Głowica drukująca jest rdzeniem każdej drukarki atramentowej, jednak większość drukarzy bierze ją pod uwagę dopiero wtedy, gdy nie działa zgodnie z oczekiwaniami. Sonja Angerer dzieli się 10 najważniejszymi pytaniami dla początkujących i profesjonalistów dotyczącymi głowic drukujących do drukarek atramentowych oraz tego, jak znaleźć odpowiednią głowicę drukującą dla swojej firmy i potrzeb.

1. Jak długo istnieją głowice drukujące do drukarek atramentowych?

Pierwsze funkcjonalne drukarki cyfrowe z głowicami atramentowymi zostały wprowadzone na rynek przez IBM na początku lat 70-tych. Były one jednak przeznaczone wyłącznie do użytku przemysłowego. W połowie lat 80. firmy HP i Epson wprowadziły na rynek drukarki atramentowe do codziennego użytku biurowego. Początkowo drukarki te były czarno-białe, ale pod koniec lat 80. wprowadzono pierwsze drukarki kolorowe, które działały na papierze do formatu A3. Pod koniec lat 90-tych, gdy wprowadzono cyfrowy druk wielkoformatowy, głowice drukujące do drukarek atramentowych stały się bardziej wydajne i wiele z nich musiało być wbudowanych w drukarkę , aby umożliwić druk wielokolorowy.

2. Gdzie stosowane są głowice drukujące CIJ?

Pierwsze drukarki atramentowe wykorzystywały proces Continuous Ink Jet (CIJ), znany również jako Continuous Flow lub Continuous Drop. Dysze wytwarzają ciągły strumień kropelek atramentu, które są przepuszczane przez pole elektryczne, które odchyla lub przechwytuje kropelki w zależności od potrzeb. Kropelki, które nie są wymagane do drukowania, są ponownie kierowane do pojemnika zbiorczego i ostatecznie ponownie wykorzystywane.

Druk CIJ wykorzystuje dużą prędkość z bardzo drobnymi, jednolitymi kroplami, ale zużycie atramentu jest zwykle wyższe niż w przypadku drukarek atramentowych DoD. Dlatego są one używane do szybkiego drukowania adresów lub prostych etykiet, a także do niektórych zastosowań przemysłowych.

3. Co to jest drukarka atramentowa DoD?

W przypadku głowic atramentowych DoD (drop-on-demand) każda kropla wytwarzana przez dyszę jest również umieszczana na podłożu. W przypadku termicznego druku atramentowego i druku pęcherzykowego, kropla jest wytwarzana przez podgrzanie atramentu w dyszy. W głowicach atramentowych piezoelektrycznych odbywa się to za pomocą kryształu aktywowanego elektrycznie. W branży graficznej i w drukarkach biurowych najbardziej rozpowszechniony jest druk atramentowy DoD.

4. Jak działają głowice piezoelektryczne do drukarek atramentowych?

Piezoelektryczne głowice drukujące wykorzystują kryształy piezoelektryczne, które uginają się pod wpływem napięcia elektrycznego. Powoduje to zmniejszenie rozmiaru komory z atramentem i wypchnięcie kropli z dyszy. Technika ta została opracowana przez firmę Epson pod koniec lat 80. i pozwala na wysoką precyzję i niezawodność głowic drukujących. Piezoelektryczne głowice drukujące również mogą wytwarzać krople o różnych rozmiarach. Są one produkowane między innymi przez firmy Epson, Fujifilm, Konica Minolta, Kyocera, Toshiba i Xaar.

W głowicach piezoelektrycznych można stosować wiele różnych formuł atramentu. Wynika to z faktu, że atrament nie musi być gotowany. W rezultacie, wrażliwe na ciepło i wysoce lotne składniki, które są problematyczne w przypadku termicznego druku atramentowego, są również odpowiednie.

Źródło zdjęcia: S. Angerer

5. Czym charakteryzują się głowice termiczne do drukarek atramentowych?

Głowice termiczne do drukarek atramentowych wykorzystują niewielki grzejnik, który odparowuje atrament w komorze dyszy. Tworzy to pęcherzyk, który wypycha kroplę z dyszy. Podstawowa zasada została opatentowana niemal jednocześnie przez firmy HP i Canon pod koniec lat 70-tych. Szczegóły techniczne głowic Canon Bubble Jet(wideo) i HP Thermo Inkjet różnią się jednak od siebie.

Głowice termiczne są generalnie tańsze i łatwiejsze w produkcji niż głowice piezoelektryczne. Mają one jednak krótszą żywotność i zazwyczaj mogą wytwarzać tylko jeden rozmiar kropli. Technologia Pagewide firmy HP(wideo) jest również wariantem termicznego druku atramentowego.

6. Co to jest głowica drukująca do drukarek atramentowych w skali szarości?

Głowice drukujące w skali szarości są również nazywane „zmiennymi punktami”, ponieważ umożliwiają uzyskanie drobnych gradacji i precyzyjnych szczegółów bez dodatkowych przebiegów głowicy. W tym celu emitują one krople atramentu o różnej objętości. W zależności od modelu, objętość ta waha się od kilku pikolitrów do ponad 50 pl.

Różne rozmiary kropli zapewniają lepszą jakość obrazu dla ludzkiego oka przy tej samej fizycznej gęstości dysz. Na przykład ostre krawędzie lub litery wydają się gładsze i przyjemniejsze dzięki ustawieniu mniejszych kropli. Dokładność pozycjonowania i jednorodność kropel, ich minimalny i maksymalny rozmiar, liczba atramentów drukarskich i odległość widzenia również przyczyniają się do postrzeganej jakości obrazu. Głowice drukujące w skali szarości są zazwyczaj wykonane w technologii piezoelektrycznej.

7. Co robi „binarna” głowica drukująca drukarki atramentowej?

Binarne głowice atramentowe oferują tylko 2 opcje: krople lub brak kropli. Oznacza to, że każda kropla ma ten sam rozmiar. Im mniejsza kropla, tym wolniejsza (ale dokładniejsza) drukarka. Wynika to z faktu, że w przypadku bardzo małych kropli wymagana jest większa liczba przejść głowicy na motyw. Głowice binarne są często używane do przemysłowego druku atramentowego, ponieważ mogą szybko nakładać większe ilości cieczy, takich jak lakier lub podkład.

8. Jakie są zalety głowic drukujących MEMS?

MEMS to skrót od micro-electro-mechanical system, czyli dowolnego systemu, którego komponenty mają wymiary rzędu 1 mikrometra.

W odniesieniu do głowic drukujących do drukarek atramentowych, MEMS jest używany do oznaczenia procesu produkcyjnego, takiego jak chipy komputerowe na bazie krzemu. Z tego powodu są one również nazywane Si-MEMS lub Thin Layer / Thin Film inkjet. Pierwsze głowice drukujące Si-MEMS były przeznaczone do drukarek biurowych i urządzeń domowych z technologią termiczną lub pęcherzykową.

Obecnie dostępne są również głowice piezoelektryczne wykonane z płytek krzemowych, takie jak głowice Epson PrecisionCore(wideo)

9. Jaka jest różnica między głowicami jednoprzebiegowymi i wieloprzebiegowymi?

To, czy drukarka jest nazywana urządzeniem jednoprzebiegowym czy wieloprzebiegowym, zależy od całego procesu drukowania, a nie tylko od głowic atramentowych. W przypadku drukowania wieloprzebiegowego, zespół drukujący przesuwa się kilka razy nad jednym punktem na podłożu. W rezultacie można użyć mniej wydajnych głowic drukujących. W przypadku drukowania jednoprzebiegowego podłoże przechodzi prostopadle pod wiązką dociskową, więc wiązka drukująca przechodzi przez każde miejsce na podłożu tylko raz.

Druk jednoprzebiegowy wykorzystuje głównie atramenty na bazie wody do papieru i tektury falistej, a także druk bezpośredni na tekstyliach. Jednoprzebiegowe drukarki EFI z serii Nozomi(wideo) współpracują jednak z atramentami utwardzanymi promieniami UV. Druk wieloprzebiegowy jest odpowiedni dla atramentów wodnych, rozpuszczalnikowych, lateksowych lub utwardzanych promieniami UV.

10. Czy drukarki laserowe mają głowice drukujące?

Drukarki laserowe lub tonerowe nie posiadają głowic drukujących. Wiązka lasera kierowana jest na naładowany statycznie wałek, dzięki czemu usuwany jest ładunek w miejscach, gdzie nie powinien być nanoszony toner. Tak przygotowany wałek drukujący przenosi cząsteczki na podłoże i utrwala je za pomocą ciepła(wideo).

Znalezienie odpowiedniej głowicy drukującej

Podczas gdy głowice drukujące mogą być kupowane pojedynczo, w przypadku drukarek to połączenie między głowicą drukującą atramentową, sterowaniem, mechaniką i oprogramowaniem robi różnicę. Dlatego cyfrowe maszyny drukujące są dostarczane z predefiniowanymi głowicami drukującymi. Konfiguracji nie można zmienić. W związku z tym można używać wyłącznie atramentów zatwierdzonych dla głowicy drukującej zainstalowanej w urządzeniu.

Głowice piezoelektryczne są zazwyczaj droższe i trwalsze niż głowice termiczne. W niektórych drukarkach termiczne głowice atramentowe są wymieniane razem ze zbiornikiem z atramentem. Ogólnie rzecz biorąc, im więcej głowic drukujących jest zainstalowanych, tym wyższy jest całkowity koszt posiadania (TCO).

Koszt rzeczywistej wymiany głowicy drukującej zależy jednak od wielu innych czynników: Czy głowica drukująca może być zainstalowana i ustawiona przez operatora w terenie? Czy konieczne jest zaangażowanie technika producenta? Czy głowice drukujące mogą być regenerowane i ewentualnie ponownie używane? Czy jest to model głowicy drukującej, który jest bardzo powszechny na rynku, a zatem można go również uzyskać z wielu źródeł?

Drukarki powinny zatem nadal zasięgać porad u producentów lub wyspecjalizowanych sprzedawców detalicznych.