WARTO WIEDZIEĆ

JAK DZIAŁA PLOTER ATRAMENTOWY?

W drukarkach atramentowych (ang. inkjet printer) punkty druku są tworzone przez kropelki atramentu wystrzeliwane z głowicy zawierającej dysze o średnicy kilkudziesięciu mikrometrów.

Krople atramentu są wyrzucane z dyszy przez odkształcające się po przyłożeniu napięcia piezokryształy lub przez pęcherzyki gazu tworzące się po podgrzaniu atramentu powyżej temperatury wrzenia. Objętość pojedynczej kropli wynosi od kilku do  kilkudziesięciu pikolitrów. Dysze mogą pracować w trybie ciągłym z odchylaniem kropli lub w trybie przerywanym.

Pierwsza drukarka atramentowa PT 80i została wyprodukowana przez firmę Siemens w roku 1977. Drukarka ta miała głowicę z 12 dyszami pracującymi w trybie przerywanym i generującymi krople metodą piezoelektryczną. Prędkość druku nie przekraczała 270 znaków na sekundę.
Atrament jest najczęściej przechowywany w pojemnikach w postaci ciekłej. W niektórych konstrukcjach atrament ma postać stalą i jest roztapiany tylko na czas drukowania. Atrament ciekły jest absorbowany przez papier i ma tendencję do rozmazywania się. Zaletą stosowania atramentu w postaci stałej jest to, iż zawierające wosk barwniki zastygają natychmiast po napyleniu na papier. Po nadrukowaniu barwniki w stanie stałym są prasowane i wygładzane.

Jakość wydruku w dużym stopniu zależy od papieru. Najlepszy efekt można uzyskać, stosując specjalny papier powlekany lub nabłyszczany. Obecnie głowice drukarek atramentowych zawierają do kilkuset dysz i pozwalają na uzyskiwanie rozdzielczości do 1440×720; w powszechnie stosowanych drukarkach uzyskuje się rozdzielczości z zakresu od 360×360 do 1200×1200. Szybkość druku zależy od tego, czy drukowany jest obraz kolorowy czy czarno-biały, i wynosi najczęściej od jednej do ośmiu stron na minutę. Przewiduje się, iż w przyszłości liczba głowic wzrośnie do kilku tysięcy, co zwiększy szybkość i jakość drukowania.

Głowica drukarki atramentowej może pracować w trybie ciągłym. W takim wypadku podczas drukowania atrament stale wydobywa się z głowicy (ang. continous flow). Po wyrzuceniu z dyszy krople są ładowane w polu między elektrodami ładującymi. Jeżeli punkt ma być wydrukowany, to bez przeszkód trafiają na papier. W przeciwnym razie pomiędzy elektrodami odchylającymi pojawia się pole elektryczne, które odchyla wiązkę kropli i kieruje ją do pochłaniacza. Rozwiązaniem alternatywnym wobec głowic pracujących w trybie ciągłym są głowice pracujące w trybie przerywanym (ang. drop-on-demand). Atrament z głowicy jest wyrzucany tylko wtedy, gdy istnieje taka potrzeba. W większości stosowanych obecnie drukarek atramentowych wykorzystuje się głowice pracujące w trybie przerywanym.

METODA PĘCHERZYKOWA (BUBBLE-JET)

W kanaliku doprowadzającym atrament do dyszy głowicy pracującej metodą pęcherzykową (ang. bubble jet, thermal ink jet) znajduje się mikroskopijny (o długości od 30 do 70 pm) opornik pełniący funkcję grzałki. Przepływ prądu przez opornik wytwarza ciepło podgrzewające atrament w ciągu kilku mikrosekund do temperatury przegrzania (jest to temperatura wyższa od temperatury wrzenia). Rozgrzany atrament parując, tworzy wokół grzałki drobne pęcherzyki, które łączą się w jeden. Rosnący pęcherzyk gazu wypycha kroplę atramentu z dyszy z szybkością kilkunastu metrów na sekundę. W czasie stygnięcia atramentu pęcherzyk kurczy się, powodując powstanie podciśnienia i menisku wklęsłego u wylotu dyszy.

Powstałe podciśnienie oraz napięcie powierzchniowe powodują zassanie kolejnej porcji atramentu ze zbiornika. Proces wystrzelenia kropli i ponownego napełnienia kanalika trwa od 80 do 100 ps. Zatem w ciągu sekundy z jednej dyszy jest wystrzeliwanych około 10 000 kropli. Ponieważ na papier trafia atrament o wysokiej temperaturze, ma on tendencję do rozlewania się. Inną wadą tej metody jest osadzanie się na elemencie grzejnym cienkiej warstwy atramentu, co powoduje stopniowe zmniejszanie się objętości kropli. W związku z tym konieczna jest okresowa wymiana głowic, które najczęściej tworzą całość ze zbiornikami atramentu. Pęcherzykową metodę druku wykorzystują między innymi frmy Hewlett-Packard, Canon i Lexmark.

METODA PIEZOELEKTRYCZNA

W kanaliku doprowadzającym atrament do dyszy, pod membraną znajduje się element składający się z bardzo cienkich włosowatych piezokryształów. Po około 5 ps od przyłożenia napięcia piezokryształy ulegają odkształceniu i powodują wybrzuszenie membrany. W wyniku wybrzuszenia membrana wypycha kroplę atramentu na papier. Atrament trafia na papier w temperaturze pokojowej, dzięki czemu uzyskuje się bardziej ostre krawędzie. Piezoelektryczna metoda druku jest nieco droższa od pęcherzykowej, jest stosowana głównie przez firmę Epson.

Edgeshooter i Sideshooter
Atrament może być wystrzeliwany prostopadle lub równolegle do ułożenia opornika grzejnego lub membrany. Głowice, w których krople atramentu są wystrzeliwane prostopadle do opornika lub membrany, nazywamy głowicami typu Edgeshooter. Jeżeli krople atramentu są wystrzeliwane w kierunku równoległym, to mamy do czynienia z głowicami typu Sideshooter. Dysze w głowicach typu Edgeshooter zajmują mniej miejsca i mają większą trwałość, natomiast w głowicach typu Sideshooter można z większą precyzją ustawić średnicę dyszy.
Do produkcji głowic wykorzystuje się technologię cienkowarstwową podobną do tej, która jest stosowana w produkcji układów scalonych. Kanaliki, dysze, oporniki grzejne oraz połączenia elektryczne powstają przez napylanie na płytkę krzemu kolejnych warstw i nadawanie im odpowiedniej struktury w procesie fotolitograficznym. Ponadto, do kształtowania dyszy w głowicach wykorzystuje się technikę laserową.

PODSTAWOWE POJĘCIA DOTYCZĄCE PAPIERU

Skład
Papier składa się z masy celulozowej, wypełniacza, wody i środków chemicznych. Każdy typ papieru zawiera te składniki, które są łączone z sobą zgodnie z recepturą indywidualną dla każdego konkretnego rodzaju. Wypełniacz uzupełnia puste przestrzenie pomiędzy włóknami celulozowymi. Wypełniacz nadaje papierowi miękkości i gładkości i dzięki temu przyczynia się do lepszej jakości wydruku.

Wilgotność
Papier zawiera pewną ilość wilgoci. Poziom wilgotności zależy od przewidzianego zastosowania papieru oraz od procesu poligraficznego, w którym papier ma być użyty. Wilgotność bezwzględna i wilgotność względna określają zawartość wody w papierze. Wilgotność bezwzględna to procentowa zawartość wody w masie papieru, zaś wilgotność względna to wilgotność powietrza pomiędzy arkuszami papieru w stosie lub zwoju w określonej temperaturze. Bardzo ważne jest odpowiednie składowanie papieru, ponieważ niewłaściwa temperatura i wilgotność w magazynie spowoduje jego deformację.

Gramatura
Jest wyrażana jako masa metra kwadratowego papieru i obliczana jako iloraz grubości do objętości właściwej papieru. Gramaturę papieru często myli się z jego grubością.

Grubość
Mierzy się ją w mikrometrach (µm) – czyli tysięcznych częściach milimetra – i jest to odległość między dwiema powierzchniami papieru. Grubość jest wyrażana jako iloczyn gramatury i objętości właściwej.

Objętość właściwa (inaczej spulchnienie, wolumen)
Jest wyrażana jako stosunek grubości papieru do jego gramatury i określa zwartość papieru (mała objętość to bardziej papier zwarty, cienki, gładki i cięższy; duża objętość to papier lekki, mało zwarty i gruby).

Szorstkość (wg Bendtsena)
Jest wyrażana w ml/min., czyli określa ilość powietrza, jakie przechodzi między powierzchnią papieru i elementem przyrządu pomiarowego w ciągu jednej minuty. Papier niepowlekany ma większą szorstkość niż papier powlekany. Aby zmniejszyć szorstkość papieru ściska się go i wygładza w procesie produkcji w kalandrze. Papier bardziej gładki będzie miał mniejszą objętość właściwą i odwrotnie. Szorstkość powierzchni papieru wpływa oczywiście na wygląd druku.

Białość i odcień
Aby gotowy papier miał specjalną białość lub barwę, dodaje się do niego różne środki chemiczne (najczęściej wybielacz optyczny). Istotnym parametrem jest jasność papieru. Białość i jasność papieru to dwie różne rzeczy: jasność określa się jako procent ilości światła o określonej długości fali odbijanej od papieru, białość zaś mierzy się dla wielu długości fal i daje ona wartość bliższą temu, co w rzeczywistości widzi ludzkie oko. Ta sama jasność papieru może wiązać się z różnymi odcieniami barw. Mierzony jest więc także stopień barwy papieru. Barwniki są dodawane do większości papierów. Barwnik niebieski jest często dodawany do papieru, który ma sprawiać wrażenie bardziej białego, natomiast pewna ilość barwnika żółtego sprawi, że papier będzie wyglądać bardziej naturalnie.

Nieprzezroczystość
Nieprzezroczystość to raczej brak przezroczystości . Papier o nieprzezroczystości 100% jest więc całkowicie nieprzezroczysty, a papier o niskiej nieprzezroczystości (np. papier pergaminowy, kalka kreślarska) przepuszcza znacznie więcej światła. Nieprzezroczystość zależy od tego, w jakim stopniu powierzchnia papieru rozprasza i pochłania światło. Jest bardzo ważna, szczególnie przy druku dwustronnym i na papierze o małej gramaturze, ponieważ druk może wtedy przebijać na drugą stronę.

Kierunek włókna
Większość włókien w papierze układa się w tym samym kierunku, w którym podczas produkcji przebiega wstęga papieru. Wzdłuż niego papier jest sztywniejszy i trudniejszy do zgięcia. Zwykle producenci przy określaniu wymiarów podają pierwszą liczbę jako długość boku przebiegającego w poprzek kierunku włókna (np. 210 w przypadku wymiarów A4 czyli 210 x 297). Domową metodą można określić kierunek włókna, silnie przeciągając zaciśniętymi paznokciami kciuka i palca wskazującego wzdłuż brzegów papieru. Brzeg, który ulega większemu zniekształceniu, przebiega w poprzek kierunku włókna.

Format
Gotowy papier jest nawijany na dużą rolę (tambor, jumborola). Jeżeli papier ma być potem użyty w zwojowej maszynie offsetowej, jest cięty na mniejsze zwoje, jeśli nie – na arkusze o wymaganych rozmiarach. Arkusze i zwoje to główne formaty papieru, ale w każdej grupie podstawowej rozróżniamy dużą liczbę różnych formatów, standardowych i specjalnych, dostosowanych do potrzeb klienta. Papier jest dostarczany klientowi na paletach, gdzie wszystkie arkusze są ułożone jeden na drugim, lub w ryzach po 500 sztuk. Arkusze i zwoje są cięte na wymiary i szerokości zamawiane przez klienta. Są też sortowane według masy i długości. Wszystkie zwoje (gotowe rolki) papieru posiadają w środku tuleję (gilzę), dzięki której mogą być zainstalowane w maszynie drukującej (np. na ploterze). Stosowane powszechnie standardowe średnice tulei to 58, 70, 76 i 153 mm.
Przygotowano w oparciu o artykuł „Papierowe ABC”, Vidart, nr 05/2006