BASKI TEKNOLOJİSİNDE AKILLI MALZEME

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "BASKI TEKNOLOJİSİNDE AKILLI MALZEME"

Koray Sunay
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 BASKI TEKNOLOJİSİNDE AKILLI MALZEME Selçuk Atiş Marmara Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu, İstanbul Özet Baskı teknolojisinde yüksek baskı kalitesi için önde gelen yazıcı firmaları alternatif yöntemler geliştirmektedir. Firmalar, mürekkep püskürtmeli yazıcıların baskı kalitesi arttırmak için mürekkep akışını kontrolünü sağlayan farklı teknolojiler kullanmaktadırlar. Bu teknolojiler; sürekli, termal ve piezoelektrik teknolojileridir. Bu çalışmada, yüksek baskı kalitesi için mürekkep püskürtmeli yazıcılarda kullanılan piezoelektrik malzeme incelenmiştir. Baskı teknolojisinde kullanılan piezoelektrik malzemelerin üstünlükleri de sunulmuştur. SMART MATERIAL IN PRINTING TECHNOLOGY Abstract The leading printer companies have been developing alternative methods for high print quality in Printing Technology. They have used different technologies that provide the control of ink flow to improve the print quality of inkjet printers. Technologies to control the flow of ink are thermal, piezoelectric and continuous inkjet. In this study, piezoelectric material that is used in inkjet printer for high print quality is examined. Advantages of the piezoelectric materials using in printing technology is also presented. I. Giriş Baskı teknolojisinde üretici firmalar, mürekkep püskürtmeli ve laser yazıcı teknolojisinde yeni metotlar ve farklı malzemeler kullanarak daha mükemmel baskı kalitesini elde etmek için çaba harcamaktadır. Burada amaç, hem kişisel hem de profesyonel kullanıcıların daha mükemmel baskı kalitesine ulaşma taleplerini karşılamaktır. Bu noktada, mürekkep püskürtmeli yazıcılarda baskı kalitesinin arttırılmasında akıllı malzeme kullanımına başlanmıştır. 153

2 Doğadaki bazı malzemeler kendi kendilerini yenileyebilirler. Bilim adamları, doğadaki bu malzemelerden esinlenerek son yıllarda kendini yenileyebilen polimer ve polisiklatlar gibi malzemeler üzerinde çalışmalara yönelmişlerdir. Bu çalışmalarla akıllı malzeme diye nitelendirdiğimiz malzemelerin ortaya çıkmasını sağlamıştır [1]. Günümüzde, günlük hayatımızdan endüstriyel sektöre kadar geniş bir alanda akıllı malzemeler kullanılmaktadır. Akıllı malzeme; kuvvet, elektrik alanı, manyetik alan, nem, sıcaklık gibi dış uyarımların etkisinde şekil değiştirip bu etki kalktığında tekrar eski hallerine dönebilen malzemelere denilmektedir. Bu malzemeler, normal malzeme sistemlerine göre dıştan verilen etkilere tepkiler verebilen, uyum yeteneği olan ve performansını buna göre ayarlayan ve faydalı malzeme kullanım ömrünü uzatabilen işlevlere sahip olan malzemelerdir. Akıllı malzeme alanında, henüz sınırları kesin hatlarla çizilmiş akademik ya da ticari bir sınıflandırma sistemi bulunmamasına rağmen aşağıdaki şekilde sınıflara ayrılabilir. Bunlar; piezoelektrik malzemeler, şekil hafızalı alaşımlar, electrostriktif polimerler, electrorheological ve magnetorheological akışkanlar, magnetostriktif malzemelerdir [1-3]. Bu akıllı malzemelerden piezoelektrik malzemeler baskı teknolojisinde daha mükemmel baskı kalitesini elde etmek için mürekkep püskürtmeli yazıcılarda kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada baskı teknolojisinde kullanılan piezoelektrik malzemelerin yapısı, baskı teknolojisindeki kullanım alanı, getirdiği yenilikleri ve üstünlükleri incelenecektir II. Piezoelektrik Etki Sürekli kutuplaşmaya sahip bir asimetrik iyonsal kristale basınç uygulanırsa kutuplar arası uzaklık azalır, yüzeyinde yük birikimi artar, dolayısıyla iki uç arasında bir gerilim farkı doğar ve bir iletkenle birleştirilirse akım akar. Böylece mekanik etki elektriksel büyüklüğe dönüşür. Diğer taraftan aynı kristalin 2 ucu arasına bir gerilim uygulanırsa eksi yükler artı elektroda, artı yükler eksi elektroda doğru çekilir, eksi ve artı yük merkezleri arasında uzaklık artar ve bunun sonucu kristalin boyu artar. Alanın yönü değişirse aynı işaretli yükler birbirini iter ve kristalin boyu kısalır. Böylece elektriksel etki mekanik büyüklüğe dönüşür. Bu davranışa da piezoelektrik özellik denir [4]. Şekil I de elektrik akımının piezoelektrik malzemedeki etkisi görülmektedir [5]. 154

3 Şekil I. Elektrik akımının piezoelektrik malzemedeki etkisi. Uygulamada mekanik etkiyi elektriğe, elektrik akımını mekanik etkiye çevirmede kullanılan transduserler, piezoelektrik malzemeden yapılır. Baryum titanat, kurşun zirkonat ve kuvartz kristali çok kullanılan önemli piezoelektrik malzemelerdir [4]. III. Mürekkep Püskürtmeli Yazıcılarda Piezoelektrik Malzeme Mürekkep püskürtmeli yazıcılarda daha kaliteli bir baskı elde etmek için yazıcı kafasında kullanılan piezo teknolojisi ile bir delikçik (nozzle) ucundan çıkan mürekkep miktarının mekanik bir şekilde kontrolü sağlanmıştır. Bu teknolojiye, üretici firma Epson micro piezo olarak adlandırılmıştır. Geliştirilen yazıcı kafası bir çok katmandan oluşmaktadır (Multi-layer Actuator Head). Şekil II. de katmanlar görülmektedir. Başka bir deyişle iç ve dış elektrotlardan çalıştırılan tek piezoelektrik elemanların üst-üste yerleştirilmesinden oluşmaktadır. Elektrik akımının neden olduğu hareket sayesinde farklı seviyelerde kasılma veya genişlemeler meydana gelir. Böylece piezoelektrik elemanı ve mürekkep kutusu arasında bulunan titretme levhası deformasyona uğrar. Mürekkep kutusunun altında bulunan titreme levhasına uygulanan basıncın farklılığı delikçikten (nozzle dan) mürekkebin çıkmasını ve itilme miktarını belirler. Dolayısıyla kağıt üzerine bırakılan damla miktarını da kontrol eder [6-8]. 155

4 Piezoelektrik eleman Mürekkep çýkýþý _ Delik aðzý (nozzle) Titreme levhasý Mürekkep çýkýþý bölümü Mürekkep hazne deliði Mürekkep kutusu Mürekkep haznesi Şekil II. Mürekkep püskürtmeli yazıcı kafasındaki katmanlar. Mürekkep damlasının dışarıya itilmesini Active Meniscus Control teknolojisi sağlar. Yapı çok basit bir hareket sistemi olan çekme-itme-çekme (pull-push-pull) hareketinden oluşmaktadır. Şekil III de gösterildiği gibi delikcik (nozzle) in içindeki mürekkep piezoelektrik elemanın kasılmasıyla emilir (Pull işlemi); ikinci işlemde bu elemanın genişlemesiyle mürekkep damlası dışarıya itilir. Atılan bu damlacığın biçimi mükemmel bir küredir ve istenilen boyutlardadır (Push işlemi); Son işlemde ise damlanın çıkarılmasından sonra gereğinden fazla olan mürekkebin çıkmaması için mürekkep kutusuna geri emilir (Pull işlemi). Başka bir deyişle işlemler sonunda piezoelektrik elemanının hareketsiz duruma gelmesi yazım kalitenin en önemli göstergesidir. Çıktılarda meydana getirilen noktaların çevresinde oluşan dağınıklık mürekkebin fazla çıkışındandır, bunun kontrolü sayesinde çok iyi tanımlanmış ve kusursuz görüntü elde edilir. Her nozzle ın arkasında piezo elemanın bulunması bu hassasiyeti sağlamaktadır [6-8]. Piezoelektrik Eleman Şekil III. Piezoelektrik malzeme ile mürekkep damlasının kontrolü. 156

5 Yazıcı kafasında, Micro Piezo teknolojisi daha ileriye götürülerek Epson Advanced Micro Piezo sistemi geliştirilmiştir. Yeni sistem; değişken boyutlu damlacık teknolojisi (Variable-sized Droplet) ile Ultra MicroDot teknolojisini de kapsamaktadır. Epson Advanced Micro Piezo yazıcı kafası ile değişken boyutlu damlacık teknolojisi ve Ultra MicroDot sayesinde mürekkep damlasının oluşması ve çıkışı kontrol edilebilir. Özellikle kafa mürekkep damlasını mükemmel bir küre ve homojen yapıda değişken boyutlu damlacık teknolojisi sayesinde değişik boyutlarda, olmak üzere dışarı çıkarabilir. Ultra Microdot sayesinde de 1.5 picolitre ye kadar küçük damlacıklar kullanılabilir [6-8]. IV. Sonuç Mürekkebin ısı uygulanmadan püskürtülmesi piezoelektrik sistemleri farklı kılan bir özelliktir. Bunun sayesinde, kafanın ve mürekkebin çok daha uzun süre dayanmasını sağlayarak aşınmaya ve termik strese neden olabilecek mekanizmalar mevcut değildir. Değişken Boyutlu Damlacık Teknolojisi, kafanın nozzle ları tarafından basılacak görüntüye göre değişken boyutta mürekkep damlaları püskürtmesi yoluyla baskı hızı ve kalitesi arasındaki ilişkiyi optimize edilir. Mürekkep damlalarının boyutu, basılacak alanın yoğunluk seviyesine dikkat edilerek seçilir. Yüksek renk yoğunluklu alanlar (örneğin tek renkli alanlar) baskı hızı avantajına, daha büyük damlalar ile kapatılır; daha az yoğunluklu ve yüksek ışıklı alanlar ise (örneğin; nüanslarla dolu alanlar) küçük boyutta damlalar kullanılarak basılır. Bu işlem ile gerek fotoğraflar, gerek metinler ve resimler gerekse kaliteye orantılı olası maksimum baskı hızı söz konusu olsun, daima özenli baskı kalitesi elde edilir. Son kuşak yazıcılarda 1,5 picolitre boyutuna kadar damlalar kullanırlar. 157

6 V. Kaynaklar 1- Erişim tarihi: Eylül Aydıncak, İ., Akıllı malzemeler ve havacılık, Mühendis ve Makine Dergisi, sayı 518, Mart Moheimani, S.O.R., Introduction to the Focused Section on Smart Materials and Structures, IEEE/ASME Transactıons On Mechatronıcs, vol. 10, no. 2, , April Onaran, K., Malzeme Bilimi, Bilim Teknik Yayınevi, Erişim tarihi: Eylül erişim tarihi: Temmuz Erişim tarihi: Temmuz Erişim tarihi: Temmuz

Benzer belgeler

Dielektrik malzeme DİELEKTRİK ÖZELLİKLER. Elektriksel Kutuplaşma. Dielektrik malzemeler. Kutuplaşma Türleri 15.4.2015. Elektronik kutuplaşma

Dielektrik malzeme DİELEKTRİK ÖZELLİKLER Dielektrik malzemeler; serbest elektron yoktur, yalıtkan malzemelerdir, uygulanan elektriksel alandan etkilenebilirler. 1 2 Dielektrik malzemeler Elektriksel alan