Dysze (Nozzles)

Dysze (Nozzles) w głowicy drukującej (printhead) drukarki atramentowej (inkjet printer) to mikroskopijne otwory, przez które kropelki atramentu są precyzyjnie wystrzeliwane na powierzchnię podłoża drukarskiego (medium). Są one fundamentalnym elementem konstrukcyjnym głowicy, a ich liczba, rozmiar, kształt i stan mają bezpośredni wpływ na rozdzielczość, jakość, prędkość druku oraz ogólną niezawodność urządzenia.

Charakterystyka dysz w głowicy drukującej:

1. Mikroskopijne rozmiary:
   • Średnica pojedynczej dyszy jest niezwykle mała, mierzona w mikrometrach (µm – milionowych częściach metra). Typowe średnice mogą wynosić od około 10 µm do 50 µm, w zależności od technologii głowicy i docelowej wielkości kropli atramentu. Dla porównania, średnica ludzkiego włosa to około 50-100 µm.
   • Precyzyjne wykonanie tak małych otworów wymaga zaawansowanych technologii produkcyjnych, takich jak fotolitografia, trawienie laserowe czy wytrawianie plazmowe.
2. Materiał płyty dysz (Nozzle Plate):
   • Dysze są formowane w cienkiej płytce, zwanej płytą czołową dysz. Materiał tej płytki musi być odporny na działanie chemiczne atramentów, wytrzymały mechanicznie i umożliwiać precyzyjne formowanie otworów.
   • Często stosowane materiały to krzem (Si), stal nierdzewna, nikiel, polimery (np. poliimid).
   • Powierzchnia płyty dysz od strony zewnętrznej (skierowanej ku medium) jest często pokrywana specjalnymi powłokami (np. hydrofobowymi lub oleofobowymi), które zapobiegają przywieraniu i gromadzeniu się atramentu wokół otworów dysz, co mogłoby zaburzać prawidłowy kierunek lotu kropli lub prowadzić do zatykania.
3. Liczba dysz (Number of Nozzles):
   • Jedna głowica drukująca może zawierać od kilkudziesięciu dysz (w starszych lub bardzo prostych konstrukcjach) do wielu tysięcy.
   • Nowoczesne głowice w drukarkach wielkoformatowych (LFP) często posiadają setki dysz dla każdego kanału koloru. Na przykład, głowica może mieć 8 rzędów po 180 dysz, co daje łącznie 1440 dysz. W głowicach jednoprzebiegowych (page-wide) liczba dysz może sięgać dziesiątek lub nawet setek tysięcy.
   • Większa liczba dysz na cal (NPI – Nozzles Per Inch) na głowicy przekłada się na wyższą natywną rozdzielczość druku i/lub większą prędkość (ponieważ za jednym przejściem karetki można pokryć większy obszar).
4. Układ dysz (Nozzle Arrangement):
   • Dysze są zazwyczaj ułożone w jednym lub kilku równoległych rzędach dla każdego koloru atramentu.
   • W niektórych głowicach rzędy dysz dla różnych kolorów mogą być przeplatane (interlaced) w celu uzyskania lepszego mieszania kolorów lub kompensacji ewentualnie zatkanych pojedynczych dysz.
   • Rozstaw dysz (odległość między środkami sąsiednich dysz w rzędzie) określa natywną rozdzielczość głowicy w kierunku prostopadłym do ruchu karetki.
5. Kształt dyszy:
   • Przekrój otworu dyszy oraz jej wewnętrzny profil (np. stożkowy, cylindryczny) mają wpływ na charakterystykę formowania i wystrzeliwania kropli, w tym na jej prędkość, kierunek i stabilność. Producenci głowic optymalizują te kształty w celu uzyskania jak najlepszej jakości druku.

Znaczenie stanu dysz dla jakości druku:

Prawidłowe funkcjonowanie każdej pojedynczej dyszy jest kluczowe dla uzyskania wysokiej jakości wydruku. Problemy z dyszami mogą prowadzić do różnych defektów:

• Zatkane dysze (Clogged Nozzles):
  • Najczęstszy problem, polegający na zaschnięciu atramentu w otworze dyszy lub jego zablokowaniu przez zanieczyszczenia (np. kurz, zaschnięte resztki atramentu, pęcherzyki powietrza).
  • Objawia się to jako białe (niezadrukowane) paski lub linie na wydruku, brakujące kolory lub ogólnie blady, niejednolity wydruk.
  • Większość drukarek posiada wbudowane mechanizmy czyszczenia głowic (np. odsysanie atramentu przez dysze, przecieranie powierzchni głowicy gumową wycieraczką – wiperem), które mają na celu udrożnienie zatkanych dysz.
• Odchylenie strumienia atramentu (Misdirected Nozzles):
  • Jeśli dysza jest częściowo zatkana lub uszkodzona, krople atramentu mogą być wystrzeliwane pod nieprawidłowym kątem.
  • Prowadzi to do rozmycia obrazu, nierównych krawędzi linii, “mgiełki” wokół drukowanych punktów lub nakładania się kolorów.
• Niedziałające dysze (Missing Nozzles / Dead Nozzles):
  • Trwałe uszkodzenie elementu generującego siłę wyrzutu (rezystora w TIJ, piezoelementu w PIJ) lub przerwa w obwodzie elektrycznym może spowodować, że dana dysza przestaje całkowicie funkcjonować.
  • Jeśli drukarka nie posiada mechanizmów kompensacji niedziałających dysz (np. poprzez wykorzystanie sąsiednich dysz), będzie to widoczne jako stały, cienki biały pasek na wydruku.

Konserwacja i ochrona dysz:

Producenci drukarek implementują różne systemy mające na celu utrzymanie dysz w dobrym stanie:

• Stacja parkowania/dokująca (Capping Station): Kiedy drukarka nie pracuje, głowica drukująca jest przesuwana do specjalnej stacji, gdzie dysze są przykrywane gumową uszczelką (cap). Zapobiega to dostępowi powietrza i zasychaniu atramentu w dyszach. Stacja ta może również służyć do odsysania atramentu podczas cykli czyszczenia.
• Wycieraczka (Wiper Blade): Mała, gumowa listwa, która automatycznie przeciera powierzchnię płyty dysz w celu usunięcia nadmiaru atramentu, kurzu i innych zanieczyszczeń.
• Cykle czyszczenia (Cleaning Cycles): Automatyczne lub ręcznie uruchamiane procedury, podczas których niewielka ilość atramentu jest przepychana lub odsysana przez dysze w celu ich udrożnienia. Mogą być różne poziomy intensywności czyszczenia.
• Systemy wykrywania zatkanych dysz (Nozzle Check / Auto Nozzle Detection): Niektóre drukarki potrafią automatycznie wydrukować wzór testowy i przeanalizować go (np. za pomocą wbudowanego skanera lub sensora) w celu wykrycia niedziałających dysz i w razie potrzeby automatycznie uruchomić cykl czyszczenia lub zastosować kompensację.

Dysze są niezwykle precyzyjnymi i delikatnymi elementami głowicy drukującej. Ich prawidłowa praca i drożność są absolutnie niezbędne do uzyskania wysokiej jakości wydruków. Regularna konserwacja drukarki i stosowanie odpowiednich atramentów to kluczowe czynniki pozwalające na utrzymanie dysz w optymalnym stanie przez długi czas.