Wielkość kropli i poziomy szarości: jak głowica inkjet tworzy tony

Autor: Piotr Jędrzejczyk, AssembleX Industrial Services

Głowica inkjet potrafi tylko wystrzelić kroplę albo jej nie wystrzelić. Każdy gładki ton na wydruku składa się z liczby, wielkości i rozmieszczenia tych kropli. Zrozumienie tego to klucz do płynnych gradientów i nasyconych pełnych kolorów.

Kropki a poziomy szarości

Najprostsza głowica strzela kroplą jednej wielkości. Aby wydrukować jaśniejszy lub ciemniejszy ton, oprogramowanie zmienia liczbę punktów na danym obszarze: mało punktów dla jasnego tonu, dużo dla ciemnego. To rastrowanie półtonowe (halftoning), a punkty pozostają tej samej wielkości.

Głowica z poziomami szarości (grey level) potrafi strzelać z tej samej dyszy kroplami o kilku wielkościach. Każdy piksel niesie wtedy nie tylko „tak” lub „nie”, ale niewielką ilość tuszu między zerem a maksimum. Tony powstają zarówno z wielkości kropek, jak i z ich liczby (rysunek 1), co daje gładsze gradienty przy tej samej rozdzielczości.

Rysunek 1. Ta sama skala tonalna zbudowana na dwa sposoby. Góra: jednakowe kropki, ton zmienia się liczbą kropek. Dół: poziomy szarości, ton zmienia się wielkością kropki.

Jak powstaje wielkość kropli

Kropla o danym poziomie szarości nie jest osobnym rodzajem kropli. Głowica wystrzeliwuje jedną, dwie, trzy lub więcej małych kropelek w krótkich odstępach, a one łączą się w locie lub na powierzchni w jedną większą kroplę. O tym, ile kropelek wystrzeli i jak duże będą, decyduje przebieg sygnału sterującego (waveform). Objętość mierzy się w pikolitrach.

Dlaczego wielkość kropli ma znaczenie

Gładkość. Małe krople dają drobny detal i płynne gradienty; zbyt mało poziomów objawia się schodkami i ziarnem w jasnych obszarach.
Gęstość. Duże krople wnoszą do piksela więcej tuszu. Dają nasycone pola i głębokie kolory, a w ceramice ilość pigmentu decyduje o kolorze po wypale.
Wydajność. Przy prędkości linii to większe krople pozwalają uzyskać wymaganą gęstość w jednym przejściu.
Podłoże. To, jak kropla się rozlewa, zależy od powierzchni, dlatego to samo ustawienie drukuje inaczej na różnych materiałach (rysunek 2).

Rysunek 2. Ta sama kropla na dwóch powierzchniach. Po lewej: powierzchnia porowata, taka jak czerep lub glazura, wchłania tusz. Po prawej: powierzchnia niechłonna, taka jak szkło, stal lub PVC, zostawia kroplę na wierzchu, gdzie się rozlewa i musi zostać utwardzona.

Co można ustawić

Wielkość kropli nie jest dowolnym ustawieniem. Wynika z typu głowicy, przebiegu sygnału sterującego i napięcia oraz z lepkości tuszu, która zależy od jego temperatury. Ustala się ją przy ustawianiu głowic i musi być taka sama na każdej głowicy danego koloru.

Rozdzielczość w obu kierunkach.
Tryb poziomów szarości każdego kanału tuszu.
Przebieg sygnału sterującego i napięcie na głowicę, które ustalają objętość i prędkość kropli.
Temperatura tuszu i odległość druku.

Procedura strojenia

Określenie celu. Jakiego zakresu tonalnego, gładkości i gęstości wymaga produkt? Duża płyta z miękką grafiką i nasycony dekor wymagają innych ustawień.
Ustabilizowanie jettingu. Najpierw temperatura, cyrkulacja i odgazowanie, test dysz i czysty stitching.
Ustawienie sygnału sterującego. Dostosuj przebieg i napięcie dla każdej głowicy, aż prędkość i objętość kropli zgodzą się z celem i ze sobą.
Wybór rozdzielczości i trybu poziomów szarości dla każdego kanału tuszu..
Wydruk klinów poziomów szarości. Sprawdź, czy gradient jest gładki, bez schodków i ziarna, i czy gęstość osiąga cel.
Linearyzacja, a potem zbudowanie profilu kolorystycznego..

Typowe błędy

Podnoszenie napięcia dla większej gęstości bez sprawdzenia prędkości kropli i satelitów.
Mieszanie w jednej belce głowic o różnych objętościach kropli.
Używanie różnych trybów poziomów szarości dla kolorów jednego obrazu.
Zmiana temperatury tuszu bez powtórzenia ustawień.
Traktowanie ziarna jako problemu koloru, gdy bierze się ze zbyt małej liczby poziomów tonalnych.

Wielkość kropli wyznacza surowiec każdego tonu. Linearyzacja ujednolica go, a RIP decyduje, jak jest wykorzystany.