70.εκτυπωτές inkjet

ΕισαγωγήΟι εκτυπωτές inkjet υπάρχουν στην αγορά από το 1980, αλλά τη δεκαετία του 1990 έγιναν ευρύτατα διαθέσιμοι λόγω της μείωσης της τιμής τους. Η εταιρεία Canon υποστηρίζει ότι πρώτη ανακάλυψε την τεχνολογία 'bubble jet' το 1877, όταν ένας τεχνικός ακούμπησε τυχαία το 'κολλητήρι' (για τα ηλεκτρονικά κυκλώματα) σε μια σύριγγα γεμάτη με μελάνι. Η θερμοκρασία από το 'κολλητήρι' έκανε να πεταχτεί μια σταγόνα μελανιού από τη σύριγγα, έτσι ξεκίνησε μια νέα μέθοδος εκτύπωσης που σήμερα ονομάζεται ευρέως inkjet.
Οι εκτυπωτές inkjet έχουν σαν κύριο πλεονέκτημα, σε σχέση με τους εκτυπωτές laser, τη δυνατότητα έγχρωμης εκτύπωσης, με χαμηλό κόστος εκτυπωτή και αναλώσιμων.

Τρόπος λειτουργίας

Οι εκτυπωτές inkjet βασίζουν τη λειτουργία τους στην εκτίναξη μελανιού από ειδικά ακροφύσια. Τα ακροφύσια από τα οποία εκτινάσσεται το μελάνι έχουν τη διάμετρο τρίχας, περίπου 5-40 μm - εκατομμυριοστά του μέτρου ή 5-40 χιλιοστά του χιλιοστού. Η κεφαλή του εκτυπωτή inkjet σαρώνει το χαρτί εκτύπωσης σε οριζόντιες λωρίδες και μετά από κάθε σάρωση το χαρτί κινείται κατακόρυφα ένα βήμα. Δηλαδή μια λωρίδα εκτυπώνεται και το χαρτί προχωρά ώστε να τυπωθεί η επόμενη λωρίδα ακριβώς μετά την προηγούμενη.

Η τεχνολογία των εκτυπωτών inkjet βασίζεται σε δυό διαφορετικές μεθόδους. Τη θερμική τεχνολογία και τηνπιεζοηλεκτρική τεχνολογία. Ας τις δούμε αναλυτικά:

Θερμική τεχνολογία inkjet

Οι περισσότεροι επιτραπέζιοι εκτυπωτές σήμερα χρησιμοποιούν αυτήν την τεχνολογία. Τα βήματα για την εκτίναξη ενός μικρού σταγονιδίου μελανιού ώστε να εκτυπωθεί μια κουκίδα είναι: Ο πολύ μικρός θάλαμος που βρίσκεται το μελάνι θερμαίνεται μέσω μιας θερμαντικής αντίστασης, μέσα στο μελάνι δημιουργείται μια φυσαλίδα αέρα, λόγω της θέρμανσης, με αποτέλεσμα να εκτινάσσεται μια μικρή σταγόνα μελανιού από το ακροφύσιο.
Στη συνέχεια το μελάνι ψύχεται, η φυσαλίδα χάνεται, δημιουργώντας κενό που αναπληρώνεται με μελάνι από το κύριο δοχείο μελανιού. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται από Hewlett Packard, Canon, Lexmark, κ.α.

Η τεχνολογία αυτή βάζει κάποιους περιορισμούς στη διαδικασία εκτύπωσης, αλλά και στο είδος του μελανιού που χρησιμοποιείται. Το μελάνι θα πρέπει να αντέχει την υψηλή θερμοκρασία που δημιουργείται. Επίσης απαιτείται ένα μικρό χρονικό διάστημα ψύξης κατά τη διαδικασία εκτύπωσης.

Οι κεφαλές αυτού του είδους έχουν 50 ως 20.000 ακροφύσια που είναι διατεταγμένα το ένα κοντά στο άλλο σε μια σειρά ή περισσότερες σειρές μήκους 0,25-5 εκατοστών περίπου. Κάθε ακροφύσιο έχει διάμετρο περίπου 20 μm όπως είπαμε, και η κάθε σταγόνα μελανιού που εκτινάσσεται έχει όγκο περίπου 1-40 picolitre (1 picolitre ή αλλιώς 1 pl είναι όγκος που είναι το ένα εκατομμυριοστό του εκατομμυριοστού του λίτρου). Η κουκίδα που δημιουργεί κάθε τέτοια σταγόνα μελανιού έχει διάμετρο 15-80 μm. Το μάτι μπορεί να διακρίνει κουκίδες που έχουν διάμετρο μεγαλύτερη από 30 μm. Το μαύρο μελάνι που γενικά αποτελείται από μεγαλύτερα μόρια εκτινάσσεται σε μεγαλύτερες ποσότητες που φθάνουν ως και τα 80 pl. Η μικρότερη σταγόνα μελανιού που έχει επιτευχθεί με αυτή την τεχνολογία είναι 1 pl.

Πιεζοηλεκτρική τεχνολογία inkjet

Αποτελεί πατέντα της Epson (και άλλων εταιρειών για επαγγελματικούς εκτυπωτές) και χρησιμοποιεί έναν πιεζοηλεκτρικό (piezo-electric) κρύσταλλο για κάθε ακροφύσιο. Ο πιεζοηλεκτρικός κρύσταλλος έχει την ιδιότητα όταν εφαρμόζεται ηλεκτρική τάση στα άκρα του να μεταβάλει το σχήμα του. Μπορούμε να πούμε ότι μοιάζει με την λειτουργία του κώνου του μεγαφώνου. Όταν εφαρμόζεται τάση στο μεγάφωνο ο κώνος κινείται. Το ίδιο συμβαίνει και στον κρύσταλλο που κάμπτεται όταν εφαρμοστεί τάση πάνω του και έτσι προκαλεί συμπίεση στον θάλαμο και εκτίναξη μιας σταγόνας μελανιού.

Στην τεχνολογία αυτή υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα. Το μελάνι δεν χρειάζεται να θερμανθεί και να ψυχθεί όπως στην θερμική τεχνολογία. Αυτό οδηγεί σε μικρότερο χρόνο ανταπόκρισης.

Οι τελευταίας τεχνολογίας εκτυπωτές Epson χρησιμοποιούν κεφαλές 32-200 ακροφύσια σε κάθε χρώμα δίνοντας την δυνατότητα για εκτυπωτές των 1440 x 1440 dpi (πραγματική ανάλυση). Το ότι δεν χρησιμοποιείται θερμότητα δίνει την δυνατότητα να χρησιμοποιηθεί μελάνι που στεγνώνει πιο γρήγορα, με αρκετά πρόσθετα πλεονεκτήματα.

Δημιουργία χρώματος

Όπως και τα μόνιτορ, οι εκτυπωτές εκτυπώνουν διαφορετικό αριθμό κουκίδων από τα βασικά χρώματα, δίνοντας την αίσθηση, της δημιουργίας οποιασδήποτε απόχρωσης χρώματος. Οι εκτυπωτές inkjet χρησιμοποιούν μελάνια των βασικών αφαιρετικών χρωμάτων: κυανό, ματζέντα και κίτρινο (CMY - cyan, magenta, yellow). Αν αναμιχθούν αυτά τα χρώματα μπορούν να δώσουν νέα, όπως για παράδειγμα μια κουκίδα ματζέντα και μια κουκίδα κίτρινο δίνουν το κόκκινο. Ο συνδυασμός των βασικών χρωμάτων μπορεί να δώσει 8 αποχρώσεις: κυανό, ματζέντα, κίτρινο, κόκκινο, πράσινο, μπλε, μαύρο -το λευκό είναι η απουσία χρώματος-. Αυτή η ανάμιξη χρωμάτων για το σχηματισμό άλλων ονομάζεται dithering.

Όμως 8 χρώματα δεν είναι αρκετά για να αποδοθεί σωστά μια φωτογραφία. Έτσι χρησιμοποιείται μια τεχνική που ονομάζεται halftoning και παράγει αρκετά χρώματα. Για παράδειγμα μια κουκίδα ματζέντα και μια κουκίδα κίτρινη δημιουργούν την αίσθηση του κόκκινου, ενώ μια κουκίδα ματζέντα και δυο κουκίδες κίτρινου δημιουργούν την αίσθηση του πορτοκαλί χρώματος. Η μέθοδος halftoning βασίζεται στο χώρισμα της πραγματικής ανάλυσης του εκτυπωτή σε άλλη μικρότερη που αποτελεί το "πλέγμα" του halftoning. Για παράδειγμα μπορεί να χωριστεί η πραγματική ανάλυση του εκτυπωτή στο μισό. Έτσι κάθε κουκίδα του halftoning αποτελείται από 2x2 κουκίδες της πραγματικής ανάλυσης του εκτυπωτή. Ο συνδυασμός των 2x2 δίνει συνολικά 4096 διαφορετικά χρώματα. Με αυτόν τον τρόπο δημιουργούνται χιλιάδες ή εκατομμύρια διαφορετικά χρώματα αν επιλεγεί ένα πλέγμα 3x3 ή 4x4. Το μαύρο είναι εκτύπωση όλων των χρωμάτων. Όμως δημιουργείται ένα 'μαύρο' που έχει χρώμα που πλησιάζει προς το πολύ σκούρο γκρι και δεν είναι πραγματικό μαύρο. Το 'μαύρο' αυτό ονομάζεται συμπληρωματικό μαύρο.

Για να τυπώνεται πραγματικό μαύρο που είναι απαραίτητο και στις ασπρόμαυρες εκτυπώσεις χρησιμοποιείται σαν πρόσθετο χρώμα μελανιού το μαύρο και έτσι το μοντέλο σχηματισμού χρωμάτων ονομάζεται CMYK (cyan, magenta, yellow, black). Στην αγορά υπάρχουν και εκτυπωτές με έξι ή οκτώ χρώματα. Για να αυξηθεί η ποιότητα εκτύπωσης, μερικοί εκτυπωτές inkjet χρησιμοποιούν και άλλα δύο χρώματα μελανιών το ανοιχτόχρωμο ματζέντα και το ανοιχτόχρωμο κυανό και το μοντέλο ονομάζεται C-M-Y-K-lightC-lightM και είναι κατάλληλο για καλύτερης ποιότητας φωτογραφικές εκτυπώσεις. Όμως η μείωση της ποσότητας μελανιού που εκτινάσσεται από τα ακροφύσια σε 2-4 pl θα περιορίσει την αναγκαιότητα χρήσης εξάχρωμων εκτυπωτών. (Αν θα υπάρχουν εκτυπωτές με περισσότερα από τέσσερα χρώματα θα γίνει για να αυξηθεί η δυνατότητα παραγωγής νέων χρωμάτων που δεν μπορούν να παράγουν οι σημερινοί εκτυπωτές τεσσάρων και 6 χρωμάτων. Το θέμα αυτό θα το αναλύσουμε πιο κάτω).

Στη φωτογραφία φαίνονται σε μεγέθυνση οι κουκίδες εκτύπωσης για μερικούς εκτυπωτές inkjet. Για σύγκριση δίνεται και η εκτύπωση offset από ένα περιοδικό (κάτω δεξιά).

Μελάνι εκτυπωτών inkjet

Το μελάνι που χρησιμοποιείται σήμερα στους εκτυπωτές inkjet είναι κυρίως δύο τύπων το dye based μελάνι και το pigment μελάνι. Δεν μεταφράζονται αυτοί οι δύο όροι γι' αυτό τους χρησιμοποιώ χωρίς μετάφραση.

Το dye based μελάνι αποτελείται κυρίως από νερό, μικρή ποσότητα κάποιας γλυκόλης και άλλων πρόσθετων. Εκτός βέβαια από νερό, γλυκόλη το μελάνι περιέχει και μικρή ποσότητα χρωστικής ουσίας (αλλιώς δεν θα ήταν μελάνι!). Το dye based μελάνι κατά την εκτύπωση ποτίζει και χρωματίζει τις ίνες του χαρτιού.

Το pigment μελάνι κατασκευάζεται παρόμοια με το dye based με τη μόνη διαφορά ότι το υλικό που δίνει το χρώμα έχει τη μορφή λεπτόκοκκης σκόνης σε στερεή μορφή. Είναι δηλαδή γαλάκτωμα που σημαίνει στερεά σωματίδια "διαλυμένα" σε υγρό. Pigment είναι το μαύρο μελάνι που χρησιμοποιούν η Hewlett Packard, και η Lexmark στους εκτυπωτές. Η στερεής μορφής χρωστική των pigment μελανιών "κάθεται" πάνω στην επιφάνεια του χαρτιού εκτύπωσης, αντίθετα με τα dye based που χρωματίζουν τις ίνες του χαρτιού ποτίζοντάς 'τες.

Τα pigment μελάνια είναι περισσότερο αδιάβροχα, δεν ξεθωριάζουν από το φως και την υπεριώδη ακτινοβολία και γι' αυτό διατηρούν το αρχικό χρώμα τους για περισσότερα χρόνια. Αντίθετα τα dye based μελάνια δεν είναι αδιάβροχα και ξεθωριάζουν με την υπεριώδη ακτινοβολία. Αν μια εκτύπωση με dye based μελάνι φωτίζεται από το φως του ήλιου ξεθωριάζει μέσα σε ένα μήνα εντονότατα. Όμως τα dye based έχουν χρώματα περισσότερο έντονα από τα pigment και δίνουν περισσότερο στιλπνή και φωτεινή επιφάνεια εκτύπωσης.

Τέλος να αναφέρουμε ότι υπάρχουν και άλλοι τύποι μελανιού, κύρια για επαγγελματικές χρήσεις, όπως solvent (solvent, mild ή eco solvent), oil based και UV curred.

Γενικά

Οι εκτυπωτές inkjet μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να τυπώσουν και σε διαφορετικά υλικά εκτός από χαρτί. Η εκτύπωση σε ύφασμα μπορεί να είναι άμεση ή και έμμεση. Χρησιμοποιώντας ειδικό χαρτί εκτυπώνουμε ότι θέλουμε να τυπώσουμε και στη συνέχεια σιδερώνουμε το χαρτί πάνω στο ύφασμα. Η εκτύπωση είναι αρκετά ανεξίτηλη και διαρκεί. Έτσι μπορούμε να τυπώσουμε σε μπλουζάκια ακόμα και σε φλυτζάνια. Θα μπορούσαμε να τυπώνουμε απ' ευθείας στο ύφασμα αλλά υπάρχει η δυσκολία να βάλουμε το μπλουζάκι ή το φλυτζάνι στη θήκη χαρτιών και ο εκτυπωτής να το τυπώσει!

Το μέλλον των εκτυπωτών inkjet

Το μέλλον των εκτυπωτών inkjet μπορεί να προβλεφθεί, τουλάχιστον το άμεσο. Η τάση εξέλιξης όλων των εκτυπωτών είναι να τυπώνουν με όσο το δυνατόν μικρότερες σταγόνες μελανιού. Σήμερα έχουμε φτάσει στο όριο των 1 pl. Δεν προβλέπεται να ξεπεραστεί εύκολα αυτό το όριο, συνεπώς οι εξελίξεις θα προέλθουν από άλλα χαρακτηριστικά.

Ένα δεύτερο σημείο που φαίνεται ότι θα απασχολήσει τις κατασκευάστριες εταιρείες είναι η ποιοτική ανεξίτηλλη εκτύπωση σε όσο το δυνατόν περισσότερα υλικά. Η χρήση μελανιών που στεγνώνουν πολύ γρήγορα και βλετιώσεις στα χαρακτηριστικά τους θα δώσει αυτό το αποτέλεσμα. Σαν πρώτο βήμα, εκτιμάται ότι θα γίνει σταδιακή αντικατάσταση των dye based έγχρωμων μελανιών με pigment.
Η ποιότητα εκτύπωσης στα ειδικά φωτογραφικά χαρτιά, είναι σήμερα άριστη και έχει φτάσει σχεδόν στο όριο της τεχνολογίας. Στα φωτογραφικά χαρτιά η εκτύπωση είναι "πραγματική" φωτογραφία, και δεύτερον υπάρχουν χαρτιά και υλικά που κάνουν τις εκτυπώσεις ανεξίτηλλες (π.χ. σιδερότυπα για μπλουζάκια που πλένονται χωρίς να παθαίνουν τίποτα). Συνεπώς, γνώμη του γράφοντος είναι ότι η ποιότητα και τα χαρακτηριστικά των μελανιών θα αποτελέσουν το επόμενο στάδιο βελτίωσης της ποιότητας εκτύπωσης σε κοινό χαρτι καθώς και σε άλλα υλικά. Π.χ. μελάνια που θα απλώνουν λιγότερο στο χαρτί, συνεπώς θα παράγεται σε κοινό χαρτί πολύ καλύτερης ποιότητας εκτυπώση.

Η εξέλιξη των μελανιών εκτιμάται ραγδαία τα επόμενα χρόνια. Θα εμφανιστούν πιο καλής ποιότητας μελάνια, καθώς και διαφορετικοί τύποι μελανιού. Ένα παράδειγμα είναι τα μελάνια τύπου "gel" των εταιρειών Ricoh και Gestetner.

Μεγάλη βελτίωση αναμένεται και στα προγράμματα οδηγούς του εκτυπωτή που κάνουν βελτιστοποίηση της έγχρωμης εκτύπωσης (Photo Enhanced). Βελτίωση στην απόδοση των χρωμάτων, π.χ. ακόμα και εκτυπωτές με αυτόματη χρωματική διόρθωση.

Κατά τη γνώμη του γράφοντος, αναμένεται, να χρησιμοποιούνται πρόσθετα χρώματα για τη βελτίωση της ποιότητας εκτύπωσης. Π.χ. οι σημερινοί εκτυπωτές με το μοντέλο CMYK δεν μπορούν να τυπώσουν έντονο μπλέ χρώμα. Έτσι ίσως προστεθεί στα χρώματα το μπλε, το πορτοκαλί και το πράσινο. Ίσως να γίνει προσθήκη και άλλων χρωμάτων όπως το λευκό, εδικά φθορίζοντα χρώματα για έντονα εφέ ή ακόμα και χρυσό ή/και ασημί για ωραιότερες παρουσιάσεις.

Τέλος, η ταχύτητα είναι ένας παράγοντας του μέλλοντος. Ήδη υπάρχουν επαγγελματικοί εκτυπωτές με ταχύτητα 60 σελίδες το λεπτό, δηλαδή 1 σελίδα το δευτερόλεπτο! Η αύξηση της ταχύτητας είναι ορατή και σήμερα , με επιτραπέζιους φθηνούς εκτυπωτές (70-200 ευρώ) ταχύτητας 12 σελ./min.
Η αύξηση της ταχύτητας αναμένεται ραγδαία. Θα πραγματοποιηθεί κατά ένα μέρος με τη χρήση ακίνητων κεφαλών εκτύπωσης που καλύπτουν όλο το πλάτος του χαρτιού. Ήδη έχουν κατασκευταστεί τέτοια επαγγελματικά μοντέλα με κεφαλές μήκους 5 ή 10 εκκατοστών (δύο τέτοιες κεφαλές των 10 cm καλύπτουν το πλάτος χαρτιού Α4).