Przypuszczam, że większoci z Państwa termin ătechnologia inkjetÓ najczęciej kojarzy się z komputerowymi drukarkami atramentowymi, trafnie, choć niezbyt elegancko okrelanymi mianem ăplujekÓ. Osobom majšcym więcej do czynienia z cyfrowymi odbitkami próbnymi na myl może przyjć ăDigital CromalinÓ czy ăIrisÓ. U innych być może wywoła skojarzenia z drukarkami wielkoformatowymi.
Jeszcze innš dziedzinš zastosowań technologii inkjet sš specjalne przystawki do personalizacji druków, umożliwiajšce np. nadrukowywanie nazwisk i adresów odbiorców wprost z komputerowej bazy danych bezporednio na maszynie drukujšcej.
Ale czy kto pomyli, że natryskiwanie kropelek atramentu na zadrukowywane podłoże może stanowić konkurencję dla wszechobecnego offsetu? A jednak to nie żart.
Zacznijmy od poczštku.
Podstawowa zasada działania wszystkich drukarek atramentowych jest taka sama: krople atramentu opuszczajš głowicę drukujšcš i trafiajš na zadrukowywanš powierzchnię (zwykle papier). Ze względu jednak na sposób działania poszczególne systemy bardzo różniš się między sobš. Podstawowš różnicš jest sposób sterowania wypływem atramentu. Znane sš dwie zasadnicze metody: tzw. wypływu cišgłego oraz metody drop-on-demand, czyli ăkropli na żšdanieÓ. W dużym skrócie zasada wypływu cišgłego polega na tym, że z dyszy głowicy drukujšcej wypływa nieprzerwanie strumień atramentu. Następnie jest on dzielony na krople. Krople otrzymujš (za pomocš specjalnej elektrody) ładunek elektryczny. Następnie naładowane krople atramentu dostajš się pomiędzy dwie płytki, do których w zależnoci od treci drukowanego obrazu dostarczany jest, bšd nie, ładunek elektryczny. Jeżeli ładunek się nie pojawił, kropla kontynuuje swój lot trafiajšc na podłoże. Jeżeli pomiędzy płytkami pojawi się ładunek, tor lotu kropli zostaje zakrzywiony. W wyniku tego działania atrament zamiast na podłoże (np. papier) trafia na specjalnš przesłonę. Różni producenci stosujš własne rozwišzania technologiczne. W niektórych konstrukcjach treć obrazu decyduje o tym, czy kropla zostanie naładowana, czy nie, a płytki sš pod napięciem cały czas. Skutek jest taki sam jak opisany wyżej. Niektórzy producenci odprowadzajš bezpowrotnie niewykorzystany atrament do zbiornika z odpadami, inni za pozwalajš wykorzystać go powtórnie. Zasadę pracy drukarki atramentowej o wypływie cišgłym ilustruje rysunek 1.
Odmiennie przedstawia się metoda drop-on-demand, czyli ăkropla na żšdanieÓ. Tutaj atrament opuszcza dyszę tylko wówczas, gdy ma się pojawić na zadrukowywanym podłożu. Także w tym przypadku producenci wykorzystujš różnorodne rozwišzania techniczne. Na przykład firmy Hewlett-Packard, Lexmark oraz Canon stosujš chronionš patentami technologię zwanš thermal inkjet, czyli termicznego drukowania natryskowego. Nasuwa się porównanie tej techniki do działania ekspresu do kawy czy herbaty. Gotujšca się woda wytwarza parę, której cinienie wypiera pozostałš wodę. W drukarce jest podobnie. Kropla atramentu jest podgrzewana aż do osišgnięcia punktu wrzenia. Powstała para wypycha z dużš siłš tę częć kropli, która nie zdšżyła odparować.
W tej technologii zazwyczaj stosowane sš atramenty wodne, co jest przyczynš wielu kłopotów i ograniczeń. Atrament musi być bardzo dokładnie dobrany do danego typu głowicy. Czas schnięcia jest stosunkowo długi ze względu na duże ciepło parowania wody. Zaletš technologii termicznej jest niska cena głowicy. Bywa ona tak tania, że w niektórych stosujšcych tę technologię modelach drukarek głowica stanowi integralnš częć pojemnika z atramentem i użytkownik wymienia jš (czasem nawet niewiadomie) wraz z nowym zasobnikiem tuszu. Taka wymiana bywa na ogół niezbędna, gdyż pozostałoci atramentu po odparowaniu sukcesywnie blokujš dysze, prowadzšc w konsekwencji do nieodwracalnego (bšd trudnego do usunięcia) ich zapchania. Dosyć istotnš wadš tego rozwišzania jest nagrzewanie się głowicy drukujšcej. Atrament na skutek ciepła rozszerza się bardziej niż dysza, co prowadzi do zmniejszenia iloci barwnika trafiajšcego na podłoże. Może to prowadzić do niestabilnoci tonalnej pomiędzy poszczególnymi odbitkami, a niekiedy nawet w ramach tej samej odbitki. Koniecznoć odparowania częci atramentu ogranicza szybkoć pracy, jak również eliminuje ze stosowania w tej technologii atramenty pigmentowe zapewniajšce bardzo trwałe druki. Z drugiej jednak strony głowice termiczne umożliwiajš stosowanie atramentów pozwalajšcych na uzyskanie żywych, nasyconych kolorów na różnych, ale szczególnie gładkich i błyszczšcych podłożach. Wydruki takie zwykle sš wysoko oceniane. Technologia termiczna jest cały czas przedmiotem intensywnych prac badawczych, skutkujšcych coraz większš szybkociš pracy i wysokš stabilnociš kolorystycznš, jednakże patenty, będšce własnociš wspomnianych firm, skutecznie uniemożliwiajš rozwój tej technologii przez konkurencję.
Działanie głowicy thermal inkjet ilustruje rysunek 2.
Innš formš metody ăkropli na żšdanieÓ jest technologia piezoelektryczna. W tym przypadku elementem powodujšcym ăwyrzucenieÓ kropli atramentu z dyszy jest piezokryształ.
Dla niewtajemniczonych Đ zjawisko piezoelektryczne to pojawienie się napięcia elektrycznego na krawędziach pewnego typu kryształu lub odkształcanie się tego kryształu pod wpływem przyłożonego napięcia. To ostatnie bywa też okrelane mianem elektrostrykcji.
Napięcie sterujšce doprowadzone do kryształu wykazujšcego własnoci piezoelektryczne powoduje jego gwałtowne odkształcenie, a co za tym idzie Đ zmniejszenie objętoci komory, w której znajduje się odrobina atramentu. W konsekwencji atrament w formie kropli opuszcza dyszę.
Ta technologia wykazuje pewnš przewagę nad termicznš. Znajdujš tu zastosowanie zarówno atramenty barwnikowe (pozwalajšce uzyskać żywe, nasycone kolory), jak i trwałe, odporne na promieniowanie UV atramenty pigmentowe. Niektórzy producenci stosujš także tusze zbudowane na bazie syntetycznego wosku, po ich uprzednim roztopieniu. Niewodne rozpuszczalniki pozwalajš na wyższš koncentrację barwników/pigmentów, co umożliwia szybsze drukowanie mniejszymi ilociami atramentu. Niższa temperatura pracy głowicy piezoelektrycznej podwyższa stabilnoć wydruków i zasadniczo zmniejsza iloć osadu w dyszach. Nie bez znaczenia jest też oszczędnoć energii.
Należy tu jednak przyznać, że w przypadku awarii głowicy piezoelektrycznej koszt jej wymiany jest wielokrotnie wyższy niż termicznej. Do uszkodzenia może za dojć na skutek zaschnięcia atramentu w dyszy głowicy bšd jej pracy ăna suchoÓ. Atrament spełnia bowiem także funkcję substancji chłodzšcej piezokryształ.
Zasadę działania technologii piezo inkjet ilustruje rysunek 3.
Jak wykazujš badania, technologia piezo może być nawet 10-krotnie szybsza od termicznej. Nie oznacza to jednak, że wszystkie drukarki pracujšce w tej technologii sš optymalizowane włanie pod kštem prędkoci.
Do tej pory drukowanie metodš natryskowš (inkjet), jak wczeniej wspomniałem, znalazło zastosowanie głównie w technice biurowej, urzšdzeniach do wykonywania odbitek próbnych, w drukarkach wielkoformatowych oraz urzšdzeniach do personalizacji odbitek. Postęp techniczny jest jednak nieubłagany Đ technologia inkjet sięga po coraz szersze dziedziny zastosowań...
Coraz częciej, nie tylko w literaturze fachowej, mówi się o drukowaniu cyfrowym. Czasami chodzi tylko o technologię Digital Imaging, polegajšcš na przygotowaniu formy drukowej bezporednio w maszynie drukujšcej, czasami za o ăprawdziweÓ drukowanie cyfrowe, czyli drukowanie bez formy drukowej lub wykorzystujšce formę wielokrotnego użytku. Jest ono zazwyczaj realizowane metodami elektrofotograficznymi, czyli zbliżonymi do tych, które znamy z popularnych kopiarek. Naturalnie w porównaniu z kopiarkami biurowymi (czarno-białymi czy kolorowymi) technologia stosowana w elektrofotograficznych cyfrowych maszynach drukujšcych jest dużo bardziej zaawansowana. Cena pojedynczej odbitki jest niższa, a prędkoć pracy wyższa. Podobnie jak w nowoczesnych kopiarkach konstruktorzy poradzili sobie także z problemami, które do tej pory były nie do pokonania: trudnoci w uzyskaniu dużych, równomiernie zakolorowanych powierzchni czy równomiernej gruboci bardzo cienkich linii. Mimo tych wysiłków odbitki pod względem jakoci nie wytrzymujš konkurencji z tradycyjnym drukowaniem, a koszt wielobarwnej odbitki uzasadnia tylko bardzo niewielkie (rzędu kilkunastu czy kilkudziesięciu odbitek) nakłady. Chcšc uzyskać tysišc, kilkaset czy nawet kilkadziesišt odbitek dobrej jakoci, najtaniej byłoby zastosować technologię ăoffset Đ Digital ImagingÓ.
A gdyby tak zastosować szybkie drukowanie natryskowe, gdzie znalazłyby zastosowanie przyjazne dla rodowiska i odporne na jego wpływy, a jednoczenie niedrogie atramenty? Kolorowa głowica drukowałaby od razu barwne odbitki bez koniecznoci stosowania kilku zespołów drukujšcych, kłopotów z pasowaniem, schnięciem czy utrwalaniem pomiędzy zespołami. Brak fizycznego kontaktu pozwalałby na stosowanie szorstkich bšd twardych podłoży o różnej strukturze, uzyskana w cišgu sekundy odbitka próbna byłaby w 100% zgodna z nakładowš...
Jeszcze niedawno powiedzielibymy, że dobrze jest pomarzyć. Dzi perspektywa maszyny drukujšcej pracujšcej w oparciu o natryskiwanie na podłoże kropel atramentu jest już bardzo bliska. Wiele firm pracuje nad takim rozwišzaniem.
Jako przykład może posłużyć firma Aprion, która dzięki szeregowi patentów wprowadza w życie swojš ăMagicznš TechnologięÓ. Wyraz ăMAGICÓ (ang. ămagiaÓ, ămagicznyÓ) jest akronimem okrelenia Multiple Array Graphic Inkjet Color, co można przetłumaczyć jako ăgraficzne barwne urzšdzenie do drukowania natryskowego, wyposażone w matrycę wielokrotnšÓ. Po polsku brzmi bardzo le i jeszcze mniej wyjania. Gdy jednak przyjrzymy się temu urzšdzeniu bliżej, zrozumiemy, co to oznacza. Sercem maszyny Apriona jest głowica piezoelektryczna, pracujšca zgodnie z zasadš ăkropli na żšdanieÓ (drop-on-demand). Pojedyncza głowica zawiera matrycę wielu tysięcy dysz, z których każda (!) wyrzuca z siebie w cišgu sekundy 25 000 kropli. Taka wydajnoć umożliwia drukowanie z prędkociš liniowš przekraczajšcš 1 m/s, czyli 2 arkusze B2/sekundę. Na godzinę daje to przeszło 7000 odbitek. Firma podaje, że w warunkach laboratoryjnych uzyskano aż 100 000 kropli/dyszę/sekundę, co odpowiadałoby prawie 30 000 kopii/h!
Obecnie stosowane w produktach firmy Aprion głowice majš szerokoć 6 cali (czyli ok. 15 cm) i dysponujš rozdzielczociš ok. 600 dpi. Głowice te można łšczyć w bloki, dowolnie powiększajšc szerokoć pasa zadruku. Dysze wykazujš ponadto dużo wyższš trwałoć niż w innych znanych urzšdzeniach inkjet, zapewniajšc jednoczenie możliwoć stosowania szerokiej gamy atramentów. Równolegle z urzšdzeniami opracowane zostały także specjalne Đ wodne, a więc przyjazne dla rodowiska Đ atramenty o bardzo wysokiej odpornoci na wilgoć, cieranie i promieniowanie ultrafioletowe.
Jak zapewniajš przedstawiciele firmy Aprion, równolegle z pracami wdrożeniowymi trwajš badania nad innymi rodzajami atramentów, umożliwiajšcymi drukowanie na różnorodnych papierach, tworzywach sztucznych, metalu i tkaninach.
Obecnie produkty firmy Aprion majš, jak wspomniałem, rozdzielczoć ok. 600 dpi. Jest to wartoć w zupełnoci wystarczajšca do dobrego odwzorowania 6-7 p. pisma. Zastosowanie rastra stochastycznego pozwala zachować wysokš rozdzielczoć tonalnš, choć nadal jasne tony będš sprawiać wrażenie ăziarnistychÓ. Jednak zwiększenie rozdzielczoci wydaje się być kwestiš czasu i to niedługiego. Obecnie za cenę kilkuset złotych możemy kupić kolorowš drukarkę domowo-biurowš pracujšcš w technologii ink-jet, a zapewniajšcš fotograficznš jakoć odbitek. Rozdzielczoci rzędu 1000 p/cm, do tej pory zarezerwowane wyłšcznie dla profesjonalnych nawietlarek, osišgane sš teraz przez sprzęt ăpowszechnego użytkuÓ. Prawdziwš, tradycyjnš fotografię od wydruku z domowej drukarki już dzi często możemy odróżnić tylko za pomocš lupy.
Czyżby maszyna drukujšca przyszłoci składała się z samonakładaka i sekcji wykładajšcej, pomiędzy którymi, gdzie w jakiej niepozornej szczelinie, umieszczono szeciokolorowš głowicę inkjet?
