V mnohých ohľadoch je tlačová hlava srdcom atramentovej tlačiarne, ktorá je priamo zodpovedná za umiestnenie každej kvapky atramentu na podklad.

Atramentové tlačové hlavy sú zázraky modernej techniky, ktoré dokážu presne umiestniť tisíce kvapiek atramentu rôznych veľkostí presne tam, kde je to potrebné. Existuje viacero prístupov ku konštrukcii tlačových hláv, ale zďaleka najbežnejším pre širokouhlé atramentové tlačiarne je piezoelektrický systém kvapiek na požiadanie.

Tlačová hlava v podstate obsahuje atramentovú komoru s piezoelektrickým aktuátorom vyrobeným z materiálu, ako je olovnatý zirkónium-titán (PZT). Keď sa na PZT privedie vonkajší elektrický náboj, zmení tvar a vytlačí kvapku atramentu z atramentovej komory von cez trysku. Táto konštrukcia je vhodná pre širokú škálu rôznych typov atramentov vrátane vodných, rozpúšťadlových a UV-trvanlivých atramentov.

Jedinou skutočnou alternatívou je tepelná technológia, ktorú používa spoločnosť HP vo svojich latexových tlačiarňach a spoločnosť Canon v sérii ImagePrograf. Ide o zahrievanie atramentu v atramentovej komore, až kým sa nevyparí, čím sa vytvorí bublina, ktorá vytlačí kvapku atramentu cez trysku.

Táto technika je skutočne vhodná len pre atramenty na báze vody, hoci spoločnosť HP dosiahla značný úspech pri rozširovaní rozsahu aplikácií prostredníctvom svojich latexových atramentov, ktoré sú na báze vody a sú vhodné na vonkajšie nápisy, ako aj na niektoré textilné aplikácie.

Doteraz sme videli, ako piezoelektrické aj tepelné tlačové hlavy vytvárajú dostatočný tlak, aby vytlačili určitý objem atramentu cez trysku, ale to je len polovica príbehu. Tento tlak sa musí okamžite prerušiť, čo vtiahne časť atramentu späť do trysky.

Tým sa preruší prívod atramentu, čím sa zastaví tvorba kvapky atramentu, a keď sa atrament vráti späť do trysky, môže nevyhnutne postriekať dosku trysky. Rozptýlený atrament môže nakoniec viesť k zablokovaniu trysiek a zlyhaniu tlačových hláv.

Binárne verzus stupne šedej

Veľkosť jednotlivých kvapiek atramentu priamo ovplyvňuje celkovú kvalitu výstupu. Malé kvapky vo všeobecnosti vytvárajú dobré rozlíšenie a vysoké rozlíšenie a sú vhodné na tlač textu, zatiaľ čo veľké kvapky dokážu rýchlo pokryť veľké plochy a sú vhodné na tlač veľkých rovných plôch. Mnohé tlačiarne, najmä väčšie a rýchlejšie plošné tlačiarne, používajú binárny prístup, keď má každá kvapka rovnakú veľkosť, pretože je to rýchlejšie.

Alternatívou je zmena veľkosti kvapiek atramentu, čo je technika známa ako tlač v odtieňoch sivej. Táto metóda má niekoľko výhod. Po prvé, miešanie väčších a menších kvapiek uľahčuje prácu s gradientmi a miernymi tonálnymi posunmi, ako napríklad v krajine s oblohou alebo v pleťových tónoch.

Môže to viesť aj k nižšej spotrebe atramentu, čiastočne preto, že niektoré body sú pomerne malé, ale aj preto, že je jednoduchšie získať hladšie gradienty so štyrmi farbami bez potreby ďalších farieb.

Existujú tri základné prístupy, hoci s viacerými obmenami. Prvý spočíva v skutočnom vystreľovaní rôznych veľkostí kvapiek, napríklad zmenou elektrického výkonu použitého na generovanie kvapiek. Druhým je vystrelenie veľmi ťažkej kvapky atramentu, ktorá sa pri lete vzduchom roztiahne a rozpadne na väčšie a menšie kvapky.

Mnohé tlačové hlavy zvyčajne využívajú kombináciu prístupov. Tretia alternatíva je známa ako multipulzná a zahŕňa rýchle vystrelenie dvoch kvapiek atramentu, ktoré sa potom spoja do jednej väčšej kvapky, zvyčajne počas letu pred dopadom na podklad.

Kvapka na požiadanie

Spoločnosť Xaar práve uviedla na trh tlačovú hlavu 5601, ktorá je vhodná pre vodné atramenty.

Mnohí výrobcovia sa zamerali na MEM alebo mikroelektromechanické systémy, pretože táto technológia ponúka nákladovo efektívny spôsob navrhovania zložitých súčiastok. Systém je v podstate vytvorený na kremíkovom alebo sklenenom substráte. Nie je to najjednoduchšia technika a vyžaduje si vysoko pokročilé technológie výroby v mikrónovom meradle.

Medzi spoločnosti využívajúce technológiu MEM patrí spoločnosť Konica Minolta, ktorá má množstvo tlačových hláv, ako napríklad KM1024, ktoré sa široko používajú vo veľkoformátových tlačiarňach. Existuje aj rýchlejšia verzia 1024i, ktorá je vhodná pre UV a rozpúšťadlové farby.

V hlave je zabudovaný vysokovýkonný ohrievač, ktorý uľahčuje prácu s atramentmi s vysokou viskozitou. Jeho základná veľkosť kvapky je 13 pikolitrov, ale dokáže vytvoriť až osem úrovní odtieňov sivej. Rozlíšenie je 360 dpi.

Spoločnosť Dimatix, ktorá je teraz súčasťou spoločnosti Fujifilm, vyrába množstvo tlačových hláv vrátane triedy Q, ktoré sa používajú v mnohých veľkoformátových tlačiarňach. Existuje 70 variantov s rôznymi veľkosťami kvapiek od 10 do 200 pikolitrov v dvojfarebných aj sivých farbách. Hlavy sa montujú do rámov, ktoré majú buď dve, alebo štyri hlavy, aby bolo možné použiť až 1024 trysiek.

Spoločnosť Ricoh vyrába aj tlačové hlavy vhodné na použitie v širokouhlej digitálnej tlači a práve oznámila novú tlačovú hlavu MH5220. Tá má štyri rady po 320 trysiek s celkovým počtom 1280 trysiek a rozlíšením 1200 dpi. Môže tlačiť viacero kvapiek s veľkosťou od 2,5 do 9 pikolitrov zlúčením kvapiek počas letu.

Spoločnosť Xaar používa MEM aj pre svoje hlavy série Xaar 1003, ktoré sú vhodné na použitie s UV a rozpúšťadlovým atramentom. Tieto tlačové hlavy sú vybavené novou funkciou ochrany tryskovej dosky s názvom XaarGuard, ktorá je navrhnutá tak, aby obmedzila poškodenie tlačových hláv, ktoré je stále veľkou príčinou zlyhania hlavy.

Najnovšou tlačovou hlavou spoločnosti Xaar je Xaar 5601, ktorá je navrhnutá na prácu s vodnými kvapalinami, ako sú sublimačné farby používané v širokouhlých textilných tlačiarňach. Séria 5601 má 1 200 trysiek na palec s prirodzenou veľkosťou kvapky len 3 pikolitre. To sa však dá skombinovať s ôsmimi úrovňami stupňov šedej, čím sa dosiahne zdanlivé rozlíšenie približne 2440 dpi.

Obe série využívajú technológiu TF spoločnosti Xaar, čo znamená Through Flow. V podstate to znamená, že atrament recirkuluje cez tlačovú hlavu okolo zadnej časti každej trysky, čo pomáha znížiť možnosť upchatia trysiek vzduchom a nečistotami v atramente.

Spoločnosť Epson vyvinula tlačovú hlavu PrecisionCore založenú na tenkovrstvovej piezoelektrickej technológii, ktorá sa nachádza vo všetkých jej veľkoformátových tlačiarňach. Základný princíp spočíva v tom, že čím tenšia je piezoelektrická vrstva, tým viac sa môže ohýbať, čo umožňuje presnejšie riadenie spôsobu, akým tlačí atrament cez trysku. Tak ako väčšina moderných tlačových hláv, aj hlavy PrecisionCore sú založené na technológii MEM.

Integrácia tlačiarne

Spoločnosť Epson vyvinula vlastnú tlačovú hlavu PrecisionCore založenú na technológii MicroTFP.

Hoci je pravda, že tlačové hlavy vyrába len niekoľko spoločností a že mnohé tlačiarne v danej triede používajú rovnaké hlavy, medzi tlačiarňami a ich výkonom môžu byť stále značné rozdiely. Väčšina výrobcov tlačových hláv vyrába rôzne varianty svojich hláv, ktoré sa dajú upraviť tak, aby spĺňali požiadavky vývojára tlačiarne.

Okrem toho vývojári atramentov spolupracujú s výrobcami tlačových hláv, aby otestovali a vyladili spôsob implementácie hláv aj zloženie atramentov s cieľom dosiahnuť čo najlepší výkon. To znamená, že sa otestuje, aký vplyv bude mať atrament na hlavy, a zabezpečí sa napríklad, aby atrament nereagoval s povlakom na doske trysky alebo s lepidlom, ktoré spája rôzne časti hlavy.

Pri tomto testovaní sa tiež hľadá optimálna viskozita atramentu, ktorá priamo ovplyvňuje spôsob, akým sa tvoria kvapky atramentu, čo môže znamenať zahrievanie atramentov a zabezpečenie, aby hlava zvládla túto teplotu.

Vo väčšine prípadov výrobca tlačových hláv vyvíja aj elektroniku pohonu a priebehy potrebné na vypúšťanie atramentu cez hlavy. Mnohí výrobcovia tlačiarní však uprednostňujú vývoj vlastných tvarov vlny, pretože to priamo ovplyvňuje spôsob, akým sa tvoria kvapky atramentu, a celkový výkon atramentu s hlavami.

Údržba

Na záver je potrebné zdôrazniť význam dobrej údržby. Najväčšou príčinou zlyhania tlačových hláv sú zablokované trysky, čomu sa dá väčšinou predísť pravidelným čistením hláv.

Niekoľko minút strávených na začiatku a na konci každej zmeny čistením trysiek by malo zabezpečiť, aby tlačové hlavy vydržali niekoľko rokov, čím sa minimalizuje čas odstávky tlačiarne a šetria sa peniaze. V každom prípade je najlepšie zabezpečiť, aby záruka na tlačiareň zahŕňala výmenu aspoň jednej tlačovej hlavy ročne.