Orbis pictus 21. století Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu

Inkoustové tiskárny OB21-OP-EL-KONP-JANC-M-3-021

Historie  Snaha nahradit nekvalitní grafický tisk jehličkových tiskáren se objevila už v 70. letech.  Konstruktéři se ale potýkali s těžce řešitelnými problémy jako zasycháním inkoustu v tiskové hlavě či nedostatečné kontrole toku inkoustu.  S pokrokem výrobní technologie se ale tyto vady podařilo zažehnat.

Historie  Když se pak počátkem 90. let cena inkoustových tiskáren dostala na přijatelnou úroveň, staly se, především kvůli možnost barevnho tisku, na celém světě oblíbeným a častým druhem tiskáren jak v domácnostech, tak i pro kancelářské užití.  Tisk pomocí tekutého inkoustu prožil v posledních letech obrovský boom. Technologie nachází uplatnění jak ve stolních tiskárnách, tak velkoformátových tiskových systémech a opomenout nelze ani průmyslové aplikace.  Na trhu jsou stolní tiskárny, jejichž cena sotva převyšuje cenu přiložené inkoustové náplně.

Rozdělení inkoustových tiskáren  Jak je vidět z grafu znázorňující základní dělení technologických principů inkoustového tisku, existuje několik cest, kterými se výrobci vydali.

Rozdělení inkoustových tiskáren  Všechny stroje tisknoucí inkoustovou technologií mají společné jedno - tisk je vytvářen pomocí velmi malých kapiček inkoustu, který je na potiskované médium bezkontaktně přenášen z tiskové hlavy.  A především ve způsobu, jakým je inkoust předáván na potiskované médium, se jednotlivé technologie liší.

Velkoformátová inkoustová tiskárna

Drop on demand vs. Kontinuální inkoustový tisk  Technologie, které spadají do technologické podskupiny "Drop on demand", se vyznačují zásadní vlastností - jednotlivé kapky inkoustu jsou z tiskové hlavy vypuzovány jen tehdy, mají-li "dopadnout" na potiskované médium.  Tzn. co kapka inkoustu, to jeden konkrétní tiskový bod.

Drop on demand vs. Kontinuální inkoustový tisk  Oproti tomu technologie kontinuálního inkoustového tisku pracují na zcela jiném principu - tiskárny vytvářejí nepřetržitý proud velkého množství kapiček inkoustu, kde vybrané kapky (určené pro vytvoření bodu na potiskovém médiu) jsou vychýleny tak, aby dopadly na potiskované médium a ostatní kapky jsou odváděny sběrným systémem zpět do zásobníku.  Výhodou této technologie je zejména vysoká rychlost tisku a tak je kontinuální inkoustový tisk používán především v zařízeních pro velkoformátových tisk v těch největších rozměrech (tj. tisk v šíři několika metrů).

Termální inkoustový tisk  Termální (nebo taky někdy nazývaný bublinkový – buble jet) inkoustový tisk získal své pojmenování po procesu, který se stará o vypuzení kapky inkoustu z tiskové hlavy na potiskované médium.  Teplo, resp. ohřev, je aplikováno v tiskové hlavě obsahující množství trysek s komůrkami, které se během tisknu neustále zaplňují inkoustem.  Rychlým ohřevem vznikne v prostoru komůrky přetlak, který "vystřelí" kapičku z komůrky tryskou na potiskové médium.

Termální inkoustový tisk  Prvenství v objevu a výzkumu této technologie se přisuzuje firmě Hewlett-Packard, která tento princip použila poprvé u inkoustový tiskové tiskárny ThinkJet v roce  Mezi další výrobce této technologie dnes patří především Canon (ten technologii nazývá bubble-jet) a termální hlavy nalezneme u množství dalších výrobců, třeba Lexmark.

Termální inkoustový tisk Jednoduché schema technologie termálního inkoustového tisku

Termální inkoustový tisk  Původní ThinkJet byl osazen dvanácti tryskami, vystřeloval 1200 kapiček inkoustu o objemu 180 pl za sekundu a tiskárna dosáhla rozlišení 96 dpi.  Technologie se od té doby pochopitelně velmi významně posunula vpřed a dnešní tiskárny jsou typicky osazeny tiskovými hlavami s několika sty tryskami a disponující několikanásobně vyšší frekvencí vystřelování kapiček inkoustu (cca 12 kHz).  Řádově se zvýšilo i rozlišení.  Pro kvalitu tisku bylo důležité i postupné zmenšování kapiček inkoustu, na dnešních cca 5 pl.

Termální inkoustový tisk  Tiskové hlavy termálních systémů jsou při výrobě levnější, než dále zmiňované piezoelektrické, mají však také nižší výdržnost.  U stolních tiskáren jsou tak součástí přímo samotné inkoustové náplně a jsou měněny jednoduše při samotné výměně náplně.

Piezoelektrický inkoustový tisk  Spolu s termálním inkoustovým tiskem je piezoelektrický tisk druhou stěžejní technologií inkoustové tisku.  Hlavní rozdíl spočívá jak jinak, než ve způsobu vypuzení kapičky inkoustu.  Hlavní součástí tiskové hlavy je v tomto případě piezoelektrický krystal, fungující jako miniaturní pumpička vytlačující velkou rychlostí inkoust směrem k podložce.

Piezoelektrický inkoustový tisk Jednoduché schema technologie piezoelektrického inkoustového tisku, kde inkoust je vypuzován piezoelektrickým krystelem

Piezoelektrický inkoustový tisk  Tiskárny pracující tímto principem dosahují také velmi malých a konzistentních tiskových bodů skládající se s kapiček 3-5 pl.  Piezoelektrické hlavy jsou trvanlivé, a protože jsou podstatě dražší než hlavy pro termální inkoustový tisk, jsou pevnou součástí tiskárny.  Mechanické vypuzování kapiček inkoustu funguje do značné míry nezávisle na jeho chemickém složení, což je jedna z výhod této technologie.

Piezoelektrický inkoustový tisk  Kromě mnoho druhů inkoustů vhodných například pro exteriérové tisky je praktickým důsledkem možnost použití pevných vosků.  Mezi významné zástupce používající technologii piezoelektrického tisku v inkoustových tiskárnách patří Epson.

Piezoelektrický inkoustový tisk Schematický průřez piezoelektrickou tiskovou hlavou společnosti Aprion

Konstrukce tiskových hlav  Drtivá většina inkoustových tiskáren nabízí jak černobílý, tak i barevný tisk.  Důvodem je poměrně nepatrný nárůst ceny při výrobě barevných tiskáren s touto technologií.  U levnějších modelů tiskáren jsou výrobní náklady u tiskové hlavy minimální, o čemž svědčí i skutečnost, že se u mnoha tiskáren používají jednorázové hlavy spojené s inkoustovou náplní.  Počet tiskových hlav a používaných barev inkoustu je závislý na konkrétní konstrukci.

Konstrukce tiskových hlav Tisková hlavy a inkoustové náplně HP

Konstrukce tiskových hlav  Ve všech případech jsou vypuzovány z tiskové hlavy odděleně kapičky inkoustu s jednou ze základních barev.  Jednotlivé barvy se nemíchají, ale pouze se skládají do rastru na médium, na kterém společně částečně interagují.  Nejmodernější tiskové hlavy dokáží produkovat výrazně menší kapky inkoustu, než by odpovídalo přesnosti posunu hlavy, čehož se využívá k vícenásobnému kladení kapek na jeden tiskový bod.  Ve výsledku tak může jeden tiskový bod v rastru mít více odstínů barev, než jen základní.

Inkoust  Pro barevný tisk je nutný systém barev schopný namíchat ostatní odstíny a barvy.  Nejčastěji se používá systém CMYK – z angličtiny azurová (Cyan), purpurová (Magenta), žlutá (Yellow) a černá (blacK).  Někdy je v systému ještě jedna cartridge s černým inkoustem zvlášť pro tisk stínu a různých odstínů černé a šedé na fotografiích.  Dalším barevným systémem, který se používá, a to především v některých inkoustových tiskárných, bývá CMYKcm – zde je ještě navíc světlejší varianta azurové a purpurové.

Inkoustové cartridge v tiskárně Canon

Druhy inkoustu  Homogenní inkoust je ředěný vodou, což mu umožňuje prosáknout do papíru. Potisk je tak odolnější proti vnějším vlivům.  Pigmentový inkoust obsahuje nerozpustné částice, které zůstávají na povrchu papíru. Tento typ inkoustu je nejvhodnější pro tisk textu, neboť vytváří ostré hrany.

Výhody inkoustových tiskáren  klidnější provoz  jemnější tisk  kvalitní fotografický tisk  černobílý i barevný tisk  hladší detaily  relativně nízká pořizovací cena

Nevýhody inkoustových tiskáren  Inkoust je často velmi drahý.  Trysky jsou náchylné k ucpání uschlým inkoustem.  Inkoustový potisk je rozpustný ve vodě, a proto je třeba chránit dokumenty před každou kapkou.  Životnost inkoustů je časově omezená – časem vyblednou.

 Děkuji za pozornost  Ing. Ladislav Jančařík

Literatura  