Jak tiskne vaše inkoustová tiskárna?

Archiv | 01.03.99

V trendovém článku tohoto čísla se věnujeme světu tiskáren, ovšem především zpohledu uživatelského a obchodního. Inkoustové tiskárny zřetelně svým podílem na trhu vítězí, pro...





V trendovém článku tohoto čísla se věnujeme světu tiskáren, ovšem především z
pohledu uživatelského a obchodního. Inkoustové tiskárny zřetelně svým podílem
na trhu vítězí, proto je pozornost věnována především jim. Padlo zde něco
termínů z technologické oblasti, nicméně pro laika asi jen těžko vytvoří
celkový obraz o tom, jak jeho maličká tiskárna funguje. A přitom je to docela
zajímavá záležitost a ještě ke všemu jednotlivé detaily rozhodují, jak můžeme
naše inkoustové miláčky využívat a naopak trápit třeba používáním nevhodného
papíru.

Dostupné technologie
Už jste se někdy zamysleli, jak váš inkoustový miláček tiskne? A proč přímo
nesnáší jinak skvělé fotografické papíry nebo proč občas vyhazujete nefunkční
tiskovou hlavu, přestože v ní očividně (podle potřepu spíše očitřepně) ještě
nějaký inkoust zůstal? Nyní dostanete férovou šanci alespoň nahlédnout do
kuchyně výrobců tiskáren.

Počátek inkoust a jeho ukládání
Na samotném počátku je inkoust, jehož kapičkou to všechno začíná a končí. Obraz
na papíru či jiném materiálu je složen ze zaschlých barevných skvrn, které
modifikují barvu odražených paprsků světla. K jejich vytvoření potřebujeme
inkoust, což není nic jiného než barvivo organické či pigmentové rozpuštěné v
nějakém rozpouštědle (většinou vodě). Problémem je ovšem cesta inkoustové
kapičky od výrobce až k vlastní "skvrně."
Inkoust je od výrobce uložen v malé nádobě, která je většinou totožná s
tiskovou hlavou. Přesouvání inkoustu do vlastních trysek je poměrně
nepředstavitelná kombinace asi čtyř fyzikálních principů a sil působících proti
sobě, a nejvíce se dozvíte, pokud v umyvadle rozeberete starou tiskovou hlavu.
(P.S. Jednou ze zmiňovaných sil je gravitace a nelze tisknout, pokud to celé
není alespoň trochu svisle.)
Inkoustová kapacita tiskových hlav se postupně zvyšovala. Na samém počátku byl
objem inkoustu cca 4 ml, potom 17 a nyní je nejobvyklejších 42 ml inkoustu,
zakupovaných spolu s tiskovou hlavou. Jak je ovšem uvedeno v trendech, vše
směřuje k miniaturním tiskovým hlavám pokud možno stacionárním nebo s dlouhou
životností a k separátním obalům s inkoustem, s kapacitou od 40 do 1 000 ml.
Tady se nabízí velmi lákavá představa prosté výměny inkoustových kanystrů,
pokud potřebujeme použít velmi speciální inkoust bohužel z hlediska rozdílného
chemického složení budeme potřebovat vyčistit či vyměnit i tiskové hlavy a celý
trubičkový rozváděcí systém. To funguje jen u řešení, která mají velmi krátké
"trubičky", a tiskové hlavy se k nim jezdí doplňovat (refilovat). Je to
kompromisní řešení a používá se především u velkoformátových tiskáren
zaměřených na kvalitu tisku.

Střed adresování a aktivace trysek
Jakkoli se tiskové hlavy zmenšují, současně se zvětšuje jejich pokrytí
vlastními otvory pro vystřelování kapiček inkoustu. Tisková stopa (swath), čili
pruh papíru, který lze potisknout jedním průchodem hlavy, se zvětšuje až na
dnešních 0,85 palce, díky počtu současně tisknoucích trysek, jenž se zvětšil
během 13 let komerční existence TIJ z 12 na 512. Další zajímavou stránkou
vývoje, jež umožnila zmenšovaní hlav, je způsob adresování rozhodování signály,
která tryska má v který okamžik pracovat.
Původní hlavy používaly jeden drát na každou trysku (tzv. přímé adresování),
plus nějaké další kontrolní, což u DeskJetu z roku 1987 vedlo až k 56
elektrickým kontaktům na povrchu hlavy, řídících 50 trysek. Napětí na drátu do
trysky samozřejmě znamenalo: "Ty trysko jsi ta vyvolená, vyplivni kapičku!"
V případě tzv. multiplexování se adresa trysky nějakým způsobem kóduje do
podstatně menšího počtu drátů, u DeskJetu 700 je to 52 kontaktů pro 256 trysek.
Současná nastupující generace hardwaru HP má 21 kontaktů pro 524 trysek ovšem s
tím malým trikem, že k vlastnímu adresování se používá sériového přenosu po
pouhých dvou kontaktech.
Mimochodem, inkoust je přece jen špína rozmíchaná ve vodě, a pokud se dostane
na kontakty, může po zaschnutí zabránit ve vedení elektrického proudu některé
trysky přestanou tisknout, přestože ony samotné jsou v pořádku. Tohle si "smart
čipy" na hlavách dokáží ohlídat; pokud je nemáte (tedy vaše tiskárna,
samozřejmě), můžete zkusit prodloužit život vaší tiskové hlavě nějakou tou
očistou.
Tím se dostáváme k samotném vytváření inkoustových kapiček, kde si to musíme
rozdělit podle technologií pro stručnost zmíníme jen TIJ a PIEZO.

TIJ
TIJ alias Thermal Ink Jet technologie spatřila světlo laboratoře v budovách HP
roku 1979. K prodeji schopného produktu ovšem vždy vede dlouhá cesta; v případě
TIJ to trvalo pět let, než se objevil první HP ThinkJet.
U TIJ je pod kanálem trysky umístěno topné tělísko, které má za úkol prudce
ohřát inkoustovou kapičku, čekající na vystřelení. Malé množství inkoustu podle
případu 2-100 biliontin litru se ohřeje na 200-300 ?C za cca 3 mikrosekundy.
Něco podobného ovšem se nemůže provádět kapalině, která je zvyklá na to, že se
okolo 100 ?C přeměňuje na páru.
Výsledkem je prudká "sebekatapultáž" projektilu směsi plynu a kapaliny
vystřelují rychlostí až 50 km/h na několik mm vzdálený povrch papíru. Po dopadu
se kapka vpije do povrchu papíru, kde barvivo zůstane a voda či jiné
rozpouštědlo se vypaří, či je absorbováno do hloubi materiálu.
Hlavní výhodou jsou vysoké pracovní frekvence, a především vysoká hustota
trysek, které se lehce vytvářejí napařováním povrchů a jsou velmi malé.
Současně energetické vystřelování kapiček čistí celou cestu inkoustu v tiskové
hlavě od potenciálních plynových bublinek, jež jsou největším ohrožením
spolehlivé činnosti hlav. Inkoust totiž s sebou zároveň odnáší teplo pokud byla
tryska v okamžiku ohřátí plná vzduchu, prostě se spálí.

Piezo
Pro mnohé překvapivě je tato technologie starší než TIJ mnoho z výše řešeného
platí i pro ni. Vlastní vystřelování kapiček inkoustu je postaveno na
piezoelektrických kmitech krystalické membrány. Ano, jde o mechanický pohyb
částí trysky, což je ze strategického hlediska určitě nevýhoda. Na druhou
stranu ohřívání a ochlazování vyžaduje také určitý čas, a krystal o pracovní
frekvenci megahertz není zase tak šokující. Bez ohledu na naprosté převažování
technologií TIJ nebo příbuzných nelze zcela říci, který směr je nejnadějnější
nebo technologicky superiorní z hlediska provozních nákladů je piezo přece jen
o něco pozadu. Inkousty pro piezo jsou dražší (a nejen kvůli vyšším nárokům na
viskozitu) a životnost trysek je průběžně ohrožována bublinkami vzduchu, se
kterými si zahřívaná kapalina dokáže poradit lépe. Řešením může být mít v
záloze trysky navíc a používat je místo těch, které již nefungují. Toho se také
užívá, ale u piezo je výroba trysky dražší a ještě ke všemu rozměrnější, takže
u levných tiskáren se návrháři hlav nemohou příliš rozvášnit.
V průběhu života hlavy počet použitelných trysek klesá a to vede k tomu, proč
domácí refilace nemusí vyjít pokud má již hlava něco za sebou, nedokáže nové
dávky inkoustu prostě využít. A pokud refilací vpravíte do systému transportu
inkoustu nějaké bublinky vzduchu, můžete zlikvidovat i ještě fungující hlavu.
Navíc samozřejmě platí, že žádná společnost nemiluje refilování z obchodních
důvodů, a inteligencí obdařené IDS (Ink Delivery Systems) se dokáží ubránit
samy.

Reakce inkoustu na papíru
Dobrá, na samotném konci je papír, film či textilie, a bohužel hotová věda o
interakci vrstev materiálů s barvivy různé teploty, pro kterou prostě není v
článku dost místa. Obecně můžeme říci, že čím je papír dražší a čím delším
názvem se honosí, z tím více vrstev se skládá a garantuje kvalitnější grafiku.
Zcela obyčejný papír (někdy také "bond") se nevyznačuje nijak zvláštní
strukturou a jeho vlákna se při absorbci vody zvětšují stránka se nepříjemně
zvlní. Papíry "coated" mají speciální povrchovou vrstvu (coating), která
omezuje rozpíjení inkoustové kapičky do stran a současně omezuje vlnění (tzv.
chyba cockle). Takový "heavyweight coated" má potom zmiňovaný coating silnější
a poradí si s větším množstvím vody je tedy vhodnější pro grafiku. Pokud jste
ale ochotni skutečně investovat do kvality, volte fotografické či "glossy"
papíry, které mají nad coatingem lesklou vrstvu, jež je propustná pro inkoust a
chová se jako lupa zaostřuje a zvyšuje kontrast barev a podkladu.
Zrovna glossy mají kromě ceny jednu docela nevýhodnou vlastnost zmiňovaná
glossy-vrstva je neprůchodná pro pigmentové inkousty (založené na prachových
částicích). Kapka tak zasychá na povrchu papíru, který pro to není
optimalizován a rozpíjí se vesele do všech stran. Impresionisté by výsledné
efekty uvítali, čtenář asi ne. Naštěstí je tu řešení pigmentové jsou dnes
většinou jen černé inkousty, a tak firmware/ovladač tiskárny na glossy papíru
černou vytváří smícháním všech tří barevných inkoustů. V platnosti ovšem
zůstává fakt, že pigmentová čerň nebledne při dlouhodobému vystavení UV záření
(složce slunečního světla), zatímco organické inkousty a komponentní míchaná
černá ano.

Závěr
Takto bychom mohli pokračovat dále; papíry mají ve skutečnosti více vrstev a
pojivových mezivrstev, takové transparentní filmy, jež jsou z umělé hmoty
nesající vodu, mívají zase zdrsněnou stranu (a pro příště už víte, jak poznáte
tu správnou), která má větší povrch pro snadnější odpařování vody.
Podstatné je, že při dnešním stavu technologie prostě tiskárny používají určité
inkousty a papíry. Ano, jsou čím dál více ochotny tisknout čímkoli a na cokoli,
nejlepší kvality tisku ale garantovaně dosáhnout s doporučovanými spotřebními
materiály. A naopak, nevhodný inkoust prostě nemusí vůbec uschnout a nevhodný
papír vám třeba chloupky zničí novou tiskovou hlavu.
To by pro dnešek bylo všechno. O těchto technologiích by se dala napsat celá
kniha; pokud jste profesionál z oblasti digitálního tisku, patří to k tomu, co
nezbytně budete muset zvládnout nejspíše na empirickém i teoretickém základě.
Pro to tady ale určitě není místo a pro většinu uživatelů jsou to jen
zajímavosti málokdy se projevující v praxi.

Jaroslav Zapletal je počítačový konzultant a mj. přednáší o tiskových
technologiích v rámci systému HP Star.

9 0088/JL












Komentáře

K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.