Em muitos aspectos, a cabeça de impressão é o coração de uma impressora de jato de tinta, diretamente responsável pela colocação de cada gota de tinta no substrato.

As cabeças de impressão de jato de tinta são maravilhas da engenharia moderna, capazes de colocar com precisão milhares de gotas de tinta de diferentes tamanhos exatamente onde é necessário. Existem várias abordagens para a conceção de cabeças de impressão, mas a mais comum para o jato de tinta de grande formato é, de longe, a piezoeléctrica de gota a gota.

Essencialmente, a cabeça de impressão contém uma câmara de tinta, com um atuador piezoelétrico, feito de um material como o Titânio Zircónio Chumbo (PZT). Quando é aplicada uma carga eléctrica externa ao PZT, este muda de forma, forçando uma gota de tinta a sair da câmara de tinta através do bocal. Este design é adequado para uma vasta gama de diferentes tipos de tinta, incluindo tintas aquosas, solventes e de cura por UV.

A única alternativa real é a tecnologia térmica, que é utilizada pela HP para as suas impressoras de látex e pela Canon para a sua série ImagePrograf. Esta tecnologia envolve o aquecimento da tinta dentro da câmara de tinta, até que esta vaporize, criando uma bolha que força uma gota de tinta através do bocal.

A técnica só é realmente adequada para tintas à base de água, embora a HP tenha tido um êxito considerável no alargamento da gama de aplicações através das suas tintas de látex, que são à base de água e adequadas para sinalização exterior, bem como para algumas aplicações têxteis.

Até agora, vimos como as cabeças de impressão piezoeléctricas e térmicas criam pressão suficiente para forçar alguma tinta através do bocal, mas isto é apenas metade da história. Essa pressão tem de ser cortada imediatamente, o que faz com que parte da tinta volte a entrar no bocal.

Isto corta o fornecimento de tinta, interrompendo a formação da gota de tinta e, inevitavelmente, à medida que a tinta regressa ao bocal, pode salpicar a placa do bocal. A tinta perdida pode, em última análise, levar a bicos bloqueados e a cabeças de impressão avariadas.

Binário versus escala de cinzentos

O tamanho das gotas de tinta individuais afecta diretamente a qualidade geral da impressão. Em geral, as gotas pequenas produzem uma boa definição e alta resolução e são boas para texto, enquanto as gotas grandes podem cobrir grandes áreas rapidamente e são boas para imprimir grandes áreas planas. Muitas impressoras, especialmente as maiores e mais rápidas, adoptam uma abordagem binária, em que cada gota tem o mesmo tamanho, porque é mais rápida.

A alternativa é variar o tamanho das gotas de tinta, uma técnica geralmente conhecida como impressão em escala de cinzentos. Há uma série de vantagens nesta técnica. Em primeiro lugar, a mistura de pontos maiores e mais pequenos facilita o tratamento de gradientes e ligeiras mudanças de tonalidade, como numa paisagem ou em tons de pele.

Também pode levar a um menor consumo de tinta, em parte porque alguns dos pontos são bastante pequenos, mas também porque é mais fácil obter gradientes mais suaves com quatro cores sem necessitar de cores adicionais.

Existem três abordagens básicas, embora com diversas variações. A primeira consiste em disparar gotas de diferentes tamanhos, por exemplo, variando a potência eléctrica utilizada para gerar as gotas. A segunda é disparar uma gota de tinta muito pesada, que se estica à medida que voa pelo ar e se parte em gotas maiores e mais pequenas.

Normalmente, muitas cabeças de impressão utilizam uma combinação de abordagens. A terceira alternativa é conhecida como multipulsação e envolve o disparo rápido de duas gotas de tinta que depois se fundem numa única gota maior, normalmente em voo antes de atingirem o substrato.

Larga a pedido

A Xaar acaba de lançar a cabeça de impressão 5601, adequada para tintas aquosas.

Muitos fornecedores viraram-se para os MEM, ou Sistemas Micro Electro-Mecânicos, porque esta tecnologia oferece uma forma económica de conceber peças complexas. Essencialmente, o sistema é formado num substrato de silício ou vidro. Não é a técnica mais fácil e requer tecnologias de fabrico altamente avançadas à escala micrónica.

As empresas que utilizam a tecnologia MEM incluem a Konica Minolta, que possui uma série de cabeças de impressão, como a KM1024, amplamente utilizada em impressoras de grande formato. Existe uma versão mais rápida, a 1024i, que é adequada para tintas UV e solventes.

Tem um aquecedor de alto desempenho incorporado na cabeça, o que facilita o manuseamento de tintas de alta viscosidade. Tem um tamanho de gota nativo de 13 picolitros, mas pode produzir até oito níveis de escala de cinzentos. A resolução é de 360 dpi.

A Dimatix, que agora faz parte da Fujifilm, fabrica uma série de cabeças de impressão, incluindo a classe Q, que é utilizada numa série de impressoras de grande formato. Existem 70 variações com diferentes tamanhos de gota de 10 a 200 picolitros em versões binárias e em escala de cinzentos. As cabeças são montadas em estruturas que têm duas ou quatro cabeças para permitir até 1024 bicos.

A Ricoh também produz cabeças de impressão adequadas para utilização na impressão digital de grande formato e acaba de anunciar uma nova cabeça de impressão, a MH5220. Esta tem quatro filas de 320 bicos para um total de 1280 bicos e uma resolução de 1200 dpi. Consegue lançar vários tamanhos de gotas de 2,5 a 9 picolitros, fundindo as gotas em voo.

A Xaar também utiliza MEM nas suas cabeças da série Xaar 1003, que são adequadas para utilização com tinta UV e solvente. Estas cabeças de impressão incluem uma nova função de proteção da placa de bicos, denominada XaarGuard, concebida para limitar os danos nas cabeças de impressão, que continuam a ser uma das principais causas de avaria das cabeças.

A mais recente cabeça de impressão da Xaar é a Xaar 5601, concebida para lidar com fluidos aquosos, tais como as tintas de sublimação de corantes encontradas em impressoras têxteis de grande formato. A série 5601 tem 1200 bicos por polegada, com um tamanho de gota nativo de apenas 3 picolitros. No entanto, isto pode ser combinado com oito níveis de escala de cinzentos para produzir uma resolução aparente de cerca de 2440 dpi.

Ambas as séries utilizam a tecnologia TF da Xaar, que significa Through Flow (fluxo contínuo). Essencialmente, isto significa que a tinta é recirculada através da cabeça de impressão, passando pela parte de trás de cada bocal, ajudando a reduzir a possibilidade de o ar e os resíduos da tinta entupirem os bocais.

A Epson desenvolveu a sua cabeça de impressão PrecisionCore, baseada na sua tecnologia piezoeléctrica de película fina, que se encontra em todas as suas impressoras de grande formato. O princípio básico é que quanto mais fina for a película piezoeléctrica, maior é a sua capacidade de flexão, o que, por sua vez, permite um controlo mais preciso da forma como a tinta é empurrada através do bocal. Tal como acontece com a maioria das cabeças de impressão modernas, as cabeças PrecisionCore baseiam-se na tecnologia MEMs.

Integração de impressoras

A Epson desenvolveu a sua própria cabeça de impressão PrecisionCore, baseada na sua tecnologia MicroTFP.

Embora seja verdade que existem apenas algumas empresas que fabricam cabeças de impressão e que muitas impressoras de uma determinada classe utilizam as mesmas cabeças, podem existir diferenças consideráveis entre as impressoras e o seu desempenho. A maioria dos fornecedores de cabeças de impressão produz diferentes variações das suas cabeças, que podem ser ajustadas para satisfazer as exigências do criador da impressora.

Além disso, os criadores de tintas trabalharão com os fabricantes de cabeças de impressão para testar e afinar tanto a forma como as cabeças são implementadas como a formulação das tintas para obter o melhor desempenho. Isto significa testar o efeito que a tinta terá nas cabeças, garantindo, por exemplo, que a tinta não reage com o revestimento da placa do bico ou com o adesivo que une as diferentes partes da cabeça.

Este teste também procura a viscosidade ideal da tinta, que afectará diretamente a forma como as gotas de tinta são formadas, o que pode implicar o aquecimento das tintas e a garantia de que a cabeça consegue suportar essa temperatura.

Na maioria dos casos, o fabricante da cabeça de impressão também desenvolverá a eletrónica de acionamento e as formas de onda necessárias para disparar a tinta através das cabeças. No entanto, muitos fornecedores de impressoras preferem desenvolver as suas próprias formas de onda, uma vez que isso afecta diretamente a forma como as gotas de tinta são formadas e o desempenho geral da tinta com as cabeças.

Manutenção

Por último, vale a pena salientar a importância de uma boa manutenção. A maior causa de falhas nas cabeças de impressão são os bicos entupidos, o que pode ser evitado limpando regularmente as cabeças.

Alguns minutos passados no início e no fim de cada turno a limpar os bicos devem garantir que as cabeças de impressão duram vários anos, minimizando o tempo de inatividade da impressora e poupando dinheiro. Em qualquer caso, é melhor certificar-se de que a garantia da impressora inclui a substituição de pelo menos uma cabeça de impressão por ano.