Některé z objevů nebo vynálezů, které již dávno zdomácněly, postupem času získávají řadu krásných mýtů a legend.
Jeden z těchto příběhů vypráví o zaměstnanci malé výzkumné laboratoře, která patřila velké počítačové firmě. Po bezesné noci, kdy pracoval na vrtošivém novém designu nějakého elektronického zařízení, tento zaměstnanec nedopatřením položil páječku vedle injekční stříkačky naplněné kalafunou (rád bych připsal, že obsahovala inkoust, ale není). Přirozeně, v důsledku toho byly kombinézy zkažené, ale co je nejdůležitější, vznikla myšlenka tepelného inkoustového tisku. Ušpiněný bílý plášť šel do čistírny a technologie inkoustových tiskáren se díky úsilí společností Canon, Hewlett-Packard, Epson, Lexmark a dalších společností dostala do kanceláří a domácností a zaujala svou cenovou dostupností a barevností.
Proč inkoustový?
V posledních několika letech zaznamenal počítačový průmysl skutečný inkoustový boom. Inkoustové tiskárny jsou pro mnoho uživatelů nejdostupnější a nejuniverzálnější tisková zařízení. Obrázky na nich získané v mnoha případech předčí svou kvalitou tištěné kopie a maximální rychlost tisku se již přiblížila výkonnostním ukazatelům nižších modelů laserových tiskáren. Plnobarevný fotorealistický inkoustový tisk, srovnatelný s amatérskými fotografiemi z minilabů, se stal hlavním trumfem výrobců inkoustových tiskáren v boji o přilákání nových zákazníků.
V honbě za kupujícím a závistí konkurentů se velikost kapiček neustále zmenšuje a jsou vyvíjeny nové technologie pro zlepšení reprodukce barev. Z nových názvů a log už jde hlava kolem. Přirozeně se nabízí nejzvídavější otázka: jsou všechny principy a nápady, kterými se každý z výrobců pyšní, tak jedinečné?
V hrdé osamělosti
Poměrně dlouhou dobu se v tomto sektoru trhu vytvořily dva tábory. V jednom vládne společnost Epson sama piezoelektrická technologie, a v té druhé se sešla celá aliance přívrženců „vařícího inkoustu“.
Metoda piezoelektrického tisku je založena na vlastnosti některých krystalických látek měnit své fyzikální rozměry vlivem elektrického proudu. Nejvýraznějším příkladem jsou křemenné rezonátory používané v mnoha elektronických zařízeních. Tento jev byl použit k vytvoření miniaturního čerpadla, ve kterém změna napětí způsobí, že se malý objem inkoustu stlačí v úzkém kapilárním kanálku a je okamžitě vytlačen tryskou.
Tisková hlava piezoelektrické inkoustové tiskárny musí být vysoce spolehlivá, protože vzhledem ke své poměrně vysoké ceně je téměř vždy zabudována do tiskárny a nemění se při instalaci nové inkoustové kazety, jako je tomu u tepelného inkoustového tisku. Toto provedení piezoelektrické hlavy má určité výhody, ale zároveň neustále hrozí poškození tiskárny vzduchovou bublinou v systému přívodu inkoustu (což může nastat při výměně cartridge) nebo běžným několikatýdenním odstavením tiskárny. . V tomto případě se trysky ucpou, kvalita tisku se zhorší a obnovení normálních režimů vyžaduje kvalifikovaný servis, který je často nemožné provést mimo servisní středisko.
Drž se dál od týmu
Zatímco Epson šel svou vlastní cestou a periodicky překvapoval počítačovou komunitu dalším průlomem, ostatní hráči na trhu inkoustového tisku byli neméně úspěšní v použití tiskové hlavy jiné konstrukce. Většina z nich považuje svůj vývoj za jedinečný, ačkoli jejich podstata je triviálně jednoduchá a rozdíl často spočívá pouze v názvu.
Canon tedy používá termín Bubble-Jet, který lze volně přeložit jako „tisk bublin“. Zbytek neoplotil zahradu a souhlasil se známější frází „termální inkoustový tisk“.
Termální inkoustové tiskárny fungují jako gejzír: uvnitř komory s omezeným množstvím inkoustu vytváří miniaturní topné těleso bublinu páry, která se okamžitě roztáhne a vytlačí kapku inkoustu na papír.
Pomocí této technologie není těžké získat miniaturní tiskové prvky umístěné ve vysoké hustotě, což vývojářům slibuje potenciální zvýšení rozlišení se solidní rezervou do budoucna. Termální inkoustový tisk však také má převrácená strana. Vlivem stálého teplotního rozdílu se tisková hlava postupně ničí a v důsledku toho musí být vyměněna spolu s inkoustovou kazetou.
Více jmen - hlasitě a jinak!
Bubliny jsou bubliny a jednoduché obrázky už dlouho nikoho nepřekvapují. Musíte tedy bojovat o každý pikolitr v kapce, o každý odstín na papíře. Ale opravdu není tolik způsobů, jak zlepšit kvalitu výsledného snímku. Nejviditelnější a nejdostupnější možností bylo zvýšit počet barev inkoustu. Kromě čtyř základních barev (černá, modrá, karmínová a žlutá) řada výrobců přidala ještě dvě – světle modrou a světle karmínovou. Díky tomu bylo možné reprodukovat světlejší odstíny bez snížení hustoty bodů nanesených na papír, což umožnilo, aby rastrová struktura obrazu ve světlých oblastech, kde je zvláště dobře rozlišitelná, byla méně nápadná. Canon tuto technologii nazval PhotoRealism, Hewlett-Packard PhotoREt a Epson Photo Reproduction Quality.
Ale pokrok, stimulovaný konkurencí, nezůstává stát. Další krok k ideálu byl učiněn zmenšením a dynamickou změnou velikosti kapky inkoustu a tím i koncového bodu na papíře. Řízením množství "části" inkoustu naneseného na papír můžete dosáhnout světlejších odstínů, aniž byste zvětšili vzdálenost mezi body. To umožňuje, aby byla struktura bitmapy ještě méně viditelná.
Bez dalších triků a výrazné změny technologický postup pouze Epson mohl dosáhnout podobného efektu. Faktem je, že princip fungování piezoelektrické hlavy umožňuje řídit velikost poklesu změnou velikosti řídicího napětí aplikovaného na piezoelektrický prvek. Tato technologie se nazývá Variable Dot Size. No a vyznavači bublinkového tisku museli vážně zapracovat na změně designu trysek. Každý z nich umístil několik topných těles různého výkonu.
Jejich zapnutím po jednom nebo všech současně je možné získat kapičky různých velikostí, jako je tomu u moderních termálních inkoustových tiskáren. Canon nazval svůj vývoj v této oblasti Drop Modulation, zatímco HP použilo hotový název s dalšími indexy - PhotoREt II a PhotoREt III. Kromě možnosti ovládat velikost kapky existovala také možnost postupně aplikovat několik kapek na stejný bod na povrchu listu papíru.
Kvalita tisku ale nezávisí jen na technické dokonalosti provedení samotné tiskárny, ale i na dalších neméně podstatných faktorech.
Za linií tryskové fronty
Se zvýšením rozlišení a rychlosti tisku se ukázalo, že snaha o zlepšení těchto vlastností sama o sobě nemůže přinést významný zisk, pokud se nezlepší nosič obrazu, tedy papír. Zdálo by se, co by mohlo být jednodušší než papír? Ale to tam nebylo! Jakékoli "mazané" technologie budou bezmocné, pokud do zásobníku tiskárny vložíte obyčejný kancelářský papír.
Nádherný arch formátu A4, z jehož pohledu a čichu začne slastně vrnět kdejaká laserová tiskárna, se ukáže být zcela nepřipravený na proudy pestrobarevného inkoustu, které na něj tryskaly ze stovek trysek.
Povrch běžného papíru má vláknitou strukturu, což je dáno technologií jeho výroby. Výsledkem je, že miniaturní kapky přísně velké velikosti se začnou šířit po povrchu tím nejnepředvídatelnějším způsobem. V tomto případě vůbec nezáleží na tom, jaký druh tisku je použit – tepelný nebo piezoelektrický. Jedním řešením tohoto problému je použití pigmentového inkoustu, což je suspenze dispergovaných částic v bezbarvém kapalném nosiči, protože pevné částice nemohou pronikat do vnitřních vrstev a šířit se vlákny papíru.
Inkousty na bázi pigmentu umožňují získat jasné a syté odstíny, ale mají také určité nevýhody, zejména nízkou odolnost vůči vnějším vlivům.
Technologie inkoustového tisku je taková, že nejlepších výsledků lze dosáhnout pouze s použitím speciálního papíru. Fotografie na běžném papíře vypadají vybledlé a méně jasné. Speciálně natíraný papír a tzv. fotografický papír mají na rozdíl od běžného papíru několik speciálních vrstev. Otisky na něm jsou téměř k nerozeznání od fotografií získaných tiskem pomocí chemického fotoprocesu.
Obyčejný levný papír pro inkoustový tisk má zpravidla hustotu 90-105 g/m2, relativně tenkou tloušťku a vynikající bělost. Díky speciálnímu zpracování přední nebo obou stran je takový papír odolnější vůči rozmarům inkoustu a zabraňuje jejich roztírání a pronikání hluboko do archu.
Speciální fotopapír s lesklým nebo matným povrchem má obvykle hustotu do 200 g/m 2 a je vícevrstvým výrobkem moderní technologie. Každá z vrstev plní určité funkce.
Spodní vrstva je základem, který dokumentu dodává pevnost a tuhost. Další vrstva působí jako optický reflektor a dodává obrazu jas a bělost. Následuje hlavní spojovací keramická nebo plastová vrstva, která tvoří sadu vertikální kanály bez dlouhých vláknitých útvarů podél povrchu archu a poskytnutí potřebné hustoty inkoustu na tištěném bodu. Na absorbent se nanese poslední, lesklá nebo matná ochranná vrstva, která dodává povrchu pevnost a chrání jej před vnějšími vlivy.
Během procesu tisku keramické částice absorbují inkoust a zabraňují jeho šíření po povrchu. Výsledkem je, že tvar bodů a jejich orientace zůstávají nezměněny. Kromě toho se nemůžete bát náhodného vniknutí vlhkosti, protože hluboké a přísně vertikální mikrokapiláry minimalizují pravděpodobnost šíření.
Speciální papír do inkoustových tiskáren se stal všelékem na mnoho neduhů, ale bohužel značně drahý. Chci, samozřejmě, ale ... A stojí za to utratit peníze za srovnání "nebe" a "země" alespoň jednou.
ComputerPress 11 "2001
Pro tisková zařízení jsou dnes na trhu dvě hlavní tiskové technologie: piezoelektrická a termální inkoustová.
Technologie piezoelektrického tisku je vyvinuta na schopnosti piezoelektrických krystalů deformovat se vlivem elektřiny. Díky použití této technologie bylo možné řídit tisk, a to: sledovat velikost kapky, rychlost jejího výstupu z trysek, stejně jako tloušťku paprsku atd. Jednou z výhod takového systému je, že velikost kapky může být řízena. Tato schopnost vám umožňuje získat lepší snímky.
K dnešnímu dni odborníci prokázali, že spolehlivost takových systémů je mnohem vyšší než u jiných inkoustových tiskových systémů.
Při použití této technologie je kvalita tisku velmi vysoká. Dokonce i univerzální a levné modely umožňují získat obrázky nejvyšší kvalita a vysokým rozlišením. Také nejdůležitější výhodou PU s piezo systémem je vysoké podání barev, které umožňuje, aby obraz vypadal jasně a sytě.
Technologie Epson – časem prověřená kvalita
Tiskové hlavy inkoustových tiskáren EPSON jsou vysoce kvalitní a právě to vysvětluje jejich vysokou cenu. Pokud použijete piezoelektrický tiskový systém, pak máte zaručen spolehlivý provoz tiskového zařízení a tisková hlava nevysychá ani se nezanáší díky minimálnímu kontaktu se vzduchem. Piezoelektrický tiskový systém byl vyvinut a implementován společností EPSON a pouze společnost EPSON má na tento systém patent.
Princip termálního inkoustového tisku se používá v tiskárnách Canon, HP, Brother. Zahřátím inkoustu se přenesou na papír. Pomocí elektrického proudu se úměrně zahřívá tekutý inkoust, z čehož plyne i název této tiskové metody - termální inkoustová tiskárna. Zvýšení teploty reprodukuje topné těleso, které se nachází uvnitř tepelné konstrukce. Při silném zvýšení teploty se hlavní část barvy odpaří, tlak ve struktuře rychle stoupá a z tepelné komory přes přesnou trysku vytéká malá kapka barvy. Tento proces se opakuje opakovaně po jedné sekundě.
Hlavní nevýhodou termální inkoustové metody je, že při takové technologii tisku se v tiskové hlavě tiskárny tvoří dostatečně velké množství srážek, které ji časem mohou poškodit. Tento vodní kámen také časem ucpává trysky, což vede ke ztrátě kvality a rychlosti tisku tiskárny.
Také u zařízení, která využívají termální inkoustový tisk, dochází vlivem neustálého kolísání teplot k poškození tiskových hlav, které vlivem enormní teploty vyhoří. To je hlavní nevýhoda takových zařízení. Doba provozu Epson PG MFP je naprosto shodná s životností samotného zařízení. To bylo umožněno díky vysoce kvalitním materiálům, ze kterých byla tisková hlava vyvinuta. Zákazníci, kteří používají termální inkoustový tisk, budou často muset vyměnit tiskovou hlavu, protože vysoká teplota často způsobí její vyhoření, což značně zvýší finanční náklady. Kvalita tiskové hlavy bude také znamenat obrovský rozdíl, pokud uživatelé používají repasované kazety.
Používání inkoustové tiskárny Epson ve spojení s doplňovacími kazetami je velmi výhodné, protože zlepšuje kvalitu tiskárny a snižuje náklady na každý vytištěný obrázek.
Tisková hlava tiskáren EPSON má velký význam nejen pro stabilní provoz tiskárna. PG Quality umožňuje zvýšit kvalitu tisku a rychlost tisku. Také, pokud tisková hlava nepřijde do styku se vzduchem a vyschne, uživatel ji nebude muset měnit, a tudíž zbytečně utrácet peníze. Zařízení využívající princip činnosti termální inkoustové tiskárny se mohou velmi přehřívat a v důsledku toho přehřát se může i tisková hlava, která při přehřátí může jednoduše shořet a dostat se ze stoje.
Jak ukazují četné kontroly a testy, inženýři doporučují používat tiskárny EPSON s CISS, aby byl tisk co nejhospodárnější a zároveň jasný a efektivní. Zařízení EPSON pracují se systémem LF mnohem déle a efektivněji než jiné jednotky dálkového ovládání s podobnou cenou od jiných výrobních společností.
Společnost Epson je důvěryhodným výrobcem kvalitních produktů, které vám usnadní práci a zvýší její produktivitu.
Inkoustová technologie se objevila v polovině 80. let jako výsledek snahy zbavit se nedostatků dvou v té době dominantních tiskových metod: jehličkové a laserové (elektrografické). Laserový tisk byl nepřijatelně drahý a o barvách se ještě nesnilo (a ani nyní, ačkoliv jsou barevné laserové tiskárny dostupné, nemají v oblasti fototisků šanci obejít inkoustové tiskárny). A inkoustový tisk vznikl jako levná alternativa pro tisk kancelářských dokumentů, bez nedostatků jehličkových tiskáren - pomalé, hlučné a poskytující nekvalitní výtisky.
Myšlenka, která zjevně téměř současně (kolem roku 1985) přišla na mysl inženýrů společností Hewlett-Packard a Canon, byla nahradit jehlu, která v jehličkových tiskárnách naráží na papír přes vrstvu inkoustu na pásce, kapkou. tekutého inkoustu. Objem kapky je třeba vypočítat tak, aby se neroztekla a vytvořila bod o určitém průměru. reálný život tuto technologii získali, když přišli na pohodlný způsob formování dávkované kapky – termální.
Metodu termálního inkoustového tisku vlastně monopolizují společnosti Canon a Hewlett-Packard, které vlastní většinu patentů na tuto technologii, zbytek společností ji pouze licencuje a provádí své vlastní malé změny. Zatímco HP používá termín „thermal inkjet“ (termální ink-jet) způsob tisku a Canon preferuje termín „bubble-jet“ (bubble-jet).
I když mezi nimi existují rozdíly, jsou v zásadě totožné.
Na Obr. 1 znázorňuje proces tepelného inkoustového tisku ve formě podmíněného kinegramu cyklu trysky (někdy nazývané ejektory). Ve stěně komory je zabudováno miniaturní topné těleso (v horním rámu zvýrazněno červeně), které se velmi rychle zahřeje na vysokou teplotu (500 °C). Inkoust se vaří (druhý rámeček), vytvoří se v nich velká bublina páry (další dva rámečky) a prudce stoupne tlak - až na 120 atmosfér, což způsobí vytlačení inkoustu tryskou rychlostí více než 12 m/s ve formě kapky o objemu asi 2 pikolitry (to jsou dvě tisíciny z miliardtiny litru). Topné těleso je v tomto okamžiku vypnuto a bublina splaskne v důsledku poklesu tlaku (spodní rámy). Vše se děje velmi rychle – během několika mikrosekund. Inkoust je přiváděn do trysky díky kapilárním silám (což je mnohem pomalejší) a po naplnění trysky novou dávkou je systém připraven k práci. Celý cyklus trvá přibližně 100 ms, to znamená, že frekvence kapek je 10 kHz a v moderních tiskárnách dvakrát tolik.
Taková autonomně řízená tryska je součástí tiskové hlavy a je umístěna na vozíku pohybujícím se po listu, jako je tisková jednotka Jehličková tiskárna. S průměrem trysky 10 mikronů je hustota umístění 2500 trysek na palec; v jedné hlavě může být několik stovek až několik tisíc trysek. V moderních vysokorychlostních zařízeních se začaly používat pevné hlavy - aby se eliminoval nejpomalejší stupeň v celém procesu příčného pohybu vozíku. Společnost HP například vyrábí vysoce výkonné fotokiosky, ve kterých jsou hlavy uspořádány do bloků po celé šířce listu.
U tiskáren Canon je termočlánek umístěn na boku fotoaparátu (jako na obr. 1), zatímco u HP (a Lexmark) je na zadní straně. Možná je tento rozdíl způsoben původními myšlenkami: podle firemní legendy upustil inženýr Canon páječku na injekční stříkačku s barvou (to znamená, že se injekční stříkačka zahřívala ze strany) a výzkumníci HP si princip vypůjčili z rychlovarné konvice, který se zahřívá od konce. Ať se vám to líbí nebo ne, boční uspořádání umožňuje společnosti Canon namontovat dva tepelné prvky na trysku, což zlepšuje výkon a zvládnutelnou velikost kapiček, ale komplikuje a zvyšuje náklady na design.
Dražší „bublinové“ hlavy Canon jsou opakovaně použitelné a zabudované v tiskárně. Hlavy HP jsou jednodušší na výrobu, protože byly tradičně zabudovány přímo do kazety a vyhazovány s ní. To je mnohem pohodlnější, protože to zaručuje kvalitu tisku (hlava prostě nemá čas na zpracování zdroje) a vysokou spolehlivost sestavy. S tímto přístupem však zlepšení hlav vede ke zvýšení nákladů na kazety, takže mnoho moderních tiskáren HP má samostatné hlavy, jako je Epson nebo Canon. Například Photosmart Pro B9180, dnešní vlajková loď „domácích“ fototiskáren HP, má vyměnitelné jednotlivé hlavy, zatímco jeho levnější analog, Photosmart Pro B8353, má hlavy integrované v kazetě.
V kontaktu s
Spolužáci
Technika termální inkoustový tisk na základě vlastnosti inkoustu expandovat při zahřívání. Zahřátý inkoust se zvětšujícím se objemem vytlačuje mikroskopické kapičky inkoustu do trysek tiskové hlavy tiskárny, které tvoří obraz na papíře. Obecně je technologie tepelného inkoustového tisku uvedena níže.
Termální inkoustová technologie
Termální inkoustový tisk je nejoblíbenější technologie inkoustového tisku a používá se v 75 % inkoustových tiskáren.
Podíl tiskáren využívajících technologii termálního inkoustového tisku
Největší příspěvek k rozvoji technologie termálního inkoustového tisku měly korporace Kánon a HP, který v 70. letech nezávisle vyvinul dvě tiskové technologie: Bubble Jet (Canon) a Termální inkoustová tiskárna(H.P.).
Technologie tepelného inkoustu
Technologie tepelného inkoustového tisku Bubble Jet byla veřejnosti představena v roce 1981 na Velkém veletrhu. V roce 1985 pomocí inovativní technologie Legendární černobílá tiskárna Canon BJ-80 byla uvedena na trh v roce 1985 - první barevná tiskárna Canon BJC-440.
Schematické znázornění technologie inkoustového tisku Bubble Jet
Podstata technologie Inkoustový Bubble Jet je následující. V každé trysce tiskové hlavy je zabudován termistor (ohřívač) pro okamžitý ohřev inkoustu, který při teplotách nad 500 °C, odpařováním, tvoří bublinu, která vytlačuje kapku inkoustu. Potom se termistor vypne, inkoust se ochladí a bublina zmizí a zóna nízkého tlaku nasaje novou část inkoustu.
Zajímavostí je, že inkoust se zahřeje na teplotu 500°C za pouhé 3 mikrosekundy a kapky vylétají z trysky rychlostí 60 km/h. Každou sekundu se v každé trysce tiskové hlavy cyklus zahřívání a chlazení inkoustu opakuje 18 000krát.
Druhou technologii inkoustového tisku – Thermal Inkjet – začala vyvíjet společnost HP v roce 1984, ale první tiskárna ThinkJet založená na této tiskové technologii byla zavedena do sériové výroby mnohem později.
Schematické znázornění technologie Thermal Inkjet
Termální inkoustová technologie je založena na stejném principu tisku jako technologie Bubble Jet, jen s tím rozdílem, že u tiskáren využívajících technologii Bubble Jet jsou termistory umístěny v mikroskopických tryskách tiskové hlavy, zatímco u tiskáren využívajících technologii Thermal Inkjet jsou umístěny přímo za tryska.
Technologie Bubble Jet a Thermal Inkjet se tedy liší pouze v detailech.
Hlavní výhody termálního inkoustového tisku oproti piezo inkoustovému tisku jsou absence pohyblivých mechanismů a stabilní provoz. Spolu s tím má termální inkoustový tisk jednu významnou nevýhodu: neumožňuje kontrolovat velikost a tvar kapiček inkoustu. Kromě toho, když kapky inkoustu vylétají z trysky tiskové hlavy, unikají s nimi satelitní kapky (satelity), které se tvoří při varu inkoustu. Vzhled takových "satelitů" může být vyvolán nestabilními vibracemi inkoustové hmoty při jejím vystřikování z trysky. Právě satelitní kapky způsobují vznik nežádoucí kontury („inkoustová mlha“) kolem tisku a míchání barev v grafických souborech.
Provoz různých piezoelektronických zařízení je založen na piezoelektrický efekt , kterou v roce 1880 objevili francouzští vědci bratři P. Curie a J. Curie. Slovo "piezoelektřina" znamená "elektřina z tlaku". přímý piezoelektrický jev nebo jednoduše piezo efekt spočívá v tom, že pod tlakem na některá krystalická tělesa, zvaná piezoelektrika, vznikají na opačných stranách těchto těles elektrické náboje stejné velikosti, ale různého znaménka. Pokud změníte směr deformace, tj. nestlačujete, ale natahujete piezoelektrikum, pak náboje na plochách změní znaménko na opačné.
Piezoelektrika zahrnují některé přírodní nebo umělé krystaly, jako je křemen nebo Rochelleova sůl, a také speciální piezoelektrické materiály, jako je titaničitan barnatý. Kromě přímého piezoelektrického jevu se využívá také reverzní piezo efekt , která spočívá v tom, že vlivem elektrického pole se piezoelektrikum smršťuje nebo roztahuje v závislosti na směru vektoru intenzity pole. V krystalické piezoelektrice závisí intenzita přímého a inverzního piezoelektrického jevu na tom, jak je mechanická síla nebo síla elektrického pole nasměrována vzhledem k osám krystalu.
Pro praktické účely se používají piezoelektrika různých tvarů: obdélníkové nebo kulaté desky, válce, kroužky. Takové piezoelektrické prvky jsou z krystalů určitým způsobem vyříznuty, přičemž je zachována orientace vzhledem k osám krystalu. Piezoelektrický prvek je umístěn mezi kovové desky nebo jsou kovové fólie aplikovány na opačné strany piezoelektrického prvku. Tak se získá kondenzátor s piezoelektrickým dielektrikem.
Přivedeme-li k takovému piezoelektrickému prvku střídavé napětí pak se piezoelektrický prvek v důsledku inverzního piezoelektrického jevu smrští a roztáhne, tj. bude provádět mechanické vibrace. V tomto případě se energie elektrických vibrací přeměňuje na energii mechanických vibrací s frekvencí rovnou frekvenci aplikovaného střídavého napětí. Protože piezoelektrický prvek má určitou vlastní frekvenci, lze pozorovat jev rezonance. Největší amplituda kmitů desky piezoelektrického prvku se získá, když se frekvence vnějšího EMF shoduje s vlastní frekvencí kmitů desky. Je třeba poznamenat, že existuje několik rezonančních frekvencí, které odpovídají různým typům vibrací desky.
Vlivem vnější proměnné mechanické síly vzniká na piezoelektrickém prvku střídavé napětí o stejné frekvenci. V tomto případě se mechanická energie přemění na elektrickou energii a piezoelektrický prvek se stane generátorem proměnného EMF. Můžeme říci, že piezoelektrický prvek je oscilační systém, ve kterém může docházet k elektromechanickým oscilacím. Každý piezoelektrický prvek je ekvivalentní oscilačnímu obvodu. V konvenčním oscilačním obvodu, složeném z cívky a konderu, se energie elektrického pole soustředěného v konderu periodicky přenáší na energii magnetického pole cívky a naopak. V piezoelektrickém prvku se mechanická energie periodicky přeměňuje na elektrickou energii. Podívejme se na ekvivalentní obvod piezoelektrického prvku:
Rýže. 1 - Ekvivalentní obvod piezoelektrického prvku
Indukčnost L odráží setrvačné vlastnosti piezoelektrické desky, kapacita C charakterizuje elastické vlastnosti desky, aktivní odpor R je ztráta energie při vibracích. Kapacita C 0 se nazývá statická a je to obvyklá kapacita mezi deskami piezoelektrického prvku a není spojena s jeho oscilačními vlastnostmi.
Piezoelektrické inkoustové hlavy pro tiskárny byly vyvinuty v sedmdesátých letech. U většiny piezoelektrických inkoustových tiskáren je přetlak v inkoustové komoře vytvářen pomocí piezoelektrického disku, který mění svůj tvar – ohýbá se, když je na něj přivedeno elektrické napětí. Zakřivení, disk, který je jednou ze stěn komory s inkoustem, zmenšuje svůj objem. Působením nadměrného tlaku se z trysky uvolňuje kapalný inkoust ve formě kapky. Průkopník piezoelektrické technologie, společnost Epson, nedokázal v objemu prodeje úspěšně konkurovat svým konkurentům Canon a Hewlett-Packard kvůli relativně vysoké technologické ceně piezoelektrických tiskových hlav – jsou dražší a složitější než bublinkové tiskové hlavy.
Hlavní nevýhodou inkoustových tiskáren Epson je, že hlava stojí stejně jako tiskárna. A pokud zaschne, pak je vhodné tiskárnu jednoduše vyhodit.
U ostatních tiskáren je nevýhodou cena spotřebního materiálu.
3. Princip činnosti laserových tiskáren. Laserové a LED tiskárny. Hlavní vlastnosti, výhody a nevýhody.
Impulsem k vytvoření prvního laserové tiskárny byl vznik nové technologie vyvinuté společností Canon. Specialisté této společnosti, specializující se na vývoj kopírek, vytvořili tiskový mechanismus LBP-CX. Společnost Hewlett-Packard ve spolupráci se společností Canon začala vyvíjet řadiče, díky nimž je tiskový stroj kompatibilní s počítačovými systémy PC a UNIX.
Laserová tiskárna, která zpočátku konkurovala okvětním a jehličkovým tiskárnám, si rychle získala oblibu po celém světě. Další kopírky brzy následovaly příklad Canonu a začaly s výzkumem laserových tiskáren. Dalším důležitým vývojem byl vznik barevné laserové tiskárny. Společnosti XEROX a Hewlett-Packard představily novou generaci tiskáren, které používaly jazyk popisu stránky PostScript Level 2, který podporuje barevnou reprezentaci obrazu a umožňuje tiskový výkon, a přesnost barev. Laserové tiskárny vytvářejí obraz umístěním bodů na papír (rastrová metoda). Nejprve se stránka vytvoří v paměti tiskárny a teprve poté se přenese do tiskového stroje. Rastrové znázornění symbolů a grafických obrázků je vytvářeno pod kontrolou tiskového řadiče. Každý obrázek je tvořen vhodným uspořádáním bodů v buňkách mřížky nebo matice.
Navzdory ofenzivě inkoustové tiskárny, dominance laserových zařízení na pracovištích v kanceláři je dnes již nezpochybnitelná. Existuje mnoho důvodů pro popularitu laserových tiskáren. Používají osvědčenou technologii, která se ukázala jako vysoce spolehlivá: tisk je rychlý, tichý a vcelku cenově dostupný, jeho kvalita se ve většině případů blíží tisku. Na místě nezůstali ani výrobci laserových tiskáren, kteří nadále zvyšují rychlost a kvalitu tisku a zároveň tlačí ceny dolů. V roce 1994 měla typická laserová tiskárna nominální rychlost 4 ppm, rozlišení 300 dpi a cenu 800 USD. V roce 1995 jsme zaznamenali nárůst počtu produktů, které tisknou rychlostí 6 str./min při 600 dpi a mají reálnou maloobchodní cenu 350 USD.
Každé dva až tři roky výrobci zvyšují rychlost tisku o 1 nebo 2 str./min. a na konci dekády dosahovaly osobní laserové tiskárny rychlosti 12-15 str./min. Navíc se snižují rozměry laserových tiskáren- výrobci tak dosahují snížení ceny a možnosti instalace svých produktů na stísněný pracovní stůl. Jedním z důsledků toho jsou často omezené prostředky pro manipulaci s papírem ve srovnání s modely velkých rozměrů. Vstupní zásobníky obvykle nepojmou více než 100 listů a papírová kapsa je často určena pro ruční podávání listů současně – k tomu z ní musíte nejprve vyjmout stoh papíru. Omezená je i kapacita výstupních zásobníků – pokud je tiskárna takovým zařízením vůbec vybavena. Některé tiskárny mají dráhu papíru tak spletitou, že prodejci nedoporučují používat stroje s lepicími štítky.
Nejpoužívanější laserové tiskárny využívají technologii fotokopírování, nazývanou také elektrofotografie, která spočívá v přesném umístění bodu na stránku změnou elektrického náboje na speciální fólii z fotovodivého polovodiče. Podobná technologie tisku se používá u kopírek.
Nejdůležitějším konstrukčním prvkem laserové tiskárny je rotační fotovodič, který přenese obrázek na papír. Fotovodič je kovový válec potažený tenkým filmem fotovodivého polovodiče (obvykle oxid zinečnatý). Statický náboj je rovnoměrně rozložen po povrchu bubnu. Pomocí tenkého drátu nebo pletiva, zvaného korónový drát, se na tento drát přivede vysoké napětí, které způsobí, že se kolem něj objeví zářící ionizovaná oblast zvaná koróna. Laser řízený mikrokontrolérem generuje tenký paprsek světla, který se odráží od rotujícího zrcadla. Tento paprsek dopadající na fotobuben na něm osvětluje elementární oblasti (body) a v důsledku fotoelektrického jevu se v těchto bodech mění elektrický náboj.
U některých typů tiskáren se povrchový potenciál bubnu snižuje z -900 na -200 V. Na fotoválci se tak objeví kopie obrazu v podobě potenciálového reliéfu.
V dalším pracovním kroku se pomocí dalšího bubnu, zvaného vývojka (vývojka), nanáší na fotovodič toner- nejmenší barevný prach. Působením statického náboje se malé částice toneru snadno přitahují k povrchu válce v exponovaných bodech a vytvářejí na něm obraz.
List papíru ze vstupního zásobníku je pomocí válečkového systému dopravován do válce. Pak je archu dán statický náboj, opačný ve znaménku náboje osvětlených bodů na bubnu. Když se papír dotkne válce, částice toneru z válce se přenesou (přitahují) na papír. Pro fixaci toneru na papír se arch znovu nabije a prochází mezi dvěma válci, které jej zahřejí na teplotu cca 180° - 200°C. Po vlastním procesu tisku je válec zcela vybitý, vyčištěn od ulpělých částic toneru a připraven na nový tiskový cyklus.
Popsaný sled akcí je velmi rychlý a poskytuje vysoce kvalitní tisk. Při tisku na barevná laserová tiskárna jsou použity dvě technologie. V souladu s prvním, donedávna hojně používaným, se na válci vytvořil odpovídající obraz pro každou jednotlivou barvu (azurová, purpurová, žlutá, černá) a arch byl vytištěn čtyřmi průchody, což přirozeně ovlivnilo rychlost a kvalitu tisku. tisk. U moderních modelů se na jednotku fotoválce v důsledku čtyř po sobě jdoucích průchodů nanese toner každé ze čtyř barev. Poté, když se papír dostane do kontaktu s bubnem, přenesou se na něj všechny čtyři barvy současně a vytvoří požadované barevné kombinace na tisku. Výsledkem je hladší reprodukce barev, téměř stejná jako u termotransferových barevných tiskáren.
Tiskárny této třídy jsou vybaveny velkým množstvím paměti, procesorem a zpravidla vlastním pevným diskem. Pevný disk obsahuje různé fonty a speciální programy, které řídí práci, kontrolují stav a optimalizovat výkon tiskárny. Barevné laserové tiskárny jsou poměrně velké a těžké. Technologie procesu barevného laserového tisku je velmi složitá a cena barevných laserových tiskáren je stále velmi vysoká.
LED tiskárna: princip činnosti, podobnosti s laserovými tiskárnami a rozdíly od nich
Technologie LED a laserového digitálního tisku mají v obou případech společné použití elektrografického procesu k získání finálního tisku. Ve skutečnosti se jedná o zařízení stejné třídy: v obou případech světelný zdroj, řízený procesorem tiskárny, vytvoří na fotocitlivém válci povrchový náboj, který odpovídá požadovanému obrazu.
Dále, zjednodušeně řečeno, rotující buben prochází kolem násypky toneru, přitahuje částice toneru na „osvětlená“ místa a přenáší toner na papír. Poté se toner zafixuje na papír termočlánkem (troubou) a na výstupu získáme hotový tisk. ¶Nyní se vraťme a podívejme se blíže na konstrukci světelného zdroje, který osvětluje buben. Rozdíl mezi laserovou a LED tiskárnou spočívá v typu použitého světelného zdroje: na rozdíl od laserové jednotky je v druhém případě použita řada skládající se z tisíců LED. V souladu s tím LED diody přes zaostřovací čočky osvětlují povrch fotocitlivého bubnu po celé jeho šířce.
4. Princip činnosti sublimačních tiskáren. Hlavní vlastnosti, výhody a nevýhody.
Sublimační tiskárny se objevily asi před deseti lety. Pak byly považovány za exotické, vysoce profesionální vybavení. Inkoustové tiskárny byly původně zaměřeny na masového uživatele, což znamená, že si tyto dvě produktové skupiny nekonkurovaly. Kvalita obrazu sublimačních tiskáren před deseti lety byla nesrovnatelně lepší než kvalita, kterou mohly poskytnout inkoustové stroje. Ale náklady na tisk na druhém byly téměř o řád nižší.
Společným nedostatkem všech inkoustových fototiskáren, způsobeným technologickými důvody, je pruhování tisku, které se u různých modelů projevuje v různé míře. V nejlepším případě je neznatelný nebo sotva znatelný, pokud se však ucpe část trysek nebo selže mechanika tiskárny, tisk se rozdělí na nevábné vodorovné pruhy. Sublimační tiskárny patřící do třídy termálních tiskáren jsou zcela bez této nevýhody.
Technologie sublimačního tisku pochází z latinského slova sublimare ("zdvihnout") a představuje přechod látky při zahřátí z pevného skupenství do plynného skupenství, přičemž obchází kapalné skupenství.
Princip činnosti sublimační tiskárny je následující: když je přijata tisková úloha, tiskárna zahřeje film s naneseným barvivem, v důsledku čehož se barvivo z filmu odpaří a nanese se na speciální papír. V důsledku stejného zahřátí se póry papíru otevřou a barvivo se zřetelně zafixuje na tisku, načež se povrch papíru opět stane hladkým a lesklým. Tisk se provádí v několika průchodech, protože tři hlavní barviva musí být přenesena na papír ve správných kombinacích: purpurová, azurová a žlutá.
Vzhledem k tomu, že pixelace a pruhování v tomto případě kvůli samotné technologii tisku zcela chybí, jsou sublimační tiskárny pracující se zdánlivě skromným rozlišením 300x300 dpi schopny produkovat fotografie, které svou kvalitou nejsou horší než výtisky inkoustových modelů s mnohem vyšším rozlišením. Hlavními nevýhodami sublimačních modelů jsou vysoké náklady na spotřební materiál a nedostatek modelů pro domácnost, které pracují s listy A4.
Běžná inkoustová tiskárna tiskne na běžný papír, zatímco sublimační tiskárna vyžaduje speciální papír a kazetu s barvivem (barvicí pásku), které se obvykle prodávají v sadě. Cena sady 20 fotografií standardního formátu 10 x 15 cm může být od 5 do 15 USD. Tisk na sublimační tiskárně tedy stojí 3-4krát více než na inkoustové tiskárně a desetkrát dražší než vyvolávání a tisk klasických (analogových) filmů v laboratoři. To je jasně znázorněno na obrázku. 
5. Princip činnosti termotiskáren. Hlavní vlastnosti, výhody a nevýhody.
Barevné laserové tiskárny ještě nejsou dokonalé. Termální tiskárny nebo, jak se jim také říká, špičkové barevné tiskárny se používají k získání barevného obrazu s kvalitou blízkou fotografické nebo k výrobě barevných vzorků pro předtiskovou přípravu.
V současnosti se rozšířily tři technologie barevného termotisku: inkoustový přenos roztaveného barviva (termoplastický tisk); kontaktní přenos roztaveného barviva (tisk termowaxem); termální přenos barviv (sublimační tisk).
Společné pro poslední dvě technologie je zahřívání barviva a jeho přenos na papír (film) v kapalné nebo plynné fázi. Vícebarevné barvivo se obvykle nanáší na tenký film lavsan (tloušťka 5 µm). Fólie se posouvá pomocí páskového transportního mechanismu, který je konstrukčně podobný jako u jehlové tiskárny. Matice topných těles tvoří barevný obraz ve 3-4 průchodech.
Termální voskové tiskárny přenášejí barvivo rozpuštěné ve vosku na papír zahřátím pásku barevného vosku. Pro takové tiskárny je zpravidla vyžadován papír se speciální povrchovou úpravou. Termální voskové tiskárny se běžně používají pro obchodní grafiku a další nefotografický tisk.
Sublimační tiskárny jsou nejlepší volbou pro tisk obrazu téměř k nerozeznání od fotografie a zhotovení vzorků předtiskové přípravy. Principem činnosti jsou podobné termálnímu vosku, ale z pásky na papír se přenáší pouze barvivo (které nemá voskový základ).
Tiskárny využívající inkoustový přenos roztaveného inkoustu se také nazývají voskové tiskárny s pevným inkoustem. Při tisku se barevné voskové bloky roztaví a rozstříknou na médium, čímž se na jakémkoli povrchu vytvoří živé syté barvy. Takto získané "fotografie" vypadají mírně zrnité, ale splňují všechna kritéria fotografické kvality. Tato tiskárna není vhodná pro výrobu fólií, protože voskové kapky jsou po zaschnutí polokulovité a vytvářejí kulovitý efekt.
Existují termotiskárny, které kombinují technologii sublimačního a termálního voskového tisku. Takové tiskárny umožňují tisknout koncepty i dokončovací výtisky na jednom zařízení.
Rychlost tisku termotiskáren v důsledku setrvačnosti tepelných účinků je nízká. Pro sublimační tiskárny od 0,1 do 0,8 stránek za minutu a pro termální voskové tiskárny - 0,5-4 stránky za minutu.
