Jak tiskne vaše inkoustová tiskárna?

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