Jak to działa? Cz. 11: drukarka atramentowa

Drukarka to banalne urządzenie, które po prostu jest i na które nie zwracamy większej uwagi. Sposób, w jaki obrazy są przenoszone z pamięci komputera na papier, potrafi jednak zadziwić. Szybkość, precyzja, mikroskopijny rozmiar elementów głowcy – to wszystko robi ogromne wrażenie.

Drukarka atramentowa działa na zasadzie przypominającej nieco maszynę do pisania, choć jest od niej o wiele bardziej złożona i szybsza. Na szynie, a obecnie często na samych kartridżach z tuszem, znajduje się głowica drukująca. W trakcie drukowania przesuwa się ona od jednego z boków kartki do drugiego. Podczas ruchu co kilka milimetrów zatrzymuje się na ułamek sekundy, aby wytrysnąć malutkie ilości tuszu na fragment kartki. Robione przez nią przystanki są jednak tak krótkie, że ruch wydaje się nieprzerwany.

Tusz przedostaje się przez mikroskopijne otwory, zwykle o średnicy ok. 50 mikronów, tworząc obraz z malutkich punktów. Liczba otworów znajdujących się na głowicy różni się w zależności od modelu drukarki – zwykle jest ich kilkaset. Pozwalają one natryskiwać tusz z wysoką precyzją, tylko we właściwych miejscach. Dokładność natrysku wyraża się w DPI – dots per inch, czyli punktach przypadających na jeden cal obrazu. Im jest ich więcej, tym większa jest rozdzielczość wydruku, która przekłada się na jego dokładność.

Drukarka rysuje obraz liniami, jedna po drugiej. Kiedy skończy rysowanie pojedynczej linii, papier jest przesuwany odrobinę wyżej, aby urządzenie mogło narysować kolejną. Głowica, po przejechaniu, przykładowo, z lewej strony na prawą, może w zależności od modelu wrócić do pozycji początkowej i zacząć drukowanie kolejnej linii od lewej strony, albo zmienić kierunek i drukować naprzemiennie: z prawej, z lewej, z prawej, z lewej...

Kiedy łączymy się z drukarką – dziś najczęściej przez wi-fi lub Bluetooth – dane trafiają do buforu, czyli części pamięci, w której są przechowywane tymczasowo. Dzięki temu komputer jest odciążony i nie musi utrzymywać bezpośredniej komunikacji z drukarką przez całe drukowanie.

Drukarka, otrzymawszy dane, analizuje, gdzie tusz ma zostać nałożony na papier. Następnie kartka jest pobierana za pomocą podajnika i głowica zaczyna drukowanie według określonego wzoru. Drukarka „widzi” więc grafikę jako ciąg znaków podobny do alfabetu Morse'a: tu kropka, tu kropka, tu puste pole, tu znów kropka. W odpowiednim zagęszczeniu malutkie punkty tworzą wyraźny obraz.

W głowicy znajduje się opornik, który zmienia energię elektryczną w ciepło. Służy on do podgrzewania niewielkich porcji tuszu znajdujących się przy dyszy, gotowych do wytryśnięcia na kartkę. Podgrzany tusz paruje, tworząc pęcherzyk, który pęka i tryska na zewnątrz. Jednocześnie w chwili pęknięcia powstaje próżnia, która zasysa kolejną odrobinę tuszu na pozycję do wytryśnięcia. Ten proces jest powtarzany nawet kilkadziesiąt tysięcy razy na sekundę.

Druk w czerni i bieli wykorzystuje tylko jeden tusz – czarny. Odcienie szarości uzyskuje się dzięki kontrolowaniu odległości, między którymi natryskiwane są kolejne czarne punkty. Upraszczając: z daleka zgrupowanie dziesięciu czarnych kropek będzie wyglądało jak czarny punkt, ale już pięć czarnych kropek i pięć pustych miejsc na takiej samej przestrzeni sprawi wrażenie, że patrzymy na punkt koloru szarego.

Aby drukować w kolorze, potrzebne są cztery tusze, które łączy się na podobnej zasadzie. Umieszczone obok siebie w odpowiednich proporcjach i odstępach tworzą różne barwy.

Zestaw wykorzystywanych przez drukarkę kolorów określa się mianem CMYK. C to cyjan, M to magenta, Y to żółć (yellow), a K to czerń (key color – nazwany tak, gdyż „B” jest zarezerwowane dla niebieskiego, czyli blue). Próbowano korzystać z trzech kolorów (CMY), ale takie rozwiązanie nie pozwala uzyskać prawdziwych czerni. Z wymieszania cyjanu, magenty i żółci wychodziła bura papka.

Dlaczego stosuje się cyjan i magentę zamiast błękitu i czerwieni, czyli barw podstawowych? Magenta powstaje po zmieszaniu czerwieni i błękitu, zaś cyjan – czerwieni i zieleni. W szkole uczono nas, że mieszanie barw podstawowych pozwala uzyskać wszystkie inne, zatem skąd pomysł, by wykorzystać CMYK, a nie np. RGB (czerwony, zielony, niebieski), tak jak robi się to w ekranach telewizorów?

RGB sprawdza się wówczas, gdy kolory powstają w wyniku łączenia różnobarwnych świateł. Światło diod o kolorze czerwonym, zielonym i niebieskim pozwoli uzyskać piksel biały. Tusz nie generuje światła. Jeżeli zaczniemy łączyć RGB na papierze, otrzymamy barwy bardzo ciemne, a wszystkie naraz dadzą czerń. Aby uniknąć drukowania zbyt ciemnych obrazów, lepiej zastosować jaśniejsze kolory (CMY), a barwy podstawowe otrzymywać przez ich mieszanie. Teraz wystarczy już tylko dodać kolor czarny, aby uzyskać pełen zakres barw.

Bez problemu można dziś kupić dobre drukarki za 350 zł. Dlaczego są takie tanie? I dlaczego niekiedy zestaw tuszy może okazać się równie kosztowny, co sama drukarka?

Pierwszą przyczyną jest koszt wykonania. Przeniesienie głowicy drukującej na kartridż obniżyło koszt produkcji drukarki i zwiększyło koszt pojemników z tuszem. A poza tym... producenci chcą zarobić. Mogą nawet sprzedawać drukarki ze stratą, bo znacznie korzystniej jest dla nich zarabiać na tuszach. Drukarkę kupujesz raz na wiele lat, tusze wymieniasz regularnie. Tym lepszym pomysłem – z perspektywy producenta – okazuje się przeniesienie głowicy na pojemnik. Dzięki temu musisz zapłacić za każdym razem za zakup elementu, który teoretycznie mógłbyś kupić tylko raz, a który znajdowałby się w drukarce.

Trzeba jednak przyznać, że głowica na kartridżu ma swoje zalety. To element, który potrafi się zabrudzić czy zatkać, a łatwiej wymienić tusz na nowy niż oddawać całą drukarkę do serwisu, gdy pojawiają się problemy z dyszami.