серии Stylus. Компании принадлежит монопольное право производства подобного оборудования. Для этого представителям Epson пришлось получить несколько тысяч патентов в разных странах.
Несмотря на то что пьезометодику отождествляют с именем Epson, первые устройства такого типа были созданы компанией Siemens в 1977 году. В них роль преобразователя выполняли пьезотрубочки.
Пьезоэлектрический струйный принтер Epson
Особенности печати на струйных принтерах
Пьезопреобразователи пластинчатого типа пришли на смену трубчатым и плоским. Они компактны, обеспечивают высокочастотное распыление красителя.
Современные принтеры оснащены пьезопреобразователями пластинчатого типа, чувствительными к электрическим импульсам. При электрическом заряде они прогибаются и давят на мениск резервуара с чернилами. Резервуар выталкивает краску на бумагу.
После этого преобразователь приводится в обратное движение и уводит за собой мениск. Резервуар увеличивается в размере, за счет чего создается тяга и он снова наполняется чернилами.
Печать на струйных принтерах имеет такие особенности:
Объем микрокапель в принтерах Epson составляет 2 пл. Это наименьший показатель для струйного оборудования. У принтеров Lexmark размер капли достигает 3 пл, у HP – 4 пл.
Еще одна особенность пьезоэлектрической струйной печати — чернила. В них нет добавок и присадок, как, например, в чернилах для термоструйных устройств. Составы различаются по электропроводности, степени вязкости, они не взаимозаменяемы.
Емкости с чернилами прилагаются к принтеру, но их можно купить и отдельно
Преимущества и недостатки пьезопечати
С помощью пьезоэлектрической технологии удается взять под контроль весь процесс струйной печати — от выбора объема капли и толщины струи, до скорости выброса чернил на бумагу. Эта возможность позволяет более точно выбирать настройки под определенные задачи, материалы и форматы полиграфии.
К другим преимуществам пьезопечати относят:
При этом технология не лишена недостатков. Порой для получения качественного результата необходимо, чтобы печатающая головка прошла по рабочей поверхности несколько раз. Это повышает стоимость и увеличивает срок печати.
При смене картриджей существует риск попадания воздуха в сопла. Они закупориваются, и качество печати заметно снижается. Для исправления ситуация требуется очистка механизма.
Картриджи для принтера Epson Stylus
К печатным материалам предъявляют особые требования. Так как чернила достаточно жидкие, на рыхлой бумаге они могут расплываться и контуры изображения будут нечеткими. Поэтому лучше использовать носители высокого качества, например, мелованную бумагу.
Несколько лет назад компания Epson разработала новые чернила, которыми можно печатать практически на любой бумаге. Они устойчивы к УФ-излучению и влаге.
Смотрите видеообзор пьезоэлектрического струйного принтера Epson L800:
Чем Epson лучше других производителей?
На рынке струйных печатающих устройств распространены две основные технологии печати: пьезоэлектрическая и термоструйная.
Отличия данных систем состоят в способе вывода капли чернил на бумагу.
Пьезоэлектрическая технология была основана на способности пьезокристаллов к деформации под воздействием на них электрического тока. Благодаря использованию данной технологии осуществляется полный контроль печати: определяется размер капли, толщина струи, скорость выброса капли на бумагу и т.д. Одним из множества преимуществ данной системы является возможность управления размером капли, что позволяет получать отпечатки высокого разрешения.
Доказано, что надежность пьезоэлектрической системы значительно выше в сравнении с другими системами струйной печати.
Качество печати при использовании пьезоэлектрической технологии чрезвычайно высокое: даже универсальные недорогостоящие модели позволяют получить отпечатки практически с фотографическим качеством и высоким разрешением. Также достоинством печатающих устройств с пьезоэлектрической системой считается естественность цветопередачи, что становится действительно важно при печати фотографий.
Печатающие головки струйных принтеров EPSON обладают высоким уровнем качества, чем и объясняется их высокая стоимость. При пьезоэлектрической системе печати обеспечивается надежная работа печатающего устройства, а печатающая головка крайне редко выходит из строя и устанавливается на принтер, а не является частью сменных картриджей.
Термоструйная технология печати используется в принтерах Canon, HP, Brother. Подача чернил на бумагу осуществляется посредством их нагревания. Температура нагрева может составлять до 600°С. Качество термоструйной печати на порядок ниже пьезоэлектрической, всвязи с невозможностью проконтролировать процесс печати из-за взрывного характера капли. В результате такой печати часто возникают сателлиты (капли-спутники), которые мешают получить высокое качество и четкость отпечатков, приводя к искажению. Этого недостатка невозможно избежать, так как он заложен в самой технологии.
Еще одним недостатком термоструйного способа является образование накипи в печатающей головке принтера, так как чернила являются ничем иным как совокупностью химических веществ, растворенных в воде. Образовующаяся накипь со временем забивает дюзы и существенно портит качество печати: принтер начинает полосить, ухудшается цветопередача и т.д.
Из-за постоянных перепадов температуры в устройствах, использующих термоструйную технологию печати, постепенно разрушается печатающая головка (сгорает под действием высокой температуры при перегреве термоэлементов). Это является главным недостатком таких устройств.
Срок службы печатающей головки принтеров EPSON такой же, как и самого устройства, благодаря высокому качеству изготовления ПГ. Пользователям же устройств с термоструйной печатью придется каждый раз покупать новую печатающую головку и производить замену, что не только уменьшает долговечность принтера, но и существенно увеличивает затраты на печать.
Качество печатающей головки имеет значение и при использовании неоригинальных расходных материалов, в частности СНПЧ.
Использование СНПЧ Epson позволяет пользователю на 50% увеличить объемы печати.
Печатающая головка принтеров EPSON, как уже не раз упоминалось в данной статье, имеет высокое качество, засчет чего увеличение объемов печати не сказывается негативным образом на работе принтера, а наоборот позволяет пользователю получить максимум экономии без ухудшения качества печати.
Ввиду особенностей печатающих устройств, использующих термоструйную технологию, увеличение объемов печати может привести к выходу ПГ принтера из строя.
Как показывают наблюдения, для получения максимальной экономии при совершенном качестве печати целесообразней использовать печатающие устройства EPSON с СНПЧ. Принтеры EPSON работают с системой непрерывной подачи чернил стабильней, чем печатающие устройства других производителей.