Głowica piezoelektryczna

Głowica piezoelektryczna to zaawansowany technologicznie komponent stosowany w drukarkach atramentowych, odpowiedzialny za precyzyjne nanoszenie kropli tuszu na podłoże drukowe. W przeciwieństwie do głowic termicznych, które wykorzystują ciepło do tworzenia pęcherzyków pary wypychających tusz, głowice piezoelektryczne bazują na efekcie piezoelektrycznym. Ten fizyczny fenomen polega na tym, że niektóre materiały, takie jak specjalne kryształy ceramiczne lub polimery, zmieniają swój kształt lub objętość pod wpływem przyłożonego napięcia elektrycznego. Jest to odwracalne zjawisko – materiał powraca do swojego pierwotnego kształtu po ustąpieniu napięcia.

Mechanizm działania głowicy piezoelektrycznej jest misterny i pozwala na niezwykle szybkie i precyzyjne wyrzucanie kropli tuszu. Wewnątrz głowicy znajdują się maleńkie komory na tusz, połączone z dyszą wylotową oraz kanałem doprowadzającym tusz ze zbiornika. Jedna ze ścianek komory, lub element przylegający do komory, wykonana jest z materiału piezoelektrycznego. Gdy do tego materiału zostanie przyłożone napięcie elektryczne, element piezoelektryczny szybko się deformuje – może się rozszerzyć, skurczyć lub wygiąć, w zależności od konstrukcji głowicy (najczęściej stosowane są tzw. aktuatory typu “bender” lub “pusher”). Ta deformacja powoduje chwilowe zmniejszenie objętości komory z tuszem, co skutkuje wzrostem ciśnienia wewnątrz tej komory. Pod wpływem tego ciśnienia, mikroskopijna kropla tuszu zostaje wyrzucona przez dyszę na powierzchnię papieru lub innego podłoża drukowego.

Po ustąpieniu napięcia elektrycznego, element piezoelektryczny powraca do swojego pierwotnego kształtu, a objętość komory zwiększa się. Powoduje to powstanie podciśnienia, które zasysa świeży tusz z kanału doprowadzającego do komory, przygotowując ją do kolejnego cyklu wyrzucania kropli. Cały ten proces odbywa się z niezwykłą prędkością, pozwalając na druk z dużą prędkością i wysoką rozdzielczością. Nowoczesne głowice piezoelektryczne posiadają setki, a nawet tysiące dyszy, ułożonych w precyzyjnych rzędach, co umożliwia jednoczesne wyrzucanie wielu kropli tuszu i tworzenie szczegółowych obrazów.

Jedną z kluczowych zalet technologii piezoelektrycznej jest brak konieczności podgrzewania tuszu. Eliminuje to ryzyko zmian właściwości tuszu wywołanych temperaturą, co czyni głowice piezoelektryczne kompatybilnymi z szerszą gamą atramentów, w tym tuszy pigmentowych, solwentowych, UV oraz specjalistycznych. Te tusze często zawierają większe cząsteczki lub specyficzne składniki, które mogłyby ulec degradacji lub zmienić swoją lepkość pod wpływem ciepła w głowicach termicznych. Dzięki temu drukarki z głowicami piezoelektrycznymi znajdują zastosowanie w profesjonalnym druku fotograficznym, druku wielkoformatowym, druku przemysłowym (np. na materiałach reklamowych, tekstyliach, płytach CD/DVD, ceramice).

Kolejną istotną zaletą jest możliwość precyzyjnego kontrolowania wielkości kropli tuszu. Poprzez modulowanie napięcia i czasu jego trwania przyłożonego do elementu piezoelektrycznego, możliwe jest wyrzucanie kropli o różnej objętości – od bardzo małych (kilku pikolitrów) do większych. Ta funkcja, znana jako drukowanie w zmiennej wielkości kropli (Variable Dot Printing), pozwala na lepsze odwzorowanie przejść tonalnych, subtelne cieniowanie i uzyskanie gładszych, bardziej realistycznych obrazów, co jest szczególnie ważne w druku fotograficznym i graficznym.

Głowice piezoelektryczne są również znane ze swojej trwałości. Ponieważ nie są narażone na cykliczne nagrzewanie i chłodzenie, które może prowadzić do zmęczenia materiału w głowicach termicznych, często charakteryzują się dłuższą żywotnością. Są one zazwyczaj integralną częścią drukarki i rzadko wymagają wymiany w trakcie jej eksploatacji, w przeciwieństwie do wielu głowic termicznych, które bywają elementem wymiennym razem z kartridżem z tuszem.

Mimo swojej trwałości, głowice piezoelektryczne również mogą ulec uszkodzeniu lub zapchaniu. Najczęstszym problemem jest zaschnięcie tuszu w dyszy lub kanałach doprowadzających, zwłaszcza gdy drukarka nie jest używana przez dłuższy czas. Może to objawiać się brakującymi liniami lub przebarwieniami na wydrukach. Producenci drukarek z głowicami piezoelektrycznymi często implementują zaawansowane systemy czyszczenia, które wykorzystują ciśnienie lub podciśnienie do przepychania tuszu przez dysze i usuwania zatorów. Regularne używanie drukarki i wykonywanie testowych wydruków jest najlepszą metodą zapobiegania zasychaniu tuszu. W przypadku poważniejszych zatorów mogą być konieczne bardziej zaawansowane procedury czyszczenia lub nawet serwis techniczny.

Podsumowując, głowica piezoelektryczna to wyrafinowana technologia druku atramentowego, która dzięki wykorzystaniu efektu piezoelektrycznego oferuje wysoką precyzję, trwałość i wszechstronność w zastosowaniu różnych typów tuszy. Jej zdolność do drukowania ze zmienną wielkością kropli przyczynia się do uzyskania wyjątkowej jakości obrazu, co czyni ją preferowanym wyborem w wielu profesjonalnych i specjalistycznych zastosowaniach druku.