La testina di stampa è il cuore di ogni stampante a getto d’inchiostro, ma molti stampatori la considerano solo quando non funziona come previsto. Sonja Angerer condivide le 10 domande più importanti per i principianti e i professionisti sulle testine di stampa a getto d’inchiostro e su come trovare la testina di stampa giusta per la tua attività e le tue esigenze.

1. Da quanto tempo esistono le testine di stampa a getto d’inchiostro?

Le prime stampanti digitali funzionali con testine a getto d’inchiostro sono state introdotte sul mercato da IBM all’inizio degli anni Settanta. Tuttavia, erano destinate solo all’uso industriale. A metà degli anni ’80, HP ed Epson lanciarono stampanti a getto d’inchiostro per l’uso quotidiano in ufficio. Inizialmente le stampanti erano ancora in bianco e nero, ma verso la fine degli anni ’80 furono introdotte le prime stampanti a colori che lavoravano su carta fino al formato A3. Alla fine degli anni ’90, con il lancio della stampa digitale di grande formato, le testine di stampa a getto d’inchiostro divennero più potenti e fu necessario integrarne molte in una stampante per consentire la stampa multicolore.

2. Dove vengono utilizzate le testine di stampa CIJ?

Le prime stampanti a getto d’inchiostro utilizzavano il processo Continuous Ink Jet (CIJ), noto anche come Continuous Flow o Continuous Drop. Gli ugelli producono un flusso continuo di gocce d’inchiostro che vengono fatte passare attraverso un campo elettrico che devia o intercetta le gocce secondo le necessità. Le gocce che non sono necessarie per la stampa vengono reindirizzate in un contenitore di raccolta ed eventualmente riutilizzate.

La stampa CIJ utilizza un’alta velocità con gocce molto fini e uniformi, ma il consumo di inchiostro è tipicamente più elevato rispetto al getto d’inchiostro DoD. Per questo motivo vengono utilizzate per la stampa veloce di indirizzi o semplici etichette, oltre che per alcune applicazioni industriali.

3. Cos’è il getto d’inchiostro DoD?

Con le testine di stampa a getto d’inchiostro DoD (drop-on-demand), ogni goccia prodotta dall’ugello viene posizionata sul substrato. Nelle testine a getto d’inchiostro termico e a bolle, la goccia viene prodotta riscaldando l’inchiostro nell’ugello. Nelle testine a getto d’inchiostro piezoelettriche, questo avviene grazie a un cristallo attivato dall’elettricità. Nell’industria delle arti grafiche e nelle stampanti da ufficio, il getto d’inchiostro DoD è il più comune.

4. Come funzionano le testine di stampa piezoelettriche a getto d’inchiostro?

Le testine di stampa a getto d’inchiostro piezoelettriche utilizzano cristalli piezoelettrici che si piegano quando viene applicata una tensione elettrica. Questo riduce le dimensioni della camera dell’inchiostro e spinge una goccia fuori dall’ugello. Questa tecnica è stata sviluppata da Epson alla fine degli anni ’80 e consente un’elevata precisione e affidabilità delle testine di stampa. Anche le testine di stampa a getto d’inchiostro piezoelettriche possono produrre gocce di dimensioni diverse. Sono prodotte da Epson, Fujifilm, Konica Minolta, Kyocera, Toshiba e Xaar, tra gli altri.

Nelle testine piezoelettriche è possibile utilizzare molte formulazioni di inchiostro diverse. Questo perché l’inchiostro non deve essere bollito. Di conseguenza, anche i componenti sensibili al calore e altamente volatili, che sono problematici con il getto d’inchiostro termico, sono adatti.

Crediti immagine: S. Angerer

5. Quali sono le caratteristiche delle testine a getto d’inchiostro termico?

Le testine di stampa a getto d’inchiostro termico utilizzano un piccolo riscaldatore che vaporizza l’inchiostro nella camera dell’ugello. Questo crea una bolla che espelle la goccia dall’ugello. Il principio di base è stato brevettato quasi contemporaneamente da HP e Canon alla fine degli anni Settanta. Tuttavia, i dettagli tecnici delle testine di stampa Canon Bubble Jet(video) e HP Thermo Inkjet sono diversi.

Le testine a getto d’inchiostro termico sono generalmente meno costose e più facili da produrre rispetto alle testine a getto d’inchiostro piezoelettrico. Tuttavia, hanno una durata di vita più breve e di solito possono produrre solo gocce di una sola dimensione. Anche la tecnologia Pagewide di HP(video) è una variante del processo a getto d’inchiostro termico.

6. Cos’è una testina di stampa a getto d’inchiostro in scala di grigi?

Le testine di stampa in scala di grigi sono chiamate anche “punti variabili” perché consentono di ottenere gradazioni fini e dettagli precisi senza ulteriori passaggi della testina. A tal fine, emettono gocce d’inchiostro di volume diverso. A seconda del modello, il volume varia da pochi picolitri a oltre 50 pl.

Le diverse dimensioni delle gocce consentono una migliore qualità dell’immagine per l’occhio umano a parità di densità fisica degli ugelli. Ad esempio, i bordi o le lettere appaiono più uniformi e gradevoli grazie all’impostazione di gocce più piccole. Anche l’accuratezza del posizionamento e l’uniformità delle gocce, le loro dimensioni minime e massime, il numero di inchiostri di stampa e la distanza di visione contribuiscono alla qualità dell’immagine percepita. Le testine di stampa in scala di grigi sono in genere a tecnologia piezoelettrica.

7. Cosa fa una testina di stampa a getto d’inchiostro “binaria”?

Le testine di stampa a getto d’inchiostro binarie offrono solo due opzioni: gocce o nessuna goccia. Ciò significa che ogni goccia ha la stessa dimensione. Più piccole sono le gocce, più lenta (ma più precisa) è la stampante. Questo perché con gocce molto piccole sono necessari più passaggi della testina per ogni motivo. Le testine binarie sono spesso utilizzate per la stampa a getto d’inchiostro industriale perché possono applicare rapidamente grandi quantità di liquido come la vernice o il primer.

8. Quali sono i vantaggi delle testine di stampa MEMS?

MEMS è l’acronimo di micro-electro-mechanical system (sistema micro-elettromeccanico), ovvero qualsiasi sistema i cui componenti hanno dimensioni di applicazione pari a 1 micrometro.

Quando ci si riferisce alle testine di stampa a getto d’inchiostro, il termine MEMS viene utilizzato per indicare un processo di produzione simile a quello dei chip per computer basati sul silicio. Per questo motivo vengono anche chiamate Si-MEMS o Thin Layer / Thin Film inkjet. Le prime testine di stampa Si-MEMS erano destinate alle stampanti da ufficio e ai dispositivi domestici con tecnologia termica o a getto d’acqua.

Oggi esistono anche testine piezoelettriche realizzate con wafer di silicio, come le testine PrecisionCore di Epson(video).

9. Qual è la differenza tra testine a passaggio singolo e testine a passaggio multiplo?

Il fatto che una stampante sia definita a passaggio singolo o multiplo dipende dall’intero processo di stampa, non solo dalle testine a getto d’inchiostro. Nel multi-pass, l’unità di stampa si sposta più volte su un punto del substrato. Di conseguenza, è possibile utilizzare testine di stampa a getto d’inchiostro meno produttive. Nella stampa a passaggio singolo il substrato passa perpendicolarmente sotto il fascio di pressione, quindi il fascio di stampa passa su ogni punto del substrato una sola volta.

La stampa single-pass utilizza principalmente inchiostri a base d’acqua per la carta e il cartone ondulato, oltre che per la stampa diretta su tessuto. Le stampanti EFI single-pass della gamma Nozomi(video) funzionano tuttavia con inchiostri a polimerizzazione UV. La stampa multi-pass è adatta agli inchiostri a base d’acqua, a base di solventi, al lattice o agli inchiostri UV.

10. Le stampanti laser hanno una testina di stampa?

Le stampanti laser o a toner non hanno testine di stampa. Un raggio laser viene diretto verso un rullo caricato staticamente, rimuovendo così la carica nei punti in cui non dovrebbe essere applicato il toner. Il rullo di stampa così preparato trasferisce le particelle sul substrato e le fissa con il calore(video).

Trovare la giusta testina di stampa

Mentre le testine di stampa possono essere acquistate singolarmente, per le stampanti è la connessione tra testina di stampa a getto d’inchiostro, controllo, meccanica e software a fare la differenza. Ecco perché le macchine da stampa digitale vengono fornite con testine di stampa predefinite. La configurazione non è modificabile. Pertanto, è possibile utilizzare solo gli inchiostri approvati per la testina di stampa installata nella macchina.

Le testine di stampa piezoelettriche sono solitamente più costose e durano più a lungo di quelle termiche. In alcune stampanti, le testine a getto d’inchiostro termico vengono sostituite insieme al serbatoio dell’inchiostro. In generale, più testine di stampa sono installate, più alto è il costo totale di gestione (TCO).

Tuttavia, il costo dell’effettiva sostituzione della testina di stampa a getto d’inchiostro dipende da molti altri fattori: La testina di stampa a getto d’inchiostro può essere installata e allineata dagli operatori sul campo? È necessario coinvolgere un tecnico del produttore? Le testine di stampa possono essere rigenerate ed eventualmente riutilizzate? Si tratta di un modello di testina di stampa molto comune sul mercato e quindi reperibile da più fonti?

Gli stampatori dovrebbero quindi continuare a chiedere consiglio ai produttori o ai rivenditori specializzati.