Jak powstaje wydruk – drukarki atramentowe

Drukarka atramentowa to jedno z najpopularniejszych urządzeń w biurze i w domu. Wydruki, czyli efekty jej pracy są dla nas czymś oczywistym i rzadko zastanawiamy się nad tym jak właściwie powstają i co dzieje się we wnętrzu drukarki zanim zobaczymy gotowy wydruk. A dzieje się sporo. Warto przyjrzeć się temu bliżej, poznać poszczególne etapy drukowania i zrozumieć jak to wszystko działa.

Krótka historia atramentówki

Sposób działania drukarki atramentowej opracowano w połowie lat 70., jednak pierwsza monochromatyczna atramentówka powstała dopiero w 1988 roku i była dziełem firmy Hewlett-Packard. Kosztowała blisko 1000 dolarów i posiadała rozdzielczość 300 dpi. Pierwszą kolorową drukarką atramentową było urządzenie HP DeskJet 500C z roku 1991. Drukarka była nieznacznie droższa od swojej poprzedniczki i oferowała tę samą rozdzielczość. Możliwość kolorowych wydruków okazała się przełomem – drukarki weszły szturmem do biur, a kilka lat później stały się urządzeniami wykorzystywanymi coraz częściej również w domowym zaciszu. Na przestrzeni kolejnych lat opracowano rozwiązania, dzięki którym powstały nowe modele drukarek atramentowych różniących się nie tylko budową, ale również trybem pracy i sposobem realizacji wydruków.

Jak działa drukarka atramentowa

Działanie drukarki atramentowej nie jest skomplikowane. W największym skrócie można powiedzieć, że druk odbywa się poprzez wystrzeliwanie w kierunku arkuszu papieru malutkich kropel tuszu przez mikroskopijne dysze znajdujące się w głowicy drukarki. To oczywiście uproszczenie, ponieważ w drukarkach atramentowych mamy do czynienia z dwoma różnymi trybami pracy – Drop-On-Demand, czyli z kroplą na żądanie oraz Continuous-Ink-Jet (CIJ), w którym drukarka stale wyrzuca strumień kropel. Technologia CIJ stosowana jest jednak głównie w drukarkach przemysłowych. Jej wadą jest niska jakość druku, ponadto drukarki pracujące w trybie CIJ dysponują zazwyczaj tylko jednym kolorem. Skupmy się więc na technologii DOD, w której kropla atramentu jest wystrzeliwana tylko wtedy, gdy jest potrzebna. Wówczas drukarka wyrzuca ją pod wpływem impulsu elektrycznego. Istnieją trzy główne typy głowic DOD: termiczna, piezoelektryczna i mikro-zaworowa. Każda z nich różni się sposobem wystrzeliwania kropel w kierunku kartki. DOD stanowi podstawową technologię drukarek atramentowych. Zapewnia wysoką jakość wydruku, niskie zużycie atramentu oraz możliwość druku w kolorze.

W jaki sposób powstaje wydruk

Cały proces druku wygląda następująco: gdy komputer łączy się z drukarką, odpowiednie dane trafiają do pamięci urządzenia, w której są przechowywane do momentu realizacji wydruku. Po analizie danych arkusz papieru pobierany jest z podajnika, a ruchoma karetka, na której znajdują się pojemniki z tuszem oraz głowica drukująca przesuwa się wzdłuż krótszego boku arkusza papieru. Co kilka milimetrów zatrzymuje się na ułamek sekundy i wystrzeliwuje na kartkę małe kropelki atramentu. Tych mikro przystanków nie jesteśmy w stanie zarejestrować ludzkim okiem. W ten sposób krople tuszu tworzą kolejne linie obrazu. Gdy urządzenie skończy nanosić pojedynczą linię, papier przesuwa się nieco wyżej i powstaje kolejna linia tworząca obraz. Dysze w głowicy drukarki mają najczęściej średnicę ok. 50 mikronów, a ich liczba nie jest taka sama i zależy od modelu drukarki. Zazwyczaj jest ich kilkaset. Ilość i rozmieszczenie otworów umożliwia precyzyjną aplikację tuszu, którą określa się w DPI, czyli ilości punktów przypadających na jeden cal. Im większa rozdzielczość, tym dokładniejszy wydruk.

Dlaczego CMYK i z czego składa się atrament

Na początku był CMY, czyli niekompletny CMYK. Pierwsze modele kolorowych drukarek atramentowych wykorzystywały tylko trzy kolory: cyjan, magentę i żółty, czyli yellow. Taki zestaw miał niestety jedną zasadniczą wadę – nie pozwalał uzyskać głębokiej, nasyconej czerni. Do podstawowego zestawu dołożono więc dodatkowy pojemnik z czarnym tuszem, który oznaczono literą K. Dlaczego K, a nie B od słowa black? B zarezerwowano wcześniej dla koloru niebieskiego, czyli blue, a czarny określono jako kolor kluczowy – key color, stąd też litera K. W ten sposób powstał CMYK, a wydruki zyskały nową jakość i lepszy kontrast.

Atrament do drukarki oprócz wody i pigmentów, czyli substancji barwiących zawiera również m.in. konserwanty, polimery, surfaktanty i humektanty, koagulanty, związki chelatowe, substancje higroskopijne, rozpuszczalniki, antyutleniacze, anti-kogationy oraz środki bakterio- i owadobójcze. Każdy ze składników spełnią inną, ściśle określoną rolę. Związki chelatowe, które występują powszechnie również w przyrodzie, pomagają w wiązaniu cząsteczek. Anti-kogationy pilnują, aby cząsteczki pigmentu nie osiadały na dnie mieszaniny. Surfaktanty zapobiegają mieszaniu się tuszu na kartce papieru, a humektanty odpowiadają za pochłanianie wilgoci. Bardzo ważnym składnikiem atramentu jest bufor chemiczny, który utrzymuje odczyn pH na stałym, zasadowym poziomie, aby zminimalizować ryzyko korozji głowicy drukarki.