Come le stampanti a getto d’inchiostro creano foto: la tecnologia dietro la goccia

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Probabilmente ne hai uno seduto nell’angolo del tuo ufficio a casa o nascosto sotto la scrivania. È una stampante a getto d’inchiostro. Da quando sono arrivate sul mercato alla fine degli anni ’80, queste macchine sono diventate più economiche, più veloci e più affilate. Non sono più gadget di nicchia. Sono un problema standard.

Una stampante a getto d’inchiostro funziona sparando microscopiche goccioline di inchiostro sulla carta. Se hai mai osservato una stampa fresca, hai visto il risultato. I punti sono piccoli. Stiamo parlando di 50-60 micron di diametro. Un capello umano è largo circa 70 micron. Ciò significa che queste macchie di inchiostro sono più piccole di una ciocca sulla testa.

Il posizionamento è preciso. Puoi ottenere risoluzioni fino a 1440×720 dpi. L’alta risoluzione è importante per un testo nitido. Ma è importante anche per le foto. La stampante mescola diversi colori di inchiostro per creare immagini di qualità fotografica. Unisce i pigmenti CMYK per imitare i toni della pelle, i cieli e le ombre.

Questo articolo spiega come funzionano queste macchine. Considereremo le parti interne. Spiegheremo come funzionano le cartucce d’inchiostro. Tratteremo anche la carta speciale richiesta da alcune stampanti per ottenere i migliori risultati.

Per comprendere il getto d’inchiostro, dobbiamo guardare al panorama più ampio della tecnologia delle stampanti.

Impatto e non impatto

Non tutte le stampanti funzionano allo stesso modo. La divisione principale è tra tecnologie a impatto e non a impatto.

Le stampanti a impatto utilizzano la forza fisica. Colpiscono un nastro inchiostrato contro la carta. Pensa alle vecchie stampanti ad aghi. Sono rumorosi. Oggi vengono utilizzati raramente se non per specifiche esigenze industriali.

Le stampanti senza impatto non toccano la carta con forza. Usano calore, luce o goccioline di inchiostro. Le stampanti laser utilizzano elettricità statica e polvere di toner. Le stampanti a getto d’inchiostro utilizzano inchiostro liquido. Questa distinzione è fondamentale. Spiega perché i getti d’inchiostro sono più silenziosi e possono gestire tipi di carta più spessi meglio dei modelli ad impatto.

“Le stampanti a getto d’inchiostro depositano goccioline di inchiostro estremamente piccole sulla carta per creare un’immagine.”

Le prossime sezioni approfondiranno i meccanismi specifici di questi sistemi senza impatto. Inizieremo con l’hardware. Poi passeremo ai materiali di consumo. E infine, esamineremo il documento stesso.

Le stampanti generalmente rientrano in due secchi. Un gruppo colpisce la carta. L’altro no.

Le stampanti a impatto, come i modelli a matrice di punti e a caratteri, colpiscono fisicamente un nastro inchiostrato contro il foglio. La matrice di punti utilizza minuscoli perni per creare una griglia di punti. Le stampanti a caratteri sono fondamentalmente macchine da scrivere computerizzate con lettere in rilievo. Sono veloci per il testo. Sono inutili per le foto.

Poi c’è il non-impatto. È qui che risiedono le tecnologie a getto d’inchiostro, laser, inchiostro solido e termica. Non toccano la carta durante il processo di stampa. Le stampanti laser utilizzano toner ed elettricità statica. L’inchiostro solido scioglie i bastoncini di cera sulla pagina. La sublimazione del colore vaporizza le pellicole colorate su carta lucida. La cera termica scioglie i nastri di cera con perni riscaldati. L’autocromia termica riscalda gli strati di colore già incorporati nella carta stessa.

Ma le stampanti a getto d’inchiostro sono le re della collina. Sono di gran lunga la tecnologia più popolare. Le stampanti laser sono oggi l’unica vera concorrenza.

Diamo un’occhiata sotto il cofano di un getto d’inchiostro.

Cos’è una stampante a getto d’inchiostro e perché è importante?

Una stampante a getto d’inchiostro spruzza microscopiche gocce di inchiostro liquido direttamente sulla carta. È semplice nel concetto. Complesso nell’esecuzione. Il meccanismo principale prevede una testina di stampa con dozzine, a volte migliaia, di minuscoli ugelli. Questi ugelli sparano goccioline con precisione millimetrica.

Perché questo è importante per te? Perché le stampanti a getto d’inchiostro gestiscono il colore meglio della maggior parte delle altre tecnologie consumer. Producono foto vivaci. Gestiscono diversi tipi di carta. Dalla carta fotografica lucida al cartoncino opaco, le stampanti a getto d’inchiostro si adattano.

Come si confronta con il laser? Il laser utilizza polvere (toner) e calore. È più veloce per il testo collettivo. È più economico per pagina per i documenti in bianco e nero. Ma per le immagini a colori? Il getto d’inchiostro di solito vince in termini di qualità e versatilità.

Come le stampanti a getto d’inchiostro creano immagini

La magia avviene nella testina di stampa. Esistono due modi principali in cui i getti d’inchiostro sparano l’inchiostro.

  1. Termico (Bubble Jet): gli elementi riscaldati fanno bollire l’inchiostro, creando una bolla. La bolla si espande e spinge una goccia fuori dall’ugello. La bolla collassa, creando un vuoto che attira più inchiostro. Questo è il metodo utilizzato da Canon e dai modelli HP precedenti.
  2. Piezoelettrico: un cristallo cambia forma quando viene applicata l’elettricità. Questa pressione spinge l’inchiostro fuori dall’ugello. Nessun calore coinvolto. Questo metodo è utilizzato da Epson.

Quale è meglio? Le testine piezoelettriche tendono a durare più a lungo. Possono utilizzare una più ampia varietà di prodotti chimici per inchiostri. Le testine termiche sono più semplici ed economiche da produrre. Ma l’inchiostro deve essere formulato per resistere al calore elevato.

L’inchiostro stesso è la chiave. L’inchiostro standard per stampanti a getto d’inchiostro è a base d’acqua. Si impregna nelle fibre della carta. Gli inchiostri a base di pigmenti si trovano sopra. Sono più resistenti all’acqua e allo sbiadimento. Le foto d’archivio di solito richiedono inchiostro pigmentato.

Dove vengono utilizzate oggi le stampanti a getto d’inchiostro

Gli utenti domestici acquistano stampanti a getto d’inchiostro per foto e progetti scolastici. Le piccole imprese li utilizzano per materiali di marketing. Non hanno bisogno della capacità di volume di un laser.

Le tipografie commerciali utilizzano stampanti a getto d’inchiostro di grande formato per striscioni e segnaletica. Queste macchine spruzzano litri di inchiostro all’ora.

Dove non vengono utilizzati? Stampa di testi ad alto volume. Se devi stampare 10.000 pagine al giorno, acquisti una laser. Oppure una matrice di punti per moduli multiparte.

La tecnologia si è evoluta. I primi getti d’inchiostro erano lenti. Si asciugarono lentamente. I colori sanguinano. I moderni getti d’inchiostro sono veloci. Si asciugano in pochi secondi. I colori sono nitidi.

Ma la fisica di base rimane la stessa. Ugelli. Inchiostro. Carta.

Perché le stampanti a getto d’inchiostro dominano il mercato

Due parole: colore e costo.

È possibile acquistare una buona stampante laser a colori. Ma le cartucce del toner sono costose. La macchina è costosa. Le cartucce a getto d’inchiostro sono economiche. Le stampanti stesse vengono spesso vendute in perdita.

Quale è meglio per gli utenti di tutti i giorni? Per la maggior parte delle persone, il getto d’inchiostro. Gestisce la foto occasionale. Stampa le etichette. Gestisce i compiti. Si siede tranquillamente nell’angolo finché non serve.

Il compromesso è il consumo di inchiostro. Le stampanti a getto d’inchiostro si seccano se lasciate inutilizzate. Potrebbe essere necessario eseguire un ciclo di pulizia. Questo spreca inchiostro. Il toner laser non si secca. Ma raramente è necessario stampare foto a colori a casa.

Quindi il getto d’inchiostro rimane. L’ugello rimane. L’inchiostro rimane.

E il ciclo continua.

Il gruppo testina di stampa

Il cuore della macchina è il gruppo testina di stampa. Non è solo un pezzo. È un gruppo di componenti che lavorano in sincronia. La testina di stampa stessa è la stella qui. All’interno troverai una serie di ugelli microscopici. Questi spruzzano minuscole goccioline di inchiostro direttamente sulla pagina. La precisione conta. Se un ugello si intasa, si formano delle strisce. Se fa cilecca, ottieni delle macchie.

Poi ci sono le cartucce d’inchiostro. I produttori giocano con la configurazione. Alcuni utilizzano serbatoi separati per il nero e il colore. Altri li combinano in un unico blocco. I modelli di fascia alta potrebbero dedicare una cartuccia a ogni singolo colore di inchiostro. Ecco una svolta: in alcuni modelli, la testina di stampa è integrata nella cartuccia. In altri, è fissato alla stampante. Questa distinzione influisce sulla manutenzione. Se ti si rompe la testa, sostituisci la cartuccia o chiami un tecnico. Grande differenza di costo.

Spostare tutto questo hardware richiede muscoli. Inserisci il motore passo-passo della testina di stampa. Questo motore spinge l’insieme avanti e indietro sulla carta. È preciso. Non si limita a indovinare dove fermarsi. Conta i passi. Alcune stampanti aggiungono un secondo motore appositamente per parcheggiare la testina. Perché parcheggiarlo? Per bloccarlo in posizione quando è inattivo. Consideralo come un freno di stazionamento. Impedisce che urti accidentali possano disallineare gli ugelli.

Il collegamento tra motore e testa? Una cintura. Trasferisce il movimento. Ma il movimento ha bisogno di stabilità. Altrimenti l’intera assemblea traballa. È qui che entra in gioco la barra stabilizzatrice. Mantiene il movimento lineare. Controllato. Liscio. Senza di essa, ogni lavoro di stampa sarebbe un azzardo.

Nutrire la Bestia

Non puoi stampare senza carta. E procurarsi la carta è una sfida meccanica. La maggior parte delle unità si basa su un vassoio carta o un alimentatore. Il vassoio è standard. Si fa scorrere la carta. L’alimentatore è diverso. Di solito si apre ad angolo sul retro. Metti il ​​foglio lì. Contiene meno carta di un vassoio. Ma è comune nei modelli eleganti e salvaspazio.

Una volta caricati, i rulli prendono il sopravvento. Tirano dentro la carta. La fanno avanzare quando la testina di stampa è pronta per il passaggio successivo. È una danza ritmica. Muovi la testa. Carta avanzata. Muovi di nuovo la testa.

Chi controlla i rulli? Il motore passo-passo di alimentazione carta. Questo motore garantisce che la carta si muova con incrementi esatti. Vale un pixel. Poi un altro. Poi un altro. Se il timing è sbagliato, l’immagine risulta distorta. Le linee non corrisponderanno. Il risultato sembra un brutto sogno.

Alimentare tutto questo? L’alimentatore. Le vecchie stampanti utilizzavano trasformatori esterni. Ingombrante. Fastidioso. Le unità moderne integrano l’alimentazione nel corpo. Più pulito. Più sicuro. Più efficiente.

Ma il potere è inutile senza cervello. Questo è il circuito di controllo. Una piccola tavola. Sofisticato comunque. Gestisce i comandi meccanici. Decodifica anche il flusso di dati dal tuo computer. Traduce le istruzioni digitali in movimenti fisici. Un segnale sbagliato e la stampante si inceppa. Oppure stampa parole senza senso.

Come comunica il computer con la stampante? Tramite porte di interfaccia. Le porte parallele esistono ancora. Ma sono un’eredità. La maggior parte delle nuove stampanti utilizza USB. Alcuni modelli più vecchi o specializzati potrebbero utilizzare seriale o SCSI. USB è lo standard. Semplice. Veloce. Universale.

Calore e vibrazioni

Questo ci porta al dibattito sulla tecnologia di base. Getti d’inchiostro termici. Getti d’inchiostro piezoelettrici. La differenza non è solo il marketing. È fisica.

Le stampanti termiche utilizzano il calore. Riscaldano un minuscolo serbatoio di inchiostro finché non bolle. Crea una bolla. La bolla si espande. Spinge l’inchiostro fuori dall’ugello. Pop. Andato. Quindi la bolla si raffredda. Aspira più inchiostro. Ripetere. Veloce. Economico. Ma il calore consuma l’ugello. Stai bruciando l’inchiostro. Letteralmente.

Le stampanti piezoelettriche utilizzano le vibrazioni.

La differenza fondamentale tra le stampanti a getto d’inchiostro si riduce al modo in cui trasferiscono l’inchiostro sulla carta. I produttori generalmente si affidano a una delle due tecnologie: bolla termica o piezoelettrica.

La bolla termica, spesso chiamata bubble jet, domina il mercato di aziende come Canon e Hewlett Packard (HP). All’interno della testina di stampa, minuscoli resistori si riscaldano. Questo calore vaporizza una piccola quantità di inchiostro, creando una bolla. La bolla in espansione spinge una goccia d’inchiostro fuori da un ugello e sulla pagina. Quando la bolla collassa, crea un vuoto che attira l’inchiostro fresco dalla cartuccia alla testina di stampa. Una testa tipica contiene 300 o 600 ugelli, che si attivano tutti simultaneamente.

Epson prende una strada diversa. La loro tecnologia utilizza cristalli piezoelettrici situati sul retro di ciascun serbatoio di inchiostro. Una carica elettrica fa vibrare il cristallo. Quando vibra verso l’interno, spinge fuori l’inchiostro. Quando vibra verso l’esterno, attira più inchiostro nel serbatoio per sostituire quello appena spruzzato.

Il viaggio dal clic alla pagina

Facendo clic su “OK” si attiva una rapida sequenza di eventi. L’applicazione invia i dati al driver della stampante, che li traduce in un formato comprensibile dall’hardware. Controlla se la stampante è online. Quindi, i dati viaggiano tramite USB o connessione parallela alla stampante.

La stampante memorizza questi dati in un buffer. Questa RAM varia da 512 KB a 16 MB, a seconda del modello. Il buffer è fondamentale. Consente al computer di completare rapidamente il proprio lavoro senza attendere la stampa della pagina fisica. Un buffer più grande può contenere documenti complessi o più pagine semplici.

Se la stampante è rimasta inattiva, esegue prima un breve ciclo di pulizia. Ciò garantisce che le testine di stampa siano pulite. Una volta fatto, è pronto.

Il circuito di controllo attiva il motore passo-passo di alimentazione della carta. I rulli prelevano un foglio dal vassoio. Un sensore nel vassoio rileva la carta. Se il vassoio è vuoto, il sensore non è premuto. La stampante accende il LED “Carta esaurita” e avvisa il computer.

Una volta che la carta è in posizione, il motore passo-passo della testina di stampa prende il sopravvento. Una cinghia sposta il gruppo della testina di stampa attraverso la pagina. Il motore si ferma per frazioni di secondo mentre spruzza l’inchiostro. Poi si muove di nuovo. Questo passo avviene così velocemente da sembrare un movimento continuo.

Ad ogni fermata spruzza quantità precise di inchiostri CMYK (ciano, magenta, giallo, nero). Questi si combinano per creare qualsiasi altro colore tu possa immaginare.

Dopo ogni passaggio, il motore di alimentazione della carta fa avanzare il foglio di una frazione di pollice. La maggior parte delle stampanti moderne ripristina la testina all’inizio o semplicemente inverte la direzione per stampare durante il viaggio di ritorno. Questo continua fino al completamento della pagina.

La velocità di stampa varia notevolmente. Una stampante può gestire 16 pagine al minuto (PPM) per il testo nero. Ma una singola immagine a colori delle dimensioni di una pagina potrebbe richiedere minuti. Dipende dalla complessità e dalla dimensione dell’immagine.

Al termine della stampa, la testina di stampa si parcheggia. I rulli spingono il foglio nel vassoio di uscita. La maggior parte degli inchiostri moderni si asciugano istantaneamente. Puoi prendere il foglio senza sbavarlo.

Successivamente, esamineremo le cartucce d’inchiostro e i tipi di carta.

Le stampanti a getto d’inchiostro sono economiche. Più economico di una macchina laser in bianco e nero di base. E molto più economico di un laser a colori. I produttori in realtà vendono alcune di queste unità in perdita. Spesso è possibile trovare l’hardware in vendita a un prezzo inferiore rispetto al costo delle sole cartucce d’inchiostro sostitutive.

Perché un’azienda dovrebbe regalare la scatola gratuitamente? Non lo fanno per gentilezza.

L’hardware viene venduto a costo pari o inferiore. Una volta acquistata una particolare marca di hardware, è necessario acquistare gli altri prodotti che funzionano con quell’hardware.

È il modello con rasoio e lamette. Anche l’industria dei videogiochi lo fa. Compri la console. Allora sei bloccato nel loro ecosistema. Non è possibile acquistare una stampante dal produttore A e inchiostro dal produttore B. I chip e il software non consentono loro di comunicare tra loro. Sei bloccato dentro.

È qui che il modello di business si sposta dalle vendite di hardware ai costi delle cartucce di inchiostro.

La testina di stampa nella cartuccia

Un altro modo in cui i produttori riducono i costi iniziali è spostando la testina di stampa nella cartuccia stessa. Sembra controintuitivo. Perché mettere la parte delicata e soggetta a usura in qualcosa che butti via?

La logica è semplice. La testina di stampa è il componente che ha maggiori probabilità di guastarsi. Sostituendo l’intero meccanismo ogni volta che si sostituisce l’inchiostro, garantiscono che la stampante continui a funzionare. La stampante stessa ha meno parti mobili soggette a rottura. Ma stai pagando per quella testina di stampa ancora e ancora. Questo è un fattore importante nel come le stampanti a getto d’inchiostro guadagnano.

La carta è più importante di quanto pensi

Puoi avere la migliore stampante al mondo. Se gli dai carta da copia standard, i risultati saranno mediocri. Funziona. Ma non sembrerà nitido. Non sembrerà brillante.

La qualità dell’immagine su un getto d’inchiostro dipende da due proprietà fisiche della carta:
* Luminosità
* Assorbimento

Luminosità e struttura della superficie

La luminosità non riguarda solo il colore bianco. Riguarda il modo in cui la carta gestisce la luce.

La carta ruvida diffonde la luce. Lo rimbalza in ogni direzione. La carta liscia lo riflette direttamente. Quando la luce colpisce l’occhio in modo netto, l’immagine appare più luminosa e nitida.

Pensa a un giornale rispetto a una rivista patinata. La carta da giornale è ruvida. L’inchiostro si trova nelle scanalature. La carta della rivista è liscia. La luce si riflette sulla superficie. Ecco perché le foto delle riviste risaltano. Qualsiasi carta etichettata come “lucida” è generalmente più liscia della carta per fotocopie standard.

Assorbimento e sfumatura

Il secondo fattore è l’assorbimento. Quando l’inchiostro colpisce la carta, deve rimanere in un punto stretto e simmetrico.

Se la carta assorbe l’inchiostro troppo velocemente o in profondità, il punto si allarga. Questo si chiama piuma. L’inchiostro penetra nelle fibre. Crea una forma irregolare. Il risultato sono bordi sfocati. Il testo sembra morbido. Gli oggetti perdono definizione.

La carta per stampanti a getto d’inchiostro di alta qualità viene trattata per controllare questo assorbimento. Mantiene l’inchiostro sopra o appena sotto lo strato superficiale. La carta standard lo lascia penetrare. Ecco perché le tue foto sembrano confuse.

Quale carta dovresti acquistare?

Se ti interessa il risultato, smetti di usare la carta per fotocopie più economica che riesci a trovare. La differenza è notte e giorno. Cerca carta con elevata luminosità e assorbimento controllato. Costa un po’ di più. Ma le immagini sembrano stampate da un professionista, non da una macchina che lotta contro la carta.

L’hardware è solo la quota di iscrizione. Il vero costo è nei materiali di consumo. Sia l’inchiostro che la carta. Scegline uno e rimarrai bloccato nell’ecosistema.

La sfumatura non è una scelta stilistica. È una modalità di fallimento. Ciò accade perché la carta standard assorbe l’inchiostro come una spugna, provocando la diffusione e la sfocatura delle goccioline prima che si asciughino. Non puoi aggiustare la fisica, ma puoi rivestire la carta.

La carta a getto d’inchiostro di alta qualità utilizza una pellicola cerosa. Questo rivestimento mantiene l’inchiostro sulla superficie anziché lasciarlo penetrare. Il risultato è un notevole cambiamento nella qualità di stampa. Ma la vera magia sta nei numeri di risoluzione.

Considera un tipico getto d’inchiostro Epson. Su carta standard potrebbe raggiungere i 720×720 dpi. È decente. Passa alla carta patinata e quel numero salirà a 1440×720 dpi. Perché la doppia risoluzione? La stampante sa che l’inchiostro non sbava. Può spostare leggermente la carta e aggiungere una seconda fila di punti per ogni riga normale. Senza quel rivestimento, quei punti in più si fonderebbero l’uno con l’altro. Il rivestimento consente una precisione che la carta standard fisicamente non può supportare.

Versatilità dei media oltre la carta

Le stampanti a getto d’inchiostro non sono solo per i documenti. Le unità commerciali spruzzano direttamente su superfici curve come le etichette delle bottiglie di birra. Per gli utenti domestici, il panorama dei media è più strano e più ampio.

Disponiamo di etichette adesive. Biglietti da visita. Brochure stampate su cartoncino spesso. Poi ci sono i trasferimenti a caldo. Puoi stampare un’immagine, pressarla a caldo su una maglietta e uscire dalla porta. È un modo conveniente per creare prodotti personalizzati senza una macchina da stampa serigrafica.

La barriera all’ingresso è bassa. Il limite creativo è alto.

L’economia della ricarica delle cartucce

Le cartucce sono costose. Ricaricarli è un’industria enorme. Per la maggior parte delle persone ha senso dal punto di vista finanziario, ma i rischi sono reali. Stai giocando con la chimica e l’hardware.

Per prima cosa, abbina il kit al modello della stampante. Diverse stampanti utilizzano tecnologie diverse per depositare l’inchiostro. Le stampanti termiche a bolle riscaldano l’inchiostro. Quelli piezoelettrici utilizzano cristalli. Se utilizzi inchiostro a base di olio in un sistema a base acqua, distruggerai la testina di stampa. La composizione varia notevolmente tra i produttori. Usare la chimica sbagliata non solo degrada la produzione. Può danneggiare la tua stampante.

In secondo luogo, controlla la garanzia. La maggior parte dei produttori impone l’uso dell’inchiostro approvato. La ricarica invalida quasi sempre la garanzia. Sei da solo se la macchina si guasta.

In terzo luogo, maneggiare le testine di stampa integrate con estrema cautela. Alcune cartucce hanno la testina di stampa incorporata direttamente al loro interno. Non riempirli più di due o tre volte. Successivamente, inizia il deterioramento dell’ugello. Gli ugelli ostruiti possono danneggiare i circuiti interni della stampante. Una volta va bene. Due volte è rischioso. Tre volte è il gioco d’azzardo.

“La ricarica è una buona idea, ma fai molta attenzione a quelli che hanno la testina di stampa incorporata nella cartuccia.”

Se hai intenzione di ricaricarti, fai le tue ricerche. Consulta le guide specifiche per il tuo modello. Non indovinare la chimica.

Domande con risposta frequente

Come funziona passo dopo passo una stampante a getto d’inchiostro?
Il processo inizia con i dati digitali. La stampante legge questi dati e li traduce in comandi per la testina di stampa. Minuscole goccioline di inchiostro vengono espulse attraverso ugelli microscopici e atterrano esattamente sulla carta. La stampante sposta la carta in micro-passi per costruire l’immagine strato dopo strato.

Come funziona una testina di stampa a getto d’inchiostro?
All’interno della testina di stampa è presente una piccola camera per ciascun ugello. Quando attivata, la pressione spinge l’inchiostro fuori dalla camera e sulla carta. Nelle stampanti a bolle termiche, un riscaldatore crea una bolla che si espande e spinge fuori l’inchiostro. Nelle stampanti piezoelettriche, un cristallo cambia forma per far fuoriuscire l’inchiostro. Entrambi i metodi raggiungono lo stesso obiettivo: posizionamento preciso delle goccioline.

Come fa una stampante a getto d’inchiostro a produrre stampe?
Produce stampe proiettando l’inchiostro dalle cartucce sulla carta. Le cartucce contengono l’inchiostro liquido, che viene alimentato attraverso i tubi alla testina di stampa. La testina di stampa funge da custode, controllando esattamente quando e dove ogni goccia cade per formare testo e immagini.

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