Jak tiskne vaše inkoustová tiskárna?

Archiv | 01.03.99

Úvod V trendovém článku tohoto čísla se věnujeme světu tiskáren, ovšem především z pohledu uživatelského...







Úvod

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 je 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 směrem na několik
milimetrů 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 technologie starší než TIJ. Mnoho z výše
řešeného platí i pro technologii piezo. 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. To
se také používá, 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













Komentáře

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