De printkop is het hart van elke inkjetprinter, maar de meeste printers houden er pas rekening mee als ze niet werken zoals verwacht. Sonja Angerer deelt de top 10 vragen voor beginners en professionals over inkjetprintkoppen en hoe je de juiste printkop vindt voor jouw bedrijf en behoeften.
1. Hoe lang bestaan inkjetprintkoppen al?
De eerste functionele digitale printers met inkjetkoppen werden begin jaren 1970 door IBM op de markt gebracht. Ze waren echter alleen bedoeld voor industrieel gebruik. Halverwege de jaren 1980 brachten HP en Epson inkjetprinters op de markt voor dagelijks gebruik op kantoor. Aanvankelijk waren de printers nog zwart-wit, maar tegen het einde van de jaren 1980 werden de eerste kleurenprinters geïntroduceerd die werkten op papier tot A3-formaat. Aan het einde van de jaren 1990, toen digitaal afdrukken op groot formaat op de markt kwam, werden inkjetprintkoppen krachtiger en moesten er veel worden ingebouwd in een printer om afdrukken in meerdere kleuren mogelijk te maken.
2. Waar worden CIJ-printkoppen gebruikt?
De eerste inkjetprinters maakten gebruik van het Continuous Ink Jet (CIJ) proces, ook bekend als Continuous Flow of Continuous Drop. De spuitkoppen produceren een continue stroom inktdruppels die door een elektrisch veld worden geleid dat de druppels afbuigt of onderschept als dat nodig is. De druppels die niet nodig zijn voor de afdruk worden omgeleid naar een opvangbak en uiteindelijk hergebruikt.
CIJ-printen gebruikt een hoge snelheid met zeer fijne, uniforme druppels, maar het inktverbruik is meestal hoger dan DoD inkjet. Daarom worden ze gebruikt voor het snel printen van adressen of eenvoudige etiketten en voor sommige industriële toepassingen.
3. Wat is DoD inkjet?
Met DoD (drop-on-demand) inkjetprintkoppen wordt elke druppel die uit de spuitmond komt ook op het substraat geplaatst. Bij thermische inkjet en bubblejet wordt de druppel geproduceerd door de inkt in de spuitmond te verhitten. Bij piëzo-inkjetkoppen gebeurt dit door een kristal dat wordt geactiveerd door elektriciteit. In de grafische industrie en voor kantoorprinters is DoD inkjet het meest gebruikelijk.
4. Hoe werken piëzo-inkjetprintkoppen?
Piëzo-inkjetprintkoppen gebruiken piëzo-elektrische kristallen die buigen wanneer er een elektrische spanning op wordt gezet. Dit verkleint de inktkamer en duwt een druppel uit de spuitmond. Deze techniek werd eind jaren 1980 ontwikkeld door Epson en zorgt voor een hoge precisie en betrouwbaarheid van de printkoppen. Piëzo inkjetprintkoppen kunnen ook verschillende druppelgroottes produceren. Ze worden onder andere gemaakt door Epson, Fujifilm, Konica Minolta, Kyocera, Toshiba en Xaar.
Veel verschillende inktformules kunnen worden gebruikt in piëzokoppen. Dit komt omdat de inkt niet gekookt hoeft te worden. Daardoor zijn warmtegevoelige en zeer vluchtige componenten, die problematisch zijn bij thermische inkjet, ook geschikt.
Beeld Credit: S. Angerer
5. Wat zijn de kenmerken van thermische inkjetkoppen?
Thermo-inkjetprintkoppen gebruiken een klein verwarmingselement dat de inkt in de spuitmondkamer verdampt. Hierdoor ontstaat een luchtbel die de druppel uit de spuitmond verdrijft. Het basisprincipe werd bijna gelijktijdig gepatenteerd door HP en Canon aan het eind van de jaren 1970. De technische details tussen de Canon Bubble Jet(video) en de HP Thermo Inkjet printkoppen zijn echter verschillend.
Thermische inkjetkoppen zijn over het algemeen goedkoper en gemakkelijker te produceren dan piëzo-inkjetprintkoppen. Ze hebben echter een kortere levensduur en kunnen meestal maar één druppelgrootte produceren. HP’s Pagewide-technologie(video) is ook een variant van het thermische inkjetproces.
6. Wat is een grijswaarden- / inkjetprintkop?
Printkoppen voor grijstinten worden ook wel “variabele punten” genoemd, omdat ze fijne gradaties en precieze details mogelijk maken zonder dat er extra koppen nodig zijn. Hiervoor geven ze inktdruppels af in verschillende volumes. Afhankelijk van het model varieert het volume van een paar picoliter tot meer dan 50 pl.
Verschillende druppelgroottes zorgen voor een betere beeldkwaliteit voor het menselijk oog met dezelfde fysieke dichtheid van de spuitmond. Scherpe randen of letters zien er bijvoorbeeld gladder en mooier uit door kleinere druppels in te stellen. De nauwkeurigheid van de positionering en uniformiteit van de druppels, hun minimale en maximale grootte, het aantal drukinkten en de kijkafstand dragen ook bij aan de waargenomen beeldkwaliteit. Printkoppen voor grijstinten zijn meestal piëzo-technologie.
7. Wat doet een “binaire” inkjetprintkop?
Binaire inkjetprintkoppen bieden slechts 2 opties: druppels of geen druppels. Dit betekent dat elke druppel even groot is. Hoe kleiner de druppel, hoe langzamer (maar nauwkeuriger) de printer. Dit komt omdat er bij zeer kleine druppels meer kopbewegingen per motief nodig zijn. Binaire koppen worden vaak gebruikt voor industriële inkjetprints omdat ze snel grotere hoeveelheden vloeistof zoals vernis of primer kunnen aanbrengen.
8. Wat zijn de voordelen van MEMS printkoppen?
MEMS staat voor micro-elektromechanisch systeem, d.w.z. elk systeem waarvan de componenten afmetingen hebben van toepassing 1 micrometer.
Wanneer we verwijzen naar inkjetprintkoppen, wordt MEMS gebruikt om een fabricageproces aan te duiden zoals computerchips op basis van silicium. Daarom worden ze ook Si-MEMS of Thin Layer / Thin Film inkjet genoemd. De eerste Si-MEMS printkoppen waren bedoeld voor kantoorprinters en huishoudelijke apparaten met thermische of bubble jet technologie.
Tegenwoordig zijn er ook piëzokoppen met siliciumwafers, zoals de PrecisionCore-koppen van Epson(video).
9. Wat is het verschil tussen koppen met één doorgang en koppen met meerdere doorgangen?
Of een printer een single-pass of een multi-pass apparaat wordt genoemd, hangt af van het hele printproces, niet alleen van de inkjetkoppen. Bij multi-pass beweegt de afdrukeenheid meerdere keren over een plek op het substraat. Hierdoor kunnen minder productieve inkjetprintkoppen worden gebruikt. Bij enkelvoudig printen passeert het substraat loodrecht onder de drukstraal, zodat de printstraal elke plek van het substraat slechts één keer passeert.
Single-pass printen maakt voornamelijk gebruik van inkt op waterbasis voor papier en golfkarton, evenals direct-to-textile printen. EFI single-pass printers uit de Nozomi reeks(video) werken echter met UV-uithardende inkten. Multi-pass printen is geschikt voor inkten op waterbasis, solventbasis, latex of UV-uithardende inkten.
10. Hebben laserprinters printkoppen?
Laser- of tonerprinters hebben geen printkop. Een laserstraal wordt gericht op een statisch geladen roller, waardoor de lading wordt verwijderd op plaatsen waar geen toner mag worden aangebracht. De op deze manier voorbereide drukrol brengt de deeltjes over op het substraat en fixeert ze door warmte(video).
De juiste afdrukkop vinden
Hoewel printkoppen afzonderlijk kunnen worden gekocht, is het voor printers de verbinding tussen de inkjetprintkop, de besturing, het mechanisme en de software die het verschil maakt. Daarom worden digitale printmachines geleverd met vooraf gedefinieerde printkoppen. De configuratie kan niet worden gewijzigd. Daarom kunnen alleen inkten worden gebruikt die zijn goedgekeurd voor de printkop die in de machine is geïnstalleerd.
Piëzoprintkoppen zijn meestal duurder en gaan langer mee dan thermische printkoppen. Bij sommige printers worden thermische inkjetkoppen samen met de inkttank vervangen. Over het algemeen geldt: hoe meer printkoppen er geïnstalleerd zijn, hoe hoger de Total Cost of Ownership (TCO).
De kosten voor het daadwerkelijk vervangen van de inkjet printkop hangen echter af van vele andere factoren: Kan de inkjet printkop door operators in het veld worden geïnstalleerd en uitgelijnd? Moet er een technicus van de fabrikant bij worden betrokken? Kunnen printkoppen worden geregenereerd en mogelijk hergebruikt? Is het een model printkop dat veel op de markt is, en dus ook bij veel leveranciers verkrijgbaar is?
Printers moeten daarom advies blijven inwinnen bij fabrikanten of gespecialiseerde retailers.