Simon Eccles vind meer uit oor inkstraaldrukkoppe en kyk na die volgende generasie wat opslae maak in die drukkersbedryf.

 

Druppel-op-aanvraag, deurlopende inkspuit, piezo-elektries, termies, solied, binêr, grysskaal. Dit is alles terme wat liggies gebruik word wanneer inkspuitdrukkers beskryf word, en spesifiek hul drukkoptipes.

As jy weet wat hulle beteken, laat hierdie terme jou redelik goed voorspel waarvoor die drukker is en hoe dit sal werk. Indien nie, is dit skaars dat enigiemand stop en dit verduidelik.

So hier is waar ons stop en hulle verduidelik. Sommige van die terme beskryf die fundamentele ontwerp van drukkoppe, ander beskryf wat hulle doen of hoe hulle werk. Sommige kan verdubbel vir ‘n meer presiese verduideliking, soos ‘n piezo-grysskaalkop, ander is onderling uitsluitend – jy kan nie ‘n binêre grysskaalkop hê nie.

Dit is dan FESPA se gids vir die ontrafeling van jargon in inkstraaldrukkoppe . Begin met wat ‘n drukkop in elk geval is?

Die komponent van ‘n inkstraaldrukker wat druppels ink op die media projekteer. Dit is ‘n eenheid met baie hoë presisie en die vervaardiging daarvan behels baie intellektuele eiendom (kennis) en swaar belegging in skoonkamerfabrieke. Moderne drukkoppe gebruik dikwels vervaardigingstegnieke (soos dunfilm-silikon MEMS) wat baie gemeen het met mikroskyfie-vervaardiging.

Binne-in ‘n tipiese drukkop is daar drywerelektronika, inktoevoer-aanhegsels, en ten minste een en gewoonlik honderde inkkamers wat na spuitstukke lei, wat gate in die spuitstukplaat is.

Die ink-invoerkanale is slegs ‘n paar tiene mikron breed en die spuitstukke is tipies 20-50 mikron. ‘n Menslike haar is ongeveer 80 mikron breed.

Die meeste drukkoppe wat in naamborde en ander grafiese toepassings gebruik word, sal honderde spuitstukke hê wat individueel beheer word om druppels te genereer en te projekteer (sien ook “Druppels op Aanvraag”). Om miljoene druppels in ‘n enkele beweging van die kop te genereer en seker te maak dat hulle die media op die regte plek tref, verg baie gevorderde elektronika.

Sommige inkspuitmasjiene het ‘n enkele spuitstuk en projekteer ‘n deurlopende stroom druppels, wat na of weg van die media afgebuig word deur elektrostatiese plate of lugstrale. Hierdie word gewoonlik in kodering- en merkstelsels eerder as grafika gebruik. Sien Deurlopende Inkspuit.

Alhoewel daar honderde drukkervervaardigers wêreldwyd is, verkry hulle almal hul drukkoppe van ‘n relatief klein aantal spesialisvervaardigers, en integreer dit dan in die drukkers self met ‘n kombinasie van monteerstukke, elektronika, inktoevoer, firmware en drywersagteware.

Slegs ‘n handjievol grootformaat-drukkervervaardigers het hul eie drukkopfabrieke, insluitend Canon , Epson/Seiko-Epson , Fujifilm (alhoewel sy filiaal Fujifilm Dimatix ), HP en Xerox .

Al die ander koop koppe in of bedryf gesamentlike ondernemings met drukkervervaardigers. Die meeste van die vervaardigers wat hierbo genoem word, sal koppe aan ander vervaardigers op ‘n OEM-basis verskaf (alhoewel hulle soms die nuutste modelle vir hulself hou). Ander kopvervaardigers sluit in Konica Minolta , Kyocera , Panasonic , Ricoh , Toshiba TEC en Xaar .

Drop-on-demand (DoD)

Dit is ‘n algemene term vir die tipe drukkop wat meestal in moderne inkspuitmasjiene voorkom wat vir hoëgehalte-grafika gebruik word, insluitend al die grootformaatdrukkers wat jy by FESPA-skoue en op hierdie webwerf sal sien.

Druppel-op-aanvraag beteken dat inkspuitpunte inkdruppels genereer en projekteer wanneer en waar dit nodig is om ‘n merk op die media te produseer. Die term is hoofsaaklik geskep om te kontrasteer met die vroeëre deurlopende vloei-tipe koppe (sien deurlopende vloei hieronder).

Drop-on-demand-koppe word verder onderverdeel in termiese of piezo-elektriese tipes – sien hieronder.

‘n Inkstraaldrukkop wat ‘n deurlopende stroom druppels projekteer terwyl die drukker loop. Normaalweg sal daar slegs een spuitstuk per kop wees, maar ‘n reeks koppe kan gebruik word om ‘n wyer drukbaan op te bou.

Die stroom word na of weg van die media afgebuig deur óf gelaaide metaalplate met ‘n elektrostatiese veld, óf (in die geval van Kodak) deur presies getimede lugstote. Ongewenste ink word in ‘n opvanggoot versamel en kan gefiltreer en na die stoortenk teruggevoer word.

Vandag word hierdie koppe gewoonlik in kodering- en merkstelsels gevind eerder as in gesofistikeerde grafiese drukkers.

Die uitsondering is die Kodak Prosper-reeks drukkoppe wat ‘n hoogs ontwikkelde deurlopende inkspuittegnologie genaamd Stream gebruik, wat baie hoë beeldkwaliteit lewer. Tans word Prosper en Stream nie in enige toegewyde teken- en vertoontipe drukkers gebruik nie.

Dit was die eerste tipe drukkoppe wat op aanvraag afgelaai kan word en is in die vroeë 1980’s in die eerste lessenaar-inkjetdrukker gebruik. Termiese drukkoppe is doeltreffend en kan baie hoë beeldkwaliteit en snelhede lewer wat met piezo-elektriese koppe meeding, maar anders as piezo werk hulle slegs met watergebaseerde ink, dus is hulle gewoonlik beperk tot binnenshuise toepassings.

HP se Latex-ink is ‘n uitsondering: hulle werk met HP termiese koppe . Die rede is dat hulle ‘n hitte-geaktiveerde polimeer in ‘n watersuspensie het wat goed is vir buiteluggebruik.

Termiese tegnologie is onafhanklik en gelyktydig in die 1970’s uitgevind deur drukkoptegnologieë in Japan en Hewlett-Packard in die VSA, wat besluit het om hul patente saam te voeg eerder as om mekaar te beveg.

Die beginsel is dat ‘n element binne ‘n inkkamer in die drukkop vinnig verhit word tot die punt dat die vloeibare ink verdamp en ‘n gasborrel vorm, wat uitsit en ‘n druppel ink uit ‘n gat (die spuitstuk) aan die een kant van die kamer forseer.

Die hitte-element word dan afgeskakel, sodat die gasborrel afkoel, kondenseer en saamtrek. Oppervlakspanning by die spuitstuk verhoed dat lug agteruit ingetrek word, so in plaas daarvan word meer vloeibare ink vanaf die toevoerpype in die kamer ingetrek. Canon, mede-uitvinder van termiese koppe, het die term “Borrelstraal” geskep as gevolg van die manier waarop hulle werk.

Tot dusver is daar geen ware grysskaal-termiese koppe nie, so hulle is almal binêr, wat beteken dat die druppels altyd dieselfde grootte is. HP het egter gepaarde spuitstukke van verskillende groottes ontwikkel wat ietwat bydra tot ‘n grysskaaleffek.

Die termiese spanning slyt die koppe vinnig uit, daarom is die koppe ontwerp om verbruiksgoedere te wees, sodat hulle maklik en goedkoop na ‘n paar tiene of honderde bedryfsure vervang kan word.

Dikwels net piezo-koppe genoem. Hierdie koppe wat op aanvraag gedruk word, het in die 1990’s in vroeë grootformaatdrukkers begin verskyn en die sektor gerevolusioneer. Vir die eerste keer het dit beteken dat oplosmiddel- en UV-uitgeharde ink wat oorspronklik met skermprosesdrukwerk geassosieer is, nou digitaal gedruk kon word.

Piezo-koppe is almal gebaseer op die beginsel dat ‘n spesifieke tipe kristal (dikwels loodsirkonaattitanaat in inkspuitdrukke, geskryf as PZT) uitsit of saamtrek wanneer ‘n elektriese stroom daardeur gelei en weer afgeskakel word. Hierdie uitsetting/sametrekking word gebruik as die basis van ‘n pomp in die inkkamer.

Afhangende van die konfigurasie van die kristalle (genoem “buig”- of “skuif”-modusse), trek ‘n tweerigting-uitbreiding ink in en forseer dit dan uit die kamer via die spuitstuk (Epson gebruik dit), of dit skep akoestiese drukgolwe wat dieselfde effek het, maar met minder energie (Xaar gebruik dit).

Die elektriese stroom kan baie vinnig aan- en afgeskakel word en die uitsetting/sametrekking van die kristal is eweneens amper oombliklik, dus is daar baie meer ruimte vir die beheer van puntvorming as met termiese koppe.

Dit beteken onder andere dat sommige piezo-koppe druppels van veranderlike grootte uit dieselfde kamer en spuitstuk kan genereer, wat verskillende inkdigthede op die media gee. Hierdie word grysskaalkoppe genoem (sien hieronder).

Die piezo-elektriese effek werk met so te sê enige vloeistof, dus kan piezo-drukkoppe gebou word om oplosmiddelgebaseerde ink, UV-geharde ink (insluitend sommige wat vir 3D-drukwerk gebruik word) en waterige ink te hanteer. Hulle kan ook gebruik word vir uitdagende vloeistowwe soos elektrogeleidende ink, ondeursigtige wit en metaalagtige ink met groot deeltjies, 3D-drukink en faseveranderingsink wat ‘n vloeistof is wanneer hulle die inkkamer bereik.

Piezo-drukkoppe hou baie langer as termiese koppe omdat daar minder termiese spanning is en die piezo-kristalle miljoene kere kan uitbrei/kontrakteer. ‘n Piezo-kop is normaalweg bedoel om vir die leeftyd van die masjien te hou, solank daar geen noodlottige blokkasie of eksterne skade is nie. Hulle kos egter ook aansienlik meer om te maak en te koop as termiese koppe, so gebruikers moet meer moeite doen om hulle te onderhou.

Hierdie terme dui aan of die drukkop druppels van dieselfde grootte afvuur, of of hulle op een of ander manier gevarieer kan word sodat die digtheid van die ink wat die media bereik, met ligter skakerings beheer kan word. Gekombineer met halftoontegnieke kan grysskaal die toonbereik van ‘n inkspuit aansienlik uitbrei, terwyl relatief beskeie spuitstukafstande of minder deurgange gebruik kan word.

Piezo-drukkoppe was oorspronklik altyd binêr, wat beteken dat hulle slegs inkdruppels van dieselfde grootte sou genereer. Jy kan ‘n goeie reeks kleure van ‘n binêre kop kry deur halftoontegnieke te gebruik, maar hoogtepunte kan ‘n bietjie korrelrig lyk tensy jy ultrafyn spuitstukhoogtes gebruik (en/of ekstra, ligter gekleurde ink byvoeg).

Tipiese binêre druppelgroottes is van 30 tot 100 pikoliter. Dit is moontlik om kleiner druppels vir fyner resultate te verkry, maar dit beteken dat meer bewegings nodig is om die digtheid van soliede areas in die afdruk op te bou, dus is die drukwerk stadiger.

Grysskaalkoppe kan die digtheid van individueel gedrukte kolletjies wissel, so ‘n druppel kan enigiets van 30% of 50% tot 100% kleur wys. Die voordeel is dat laer resolusies en minder koppasse dieselfde “effektiewe resolusie” kan bereik as binêre koppe met baie hoër oorspronklike resolusies.

Byvoorbeeld, ‘n resolusie van 360 dpi met ‘n grysskaalkop gee glo dieselfde effek as 1 000 dpi binêr, wat so goed is as wat jy normaalweg ooit vir foto’s en mengsels nodig sal hê, selfs vir nabyskouing.

Piezo-koppe varieer die puntgroottes deur verskeie metodes, gewoonlik afhangende van die individuele vervaardiger en watter patente dit besit of wil hê om inbreuk te vermy. Afhangende van die presiese metodes, kan daar tussen drie en grootte druppelgroottes beskikbaar wees.

Die kleinste grootte op die beste drukkoppe (dikwels vir fotografie gebruik) is minder as 2 pikoliter. Vir naamborddrukkers is groottes van 10 tot 20 pikoliter meer algemeen vir die kleinste druppels, aangesien spoed en dekking meer saak maak as die kwaliteit van naby.

Termiese grysskaal

Ware veranderlike druppelgroottes is tot dusver slegs moontlik met piezo-koppe. HP het egter ‘n vorm van grysskaal vir sy termiese PageWide-koppe ontwikkel, genaamd High Definition Nozzle Architecture . Tot dusver word dit slegs op sy groot T-reeks inkstraal-webperse vir kommersiële drukwerk gebruik, en nie op die wye formaat PageWide XL enkeldeurgangmodelle wat tot dusver hoofsaaklik vir CAD en planwerk gebruik word nie.

Alhoewel die druppels altyd dieselfde grootte is van elke spuitstuk, koppel dit ‘n groot en ‘n klein spuitstuk baie nou saam in die drukkop en behandel hulle as een beeldelement. Dit neem dan twee pare spuitstukke en beheer hulle as ‘n enkele beeldelement vir grysskaaldoeleindes.

Deur verskillende kombinasies van twee klein en twee groot spuitstukke te gebruik, kan vyf grysvlakke bereik word (eintlik is dit wit plus vier vlakke). Die HDNA-spuitstukafstand is 2 400 dpi, dus het die spuitstukpare ‘n oorspronklike resolusie van 1 200 dpi en die grysskaalstelle is 600 dpi.

Verdere digtheidsbeheer is moontlik deur verskillende inkkleure in die groot en klein spuitstukke te gebruik (bv. siaan en ligsiaan). Die spuitstukstelle kan ook afsonderlik beheer word vir hoër snelhede of resolusies, met minder grysvlakke.

 

Dit is ‘n beskrywing van die spuitstukafstand, wat beteken die werklike aantal inkdruppels wat ‘n drukkop oor ‘n gegewe area kan produseer. Die bedryf noem dit gewoonlik as kolletjies per duim, eerder as ‘n metrieke maatstaf. Dus, as ‘n drukkop 1.5 duim (38 mm) breed is en 540 spuitstukke oor sy breedte het, dan is die oorspronklike resolusie 360 dpi.

Baie grootformaat-inkspuitdrukker bou beelde op in ‘n reeks oorvleuelende bewegings, so daar kan baie meer druppels per duim op die media wees as wat die oorspronklike resolusie alleen kan gee. Hoe hoër die dpi, hoe meer kan die finale afdruk soos ‘n deurlopende toonfoto lyk.

Grysskaalkoppe laat ‘n reeks verskillende puntdigthede toe om geskep te word, wat ‘n groter toonbereik gee in vergelyking met ‘n binêre kop van dieselfde spuitstukhoogte, wat weer ‘n beter simulasie van deurlopende toon gee.

Dit is dus algemeen vir grysskaaldrukkervervaardigers om te praat oor “ekwivalente” resolusies, wat byvoorbeeld beteken dat ‘n 360 dpi grysskaalkop die waargenome kwaliteit-ekwivalent van ‘n 1 000 dpi binêre kop kan gee.

Daar is ook drukkoppe met baie hoë oorspronklike resolusies, soos Epson se Micro Piezo PrecisionCore TFT-koppe (wat op hul SureColor-drukkers gebruik word) wat ‘n oorspronklike resolusie van 600 dpi en vyf druppelgroottes het wat wissel van 1,5 tot 23 pikoliter.

HP se PageWide HDNA, soos hierbo genoem, het ‘n spuitstukafstand van 2 400 dpi deur groot en klein spuitstukke af te wissel, maar aangesien hulle as pare beheer word, kan die oorspronklike resolusie as 1 200 dpi beskou word.

Lede van die bedryf wat graag meer wil leer oor HP- en Epson-stelle en die voordele wat hulle aan hul besighede kan bied, kan met kundiges van die maatskappye gesels by FESPA 2017 , wat van 8-12 Mei by die Hamburg Messe in Duitsland plaasvind.

HP en Epson sal twee van meer as 700 handelsmerke wees wat ‘n teenwoordigheid by die geleentheid sal hê, wat na verwagting ‘n rekordgetal besoekers sal lok.

Om meer uit te vind oor FESPA 2017 , besoek: https://www.fespa2017.com . Besoekers kan gratis toegang tot die uitstalling kry deur aanlyn te registreer en verwysingskode: FESG702 aan te haal.