Drukarki przemysłowe i etykiety

Na pierwszy rzut oka etykiety wydają się niepozorne - przeważnie mają postać kawałka cienkiego, samoprzylepnego materiału, który nakleja się bezpośrednio na produkt, jego opakowanie albo, w przypadku elementów wyposażenia, na obudowę.

Okazuje się jednak, że są to złożone struktury, których żadna część nie powinna być dobrana przypadkowo, o ile etykiety mają dobrze spełniać swoją funkcję. Oczekuje się zaś od nich przede wszystkim tego, że jako w pewnym sensie wizytówka producenta albo zakładu będą czytelne, trwałe (tzn. łatwo nie ulegną zniszczeniu ani w trakcie użytkowania nie odkleją się) oraz estetyczne.

Z JAKI WARSTW SKŁADA SIĘ ETYKIETA?

 

Rys. 1. Główne warstwy typowej etykiety

Nalepki są to struktury warstwowe. W zależności od producenta lub przeznaczenia mogą się różnić, jednak generalnie w typowej naklejce wyróżnia się warstwy, które zostały zaznaczone na rysunku 1. Są to: powłoka wierzchnia pełniąca funkcję ochronną (lakierowana, laminowana), podłoże, które z jednej strony jest zadrukowywane treścią napisów, a z drugiej pokrywane klejem oraz warstwa, do której tymczasowo wszystkie wyższe są przez to spoiwo przymocowane (podkład).

W procesie produkcji nalepki warstwy te zostają ze sobą połączone, natomiast w momencie etykietowania od warstwy najniższej pozostałe zostają oderwane. Dobór materiałów i sposobu wykonania poszczególnych warstw zależy od wielu czynników. Najważniejszym z nich jest przeznaczenie etykiety, bowiem determinuje ono warunki, w jakich będzie użytkowana - od tych najbardziej wytrzymałych oczekuje się wysokiej odporności na m.in.: ścieranie, kontakt z chemikaliami, wysokie oraz niskie temperatury, opady atmosferyczne, wilgoć i rozdarcie.

Ponadto ważne jest to, gdzie etykieta zostanie przyklejona, a przede wszystkim na jakim podłożu, od jego przyczepności bowiem zależy trwałość połączenia. Chodzi głównie o typ powierzchni (na przykład szkło, tworzywo sztuczne, metal, papier), jej teksturę (gładka, chropowata) i kształt (płaski albo zakrzywiony). Dalej przedstawiamy przegląd popularnych materiałów i sposobów realizacji kolejnych warstw pod kątem spełnienia wymogów różnych zastosowań etykiet.

JAKA JEST ROLA PODKŁADU I WARSTWY WIERZCHNIEJ?

Warstwa najniższa, czyli podkład, jest typowo wykonywana z papieru lub folii. Materiał ten jest pokrywany dodatkowo specjalną powłoką, której najważniejszą cechą jest nieprzywieralność do niej spoiwa. Dzięki temu możliwe jest oderwanie od niej wyższych warstw etykiety bez obawy o uszkodzenie podkładu albo powłoki z klejem.

Podkład nalepki pełni bardzo ważną funkcję. Przede wszystkim jest nośnikiem etykiety do momentu jej odklejenia, a poza tym chroni do tego czasu warstwę z klejem przed uszkodzeniem, zdarciem lub jej zanieczyszczeniem, które uniemożliwiłoby jej przyklejenie albo pogorszyło przyczepność spoiwa.

Warstwa najwyższa z kolei zabezpiecza niższe przed czynnikami zewnętrznymi, na przykład przed blaknięciem pod wpływem promieni słonecznych, ścieraniem lub chemikaliami oraz decyduje o wykończeniu etykiety. Jeżeli chodzi o to drugie, może być matowe albo z połyskiem. Warstwa najwyższa może być poza tym kolorowa albo przezroczysta. Ma ona przeważnie formę laminatu, czyli folii, która została stopiona z niższymi warstwami naklejki. Oprócz tego etykiety z wierzchu bywają lakierowane.

PODZIAŁ MATERIAŁÓW PODŁOŻA

Materiały podłoża, będącego nośnikiem z jednej strony nadruku, a z drugiej kleju, generalnie dzieli się na trzy kategorie: papierowe, tworzywa sztuczne i specjalne (m.in. tworzywa termokurczliwe, materiały biodegradowalne, kompozytowe). W zakresie podłoży papierowych można wyróżnić następujące typy: papier niepowlekany, papier powlekany, papier termiczny, papier metalizowany i papier strukturalny (ozdobny). Pierwszy z wymienionych jest przeważnie wykorzystywany do produkcji nalepek, w przypadku których niewymagana jest wysoka jakość nadruków. Przykładem takich są etykiety logistyczne.

Z papieru powlekanego z kolei wykonywane są droższe etykiety o lepszej jakości, na przykład z logo albo innymi grafikami. Papier termiczny natomiast stanowi podłoże dla nadruków, które są tworzone metodą druku termicznego bezpośredniego. Szerzej o specyfice tego materiału oraz tej techniki piszemy w dalszej części artykułu. Papier metalizowany, z połyskującą srebrną lub złotą powłoką, pozwala na uzyskanie specjalnych efektów wizualnych w etykietach o wysokiej jakości, do zastosowań specjalnych, podobnie jak papier strukturalny.

PRZEGLĄD TWORZYW SZTUCZNYCH

Chociaż papier jest najczęściej wykorzystywanym materiałem do produkcji etykiet, głównie dlatego, że jest stosunkowo tani, nie sprawdza się w zastosowaniach wymagających trwałości. Alternatywą są tworzywa sztuczne. Wśród najpopularniejszych w tym zastosowaniu wymienić należy: polipropylen (PP), polietylen (PE), poliester (PET), metalizowane PP, PE oraz PET, folie statyczne, poliolefiny, polichlorek winylu (PVC) oraz poliamidy.

Pierwsze z wymienionych tworzyw sprawdza się w wykonywaniu etykiet naklejanych na płaskie powierzchnie. Ponadto polipropylen jest odporny na łagodne chemikalia i dość stabilny termicznie. Jest przeznaczony głównie do użytku wewnątrz pomieszczeń. Jego zaletą jest również niski koszt. Podobne właściwości charakteryzują polietylen, a poza tym nadaje się do produkcji etykiet, które będą mocowana na zakrzywionych powierzchniach.

Z kolei poliester wyróżnia wysoka odporność na czynniki szkodliwe (m.in. wodę, oleje), wytrzymałość na rozciąganie, stabilność temperaturowa. Może być użytkowany na zewnątrz. Wykonuje się z niego etykiety, które są naklejane na płaskie powierzchnie.

Metalizowane PP, PE, PET nadają naklejkom połysk, a dzięki temu bardziej elegancki wygląd. Etykiety na foliach statycznych natomiast nie potrzebują do zamocowania kleju. Naklejki z poliolefinów są elastyczne, odporne na chemikalia i nadają się do użytku wewnątrz oraz na zewnątrz. Elastyczność, odporność na wodę i oleje, szeroki wybór kolorów oraz możliwość użytkowania na zewnątrz charakteryzuje z kolei etykiety z PVC. Poliamid natomiast wyróżniają: odporność na ekstremalne temperatury, duża wytrzymałość na rozciąganie, bardzo dobra odporność chemiczna oraz niepalność.

ETYKIETY USUWALNE I TRWAŁE

Wybór kleju wymaga rozważenia wielu kwestii, bowiem spoiwo ma bardzo duży wpływ na cechy użytkowe etykiety. Jedną z nich jest trwałość mocowania - czasem etykieta powinna być łatwo usuwalna w dowolnym momencie, ale często wymagane jest jej przyklejenie na stałe.

W tym drugim przypadku nalepki nie można łatwo usunąć bez zniszczenia jej albo uszkodzenia powierzchni, na której została na trwałe przyklejona. Z kolei po oderwaniu etykiety usuwalnej na miejscu po niej mogą pozostać resztki spoiwa, jeżeli częściowo utrwali się ono po pewnym czasie albo pod wpływem określonych warunków otoczenia.

Czasem wymagane jest też wielokrotne odklejanie i przyklejanie etykiety bez pozostawiania śladów (na przykład w celu jej dokładnego wypozycjonowania), co również wymaga od kleju specjalnych właściwości. Na wybór spoiwa mają również wpływ warunki użytkowania etykiety i typ oklejanej nią powierzchni. Warto dodać, że nie wszystkie kleje są kompatybilne ze wszystkimi podłożami, o czym trzeba pamiętać przed wybraniem ich konkretnej kombinacji.

WAŻNE CECHY SPOIW

W związku z tym najważniejsze cechy różnych klejów, jakie należy przeanalizować, to: przyczepność (mała umożliwi łatwe usunięcie etykiety, duża zapewni silniejsze wiązanie z powierzchnią), czas potrzebny do uzyskania maksymalnej przyczepności (poza właściwościami spoiwa mają na niego wpływ warunki otoczenia oraz chropowatość powierzchni), odporność na rozpuszczalniki (niska może skutkować osłabieniem mocowania w razie kontaktu z substancjami tego typu) oraz promieniowanie słoneczne (również może osłabiać wiązanie kleju z podłożem), przyczepność do zakrzywionych powierzchni (słaba powoduje spływanie kleju i powstawanie wybrzuszeń w rogach etykiety), zmienność właściwości spoiwa w zależności od temperatury (niektóre kleje wykazują na przykład większą przyczepność, jeżeli etykieta przyklejana jest w niższej temperaturze, inne natomiast w pewnym zakresie temperatur całkiem tracą płynność ulegając krystalizacji, przez co całkiem tracą też przyczepność).

JAKIE SPOIWO BĘDZIE NAJLEPSZE?

Generalnie kleje można podzielić na dwie grupy: gumowe i akrylowe. Pierwsze wyróżnia bardzo dobra przyczepność, nawet do powierzchni o niskiej energii powierzchniowej, czyli tych, do których trudno jest coś przykleić, w tym chropowatych, malowanych proszkowo, oleistych, i wodoodporność. Klej akrylowe natomiast są wytrzymałe na temperatury w szerokim przedziale, odporne na promieniowanie UV i rozpuszczalniki.

Z czasem nie tracą przyczepności. Poza tym nadają się do mocowania etykiet na takich materiałach jak: szkło, metale, czyste powierzchnie z tworzyw sztucznych, i charakteryzuje je dobra przyczepność do zakrzywionych powierzchni. Warto także wspomnieć o klejach silikonowych, które wyróżnia: łatwość usuwania, dobra przyczepność oraz odporność na wysokie temperatury.

Jak pisaliśmy wyżej, podłoże etykiety z jednej strony jest pokryte klejem, a z drugiej zadrukowane treścią napisów. W dalszej części artykułu skupiamy się na technikach wykonania tych ostatnich.

NA CZYM POLEGA DRUK TERMOTRANSFEROWY?

 

Rys. 2. Do wykonania nadruku metodą termotransferową potrzebna jest głowica termiczna i specjalna taśma

Zasadniczo wyróżnić można następujące technologie druku: termiczne, atramentowe i laserowe. Drukarki ostatniego z wymienionych typów, głównie ze względu na nieopłacalność, rzadko są wykorzystywane do wykonywania etykiet i oznaczeń bezpośrednich na skalę przemysłową. W przypadku pierwszych wprowadza się z kolei podział na dwie metody: druk termotransferowy oraz termiczny bezpośredni.

Do wykonania nadruku metodą termotransferową potrzebna jest drukarka z głowicą termiczną i specjalna taśma. Zadaniem tej pierwszej jest nagrzanie taśmy w punktach tworzących symbol, co powoduje stopienie jej pokrycia i osadzenie zawartego w nim środka barwiącego w odpowiednich miejscach na zadrukowywanej powierzchni (rys. 2).

Na jakość i trwałość nadruków oraz szybkość i wydajność procesu drukowania mają wpływ przede wszystkim: konstrukcja drukarki, a szczególnie jej głowicy, oraz rodzaj taśmy termotransferowej. Dalej przedstawiamy zalety oraz ograniczenia najpopularniejszych typów tych urządzeń oraz ich materiałów eksploatacyjnych.

JAKĄ FUNKCJĘ PEŁNIĄ WARSTWY TAŚMY?

 

Rys. 3. Taśma termotransferowa ma strukturę warstwową

Taśma termotransferowa składa się przeważnie z kilku warstw - ich liczba i materiał wykonania mogą się różnić w zależności od producenta. Przykładowa realizacja została przedstawiona na rysunku 3. Taśma termotransferowa złożona jest w tym przypadku z czterech warstw, z których każda pełni inną funkcję.

Dolna zewnętrzna powłoka chroni wewnętrzne warstwy, a równocześnie zabezpiecza głowicę drukarki, zmniejszając tarcie, co wydłuża jej żywotność. Oprócz tego zapobiega gromadzeniu się ładunków elektrostatycznych oraz ułatwia przemieszczanie się taśmy wewnątrz drukarki. Kolejna warstwa z PET stanowi podłoże dla zewnętrznej powłoki i warstw wyższych. Jej zadaniem jest przenoszenie ciepła z głowicy termicznej na warstwę ze środkiem barwiącym.

Przedostatnia powłoka natomiast ułatwia uwalnianie tuszu z najwyższej warstwy taśmy. Materiał, którym ta ostatnia jest pokryta, determinuje wytrzymałość na czynniki zewnętrzne jej i gotowego nadruku, a zatem jednocześnie jego czytelność oraz wytrzymałość.

Ze względu na środek barwiący wyróżnia się kilka typów tych materiałów eksploatacyjnych do drukarek termotransferowych. Trzy najpowszechniej używane to taśmy: woskowe, woskowo-żywicowe oraz żywicowe.

TAŚMY WOSKOWE I WOSKOWO-ŻYWICOWE

Pierwsze spośród wymienionych są najtańsze, co decyduje o ich popularności. Poza tym nadruki z taśm woskowych charakteryzują się wytrzymałością na ścieranie, zdrapywanie oraz jakością wystarczającą w przypadku etykiet pocztowych, handlowych, logistycznych, użytkowanych w pomieszczeniach i krótkotrwale. Taśmy woskowe przeznaczone są do drukowania na papierze, powlekanym i niepowlekanym. Dzięki tego typu pokryciu mają niższą temperaturę topnienia. To pozwala ustawić niższą temperaturę pracy głowicy termicznej oraz znacząco przyspiesza proces drukowania. Oprócz tego nadruk jest jaśniejszy.

Taśmy woskowo-żywicowe są pod względem ceny rozwiązaniem pośrednim. Jeżeli chodzi o wytrzymałość na ścieranie i zarysowania oraz jakość nadruku, przewyższają taśmy woskowe. Sprawdzają się dzięki temu w zastosowaniach przemysłowych. Nadruki z taśm tego typu są również odporne na czynniki występujące na zewnątrz, jak zmiany temperatury, wilgoć oraz nasłonecznienie o umiarkowanym nasileniu. Taśmy woskowo-żywicowe przeznaczone są do drukowania na papierze i tworzywach sztucznych, w tym foliach.

TAŚMY ŻYWICOWE. TAŚMY CSO I CSI

 

Rys. 4. Taśmy termotransferowe ze względu na to, która strona jest pokryta środkiem barwiącym, dzieli się na dwa typy: CSO (Coated Side Out) i CSI (Coated Side In)

Taśmy trzeciego typu są najdroższe, dlatego jeżeli nie wymaga tego specyfika zastosowania, nie opłaca się z nich korzystać. Dzięki temu, że środkiem barwiącym jest żywica, która topi się w wyższej temperaturze niż te wcześniej wymienione, rozpuszcza się ona w materiale, na który jest nanoszona.

To sprawia, że charakteryzuje je największa odporność na ścieranie, zarysowania, światło słoneczne, środki chemiczne, ekstremalne temperatury, wilgoć, nawet przy długotrwałym narażeniu na te czynniki. Zapewniają też bardzo dobrą jakość druku, zarówno na papierze, jak i na tworzywach sztucznych.

Inny sposób klasyfikacji zakłada podział ze względu na to, z której strony taśmy został naniesiony środek barwiący. Ma to wpływ na sposób nawinięcia i umieszczenia szpuli w drukarce - większość tych urządzeń jest kompatybilna tylko z konkretnym rodzajem taśmy. W tym zakresie wyróżnia się dwa typy: CSO (Coated Side Out) i CSI (Coated Side In) (rys. 4). W taśmach pierwszego rodzaju tusz pokrywa zewnętrzną stronę i rozwija się ją od dołu. W tych drugiego typu z kolei środek barwiący znajduje się na wewnętrznej stronie, zaś taśmę rozwija się od góry.

PODZIAŁ DRUKAREK TERMOTRANSFEROWYCH

 

Rys. 5. Wyróżnić można dwa typy głowic termicznych drukarek termotransferowych: a) płaskie i b) krawędziowe

Tytułowe urządzenia ze względu na typ głowicy termicznej można podzielić na dwie grupy. Urządzenia biurowe, drukarki termotransferowe o średniej wydajności i większość tych do zastosowań przemysłowych jest wyposażona w te typu płaskiego (flat head) (rys. 5a).

Są one ustawione względem taśmy poziomo, natomiast element grzejny znajduje się w środku głowicy. W przypadku tańszych materiałów eksploatacyjnych o słabszej jakości przy dużych prędkościach drukowania mogą występować problemy z jakością nadruków. Z drugiej strony działają niezawodnie i nie wymagają zbyt wielu zabiegów konserwacyjnych. Oprócz tego w drukarkach z głowicami płaskimi można korzystać z taśm woskowych, żywicowych, i woskowo-żywicowych.

Konstrukcję głowic drugiego typu, czyli krawędziowych (near edge head) (rys. 5b), opracowano, żeby rozwiązać problemy występujące w tych płaskich przy większych prędkościach drukowania. Poza tym automatycznie dostosowują się do grubości zadrukowywanego podłoża, z czego wynika ich druga nazwa - głowice pływające. Bez konieczności ręcznego dostrajania w przypadku zmiany materiału etykiet na grubszy lub cieńszy drukowanie przebiega sprawniej.

Są one nachylone względem płaszczyzny nadruku pod kątem 45°, zaś element grzejny znajduje się na brzegu. W rezultacie obszar styku głowicy z taśmą w miejscu tworzenia nadruku jest mniejszy niż w drukarkach z głowicami płaskimi. Dlatego w urządzeniach z głowicami krawędziowymi można używać wyłącznie taśm woskowo-żywicowych i żywicowych, z warstwą ułatwiającą uwalnianie środka barwiącego.

NA CZYM POLEGA DRUK TERMICZNY BEZPOŚREDNI?

 

Rys. 6. Głowica drukarek termicznych bezpośrednich styka się z materiałem etykiety

W drugiej z technik zaliczanych do kategorii metod termicznych element grzejny nagrzewa etykietę bezpośrednio w punktach, które utworzą drukowany symbol. W związku z tym, że jest wykonana ze specjalnego termoczułego papieru, pod wpływem działania wysokiej temperatury w miejscach tych ulega zaczernieniu (rys. 6).

Główne podzespoły bezpośrednich drukarek termicznych to: głowica termiczna, płyta dociskowa w postaci wałka gumowego, który podaje papier i sprężyna dociskająca głowicę termiczną do papieru. Prosta konstrukcja sprawia, że są to urządzenia niedrogie, m.in. dzięki wyeliminowaniu elementów, które rozwijają, prowadzą i równają taśmę, występujących w drukarkach termotransferowych. Mniejsza liczba części to również łatwiejsza konserwacja i obsługa. Dzięki brakowi taśmy operatorzy nie tracą czasu na jej wymienianie i regulowanie - brak spowodowanych tym przestojów zwiększa wydajność.

OGRANICZENIA DRUKU BEZPOŚREDNIEGO

Wybierając pomiędzy techniką bezpośrednią a termotransferową, należy wziąć pod uwagę to, że drukarki drugiego typu zazwyczaj mogą wykonywać nadruki obiema metodami. Jeśli jednak nie jest planowane drukowanie z wykorzystaniem taśm termotransferowych, nie warto przepłacać.

Z drugiej strony niestety jakość ani trwałość nadruków nie są mocną stroną bezpośrednich drukarek termicznych. Napisy przez nie wykonane z czasem zanikają (zwykle po pół roku), a pod wpływem ciepła i światła słonecznego etykiety drukowane tą metodą mogą stać się nieczytelne. Nie są poza tym odporne na inne uciążliwe czynniki na przykład środki chemiczne. W związku z tym metoda bezpośrednia nie sprawdza się w przypadku nadruków na etykietach narażonych na intensywne i długotrwałe użytkowanie i z informacjami o znaczeniu krytycznym.

W przypadku drukarek termicznych bezpośrednich materiał eksploatacyjny, czyli papier termoczuły, jest zarazem etykietą, inaczej niż w drukarkach termotransferowych, w których znaczący wkład w koszty druku może wnieść koszt taśmy termotransferowej. Poza tą zaletą ma to niestety poważne negatywne konsekwencje.

ŻYWOTNOŚĆ GŁOWIC

W związku z tym, że głowica termiczna ma bezpośredni i ciągły kontakt z zadrukowywanym materiałem, szybciej się zużywa. Wynika to stąd, że ewentualne zanieczyszczenia (kurz, pył) osadzające się na papierze przy przesuwie gorącej głowicy wtapiają się w nią. Poza tym, że prowadzi to z czasem do jej uszkodzenia, w międzyczasie pogarsza także jakość kolejnych nadruków.

Dla porównania w drukarkach termotransferowych, dzięki swoistemu buforowi, jaki stanowi taśma, zabrudzenia na danej etykiecie pogarszają jedynie jakość jej zadruku, nie wpływając na stan głowicy. Wybierając pomiędzy techniką bezpośrednią a termotransferową, należy zatem m.in. uwzględnić to, że przeważnie żywotność głowic drukarek pierwszego typu wynosi od 50% do nawet zaledwie 25% żywotności głowic drukarek termotransferowych.

Jak może się to przełożyć na koszty eksploatacji, wyjaśnia następujący przykład: zakładając, że trzeba wydrukować 20 milionów etykiet o długości 5 centymetrów, a żywotność głowicy drukarki termotransferowej wynosi 5 milionów centymetrów, w celu zrealizowania tego zlecenia należałoby ją wymienić 20 razy. W razie, gdyby korzystano z drukarki termicznej bezpośredniej, nową głowicę należałoby instalować aż od 40 do nawet 80 razy.

DRUKARKI ATRAMENTOWE - KLASYFIKACJA

Drukarki atramentowe, popularne w domach i biurach, w których cenione są przede wszystkim jako urządzenia łatwe w obsłudze, dość szybkie oraz stosunkowo tanie w zakupie i eksploatacji, są także wykorzystywane w zastosowaniach specjalistycznych w przemyśle. W teorii zasada działania tego typu urządzeń jest prosta i jednakowa, bez względu na klasę drukarek, pomimo występujących pomiędzy nimi różnic w skali w zakresie rozmiarów, wydajności i szybkości drukowania.

W drukarkach atramentowych głowica wyrzuca strumień kropli barwnika, nie stykając się z zadrukowywaną powierzchnią, a te łączą się, tworząc obraz. Praktyczna realizacja tej metody niestety nie jest prosta - w celu uzyskania zakładanej rozdzielczości nadruku krople atramentu o rozmiarach rzędu mikrometrów powinny być nakierowywane na zadrukowywaną powierzchnię z bardzo dużą precyzją. Osiąga się to na kilka sposobów.

Przemysłowe drukarki atramentowe ze względu na tryb pracy dzieli się na dwie kategorie: CIJ (Continuous Ink Jet) oraz DOD (Drop On Demand). W pierwszych strumień kropli atramentu z głowicy płynie nieprzerwanie - część z nich tworzy obraz, a pozostałe są zawracane do zbiornika do powtórnego użycia. W drukarkach DOD natomiast głowica wyrzuca krople tylko w momencie wystąpienia zapotrzebowania na nie.

NA CZYM POLEGA DRUK CIJ?

W drukarkach typu CIJ strumień kropli atramentu jest wyrzucany z jednej albo z kilku dysz z dużą częstością. Następnie przechodzą one przez zestaw elektrod, które naładowują je elektrostatycznie. Dzięki temu kolejny element wyposażenia drukarek CIJ - płytka odchylająca, która wytwarza pole elektryczne, może przekierować część kropli na zadrukowywaną powierzchnię w taki sposób, żeby uformowały się na niej w zadany wzór. Niewykorzystany atrament zostaje z powrotem zassany do zasobnika. Technika ciągła, chociaż ma wiele zalet, nie jest niestety pozbawiona wad.

Drukarki typu CIJ sprawdzają się w znakowaniu powierzchni z różnych materiałów i o rozmaitych kształtach, w tym zakrzywionych, o różnych teksturach oraz wymiarach. Duża częstość wyrzucania kropel atramentu z dyszy głowicy zapewnia dużą szybkość drukowania.

Dzięki temu korzysta się z nich na liniach produkcyjnych, na których wymagana jest duża wydajność znakowania, na przykład w nadrukowywaniu oznaczeń na opakowania. Oprócz tego duża prędkość uzyskiwana przez krople atramentu przy wylocie z dyszy, sięgająca nawet kilkudziesięciu m/s, pozwala na zachowanie stosunkowo dużej odległości pomiędzy głowicą drukarki a zadrukowywaną powierzchnią.

Z drugiej strony, by zapewnić wymagane właściwości tuszu (przede wszystkim szybkie wysychanie i przyczepność do różnych podłoży), należy stosować specjalne lotne rozpuszczalniki. Te z czasem odparowują, co z kolei przekłada się na większe koszty eksploatacji drukarek CIJ. Z ich powodu technika ta bywa również postrzegana jako nieprzyjazna środowisku.

Inne jej ograniczenia to: stosunkowo niska rozdzielczość nadruku i duże wymagania w zakresie konserwacji. Oprócz tego drukarki CIJ najlepiej sprawdzają się w nadrukowywaniu wzorów o niedużych rozmiarach, gdyż im większe znaki, tym drukowanie jest wolniejsze. Dodatkowo wymóg, aby tusz był ładowany elektrycznie, ogranicza stosowalność tej techniki.

JAKIE SĄ TYPY DRUKAREK DOD?

Jak pisaliśmy wcześniej, w drukarkach DOD, inaczej niż w tych typu CJI, głowica wyrzuca krople tylko w razie wystąpienia takiej potrzeby. Ze względu na sposób wyzwalania ich wylotu w ramach tej kategorii urządzeń wprowadza się dalszą klasyfikację na dwie grupy, z głowicą termiczną albo piezoelektryczną.

Pierwsze z nich, typu TIJ (Thermal Ink Jet), to głównie drukarki do zastosowań domowych oraz biurowych, choć coraz częściej korzysta się z nich także w przemyśle. Ich częścią jest pojemnik z atramentem zbudowany z wielu komór, z których każda wyposażona jest w grzałkę. Ogrzewa ona tusz, co powoduje powstanie pary. Pod wpływem jej ciśnienia z dyszy drukarki wypychana jest kropla. By było to możliwe, używa się atramentów z lotnym składnikiem. Miejsce wypchniętej kropli wypełnia tusz, z którego zostanie uformowana kolejna.

Wśród zalet tej konstrukcji wymieniane są możliwości: wytworzenia kropli o bardzo małym rozmiarze i gęstego rozmieszczenia dysz. To z kolei wpływa na niższy koszt głowicy drukującej, pozwala uzyskać większą rozdzielczość druku oraz zapewnia większą kompaktowość urządzenia.

OGRANICZENIA DRUKAREK TIJ I GŁOWICE PIEZOELEKTRYCZNE

Głównym ograniczeniem drukarek typu TIJ są wymogi stawiane atramentowi - powinien nie tylko zawierać lotny składnik, ale musi być też wytrzymały na wysokie temperatury (grzałka rozgrzewa się typowo nawet do +400°C). W razie niespełnienia drugiego warunku na elemencie grzejnym nagromadzałby się osad. Wraz z upływem czasu taka powłoka zmniejsza wydajność cieplną grzałki, co w efekcie wpływa na skrócenie żywotności głowicy urządzenia.

Drukarki z głowicą piezoelektryczną są wykorzystywane w przemyśle częściej niż termiczne. Działają na podobnej zasadzie, w ich przypadku jednak komory z tuszem, zamiast w grzałki, są wyposażone w element piezoelektryczny. Pod wpływem przyłożonego napięcia zmienia on kształt, co sprawia, że kropla atramentu zostaje wypchnięta z dyszy.

Istnieje wiele odmian tej podstawowej konstrukcji, różniących się wykonaniem i konfiguracją elementu piezoelektrycznego i dyszy. Zalety tych urządzeń to: szybkość drukowania, niezawodność i długa żywotność dzięki temu, że atramentu nie trzeba podgrzewać i niski koszt eksploatacji. Ponadto tusz nie musi zawierać lotnych składników. Z drugiej strony urządzenia z głowicą piezoelektryczną są droższe.

JAKĄ DRUKARKĘ WYBRAĆ?

Wybierając między drukiem termotransferowym a atramentowym, trzeba pamiętać, że podczas nanoszenia tusz może się rozmazywać. Ponadto nadruki wykonane tą techniką nie są odporne na ścieranie, a w drukowaniu na dużą skalę koszt wymiany lub uzupełniania wkładów z atramentem może być znaczący.

Oprócz tego jakość nadruków atramentowych, w przeciwieństwie do tych z taśmy termotransferowej, nie jest niezmienna - kiedy tusz w drukarce się kończy, stają się coraz bledsze, mogą zawierać puste miejsca i smugi, a zaraz po założeniu nowego wkładu mogą być rozmazane. Tego typu braki są poważnym problemem szczególnie w przypadku nadruków z kodami kreskowymi, które z ich powodu mogą stać się nierozpoznawalne dla skanerów.

Oprócz specyfiki poszczególnych technik druku, wybierając drukarkę, należy również zwrócić uwagę na jej parametry, cechy użytkowe i rozwiązania konstrukcyjne. Te pierwsze to m.in.: pole zadruku (wysokość zadruku, szerokość zadruku - jeżeli wymagana szerokość etykiety ją przekracza, można to obejść przez zmianę orientacji wydruku), rozdzielczość druku, prędkość drukowania i tryb pracy (ciągły, start - stop).

Warto sprawdzić, czy producent gwarantuje, że jakość nadruków nie zmienia się w zależności od szybkości drukowania - takie urządzenie łatwiej będzie można dopasować do zmian wydajności linii produkcyjnej. Duże znaczenie dla wygody korzystania z drukarki ma także różnorodność (m.in. w zakresie typów, kolorów, pojemności w przypadku wkładów z tuszem, szerokości i długości w przypadku taśm) i dostępność materiałów eksploatacyjnych dla danego modelu drukarki.

JAK OGRANICZYĆ PRZESTOJE I OSZCZĘDZIĆ TAŚMĘ?

Ważny jest również sposób wyjmowania kasety taśmy barwiącej albo wkładu z atramentem - ewentualne udogodnienia w tym zakresie przyspieszą ich wymianę i ułatwią ją, w razie gdy dostęp do drukarki będzie utrudniony. W przypadku urządzeń termotransferowych ograniczyć przestoje pomagają rozwiązania zapobiegające zrywaniu taśmy i automatycznie kontrolujące jej naciąg. Oprócz tego im dłuższych rolek z taśmą i etykietami można używać, tym rzadziej trzeba je wymieniać.

W związku z tym, że wydatki na materiały eksploatacyjne w drukowaniu na masową skalę wnoszą znaczący wkład w całkowity koszt nadruku, cenna jest każda możliwość ich oszczędzenia. W tym zakresie stosowane są różne rozwiązania. W przypadku drukarek termotransferowych należą do nich m.in.: drukowanie kolumnowe, zmniejszanie odległości między nadrukami na taśmie barwiącej, cofanie taśmy.

Dodatkową korzyść z racjonalnego użytkowania materiałów eksploatacyjnych stanowi wydłużenie odstępów pomiędzy ich kolejnymi wymianami na nowe. W przypadku drukarek atramentowych ważne opcje to również: przewidywanie zużycia tuszu oraz monitorowanie stanu zasobnika i alarmowanie o jego uszkodzeniu albo wycieku atramentu.

MONTAŻ I STEROWANIE

 

Tematy numerów APA w przyszłości

Układ przepływu tuszu wyposaża się poza tym w system kontroli ciśnienia, który pozwala wykryć jego zablokowanie. Przydatną cechą atramentu jest natomiast skład, dzięki któremu charakteryzuje go mniejsza podatność na zasychanie w przewodach oraz na wylotach dysz - również zapobiega to przestojom oraz ułatwia konserwację drukarki.

Zaletą jest łatwy montaż drukarki. Korzystne są poza tym rozwiązania konstrukcyjne, dzięki którym urządzenie może prawidłowo pracować w trudnych warunkach - przykładowo osłony chroniące przed kurzem, pyłem, wilgocią i odporne na zmywanie strumieniem wody pod ciśnieniem oraz zintegrowane grzałki zapewniające niezmienną jakość druku nawet w niskich temperaturach.

Obsługę i integrację z pozostałym wyposażeniem linii produkcyjnej ułatwia różnorodność opcji w zakresie sterowania drukarką i komunikacji z nią. Przydatnymi rozwiązaniami są na przykład: możliwość zdalnego sterowania za pośrednictwem przeglądarki internetowej oraz dostępność kompatybilnych paneli operatorskich z oprogramowaniem do zarządzania pracą drukarki. Oprócz drukarki, linie etykietowania wyposaża się w dodatkowe akcesoria, m.in. obcinacze, nawijarki i odklejacze etykiet. Szerzej o nich piszemy w ramkach.

Monika Jaworowska