Simon Eccles saznaje više o glavama za inkjet ispis i baca pogled na sljedeću generaciju koja stvara valove u tiskarskoj industriji.

 

Drop-on-demand, kontinuirani inkjet, piezoelektrični, termalni, čvrsti, binarni, sivi tonovi. Sve su to pojmovi koji se olako koriste pri opisivanju inkjet pisača, a posebno njihovih vrsta glava za ispis.

Ako znate što znače, onda vam ovi pojmovi omogućuju prilično dobro predviđanje čemu služi pisač i kako će raditi. Ako ne znate, rijetko će se itko zaustaviti i objasniti ih.

Dakle, ovdje ćemo stati i objasniti ih. Neki od pojmova opisuju temeljni dizajn glava za ispis, drugi opisuju što rade ili kako rade. Neki se mogu udvostručiti za preciznije objašnjenje, poput piezo glave u sivim tonovima, drugi se međusobno isključuju – ne možete imati binarnu glavu u sivim tonovima.

Ovo je FESPA-in vodič za razbijanje žargona o glavama za inkjet ispis . Počnimo s tim što je uopće glava za ispis?

Komponenta inkjet pisača koja projicira kapljice tinte na medij. Ovo je vrlo precizna jedinica i njezina proizvodnja uključuje mnogo intelektualnog vlasništva (know-howa) i velika ulaganja u tvornice sa čistim sobama. Moderne glave za ispis često koriste tehnike proizvodnje (kao što su tankoslojni silicijski MEMS) koje imaju mnogo zajedničkog s izradom mikročipova.

Unutar tipične glave za ispis nalaze se upravljačka elektronika, dodaci za dovod tinte i barem jedna, a obično stotine komora za tintu koje vode do mlaznica, koje su rupe u ploči mlaznica.

Kanali za ulaz tinte široki su samo nekoliko desetaka mikrona, a mlaznice su obično 20-50 mikrona. Ljudska kosa ima promjer od otprilike 80 mikrona.

Većina glava za ispis koje se koriste u natpisima i drugim grafičkim primjenama imat će stotine mlaznica koje se pojedinačno kontroliraju za generiranje i projiciranje kapljica (vidi također „Kap na zahtjev“). Generiranje milijuna kapljica u prolazu glave i osiguravanje da one pogode medij na pravom mjestu zahtijeva vrlo naprednu elektroniku.

Neki inkjet pisači imaju jednu mlaznicu i izbacuju kontinuirani mlaz kapljica koje se skreću prema mediju ili od njega elektrostatskim pločama ili zračnim mlazovima. Obično se koriste u sustavima kodiranja i označavanja, a ne u grafici. Vidi Kontinuirani inkjet.

Iako postoje stotine proizvođača pisača diljem svijeta, svi oni nabavljaju glave za ispis od relativno malog broja specijaliziranih proizvođača, a zatim ih integriraju u same pisače kombinacijom nosača, elektronike, dovoda tinte, firmvera i upravljačkog softvera.

Samo nekolicina proizvođača pisača velikog formata ima vlastite tvornice glava za ispis, uključujući Canon , Epson/Seiko-Epson , Fujifilm (iako njegovu podružnicu Fujifilm Dimatix ), HP i Xerox .

Svi ostali kupuju glave za pisače ili surađuju s proizvođačima pisača. Većina gore spomenutih proizvođača isporučuje glave drugim proizvođačima na OEM osnovi (iako ponekad zadržavaju najnovije modele za sebe). Ostali proizvođači glava uključuju Konica Minolta , Kyocera , Panasonic , Ricoh , Toshiba TEC i Xaar .

Isporuka na zahtjev (DoD)

Ovo je općeniti naziv za vrstu glave za ispis koja se najčešće nalazi u modernim inkjet pisačima koji se koriste za visokokvalitetnu grafiku, uključujući sve pisače širokog formata koje ćete vidjeti na sajmovima FESPA i na ovoj web stranici.

Kapljice tinte na zahtjev (drop-on-demand) znači da mlaznice tinte generiraju i projiciraju kapljice tinte kada i gdje su potrebne za stvaranje traga na mediju. Izraz je uglavnom skovan kako bi se usporedio s ranijim glavama kontinuiranog protoka (vidi kontinuirani protok u nastavku).

Glave koje se nameću po potrebi dalje se dijele na termalne ili piezoelektrične tipove – vidi dolje.

Glava za tintni ispis koja projicira kontinuirani mlaz kapljica cijelo vrijeme rada pisača. Obično će postojati samo jedna mlaznica po glavi, ali niz glava može se koristiti za stvaranje šireg ispisnog pojasa.

Mlaz se skreće prema mediju ili od njega pomoću nabijenih metalnih ploča s elektrostatskim poljem ili (u slučaju Kodaka) precizno tempiranim udarima zraka. Neželjena tinta se skuplja u žlijebu za prihvat i može se filtrirati i vratiti u spremnik.

Danas se ove glave obično nalaze u sustavima za kodiranje i označavanje, a ne u sofisticiranim grafičkim pisačima.

Iznimka je Kodak Prosper obitelj glava za ispis koje koriste visoko razvijenu tehnologiju kontinuiranog inkjet ispisa pod nazivom Stream, koja daje vrlo visoku kvalitetu slike. Trenutno se Prosper i Stream ne koriste ni u jednom namjenskom pisaču za znakove i displeje.

To su bile prve vrste glava za ispis s drop-on-demand tehnologijom i korištene su u prvim stolnim inkjet pisačima početkom 1980-ih. Termalne glave za ispis su učinkovite i mogu dati vrlo visoku kvalitetu slike i brzine koje konkuriraju piezoelektričnim glavama, ali za razliku od piezo glava rade samo s tintama na bazi vode pa su obično ograničene na unutarnju primjenu.

HP-ove Latex tinte su iznimka: rade s HP termalnim glavama . Razlog je taj što imaju polimer koji se aktivira toplinom u vodenoj suspenziji, što je u redu za vanjsku upotrebu.

Termalnu tehnologiju izumili su neovisno i istovremeno 1970-ih tvrtka za tehnologiju glava pisača u Japanu i tvrtka Hewlett-Packard u SAD-u, koja je odlučila udružiti svoje patente umjesto da se međusobno bore.

Princip je da se element unutar komore za tintu u glavi za ispis brzo zagrijava do te mjere da tekuća tinta isparava i stvara mjehurić plina, koji se širi i istiskuje kapljicu tinte iz rupe (mlaznice) na jednom kraju komore.

Grijač se zatim isključuje, pa se mjehurić plina hladi, kondenzira i skuplja. Površinska napetost na mlaznici sprječava uvlačenje zraka unatrag, pa se umjesto toga u komoru iz dovodnih cijevi uvlači više tekuće tinte. Canon, suizumitelj termalnih glava, skovao je izraz Bubble jet zbog načina na koji rade.

Zasad ne postoje prave termalne glave za sive tonove, pa su sve binarne, što znači da su kapljice uvijek iste veličine. Međutim, HP je razvio uparene mlaznice različitih veličina koje donekle idu prema efektu sive skale.

Toplinska naprezanja brzo troše glave, pa su glave dizajnirane kao potrošni materijal, tako da se mogu lako i jeftino zamijeniti nakon nekoliko desetaka ili stotina radnih sati.

Često se nazivaju samo piezo glavama. Ove glave s funkcijom “drop-on-demand” počele su se pojavljivati u ranim pisačima velikog formata 1990-ih i revolucionirale su sektor. Po prvi put to je značilo da se tinte s otapalom i UV-sušenim tintama, koje su se izvorno povezivale sa sitotiskom, sada mogu digitalno tiskati.

Piezo glave temelje se na principu da se određena vrsta kristala (često olovni cirkonat titanat u inkjet pisačima, označen kao PZT) širi ili skuplja kada se kroz njega propusti električna struja i ponovno isključi. Ovo širenje/skupljanje koristi se kao osnova pumpe u komori za tintu.

Ovisno o konfiguraciji kristala (nazvanih “savijanje” ili “smicanje”), dvosmjerna ekspanzija ili uvlači tintu, a zatim je istiskuje iz komore putem mlaznice (Epson koristi ovo) ili stvara akustične tlačne valove koji imaju isti učinak, ali s manjom energijom (Xaar koristi ovo).

Električna struja se može vrlo brzo uključiti i isključiti, a širenje/skupljanje kristala je također gotovo trenutno, tako da postoji daleko veći prostor za kontrolu stvaranja točaka nego s termalnim glavama.

Između ostalog, to znači da neke piezo glave mogu generirati kapljice različite veličine iz iste komore i mlaznice, dajući različite gustoće tinte na mediju. To se naziva sivim glavama (vidi dolje).

Piezoelektrični efekt funkcionira s gotovo svakom tekućinom, tako da se piezo glave za ispis mogu izraditi za rukovanje tintama na bazi otapala, UV sušenim tintama (uključujući neke koje se koriste za 3D ispis) i vodenim tintama. Također se mogu koristiti za zahtjevne tekućine poput elektrovodljivih tinti, neprozirnih bijelih i metalnih tinti s velikim česticama, tinti za 3D ispis i tinti s promjenom faze koje su tekućina kada dođu do komore za tintu.

Piezo glave za ispis traju puno dulje od termalnih glava jer postoji manje toplinskog naprezanja, a piezo kristali se mogu proširiti/skupiti milijune puta. Piezo glava je obično namijenjena da traje cijeli vijek trajanja uređaja, sve dok ne dođe do fatalne blokade ili vanjskog oštećenja. Međutim, njihova izrada i kupnja su također znatno skuplji od termalnih glava, pa korisnici moraju uložiti više truda u njihovo održavanje.

Ovi pojmovi označavaju ispaljuje li glava za ispis sve kapljice iste veličine ili se one mogu na neki način mijenjati tako da se gustoća tinte koja dopire do medija može kontrolirati svjetlijim nijansama. U kombinaciji s tehnikama polutoniranja, sive skale mogu znatno proširiti tonski raspon inkjet pisača, a istovremeno omogućuju relativno umjerene razmake mlaznica ili manji broj prolaza.

Piezo glave za ispis izvorno su uvijek bile binarne, što znači da su generirale samo kapljice tinte iste veličine. Možete dobiti dobar raspon tonova s binarnom glavom korištenjem tehnika polutona, ali istaknuti tonovi mogu izgledati malo zrnasto osim ako ne koristite ultra fine razmake mlaznica (i/ili dodate dodatne, svjetlije tinte).

Tipične veličine binarnih kapljica su od 30 do 100 pikolitara. Moguće je postići manje kapljice za finije rezultate, ali to znači da je potrebno više prolaza kako bi se povećala gustoća punih područja u otisku, pa je ispis sporiji.

Sive glave mogu mijenjati gustoću pojedinačno ispisanih točaka, tako da kap može prikazati bilo što od 30% ili 50% do 100% boje. Prednost je u tome što niže rezolucije i manji broj prolaza glave mogu postići istu „efektivnu rezoluciju“ kao binarne glave s puno većim izvornim rezolucijama.

Na primjer, kaže se da rezolucija od 360 dpi s glavom u sivim tonovima daje isti učinak kao binarna rezolucija od 1000 dpi, što je onoliko dobro koliko vam je inače potrebno za fotografije i preklapanja čak i za gledanje izbliza.

Piezo glave mijenjaju veličine točaka pomoću nekoliko različitih metoda, obično ovisno o pojedinom proizvođaču i koje patente posjeduje ili želi izbjeći kršenje. Ovisno o preciznim metodama, dostupne su veličine kapljica od tri do .

Najmanja veličina na najfinijim glavama za ispis (često se koriste za fotografiju) je manja od 2 pikolitra). Za pisače za signalizaciju, veličine od 10 do 20 pikolitara su češće za najmanje kapljice, jer su brzina i pokrivenost važniji od kvalitete gledanja izbliza.

Termalna siva skala

Prave promjenjive veličine kapljica zasad su moguće samo s piezo glavama. Međutim, HP je razvio oblik sive skale za svoje termalne PageWide glave, nazvan High Definition Nozzle Architecture . Zasad se to koristi samo na njihovim ogromnim T-serijskim inkjet rolo strojevima za komercijalni tisak, a ne na širokoformatnim PageWide XL jednoprolaznim modelima koji se do sada uglavnom koriste za CAD i planske radove.

Iako su kapljice iz svake mlaznice uvijek iste veličine, u glavi za ispis vrlo blizu spaja veliku i malu mlaznicu i tretira ih kao jedan element za obradu slike. Zatim uzima dva para mlaznica i njima upravlja kao jednim elementom za obradu slike u sivim tonovima.

Ispaljivanjem različitih kombinacija dvije male i dvije velike mlaznice može se postići pet razina sive (zapravo je to bijela plus četiri razine). Razmak mlaznica HDNA je 2400 dpi, tako da parovi mlaznica imaju izvornu rezoluciju od 1200 dpi, a setovi sive skale su 600 dpi.

Daljnja kontrola gustoće moguća je korištenjem različitih boja tinte u velikim i malim mlaznicama (npr. cijan i svijetlo cijan). Setovi mlaznica također se mogu zasebno kontrolirati za veće brzine ili rezolucije, s manje sivih tonova.

 

Ovo je opis razmaka mlaznica, što znači stvarni broj kapljica tinte koje glava za ispis može proizvesti na određenom području. Industrija ih obično navodi kao točke po inču, a ne kao metričku mjeru. Dakle, ako je glava za ispis široka 1,5 inča (38 mm) i ima 540 mlaznica po svojoj širini, tada je izvorna rezolucija 360 dpi.

Mnogi inkjet pisači širokog formata grade slike u nizu preklapajućih prolaza, tako da na mediju može biti mnogo više kapljica po inču nego što sama izvorna rezolucija može dati. Što je veći dpi, to konačni ispis može više izgledati kao fotografija s kontinuiranim tonom.

Glave u sivim tonovima omogućuju stvaranje niza različitih gustoća točaka, dajući veći tonski raspon u usporedbi s binarnom glavom istog koraka mlaznice, što zauzvrat daje bolju simulaciju kontinuiranog tona.

Stoga je uobičajeno da proizvođači pisača u sivim tonovima govore o „ekvivalentnim“ rezolucijama, što znači da bi, na primjer, glava za ispis u sivim tonovima od 360 dpi mogla dati percipiranu kvalitetu ekvivalentnu binarnoj glavi od 1000 dpi.

Postoje i glave za ispis s vrlo visokim izvornim rezolucijama, kao što su Epsonove Micro Piezo PrecisionCore TFT glave (koje se koriste na SureColor pisačima) koje imaju izvornu rezoluciju od 600 dpi i pet veličina kapljica u rasponu od 1,5 do 23 pikolitra.

HP-ov PageWide HDNA, spomenut gore, ima razmak mlaznica od 2400 dpi izmjenom velikih i malih mlaznica, ali budući da se njima upravlja kao parovima, nativna rezolucija može se smatrati 1200 dpi.

Članovi industrije koji žele saznati više o HP i Epson kompletima i prednostima koje oni mogu ponuditi svojim tvrtkama mogu razgovarati sa stručnjacima iz tvrtki na sajmu FESPA 2017 , koji se održava od 8. do 12. svibnja na sajmu Hamburg Messe u Njemačkoj.

HP i Epson bit će dva od više od 700 brendova koji će biti prisutni na događaju, za koji se očekuje da će privući rekordan broj posjetitelja.

Za više informacija o sajmu FESPA 2017 posjetite: https://www.fespa2017.com . Posjetitelji mogu ostvariti besplatan ulaz na izložbu online registracijom uz navođenje referentnog koda: FESG702.