1.6.3.3. Друкуючі пристрої з п’єзоелектричними виконавчими механізмами

Перші заявки на реєстрацію винаходу систем струминного друку з п'єзоелектричними виконавчими механізмами були подані в 1970 і 1971 р. Протягом декількох років різні фірми й інститути проводили фундаментальні дослідження, поки, нарешті, компанії Siemens не вдалося втілити цей принцип у прийнятну для ринку форму. У 1977 р. був продемонстрований перший струминний принтер із дозованим викидом барвника. Цей принтер був оснащений дванадцятьма соплами-розпилювачами, друкував майже безшумно зі швидкістю 270 символів за секунду і зробив революцію навіть у колах фахівців.

Siemens як електромеханічний перетворювач використовувала п'єзоелектричну трубочку, вмонтовану в канал із ливарної смоли. Усі канали закінчуються пластиною з каліброваними отворами для розпилення, розташованої на передній стороні пристрою. Передача електроенергії і барвника забезпечується винятково за допомогою коливань тиску, що поширюються в каналі відповідно до законів акустики. Коливання, що досягають кінця каналу, відбиваються там з інверсією фази, тобто в цьому місці коливання відбуваються зі зниженим тиском і навпаки.

На початку 1985 р. компанія Epson представила перший зі своїх п’єзопланарних струминних принтерів - SQ-200$ сучасний SQ-870/1170, його спадкоємець, працює приблизно по тому ж принципу.

Замість п'єзоелектричних трубочок, як у Siemens, на друкуючих головках Epson, виконаних із структурованих скляних пластинок, укріплені невеликі п’єзо пластинки. Якщо до них прикласти електричну напругу, їхній діаметр незначно зміниться, але і цього буде досить, щоб вони зігнулися разом із пасивною скляною багатошаровою підкладкою подібно біметалічній пластині, що приведе до виникнення в каналі виштовхування барвника так само, як і у друкуючих головках із п’єзо трубочками.

У 1987 р. компанія Dataproducts запропонувала інший принцип використання п’єзо електриків для струминного друку, заснований на застосуванні пластинчастого п’єзо перетворювача. В наступні роки цей метод залишався порівняно маловідомим (причому не стільки через конструкцію на базі перетворювача, скільки через рідкого воскового чорнила, що застосовувалися у всіх струминних принтерах із пластинчастим п’єзо перетворювачем виробництва Epson), поки не з'явилася модель Stylus 800.

Відповідно до цього методу п’єзо перетворювач, що являє собою довгу плоску пластинку (ламель), розміщується за невеликим резервуаром із барвником. При впливі на ламель імпульсів напруги її довжина незначно змінюється, що призводить до сплесків тиску в середині резервуара, що, в свою чергу, виштовхує краплі із сопла-розпилювача.

Пластинчасті п’єзо перетворювачі сполучають переваги як плоских, так і трубчастих систем: високу частоту розпилення і компактну конструкцію. Сьогодні на друкуючі головки з п’єзо ламелями роблять ставку такі фірми, як Dataproduts, Tektronix і Epson.

На початку 1994 року Epson продемонструвала п’єзо технологію MACH (Multilayer Actuator Head - головка з багаторівневим виконавчим механізмом) у своєму новому струминному принтері моделі Stylus 800. Проте, і в п'єзоелектричних друкуючих головках MACH-головках застосовуються п’єзо ламелі. Правда, компанії Epson вдалося виготовити п’єзо ламелі одного ряду сопіл-розпилювачів в єдиному блоці (Multilayer). Таким чином, виявилося можливим ще зменшити розміри друкуючої головки, розмістити перетворювачі, канали і сопла-розпилювачі з дистанцією всього лише в 140 мкм і одночасно знизити виробничі витрати.