چاپ‌گر جوهرافشان، نوعي چاپ‌گر رايانه‌اي است که با پاشيدن ذرات يک ماده مايع يا مذاب (که همان مرکب است) يک تصوير ديجيتال را خلق مي‌کند، چاپ‌گرهاي ليزري، متداول‌ترين نوع چاپ‌گرها بوده و شامل مدل‌هاي کوچک و ارزان‌قميت تا دستگاه‌هاي بزرگ گران‌قيمت و حرفه‌اي مي‌باشند. عقيده چاپ‌گر ليزري به قرن نوزدهم ميلادي باز مي‌گردد و اين فناوري براي اولين بار در دهه ۱۹۵۰ ميلادي مورد استفاده قرار گرفت. در اواخر دهه ۱۹۷۰ ميلادي، چاپ‌گرهاي ليزري مي‌توانستند تصاوير ديجيتالي توليدشده به وسيله رايانه‌ها را چاپ کنند که از مهم‌ترين آنها مي‌توان به چاپ‌گرهاي ساخت اپسون، hp و کانن اشاره کرد. در بازارهاي جهاني، چهار شرکت مهم در زمينه توليد انواع چاپ‌گرها وجود دارند که هميشه مبدع ابداعات نوين در اين زمينه بوده‌اند.

اين چهار شرکت عبارتند از:

• اپسون
• Hp
• کانن
• Lexmark

فناوري‌ها

در چاپ‌گرهاي جوهرافشان ازسه نوع فناوري مهم استفاده مي‌شود که در ذيل به تشريح آنها مي‌پردازيم.

1. جوهرافشان‌هاي حرارتي

اکثر مصرف‌کنندگان چاپ‌گرهاي جوهرافشان از کارتريج‌هاي چاپ به همراه مجموعه‌اي از اتاقک‌هاي حرارتي تشکيل شده به شيوه فتوليتوگرافي استفاده مي‌کنند. براي چاپ يک تصوير، چاپ‌گر مورد نظر با يک وقفه جريان مواجه مي‌شود که با گرم کردن عناصر حرارتي، يک انفجار بخار را در اتاقک به وجود مي‌آورد که تشکيل حبابي منجر مي‌شود که قطره مرکب را روي سطح چاپي (کاغذ) مي‌چسباند. تنش سطح مرکب به همراه انقباض حباب بخار، مرکب بيشتري را از طريق کانال باريکي که بر روي مخزن مرکب تعبيه شده است به داخل اتاقک مي‌فرستد.

مرکب مورد استفاده موسوم به مرکب‌هاي پايه آب و هد چاپ معمولاً ارزان‌تر ازساير فناوري‌هاي جوهرافشان مي‌باشند. اين اصل در سال ۱۹۷۷ ميلادي توسط «ايچير و اندو» يکي از مهندسين شرکت کانن کشف شد.

توجه داشته باشيد که جوهرافشان حرارتي با چاپ‌گر جوهرافشان که تصاوير را با گرم کردن کاغذ حرارتي چاپ مي‌کند، تفاوت دارد.

2. جوهرافشان‌هاي پيزوالکتريک

اکثر چاپ‌گرهاي جوهرافشان صنعتي و تجاري و بعضي از چاپ‌گرهاي مصرف‌کننده از يک ماده پيزوالکتريک استفاده مي‌کنند که در يک محفظه پر از مرکب، در پشت هر کي از نازل‌هايي قرار دارد که به جاي عنصر حرارتي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. هنگام اعمال ولتاژ مورد نظر، شکل يا اندازه ماده پيزوالکتريک تغيير مي‌کند که با فشار آوردن بر مايع مربوطه موجب مي‌شود که يک قطره مرکب از نازل خارج شود. اين مکانيسم همانند مکانيسم جوهرافشان حرارتي است، اما فشار مورد نياز تابع اصولي فيزيکي متفاوتي است. جوهرافشان پيزوالکتريک (که نام ديگر آن، پيزو مي‌باشد) در مقايسه با جوهرافشان‌هاي حرارتي يا مستمر، امکان استفاده از طيف گسترده‌تري از مرکب‌ها را به وجود مي‌آورد، اما هدهاي مختلف چاپ، بسيار پرهزينه هستند.

فناوري جوهرافشان پيزو غالباً در چاپ خطوط براي مشخص کردن محصولات (مثلاً استفاده از آنها قبل از مشخص کردن تاريخ) مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در اين حالت، هد، ثابت بوده و محصول مورد نظر به سرعت عبور مي‌کند. در ژوئن ۲۰۰۹ ميلادي، سريع‌ترين چاپ‌گر جوهرافشان دنيا موسوم به RISCO ComColor به بازار عرضه شد که توان چاپ ۱۵۰ صفحه A4 در دقيقه را دارد. البته اين ميزان در مورد چاپ يک‌رو و دوروي صفحه مي‌باشد.

3. شيوه جوهرافشان مستمر در تجارت براي علامت‌گذاري و رمزگذاري محصولات و بسته‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين عقيده براي اولين‌بار در سال ۱۸۶۷ ميلادي توسط «لرد کلوين» به ثبت رسيد. شرکت زيمنس، اولين شرکتي بود که براي اولين بار از اين فناوري در سال ۱۹۵۱ ميلادي استفاده کرد.

در فناوري جوهرافشان مستمر، يک پمپ پرفشار، مرکب مايع را از طريق يک نازل ميکروسکوپي به مخزن هدايت مي‌کند. يک کريستال پيزوالکتريک، امواج صوتي را به وجود مي‌آورد که با حرکت ارتعاشي خود موجب مي‌شود که بخار مايع با وقفه‌هاي زماني منظم به قطره تبديل شود که مي‌توان انتظار ۶۴۰۰۰ تا ۱۶۵۰۰۰ قطره در ثانيه را داشت. سپس قطره‌هاي مرکب به يک ميدان الکترواستاتيک وارد مي‌شوند که به وسيله شارژ الکترود، شکل مي‌گيرد. بسته به اندازه قطره مورد نظر، اين ميدان الکترواستاتيک، متفاوت است. اين حالت نتيجه شارژ کنترل شده و الکترواستاتيک هر قطره است. قطره‌هاي شارژ شده به وسيله يک يا چند قطره شارژ نشده از يکديگر تفکيک مي‌شوند تا وقفه الکترواستاتيک بين قطره‌هاي مجاور به حداقل برسد.

قطره‌هاي شارژ شده، پس از عبور از اين ميدان الکترواستاتيک براي چسبيدن بر روي سطح چاپي هدايت مي‌شوند، در غير اين‌صورت، براي استفاده مجدد به مخزن بازگردانده مي‌شوند. فناوري جوهرافشان مستمر، يکي از قديمي‌ترين فناوري‌هاي جوهرافشان محسوب مي‌شود. يکي از مزاياي اين فناوري، سرعت بسيار بالاي قطره‌هاي مرکب است که به حدود ۵۰ متر بر ثانيه مي‌رسد. يکي ديگر از مزاياي آن، کارکرد مناسب نازل است که هميشه مورد استفاده قرار مي‌گيرد؛ بنابراين، مي‌توان از حلال‌هاي فراري مانند الکل استفاده کرد که به چسبندگي بيشتر مرکب و خشک شدن سريع آن کمک مي‌کند.

مرکب‌هاي جوهرافشان

مشکل اصلي مرکب‌هاي جوهرافشان، تناقض شرايط عامل رنگ‌دهنده است که بر روي سطح چاپي باقي مي‌ماند.

چاپ‌گرهاي جوهرافشان روميزي که در دفاتر کار و منازل مورد استفاده قرار مي‌گيرند، از مرکب‌هاي مايعي استفاده مي‌کنند که ترکيبي از آب، گليکول و رنگ‌دانه مي‌باشند. توليد اين مرکب‌ها هزينه چنداني ندارد، اما کنترل آنها بر روي سطح چاپي دشوار است که غالباً مستلزم استفاده از يک پوشش مي‌باشد. مرکب‌هاي مايع عمدتاً در چاپ‌گرهاي داراي هد جوهرافشان حرارتي مورد استفاده قرار مي‌گيرند، زيرا علمکرد اين هدها نيازمند استفاده از آب است. از آن‌جا که مرکب‌هاي مايع غالباً وسيع‌ترين و روشن‌ترين دامنه رنگ را فراهم مي‌کنند، پس از چاپ، اگر يک روکش يا لمينيت بر روي آنها استفاده نشود، در مقابل آب مقاوم نيستند. اکثر مرکب‌هاي پايه رنگ، علي‌رغم گران بودن، هنگامي که در معرض نور قرار مي‌گيرند، به سرعت کدر مي‌شوند. مرکب‌هاي آبي پايه رنگ‌دانه نيز معمولاً گران‌قيمت هستند، اما طول عمر و مقاومت آنها در برابر نور فرابنفش بيشتر است.

بعضي از چاپ‌گرهاي حرفه‌اي لارج‌فرمت از مرکب‌هاي مايع استفاده مي‌کنند، اما امروزه اکثر آنها طيف گسترده‌تري از انواع مرکب را مورد استفاده قرار مي‌دهند.

مرکب‌هاي حلال

مهم‌ترين ترکيب اين مرکب‌ها ترکيبات آلي فرار و ترکيبات آلي شيميايي هستند که از فشار بخار بسيار بالايي برخوردار مي‌باشند. رنگي که با استفاده از اين رنگ‌دانه‌ها به دست مي‌آيد در مقابل خشک شدن مقاوم است. مهم‌ترين مزيت مرکب‌هاي حلال اين است که هزينه چنداني نداشته و چاپ انعطاف‌پذيري را موجب مي‌شوند که فاقد روکش وينيل بوده و براي چاپ تصاوير گرافيکي، بيلبوردها، بنرها، پوسترها و… مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

اما مهم‌ترين نقطه ضعف اين مرکب، بخار توليدشده توسط حلال است که بايد در حلال مورد استفاده، تفکيک شود. برخلاف بسياري از مرکب‌هاي مايع، سطوح چاپ شده با استفاده از مرکب‌هاي پايه حلال، معمولاً در مقابل آب و نور فرابنفش مقاوم هستند، بدون اين‌که نيازي به استفاده از يک روکش مخصوص باشد. سرعت بالاي چاپ در بسياري از چاپ‌گرهاي حلال مستلزم تجهيزات خشک‌کن است که معمولاً شامل ترکيبي از گرم‌کننده‌ها و دمنده‌ها مي‌باشد. سطح چاپي قبل و بعد از استفاده از مرکب توسط هدها بلافاصله گرم مي‌شود.

مرکب‌هاي حلال به دو گروه جداگانه تقسيم مي‌شوند:

• مرکب‌هاي حلال سخت

اين مرکب‌ها بدون نياز به روکش‌هاي ويژه، از طول عمر نسبتاً بالايي برخوردار هستند، اما براي جلوگيري از قرار گرفتن در معرض مواد سمي و خطرناک، بايد تجهيزات تهويه مناسبي تعبيه گردد.

• مرکب‌هاي حلال نرم

اين مرکب‌ها با وجودي که امنيتي همانند مرکب‌هاي مايع ندارند، در فضاهاي بسته و فاقد تهويه مناسب مناطق چاپي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اين گروه از مرکب‌ها در سال‌هاي اخير با استقبال فراواني روبرو شده‌اند، زيرا کيفيت رنگ و طول عمر آنها افزايش و قيمت آنها نيز کاهش يافته است.

• مرکب‌هاي UV

اين مرکب‌ها عموماً شامل مونومرهاي اکريليک هستند. پس از چاپ، اين مرکب در معرض نور فرابنفش قرار مي‌گيرد. مزيت مرکب‌هاي UV اين است که به سرعت خشک مي‌شوند و مي‌توان از آنها در طيف گسترده‌اي از مواد چاپي فاقد پوشش استفاده کرد. از جمله نقاط ضعف اين مرکب مي‌توان به قيمت بالاي آن اشاره نمود. با وجود پيشرفت‌هاي صورت گرفته در عرصه فناوري، در صورت استفاده از اين مرکب‌ها در يک سطح انعطاف‌پذير، احتمال شکننده بودن آنها وجود دارد. به طوري که غالباً از مرکب‌هاي UV در چاپ‌گرهاي مسطح استفاده مي‌شود که مرکب را بر روي سطوح چاپي مانند پلاستيک، چوب يا آلومينيوم چاپ مي‌کنند.

طراحي هد جوهرافشان

در طراحي هد جوهرافشان از دو شيوه طراحي استفاده مي‌شود:

• هد ثابت
• هد قابل تفکيک (جدا شدني)

هر يک از آنها داراي نقاط ضعف و قوت خاص خود مي‌باشند. اکثر جوهرافشان‌ها براي چاپ عکس مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

• هد ثابت

اين نوع هد، نوعي هد چاپ داخلي را ارائه مي‌کند که براي استفاده در تمام طول عمر چاپ‌گر طراحي مي‌شود. به اعتقاد کارشناسان، از آن‌جا که پس از هر بار اتمام مرکب، نيازي به جايگزيني و تعويض اين هد نمي‌باشد، مي‌توان هزينه‌ها را کاهش داد. هد ثابت نيازي به تنظيم ندارد. از سوي ديگر، اگر به اين هد آسيبي وارد شود، بايد تمام قطعات چاپ‌گر را تعويض نمود.

طرح‌هاي مختلفي از هد ثابت در بازار وجود دارند، اما نمي‌توان نمونه‌اي از آن را در چاپ‌گرهاي صنعتي و پلاترهاي لارج‌فرمت پيدا کرد. چاپ‌گرهاي داراي هد ثابت عمدتاً به وسيله شرکت‌هاي اپسون و کانن ساخته مي‌شوند. شرکت hp نيز مدل‌هاي معدودي از اين چاپ‌گرها را به بازار عرضه کرده است که از جمله آنها مي‌توان به photosmart 3310 اشاره کرد.

• هد قابل تفکيک

هد قابل تفکيک از نوعي هد چاپ استفاده مي‌کند که بخشي از يک کارتريج مرکب قابل تعويض محسوب مي‌شود. هر بار پس از اتمام کارتريج، تمام کارتريج و هد چاپ تعويض مي‌گردند.

مکانيسم‌هاي تميز کردن

دليل اصلي مشکلات مربوط به چاپ جوهرافشان، به خاطر خشک شدن مرکب بر روي نازل‌هاي هد چاپ است که موجب مي‌شود رنگ‌دانه‌ها و رنگ‌هاي خشک‌شده، يک مانع سخت و جامد را شکل دهند که مسير عبور ذرات ميکروسکوپي مرکب را مسدود مي‌کنند. اکثر چاپ‌گرها به گونه‌اي طراحي شده‌اند که اين مشکل را تا حد امکان کاهش دهند. اختلال در جريان برق يا کشيدن دو شاخه چاپ‌گر از پريز برق، هنگامي که از آن استفاده مي‌شود، مي‌تواند به بروز چنين مشکلي بر روي هد چاپ منجر شود.

براي از بين بردن اين خشکي، تقريباً تمام چاپ‌گرهاي جوهرافشان به مکانيسمي مجهز هستند که رطوبت هد چاپ را مجدداً مورد استفاده قرار دهند. به طور معمول، هيچ‌گونه مرکب خاصي که عاري از حلال‌ها باشد براي اين منظور وجود ندارد و در عوض، از خود مرکب براي مرطوب کردن مجدد هد چاپ استفاده مي‌شود. اکثر چاپ‌گرها به گونه‌اي هستند که تمام نازل‌ها در يک زمان عمل مي‌کنند و مرکب به بيرون پاشيده مي‌شود. پس از پاشيده شدن مرکب، يک تيغه کائوچويي در امتداد هد چاپ حرکت مي‌کند تا مجدداً آن را مرطوب نمايد.

پمپ مکش هوا

بعضي از چاپ‌گرها از يک پمپ مکش هوا استفاده مي‌کنند که به يک محفظه کائوچويي مجهز است که مرکب را از طريق يک کارتريج مخصوص، با حالت مکش به داخل مي‌کشد. مکانيسم اين پمپ مکش به طور گسترده در چاپ افست استفاده مي‌شود که پمپ مورد نظر به انتهاي شافت متصل مي‌گردد. اين پمپ فقط زماني باز مي‌شود که شافت به سمت عقب حرکت مي‌کند. با توجه به طرح هد داخلي، پمپ مکش نيز براي ورود مرکب به کانال‌هاي داخلي چاپ‌گر نيز ضروري مي‌باشد.

مرکب‌هاي حلال و مرکب‌هاي UV در چاپ‌گرهاي لارج‌فرمت شامل يک حالت تميز کردن دستي است که اپراتور را قادر مي‌سازد هدهاي چاپ را به شيوه دستي تميز کرده و تيغه‌هاي تميزکننده و ساير بخش‌هاي مورد استفاده در فرآيند تميز کردن خودکار را جايگزين کنند. حجم مرکب مورد استفاده در اين چاپ‌گرها غالباً به شيوه اسپري شدن صورت مي‌گيرد و بنابراين، توليد مرکب خشک در بسياري از مکان‌ها که از فرآيندهاي خودکار استفاده مي‌شود، براي تميز کردن مناسب نمي‌باشند.

مرکب مورد استفاده در فرآيند تميزکاري بايد تا حد امکان جمع‌آوري شود تا از نشت مرکب در سطح تحتاني چاپ‌گر جلوگيري گردد. در چاپ‌گرهاي ساخت شرکت hp براي اين منظور، از يک سيني پلاستيکي مخصوص در زير مخزن کارتريج و محل تميزکاري استفاده مي‌شود. در چاپ‌گرهاي اپسون، معمولاً يک پد فيبري بزرگ استفاده شده است که در زير منبع تغذيه کاغذ، در داخل يک محفظه مخصوص قرار دارد.

مرکب پیل شده

در چاپ‌گرهاي داراي چند سال طول عمر، از مرکب خشک شده براي تشکيل نوعي پيل استفاده مي‌شود که مي‌تواند بر روي هد چاپ جمع شود. بعضي از چاپ‌گرهاي بزرگ حرفه‌اي که از مرکب‌هاي حلال استفاده مي‌کنند براي جمع‌آوري مرکب‌ها و حلال‌هاي زائد مي‌توان از يک محفظه پلاستيکي قابل تعويض استفاده کرد که در صورت پر شدن، بايد آن را تخليه يا تعويض کرد. همچنين نوع مرکب مورد استفاده در چاپ‌گر مي‌تواند سرعت نازل‌هاي هد چاپ را نيز تحت‌تأثير قرار دهد.

از آن‌جا که برندهاي رسمي مرکب که از ساختار و فرمول استانداردي برخوردار هستند در هماهنگي مکانيسم چاپ‌گر بسيار حائز اهميت مي‌باشند، مرکب‌هاي معمولي را نمي‌توان دقيقاً با ترکيب برندهاي رسمي در چاپ‌گر استفاده کرد، زيرا ترکيب واقعي مرکب، يکي از اسرار تجاري هرشرکتي محسوب مي‌شود. برندهاي معمولي مرکب ممکن است بيش از حد فرار باشند که در اين‌صورت، رطوبت هد چاپ در خلال ذخيره‌سازي، حفظ مي‌شود که همين مسئله به کثيف شدن هد چاپ منجر مي‌گردد.

نوع ديگري از مرکب‌هي خشک‌کن نيز وجود دارند که در اکثر چاپ‌گرها مورد استفاده قرار مي‌گيرند. براي آن‌که مرکب بر روي کارتريج پاشيده شود، بايد مقداري هوا وارد گردد تا مرکب برداشته شده را جابجا کند. هوا از طريق يک تيوپ طويل و باريک به طول حدوداً ۱۰ سانتي‌متر وارد شده و در مخزن مرکب به سمت جلو و عقب حرکت مي‌کند. اين کانال، کاملاً طويل و باريک است تا ميزان رطوبت ناشي از تبخير را که از طريق تيوپ تخليه صورت مي‌گيرد کاهش دهد، اما گاهي اوقات، تبخير در داخل کارتريج مرکب رخ مي‌دهد. براي حل اين مشکل در مرکب‌هاي حلال که سريعاً خشک مي‌شوند، طراحي بسياري از کارتريج‌هاي چاپ‌گر لارج‌فرمت به گونه‌اي صورت مي‌گيرد که به موازات پاشيده شدن مرکب، نيازي به تيوپ تخليه نداشته باشند.

مزاياي جوهرافشان

جوهرافشان‌ها در مقايسه با چاپ‌گرهاي رنگي مصرفي اوليه، مزاياي متعددي دارند. عملکرد آنها در مقايسه با ساير چاپ‌گرها سر و صداي چنداني ندارد. اين چاپ‌گرها مي‌توانند جزئيات چاپي را با رزولوشن بالاتر و بهتري چاپ کنند و بسياري از مصرف‌کنندگان ترجيح مي‌دهند که براي چاپ عکس‌هاي خود از اين چاپ‌گرها استفاده کنند. چاپ‌گرهاي جوهرافشان در مقايسه با ساير فناوري‌هاي گران‌قيمت‌تر مانند موم حرارتي و چاپ‌گرهاي ليزري، حرارت کمتري توليد کرده و استفاده از آنها نيز مقرون به صرفه‌تر است.

در بعضي از چاپ‌گرهاي جوهرافشان مي‌توان از مرکب‌هاي تک‌رنگ استفاده مي‌شود که توسط توليدکننده چاپ‌گر يا تأمين‌کننده ثالث تأمين مي‌شود. اين مسائل موجب مي‌شوند که چاپ‌گرهاي جوهرافشان را هم‌رديف ساير چاپ‌گرهاي مهم و اساسي قرار داد.

نقاط ضعف چاپ‌گرهاي جوهرافشان

از جمله نقاط ضعف چاپ‌گرهاي جوهرافشان مي‌توان به موارد زير اشاره کرد:

1. هزينه مرکب مصرفي در آنها بالاست.
2. بسياري از کارتريج‌هاي هوشمند مرکب حاوي ريزتراشه‌اي هستند که ميزان مرکب موجود در چاپ‌گر را تخمين مي‌زند. البته گاهي اوقات اين ميزان به صورت اشتباه نمايش داده مي‌شود يا ممکن است اطلاعاتي نادرست در مورد پر يا خالي بودن کارتريج در اختيار کاربر قرار گيرد. در بعضي موارد، مي‌توان اين پيغام‌ها را ناديده گرفت، اما بعضي از چاپ‌گرهاي جوهرافشان، توان چاپ با کارتريجي را ندارد که خودش اعلام مي‌کند که خالي است.
3. طول عمر چاپ جوهرافشان در اين چاپ‌گرها محدود است که پس از آن ممکن است رنگ و کيفيت اثر چاپ شده نيز تغيير کند. از سوي ديگر، چاپ صورت گرفته با استفاده از چاپ‌گرهاي پايه حلال ممکن است طول عمري معادل چند سال داشته باشند، حتي اگر در معرض نور خورشيد قرار گيرند.
4. از آن‌جا که در اکثر چاپ‌گرهاي جوهرافشان از مرکب‌هاي پايه آب استفاده مي‌شود، به منظور اجتناب از هرگونه نقصي در اثر چاپ شده، بايد مراقبت‌هاي ويژه‌اي به عمل آورد.

مهتاب موید