به گزارش چاپ و نشر آنلاین؛ چاپ جوهر افشان سریع ترین فرآیند چاپ محسوب می شود و نسبت رشد آن در سال بالای ۲۰ درصد است. این روند رشد در آینده نیز قابل پیش بینی خواهد بود. دو فرآیند اولیه در رابطه با تکنیک جوهر افشان وجود دارد که یکی از آن ها جوهر افشان ادامه ای و دیگری جوهر افشان قطره ای است. انواع دیگری هم وجود دارد که در رابطه با این دو روش هستند.
به منظور آشنایی بیشتر با فناوری چاپ جوهر افشان در ادامه مطالبی پیرامون جوهر افشان ادامه ای، جوهر افشان قطره ای بر پایه تقاضا، توسعه فناوری جوهر افشان و ویژگی های جوهر افشان را به‌اختصار شرح می دهیم.
جوهر افشان ادامه ای
جوهر افشان ادامه ای فرآیندی سریع (به خاطر روش تولید قطرات ریز) است که دارای دو تکنیک دوتایی (دودویی) و هرتز است.
روش دودویی
در این روش جریانی از مرکب از محل ذخیره به سمت سر چاپ (Head) هدایت می شود و توسط نوسان ساز کریستال پیزوالکتریک به شکل قطرات مستقیم ریز در می آید. قطرات ریز به درون یک نازل با قطر ۱۰ الی ۱۲۰ میکرومتر رانده می شود.
قطرات ریز باردار شده و از بین دو صفحه منحرف کننده عبور داده می شوند تا یک میدان الکتریکی کنترل شده، تولید شود. میدان الکتریکی باعث انحراف ذرات باردار شده و به همان شکل آماده و پرداخته شده و به سطح چاپی سقوط می کنند. قطرات مصرف نشده (تقریباً ۹۸ درصد از قطرات ریز) به داخل یک ناودان هدایت می شوند. این ناودان ذرات را به منبع ذخیره مرکب هدایت می‌کند. (شکل ۱)
شکل ۱- روش دوتایی
روش هرتز
در این روش ذرات ریز تولید می شوند و در زمان مشخص باردار می شوند. ذراتی که بدون بار (بار صفر) هستند از میدان بود داده می شوند تا بر سطح مورد نظر استقرار پیدا کنند. تصویر یا به وسیله سرچاپ تولید می شود یا از حرکت سطح چاپی حاصل می شود. ذرات ریز در میدان الکتریکی منحرف شده و وارد یک ناودان می شوند و مازاد ذرات مانده به منبع برمی‌گردند. (شکل ۲)
شکل ۲- جوهر افشان ادامه ای، روش هرتز
مرکب های چاپ جوهر افشان دارای ویسکوزیته ی پایین هستند (۳ تا ۵ سانتی پوآز) و برای آن ها فقط می توان حلال های فرار مانند کتون ها و الکل ها مصرف کرد. شرایط بالای درگیری نیروهای بین مولکولی در جوهر افشان ادامه ای با یک ناپایداری در بخش رنگدانه مواجه می شود. جوهرهای مورد استفاده باید نسبت به سایر جوهرها که بیشتر دارای نمک های کلسیم- آهن و سیلیکون هستند، از خلوص بالایی برخوردار باشند.
جوهر افشان های ادامه ای به صورت موفقیت آمیزی در کدگذاری با سرعت بالا به اثبات رسیده اند و امروزه در بازار کاملاً شناخته شده هستند. جدول ۱ یک نمونه از فرمول جوهر افشان ادامه‌ای را ارائه می‌دهد.
جدول ۱ – یک نمونه از فرمول جوهر افشان ادامه ای
جوهر افشان قطره ای بر پایه ی تقاضا
در روش DOD (قطره بر پایه‌ی تقاضا) فقط وقتی نیاز باشد نازل قطرات ریز را تولید می کند. آرایش نازل از یک سر چاپ منفرد تشکیل شده است. دو فناوری بزرگ قطره بر پایه تقاضا عبارت اند از ضربه و رنگپاش (ایربراش).
فناوری فرچه ی هوا
فناوری ایربراش قطره بر پایه‌ی تقاضا ساده ترین روش چاپ جوهر افشان است و یکی از محدودترین کاربردها را دارد. مرکب از نازل بیرون پاشیده می شود (بالاتر از ۱۲۰ میکرومتر در قطره) جزئیات تصویر ضعیف است ولی قابل قبول، زیرا هدف تجسم تصویر از فاصله دور است (مانند تابلوهای تبلیغاتی).
فناوری ضربه
این فناوری اساساً برای استفاده مجدد است و دارای آینده قابل ملاحظه و ظرفیتی بالا است. در ضمن دارای دو فناوری مجزا و مستقل است؛ حرارتی یا افشان حبابی و فناوری پیزوالکتریک کریستال.
فناوری حرارتی یا قطره افشان
در فناوری حرارتی قطرات ریز مرکب با گرمایش بالا (۳۵۰ سانتی‌گراد) به وسیله گرم‌کننده هایی (با کنترل‌کننده‌های دیجیتالی واقع در پشت نازل) از طریق هر نازل تولید می شوند. افزایش حجم سریع حباب های حاصله، مرکب را وادار به خروج از نازل می کند و حباب به وسیله ی سرمایش سریع سرنگون شده و فرآیند همین طور تا وقتی که نیاز باشد تکرار می شود.
مرکب ها به صورت معمول پایه آب هستند و گرنه هیچ کدام از حلال های دیگر توانایی تولید چنین حباب هایی را ندارند. در اینجا بایستی حتماً از جوهرهای رنگی کاملاً خالص و نیز از کنترل‌کننده های مرطوب استفاده شود تا بتواند از تبخیر طبیعی جلوگیری کرده و آن را عقب بیندازد. جدول ۲ یک نمونه از فرمولاسیون جوهرافشان قطره بر پایه‌ی تقاضا را نشان می‌دهد.
جدول ۲- یک نوع فرمولاسیون جوهر افشان قطره به تقاضا
این فرآیند از گرایش و علاقه به تشکیل جرم یا پوسته در اثر گرمایش رنج می‌برد و باید دقت شود که کلیه اجزای سازنده فرمول از مواد اولیه خالص تشکیل شده باشد، حتی آب که باید خیلی خالص‌تر شود. به ویژه از کاربرد رنگدانه به هر دلیل و به هر شکلی باید خودداری شود زیرا رنگدانه در حرارت‌های بالا گرایش به ناپایداری داشته و در محل‌های تولید حرارت جمع و موجب مسدود شدن جریان مرکب در انجام فرایند چاپ می‌شود.
فرآیند هنوز هم خیلی کند صورت می‌گیرد؛ بنابراین روش جوهرفشان در کاربردهای طولانی مدت محدودیت پیدا می‌کند ولی در جریان چاپ کوتاه مدت امکان پذیر است. این فرآیند بیشتر در چاپگرهای خانگی و دفترها قابل استفاده است.
فناوری پیزوالکتریک
فناوری پیزو الکتریک فضایی است که امروزه در آن بیشتر در تحقیق و توسعه متمرکز شده است. یک جریان الکتریکی کنترل شده به روش دیجیتالی موجب نوسان‌ها در یک کریستال پیزوالکتریک شده، ساختمان فیزیکی آن را تغییر داده و موجب تنگی در نازل می‌شود و بخشی از قطره ریز مرکب بیرون می‌جهد.
روش پیزو الکتریک محدود به یک نوع مرکب نمی شود. مرکب های حلالی -پایه آب و مرکب های ماورای بنفش و یا حتی مرکب ها در فاز جامد (پیگمنت‌های پخش شده در واکس در حرارت ۱۵۰ درجه‌ی سانتی گراد در نوک نازل گرم شده و به صورت مایع در می آیند) نیز قابل استفاده است. مرکب ها می توانند در محدوده وسیعی از ویسکوزیته از ۲ الی ۱۶ سانتی پوآز متغیر بوده و در روش پیگمنت می توان مرکب های مقاوم به نور نیز به کار برد.
بیش ترین تحقیق و توسعه امروز در روش پیزوالکتریک صورت می گیرد و به خاطر تنوع و خواص فیزیکی برجسته، بسیار موردتوجه و رشد است. بیشتر بنگاه های چاپ امروزه توجه خاصی به روش چاپ پیزوالکتریک داشته و هر کدام واحدی از آن را در اختیار دارند. با برقراری چاپ به این روش رقابتی ایجاد شده است. سرعت روش پیزو الکتریک که بسیار بالا بوده و در حال افزایش نیز هست و در این بین چاپ سریع تر نیاز به افزایش تولید و مرکب هایی دارد که سریع تر خشک شوند.
توسعه فناوری جوهر افشان
از آنجا که فناوری های جوهرافشان به روش های گوناگون توسعه پیدا کرده است، توسعه و رشد فناوری مشابه با آن نیز باید در مورد مرکب چاپ انجام گیرد. اگرچه فناوری «سرچاپ» محدودیت های معین را در مورد مرکب چاپ مطرح می‌کند، وجود فرمولاسیون‌های به کار رفته دوباره محدودیت‌های توسعه کاربردها را برای جوهر افشان به وجود می‌آورد.
مقاومت نوری کم و قابلیت حل شدن با آب در جوهرهایی که چاپ شده‌اند و چسبندگی و نشست محدود روی خیلی از سطوح چاپی، برای چاپگر خانگی قابل‌قبول است اما در بازارهای تجاری غیرقابل ارائه است.
فرمول مرکب ها به خاطر تغییرات ساختمانی ظریف سرچاپ که امروزه به سرعت در حال تکامل و تنوع هستند، محکوم به تغییرات فرمولاسیون در جهت بهبود کیفیت و هماهنگی با سرچاپ است و این مسئله موجب تنوع در سطوح چاپی نیز می‌شود. سطوح چاپی ویژه و گران به سطوح چاپی ارزان‌قیمت و استاندارد در حال تغییر است و بنابراین موجب رشد بازار با پتانسیل‌های بالا خواهد شد.
مرکب های پیگمنتی (رنگدانه‌ای)
اگرچه تعداد محدودی از جوهرهای پایه فلزی با ترکیب پیچیده و مقاوم در مقابل نور وجود دارد ولی تنوع رنگ محدودی دارند و اندازه‌ای هم گران هستند؛ بنابراین فقط از راه کاربرد رنگدانه در ساخت مرکب و جوهر افشان می‌توان به این هدف رسید. علاوه بر آن در فناوری قطره‌ای بر پایه تقاضای حرارتی (DOD) تجمع ذرات رنگدانه در اثر گرمایش ازجمله بزرگ‌ترین مشکلات است و به نظر می‌رسد که مشکل در پاشیدن و افشاندن ذرات رنگدانه به سبب مانع شدن باشد.
با مرکب های چاپ متداول و رایج اندازه متوسط رنگدانه بین ۲ الی ۲.۵ میکرون و اندازه رنگدانه های معمولی ممکن است به‌اندازه ۵ میکرون باشد و قطر بعضی از ظریف ترین نازل های پاشنده ها در حدود ۷ تا ۱۵ میکرون است. هرگونه تجمع رنگدانه ای بالاتر از این اندازه یک مشکل بسیار جدی خواهد بود.
از آنجا که نسبت قطره پاشنده به اندازه ذرات ۱۰:۱ است تأکید ویژه بر حداکثر ظرافت پخش رنگدانه ای در فضای مایع مرکب و جوهر افشان مورد انتظار است که بتواند اندازه پخش شده رنگدانه را به حداقل کمتر از یک میکرون برساند. امروزه فناوری ویژه‌ای از چکیده ریزی رنگدانه به وجود آمده که می‌تواند ریزی دانه پیگمنت را به ۲۵/۰ میکرون برساند.
برای رشد سریع کاربردهای صنعتی، جایی که به‌طور ثابت و دائم به رنگدانه ی پیگمنتی نیاز هست، اندازه نازل پاشنده ۵۰ تا ۵۵ میکرون کمتر مورد نیاز است اگرچه می توانند ذرات خارج از اندازه را کاملاً حذف کنند. مثال چنین کاربردهایی توسعه‌ی کارتریج جوهر افشان است که برای چاپ لیبل ها در روش چاپ فلکسو طراحی شده است و واحدهای جوهر افشان به صورت یک بسته برای چاپگرهای لوح فشرده ساخته و آماده شده است.
شرکتی که از فناوری چکیده دانه بندی استفاده می کند شرکت اپسون است که توانسته مرکب‌های با رنگ‌های مقاوم نوری تهیه کند. آن‌ها تأکید دارند هر ذره رنگدانه شامل یک پوشش از رزین است که می تواند در سطح چاپی پخش و نفوذ کند و یک پوشش نرم و صاف و بادوام در سطح ایجاد کند.
در کل مرکب‌های بر پایه جوهر جزو چاپ های تمیز و روشن به‌حساب می آید که دارای راندمان بهتر و قیمت پایین تر است و اجازه می دهد که این مرکب ها به عنوان مرکب های پرمصرف و متداول در چاپگرهای اداری باقی بمانند. مرکب های بر پایه رنگدانه ای بهترین نمود را دارند و دارای تصویر بهتر، قابل‌اطمینان و بهترین تنوع در روی سطوح مختلف چاپی هستند. همچنین فرصت نمایش یک سری از رنگ‌های پایه را پیدا کرده‌اند ولی باید از نشست رسوب رنگدانه به هر دلیلی جلوگیری کرد.
مرکب‌های درمان یووی جوهرافشان
دومین گرایش در توسعه‌ی جوهرافشان جایگزینی حلال های فرار آلی با آب یا تولید مرکب های بر پایه درمان یو وی است. اگرچه استفاده از مرکب های درمان UV از سال های ۱۹۹۰ امکان‌پذیر بوده ولی حالا به صورت پایدار مطرح است. با رسیدن در غلظت های ۱۲ -۲۰ سانتی‌پوآز یا پایین تر مشکلاتی پیش آمده است و انتخاب رنگدانه ی خوب و پخش مناسب و مطمئن آن با ساختمان پایین تر و کوچک تر به یک پایداری مناسب رسیده است.
مصرف مرکب های درمان یو وی بر پایه ی آب به شکل یک نتیجه عالی از ویسکوزیته، موردبررسی و رسیدگی قرار گرفته است. با کاهش عملکرد آب می‌توان به ویسکوزیته مناسب رسید.
ویژگی های جوهر افشان
با تأکید بر چاپ دیجیتال جای تعجب نداشت که در نمایشگاه دروپا اکثر شرکت های چاپ جوهر افشان را به نمایش بگذارند. اینجا فقط نگاه ما به دنبال شرکت هایی بود که توسعه و پیشرفت جدید صنعت را نشان می‌دادند.
مرکب های پایه آب کنونی در مقابل آب بعد از چاپ مقاومت دارند و می توان از رنگدانه یا جوهر (اکثریت دارای رنگدانه هستند) استفاده کرد. آن ها به حدی پخش شده اند که در پیزو الکتریک به قطر ۳۰ میکرومتر در چاپگر جوهر افشان «قطره بر پایه تقاضا» باعث ایجاد تجمع نمی‌شوند. در روش‌های شش رنگ، فرآیند چهار رنگ با مقادیر کمی از مجنتا و سایان، بهبود می‌یابد (دوام و چسبندگی خوب مورد تقاضا برای سطوح پلاستیکی بدون کرونا با براقیت بالا، مقاومت سایش خوب، مقاومت نوری عالی برای سه سال در معرض نور خورشید).
