Kodak Ultrastream – Das Inkjet-Schreibsystem im Porträt

Die Kodak Ultrastream Technologie ist ein Inkjet-Schreibsystem für den Hochgeschwindigkeits-Digitaldruck. Das System soll den Inkjet-Produktionsdruck zu einem etablierten Verfahren im Verpackungsdruck und weiteren Anwendungsgebieten machen. Die vierte Generation von Kodaks Continuous-Inkjet (CIJ)-Verfahren vereint laut Hersteller eine gute Druckqualität und niedrige Betriebskosten mit einer großen Bandbreite von Bedruckstoffen.

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Ultrastream ist eine Weiterentwicklung des Inkjet-Drucks mit kleineren Tröpfchengrößen und hoher Platzierungsgenauigkeit. Sie sorgt laut Kodak für eine höhere Auflösung, sauber gedruckte Linien und Strichelemente und Detailgenauigkeit.

Tröpfchenerzeugung

Ultrastream (siehe Bild 1) besteht laut Kodak aus präzisen Silikondüsen. Bei den Düsen kommen mikroelektromechanische Systeme (MEMS), Metalloxid-Halbleiter (CMOS) und ein elektrostatisches Tröpfchen-Selektionsmodell zum Einsatz. Die Silikondüsenleiste besteht aus einer Anordnung von 2560 Düsen mit einem ungefähren Durchmesser von 9 µm, die geradlinig mit 600 dpi positioniert sind. Jede Düse hat ein ringförmiges Heizelement am Rand der Düsenaustrittsöffnung (siehe Bilder 2 und 3).

Die Silikondüsenleiste ist an einem Druckkopf-Verteiler angebracht. Er sorgt für einen konstanten Druck und Durchfluss und produziert einen kontinuierlichen Tintenstrom. Der Tintenstrom wird durch die Aktivierung der Düsen-Heizelemente in gleichmäßige Tröpfchen aufgeteilt. Die Frequenz der Heizelement-Aktivierung liegt über 400 kHz und liefert genug Energie, um den feinen Strahl durch die lokale Verringerung der Viskosität und Oberflächenspannung an der Düsenaustrittsöffnung zu schwächen und aufzubrechen.

Dann werden die Tröpfchen individuell bei Geschwindigkeiten von 20 m/s gebildet. Die geringe Energiemenge, die zur Erzeugung von Tintentröpfchen an der Düsenmündung benötigt wird, verursacht eine Temperaturerhöhung von weniger als 5° C gegenüber der Umgebungstemperatur und ist laut Kodak um den Faktor 50 niedriger als bei Drop-on-Demand (DoD)-Inkjet-Systemen.

Der geringe Energiebedarf von Ultrastream erzeugt laut Hersteller eine zuverlässige und robuste Methode der Tröpfchenerzeugung. Die Technologie erreicht eine Düsen-Lebensdauer von 3 Billionen Tröpfchen (s. Bild 4).

Die Continuous-Inkjet-Tröpfchen haben alle dieselbe Größe, was laut Kodak für einheitliche Stärke von Buchstaben und Strichelementen und eine gute Farbstabilität bei hohen Auflagen sorgt.

Auswahl der druckenden Tröpfchen

Die Tröpfchenauswahl wird durch einen elektrostatischen Lösungsansatz der Tröpfchenaufladung erreicht. Eine Aufladungsplatte mit fester Masse ist linear zum Feld der Tröpfchen ausgerichtet. Die Ladespannung wird mit einer festen Frequenz angewandt. Unter Nutzung der Präzision des CMOS in der Silikondüsenleiste werden Tröpfchen phasenweise dieser Ladespannung ausgesetzt. Ungefähr zu dem Zeitpunkt, zu dem die Tröpfchen vor der Aufladungsplatte gebildet werden, wird auf sie eine entgegengesetzte Ladung angewandt.

Die Ladung verursacht eine Ablenkung der Tröpfchen zu einer geerdeten Oberfläche, sodass sie erfasst und dem Continuous-Inkjet-System zur Wiederverwendung zugeführt werden. Wenn die Synchronisation der Tröpfchenbildung auf einen Zeitpunkt geändert wird, zu dem sich gemäß der Frequenz-Taktung keine Ladung auf der Platte befindet, wird das entsprechende Tröpfchen nicht aufgeladen.

Nicht aufgeladene Tröpfchen werden nicht abgelenkt und somit zu druckenden Tröpfchen, die direkt auf den Bedruckstoff gelangen und das Druckbild erzeugen. Durch diesen Wechsel von geladenen und ungeladenen Tröpfchen kommt eine binäre Digitaldrucktechnik zustande, die einer Druckfrequenz von mehr als 200 kHz resultiert (siehe Bild 5).

Ultrastream nutzt die Tröpfchenerzeugungsrate, um mit einer Auflösung von 600 dpi quer zur und 1800 dpi in der Papier-Transportrichtung und mit Tröpfchen, die kleiner als 4 Picoliter sind, ein Druckbild zu produzieren. Diese Auflösung entspricht einer Bildqualität mit 1200 x 1200 dpi bei Geschwindigkeiten von mehr als 152 m/min.

Tinten und Bedruckstoffe

Laut Kodak sind hauseigene Tinten mit mikrogemahlenen Pigmenten erforderlich, um Druckbilder auf hohem Qualitätsniveau zu erzielen. Die Pigmente mit Nanotechnologie-Partikelgrößen werden im Vergleich zu konventionellen Pigmenten gleichmäßiger und enger verteilt. Das wird durch die Transparenz der Tinten erreicht, die es ermöglicht, dass eingefallenes Licht vom Bedruckstoff durch die aufgetragene Tintenschicht reflektiert wird.

Zusammen mit Ultrastream kommuniziert Kodak auch eine Neuheit bei pigmentierten Tinten. Durch die Verwendung kostengünstiger Bedruckstoff-Behandlungsverfahren und Chemie, die Kodak entwickelt hat, kann eine größere Palette von Drucksubstraten bedruckt werden als mit den meisten anderen Pigmenttinten auf Wasserbasis. Der geringe Anteil von Feuchthaltemitteln in den wasserbasierenden Tinten von Kodak sorgt für eine verbesserte Trocknung und für eine bessere Kompatibilität mit schwierigen Bedruckstoffen. Zu den verwendbaren Bedruckstoffen gehören ungestrichene und gestrichene Papiere (auch glänzend gestrichene) sowie Materialien für flexible Verpackungen, wie gerecktes Polypropylen.

Die Vorteile von Ultrastream

Ultrastream ermöglicht laut Hersteller ein hochvolumiges Produktionssystem, das auf der Continuous-Inkjet-Technologie und der ersten Stream Generation in den Kokak Prosper Produktlinien beruht. Der stetige Tintenfluss der Continuous-Inkjet-Technologie verhindert laut Kodak Ausfälle sowie ein Verstopfen der Düsen und sorgt für eine Druckkopf-Standzeit, die von der Duckbildgröße und Geschwindigkeit unabhängig ist. Bei typischen DoD-Systemen ist ein konstantes Feuchten der Düsen erforderlich, was die Verfügbarkeit verringert und Tinte vergeudet. Außerdem verringert sich bei zunehmender Druckbildgröße und Geschwindigkeit die Lebensdauer der Druckköpfe.

Die Technologie erzeugt gleichmäßige Tröpfchen, die aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeit, die in der Düse unter Druck entsteht, präzise platziert werden. Daher kann die Düsenleiste vor dem Bedruckstoff geschützt werden, wodurch mögliche Quellen für Verunreinigungen reduziert werden, durch die sich die Standzeit der Druckköpfe verringern könnte.

Die Drucke sind laut Hersteller frei von Satellitentröpfchen, klar und deutlich und weisen keine unerwünschten Punkte auf. Die pigmentierten Tinten gehören laut Kodak zu den kostengünstigsten Tinten auf dem Markt. Darüber hinaus ermöglicht die Druckkopf-Wiederaufarbeitung die Wiederverwendung der Komponenten der Baugruppe.

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