جت پرینتر و یا جوهر افشان چیست و چگونه کار میکند؟

فن‌آوری جوهر افشان (Inkjet Printing) در ابتدا برای چاپ جوهرهای مایع پایه آب بر روی کاغذ در موقعیت‌های “انتخابی” و تنها بر اساس خواص خود جوهر اختراع شد. بعد از آن نازل ها و جوهرهای جوهر افشان با هم طراحی شدند و عملکرد جوهر افشان بر اساس یک طرح صنعتی آغاز شد. این تکنیک در اوایل دهه 1950 میلادی به عنوان یک ابزار برای ثبت داده استفاده شد. سپس در دهه 1950 جوهرهای مبتنی بر حلال در صنعت انتشار جهت چاپ متن و تصاویر همراه با هم روانه بازار شدند. سپس از این جوهرهای مبتنی بر حلال در علامت گذاری (Coding) صنعتی روی سطوح ویژه در صنعت استفاده شد.

در دهه 1990 میلادی جوهرهای ذوب و یا به عبارتی تغییر فاز دهنده جهت چاپ تصاویر و چاپ دیجیتال به وسیله دستگاه های الکترونیکی و مکانیکی، به ویژه در صنعت جواهرات محبوبیت بسیار زیادی پیدا کرد. در این خصوص معمولاً اصطلاحات جتینگ (Jetting)، فناوری جوهرافشان (Inkjet Technology) و چاپ جوهرافشان (Inkjet Printing) در مورد این نوع چاپ استفاده می شوند. چاپ جوهرافشان معمولاً به صنعت چاپ اشاره دارد که برای چاپ محتوای گرافیکی استفاده می شود.

در طول سال ها بسیاری از شرکت ها بر روی تکنولوژی جوهرافشان کار کرده اند. اختراعات زیادی در این زمینه ثبت شده و از این فناوری در بسیاری از محصولات استفاده شده است. طرح اصلی جوهر افشان یک نازل منفرد بود که سیال تحت فشار از آن عبور کرده و به بیرون پرتاب میشد، و یا با کمک یک پیزو به بیرون رانده میشد و یا با استفاده از پتانسیل الکتریکی از آن بیرون کشیده می شد.

جوهر افشان یا جت پرینتر تک نازل

در استفاده از فناوری جوهرافشان شرکت Teletype Corporation در دهه 1960 پیشگام شد که این شرکت روش “کشش الکترونیکی”، استخراج افت ولتاژ بالا از یک نازل را معرفی کرد. چاپگر Inktronic Teleprinter در سال 1965، چاپ با سرعت 120 کاراکتر در ثانیه (cps) از یک ردیف 40 تایی جوهرافشان را به ثمر رساند. این شرکت کار چاپ با استفاده از جوهرهای مومی (وکس) در حالت مذاب را نیز انجام داد. استفاده از جوهرهای ذوب داغ با فناوری جدیدتر Drop-On-Demand جوهر افشان (که توسط زولتان در سال 1972 اختراع شد) تا سال 1984 دیده نشد تا موسسه Howtek و Exxon مجدد از  این روش استفاده کرد.

Hotwek توسط رابرت هاوارد در سال 1982 و پس از رشد موفق سنترونیکس آغاز شد. سنترونیکس اولین شرکت چاپ ضربه ای به وسیله ریبون در سال 1968 بود. هاوارد محاسبه کرد بود که دستگاه او قادر است 10 تا 20 برابر سریعتر از دستگاه Teletype کار چاپ را انجام دهد. او این کار را با استفاده از امواج اولتراسونیک به منظور چاپ نقاط روی کاغذ در اواخر دهه 60 میلادی با موفقیت آزمایش کرده بود. اما او این روش را تا 20 سال بعد توسعه نداد تا زمانی که در Hotwek شش کارمند کلیدی Exxon را بکار گرفت تا این روش چاپ را توسعه دهد.

خرید نازل و سایر قطعات یدکی

نحوه تشکیل قطرات در جت پرینتر

در چاپگرهای صنعتی فن آوری های مختلفی برای تشکیل قطرات جوهر وجود دارد که در حالت کلی میتوان آنها را به دو دسته زیر تقسیم بندی کرد:

• جوهرافشان پیوسته (Continuous inkjet)
• DOD یا Drop-on-Demand

در نوع آکوستیک سینگل جت DOD از پیزو استفاده میشود. در نازل های جوهر افشان از یک پیزو دیوار نازک لوله‌ای که میتواند موج صوتی را در محفظه مایع تولید کند استفاده میشود. این موج از هر دو انتهای نازل منعکس می‌شود.

نازل تفلونی 120C سخت نیست و فشرده نمی شود. تشکیل قطره توسط خواص سیال و هندسه نازل کنترل می شود. دامنه و زمان بندی پالس درایو نقش عمده ای در حجم و شکل گیری قطره دارد. به طور کلی، درک و استفاده از فناوری DOD می تواند بسیار پیچیده باشد.

جت پرینتر DOD چیست و چگونه کار میکند؟

در این روش، قطرات جوهر به صورت جداگانه، در صورت تقاضا برای چاپ روی سطوح، توسط یک سیگنال ولتاژ آزاد می شود. قطرات رها شده یا به صورت عمودی بدون هیچ گونه دستکاری مسیر بر روی سطح چاپ پرتاب میشوند و یا زمانی که به صورت افقی از یک هد پرینتر چرخشی که با سرعت 121 دور در دقیقه می چرخد ​​برای تشکیل کاراکترها پرتاب می شوند که در این حالت نیاز به زمان بندی آتش و پرتاب خاصی دارند. هدهای چاپ تجاری می توانند متشکل از تک نازل یا هزاران نازل (HP) باشند و یا بسیاری از تغییرات دیگر در این بین داشته باشند.

دو فناوری پیشرو برای خروج اجباری جوهر از نازل در صورت تقاضا، DOD حرارتی و DOD پیزوالکتریک است. در فناوری DOD قطرات باید دقیقاً با Piezo DOD یا Thermal DOD کنترل شوند. یک Piezo DOD استاندارد می تواند قطرات را با سرعت 9 فوت در ثانیه شلیک کند. تعیین موقعیت هدف در Piezo DOD با هر قطره ای که به صورت افقی یا عمودی شلیک می شود بسیار دقیق است.

فناوری‌های دیگر مورد استفاده در DOD شامل الکترواسپری، تخلیه صوتی، غشای الکترواستاتیک است.

DOD پیزوالکتریک

پیزوالکتریک Drop-On-Demand (DOD) در دهه 70 میلادی اختراع شد. یکی از معایب روش پیزوالکتریک-DOD این است که جوهرهای پرتاب شونده باید دارای ویسکوزیته و کشش سطحی در یک محدوده نسبتاً دقیق و خاص باشند تا بتوان قطرات کوچک‌تر را بدون به وجود آمدن سایه یا قطرات ریزتر حول آن خارج کرد. در مقابل یکی از مزیت‌های بزرگ استفاده از این تکنولوژی این است که جت‌های پیزوالکتریک DOD می‌توانند برای کار با ترموپلاستیک‌های دما بالا و سایر جوهرهای ذوبی (وکس و وکس رزین) در محدوده دمایی 100-130 درجه سانتیگراد طراحی شوند.

این کار اجازه می دهد تا بتوان چاپ سه بعدی روی بسترها را ایجاد کرده و مدل سازی سه بعدی را ممکن می کند. این مدل چاپ عمدتاً در صنعت جواهرسازی مورد استفاده قرار می‌گرفت، اما در اوایل دهه 1990 میلادی مورد توجه صنایع الکترونیک، خودرو و پزشکی نیز قرار گرفت. از این جوهر افشان و مواد ترموپلاستیک برای چاپ اسناد و تصاویر و بعداً حروف بریل استفاده شد.

یک پیزو با اعمال ولتاژ تغییر شکل می دهد. مقدار تغییر ابعاد بسیار کم است. پیزو در اندازه های مختلف ساخته می شود. هرچه پیزو کوچکتر باشد جابجایی شکل کوچکتر است. استفاده از پیزو DOD برای چاپ یک کاراکتر متنی مستلزم قرار گرفتن پیزو در کنار هم در یک محفظه است. قطره ها باید کوچکتر از 0.005 اینچ باشند و دقیقاً در خطوط قرار گیرند تا حروف را تشکیل دهند. یک Piezo که در کنار هم در فرکانس‌هایی به اندازه‌ای بالا قرار می‌گیرد که می‌تواند یک صفحه کامل کاغذ را چاپ کند، با صدای بلند می‌لرزد و قطرات اطراف خود را تحت تأثیر قرار می‌دهد. هدهای چاپ Drop-On-Demand (DOD) با تک نازل دارای محدودیت هایی هستند. به همین دلیل، ساخت هدهای چاپ چند جت DOD در چاپگرهای جوهرافشان رایج است.

جت پرینتر حرارتی (Thermal Inkjet) یا TIJ