Струйная печать с электростатическим управлением

В основе технологии лежит свойство электрически заряженных тел: тела с одноименными зарядами отпиливаются, а с разноименными - притягиваются друг к другу. Если каплю чернил в печатающей головке принтера зарядить электрическим зарядом и затем заставить двигаться между заряженными электродами, то путем изменения заряда этих электродов можно изменять траекторию движения тел.

Цифрами на рисунке обозначены следующие компоненты печатающей головки.

1 - Фильтр предназначен для защиты сопел и остальных частей печатающей системы от попадания частиц пыли и иных примесей, которые могут оказаться в чернилах.

2 - Вибратор, генерирующий ультразвуковые колебания. Для получения равномерной струи чернил, выбрасываемой из сопла, оно непрерывно встряхивается вибратором с частотой около 100 кГц.

3 - Сопло предназначено для образования ровной однородной струи чернил. Для получения равномерного потока чернил. Для формирования струи нужной формы, а также придания каплям необходимой скорости чернила подаются к соплам под давлением. Это давление может создаваться при помощи насоса или путем подачи в емкость с чернилами сжатого воздуха (чтобы чернила в емкости не засыхали, воздух подается не в сам бак с чернилами, а в специальный отсек, отделенный от остального объема гибкой перегородкой или подвижным поршнем).

4 - Заряжающий электрод представляет собой полый цилиндр, к которому приложено напряжение. Пролетая через этот цилиндр, струя чернил дробится на капли, которые приобретают электрический заряд. Именно это позволяет управлять дальнейшим движением капель.

5 - Управляющие электроды предназначены для отклонения капель чернил (управления их движением). Для придания электродам необходимого заряда к ним прикладывают высокое напряжение. Как видно на рисунке, пролетая мимо управляющих электродов, капли чернил либо не изменяют свою траекторию и попадают на носитель, либо отклоняются от прямого пути и отводятся в специальный сборник чернил.

Электрическое отклонение капель используется для переключения состояния головки "печатает" - "не печатает".

6 - Сборник чернил предназначен для сбора чернил, отклоняемых от носителя. Собранные в нем чернила могут затем использоваться вновь.

7 - Вращающийся барабан в зависимости от типа принтера может быть либо бумагопротяжным валом, протягивающим бумагу (или пленку) мимо печатающей головки, либо промежуточным валом. В некоторых принтерах изображение первоначально формируется на промежуточном вале, а затем переносится на носитель путем прокатывания по нему вала.

Сопло непрерывно выбрасывает поток чернил, который затем дробится на капли. Если в данный момент не нужно, чтобы капли из сопла достигали носителя, они отклоняются в сторону и отводятся в сборник для повторного использования. Для обеспечения повторного использования чернил в состав принтера должен входить насос для перекачки чернил.

Струйные принтеры можно разделить также на группы: чернила через сопло выбрасываются непрерывно или только при необходимости.

Если чернила выбрасываются непрерывно, метод печати относится к группе "непрерывный поток чернил". В таких принтерах чернила выбрасываются соплом непрерывно, а на носитель направляются по мере необходимости. Это позволяет повысить быстродействие печатающей головки, так как подготовка сопла к выбросу одной капли может занимать гораздо больше времени, чем перенаправление готовых капель.

Если же капли чернил выстреливаются из сопел на носитель только по мере надобности, метод печати относится к группе "капля по требованию". Принтеры этой группы имеют меньшее быстродействие.

Во время движения от сопла до сборника капли соприкасаются с воздухом, чернила могут загустеть, чтобы исключить такие случаи, применяют специальные системы контроля вязкости чернил. При достижении некоторого критического значения вязкости в чернила добавляется растворитель.

Печатающая головка состоит из трех основных блоков: блока сопел, блока электродов и блока сборников чернил. Основным материалом является кремний и его соединения. Все блоки выполняются при помощи технологий напыления и травления из многослойных заготовок. Электроды формируются из металлических пленок, напыляемых на поверхность кремниевой пластины. Блок сопел содержит в себе сами сопла, а также систему подводящих каналов, обеспечивающих подачу чернил, в состав которой входит фильтр

Защитное покрытие. Ряд сопел. Печатающая головка может иметь одно или несколько сопел, в зависимости от качества печати.

Сопло. В данном случае сопла образованы отверстиями в слое нитрида кремния. Этот слой наносится на кремниевую основу всей структуры блока сопел, после чего в нем протравливаются отверстия, образующие сопла. Для того чтобы капли, вылетающие из разных сопел, имели одинаковый размер, необходимо, чтобы одинаковый размер имели сами сопла. В данном случае их размер 5.мкм. Разные по размеру сопла будут образовывать различные капли, которые, соответственно, оставят на носителе следы разного размера, что приведет к искажению изображения.

Слой нитрида кремния. Канал для подвода чернил к соплам. Он представляет собой выемку в кремниевой основе блока. По этому каналу чернила, подводимые к печатающей головке, поступают через фильтр к соплам. Для транспортировки по каналу к соплам и образования капель чернила необходимо подавать под давлением.

Отверстие для подвода чернил. Для подачи чернил к соплам необходимо пропустить их через стеклянную подложку (см. ниже), на которой располагается блок сопел. Именно для этого и служат отверстия, просверленные в стекле с помощью ультразвуковых сверлильных установок.

Пирамидальная выемка с соплом. Осуществляет подвод чернил к соплам. Форма выемки способствует сбору чернил с поверхности фильтра и направлению их к соплам.

Фильтр. Его основная функция - улавливание частиц пыли и иных твердых примесей, которые могут случайно оказаться в чернилах. Если не установить фильтр, эти примеси могут достичь сопел и закупорить их.

Стеклянная mподложка. Кремниевые структуры, из которых изготавливаются основные компоненты блока сопел, хрупкие, а потому нуждаются в поддержке. Подложка, обеспечивающая прочность блока, изготавливается из стекла, обладающего малым коэффициентом температурного расширения.

Кремниевая основа блока. Все компоненты блока сопел (кроме стеклянной подложки) выполняются из кремния и его соединений. Кремний относительно легко использовать для напыления и распыления, что необходимо для получения каналов и выемок для сопел.

Кроме блока сопел в составе печатающей головки имеются блоки электродов и сборников чернил, служащих для отклонения капель и для сбора тех капель, которые не попали на бумагу.

Поиск по сайту: