Tisková hlava je základem každé inkoustové tiskárny, ale většina tiskáren ji bere v úvahu pouze tehdy, když nefunguje podle očekávání. Sonja Angerer se s vámi podělí o 10 nejčastějších otázek pro začátečníky i profesionály týkajících se inkoustových tiskových hlav a o to, jak najít tu správnou tiskovou hlavu pro vaše podnikání a potřeby.

1. Jak dlouho existují inkoustové tiskové hlavy?

První funkční digitální tiskárny s inkoustovými hlavami uvedla na trh společnost IBM na počátku 70. let. Byly však určeny pouze pro průmyslové použití. V polovině 80. let uvedly společnosti HP a Epson na trh inkoustové tiskárny pro každodenní kancelářské použití. Zpočátku byly tiskárny ještě černobílé, ale koncem 80. let byly představeny první barevné tiskárny, které pracovaly s papírem až do formátu A3. Na konci 90. let, kdy se začal používat digitální velkoformátový tisk, se inkoustové tiskové hlavy staly výkonnějšími a bylo jich třeba do tiskárny zabudovat mnoho, aby umožnily vícebarevný tisk.

2. Kde se používají tiskové hlavy CIJ?

První inkoustové tiskárny používaly proces kontinuálního inkoustového tisku (CIJ), známý také jako kontinuální tok nebo kontinuální kapání. Trysky vytvářejí nepřetržitý proud kapiček inkoustu, které procházejí elektrickým polem, jež kapičky podle potřeby vychyluje nebo zachycuje. Kapky, které nejsou pro tisk potřeba, se přesměrují do sběrné nádoby a nakonec se znovu použijí.

Tisk CIJ využívá vysokou rychlost s velmi jemnými a rovnoměrnými kapičkami, ale spotřeba inkoustu je obvykle vyšší než u inkoustového tisku DoD. Proto se používají pro rychlý tisk adres nebo jednoduchých štítků a také pro některé průmyslové aplikace.

3. Co je inkoustový tisk DoD?

U inkoustových tiskových hlav DoD (drop-on-demand) se každá kapka vyprodukovaná z trysky dostane i na podklad. U termálního inkoustového tisku a bublinkového tisku se kapka vytváří zahříváním inkoustu v trysce. V piezoelektrických inkoustových hlavách se tak děje pomocí krystalu, který je aktivován elektřinou. V grafickém průmyslu a u kancelářských tiskáren se nejčastěji používá inkoustový tisk DoD.

4. Jak fungují piezoelektrické inkoustové tiskové hlavy?

Piezoelektrické inkoustové tiskové hlavy využívají piezoelektrické krystaly, které se ohýbají po přivedení elektrického napětí. Tím se zmenší velikost inkoustové komory a vytlačí kapku z trysky. Tuto techniku vyvinula společnost Epson koncem 80. let 20. století a umožňuje dosáhnout vysoké přesnosti a spolehlivosti tiskových hlav. Piezoelektrické inkoustové tiskové hlavy mohou také vytvářet různé velikosti kapek. Vyrábějí je mimo jiné společnosti Epson, Fujifilm, Konica Minolta, Kyocera, Toshiba a Xaar.

V piezoelektrických hlavách lze použít mnoho různých složení inkoustu. To proto, že inkoust není třeba vařit. Díky tomu jsou vhodné i složky citlivé na teplo a vysoce těkavé, které jsou u termálního inkoustového tisku problematické.

Obrázek: S. Angerer

5. Jaké jsou vlastnosti termálních inkoustových hlav?

Termoinkoustové tiskové hlavy používají malý ohřívač, který odpařuje inkoust v komoře trysky. Tím se vytvoří bublina, která vytlačí kapku z trysky. Základní princip byl patentován téměř současně společnostmi HP a Canon koncem 70. let 20. století. Technické detaily mezi tiskovými hlavami Canon Bubble Jet(video) a HP Thermo Inkjet se však liší.

Termální inkoustové tiskové hlavy jsou obecně levnější a snadněji se vyrábějí než piezoelektrické inkoustové tiskové hlavy. Mají však kratší životnost a obvykle mohou produkovat pouze jednu velikost kapiček. Variantou termálního inkoustového tisku je také technologie Pagewide společnosti HP(video).

6. Co je to tisková hlava pro tisk v odstínech šedi?

Tiskovým hlavám ve stupních šedi se také říká „proměnlivé body“, protože umožňují jemné odstupňování a přesné detaily bez dalších průchodů hlavou. Za tímto účelem emitují kapičky inkoustu v různých objemech. V závislosti na modelu se objem pohybuje od několika pikolitrů až po více než 50 pl.

Různé velikosti kapek umožňují lepší kvalitu obrazu pro lidské oko při stejné fyzické hustotě trysek. Například ostré hrany nebo písmena vypadají hladší a příjemnější díky nastavení menších kapek. K vnímané kvalitě obrazu přispívá také přesnost umístění a rovnoměrnost kapiček, jejich minimální a maximální velikost, počet tiskových barev a pozorovací vzdálenost. Tiskové hlavy pro tisk ve stupních šedi obvykle využívají piezoelektrickou technologii.

7. Co dělá „binární“ inkoustová tisková hlava?

Binární inkoustové tiskové hlavy nabízejí pouze dvě možnosti: kapičky nebo žádné kapičky. To znamená, že každá kapka má stejnou velikost. Čím menší je kapka, tím pomalejší (ale přesnější) je tiskárna. Je to proto, že při velmi malých kapičkách je zapotřebí více průchodů hlavy na jeden motiv. Binární hlavy se často používají pro průmyslový inkoustový tisk, protože mohou rychle nanášet větší množství kapaliny, například laku nebo základního nátěru.

8. Jaké jsou výhody tiskových hlav MEMS?

MEMS je zkratka pro mikroelektromechanický systém, tj. jakýkoli systém, jehož součásti mají rozměry 1 mikrometr.

Když se mluví o inkoustových tiskových hlavách, používá se termín MEMS pro označení výrobního procesu podobného počítačovým čipům na bázi křemíku. Z tohoto důvodu se jim také říká Si-MEMS nebo tenkovrstvé / tenkovrstvé inkoustové tiskárny. První tiskové hlavy Si-MEMS byly určeny pro kancelářské tiskárny a domácí zařízení s termální nebo bublinkovou technologií.

V současné době existují také piezoelektrické hlavy vyrobené z křemíkových destiček, například hlavy Epson PrecisionCore(video).

9. Jaký je rozdíl mezi jednoprůchodovými a víceprůchodovými hlavami?

To, zda se tiskárna nazývá jednoprůchodová nebo víceprůchodová, závisí na celém tiskovém procesu, nikoli pouze na inkoustových hlavách. U víceprůchodového tisku se tisková jednotka pohybuje několikrát nad místem na podkladu. V důsledku toho lze použít méně produktivní inkoustové tiskové hlavy. Při jednoprůchodovém tisku, kdy substrát prochází kolmo pod tlakovým paprskem, tak tiskový paprsek projde každým místem substrátu pouze jednou.

Při jednoprůchodovém tisku se používají především barvy na vodní bázi pro tisk na papír a vlnitou lepenku a také pro tisk přímo na textil. Jednoprůchodové tiskárny EFI řady Nozomi(video) však pracují s inkousty vytvrzovanými UV zářením. Víceprůchodový tisk je vhodný pro inkousty na bázi vody, rozpouštědel, latexu nebo UV-trvanlivé barvy.

10. Mají laserové tiskárny tiskové hlavy?

Laserové nebo tonerové tiskárny nemají tiskové hlavy. Laserový paprsek směřuje staticky nabitý válec, takže odstraňuje náboj v místech, kde by neměl být aplikován toner. Takto připravený tiskový válec přenáší částice na podklad a fixuje je teplem(video).

Hledání správné tiskové hlavy

Zatímco tiskové hlavy lze zakoupit samostatně, u tiskáren je to spojení mezi inkoustovou tiskovou hlavou, ovládáním, mechanikou a softwarem, které je rozhodující. Proto jsou digitální tiskové stroje dodávány s předdefinovanými tiskovými hlavami. Jejich konfiguraci nelze měnit. Proto lze používat pouze inkousty schválené pro tiskovou hlavu instalovanou ve stroji.

Piezoelektrické tiskové hlavy jsou obvykle dražší a mají delší životnost než termální tiskové hlavy. U některých tiskáren se termoinkoustové hlavy vyměňují společně s inkoustovou nádržkou. Obecně platí, že čím více tiskových hlav je instalováno, tím vyšší jsou její celkové náklady na vlastnictví (TCO).

Náklady na skutečnou výměnu inkoustové tiskové hlavy však závisí na mnoha dalších faktorech: Může inkoustovou tiskovou hlavu instalovat a seřídit obsluha v terénu? Musí být zapojen technik výrobce? Lze tiskové hlavy regenerovat a případně znovu použít? Jedná se o model tiskové hlavy, který je na trhu velmi rozšířený, a lze jej tedy také získat z mnoha zdrojů?

Tiskaři by se proto měli i nadále obracet na výrobce nebo specializované prodejce.