هد پیزو الکتریک چیست ؟

هدهای دستگاه های چاپ جوهرافشان انواع مختلف و متفاوتی دارند، اما به صورت کلی دارای دو تکنولوژی اصلی می باشند:

1- هد های ترمال

2- هد های پیزوالکترونیک

هدهای چاپ پیزوالکتریک در دهه ۱۹۹۰ برای چاپگرهای لارج فرمت معرفی شدند و کاربردها و فرصت ها را برای کاربرانی که چاپ های بزرگ می خواستند، به طور قابل توجهی گسترش دادند. این بدان معنا بود که بالاخره جوهرهای سالونت و UV که در ابتدا با چاپ سیلک اسکرین استفاده میشدند، دیگر میتوانستند به صورت دیجیتالی چاپ شوند. هدهای چاپ حرارتی (ترمال) که قبلاً تنها فناوری موجود برای چاپگرهای عریض بودند، نمی‌توانند این نوع جوهرها را در خود جای دهند. این یک پیشرفت انقلابی برای صنعت بود.

عملکرد هدهای ترمال (حرارتی)

این گونه هدهای چاپ عموما برای جوهرهای پایه آب (و گاها جوهرهای بر پایه حلال سالونت و یووی صنعتی) و همچنین پرینترهای اداری استفاده میشوند. جدا از بحث تغذیه جوهر و مسیر منیفول ها، جوهر در داخل بخش پاشنده هد بر اثر گرما تبدیل به حبابی شده و در اثر باز شدن حباب، خروج دراپلت ( قطره بسیار کوچک) از مسیر نازل اتفاق می افتد. از آنجایی که این دراپلت ها ابعاد بسیار کوچکی دارند چاپ با دقت بالا و سرعت زیاد انجام میشود، اما دمای بالای هد و نحوه حرارت دهی به جوهر عمر هد چاپ را پایین و قیمت آن را بالا می برد.

در دهه هفتاد میلادی، تکنولوژِی این هدها توسط شرکت هیولت پاکارد (اچ پی) و شرکت تکنولو ژاپن به صورت مشترک، اختراع و برای اولین روی دستگاه های چاپ برند اچ پی قرار گرفت و پس از آن شرکتهای زیادی از این تکنولوژی استفاده کردند. بعدها شرکت کنون تکنولوژی Bubble jet را به هدهای ترمال اضافه کرد تا جریان هوا به جز جریان فشار جوهر در داخل بخش پاشنده، دقت چاپ را بالاتر از حد هدهای قدیمی می برد و عمر هد را تا حد قابل چشم گیری بالا می برد.

پیزوالکتریک چیست؟

پیزو الکتریک در واقع به دسته ای از مواد گفته می شود که در اثر حرکت مکانیکی از خود الکتریسیته تولید کرده و بلعکس در اثر تحریک الکتریکی از خود حرکت مکانیکی ایجاد می کنند. هدهای چاپ پیزوالکتریک اجزای ضروری در بسیاری از کاربردهای مختلف چاپ هستند، این دستگاه ها از اثر پیزوالکتریک، که توانایی برخی مواد برای تولید میدان های الکتریکی هنگام قرار گرفتن در معرض فشار مکانیکی است، برای کنترل دقیق تشکیل قطرات جوهر و قرارگیری آنها استفاده میکنند.

هدهای پیزو الکتریک چگونه کار می کنند؟

در هد پیزوالکتریک، جریان پاشش جوهر چاپ تا حدی متفاوت از هدهای ترمال عمل میکند. حضور لوله ای از جنس دیواره از کریستالPZT در بالای نازل ها، نقش پمپاژ جوهر را در هرکانال برعهده دارد. سیم کشی و برق رسانا داخل هد برای هر نازل به صورت ضریب رشته سیم اول در رشته سیم دوم و با قرار گرفتن ترانزیستور در مسیر برای کمک گرفتن از ولتاژ جدا از فرکانس ارسالی توسط برد ها صورت میگیرد. فرکانس وارد هد شده با کمک افزایش دهنده تبدیل به ولتاژ قابل استفاده برای پاشش می شود و وقتی به دیواره کریستالی داخل بخش پیزو می رسد باعث انبساط بخش دیوار آن و جدا شدن قطره جوهر از بقیه جوهرها و پرتاب آن از نازل به سمت بیرون میشد.

توانمندی تکنولوژی پیزوالکتریک سبب شده تا تبدیل به پرمصرفترین تکنولوژی در زمینه ی چاپ قرار بگیرد. تغییر در فشار جوهر و ضریب گراروی جوهر سبب شده تا هد های پیزو الکتریک هم دارای انواعی از قبیل فشار مثبت و فشارمنفی ، فشار متغییر باشد که این سیستم فشار توسط دستگاه چاپ و پرینتر تامین میگردد . اما تکنولوژی چاپ در تمامی انواع آن ثابت و بدون تغییر اجرا می شود.

امروزه تقریبا اکثر تولید کنندگان هدهای چاپ از این تکنولوژِی استفاده میکنند از جمله اپسون، زار انگلستان، دیماتیکس آمریکا (که در ایران به نام اسپکترا شناخته میشود)، کونیکا مینولتا ژاپن و ... از این تکنولوژی در ساخت هدهای چاپ استفاده کرده اند.

ویژگی های هدهای پیزو الکتریک

یکی از قابلیت های تکنولوژی پیزو برای هدهای چاپ ، قابلیت افزایش ابعاد قطرات خروجی است، با بالا بردن قطر نازل ها و تقویت بخش پیزو توانایی هدها در استفاده از انواع جوهرهاست، مزیت ایجاد شده در استفاده از این تکنولوژی استفاده از انواع جوهر با قابلیت جابجایی فرکانس و حتی قابلیت ایجاد الگوریتم های اجرای چاپ مانند ووفرم ها را برای دستگاه های چاپ فراهم میکند؛ که به این تکنولوژی در اصطلاح تکنولوژی نازل متغییر Variable Dot گفته میشود .

از آنجایی که جریان الکتریکی می‌تواند فوراً روشن و خاموش شود، انبساط یا انقباض کریستال نیز تقریباً آنی است، بنابراین در مقایسه با هدهای حرارتی، فضای بسیار بیشتری برای کنترل تشکیل نقطه وجود دارد. بسیاری از هدهای پیزو به عنوان (قطره بر اساس تقاضا) شناخته میشوند، هدهای قطره بر اساس تقاضا نوعی هستند که معمولاً در چاپگرهای عریض مدرن یافت میشوند؛ قطره بر اساس تقاضا به این معنیست که نازل های جوهر افشان، قطرات جوهر را در زمان و مکانی که برای ایجاد یک علامت روی رسانه مورد نیاز هستند، تولید و پخش میکنند. هدهای پیزو الکتریک همچنین می توانند قطراتی با اندازه متغیر از یک محفظه و نازل تولید کنند و چگالی های جوهر متفاوتی را روی رسانه ایجاد کنند؛ اکثر آنها می توانند قطرات جوهری به کوچکی ۱.۳ پیکولیتر تولید کنند. این فناوری به کاربر نهایت دقت جوهر را برای کارهای دقیق مانند عکاسی، هنرهای زیبا و متن های کوچک میدهد زیرا قطرات جوهر، چاپی واضحتر و بدون دانه بندی با انتقال های رنگی نرم تر ارائه می دهند.

مزایای هدهای چاپ پیزو نسبت به هدهای حرارتی

✔ در این نوع هد برای خارج کردن قطرات از گرما استفاده نمیشود، گرما میتواند ساختار مکانیکی جوهر را تغییر دهد.

✔ هدهای پیزو با طیف وسیع تری از انواع جوهر و مواد تشکیل دهنده جوهر سازگار هستند.

✔ کاربر به تعداد بیشتری از کاربردها دسترسی دارد.

✔ هدهای پیزو نسبت به هدهای حرارتی بادوام تر هستند و فقط باید با فرکانس پایین تعویض شوند. گاهی اوقات، در صورت نگهداری خوب، حتی ممکن است به اندازه طول عمر دستگاه چاپ دوام بیاورند.

✔ هد پیزو الکتریک قطرات دقیق و متغیری را ارائه می دهد و در هدر رفتن جوهر صرفه جویی میکند.