Einige der Entdeckungen oder Erfindungen, die seit langem bekannt sind, haben im Laufe der Zeit eine Vielzahl schöner Mythen und Legenden erlangt.
Eine dieser Geschichten erzählt von einem Angestellten eines kleinen Forschungslabors, das zu einer großen Computerfirma gehörte. Nach einer schlaflosen Nacht, in der er an einem kapriziösen neuen Design für ein elektronisches Gerät arbeitete, legte dieser Angestellte versehentlich einen Lötkolben neben eine mit Kolophonium gefüllte Spritze (ich würde gerne zuschreiben, dass sie Tinte enthielt, aber das ist nicht der Fall). Natürlich wurden Overalls dadurch verdorben, aber vor allem entstand die Idee des thermischen Tintenstrahldrucks. Ein fleckiger weißer Kittel ging in die Reinigung, und die Inkjet-Technologie kam durch die Bemühungen von Canon, Hewlett-Packard, Epson, Lexmark und anderen Unternehmen in Büros und Haushalte und beeindruckte durch ihre Erschwinglichkeit und Farbenpracht.
Warum ein Tintenstrahl?
In den letzten Jahren hat die Computerindustrie einen regelrechten Tintenboom erlebt. Tintenstrahldrucker sind für viele Benutzer die günstigsten und vielseitigsten Druckgeräte. Die damit erzielten Bilder sind in vielen Fällen gedruckten Kopien qualitativ überlegen, und die maximale Druckgeschwindigkeit kommt bereits den Leistungsindikatoren niedrigerer Modelle von Laserdruckern nahe. Vergleichbar mit Amateurfotos aus Minilabors ist der vollfarbige fotorealistische Tintenstrahldruck zum wichtigsten Trumpf der Hersteller von Tintenstrahldruckern im Kampf um neue Kunden geworden.
Auf der Jagd nach dem Käufer und dem Neid der Wettbewerber nimmt die Tröpfchengröße ständig ab und es werden neue Technologien entwickelt, um die Farbwiedergabe zu verbessern. Von den neuen Namen und Logos schwirrt schon der Kopf. Die spannendste Frage stellt sich natürlich: Sind all die Prinzipien und Ideen, auf die jeder Hersteller stolz ist, so einzigartig?
In stolzer Einsamkeit
In diesem Marktsegment haben sich seit geraumer Zeit zwei Lager gebildet. In einem regiert Epson im Alleingang mit piezoelektrische Technologie, und in der anderen versammelte sich ein ganzes Bündnis von Anhängern der "kochenden Tinte".
Das piezoelektrische Druckverfahren basiert auf der Eigenschaft einiger kristalliner Substanzen, ihre physikalischen Abmessungen unter dem Einfluss eines elektrischen Stroms zu ändern. Das auffälligste Beispiel sind die Quarzresonatoren, die in vielen elektronischen Geräten verwendet werden. Dieses Phänomen wurde verwendet, um eine Miniaturpumpe zu schaffen, bei der eine Spannungsänderung bewirkt, dass ein kleines Tintenvolumen in einem engen Kapillarkanal komprimiert und sofort durch eine Düse ausgestoßen wird.
Der Druckkopf eines piezoelektrischen Tintenstrahldruckers muss sehr zuverlässig sein, da er aufgrund seiner relativ hohen Kosten fast immer in den Drucker eingebaut ist und sich nicht ändert, wenn eine neue Tintenpatrone installiert wird, wie dies beim thermischen Tintenstrahldruck der Fall ist. Diese Bauart des Piezokopfes hat gewisse Vorteile, gleichzeitig besteht aber auch die ständige Gefahr einer Beschädigung des Druckers durch eine Luftblase im Tintenversorgungssystem (was beim Wechseln der Patrone passieren kann) oder einer gewöhnlichen Ausfallzeit von mehreren Wochen . In diesem Fall verstopfen die Düsen, die Druckqualität verschlechtert sich und die Wiederherstellung des normalen Modus erfordert einen qualifizierten Service, der außerhalb des Servicezentrums oft nicht durchgeführt werden kann.
Bleiben Sie dem Team fern
Während Epson seinen eigenen Weg ging und die Computergemeinde regelmäßig mit einem weiteren Durchbruch überraschte, waren andere Akteure auf dem Inkjet-Druckmarkt nicht weniger erfolgreich darin, einen Druckkopf mit einem anderen Design zu verwenden. Die meisten halten ihre Entwicklungen für einzigartig, obwohl ihr Wesen trivial einfach ist und der Unterschied oft nur im Namen liegt.
Daher verwendet Canon den Begriff Bubble-Jet, der sich frei mit „Blasendruck“ übersetzen lässt. Der Rest hat den Garten nicht eingezäunt und stimmte dem bekannteren Ausdruck "thermischer Tintenstrahldruck" zu.
Thermische Tintenstrahldrucker funktionieren wie ein Geysir: In der tintenbegrenzten Kammer erzeugt ein Miniatur-Heizelement eine Dampfblase, die sich sofort ausdehnt und einen Tintentropfen auf das Papier drückt.
Mit dieser Technologie ist es nicht schwierig, Miniaturdruckelemente mit hoher Dichte zu erhalten, was den Entwicklern eine potenzielle Erhöhung der Auflösung mit einem soliden Spielraum für die Zukunft verspricht. Aber auch der thermische Tintenstrahldruck hat Kehrseite. Durch den ständigen Temperaturunterschied wird der Druckkopf nach und nach zerstört und muss in der Folge zusammen mit der Tintenpatrone ausgetauscht werden.
Mehr Namen - laut und anders!
Seifenblasen sind Seifenblasen und einfache Bilder überraschen schon lange niemanden mehr. Man muss also um jeden Pikoliter in einem Tropfen kämpfen, um jeden Farbton auf dem Papier. Aber es gibt wirklich nicht so viele Möglichkeiten, die Qualität des endgültigen Bildes zu verbessern. Die naheliegendste und kostengünstigste Option war, die Anzahl der Tintenfarben zu erhöhen. Neben den vier Grundfarben (Schwarz, Blau, Purpur und Gelb) haben viele Hersteller zwei weitere hinzugefügt – Hellblau und Hellkarminrot. Dadurch wurde es möglich, hellere Farbtöne zu reproduzieren, ohne die Dichte der auf das Papier aufgebrachten Punkte zu verringern, wodurch die Rasterstruktur des Bildes in hellen Bereichen, wo sie besonders gut unterscheidbar ist, weniger auffällig gemacht werden konnte. Canon nannte diese Technologie PhotoRealism, Hewlett-Packard PhotoREt und Epson Photo Reproduction Quality.
Aber der durch den Wettbewerb angeregte Fortschritt steht nicht still. Der nächste Schritt in Richtung Ideal wurde durch die Reduzierung und dynamische Änderung der Größe des Tintentropfens und damit des Endpunkts auf dem Papier gemacht. Indem Sie die Menge der auf das Papier aufgetragenen "Portion" Tinte steuern, können Sie hellere Schattierungen erzielen, ohne den Abstand zwischen den Punkten zu vergrößern. Dadurch ist es möglich, die Bitmap-Struktur noch weniger sichtbar zu machen.
Ohne zusätzliche Tricks und wesentliche Änderung technologischer Prozess nur Epson konnte einen ähnlichen Effekt erzielen. Tatsache ist, dass das Funktionsprinzip des piezoelektrischen Kopfes es Ihnen ermöglicht, die Größe des Tropfens zu steuern, indem Sie die Höhe der an das piezoelektrische Element angelegten Steuerspannung ändern. Diese Technologie wird Variable Dot Size genannt. Nun, die Anhänger des Blasendrucks mussten ernsthaft daran arbeiten, das Design der Düsen zu ändern. Jeder von ihnen platzierte mehrere Heizelemente unterschiedlicher Leistung.
Indem Sie sie einzeln oder alle gleichzeitig einschalten, ist es möglich, Tröpfchen unterschiedlicher Größe zu erhalten, wie es bei modernen thermischen Tintenstrahldruckern der Fall ist. Canon nannte seine Entwicklungen in diesem Bereich Drop Modulation, während HP einen vorgefertigten Namen mit zusätzlichen Indizes verwendete – PhotoREt II und PhotoREt III. Neben der Möglichkeit, die Tropfengröße zu steuern, bestand auch die Möglichkeit, mehrere Tropfen nacheinander auf die gleiche Stelle auf der Oberfläche eines Blattes Papier aufzutragen.
Die Druckqualität hängt aber nicht nur von der technischen Perfektion des Druckerdesigns selbst ab, sondern auch von anderen, ebenso wichtigen Faktoren.
Hinter der Linie der Jetfront
Mit zunehmender Auflösung und Druckgeschwindigkeit stellte sich heraus, dass das Streben nach Verbesserung dieser Eigenschaften an sich keinen signifikanten Gewinn bringen konnte, wenn der Bildträger, dh Papier, nicht verbessert wurde. Es scheint, was könnte einfacher sein als Papier? Aber es war nicht da! Alle "durchtriebenen" Techniken sind machtlos, wenn Sie normales Büropapier in das Druckerfach legen.
Ein wunderschönes Blatt im A4-Format, bei dessen Anblick und Geruch jeder Laserdrucker vor Vergnügen zu schnurren beginnt, entpuppt sich als völlig unvorbereitet für die Ströme bunter Tinte, die aus Hunderten von Düsen auf ihn prallen.
Die Oberfläche von gewöhnlichem Papier hat eine faserige Struktur, die auf die Technologie seiner Herstellung zurückzuführen ist. Infolgedessen beginnen sich winzige Tropfen mit genau festgelegter Größe auf höchst unvorhersehbare Weise über die Oberfläche zu verteilen. Dabei spielt es keine Rolle, welche Art des Drucks verwendet wird – thermisch oder piezoelektrisch. Eine Lösung für dieses Problem ist die Verwendung von Pigmenttinte, bei der es sich um eine Suspension dispergierter Partikel in einem farblosen flüssigen Träger handelt, da feste Partikel nicht in die inneren Schichten eindringen und sich durch die Fasern des Papiers ausbreiten können.
Tinten auf Pigmentbasis ermöglichen helle und satte Farbtöne, haben aber auch gewisse Nachteile, insbesondere eine geringe Beständigkeit gegenüber äußeren Einflüssen.
Die Inkjet-Drucktechnologie ist so beschaffen, dass die besten Ergebnisse nur mit Spezialpapier erzielt werden können. Fotos auf Normalpapier sehen blass und weniger klar aus. Speziell beschichtete Papiere und sogenannte Fotopapiere haben im Gegensatz zu normalem Papier mehrere spezielle Schichten. Drucke darauf sind kaum von Fotografien zu unterscheiden, die durch Drucken mit einem chemischen Fotoprozess erhalten wurden.
Einfaches Budgetpapier für den Tintenstrahldruck hat in der Regel eine Dichte von 90–105 g/m 2 , eine relativ geringe Dicke und einen ausgezeichneten Weißgrad. Durch die spezielle Verarbeitung der Vorder- oder beiden Seiten sind solche Papiere widerstandsfähiger gegen Tintenflecken und verhindern, dass sie sich ausbreiten und tief in das Blatt eindringen.
Spezielles Fotopapier mit glänzender oder matter Oberfläche hat in der Regel eine Dichte von bis zu 200 g/m 2 und ist ein mehrschichtiges Produkt moderner Technologie. Jede der Schichten führt bestimmte Funktionen aus.
Die untere Schicht ist die Basis, die dem Dokument Festigkeit und Steifigkeit verleiht. Die nächste Schicht fungiert als optischer Reflektor und verleiht dem Bild Helligkeit und Weißheit. Als nächstes folgt die Hauptbindungsschicht aus Keramik oder Kunststoff, die einen Satz bildet vertikale Kanäle ohne lange Faserbildungen entlang der Oberfläche des Bogens und die Bereitstellung der erforderlichen Farbdichte am Druckpunkt. Auf das Saugmittel wird die letzte, glänzende oder matte Schutzschicht aufgetragen, die der Oberfläche Festigkeit verleiht und sie vor äußeren Einflüssen schützt.
Während des Druckvorgangs absorbieren Keramikpartikel Tinte und verhindern, dass sie sich auf der Oberfläche ausbreitet. Dadurch bleiben die Form der Punkte und ihre Ausrichtung unverändert. Darüber hinaus können Sie das versehentliche Eindringen von Feuchtigkeit nicht befürchten, da tiefe und streng vertikale Mikrokapillaren die Wahrscheinlichkeit einer Ausbreitung minimieren.
Spezialpapier für Tintenstrahldrucker ist zu einem Allheilmittel für viele Krankheiten geworden, aber leider ziemlich teuer. Ich möchte natürlich, aber ... Und es lohnt sich, Geld auszugeben, um "Himmel" und "Erde" mindestens einmal zu vergleichen.
ComputerPress 11 "2001
Es gibt heute zwei Hauptdrucktechnologien auf dem Markt für Druckgeräte: piezoelektrischer und thermischer Tintenstrahldruck.
Die piezoelektrische Drucktechnologie basiert auf der Fähigkeit von piezoelektrischen Kristallen, sich unter dem Einfluss von Elektrizität zu verformen. Durch den Einsatz dieser Technologie wurde es möglich, den Druck zu kontrollieren, nämlich: die Größe des Tropfens, die Geschwindigkeit seines Austritts aus den Düsen sowie die Dicke des Strahls usw. zu überwachen. Ein Vorteil eines solchen Systems besteht darin, dass die Tröpfchengröße gesteuert werden kann. Mit dieser Fähigkeit können Sie bessere Bilder erhalten.
Bis heute haben Experten bewiesen, dass die Zuverlässigkeit solcher Systeme viel höher ist als bei anderen Inkjet-Drucksystemen.
Bei Verwendung dieser Technologie ist die Druckqualität sehr hoch. Sogar universelle und kostengünstige Modelle ermöglichen es Ihnen, Bilder zu erhalten höchste Qualität und hohe Auflösung. Der wichtigste Vorteil von PU mit einem Piezosystem ist außerdem die hohe Farbwiedergabe, wodurch das Bild hell und gesättigt aussieht.
Epson Technologien – bewährte Qualität
Die Druckköpfe der EPSON-Tintenstrahldrucker sind von hoher Qualität, und genau das erklärt ihren hohen Preis. Wenn Sie ein piezoelektrisches Drucksystem verwenden, ist ein zuverlässiger Betrieb des Druckgeräts gewährleistet, und der Druckkopf trocknet oder verstopft nicht, da er nur minimalen Kontakt mit Luft hat. Das piezoelektrische Drucksystem wurde von EPSON entwickelt und implementiert, und nur EPSON hält ein Patent für dieses System.
Das Prinzip des thermischen Tintenstrahldrucks wird in Druckern von Canon, HP und Brother verwendet. Durch Erhitzen der Tinte werden sie auf das Papier übertragen. Mittels elektrischem Strom wird flüssige Tinte proportional erwärmt, daher auch der Name dieses Druckverfahrens – Thermal Inkjet. Eine Temperaturerhöhung bildet ein Heizelement nach, das sich innerhalb der thermischen Struktur befindet. Bei einem starken Temperaturanstieg verdunstet der Hauptteil der Farbe, der Druck in der Struktur steigt schnell an und ein kleiner Farbtropfen tritt durch eine Präzisionsdüse aus der Wärmekammer aus. Dieser Vorgang wird nach einer Sekunde wiederholt.
Der Hauptnachteil des thermischen Tintenstrahlverfahrens besteht darin, dass sich bei einer solchen Drucktechnologie eine ausreichend große Menge Niederschlag im Druckkopf des Druckers bildet, der diesen mit der Zeit beschädigen kann. Außerdem verstopft dieser Kalk mit der Zeit die Düsen, was zu einem Qualitäts- und Druckgeschwindigkeitsverlust des Druckers führt.
Auch bei Geräten, die thermischen Tintenstrahldruck verwenden, verschlechtern sich aufgrund ständiger Temperaturschwankungen die Druckköpfe, da sie unter dem Einfluss enormer Temperatur blöd ausbrennen. Dies ist der Hauptnachteil solcher Geräte. Die Betriebsdauer des Epson PG MFP ist absolut identisch mit der Lebensdauer des Gerätes selbst. Möglich wurde dies durch die hochwertigen Materialien, aus denen der Druckkopf entwickelt wurde. Kunden, die den thermischen Tintenstrahldruck verwenden, müssen häufig den Druckkopf austauschen, da die hohe Temperatur häufig dazu führt, dass er durchbrennt, was die finanziellen Kosten erheblich erhöht. Die Qualität des Druckkopfs macht auch einen großen Unterschied, wenn Benutzer wiederaufbereitete Patronen verwenden.
Die Verwendung eines Epson-Tintenstrahldruckers in Verbindung mit nachfüllbaren Patronen ist sehr vorteilhaft, da dies die Qualität des Druckers verbessert und die Kosten für jedes gedruckte Bild senkt.
Der Druckkopf von EPSON-Druckern ist nicht nur für stabiler Betrieb Drucker. Mit PG-Qualität können Sie die Druckqualität und Druckgeschwindigkeit erhöhen. Auch wenn der Druckkopf nicht mit Luft in Berührung kommt und austrocknet, muss der Benutzer ihn nicht wechseln und gibt somit sein Geld umsonst aus.Geräte, die das Funktionsprinzip des thermischen Tintenstrahls verwenden, können stark überhitzen und dementsprechend Der Druckkopf kann auch überhitzen, was bei Überhitzung einfach durchbrennen und aus dem Stand geraten kann.
Wie zahlreiche Tests und Tests zeigen, empfehlen Ingenieure den Einsatz von EPSON-Druckern mit CISS, um möglichst wirtschaftlich zu drucken und gleichzeitig hell und effektiv zu sein. EPSON-Geräte arbeiten viel länger und effizienter mit dem LF-System als andere ähnlich teure Fernbedienungen anderer Hersteller.
Epson ist ein vertrauenswürdiger Hersteller von Qualitätsprodukten, die Ihre Arbeit einfacher und produktiver machen.
Die Inkjet-Technologie entstand Mitte der 1980er Jahre als Ergebnis des Versuchs, die Mängel der beiden damals dominierenden Druckverfahren zu beseitigen: Punktmatrix und Laser (elektrografisch). Der Laserdruck war unvertretbar teuer, und von Farbe war noch nicht zu träumen (und auch jetzt, obwohl Farblaserdrucker erhältlich sind, haben sie im Bereich des Fotodrucks keine Chance, an Tintenstrahldruckern vorbeizukommen). Und der Tintenstrahldruck entstand als günstige Alternative zum Drucken von Bürodokumenten, ohne die Mängel von Nadeldruckern - langsam, laut und mit minderwertiger Druckqualität.
Die Idee, die Ingenieuren von Hewlett-Packard und Canon anscheinend fast zeitgleich (um 1985) in den Sinn kam, war, die Nadel, die bei Nadeldruckern durch die Farbschicht auf dem Farbband auf das Papier trifft, durch einen Tropfen zu ersetzen von flüssiger Tinte. Das Volumen des Tropfens sollte so berechnet werden, dass es sich nicht ausbreitet und einen Punkt mit einem bestimmten Durchmesser erzeugt. wahres Leben Diese Technologie wurde entwickelt, als sie einen bequemen Weg fanden, einen dosierten Tropfen zu bilden - thermisch.
Das thermische Tintenstrahldruckverfahren wird tatsächlich von Canon und Hewlett-Packard monopolisiert, die die meisten Patente für diese Technologie besitzen, die übrigen Unternehmen lizenzieren sie nur und nehmen ihre eigenen kleinen Änderungen vor. Während HP den Begriff „Thermal Inkjet“ (Thermal Ink-Jet) als Druckverfahren verwendet, bevorzugt Canon den Begriff „Bubble-Jet“ (Bubble-Jet).
Obwohl es Unterschiede zwischen ihnen gibt, sind sie grundsätzlich identisch.
Auf Abb. 1 zeigt den Prozess des thermischen Tintenstrahldrucks in Form eines bedingten Cinegrams des Zyklus der Düse (manchmal als Ejektoren bezeichnet). In die Kammerwand ist ein Miniatur-Heizelement eingebaut (im oberen Rahmen rot markiert), das sich sehr schnell auf eine hohe Temperatur (500 °C) aufheizt. Die Tinte kocht (zweites Bild), eine große Dampfblase bildet sich darin (die nächsten beiden Bilder) und der Druck steigt stark an - bis zu 120 Atmosphären, wodurch die Tinte mit einer Geschwindigkeit von mehr als 12 durch die Düse herausgedrückt wird m / s in Form eines Tropfens mit einem Volumen von etwa 2 Pikolitern (das sind zwei Tausendstel von einem Milliardstel Liter). Das Heizelement wird in diesem Moment abgeschaltet und die Blase kollabiert aufgrund des Druckabfalls (untere Rahmen). Alles geht sehr schnell – in wenigen Mikrosekunden. Die Tinte wird aufgrund von Kapillarkräften (die viel langsamer sind) in die Düse geleitet, und nachdem die Düse mit einer neuen Portion gefüllt wurde, ist das System betriebsbereit. Der gesamte Zyklus dauert ungefähr 100 ms, dh die Tropfenfrequenz beträgt 10 kHz und bei modernen Druckern das Doppelte.
Eine solche autonom gesteuerte Düse ist Teil des Druckkopfes, der sich wie eine Druckeinheit auf einem Schlitten befindet, der sich über das Blatt bewegt Nadeldrucker. Bei einem Düsendurchmesser von 10 Mikron beträgt die Bestückungsdichte 2500 Düsen pro Zoll; In einem Kopf können mehrere hundert bis mehrere tausend Düsen vorhanden sein. In modernen Hochgeschwindigkeitsgeräten wurden feste Köpfe verwendet, um die langsamste Stufe im gesamten Prozess der Querbewegung des Wagens zu eliminieren. Beispielsweise stellt HP Hochleistungs-Fotokioske her, bei denen die Köpfe blockweise über die gesamte Blattbreite angeordnet sind.
Bei Canon-Druckern befindet sich das Thermoelement an der Seite der Kamera (wie in Abb. 1), während es sich bei HP (und Lexmark) auf der Rückseite befindet. Vielleicht liegt dieser Unterschied an den ursprünglichen Ideen: Laut Unternehmenslegende ließ ein Canon-Ingenieur einen Lötkolben auf eine Farbspritze fallen (d. h. die Spritze wurde von der Seite erhitzt), und HP-Forscher entlehnten das Prinzip einem Wasserkocher. die am Ende beheizt wird. Ob es Ihnen gefällt oder nicht, die seitliche Anordnung ermöglicht es Canon, zwei Thermoelemente pro Düse zu montieren, was die Leistung und die handhabbare Tröpfchengröße verbessert, aber das Design verkompliziert und die Kosten erhöht.
Die teureren "Bubble"-Köpfe von Canon sind wiederverwendbar und in den Drucker eingebaut. HP-Köpfe sind einfacher herzustellen, da sie traditionell direkt in die Patrone eingebaut und mit ihr weggeworfen wurden. Dies ist viel bequemer, da es die Druckqualität (der Kopf hat einfach keine Zeit, um die Ressource zu ermitteln) und eine hohe Zuverlässigkeit der Baugruppe garantiert. Bei diesem Ansatz führt die Verbesserung der Köpfe jedoch zu einem Anstieg der Patronenkosten, so dass viele moderne HP-Drucker separate Köpfe haben, wie Epson oder Canon. Zum Beispiel hat der Photosmart Pro B9180, das heutige Flaggschiff von HPs „Heim“-Fotodruckern, austauschbare Einzelköpfe, während sein billigeres Analogon, der Photosmart Pro B8353, Köpfe mit integrierter Patrone hat.
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Technologie thermischer Tintenstrahldruck basiert auf der Eigenschaft von Tinte, sich bei Erwärmung im Volumen auszudehnen. Die an Volumen zunehmende erhitzte Tinte drückt mikroskopisch kleine Tintentröpfchen in die Düsen des Druckkopfes des Druckers, die ein Bild auf Papier erzeugen. Im Folgenden wird allgemein die Technologie des thermischen Tintenstrahldrucks vorgestellt.
Thermische Inkjet-Technologie
Thermischer Tintenstrahldruck ist die beliebteste Tintenstrahldrucktechnologie und wird in 75 % der Tintenstrahldrucker verwendet.
Anteil der Drucker mit thermischer Inkjet-Drucktechnologie
Der größte Beitrag zur Entwicklung der thermischen Tintenstrahldrucktechnologie wurde von Unternehmen geleistet Kanon und PS, der in den 1970er Jahren unabhängig voneinander zwei Drucktechnologien entwickelte: Bubble Jet (Canon) und Thermischer Tintenstrahl(H. P.).
Thermische Inkjet-Technologien
Die thermische Tintenstrahltechnologie Bubble Jet wurde der Öffentlichkeit 1981 auf der Grand Fair vorgestellt. 1985 mit innovative Technologie Der legendäre Canon BJ-80 Monochromdrucker wurde 1985 auf den Markt gebracht – der erste Canon BJC-440 Farbdrucker.
Schematische Darstellung der Bubble-Jet-Inkjet-Drucktechnologie
Das Wesen der Technik Tintenstrahl-Bubble-Jet ist wie folgt. In jede Düse des Druckkopfes ist ein Thermistor (Heizung) eingebaut, um die Tinte sofort zu erhitzen, die bei Temperaturen über 500 ° C verdampft und eine Blase bildet, die den Tintentropfen herausdrückt. Dann schaltet der Thermistor ab, die Tinte kühlt ab und die Blase verschwindet, und die Niederdruckzone zieht eine neue Portion Tinte an.
Interessanterweise erwärmt sich die Tinte in nur 3 Mikrosekunden auf eine Temperatur von 500 °C, und Tropfen fliegen mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h aus der Düse. Jede Sekunde wird in jeder Düse des Druckkopfs der Tintenheiz- und -kühlzyklus 18.000 Mal wiederholt.
Die zweite Inkjet-Drucktechnologie – Thermal Inkjet – wurde 1984 von HP entwickelt, aber der erste ThinkJet-Drucker, der auf dieser Drucktechnologie basierte, wurde viel später in die Massenproduktion eingeführt.
Schematische Darstellung der Thermal Inkjet-Technologie
Thermische Inkjet-Technologie basiert auf dem gleichen Druckprinzip wie die Bubble Jet-Technologie, mit dem einzigen Unterschied, dass sich bei Druckern mit Bubble Jet-Technologie Thermistoren in den mikroskopisch kleinen Düsen des Druckkopfs befinden, während sie sich bei Druckern mit Thermal Inkjet-Technologie direkt dahinter befinden die Düse.
Somit unterscheiden sich Bubble Jet- und Thermal Inkjet-Technologien nur in Details.
Die Hauptvorteile des thermischen Tintenstrahldrucks gegenüber dem Piezo-Tintenstrahldruck sind das Fehlen von Bewegungsmechanismen und ein stabiler Betrieb. Außerdem hat der thermische Tintenstrahldruck einen entscheidenden Nachteil: Sie können die Größe und Form der Tintentröpfchen nicht steuern. Wenn Tintentropfen aus der Druckkopfdüse fliegen, entweichen außerdem Satellitentropfen (Satelliten), die sich beim Kochen der Tinte bilden. Das Erscheinen solcher "Satelliten" kann durch die instabile Vibration der Tintenmasse während ihres Ausstoßes aus der Düse ausgelöst werden. Es sind die Satellitentropfen, die die Bildung einer unerwünschten Kontur („Tintennebel“) um den Druck und das Mischen von Farben in Grafikdateien verursachen.
Der Betrieb verschiedener piezoelektronischer Geräte basiert auf Piezoelektrischer Effekt , das 1880 von den französischen Wissenschaftlerbrüdern P. Curie und J. Curie entdeckt wurde. Das Wort „Piezoelektrizität“ bedeutet „Elektrizität aus Druck“. direkter piezoelektrischer Effekt oder einfach Piezo-Effekt besteht darin, dass unter Druck auf einigen kristallinen Körpern, Piezoelektrika genannt, elektrische Ladungen gleicher Größe, aber unterschiedlichen Vorzeichens, auf gegenüberliegenden Seiten dieser Körper entstehen. Ändert man die Verformungsrichtung, d.h. das Piezoelektrikum nicht stauchen, sondern dehnen, dann ändern die Ladungen auf den Flächen das Vorzeichen ins Gegenteil.
Piezoelektrika umfassen einige natürliche oder künstliche Kristalle wie Quarz oder Rochelle-Salz sowie spezielle piezoelektrische Materialien wie Bariumtitanat. Neben dem direkten piezoelektrischen Effekt wird auch dieser genutzt umgekehrter Piezo-Effekt , die darin besteht, dass sich das Piezoelektrikum unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes je nach Richtung des Feldstärkevektors zusammenzieht oder ausdehnt. Bei kristallinen Piezoelektrika hängt die Intensität des direkten und inversen piezoelektrischen Effekts davon ab, wie die mechanische Kraft oder elektrische Feldstärke relativ zu den Achsen des Kristalls gerichtet ist.
Für praktische Zwecke werden Piezoelektrika verschiedener Formen verwendet: rechteckige oder runde Platten, Zylinder, Ringe. Solche piezoelektrischen Elemente werden auf bestimmte Weise aus Kristallen herausgeschnitten, wobei die Orientierung relativ zu den Achsen des Kristalls beibehalten wird. Das piezoelektrische Element wird zwischen Metallplatten angeordnet oder es werden Metallfilme auf gegenüberliegende Seiten des piezoelektrischen Elements aufgebracht. Somit wird ein Kondensator mit einem piezoelektrischen Dielektrikum erhalten.
Bringen wir dazu ein solches piezoelektrisches Element Wechselstrom Spannung, dann wird das piezoelektrische Element aufgrund des inversen piezoelektrischen Effekts schrumpfen und sich ausdehnen, d. h. mechanische Schwingungen ausführen. Dabei wird die Energie elektrischer Schwingungen in die Energie mechanischer Schwingungen mit einer Frequenz gleich der Frequenz der angelegten Wechselspannung umgewandelt. Da das piezoelektrische Element eine bestimmte Eigenfrequenz hat, kann ein Resonanzphänomen beobachtet werden. Die größte Schwingungsamplitude der Platte des piezoelektrischen Elements wird erhalten, wenn die Frequenz der externen EMF mit der Eigenfrequenz der Schwingungen der Platte zusammenfällt. Es sollte beachtet werden, dass es mehrere Resonanzfrequenzen gibt, die unterschiedlichen Arten von Plattenschwingungen entsprechen.
Unter dem Einfluss einer äußeren veränderlichen mechanischen Kraft entsteht am piezoelektrischen Element eine Wechselspannung gleicher Frequenz. In diesem Fall wird mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt und das piezoelektrische Element wird zu einem variablen EMK-Generator. Wir können sagen, dass das piezoelektrische Element ein schwingungsfähiges System ist, in dem elektromechanische Schwingungen auftreten können. Jedes Piezoelement entspricht einem Schwingkreis. In einem herkömmlichen Schwingkreis, bestehend aus einer Spule und einem Konder, wird die Energie des im Konder konzentrierten elektrischen Feldes periodisch auf die Energie des magnetischen Feldes der Spule übertragen und umgekehrt. In einem piezoelektrischen Element wird mechanische Energie periodisch in elektrische Energie umgewandelt. Schauen wir uns das Ersatzschaltbild des piezoelektrischen Elements an:
Reis. 1 - Ersatzschaltbild des piezoelektrischen Elements
Die Induktivität L spiegelt die Trägheitseigenschaften der piezoelektrischen Platte wider, die Kapazität C charakterisiert die elastischen Eigenschaften der Platte, der aktive Widerstand R ist der Energieverlust bei Schwingungen. Die Kapazität C 0 wird als statisch bezeichnet und ist die übliche Kapazität zwischen den Platten des piezoelektrischen Elements und ist nicht mit seinen Schwingungseigenschaften verbunden.
Piezoelektrische Tintenstrahlköpfe für Drucker wurden in den siebziger Jahren entwickelt. Bei den meisten piezoelektrischen Tintenstrahldruckern wird ein Überdruck in der Tintenkammer durch eine piezoelektrische Scheibe erzeugt, die ihre Form ändert – sich verbiegt, wenn eine elektrische Spannung an sie angelegt wird. Die Krümmung der Scheibe, die eine der Wände der Kammer mit Tinte ist, verringert ihr Volumen. Unter Einwirkung von Überdruck wird flüssige Tinte in Form eines Tropfens aus der Düse ausgestoßen. Der Pionier der piezoelektrischen Technologie, Epson, konnte aufgrund der relativ hohen technologischen Kosten von piezoelektrischen Druckköpfen - sie sind teurer und komplexer als Bubble-Druckköpfe - im Absatzvolumen nicht erfolgreich mit den Konkurrenten Canon und Hewlett-Packard konkurrieren.
Der Hauptnachteil von Epson-Tintenstrahldruckern besteht darin, dass der Kopf genauso viel kostet wie der Drucker. Und wenn es eintrocknet, dann ist es ratsam, den Drucker einfach wegzuschmeißen.
Bei anderen Druckern sind die Kosten für Verbrauchsmaterialien der Nachteil.
3. Das Funktionsprinzip von Laserdruckern. Laser- und LED-Drucker. Hauptmerkmale, Vor- und Nachteile.
Der Anstoß für die Schaffung des ersten Laserdrucker war die Entstehung einer neuen Technologie, die von Canon entwickelt wurde. Spezialisten dieses Unternehmens, die auf die Entwicklung von Kopierern spezialisiert sind, haben den LBP-CX-Druckmechanismus entwickelt. Hewlett-Packard begann in Zusammenarbeit mit Canon mit der Entwicklung von Controllern, die die Druckmaschine mit PC- und UNIX-Computersystemen kompatibel machen.
Anfänglich im Wettbewerb mit Blütenblatt- und Nadeldruckern, gewann der Laserdrucker schnell weltweit an Popularität. Andere Kopiererfirmen folgten bald dem Beispiel von Canon und begannen mit der Erforschung von Laserdruckern. Eine weitere wichtige Entwicklung war die Emergenz Farblaserdrucker. XEROX und Hewlett-Packard stellten eine neue Generation von Druckern vor, die die Seitenbeschreibungssprache PostScript Level 2 verwenden, die die Farbdarstellung des Bildes unterstützt und eine Steigerung ermöglicht Druckleistung, so und Farbgenauigkeit. Laserdrucker erzeugen ein Bild, indem sie Punkte auf Papier positionieren (Rasterverfahren). Zunächst wird die Seite im Speicher des Druckers gebildet und erst dann an die Druckmaschine übertragen. Die Rasterdarstellung von Symbolen und graphischen Bildern wird unter der Steuerung der Druckersteuerung erzeugt. Jedes Bild wird durch die geeignete Anordnung von Punkten in den Zellen des Gitters oder der Matrix gebildet.
Trotz der Offensive Tintenstrahldrucker ist die Dominanz von Lasergeräten an Arbeitsplätzen im Büro mittlerweile unbestritten. Es gibt viele Gründe für die Popularität von Laserdruckern. Sie verwenden eine bewährte Technologie, die sich als äußerst zuverlässig erwiesen hat: Der Druck ist schnell, leise und ziemlich erschwinglich, seine Qualität ist in den meisten Fällen drucknah. Auch die Hersteller von Laserdruckern sind nicht stehengeblieben und haben die Druckgeschwindigkeit und -qualität weiter erhöht, während sie die Preise gedrückt haben. 1994 hatte ein typischer Laserdrucker eine Nenngeschwindigkeit von 4 ppm, eine Auflösung von 300 dpi und einen Preis von 800 $. 1995 verzeichneten wir einen Anstieg der Anzahl von Produkten, die mit 6 Seiten pro Minute bei 600 dpi drucken und einen realen Verkaufspreis von 350 US-Dollar haben.
Alle zwei bis drei Jahre erhöhen die Hersteller die Druckgeschwindigkeit um 1 oder 2 Seiten pro Minute, und am Ende des Jahrzehnts erreichten persönliche Laserdrucker Geschwindigkeiten von 12 bis 15 Seiten pro Minute. Außerdem nehmen sie ab Abmessungen von Laserdruckern- Hersteller erzielen damit eine Preissenkung und die Möglichkeit, ihre Produkte auf einem beengten Schreibtisch zu installieren. Eine der Folgen davon sind oft eingeschränkte Möglichkeiten zum Umgang mit Papier im Vergleich zu großformatigen Modellen. Eingabebehälter fassen in der Regel nicht mehr als 100 Blatt, und die Papiertasche ist oft für die gleichzeitige manuelle Zufuhr von Blättern ausgelegt – dazu müssen Sie zuerst einen Stapel Papier daraus entnehmen. Auch die Kapazität der Ausgabefächer ist begrenzt – sofern der Drucker überhaupt mit einem solchen Gerät ausgestattet ist. Einige Drucker haben einen so verschlungenen Papierpfad, dass die Hersteller die Verwendung von Klebeetikettenmaschinen nicht empfehlen.
Die am weitesten verbreiteten Laserdrucker verwenden die Fotokopiertechnologie, auch Elektrofotografie genannt, die darin besteht, einen Punkt auf einer Seite präzise zu positionieren, indem die elektrische Ladung auf einem speziellen Film aus einem fotoleitenden Halbleiter geändert wird. Eine ähnliche Drucktechnologie wird in Kopierern verwendet.
Das wichtigste Konstruktionselement eines Laserdruckers ist ein rotierender Fotoleiter, die das Bild auf Papier überträgt. Der Fotoleiter ist ein Metallzylinder, der mit einem dünnen Film aus einem fotoleitfähigen Halbleiter (normalerweise Zinkoxid) beschichtet ist. Eine statische Aufladung wird gleichmäßig über die Oberfläche der Trommel verteilt. Mit Hilfe eines dünnen Drahtes oder Gitters, Koronadraht genannt, wird eine hohe Spannung an diesen Draht angelegt, wodurch ein leuchtender ionisierter Bereich, Korona genannt, um ihn herum erscheint. Ein Mikrocontroller-gesteuerter Laser erzeugt einen dünnen Lichtstrahl, der von einem rotierenden Spiegel reflektiert wird. Dieser Strahl, der auf die Phototrommel fällt, beleuchtet elementare Bereiche (Punkte) darauf, und infolge des photoelektrischen Effekts ändert sich die elektrische Ladung an diesen Punkten.
Bei einigen Druckertypen nimmt das Trommeloberflächenpotential von -900 auf -200 V ab. Somit erscheint eine Kopie des Bildes auf dem Fotoleiter in Form eines Potentialreliefs.
Im nächsten Arbeitsschritt wird mit Hilfe einer weiteren Trommel, dem sogenannten Entwickler (Entwickler), auf den Fotoleiter aufgetragen Toner- der kleinste Farbstaub. Unter der Einwirkung einer statischen Aufladung werden kleine Tonerpartikel an den exponierten Stellen leicht von der Oberfläche der Trommel angezogen und bilden darauf ein Bild.
Ein Blatt Papier aus dem Eingabefach wird durch ein Rollensystem zur Trommel bewegt. Dann wird das Blatt statisch aufgeladen, im Vorzeichen entgegengesetzt zu der Aufladung der Leuchtpunkte auf der Trommel. Wenn das Papier die Trommel berührt, werden Tonerpartikel von der Trommel auf das Papier übertragen (angezogen). Um den Toner auf Papier zu fixieren, wird das Blatt erneut aufgeladen und zwischen zwei Walzen hindurchgeführt, die es auf eine Temperatur von etwa 180° - 200°C erhitzen. Nach dem eigentlichen Druckvorgang ist die Trommel vollständig entladen, von anhaftenden Tonerpartikeln gereinigt und bereit für einen neuen Druckzyklus.
Die beschriebene Abfolge von Aktionen ist sehr schnell und liefert eine hohe Druckqualität. Beim Bedrucken Farblaserdrucker es kommen zwei technologien zum einsatz. Gemäß dem ersten, bis vor kurzem weit verbreiteten Verfahren wurde für jede einzelne Farbe (Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz) ein entsprechendes Bild auf der Trommel erzeugt und der Bogen in vier Durchgängen gedruckt, was sich natürlich auf die Geschwindigkeit und Qualität auswirkte Drucken. Bei modernen Modellen wird als Ergebnis von vier aufeinanderfolgenden Durchgängen Toner jeder der vier Farben auf die Trommeleinheit aufgebracht. Wenn das Papier dann mit der Trommel in Kontakt kommt, werden alle vier Farben gleichzeitig darauf übertragen und bilden die gewünschten Farbkombinationen auf dem Druck. Das Ergebnis ist eine gleichmäßigere Farbwiedergabe, fast genauso wie bei Thermotransfer-Farbdruckern.
Drucker dieser Klasse sind mit viel Speicher, einem Prozessor und in der Regel einer eigenen Festplatte ausgestattet. Die Festplatte enthält eine Vielzahl von Schriftarten und spezielle Programme, die die Arbeit verwalten, den Status kontrollieren und Optimieren Sie die Druckerleistung. Farblaserdrucker sind ziemlich groß und schwer. Die Technologie des Farblaserdruckverfahrens ist sehr komplex und der Preis für Farblaserdrucker noch sehr hoch.
LED-Drucker: Funktionsprinzip, Gemeinsamkeiten mit Laserdruckern und Unterschiede dazu
LED- und Laser-Digitaldrucktechnologie haben gemeinsam, dass in beiden Fällen der elektrografische Prozess verwendet wird, um den endgültigen Druck zu erhalten. Tatsächlich handelt es sich um Geräte derselben Klasse: In beiden Fällen bildet die Lichtquelle, gesteuert vom Prozessor des Druckers, eine Oberflächenladung auf der lichtempfindlichen Trommel, die dem gewünschten Bild entspricht.
Ferner läuft, vereinfacht gesagt, die rotierende Trommel am Tonertrichter vorbei, zieht Tonerteilchen an die "beleuchteten" Stellen und überträgt den Toner auf das Papier. Dann wird der Toner mit einem Thermoelement (Ofen) auf dem Papier fixiert und wir bekommen einen fertigen Druck am Ausgang. ¶Lassen Sie uns nun zurückgehen und uns das Design der Lichtquelle, die die Trommel beleuchtet, genauer ansehen. In der Art der verwendeten Lichtquelle liegt der Unterschied zwischen einem Laser- und einem LED-Drucker: Im Gegensatz zu einem Lasergerät wird bei letzterem eine Zeile aus Tausenden von LEDs verwendet. Dementsprechend beleuchten die LEDs durch die Fokussierlinsen hindurch die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel über ihre gesamte Breite.
4. Das Funktionsprinzip von Sublimationsdruckern. Hauptmerkmale, Vor- und Nachteile.
Sublimationsdrucker erschienen vor etwa zehn Jahren. Damals galten sie als exotische, hochprofessionelle Geräte. Tintenstrahldrucker richteten sich ursprünglich an den Massenverbraucher, wodurch diese beiden Produktgruppen nicht in Konkurrenz zueinander standen. Die Bildqualität von Sublimationsdruckern vor zehn Jahren war der von Tintenstrahldruckern unvergleichlich überlegen. Aber die Druckkosten auf letzterem waren fast eine Größenordnung niedriger.
Ein gemeinsamer, technologisch bedingter Nachteil aller Tintenstrahl-Fotodrucker ist die Streifenbildung des Drucks, die sich bei verschiedenen Modellen in unterschiedlichem Ausmaß bemerkbar macht. Es ist bestenfalls nicht oder kaum wahrnehmbar, doch wenn ein Teil der Düsen verstopft oder die Druckermechanik ausfällt, zerfällt der Druck in unschöne Querstreifen. Sublimationsdrucker, die zur Klasse der Thermodrucker gehören, sind von diesem Nachteil völlig frei.
Die Sublimationsdrucktechnik kommt vom lateinischen Wort sublimare („heben“) und stellt den Übergang eines Stoffes beim Erhitzen von einem festen in einen gasförmigen Zustand unter Umgehung des flüssigen Zustands dar.
Das Funktionsprinzip eines Sublimationsdruckers ist wie folgt: Bei Eingang eines Druckauftrags erhitzt der Drucker die Folie mit der darauf aufgetragenen Farbe, wodurch die Farbe aus der Folie verdunstet und auf Spezialpapier aufgetragen wird. Durch die gleiche Erwärmung öffnen sich die Poren des Papiers und der Farbstoff wird deutlich auf dem Druck fixiert, wonach die Oberfläche des Papiers wieder glatt und glänzend wird. Der Druck erfolgt in mehreren Durchgängen, da die drei Hauptfarbstoffe in der richtigen Kombination auf das Papier übertragen werden müssen: Magenta, Cyan und Gelb.
Da Pixelierung und Banding hier drucktechnisch völlig ausbleiben, sind Sublimationsdrucker mit einer scheinbar bescheidenen Auflösung von 300x300 dpi in der Lage, Fotos zu produzieren, die den Drucken von Inkjet-Modellen mit deutlich höherer Auflösung qualitativ in nichts nachstehen. Die Hauptnachteile von Sublimationsmodellen sind die hohen Kosten für Verbrauchsmaterialien und das Fehlen von Haushaltsmodellen, die mit A4-Blättern arbeiten.
Ein herkömmlicher Tintenstrahldrucker druckt auf Normalpapier, während ein Sublimationsdrucker Spezialpapier und eine Farbkartusche (Farbband) benötigt, die meist im Set verkauft werden. Die Kosten für einen Satz von 20 Fotos im Standardformat 10 x 15 cm können zwischen 5 und 15 US-Dollar liegen. So kostet das Drucken auf einem Sublimationsdrucker 3-4 mal mehr als auf einem Tintenstrahldrucker und zehnmal teurer als das Entwickeln und Drucken herkömmlicher (analoger) Filme im Labor. Dies ist in der Abbildung deutlich dargestellt. 
5. Das Funktionsprinzip von Thermodruckern. Hauptmerkmale, Vor- und Nachteile.
Farblaserdrucker sind noch nicht perfekt. Thermodrucker oder, wie sie auch High-End-Farbdrucker genannt werden, werden verwendet, um ein Farbbild in nahezu fotografischer Qualität zu erhalten oder um Farbmuster in der Druckvorstufe zu erstellen.
Gegenwärtig haben sich drei thermische Farbdrucktechnologien weit verbreitet: Tintenstrahlübertragung von geschmolzenem Farbstoff (thermoplastischer Druck); Kontaktübertragung von geschmolzenem Farbstoff (Thermowachsdruck); thermische Farbstoffübertragung (Sublimationsdruck).
Den letzten beiden Technologien ist gemeinsam, dass der Farbstoff erhitzt und in der flüssigen oder gasförmigen Phase auf Papier (Folie) übertragen wird. Der mehrfarbige Farbstoff wird normalerweise auf einen dünnen Lavsan-Film (5 µm dick) aufgetragen. Der Film wird mittels eines Bandtransportmechanismus bewegt, der strukturell ähnlich dem eines Nadeldruckers ist. Die Heizelementmatrix bildet in 3-4 Durchgängen ein Farbbild.
Thermische Wachsdrucker übertragen den im Wachs gelösten Farbstoff auf das Papier, indem sie ein Band aus farbigem Wachs erhitzen. Für solche Drucker wird in der Regel Papier mit einer speziellen Beschichtung benötigt. Thermische Wachsdrucker werden häufig für Geschäftsgrafiken und andere nicht fotografische Drucke verwendet.
Sublimationsdrucker sind die beste Wahl, um ein Bild zu drucken, das kaum von einem Foto zu unterscheiden ist, und um Druckvorstufenmuster anzufertigen. Sie ähneln vom Funktionsprinzip her dem Thermowachs, jedoch wird nur der Farbstoff (der keine Wachsbasis hat) vom Band auf das Papier übertragen.
Drucker, die Tintenstrahlübertragung von geschmolzener Tinte verwenden, werden auch als Festtinten-Wachsdrucker bezeichnet. Beim Drucken werden farbige Wachsblöcke geschmolzen und auf das Medium gespritzt, wodurch lebendige, satte Farben auf jeder Oberfläche entstehen. Die so gewonnenen „Fotos“ sehen leicht körnig aus, erfüllen aber alle Kriterien für fotografische Qualität. Dieser Drucker ist nicht für die Herstellung von Transparentfolien geeignet, da die Wachstropfen nach dem Trocknen halbkugelförmig sind und einen Kugeleffekt erzeugen.
Es gibt Thermodrucker, die die Technologie des Sublimationsdrucks und des Thermowachsdrucks kombinieren. Mit solchen Druckern können Sie sowohl Entwurfs- als auch Enddrucke auf einem Gerät drucken.
Die Druckgeschwindigkeit von Thermodruckern ist aufgrund der Trägheit thermischer Effekte gering. Für Sublimationsdrucker von 0,1 bis 0,8 Seiten pro Minute und für Thermowachsdrucker - 0,5-4 Seiten pro Minute.
