Skrivarhuvudet är kärnan i alla bläckstråleskrivare, men de flesta skrivare tar bara hänsyn till dem när de inte fungerar som förväntat. Sonja Angerer delar med sig av de 10 viktigaste frågorna för nybörjare och proffs när det gäller bläckstråleskrivhuvuden och hur man hittar rätt skrivhuvud för sin verksamhet och sina behov.

1. Hur länge har bläckstråleskrivhuvuden funnits?

De första funktionella digitala skrivarna med bläckstrålehuvuden introducerades på marknaden av IBM i början av 1970-talet. De var dock endast avsedda för industriellt bruk. I mitten av 1980-talet lanserade HP och Epson bläckstråleskrivare för daglig kontorsanvändning. Till en början var skrivarna fortfarande svartvita, men mot slutet av 1980-talet lanserades de första färgskrivarna som fungerade på papper upp till A3-format. I slutet av 1990-talet, när digital storformatsutskrift lanserades, blev bläckstråleskrivhuvudena mer kraftfulla och många behövde byggas in i en skrivare för att möjliggöra flerfärgsutskrift.

2. Var används CIJ-skrivhuvuden?

De första bläckstråleskrivarna använde CIJ-processen (Continuous Ink Jet), även känd som Continuous Flow eller Continuous Drop. Munstyckena producerar en kontinuerlig ström av bläckdroppar som passerar genom ett elektriskt fält som avböjer eller fångar upp dropparna efter behov. De droppar som inte behövs för utskriften styrs om till en uppsamlingsbehållare och återanvänds så småningom.

CIJ-tryck använder hög hastighet med mycket fina, enhetliga droppar, men bläckförbrukningen är vanligtvis högre än för DoD inkjet. De används därför för snabb utskrift av adresser eller enkla etiketter, samt för vissa industriella tillämpningar.

3. Vad är DoD inkjet?

Med DoD (drop-on-demand) bläckstråleskrivhuvuden placeras varje droppe som produceras från munstycket också på substratet. I termisk inkjet och bubble jet produceras droppen genom att bläcket i munstycket värms upp. I piezo-bläckstrålehuvuden sker detta med hjälp av en kristall som aktiveras med elektricitet. Inom den grafiska industrin och för kontorsskrivare är DoD inkjet vanligast.

4. Hur fungerar piezo-bläckstråleskrivhuvuden?

Piezo-bläckstråleskrivhuvuden använder piezoelektriska kristaller som böjs när en elektrisk spänning appliceras. Detta minskar storleken på bläckkammaren och trycker ut en droppe ur munstycket. Tekniken utvecklades av Epson i slutet av 1980-talet och möjliggör hög precision och tillförlitlighet hos skrivarhuvudena. Piezo-bläckstråleskrivhuvuden kan också producera olika droppstorlekar. De tillverkas av bland andra Epson , Fujifilm, Konica Minolta, Kyocera, Toshiba och Xaar.

Många olika bläckformuleringar kan användas i piezohuvuden. Detta beror på att bläcket inte behöver kokas. Därmed kan även värmekänsliga och mycket flyktiga komponenter, som är problematiska med termisk bläckstråle, användas.

Bildkredit: S. Angerer

5. Vilka är egenskaperna hos termiska bläckstrålehuvuden?

Thermo inkjet-skrivhuvuden använder en liten värmare som förångar bläcket i munstyckskammaren. Detta skapar en bubbla som driver ut droppen från munstycket. Grundprincipen patenterades nästan samtidigt av HP och Canon i slutet av 1970-talet. De tekniska detaljerna mellan Canons Bubble Jet(video) och HP Thermo Inkjet-skrivhuvudena är dock olika.

Termiska bläckstråleskrivhuvuden är i allmänhet billigare och enklare att tillverka än piezo-bläckstråleskrivhuvuden. De har dock en kortare livslängd och kan vanligtvis bara producera en droppstorlek. HP:s Pagewide-teknik(video) är också en variant av den termiska bläckstråleprocessen.

6. Vad är ett gråskala / gråskala bläckstråleskrivhuvud?

Grayscale-skrivhuvuden kallas också ”variabla punkter” eftersom de möjliggör fina graderingar och exakta detaljer utan ytterligare huvudpassager. För att göra detta avger de bläckdroppar i olika volymer. Beroende på modell varierar volymen från några få pikoliter till över 50 pl.

Olika droppstorlekar ger bättre bildkvalitet för det mänskliga ögat med samma fysiska munstycksdensitet. Vassa kanter eller bokstäver ser till exempel mjukare och mer tilltalande ut om dropparna är mindre. Noggrannheten i positioneringen och dropparnas enhetlighet, deras minimi- och maximistorlek, antalet tryckfärger och betraktningsavståndet bidrar också till den upplevda bildkvaliteten. Skrivhuvuden för gråskala är vanligtvis Piezo-teknik.

7. Vad gör ett ”binärt” skrivhuvud för bläckstråleskrivare?

Binära bläckstråleskrivhuvuden erbjuder endast två alternativ: droppar eller inga droppar. Detta innebär att varje droppe är lika stor. Ju mindre dropparna är, desto långsammare (men mer exakt) blir skrivaren. Detta beror på att med mycket små droppar krävs fler huvudpassager per motiv. Binära huvuden används ofta för industriell bläckstråleskrivning eftersom de snabbt kan applicera större mängder vätska, t.ex. lack eller primer.

8. Vilka är fördelarna med MEMS-skrivhuvuden?

MEMS står för mikroelektro-mekaniska system, dvs. alla system vars komponenter har dimensioner på 1 mikrometer.

När man hänvisar till bläckstråleskrivhuvuden används MEMS för att beteckna en tillverkningsprocess som kiselbaserade datachips. Av denna anledning kallas de också Si-MEMS eller Thin Layer / Thin Film inkjet. De första Si-MEMS skrivhuvudena var avsedda för kontorsskrivare och hemapparater med termisk eller bubbelstråle-teknik.

Idag finns det också piezohuvuden tillverkade med kiselskivor, till exempel Epson PrecisionCore-huvuden(video)

9. Vad är skillnaden mellan single-pass- och multi-pass-huvuden?

Om en skrivare kallas single-pass eller multi-pass beror på hela utskriftsprocessen, inte bara på bläckstrålehuvudena. I multi-pass rör sig skrivarenheten flera gånger över en punkt på substratet. Som ett resultat kan mindre produktiva bläckstråleskrivhuvuden användas. Vid single pass-utskrift passerar substratet vinkelrätt under tryckstrålen, så att tryckstrålen passerar varje punkt på substratet endast en gång.

Vid single-pass-tryckning används främst vattenbaserat bläck för papper och wellpapp samt direkt-till-textil-tryckning. EFI:s single-pass-skrivare i Nozomi-serien(video) fungerar dock med UV-härdande bläck. Multi-pass-tryckning är lämplig för vattenbaserade, lösningsmedelsbaserade, latex- eller UV-härdande bläck.

10. Har laserskrivare skrivhuvuden?

Laser- eller tonerskrivare har inga skrivhuvuden. En laserstråle riktas mot en statiskt laddad vals och tar på så sätt bort laddningen på ställen där ingen toner ska appliceras. Den på detta sätt förberedda tryckvalsen överför partiklarna till substratet och fixerar dem med värme(video).

Hitta rätt skrivhuvud

Skrivhuvuden kan köpas individuellt, men för skrivare är det kopplingen mellan bläckstråleskrivhuvudet, styrningen, mekaniken och programvaran som gör hela skillnaden. Det är därför som digitala tryckmaskiner levereras med fördefinierade skrivhuvuden. Konfigurationen är inte ändringsbar. Därför kan endast bläck som är godkänt för det skrivarhuvud som är installerat i maskinen användas.

Piezoskrivhuvuden är vanligtvis dyrare och håller längre än termiska skrivhuvuden. På vissa skrivare byts termiska bläckstrålehuvuden ut tillsammans med bläckbehållaren. I allmänhet gäller att ju fler skrivhuvuden som installeras, desto högre blir den totala ägandekostnaden (TCO).

Kostnaden för ett faktiskt byte av bläckstråleskrivhuvud beror dock på många andra faktorer: Kan bläckstråleskrivhuvudet installeras och justeras av operatörer ute på fältet? Måste en tekniker från tillverkaren vara inblandad? Kan skrivarhuvuden regenereras och eventuellt återanvändas? Är det en skrivarhuvudmodell som är mycket vanlig på marknaden och som därför också kan erhållas från många källor?

Tryckerier bör därför fortsätta att söka råd från tillverkare eller specialiserade återförsäljare.