УФ-чорнила
У водних чорнилах і чорнилах на основі розчинників від 50% до 70% об'єму займають речовини, що випаровуються з поверхні після нанесення. На відміну від них, УФ-чорнила є полімером, який при друку практично на 100% переноситься на поверхню та нікуди не випаровується. УФ-чорнило, незважаючи на їх вищу вартість щодо інших видів чорнила, використовуються до двох разів більш ефективніше.

УФ-отверждаємі чорнила зазвичай складаються з наступних компонентів:
- фотоініціатори;
- олігомери;
- мономери;
- барвники;
- спеціальні добавки.

Фотоініціатори. У процесі УФ-затвердіння фотоініціатори – це основні компоненти. Після поглинання ультрафіолетового світла із джерела, розташованого в друкованій каретці, фотоініціатори проникають у реагенти, які запускають хімічну реакцію полімеризації (реакцію сполуки окремих молекул у довгі молекулярні ланцюжки). Цей процес перетворює рідке чорнило в тверду плівку. Олігоміри. Ці речовини визначають кінцеві властивості затверденої плівки, включаючи еластичність, стійкість до атмосферних та хімічних впливів. Олігомери мають високу молекулярну вагу і є свого роду хімічним каркасом УФ-чорнила.

Мономери. Мономер – єдина молекула, яка може стати хімічно пов'язаної з іншими мономерами, формуючи полімер. Мономери присутні в складі чорнила для надання їм спеціальних властивостей, підвищують твердість і стійкість плівки до стирання, але також можуть і збільшити в'язкість хімічного з'єднання. Барвники. В УФ-чорнилах застосовуються барвники, засновані на фарбах або пігментах. Зазвичай барвники засновані на пігментах через їх велику світлоповертальну здатність та довговічность в порівнянні з фарбами.

Спеціальні добавки. Залежно від формули УФ-чорнила, у них можуть бути включені потокоутворюючі та розріджуючі засоби, антиоксиданти та стабілізатори. Для забезпечення рівномірного покриття матеріалу до складу чорнила вводять спеціальні поверхнево-активні речовини. Дуже важливо керувати процесом розпилення, що впливає на правильне формування точки та важливо для забезпечення високої якості зображення.

Стабілізатори впливають на термін зберігання чорнила та стійкість складу до нагрівання, яка важлива при високі температури впорскування. Стабілізатори нейтралізують чи поглинають хімічно активні молекули в чорнилі в процесі зберігання та запобігають їхню передчасну полімеризацію.

Під впливом УФ-випромінювання від джерела фотоініціатори активізують реакцію полімеризації - утворюються міжмолекулярні зв'язки. Процес полімеризації продовжується ще деякий час після припинення впливу випромінювання.

Після включення у реакцію всіх компонентів відбувається повна полімеризація чорнила. На швидкість затвердіння великий вплив має потужність ультрафіолетового випромінювання. Чим вона вища, тим швидше протікає реакція. Після закінчення хімічної реакції утворюється плівка з міцними молекулярними зв'язками та відпрацьованими фотоініціаторами у структурі.

Система затвердіння фарби. Одним із найважливіших вузлів УФ-принтера є система затвердіння чорнила. З початку появи перших УФ-пристроїв єдиним засобом затвердіння чорнила виступали потужні ультрафіолетові лампи. Порівняно недавно з'явилися повноцінні УФ-принтери з використанням світлодіодів (UV-LED), що випромінюють ультрафіолетове світло.

УФ-лампи. Такі джерела випромінювання встановлюються на друкованій каретці принтера. Зі зворотного боку щодо друкованого поля до лампи встановлено алюмінієвий відбивач та потужна система охолодження. У більшості моделей матеріал від впливу випромінювання при зворотному ході каретки захищається спеціальними шторками, які відкриваються та закриваються автоматично в залежності від вибраних режимів друку. Використання УФ-ламп передбачає обов'язкову наявність у принтері системи охолодження ламп, а для друку на чутливих до температури матеріалах також є наявність системи охолодження матеріалу після опромінення.

Мінусами цього типу джерел ультрафіолету є виділення великої кількості тепла під час роботи ламп, велике споживання енергії, порівняно невеликий термін служби ламп (від 600 до 1500 годин). Незважаючи на це, саме УФ-лампи встановлені більш ніж у 95% всього обладнання для УФ-друку. До порівняно невеликого терміну експлуатації ламп додається ще один недолік: ненадійність системи охолодження ламп. Як правило, у більшості конструктивних рішень в УФ-принтерах встановлено повітряну систему охолодження. При експлуатації обладнання в умовах, що відрізняються від рекомендованих заводом-виробником, можливий швидкий вихід з ладу охолоджуючих вентиляторів. Щоб уникнути подібних поломок обладнання, необхідно регулярно проводити профілактику систем охолодження принтера та дотримуватись умов експлуатації згідно з технічним паспортом верстата.

УФ-світлодіоди. З початку створення УФ-принтерів виробники намагалися знайти альтернативу УФ-ламп. Єдиним варіантом на той час були світлодіоди, випромінюючі ультрафіолет, але складність полягала в тому, що тоді світлодіоди мали дуже малу потужність (вимірювану в міліватах) і високу вартість. Але світлодіодна галузь розвивається досить швидкими темпами, і сьогодні вже існують повноцінні принтери, у яких використовуються світлодіодні джерела ультрафіолетового випромінювання. Переваг у даного технічного рішення багато: високий ККД світлодіодних планок, відсутність сильного нагрівання матеріалу, низьке енергоспоживання та включення світлодіодів за мілісекунди. За той час, коли оцінюється термін служби світлодіодів при роботі з принтером на двох УФ-лампах (для двонаправленого друку) вам доведеться замінити кожну лампу більш ніж 40 разів.

В даний час складність в експлуатації УФ-принтерів на світлодіодах пов'язана не стільки з діодами через їх недостатню потужність випромінювання, скільки з необхідністю у спеціальному хімічному складі УФ-чорнил та відсутністю достатньої кількості постачальників фарби. Тому при покупці світлодіодного УФ-принтера необхідно серйозно підійти до вибору постачальника витратних матеріалів. Так, цілком можлива ситуація, за якої в певний і самий відповідальний момент користувач може виявитися без витратних матеріалів до свого верстату.

Безсумнівно, світлодіоди довели перевагу своєї технології за всіма параметрам, але головним критерієм для багатьох виробників комерційної графіки є критерій економічної доцільності використання тієї чи іншої технології для друкарного виробництва.

Система подачі чорнил
Система подачі чорнила призначена для безперебійної подачі фарби до друкуючих голівок. Основними вузлами системи є: ємності для зберігання чорнила, нагнітач (помпи), система рециркуляції білого кольору, насоси зворотного тиску (не у всіх моделях принтерів), субтанки (ємності з фарбою перед друкуючими головками) та друкуючі головки. Розглянемо окремо основні вузли цієї системи.

Ємності
Ємності для УФ-чорнила виконані з непрозорого матеріалу. Це обумовлено властивістю чорнила тверднути під впливом ультрафіолетового світла. Інтенсивності сонячного світла недостатньо для швидкого затвердіння чорнила, але протягом тривалого часу цей вплив може позначитися на властивостях фарби. З цих же причин усі трубки УФ-принтерів, за якими протікає фарба, виготовлені з матеріалу чорного кольору.

Нагнітачі
Для подачі фарби з основних ємностей до друкарської каретки використовуються спеціальні помпи для чорнила кожного з кольорів, які працюють залежно від показань датчиків у ємностях на друкарській каретці (субтанках).

Система рециркуляції білого кольору
Для білого кольору в сучасних моделях УФ-принтерів передбачена спеціальна система рециркуляції фарби. Це обумовлено властивістю білої фарби при тривалому простоюванні в ємностях розшаровуватися на компоненти. Система рециркуляції забезпечує однорідний склад фарби протягом усього режиму роботи принтера. Ємність з білою фарбою також має нагнітач, як і основні кольори для подачі фарби в субтанки.

Система негативного тиску
При вимкненні режиму друку фарба не повинна витікати із дюз друкарських головок. Для цього необхідно створювати зворотний тиск у субтанках. На даний момент існують два способи регулювання зворотного тиску: регулювання положенням субтанка та примусове створення зворотного тиску. Ці способи мають свої переваги і недоліки.

Зупинимося на них докладніше.

Регулювання положення субтанка здійснюється зміною вертикального положення субтанка щодо друкарської головки, тим самим створюючи зворотний тиск. Така конструкція є дешевшою і не має додаткових вузлів. Основним недоліком даного способу є складність регулювання тиску при нестабільних та мінливих умовах. Існує ймовірність збоїв подачі чорнила в друкуючі головки при високих швидкостях друку. Регулювання тиску помпою має на увазі наявність окремої системи, що створює негативний тиск у субтанках. Основною перевагою такої системи є простота регулювання за різних умов експлуатації. Крім того, в даному випадку забезпечується безперебійна подача чорнила до субтанків при високих швидкостях друку.

Друкуючі головки
Друкуючі головки для УФ-принтерів принципово не відрізняються від головок, використовуються в сучасних принтерах із застосуванням фарб на основі розчинника (сольвентних та екосольвентних чорнил). Тому можна розглянути характеристики головок у загальному випадку. Найбільш важливими характеристиками друкувальних головок є забезпечувана ними швидкість та якість друку. Хочу звернути вашу увагу на слово «якість»: це поняття, яке ми всі можемо трактувати по-різному, і в кожного поняття якості індивідуальне. У його прямому визначенні воно звучить так: «Якість — це відповідність фактично набутих значень (характеристик, деталізації тощо. буд.) заданим попередньо». Тому пропонують не використовувати це поняття, а замінювати на конкретні описові показники - наприклад, висока деталізація або рівномірна заливка.

Швидкість друку
Отже, розглянемо, що впливає швидкість друку? По-перше, швидкість друкувальної головки або частота тактів роботи п'єзоелементів, що виприскують фарбу з дюз. Чим вища частота тактів, тим більша кількість точок друковна головка зможе покласти на одиницю довжини з однаковою швидкістю переміщення друковної каретки. Відповідно, головки з високою частотою друку потребують використання високотехнологічної обслуговуючої електроніки, що помітно позначається на збільшення їх вартості. Кількість друкуючих головок на одну фарбу збільшує можливості швидкого друку. Так, при встановленні двох головок на кожен колір ми отримуємо вдвічі більшу ділянку запечатки за один прохід каретки. При встановленні трьох і більше друковних головок на один колір результат буде ще вищим, але тут є один важливий нюанс — попередня налаштування верстата, або «зведення головок». При придбанні обладнання з кількома друкуючими головками одного кольору вам необхідно звернути увагу на послуги навчання ваших операторів сервісним інженером компанії-постачальника, інакше встановлення та налаштування обладнання потребують дуже багато часу та сил. Дві-три друкуючі головки звести легко, але налаштувати роботу понад чотирьох головок вже досить складно. Зведення необхідне для правильного розташування друкуючих головок одного кольору між собою та ще щодо трьох і більше груп друкуючих голівок інших кольорів. При неточному налаштуванні у вас будуть спостерігатимуться «простріли» кольорів у межах одного кроку друку (print pass).

Існуючі високочастотні головки в парній комбінації на один колір здатні забезпечувати швидкість друку до 140 кв. м/год для зовнішнього застосування та до 70 кв. м/год під час друку в режимі інтер'єрної якості.

Деталізація зображення («якість» друку)
За високу деталізацію зображення, плавність переходів кольорів відповідають наступні характеристики друкованих головок: розмір краплі (у піколітрах) і кількість друкованих дюз на одиницю довжини. Високошвидкісні машини для друку зовнішньої реклами використовують друкуючі голівки з величиною краплі від 80 pl до 40 pl. При високій швидкості друку такий розмір краплі забезпечує насиченість і рівномірність заливання однорідних кольорів (плашкових заливок). Великі краплі, не встигнувши вбратися в матеріал, розтікаються, зливаючись із сусідніми краплями, що призводить до забезпечення однорідніших кольорів без зернистості. Головки з розміром краплі менше 40 pl більше підходять для забезпечення інтер'єрної якості зображення, де потрібні плавні переходи кольорів та висока деталізація.

Вище йшлося про певні значення розмірів краплі друкуючих головок. Багато головок характеризуються фіксованим розміром краплі. Купуючи друковну головку з великою краплею, ми позбавляємо себе інтер'єрної якості зображення та, навпаки, купуючи голівку з маленькою краплею, втрачаємо у швидкості друку реклами зовнішнього застосування. Для ситуацій, коли потрібно в одному друкарському верстаті поєднати високу швидкість друку зовнішньої реклами та високу деталізацію інтер'єрних зображень, якнайкраще підійде використання друкуючих головок з динамічною краплею (з технологією формування краплі чорнила змінного обсягу). Головки з динамічною краплею дозволяють змінювати її розмір в залежності від типу області, що запечатується. Наприклад, якщо це однорідна заливка, використовується великий розмір краплі, і, навпаки, при переходах кольорів - мінімальний розмір крапель.

Ще однією характеристикою друкувальної головки, що відповідає за деталізацію зображення, є фізична роздільна здатність друковної головки, або кількість друковних дюз на одиницю довжини (1 дюйм). Дюзи - це дуже маленькі отвори в друкуючої голівки, через які п'єзоелемент випорскує фарбу. Чим дюз більше, тим більше крапель друковна голівка може нанести на поверхню за один прохід, і тим паче щільно краплі лежатимуть по відношенню один до одного, забезпечуючи рівномірне заливання. Існує декілька конфігурацій розташування друкуючих дюз: однорядне, дворядне, розташування в шаховому порядку та поворот друкуючої головки з однорядним розташуванням дюз на певний кут, що збільшує щільність крапель, але зменшує розмір друковного поля за один прохід голівки.