プリンタの動作におけるインクジェット符号化技術の原理
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「インクジェットコーディング」とは、非常に小さなインク滴をノズルから噴出させるために使用する関連技術のいくつかを指し、インク滴は空気を通過し、最終的に基板の表面上に落下して印刷物を形成する。パターン。
バルブ印刷
この方法は実装が最も簡単です。 過去20年間で、それは主に外装で使用されてきました。 基本的に、バルブ印刷装置は、低圧インクシステム、電子制御キャビネット、およびシャーシに接続された可撓性導管を含む。 ノズル。 インクシステム内のインクは、単純な開閉バルブを介してノズル内のノズルに送られる（１つのノズルは、通常、直径２００ミクロン以上の７〜１８個のノズルを有する）。 インク滴を吐出する必要があるときには、電子部品が対応する開閉弁を開き、インク滴が吐出される。
単純な機械的構造のため、バルブ印刷システムはセットアップが容易です。 顧客は通常、ユーザインタフェース（すなわち、操作の容易さ）、印刷適性／印刷の多様性／品質、および適用可能なインクシリーズを比較することによって供給業者を選択する。
ジェット印刷の品質は不安定です。 これは、インクが噴射されるまでノズル内に留まり、インクがパイプ内で乾燥するとそれがブロックするためです。 このシステムは、水性インキを使用して、浸透性のある表面に最もよく印刷します。 多くのバルブ型印刷システム製造業者は、水性インキよりも速く乾燥する非透過性表面インキを製造している。 時間はまだかなり長く、約15〜30秒です。
一般に、印刷の品質が高くなく、ノズルが頻繁に清掃される場合、バルブ印刷システムはうまく機能することができる。 取得コストは低くなりますが、バルブ印刷システムの使用コストは1〜2年後に高くなるため、この技術は徐々にパルス印刷技術に置き換えられています。 パルスジェット印刷技術は主に2つのタイプに分かれています。圧電印刷とバブル印刷 - これら2つの技術の実現は非常に異なっています、オフィス印刷の分野から開発されたパルスジェット印刷ノズル - パルス印刷現在では広く受け入れられています。オフィスの印刷と良い効果があります。
パルスジェット印刷
パルスジェット印刷は概念的には単純ですが、誰かが最初の特許を取得したのは1970年代までではなく、たとえCanonやHewlett-Packardなどの企業が1990年代まで多くの研究を行っていたとしても、注目に値します。 安くて信頼できる製品が市場に出ているので、固定印刷距離でのインクジェット印刷からオフィスのきれいな紙までの工場からの過酷な環境でのインクジェットコーディングまで、パルス印刷はそれほど単純ではありません。 やるべきことはたくさんあります。
圧電印刷
パルスジェット印刷技術は、圧電印刷において最初に登場した。 つまり、インクの表面張力によってインクがノズル内に保持されて印刷される必要があるため、ノズル内のインク圧力は十分に低くなければならない（または負圧）。 圧電結晶にパルス電圧を印加すると、圧電結晶が変形してノズルインク室の容積が縮小する。 これにより、ノズルからインク滴が吐出され、その後、圧電性結晶は元の形状に復元され、表面張力により新しいインクがノズルに入る。 多数のノズルを並べて配置することによって、所望の印刷幅および解像度（典型的には８〜６ドット／ ｍｍ）を得ることができる。 （印刷高さを犠牲にするであろう）印刷ヘッドを傾けることによって印刷解像度を高めることは可能であるが、印刷解像度は基本的にノズルピッチによって決定される。 より正確な改良は各圧電結晶をより多くのノズル（例えば８）で駆動することができ、３２圧電結晶は２５６ノズルでインクを駆動することができ、もちろんより広い印刷範囲を有するであろう。
このシステムは連続的ではないので、インクはノズル内で流動性を保ちそして印刷される表面上で乾燥しなければならない。 圧電印刷に使用されるインクは典型的には油性またはパラフィン性である。 これらの2種類のインクはノズル内で乾燥しませんが、印刷面に吸収されます。 また、ピエゾ印刷では速乾性のインクも使用されていますが、それでも乾燥には長い時間（約10秒）がかかります。 速乾性インクの使用は、印刷後に製品を迅速に処理する必要があり、汚れが禁止されている場合に問題を引き起こす。 インクがノズル内で乾燥するのを防ぐために、より低いパルス電圧を圧電結晶に加えることもでき、これはノズル内のインクにわずかな乱れを引き起こし、ノズル内のインクは乾燥しない。 この方法はインク組成の変化または機械的により洗練された改良に頼っている。
圧電印刷を達成する別の方法は、熱溶解性インクを使用しながらノズルを加熱することである。 したがって、ノズル内で流体のままであるインクは、より冷たいプリントの表面上で固化する。 この圧電印刷システムは多くの印刷面で良好な結果をもたらしますが、タッチ中に簡単に削り取られます。 インクがノズル内で乾燥するという問題に加えて、留意すべき他の問題は、ノズルが振動に敏感であるということである。 振動により、インクがノズルおよびインクチャンバから振り落とされるため、表面張力によってインクがノズルを満たすことができず、システムを再起動しなければならない。 明らかに、振動の問題が見つかったとき、印刷品質は影響を受けています。
バブル印刷
バブルジェット印刷技術は、依然としてオフィス部門で広く使用されている最新の技術です。
２つの端子に電圧が印加され、端子間のインピーダンスによりインクが加熱されて蒸気泡が形成され、塩素の泡の膨張によりノズルからインク滴が吐出される。 端子間の電圧が取り除かれると、気泡が消え、新しいインクが表面張力によりノズルを満たします。 圧電印刷のように、より広い印刷範囲を与えるために一連のノズルが整列している。 解像度は主にノズル配置の強度によって決まる。
インクの特性は、バブルジェットシステムが正しく機能するために特に重要です。 オフィスでは、インクに合わせて印刷物の表面を制御できますが、製造環境ではまったく別の問題です。 このため、製品符号化の分野におけるバブルジェット印刷技術の影響は限られている。 しかし、バブルジェット印刷インキの場合、優れた印刷結果を得ることができます。
連続インクジェット符号化は広範囲の用途を有し、そしてそれはおそらく最も多様な技術である。 1970年代半ばから1970年代の終わりにかけて、初期の連続インクジェットエンコーダは操作が複雑で失敗することが多かった。 この印象はまだありますが、運転中にオイルが漏れなくなったのと同じように状況は変わりました。 最新の連続インクジェットコーディングシステムでは、1人のオペレータだけがオン/オフを切り替え、週1回の定期メンテナンスを必要とし、メンテナンスは他の絶望的な装置よりはるかに少ないメンテナンスで済みます。 関連しているが異なる２つのタイプの連続インクジェット符号化技術がある：傾斜ジェット印刷、二元ジェット印刷。
たわみ印刷
偏向印刷技術は1970年代初頭から商品化されており、生産環境で最も開発された技術の1つかもしれません。 原理は非常に単純ですが、長年にわたり、信頼性と使いやすさを確保するために多数の制御回路が組み合わされてきました。
インクを加圧してノズルに送り、約２０Ｍ ／ ｓのインク流を形成する。 ノズルの後ろに圧電素子があります。 電圧が印加されると、デバイスは変位を生じます。 この変位はインクの流れを乱すだろう。 圧電装置に印加される電気信号の周波数がインクジェット周波数と共振すると、インクの流れが途切れる。 同じサイズと間隔のインク滴。 連続的なインクの流れが一連のインク滴に分かれる場所には、帯電電極がある。 帯電電極上のパルス電圧の周波数がインク流が途切れる周波数と同じである場合、各インク液滴は対応する電荷を帯びる。 インク滴は、一対の偏向板を通り過ぎて移動し続ける。 偏向板上の電圧は固定値（例えば、＋ ／ - ５ＫＶ）であり、静電界を形成する。 静電場の作用下で、帯電したインク滴は、帯電量に応じていずれかの偏向板に対応する。 結局、インク液滴は空気を通過し、プリントヘッドを通過する物体の表面に着弾する。 帯電していないインク液滴は偏向されず、スプレーヘッドの底部に設置された回収タンクによって回収され、そして最後にインクリザーバを通してノズルに再循環される。
連続印刷
したがって、概して、インク滴印刷のモードは、帯電電極に印加されるパルス電圧に対応する。 実際のプロセスはそれほど単純ではありません。 帯電プレートの帯電と同期してインク液滴を破壊しなければならず、帯電したインク液滴間の相互反発力および飛翔中のインク液滴の空気力学的問題さえも考慮しなければならない。 連続インクジェットエンコーダのユーザはこれらの問題を感じないが、連続インクジェットエンコーダの設計を興味深くするのはこれらの問題である。
インクジェットは連続式であるため、連続式インクジェットエンコーダでは多くの種類のインクを使用できます。特に、非常に短時間で（1秒以内に）乾燥するものが使用できます。 したがって、連続インクジェットコーディング技術は、印刷後に迅速な処理を必要とする非透過性表面（缶およびプラスチックなど）を有する印刷製品にとって理想的である。 さらに、より鮮やかな色を有する顔料インクを使用することができる。
連続印刷は比較的速い噴射速度を有するので、連続印刷の印刷距離は通常パルス印刷のそれよりはるかに長く（一般に１０ｍｍを超える）、印刷品質は低下しない。 ノズル位置の配置はより大きな選択を可能にする。
バイナリ印刷
バイナリ連続印刷技術の概念は、高速（高コスト）、大規模印刷の商業分野の初期に開発された偏向印刷技術と同じくらい長い。 技術の進歩に伴い、バイナリ印刷は短期間で実用化されるでしょう。
インクは、１ｍｍ当たり４〜８ドットの印刷解像度で一連の密接に配置されたノズルから吐出される。 インク流は圧電装置によってインク小滴に分解される。 割れ目は偏向印刷に似ています（ただし、バイナリ印刷の方がインク流が多くなります）。 印刷する必要のないドットは帯電して偏向し、回収タンクに回収されます。 印刷する必要があるインクドットは帯電せず、偏向もせず、印刷対象物の表面に直接当たる。 したがって、印刷パターンの幅はノズルの数またはインク流の数によって決まる。 もちろん、インクジェットインクジェット印刷を使用して、帯電していないインク滴を回収することもできます。
バイナリプリントは、偏向プリントよりも小さいフットプリントを持っていますが、それでもバルブプリントよりはるかに大きいです。 原理的には、偏向印刷用の多種多様なインクを二値印刷に適用することができる。 将来的には、バイナリ印刷と防御印刷のどちらを使用するかの選択は、印刷が情報の行数または速度とコストのどちらに重点が置かれているかによって異なります。 3行以上の情報を同時に印刷する場合、2値印刷は間違いなく偏向印刷よりも高速です。 ただし、バイナリ印刷はより高価であり、特に異性の異なるインクを使用する場合は、初期の用途でより多くの手作業を必要とします。 基本的に、バイナリジェットとスラントジェットは現在オンライン印刷の分野で最も汎用性が高く効率的なソリューションを顧客に提供しているため、共存します。