Recyrkulacja atramentu w głowicy
Recyrkulacja atramentu w głowicy (Ink Recirculation in Printhead lub In-Head Ink Recirculation) to zaawansowana technologia stosowana w niektórych, zwłaszcza bardziej profesjonalnych i przemysłowych, głowicach drukujących (printheads) do drukarek atramentowych (inkjet printers). Polega ona na ciągłym lub okresowym przepływie niewielkiej ilości atramentu przez kanały atramentowe wewnątrz głowicy, w bezpośrednim sąsiedztwie dysz (nozzles), nawet jeśli dysze te aktualnie nie wystrzeliwują kropel. System ten ma na celu poprawę niezawodności głowicy, stabilności druku oraz jakości wydruków, szczególnie przy stosowaniu problematycznych atramentów (np. silnie pigmentowych, białych, metalicznych, UV).
Dlaczego recyrkulacja atramentu jest potrzebna?
Tradycyjne systemy dostarczania atramentu do głowicy działają na zasadzie przepływu “na żądanie” – atrament jest zasysany do dysz tylko wtedy, gdy są one aktywowane do wystrzału. Może to prowadzić do kilku problemów, którym recyrkulacja atramentu ma zapobiegać:
- Sedymentacja pigmentów:
- W atramentach pigmentowych (a zwłaszcza w atramentach białych zawierających ciężki dwutlenek tytanu, czy atramentach metalicznych z cząstkami metalu), cząstki pigmentu mają tendencję do osiadania (sedymentacji) pod wpływem grawitacji, jeśli atrament pozostaje nieruchomy w kanałach głowicy przez dłuższy czas.
- Sedymentacja prowadzi do zmiany stężenia pigmentu w pobliżu dysz, co skutkuje niejednolitym kolorem, spadkiem gęstości optycznej, a w skrajnych przypadkach do zatykania dysz przez zagęszczony pigment.
- Tworzenie się pęcherzyków powietrza:
- Mikroskopijne pęcherzyki powietrza mogą dostawać się do systemu atramentowego lub wytrącać się z atramentu pod wpływem zmian temperatury. Jeśli dotrą one do dysz, mogą blokować wystrzeliwanie kropel lub powodować ich nieprawidłowy lot.
- Zmiany lepkości atramentu:
- Niewielkie parowanie rozpuszczalników z atramentu w pobliżu dysz (nawet jeśli głowica jest zaparkowana w stacji serwisowej) może prowadzić do lokalnego wzrostu lepkości atramentu, co utrudnia jego prawidłowe wystrzeliwanie.
- Zasychanie atramentu na krawędziach dysz:
- Nawet przy dobrym uszczelnieniu, na krawędziach dysz może dochodzić do powolnego odkładania się zaschniętego atramentu.
Jak działa system recyrkulacji atramentu w głowicy?
Istnieje kilka podejść do realizacji recyrkulacji atramentu w głowicy:
- Recyrkulacja na poziomie kanałów zbiorczych (Manifold Recirculation): Atrament krąży w głównych kanałach dystrybucyjnych wewnątrz głowicy, które zasilają poszczególne grupy dysz, ale nie przepływa bezpośrednio przez same komory dyszowe (chyba że są aktywowane).
- Recyrkulacja przez dysze (Through-Nozzle Recirculation lub Meniscus Recirculation): Bardziej zaawansowana forma, gdzie niewielki, kontrolowany przepływ atramentu odbywa się tuż za meniskiem atramentu w otworze dyszy lub nawet przez samą dyszę (w postaci bardzo wolnego “wycieku” lub aktywnego przepompowywania, które niekoniecznie musi prowadzić do wystrzelenia kropli na medium). Wymaga to bardzo precyzyjnej kontroli ciśnienia i przepływu.
- Systemy z dodatkowym portem wylotowym: Niektóre głowice z recyrkulacją posiadają oddzielny port wlotowy i wylotowy dla atramentu dla każdego kanału, co umożliwia ciągły przepływ.
Atrament w systemie recyrkulacji jest zazwyczaj pobierany z głównego zbiornika, przepompowywany przez głowicę i często wraca z powrotem do tego samego zbiornika (lub do specjalnego zbiornika pośredniego), gdzie może być filtrowany i ponownie wprowadzany do obiegu. Wymaga to dodatkowych pomp, zaworów, czujników ciśnienia i bardziej złożonego systemu hydraulicznego.
Korzyści z recyrkulacji atramentu w głowicy:
- Znacząca poprawa niezawodności przy druku atramentami problematycznymi:
- Zapobiega sedymentacji ciężkich pigmentów (np. w atramencie białym, metalicznym), utrzymując je w ciągłej zawiesinie. To kluczowe dla drukarek UV używających białego atramentu jako podkładu lub koloru specjalnego.
- Umożliwia stosowanie atramentów o wyższej lepkości lub większej zawartości cząstek stałych.
- Redukcja zatykania dysz: Ciągły ruch atramentu pomaga usuwać pęcherzyki powietrza, drobne zanieczyszczenia i zapobiega gromadzeniu się zaschniętego atramentu w dyszach i ich okolicach.
- Stabilniejsza praca dysz: Utrzymuje stałą temperaturę i lepkość atramentu w pobliżu dysz, co przekłada się na bardziej powtarzalne i precyzyjne wystrzeliwanie kropel.
- Szybsze przygotowanie do druku (Priming): Głowica jest zawsze “zalana” świeżym, dobrze wymieszanym atramentem, co skraca czas potrzebny na przygotowanie drukarki do pracy po dłuższym postoju.
- Mniejsza potrzeba częstych i intensywnych cykli czyszczenia: Dzięki ciągłej prewencji, konieczność uruchamiania agresywnych cykli czyszczenia (które zużywają dużo atramentu) jest znacznie zredukowana.
- Lepsza jakość i spójność kolorów: Utrzymanie jednorodności atramentu w głowicy przyczynia
się do bardziej stabilnego i przewidywalnego odwzorowania kolorów.
Gdzie stosuje się recyrkulację atramentu?
Technologia ta jest najczęściej spotykana w:
- Drukarkach UV LED: Szczególnie tych wykorzystujących atrament biały lub atramenty o wysokiej pigmentacji.
- Drukarkach DTG (Direct-to-Garment): Do druku na tekstyliach, gdzie często używa się białego atramentu jako podkładu na ciemnych tkaninach.
- Drukarkach do druku na ceramice, szkle: Gdzie stosuje się specjalistyczne atramenty z dużymi cząstkami.
- Przemysłowych systemach druku atramentowego: W zastosowaniach wymagających wysokiej niezawodności i pracy ciągłej.
- Coraz częściej również w wysokiej klasy drukarkach eko-solwentowych lub lateksowych dla poprawy ogólnej stabilności.
Recyrkulacja atramentu w głowicy jest zaawansowanym rozwiązaniem technicznym, które znacząco podnosi poprzeczkę w zakresie niezawodności i wszechstronności druku atramentowego, zwłaszcza przy pracy z wymagającymi typami atramentów. Choć zwiększa złożoność i koszt konstrukcji głowicy oraz całego systemu atramentowego, korzyści płynące z jej stosowania są często nie do przecenienia w profesjonalnych i przemysłowych zastosowaniach.
