motiv

Hardware inkoustových tiskáren

Technologie inkoustového tisku prošla během posledních patnácti let bouřlivým rozvojem a expanzí. Z nesmělých jednobarevných začátků se tato technologie vyvinula ve velice sofistikované tiskové systémy. Kvalita tisku dnes předčí ostatní tiskové techniky, směle soupeří s klasickou halogenidostříbrnou fotografií a škála potiskovaných médií je ze všech tiskových technik zřejmě nejširší. V tomto seriálu bych rád přestavil nejnovější trendy zejména v oblasti vysoce kvalitního fotorealistického tisku a poukázal na některé problémy a omezení, kterým ještě musí tato technologie čelit. V prvním díle seriálu věnovaného inkoustovým tiskových technologiím se podrobněji podíváme na konstrukční principy.

Historicky úvod

Princip inkoustového tisku je obecně známý: tisková barva-inkoust je kontinuálně dodáván do tiskové hlavy. Ta vystřeluje mikroskopické kapičky inkoustu na potiskované médium, kde inkoust zasychá. Inkoustová tisková technologie zaznamenává v posledních letech spolu s rozvojem digitální fotografie nebývalý rozvoj. Fyzikální principy, na nichž technologie stojí, jsou ale popsané už relativně dlouhou dobu a leckdo možná bude překvapen stářím prvních inkoustových tiskáren.

Lord Rayleigh uveřejnil v roce 1878 práci s názvem „On the instability of jets“. Popsal v ní každému dobře známou skutečnost: proud kapaliny vystříknutý z tenké trysky má na počátku spojitý profil, ale po určitém čase se proud rozděluje a kapalina má tendenci se sbalit do jednotlivých kapek. Právě popis silových účinků na proud kapaliny je klíčem k inkoustovému tisku.

Trvalo více než 100 let, než v roce 1951 Siemens patentuje první tiskovou hlavu, která tiskla pomocí proudu inkoustu rozděleného do jednotlivých kapiček. Tato tisková hlava byla posléze úspěšně použita v přístroji Mingograph, který zaznamenával průběh elektrických signálů v grafické podobě na papír.

Následovalo uvedení mnoha průmyslových reprodukčních systémů, které všechny stály na tzv. kontinuálním inkjetovém principu. Od 70. let minulého století začaly těmto systémům velice úspěšně konkurovat systémy s řízenou generací inkoustových kapek – tzv. drop on demand systémy. Od 80. let jsme potom svědky masového nástupu inkoustové technologie do kanceláří a domácností, a posléze i rozšíření inkoustového tisku do oblasti fotografické reprodukce.

Výsledná kvalita inkoustového tisku je dána interakcí tří základních pilířů, na kterých tato technologie stojí:

  • vlastní tiskárna, tj. vlastnosti hardwaru a software ovladačů, které jej řídí,
  • použitá inkoustová sada, a
  • použité tiskové médium.

    Následující text respektuje toto dělení a věnuje se všem třem oblastem. Zvláštní pozornost si ale zaslouží téma archivní stálosti inkoustových výtisků. Do této oblasti přispívají všechny tři „pilíře“, a bude jí věnována pozornost v závěru.

    Hardwarové principy

    Jak bylo naznačeno v úvodu, existují dva základní technologické principy inkoustového tisku. Historicky starší je kontinuální systém tvorby inkoustových kapek. Ze zásobníku je inkoust přiváděn do generátoru kapek, ze kterého účinkem periodického tlakového působení inkoust vystřikuje mezi pár nabíjecích elektrod. V případě tzv. binary deflection systému jsou kapky selektivně elektrizovány a putují dále mezi pár deflekční elektrod, kde jsou nabité kapky účinkem elektrického pole vychýleny ze svého směru. Nenabité kapky pokračují ve své dráze a dopadají na potiskovaný materiál, zatímco odchýlené kapky jsou zachyceny a inkoust je recyklován do zásobníku.

    Vyspělejší varianta tohoto systému, tzv. multiple deflection, používá víceúrovňovou elektrizaci kapek. Nenabité kapky jsou v tomto případě recyklovány, zatímco kapky s různým nábojem jsou více či méně vychýleny z přímé dráhy a zacíleny na potiskované médium. Tak je možné do určité míry ovlivnit umístění kapky na potiskovaném médiu. Mimo jiné vzhledem k nutnosti recyklace inkoustu jsou oba popsané kontinuální systémy vesměs složitá zařízení, a proto se využívají spíše v průmyslových aplikacích.

    kontinuálná
    Princip kontinuálního inkjetu s 'binary deflection'
    multiple
    Princip inkjetu s 'multiple deflection'

    Naproti tomu systémy drop on demand jsou v dnešní podobě velmi jednoduché, levné a masově vyráběné. V případě termálního inkjetu je hnací silou pro tvorbu inkoustové kapičky tlak bublinky par rozpouštědla. Inkoust je ze zásobníku přiváděn do tiskové hlavy, která obsahuje topné tělísko v bezprostřední blízkosti trysky. Na topné tělísko jsou přiváděny periodické elektrické impulsy, které způsobí odpaření rozpouštědla a tlak rozpínající se bublinky potom vytlačí kapičku inkoustu z trysky. První systémy používaly konfiguraci tzv. side-shooter, při které je topné tělísko umístěné dále od ústí trysky. Novější systémy používají těsnější uspořádání, tzv. roof-shooter, ve kterém je topné tělísko naproti trysky. Při tomto uspořádání je veškerý inkoust nacházející se v mezi topným tělískem a tryskou vytlačen, a tak se eliminuje vznik sekundárních mikrokapiček, které potenciálně mohou snížit ostrost tisku.

    Princip termálního inkjetu
    Princip termálního inkjetu
    Umístění topného tělíska ~side shooter~
    Umístění topného tělíska 'side shooter'
    Umístění topného tělíska ~roof shooter~
    Umístění topného tělíska 'roof shooter'

    Piezoelektrické systémy využívají pro generaci kapek hydrodynamický tlak, který je vyvíjen piezoelektrickým prvkem. V tiskové hlavě se v bezprostřední blízkosti tiskových trysek nachází pružná membrána, které je mechanicky spojena s piezoelektrickým prvkem. Přivedením napěťových impulsu na piezoprvek se deformuje připojená membrána, a tím se mění objem prostoru mezi membránou a tryskami, čímž je inkoust vystřikován z tiskové hlavy. Podle způsobu deformace a pohybu, který piezoelektrický prvek vykonává, se rozlišují různě pojmenované konfigurace.

    Princip piezoelektrické tiskové hlavy
    Princip piezoelektrické tiskové hlavy

    Piezoelektrické systémy mají v porovnání s termálními několik zajímavých vlastností:

    • Jsou schopné „zpětného chodu“, tj. inkoust může být nasán zpět do trysky. Tak lze využít tzv. meniskový jev: pokud je hladina inkoustu v trysce nižší, dojde působením kapilárních sil k vytvoření vydutého profilu hladiny – menisku. Tento tvar potom přispívá k lepší definovanosti vytvořené kapičky. Navíc je možné eliminovat vznik parazitních mikrokapek právě zařazením „zpětného chodu“ bezprostředně poté, co hlavní kapka opustí ústí.

    • Jsou univerzálně použitelné s širokou škálou rozpouštědel. V případě termálních systémů je třeba vytvořit bublinku rozpouštědla, a tento požadavek omezuje výběr inkoustových rozpouštědel (např. není možné vytvořit bublinku v inkoustu na olejové nebo voskové bázi). Naproti tomu piezolelektická hlava pracuje v podstatě s libovolnou kapalinou splňující pouze viskozitní kritéria.

    technologicka mapa
    Pricipiální dělení inkoustového tisku

    Obecně lze říci, že v současné době dosáhl vývoj v oblasti hardware inkoustových tiskáren již stabilní fáze a lze předpokládat, ze další vývoj oblasti konvenčního tisku bude mít spíše evoluční charakter pozvolného zlepšování stávajících parametrů. Tím ovšem v žádném případě nelze vyloučit možnost revolučních vývojových kroků, jakým by např. mohlo širší být zavedení UV-inkoustů nebo on-line UV-lakování i do stolních inkoustových tiskáren

    Nehledě na velký prostor pro další vývoj nejenom v těchto naznačených oblastech, je možno konstatovat, že současný stav hardwarové části inkoustové technologie umožňuje tisk ve špičkové kvalitě, která v lecčem překonává klasickou halogenidostříbrnou fotografii. Rozlišení 5760 DPI a proměnlivá velikost inkoustové kapky od 1 pikolitru dává prostor pro zcela hladké a plynulé tonální přechody bez viditelného rastrování.

    Zatímco hardwarovou část technologie lze označit za vyspělou a v podstatě bezproblémovou, v dalších dvou oblastech, tj. v inkoustech a papírech, jsme svědky bouřlivého vývoje a pouze pomalého ustavování standardů. V dalším díle se proto podíváme blíže na aktuální problémy v těchto oblastech.

  • Petr Dzik
    Další články autora

    1   2   3   4   5   
    1 - výborný ... 3 - průměrný ... 5 - špatný

    Možná by vás mohlo zajímat


    aktuální akce


     

     

    Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace