Jak działa głowica drukująca Xaar? Poznaj technologię, która zrewolucjonizowała druk przemysłowy
Druk cyfrowy w zastosowaniach przemysłowych to coś więcej niż tylko przenoszenie obrazu na papier. To precyzyjne nakładanie płynów – od atramentów ceramicznych po lakiery i materiały funkcjonalne – na różnorodne powierzchnie. W sercu tych systemów leżą głowice drukujące.
Xaar, jako pionier w tej dziedzinie, opracował technologie, które pozwalają na druk w najtrudniejszych warunkach i z użyciem wymagających cieczy. Ale jak dokładnie działa głowica Xaar i co sprawia, że jest tak niezawodna? Przyjrzyjmy się fizyce i inżynierii stojącej za tym rozwiązaniem.
1. Serce technologii: Piezoelektryczność i Drop-on-Demand
Głowice Xaar działają w technologii Drop-on-Demand (DoD), co oznacza, że kropla atramentu jest wyrzucana z dyszy tylko wtedy, gdy jest to potrzebne.
Kluczowym elementem jest tutaj zjawisko piezoelektryczne. Wewnątrz głowicy znajdują się kanaliki, których ścianki wykonane są z materiału piezoelektrycznego (PZT – tytanian-cyrkonian ołowiu).
• Zasada działania: Gdy do ścianek kanału przyłożone zostanie napięcie elektryczne, materiał ten ulega deformacji (porusza się).
• Efekt Chevron: W głowicach Xaar wykorzystuje się tzw. tryb „chevron”. Ścianki kanału wyginają się, co generuje akustyczną falę ciśnienia wewnątrz cieczy. Ta fala wypycha kroplę atramentu przez dyszę na zewnątrz.
Jest to proces bardzo energooszczędny, który redukuje naprężenia mechaniczne materiału, co przekłada się na dłuższą żywotność głowicy.
2. Architektura Hybrid Side Shooter™ – strzał z boku
Hybrid Side Shooter™ to unikalna architektura konstrukcyjna głowic drukujących Xaar (stosowana m.in. w seriach 1003, 2002 i Nitrox).
W tradycyjnych głowicach („End Shooter”) atrament wpływa do kanału, a dysza na jego końcu jest jedynym wyjściem. W architekturze Hybrid Side Shooter każdy kanał posiada oddzielny wlot i wylot dla atramentu, a dysza znajduje się w ścianie bocznej kanału.
• Kropla atramentu jest wystrzeliwana prostopadle do kierunku przepływu cieczy w kanale.
• Taka budowa eliminuje „martwe strefy”, w których atrament mógłby zastygać lub gromadzić osad
3. TF Technology™ – Recyrkulacja to klucz do niezawodności
TF Technology (TF oznacza Through Flow – przepływ przez) to unikalny system recyrkulacji atramentu, który jest wizytówką głowic Xaar (takich jak serie 1003, 2002 czy Nitrox).
W przeciwieństwie do konkurencyjnych rozwiązań, gdzie atrament może zatrzymywać się w „martwych strefach”, w głowicach Xaar atrament jest w ciągłym ruchu. Przepływa on bezpośrednio za tyłem dyszy z bardzo dużą prędkością, nawet podczas drukowania.
Jakie korzyści daje ciągły przepływ?
• Usuwanie pęcherzyków powietrza i zanieczyszczeń: Ciągły ruch cieczy „wymiana” wszelkie pęcherzyki powietrza lub drobinki kurzu, które mogłyby zablokować dyszę, i odprowadza je do filtra systemowego.
• Zapobieganie sedymentacji: W przypadku atramentów z dużą zawartością pigmentów (np. w ceramice lub białych atramentach), cząstki stałe mają tendencję do opadania. Ciągła recyrkulacja utrzymuje je w zawiesinie, zapobiegając zatykaniu dysz.
• Kontrola temperatury: Przepływający atrament działa jak chłodziwo, odprowadzając ciepło generowane przez pracę elementów piezoelektrycznych. Zapewnia to jednolitą lepkość atramentu i stałą jakość druku na całej szerokości głowicy.
• Natychmiastowy start: Dzięki temu, że dysze są stale zalane świeżym atramentem, głowica jest gotowa do pracy natychmiast, bez konieczności długich cykli czyszczenia (purgingu) przed rozpoczęciem druku.
4. Drukowanie cieczami o ultra wysokiej lepkości (Ultra High Viscosity)
Tradycyjnie druk inkjetowy ograniczał się do płynów o lepkości około 10-12 cP (centypuazów). Dzięki unikalnej, otwartej architekturze kanałów i technologii TF, głowice Xaar mogą drukować cieczami o lepkości nawet do 100 cP (w temperaturze jetowania).
Oznacza to, że:
• Można stosować atramenty o wyższej zawartości cząstek stałych, co daje żywsze kolory i lepsze krycie (szczególnie bieli).
• Możliwe jest drukowanie materiałów funkcjonalnych, takich jak lakiery 3D, kleje czy farby, które są bardziej wytrzymałe mechanicznie.
• Dla producentów oznacza to oszczędność energii, ponieważ nie muszą podgrzewać atramentów do bardzo wysokich temperatur, aby zmniejszyć ich lepkość do poziomu akceptowalnego przez typowe głowice.
5. High Laydown Technology – gdy liczy się objętość
Dla zastosowań wymagających nałożenia grubej warstwy materiału (np. efekty teksturalne na etykietach, druk Braille’a, czy kleje), Xaar opracował technologię High Laydown.
Pozwala ona na nanoszenie bardzo dużych ilości płynu w jednym przejściu (single-pass). Głowice Xaar mogą pracować w specjalnym trybie, który umożliwia wyrzucanie większych, binarnych kropli przy wysokich częstotliwościach, co jest kluczowe np. w druku 3D lub przy tworzeniu efektów dotykowych na opakowaniach.
Podsumowanie
Głowica drukująca Xaar to zaawansowane urządzenie mikroprzepływowe. Jej sekret tkwi w połączeniu architektury Hybrid Side Shooter z technologią TF, co pozwala na ciągłą recyrkulację atramentu bezpośrednio za dyszą. Dzięki temu głowice te są nie tylko niezwykle niezawodne w trudnych warunkach przemysłowych, ale także otwierają nowe możliwości druku cieczami o bardzo wysokiej lepkości, które do tej pory były poza zasięgiem technologii inkjet.