راهنمای کامل انواع هد پرینتر

هد پرینتر، قلب دستگاه پرینتر جوهرافشان است . قطره و تقاضا DOD،  ، پیزو الکتریک، حرارتی یا ترمال، CIJ، چاپ جامد، باینری، گری اسکیل، هد زار و هد HP.  اینها همه ی اصطلاحاتی است که برای توصیف پرینترهای جوهر افشان (اینک جت پرینترها) ، خصوصا انواع هدهای آنها استفاده می شود.

اگر با این اصطلاحات آشنایی دارید، پس شما به خوبی می دانید که هر پرینتری چگونه کار می کند و برای چه کاری مناسب است. اگر نمی دانید، و نیاز به دستگاه پرینتر دارید بهتری است با ما تا انتهای این متن همراه باشید.

بعضی کلمه هایی که در ابتدای این متن آمد، طراحی هد را توضیح می دهند ، بعضی دیگر به این خاطر انتخاب شدند که کاری که آنها انجام می دهند و یا شیوه ی عملکرد آن ها را توضیح می دهند و بعضی دیگر نام یک برند هستند. از ترکیب بعضی از این اصطلاحات برای توصیف دقیقتر هد پرینتر می توان استفاده کرد. مانند هد پیزوی گری اسکیل.

هد پرینتر چیست؟

هد پرینتر که جت پرینتر ها نیز جزئی از آنها محسوب می شوند، جزئی از دستگاه است که جوهر را بر روی سطح مورد نظر ما قرار می دهد. این جزء از دستگاه بسیار دقیق و پر از جزئیات است و برای تولید آن نیاز است به دانش گسترده ای در باره چگونگی عملکرد هدها و سرمایه گذاری در کارخانه های اتاق تمیز است. هدهای پریتنر جدید، از تکنیک های تولیدی استفاده می کنند که بسیار شبیه به تولید میکروچیپ ها است.
درون یک هد پرینتر معمولا درایورهای الکترونیکی، سیستم تغذیه جوهر، و حداقل یک و معمولا صدها حفره جوهر که به نازل ها متصل هستند قرار دارد. کانال های جوهر تنها چند میکرون هستند و نازل ها معمولا  20-50 میکرون هستنتد. یک موی انسان تقریبا هشتاد میکرون است.
بیشتر هدهای پرینترهایی که در حوزه های کاربردی گرافیک و نمادپردازی استفاده می شوند، صدها نازل دارند که به صورت جداگانه برای پرتاب درست قطره کنترل می شوند. ساختن چیزی که  که میلیون ها قطره را از هد دستگاه بگذراند و مطمئن باشیم بر روی سطح مورنظرمان در مکان درست و دقیق برخورد می کند، سیستم الکترونیکی بسیار پیشرفته ای نیاز دارد. این پرینترها DOD نامیده می شوند.
بعضی از اینکجت ها، یک نازل دارند و جریان مداومی از قطره ها را پرتاب می کkند. این جریان توسط صفحات الکترواستاتیک و یا فشار هوا هنگام برخورد با سطح مورد نظر منحرف می شوند. از این هدها بیشتر برای کدزنی و مارکینگ به جای کارهای گرافیکی استفاده می شود. به این هدها CIJ یا Continuous Inkjet  گفته می شود.

تصویر فوق یک نمای انفجاری از هد پرینتر که اجزاء آن را نشان می دهد. در این نمونه یک هد XAAR 1001 نشان داده شده است.هر چند صدها شرکت تولید کننده پرینتر و جت پرینتر در دنیا وجود دارد اما همه ی آنها هدهای پرینتر خود را از تعداد محدودی تولید کننده تخصصی جت پرینتر دریافت می کنند و آن را درون پرینتر های خود همراه با بردهای الکترونیکی، تغذیه جوهر، نرم افزار درایور  وغیره مونتاژ می کنند. تنها تعداد انگشت شماری تولید کنندگان عظیم دستگاه های چاپگر، کارخانه های تولید هد مختص به خود را دارند که شامل شرکت های کنون، اپسون، فوجی فیلم، اچ پی HP و زیراکس می شوند. دیگر تولید کنندگان هد شرکت های کونیکا مینولتا، کیوکرا، پاناسونیک ریوخ، توشیبا و زار هستند.

قطره و تقاضا DoD

این واژه یک اصطلاح گسترده برای اشاره به هدهای پرینتر هایی است که که معمولا در جت پرینتر های مدرنی که چاپ گرافیکی با کیفیت ارائه می دهند،  قرار می گیرد. از جمله در بیشتر جت پرینتر هایی که در مجموعه کداجت ارائه می شود از این هدها استفاده شده است.
قطره و تقاضا به این معنی است که نازل های چاپگر جوهر افشان قطره ی جوهر را زمان و جایی تولید و پرتاب می کند که برای مارک زنی بر روی سطح به آن نیاز باشد. این واژه برای این ساخته شد تا تفاوت کارکردش را با هدهای جریان مداوم continuous flowمشخص سازد.
هدهای قطره و تقاضا خود به دو نوع حرارتی و پیزوالکتریک تقسیم می شوند.

پرتاب جوهر مداوم CIJ

هد CIJ هدی است که که به شکل مداوم و پیوسته  جوهر را هنگامی که چاپگر در حال کار است پرتاب می کند. به صورت معمول هر هد یک نازل دارد اما ممکن است چند هد به شکل همزمان برای ساختن یک چاپ بزرگتر استفاده شود.
جریان جوهر که به صورت مداوم از هد در حال پرتاب است  از دو طریق صفحه فلز با یک زمینه ی الکترواستاتیک و یا (برای نمونه در مدل کداک) با جریان هوای دقیقا زمانبندی بر روی سطح و یا خارج از آن هدایت می شود. شده است. جوهر ناخواسته در یک قطره گیر(گاتر) جمع می شود و ممکن است فیلتر شود و سپس به داخل محفظه دستگاه باز گردانده شود.

هدهای CIJ بیشتر در صنعت مارک زنی و کدنگاری استفاده می شوند و برای چاپ طرح های گرافیکی پیچیده کارایی ندارند.

امروزه این هدها بیشتر در صنعت مارک زنی و کدنگاری استفاده می شود و و برای چاپ طرح های گرافیکی پیچیده کارایی ندارند. تنها استثنا در این بین نوعی از هدهای کداک است ( Kodak Prosper family of printheads) که از نوع بسیار پیشرفته ای از تکنولوژی CIJ استفاده می کنند، و کیفیت تصویری بالایی ارائه می کنند.

هد حرارتی پرینترها

این نوع هد اولین نمونه هدهای چاپ قطره و تقاضا هستند و در اولین نمونه های جت پرینتر در دهه هشتاد میلادی استفاه شدند. هدهای حرارتی می توانند کیفیت چاپ بالا با سرعت بالا ارائه کنند و حتی می توانند از لحاظ کیفیت چاپ با هدهای پیزو رقابت کنند اما برخلاف هدهای پیزو این نوع هد تنها با جوهرهای پایه آب کار می کند به همین خاطر تنها به دستگاه های خانگی محدود می شود.

جوهرهای لایتکس HP، از این قاعده مستثنی هستند و با هدهای حرارتی HP  نیز کار می کنند. دلیل این امر این است که در این جوهرها پلیمری است که با گرما فعال می شود و به همین خاطر می توان از این هد به همراه این جوهر در محیط های غیرخانگی نیز استفاده کرد.
تکنولوژی هدهای حرارتی در دهه هفتاد در یک زمان و به صورت متسقل و موازی در آمریکا توسط شرکت هیولت پاکارد و در ژاپن در شرکت پرینتهد تکنولو اختراع شد و این دو شرکت تصمیم گرفتند به جای جنگ با یکدیگر دانش خود را با هم به اشتراک بگذارند.
اصول کاری این هد به این شکل است که یک المنت داخل محفظه جوهر با سرعت گرم می شود تا جایی که مایع جوهر تبخیر شود و تشکیل یک حباب گاز دهد . این حباب می تواند یک قطره جوهر را از سوراخ (نازل) به بیرون هدایت کند.سپس المنت حرارتی خاموش می شود و حباب گاز سرد می شود.تنش در سطح نازل متوقت می شود و هوا به پشت رانده می شود و به جای آن مایع جوهر بیشتری به درون محفظه از طریق لوله های تغذیه کشیده می شود. شرکت کنون مخترع مشترک هدهای حرارتی اصطلاح جت حباب Bubble jet را بخاطر شیوه ی کار این هد اختراع کرد.
تا کنون هیچ هد حرارتی گری اسکیلی ساخته نشده است و تمام آنها دوتایی (باینری) هستند. به این معنی که همیشه قطره های جوهر هنگام چاپ  هم اندازه هستند. البته شرکت HP نوعی نازل دوتایی با سایزهای مختلف توسعه داده است که یک مقداری شبیه به  گری اسکیل است.
استرس های حرارتی که به هدها وارد می شود باعث خرابی آنها می شود، بنابراین این هدها به گونه ای طراحی شده اند که مصرفی باشند و به سادگی بتوان آنها را بعد از چند ده  یا چند صد ساعت کار جایگزین کرد.

استرس های حرارتی که به هدهای حرارتی وارد می شود باعث خرابی آنها می شود، بنابراین این هدها به گونه ای طراحی شده اند که مصرفی باشند و به سادگی بتوان آنها را بعد از چند ده یا چند صد ساعت کار جایگزین کرد.

هدهای پیزو الکتریک

تمامی هدهای پیزو بدین شیوه کار می کنند که نوع خاصی از کریستال (PZT) زمانی که یک جریان الکتریکی از آن عبور می کند منقبض و منبسط می شود، و سپس خاموش می شود. این انقباض و انبساط به عنوان پایه ای برای پمپاژ جوهر از درون محفظه استفاده می شود.

بسته به پیکربندی کریستال (که در حالت خمش یا برش قرار داشته باشد) انبساط دو سویه ی آن باعث کشیدن جوهر به داخل و سپس خارج کردن جوهر به بیرون از چمبر از طریق نازل می شود (اپسون از این شیوه استفاده می کند) و یا تنظیم امواج فشار اکوستیک که تاثیری مشابه با انرژی کمتر دارد ( شرکت زار از این روش استفاده می کند).

جریان الکتریکی می تواند به سرعت روشن و خاموش شود و انقباض و انبساط  کریستال نیز تقریبا بلافاصله است. بنابراین نسبت به هدهای حرارتی محدوده ی وسیع تری برای کنترل چاپ امکان پذیر است.یکی از نتایج این امر این است که هدهای پیزو می توانند در قطرهای مختلف جوهر  از یک نازل و چمبر ثابت پرتاب کنند و تراکم جوهر مختلفی بدهند. به همین خاطر این هدها به گری اسکیل نیز شهرت دارند.

هدهای پیزو عمر بسیار طولانی تری نسبت به هدهای حرارتی دارند زیرا فشارهای حرارتی کمتری به آن وارد می شوند و کریستال پیزو میتواند میلیون ها بار منقبض و منبسط شود. هد پیزو می تواند تا هر زمان که دستگاه عمر می کند، کار کند، به شرطی که آسیب خارجی و یا گرفتگی داخل هد پیش نیاید. البته ساخت این هدها هزینه ی بسیار بیشتری نسبت به هدهای حرارتی دارند و قیمت بالاتری دارند.

هد پیزو می تواند تا هر زمان که دستگاه عمر می کند، کار کند، به شرطی که آسیب خارجی و یا گرفتگی داخل هد پیش نیاید. البته ساخت این هدها هزینه ی بسیار بیشتری نسبت به هدهای حرارتی دارند و قیمت بالاتری دارند.

هد باینری و یا گری اسکیل؟

قطر جوهر در سیستم های باینری معمولا بین 30 تا 100 پیکو لیتر است. ممکن است برای رسیدن به چاپ با کیفیت بهتر قطره های کوچک تری به دست آورد، اما این بدین معنی است که برای رسیدن به یک سطح چاپی نیاز به رد شدن تعداد قطره های بیشتری است بنابراین فرایند چاپ بسیار آهسته تر می شود.