9.2 Технологические основы струйной печати
Струйная печать подразделяется на печать непрерывного действия (Continuous Ink Jet) и капельно-струйную печать (Drop on Demand), использующие в основном жидкие краски. В последнее время начинают применяться и так называемые термокраски, которые при нагреве переходят из твердого состояния в жидкое. Они подаются на запечатываемый лист и отверждаются при снижении температуры. Классификация способов струйной печати показана на рис. 19.1 [9.2].
9.3 Непрерывная струйная печать
Рисунок 19.1 – Классификация струйной печати
В непрерывной струйной печати (рис. 19.2) создается непрерывный поток малых электростатических заряженных капель краски. Эти капли движутся в электростатическом поле, которое отклоняет их поток устройством, аналогичным используемому в электронно-лучевых трубках. Управление напряженностью поля в соответствии с изображением обеспечивает их попадание на бумагу в нужном месте и в нужном количестве. Заряд капель соответствует негативному изображению. Лишь незначительная часть потока капель, соответствующая воспроизводимому оригиналу, попадает на бумагу, преобладающая часть возвращается в красочную систему.
Струйная печать непрерывного действия подразделяется на варианты двойного (бинарного) и многократного отклонения капель.
При бинарном отклонении (рис. 19.2) капля имеет одно из двух состояний: незаряженное – для переноса на бумагу и заряженное – для отклонения в электрическом поле. При способе многократного отклонения капли имеют различные заряды, чтобы при прохождении в электрическом поле по-разному отклоняться и направляться на соответствующие участки запечатываемого материала.
Рисунок 19.2 – Струйная печать непрерывного действия
Непрерывная струйная печать [9.3] имеет в основном промышленное применение. Она используется в принтерах, предназначенных для нанесения на промышленные и товарные изделия различных маркировок и штрихкодов (Multideflection Continious InkJet). В оперативной полиграфии непрерывная струйная печать применяется в высокопроизводительных печатающих установках с неподвижными головками (цифровых печатных машинах).
В системах непрерывной струйной печати из сопла или линейки сопел, находящихся в печатной головке, выходят струи чернил. Сразу же после выхода из сопла струя разбивается на мельчайшие капельки. Дробление струи происходит за счет колебательного воздействия на чернила пьезоэлектрического резонатора и сил поверхностного натяжения чернил. Под действием переменного тока высокой частоты (несколько десятков килогерц) происходит быстрое периодическое изменение размеров пьезоэлектрика (его вибрация). С той же частотой изменяется объем, занимаемый чернилами в чернильной камере. При уменьшении объема чернила выталкиваются через сопло, а при его увеличении в чернильную камеру поступает новая порция чернил.
Пьезоэлектрик может представлять тонкую пластинку, укрепленную на эластичной стенке чернильной камеры или иметь форму трубки, закрепленной на стальном стержне и находиться внутри камеры (рис. 3.1). Камера заканчивается соплом, обычно имеющим отношение длины к диаметру L/d = 1,0. Его диаметр составляет несколько десятков микрометров (до 70 мкм).
Явление, использованное в пьезоэлектрическом преобразователе, — обратный пьезоэффект. Его сущность заключается в следующем. Некоторые кристаллические материалы при наложении электрического поля быстро и сильно поляризуются и поэтому изменяют свои размеры. При снятии поля происходит возвращение этих материалов к первоначальному состоянию. Их называют пьезоэлектриками. При приложении к пьезоэлектрику переменного электрического напряжения в нем возникают механические колебания и при достаточно высокой частоте эти колебания приводят к появлению звуковых волн. Пьезоэлектрики используют в качестве электроакустических и электромеханических преобразователей. Основную группу пьезоэлектриков составляют сегнетоэлектрики, у которых этот эффект выражен в наибольшей степени. Это — сегнетова соль, титанат бария, кальция и свинца, а также цирконат-титанат свинца. На основе титанатов изготавливают пьеэокерамику, которую используют в поляризованном виде. Пьезокерамика обладает высокой прочностью и стабильностью пьезоэлектрических свойств, поэтому именно ее применяют для изготовления преобразователей электрических сигналов, в том числе в струйных головках.