Technologia druku atramentowego (Inkjet)

Technologia druku atramentowego (Inkjet) to jedna z najpowszechniej stosowanych metod cyfrowego nanoszenia obrazu na różnorodne podłoża (media), od standardowego papieru biurowego, przez papiery fotograficzne i artystyczne, po folie, płótna (canvas), banery winylowe, a nawet sztywne materiały (w przypadku drukarek UV). Jest to technologia bezkontaktowa, co oznacza, że głowica drukująca nie styka się bezpośrednio z powierzchnią medium, co pozwala na druk na materiałach o zróżnicowanej fakturze i grubości. Druk atramentowy zdominował rynek drukarek wielkoformatowych (LFP) ze względu na swoją wszechstronność, stosunkowo niski koszt urządzeń (w porównaniu do niektórych innych technologii), zdolność do reprodukcji wysokiej jakości obrazów w pełnym kolorze oraz ciągły rozwój i doskonalenie.

Podstawowa zasada działania technologii druku atramentowego:

Sercem każdej drukarki atramentowej jest głowica drukująca (printhead), wyposażona w setki, a nawet tysiące mikroskopijnych dysz (nozzles). Proces drukowania polega na precyzyjnym wystrzeliwaniu z tych dysz bardzo małych kropel atramentu na powierzchnię podłoża drukarskiego. Obraz jest tworzony poprzez odpowiednie rozmieszczenie tych kropel, które mogą się różnić kolorem, a w niektórych technologiach także wielkością.

Główne metody generowania kropel atramentu (Inkjet Technologies):

Istnieją dwie podstawowe technologie generowania i wystrzeliwania kropel atramentu, które zdefiniowały rozwój druku atramentowego:

  1. Technologia termiczna (Thermal Inkjet – TIJ):
    • Nazywana również technologią pęcherzykową (Bubble Jet – termin spopularyzowany przez firmę Canon).
    • W każdej dyszy znajduje się miniaturowy element grzejny (rezystor). Kiedy przez rezystor przepływa impuls elektryczny, gwałtownie się on nagrzewa (do kilkuset stopni Celsjusza) w bardzo krótkim czasie (kilka mikrosekund).
    • Ciepło to powoduje natychmiastowe odparowanie niewielkiej ilości atramentu znajdującego się w pobliżu elementu grzejnego, tworząc pęcherzyk pary.
    • Rozszerzający się pęcherzyk pary wypycha kroplę atramentu z dyszy w kierunku podłoża.
    • Po wyrzuceniu kropli element grzejny stygnie, pęcherzyk pary zapada się (kondensuje), a podciśnienie zasysa nową porcję atramentu do komory dyszy z rezerwuaru.
    • Technologia ta jest stosowana m.in. przez firmy HP (w wielu swoich drukarkach DesignJet i innych) oraz Canon (pod nazwą BubbleJet, np. w głowicach FINE).
    • Zalety: Stosunkowo prosta i tania konstrukcja głowic, możliwość osiągania wysokich rozdzielczości.
    • Wady: Atrament musi być odporny na wysokie temperatury. Głowice termiczne mają często ograniczoną żywotność i w wielu przypadkach są traktowane jako część wymiennego kartridża z atramentem lub jako łatwo wymienialny przez użytkownika element. Ograniczenia w stosunku do niektórych typów atramentów (np. silnie pigmentowych lub UV, choć istnieją wyjątki).
  2. Technologia piezoelektryczna (Piezoelectric Inkjet – PIJ):
    • Wykorzystuje właściwości materiałów piezoelektrycznych (np. kryształów PZT – cyrkonianu-tytanianu ołowiu), które zmieniają swój kształt (kurczą się lub rozszerzają) pod wpływem przyłożonego napięcia elektrycznego.
    • W każdej komorze dyszy (lub w jej pobliżu) znajduje się element piezoelektryczny. Kiedy do tego elementu zostanie przyłożony impuls elektryczny, odkształca się on, powodując zmianę objętości komory atramentowej.
    • Nagła zmiana objętości (zmniejszenie) powoduje wzrost ciśnienia w komorze, co wypycha kroplę atramentu z dyszy.
    • Po zaniku impulsu elektrycznego element piezoelektryczny powraca do swojego pierwotnego kształtu, a podciśnienie zasysa nową porcję atramentu.
    • Technologia ta jest stosowana m.in. przez firmy Epson (np. w głowicach MicroPiezo, PrecisionCore), Ricoh, Konica Minolta, Xaar, Fujifilm Dimatix.
    • Zalety: Bardzo precyzyjna kontrola nad procesem wyrzutu kropli, możliwość generowania kropel o zmiennej wielkości (Variable Dot Technology), większa trwałość głowic (są one zazwyczaj stałym elementem drukarki, a nie częścią wymiennego kartridża), kompatybilność z szerszą gamą typów atramentów (w tym pigmentowymi, solwentowymi, UV, lateksowymi), ponieważ atrament nie jest poddawany działaniu wysokiej temperatury.
    • Wady: Bardziej złożona i droższa konstrukcja głowic w porównaniu do termicznych.

Rodzaje atramentów stosowanych w technologii inkjet:

Jak opisano wcześniej w kontekście drukarek wielkoformatowych, technologia druku atramentowego może wykorzystywać różne rodzaje atramentów, w zależności od przeznaczenia drukarki i rodzaju podłoża:

  • Atramenty wodne (Aqueous Inks): barwnikowe (dye) i pigmentowe (pigment).
  • Atramenty solwentowe (Solvent Inks): twardy solwent, mild-solwent, eko-solwent.
  • Atramenty lateksowe (Latex Inks).
  • Atramenty UV (UV-curable Inks).
  • Atramenty sublimacyjne (Dye Sublimation Inks): Stosowane do druku transferowego na tekstyliach poliestrowych lub specjalnie powlekanych przedmiotach.
  • Atramenty tekstylne (Textile Inks): Do bezpośredniego druku na tkaninach.

Kluczowe parametry i cechy druku atramentowego:

  • Rozdzielczość druku (DPI): Liczba punktów (kropel) na cal.
  • Wielkość kropli (Droplet Size): Mierzona w pikolitrach (pl).
  • Liczba dysz na głowicę/kolor: Wpływa na prędkość i rozdzielczość.
  • Liczba kolorów atramentu: Od standardowego CMYK do systemów wielokolorowych (6, 8, 10, 12 kolorów).
  • Prędkość druku: Mierzona w m²/h lub stronach/rysunkach na minutę/godzinę.
  • Szerokość druku: Maksymalna szerokość medium, na którym można drukować.

Zastosowania technologii druku atramentowego:

Technologia inkjet jest niezwykle wszechstronna i znajduje zastosowanie w:

  • Druku domowym i biurowym: Drukarki A4/A3.
  • Druku wielkoformatowym:
    • CAD/GIS: Rysunki techniczne, mapy.
    • Grafika reklamowa: Plakaty, banery, szyldy, materiały POS.
    • Fotografia profesjonalna i artystyczna: Wydruki galeryjnej jakości.
    • Dekoracja wnętrz: Fototapety, obrazy na płótnie.
    • Oznakowanie (Signage).
    • Druk na tekstyliach.
    • Druk na opakowaniach (prototypy, krótkie serie).
    • Druk przemysłowy: Znakowanie produktów, druk na elementach elektronicznych.

Zalety technologii druku atramentowego:

  • Wysoka jakość obrazu: Możliwość uzyskania fotograficznej jakości, żywych kolorów i ostrych detali.
  • Wszechstronność podłoży: Możliwość druku na szerokiej gamie materiałów.
  • Druk na żądanie: Idealna do małych i średnich nakładów, personalizacji.
  • Stosunkowo niski koszt wejścia: Drukarki atramentowe są często tańsze w zakupie niż urządzenia oparte na innych technologiach (np. offset).
  • Ciągły rozwój: Technologia jest stale udoskonalana, pojawiają się nowe rodzaje atramentów, szybsze głowice, wyższe rozdzielczości.
  • Możliwość druku w pełnym kolorze.

Wady technologii druku atramentowego:

  • Koszt atramentów: Oryginalne atramenty mogą być drogie, co wpływa na koszt wydruku jednej strony/metra kwadratowego.
  • Trwałość wydruków: Zależy od rodzaju atramentu i medium. Wydruki wykonane niektórymi atramentami wodnymi mogą być podatne na blaknięcie lub rozmazywanie (choć nowoczesne atramenty pigmentowe i lateksowe/UV/eko-solwentowe oferują wysoką trwałość).
  • Prędkość druku: W przypadku niektórych zastosowań wysokonakładowych, druk atramentowy może być wolniejszy niż np. druk offsetowy. Jednak najnowsze drukarki atramentowe produkcyjne (np. z technologią HP PageWide lub wielogłowicowe systemy) osiągają bardzo wysokie prędkości.
  • Zasychanie dysz: Jeśli drukarka nie jest regularnie używana lub odpowiednio konserwowana, dysze w głowicy mogą zasychać, co prowadzi do problemów z jakością druku i wymaga czyszczenia.

Technologia druku atramentowego zrewolucjonizowała sposób, w jaki tworzymy i konsumujemy obrazy drukowane. Jej elastyczność, jakość i ciągłe innowacje sprawiają, że pozostaje ona jedną z wiodących technologii w świecie druku cyfrowego, od prostych zastosowań domowych po zaawansowane aplikacje przemysłowe i artystyczne.