Αρθρογραφία

Τεχνολογίες Ψηφιακών Εκτυπώσεων

Τεχνολογίες Ψηφιακών Εκτυπώσεων

την 17 Σεπτεμβρίου, 2017

Η εξέλιξη στο κλάδο των υπολογιστών επέφερε παράλληλα και μια ραγδαία εξέλιξη στα εκτυπωτικά συστήματα. Σήμερα, είναι ελάχιστοι εκείνοι που στερούνται ενός inkjet ή laser εκτυπωτή και κάθε σπίτι που διαθέτει υπολογιστή, διαθέτει και έναν εκτυπωτή. Στο άρθρο αυτό θα γνωρίσουμε τις βασικές αρχές λειτουργίας των τεχνολογιών εκτύπωσης που χρησιμοποιούνται σήμερα από τους περισσότερους έγχρωμους ή/και ασπρόμαυρους εκτυπωτές. ∆εν υπάρχει αμφιβολία ότι οι inkjet και laser εκτυπωτές κυριαρχούν αποτελώντας τις δύο επικρατέστερες τεχνολογίες εκτύπωσης. Παράλληλα όμως με αυτή τη σχεδόν καθολική κυριαρχία, διάφορες άλλες τεχνολογίες έρχονται να παραθέσουν τα δικά τους προτερήματα και να διεκδικήσουν ένα μερίδιο από την πολλά υποσχόμενη αγορά των εμπορικών εκτυπωτών.

Τεχνολογία Inkjet

λειτουργία κεφαλών ψεκασμούΗ τεχνολογία εκτύπωσης inkjet, όπως άλλωστε και η εκτύπωση laser, είναι μια μέθοδος μη επαφής με το προς εκτύπωση υλικό ή υπόστρωμα. Το μελάνι, ψεκάζεται από μικροσκοπικά ακροφύσια που βρίσκονται σε μικρή απόσταση από το χαρτί, σε προκαθορισμένα σημεία, μέχρι τον τελικό σχηματισμό της εικόνας. Χρησιμοποιούνται τα τέσσερα βασικά χρώματα, το γνωστό μοτίβο CMYK (Cyan Magenta Yellow Black), τα οποία διαμέσω των κεφαλών εκτύπωσης εκτοξεύονται υπό τη μορφή μικρών σταγονιδίων προς το χαρτί στο οποίο επικάθονται υπό τη μορφή μικροσκοπικών κουκκίδων.

Σήμερα βέβαια υπάρχουν εκτυπωτές inkjet με περισσότερα χρώματα που βελτιστοποιούν τη χρωματική απόδοση και πιστότητα της τελικής εκτύπωσης. Με εξαίρεση λίγα μονάχα μοντέλα, το σύστημα εκτύπωσης (κεφαλή εκτύπωσης) κινείται επί ενός οριζόντιου προς το χαρτί άξονα και ψεκάζει κάθε φορά σε οριζόντια λωρίδα τα μελάνια που απαιτούνται. Το χαρτί μετακινείται κάθετα προς τον άξονα της κεφαλής εκτύπωσης και η διαδικασία επαναλαμβάνεται μέχρι να σχηματιστεί η τελική εικόνα.

Αξίζει να σημειωθεί πως η τεχνολογία inkjet είναι γνωστή από τις αρχές της δεκαετίας του 80' αλλά μονάχα μετά το 1990 άρχισε να εφαρμόζεται ευρέως στους επιτραπέζιους εκτυπωτές. Ένας από τους πρωτοπόρους στην ανάπτυξη της τεχνολογίας inkjet ήταν η εταιρεία Canon η οποία ισχυρίζεται ότι εφεύρε τα βασικά χαρακτηριστικά της τεχνολογίας το 1977, γι' αυτό άλλωστε μερικές φορές η θερμική τεχνολογία inkjet αναφέρεται και ως bubble jet.

Σήμερα υπάρχουν αρκετές παράλληλες τεχνολογίες εκτύπωσης που πλαισιώνονται κάτω από τη σκεπή της τεχνολογίας inkjet. Η πιο βασική όμως είναι η τεχνική Drop On Demand (DOD). Στην τεχνική αυτή, μικροσκοπικά σταγονίδια ψεκάζονται πάνω στο χαρτί από ειδικά σχεδιασμένα ακροφύσια. Όλο το σύστημα εκτύπωσης ελέγχεται από κάποιον οδηγό λογισμικού (driver) που καθορίζει πιο ακροφύσιο και πότε πρέπει να ψεκάσει. Στην τεχνολογία DOD ανήκουν οι δύο πλέον επικρατέστερες τεχνικές, αυτή της θερμικής και της πιεζοηλεκτρικής τεχνολογίας.

Θερμική Τεχνολογία

Η θερμική τεχνολογία είναι η μια από τις δύο βασικές τεχνικές που πλαισιώνουν την εκτύπωση inkjet. Σήμερα οι περισσότεροι εκτυπωτές στηρίζονται στη θερμική τεχνολογία όπου με τη χρήση θερμότητας το μελάνι ψεκάζεται προς το χαρτί. Στη θερμική τεχνολογία υπάρχουν τρία βασικά στάδια. Στο πρώτο στάδιο αρχίζει η θέρμανση της μελάνης με ηλεκτρικές αντιστάσεις. Ακολούθως το μελάνι, θερμαινόμενο και υπό πίεση, αρχίζει να οδηγείται προς το ακροφύσιο ψεκασμού όπου και τελικά υπό τη μορφή φυσαλίδας εκτοξεύεται προς το χαρτί. Η διαδικασία αυτή επαναλαμβάνεται συνεχώς. Το μελάνι αφού ψεκασθεί στο χαρτί στη συνέχεια κρυώνει και στεγνώνει πάνω σε αυτό. Στη θερμική τεχνολογία είναι σημαντικό να τονιστεί η σοβαρή απαίτηση από τον τύπο της μελάνης που θα χρησιμοποιηθεί να έχει μεγάλη ανθεκτικότητα στη θερμότητα καθώς ολόκληρος ο μηχανισμός ψεκασμού στηρίζεται σε αυτή. Η χρήση θερμότητας στους θερμικούς εκτυπωτές δημιουργεί την ανάγκη για ψύξη, γεγονός που επιφέρει μια μικρή χρονική καθυστέρηση στην εκτυπωτική διαδικασία. Οι συνηθισμένοι inkjet εκτυπωτές διαθέτουν σήμερα εκτυπωτικές κεφαλές που περιέχουν περίπου 600 ακροφύσια, το καθένα από τα οποία έχει διάμετρο περίπου όσο μια ανθρώπινη τρίχα (περίπου 70 micron). O όγκος του μελανιου είναι περίπου 8 με 10 picolitres ενώ η διάμετρος της φυσαλίδας έχει διάμετρο περίπου 50~60 microns. Έτσι, η πυκνότητα του ακροφυσίου σχετίζεται με αυτό που λέμε φυσική ανάλυση του εκτυπωτή και σήμερα κυμαίνεται μεταξύ 600 και 1200 dpi.

Πιεζο-ηλεκτρική τεχνολογία

πιεζο ηλεκτρική κεφαλή εκτύπωσηςΗ τεχνολογία αυτή στηρίζεται στο πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο σύμφωνα με το οποίο όταν σε κάποιον κρύσταλλο εφαρμόζεται ηλεκτρική τάση αυτός τείνει να ταλαντωθεί.
Την πιεζοηλεκτρική τεχνολογία στην εκτύπωση ανέπτυξε η εταιρεία EPSON η οποία τη χρησιμοποιεί σχεδόν σε όλα της τα εκτυπωτικά συστήματα ψεκασμού. Ένας ειδικός κρύσταλλος βρίσκεται τοποθετημένος στη βάση του δοχείου μελάνης. Όταν ο εκτυπωτής πρέπει να τυπώσει, μια τάση εφαρμόζεται στα άκρα του κρυστάλλου, αυτός αρχίζει να ταλαντώνεται με αποτέλεσμα να ασκεί πίεση στο δοχείο μελάνης και από το ακροφύσιο να εξέρχεται το πρώτο σταγονίδιο μελάνης.

Τα πλεονεκτήματα της πιεζοηλεκτρικής μεθόδου είναι αρκετά. Η όλη διαδικασία επιτρέπει μεγαλύτερο έλεγχο σε ότι αφορά το σχήμα και το μέγεθος της σταγόνας μελάνης που απελευθερώνεται (ψεκάζεται) σε σχέση με τη θερμική τεχνολογία. Η ιδιαίτερα ευαίσθητη διακύμανσης της ταλάντωσης του κρυστάλλου επιτρέπει τον ψεκασμό σταγονιδίων με αρκετά μικρό μέγεθος που συμβάλει σημαντικά στην ποιότητα της εικόνας. Επίσης, εν αντιθέσει με τη θερμική τεχνολογία, το μελάνι δεν χρειάζεται να θερμανθεί και εν συνεχεία να ψυχθεί σε κάθε κύκλο λειτουργίας. Το γεγονός αυτό εξοικονομεί χρόνο και οι προδιαγραφές των μελανιών περιορίζονται μονάχα στα χαρακτηριστικά απορρόφησής τους παρά στις αντοχές τους σε διάφορες θερμοκρασίες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μεγαλύτερη ελευθερία στην ανάπτυξη νέων χημικών ιδιοτήτων στα χρησιμοποιούμενα μελάνια αφού δεν υπάρχει ο περιορισμός της θερμικής αντοχής τους.
Αυτά τα πλεονεκτήματα βέβαια αφορούσαν κατά κύριο λόγο τα πρώτα συστήματα θερμικών και πιεζοηλεκτρικών inkjet εκτυπωτών, αφού, στην πορεία του χρόνου η θερμική τεχνολογία ανέπτυξε τεχνικές που σήμερα την καθιστούν σε ποιότητα και ταχύτητα εφάμιλλη της πιεζοηλεκτρικής.