Wojna na kropelki

Wielu osobom wydaje się, że drukarka atramentowa jest jednym z najprostszych urządzeń peryferyjnych. Tymczasem przy jej produkcji wykorzystuje się takie same technologie jak w przypadku procesorów

We wszystkich drukarkach atramentowych, popularnie nazywanych „plujkami”, czterypodstawowe barwy składowe CMYK (niekiedy jest ich sześć lub osiem) – Cyan (niebiesko-zielony), Magenta (purpurowy), Yellow (żółty) i blacK (czarny) – nanoszone są na papier dzięki specjalnej bezstykowej technologii druku. Polega ona na tym, że z niewielkiej odległości z przynajmniej kilkudziesięciu dysz znajdujących się w głowicy w kierunku kartki wyrzucane są mikroskopijne krople atramentu. Elektronika drukarki, sterując głowicą, dba zaś o to, aby wszystkie krople trafiały w odpowiednie miejsce papieru, tworząc gotowy wydruk.

Plucie po papierze

Obecnie stosuje się dwie metody, za pomocą których atrament wystrzeliwany jest z dyszy. Pierwszą z nich jest technologia termiczna wykorzystująca zjawisko parowania atramentu pod wpływem wysokiej temperatury. Specjalnie skonstruowany układ grzewczy w głowicy w ciągu kilku mikrosekund zamienia niewielką ilość cieczy w gaz. Powiększający gwałtownie swoją objętość pęcherzyk odparowanego tuszu zwiększa ciśnienie otaczającego go atramentu, który w postaci kropli zostaje wyrzucony na zewnątrz. Wielkość wystrzelonej kropli i jej wygląd zależą od wytworzonego ciśnienia i kształtu dyszy. Opisana technologia „plucia” stosowana jest w drukarkach produkowanych przez firmy Canon, HP i Lexmark.

Konkurencyjną techniką wystrzeliwania kropel atramentu, spotykaną w drukarkach produkowanych przez Epsona i od niedawna w urządzeniach wielofunkcyjnych Brothera, jest metoda piezoelektryczna. Wykorzystuje się tutaj zjawisko fizyczne polegające na tym, że po przyłożeniu napięcia do materiału piezoelektrycznego (np. kwarcu monokrystalicznego) ulega on odkształceniu – tym większemu, im wyższa jest przyłożona do piezoelektryka różnica potencjałów.

Przykładając zatem do odpowiednio ukształtowanej elektrody piezoelektrycznej różne wartości napięcia, można w kontrolowany sposób zwiększyć ciśnienie w dyszy i wystrzelić krople atramentu o żądanej wielkości w kierunku papieru. Co więcej, pojedyncza dysza piezoelektryczna może pracować z częstotliwością 40 kHz, czyli wypluwać 40 tys. kropel na sekundę, podczas gdy w metodzie termicznej osiąga się częstotliwość pracy ok. 21 kHz.

Meandry technologii

W konstrukcji piezoelektrycznej sterowanie działaniem dysz jest bardziej precyzyjne ze względu na ściśle kontrolowany proces odkształcania piezoelektryka. W metodzie termicznej grzejnik działa w sposób nieco przypadkowy. O ile da się przypilnować wzrost i gradient (rozkład) temperatury na elemencie grzewczym, o tyle tworzenie się pęcherzyka, jego wielkość i ciśnienie pary są za każdym razem losowe, aczkolwiek mieszczące się w określonych przez konstruktorów granicach.

Konstrukcja głowicy piezoelektrycznej jest trwalsza niż termicznej. Jedynym niebezpieczeństwem grożącym mechanizmowi drukującemu jest możliwość zatkania się dyszy na skutek zaschnięcia w niej atramentu. W przypadku głowic termicznych element grzejny zużywa się po pewnym czasie, wytwarzając coraz mniej ciepła w coraz bardziej niekontrolowany sposób. W tym miejscu nasuwa się pytanie: dlaczego zatem technologia piezoelektryczna jest stosowana zaledwie przez dwóch producentów?

Otóż największą zaletą metody termicznej są stosunkowo niskie koszty wykonania głowicy – sam proces technologiczny sprowadza się zaledwie do kilku kroków: naparowania elektrod, elementów grzejnych i osłony głowicy oraz wytrawienia w krzemie dysz i kanałów. W przypadku głowicy piezoelektrycznej tych etapów jest kilkanaście (są one też znacznie bardziej precyzyjne), co znacznie podnosi koszty wytworzenia głowicy.

Zamknij

Choć staramy się je ograniczać, wykorzystujemy mechanizmy takie jak ciasteczka, które pozwalają naszym partnerom na śledzenie Twojego zachowania w sieci. Dowiedz się więcej.