Состав чернил для струйной печати

Чернила для струйной печати.

К краскам (чернилам) для струйной печати предъявляется целый ряд требований, зачастую противоречащих друг другу.

1. Они должны под давлением проходить через узкие сопла, образуя мелкие капельки заданных размеров; вскипать и конденсироваться без изменения свойств; их поверхностное натяжение должно быть сбалансировано таким образом, чтобы они самопроизвольно не вытекали из сопел. При этом внутренний диаметр сопел и размеры капелек из года в год неуклонно уменьшаются и предел, по-видимому, еще не достигнут. Так к 2000 году размеры микросопел снизились до 20 – 25 мкм, а объемы капелек – до 3 пл (10-12 л). Последние за период 1995 – 1999 гг. (за 5 лет) уменьшились в 10 раз.

2. Чернила не должны засыхать в соплах, выводя их из строя, но быстро сохнуть на запечатываемом материале.

3. Чернила на водной основе (а это основной тип практически используемых чернил) должны образовывать водостойкие изображения, не расплываться на бумаге и не слишком сильно в нее впитываться.

4. Чернила на границе участков разного цвета не должны смешиваться, образуя разделительные полоски.

5. Для непрерывной струйной печати чернила должны быть электропроводными, так как капелькам сообщается электрический заряд.

6. Чернила должны иметь длительный срок хранения, высокую степень адгезии, быть совершенно непрозрачными, никогда не выцветать (даже при постоянном воздействии солнечного света) и иметь цвета полиграфической триады.

Многообразие технических требований, предъявляемых к чернилам, широкий спектр запечатываемых материалов, различные способы и устройства каплеобразования привели к созданию различных рецептур чернил.

Чернила, используемые в струйных принтерах, бывают двух типов (в основном): на основе красителей (dye) и на основе пигмента (pigment). И те и другие используют воду в качестве растворителя, но "водными" чаще называют первый тип (на красителях, dye).

§ Colorant (dye, pigment) - минеральный или пигментный краситель.

Чернила для струйных принтеров содержат красящее вещество черного, голубого, пурпурного или желтого цвета. При этом оно может быть или синтетическим органическим красителем или пигментом.

Краситель - это химическое вещество, которое полностью растворяется в воде. Чернила на основе красителей - это, как правило, цветные чернила. Краситель растворим в воде и впитывается вместе с ней в толщу бумаги при высыхании. Такие чернила высыхают быстрее пигментных, светоустойчивы, но зато дают в среднем пятен неправильной формы больше, чем пигментные.

Пигмент - окрашенное вещество, которое не растворяется в воде и находится в чернилах в виде очень мелких твердых частичек. При попадании таких чернил на бумагу жидкость испаряется и частично впитывается, а порошок прилипает к поверхности, не растекаясь по ней. Поэтому чернила на основе пигментов водостойкие, обладают слабым проникновением в волокна бумаги, но они чувствительны к свету.

Как компонент чернил, красящее вещество также должно быть высокоочищенным и не содержать солей, механических примесей, полупродуктов производства и т.д. Отсутствие или наличие механических примесей обнаруживается при фильтровании раствора красителя через мембранные фильтры с диаметром пор 1, 0.45 и 0.2 мкм. Наличие растворенных примесей обнаруживается путем измерений проводимости раствора красителя. Соответствие цвета и интенсивность окраски проверяется спектрофотометрически. Только пройдя эти испытания, чернила готовятся к производству пробной партии и проверяется качество печати

§ Surfactants - поверхностно-активные вещества. Усиливают смачивание чернилами поверхности субстрата, картриджа, печатающей головки.

§ Polymer/Binders - полимер/связующие вещества

§ Humectant – Увлажнитель. Увлажняющее вещество позволяет чернилам равномерно растекаться по бумаге/пленке, обеспечивая ее смачивание. Концентрация увлажнителя влияет на вязкость чернил. Этот параметр должен быть оптимален для данного состава чернил и печатающей головки, совместно с которой они будут использоваться. Действительно, с одной стороны, чем больше вязкость, тем хуже чернила растекаются по поверхности бумаги, давая меньший размер точки и тем более четким будет изображение. С другой стороны, слишком большая вязкость приводит к затянутому времени формирования мениска, что ухудшает скорость печати. Обычно, вязкость чернил является ключевым параметром при определении геометрических каналов в печатающей головке

§ Anti-cockle additive - противоусадочная добавка (после высыхания чернил не дает образовываться "морщинкам")

§ Anti-kogation additive - антикогезионная добавка. Это органическое вещество, помогающее предотвратить засыхание чернил при контакте с воздухом, в частности - в соплах печатающей головки. При долгом неиспользовании картриджа предотвращает слипание чернил

§ Biocides - антибактериальные добавки. Предотвращает рост грибов и других микроорганизмов в чернилах при длительном хранении, не позволяет бактериям печатающей головке зарасти слизью.

§ Chelation Agent - хелатиновый агент (обеспечивает однородность структуры чернил)

§ Buffer - вещество, обеспечивающее непрозрачность чернил на отпечатке

§ Co-solvent - специальный растворитель. Вводится в состав чернил для улучшения растворимости красящего вещества

§ Water – водная основа. основной компонент и главный растворитель. Чернила для термоструйной печати (картриджи для принтеров НР, Canon, Lexmark) готовятся исключительно на основе воды, в то время как для принтеров Epson могут быть использованы чернила на основе других растворителей. Используемую воду необходимо предварительно тщательно очистить от механических примесей, растворенных солей, газов и др.. Для предварительной очистки применяютмеханические фильтры, угольные фильтры и ионообменники. Для окончательной очистки и дезинфекции воды применяют ультрафиолетовое облучение и очистку методом обратного осмоса. В результате получается продукт - пермеат, в 10 раз чище дистиллированной воды. Чистоту проверяют, измеряя электрическую проводимость кондуктометром. Водопроводная вода имеет проводимость 400-500 микроСименс/см, дистиллят - 20-25, а пермеат - менее 3.

§ ФИКСИРУЮЩАЯ ДОБАВКА (ПЕНЕТРАНТ). Помогает зафиксировать чернила на субстрате (бумаге, пленке и т.д.)

§ РЕГУЛЯТОРЫ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ, ДИНАМИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ И КИСЛОТНОСТИ ЧЕРНИЛ. Служат для установления и поддержания необходимых физико-химических характеристик чернил. Если поверхностное натяжение слишком высокое, то чернила не будут должным образом продвигаться к печатающей головке, что приведет к неоднородности печати. На бумаге чернила будут долго сохнуть и размазываться. Если поверхностное натяжение слишком низкое, то чернила будут вытекать из сопел и образовывать при печати.кляксы Изображение расплывается, теряется четкость и яркость картинки, чернила впитываются в бумагу (лист мокрый) и проникают на другую сторону листа (пробивание).

§ ДРУГИЕ ДОБАВКИ служат для усиления контраста при печати, предотвращения расплывания печатных символов, ускорения высыхания, регулирования оттенка цвета, скорости проникновения в бумагу или спецпокрытие, усиление светостойкости и водоустойчивости печатных изображений и др.

Всего в составе чернил может быть до 15 компонентов.

Чернила для повседневной печати состоят из 7-14 разных химических веществ (см. табл.1).