Jak tiskne vaše inkoustová tiskárna?

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