Солярий струйной печати

Ультрафиолет — это электромагнитное излучение с длиной волны 10–380 нм, т. е. прилегающее к видимому диапазону с коротковолновой стороны. Впервые обнаружено в 1801 г., когда немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер начал исследования в противоположном от теплового излучения конце видимого спектра. Воздействие мощного (или слабого, но длительного) УФ-излучения обычно приводит к негативным результатам: снижается прочность материалов, выцветают красители. Но есть области, где его высокая мощность необходима и благоприятна, в т. ч. струйная печать чернилами, затвердевающими под его воздействием.

Оживление на рынке

Мы обращались к этой теме в статье «Кульманы струйной печати» (№ 2, 2006). Тогда почти каждая инсталляция принтера на УФ-отверждаемых чернилах была на виду, его демонстрация на выставке — событием, а производителей на нашем рынке можно было пересчитать по пальцам. Сейчас ситуация кардинально изменилась. Количество установленных в России УФ-принтеров пока не поражает – их всего около полусотни. Но предложение многократно увеличилось. В нашем обзоре — два десятка производителей и более полусотни моделей. На недавних выставках «Полиграфинтер-2007» и (особенно) «Реклама-2007» УФ-принтеры были очень заметны.

О радужных перспективах УФ-печати говорит и покупка компанией HP американского производителя широкоформатных принтеров MacDermid ColorSpan. Цель поглощения не скрывается — появление в продуктовой линейке компании УФ-принтеров среднего ценового диапазона. Но о последствиях пока говорить рано, поэтому в нашей таблице ColorSpan присутствует как самостоятельный производитель. Вышла на рынок УФ-принтеров (пока лишь с моделью StellаrJet 250 UV) GCC — один из мировых лидеров в производстве лазерно-гравировального оборудования.

УФ-отверждение

Рассказ об этом виде печати обычно содержит раздел о том, как устроены УФ-отверждаемые чернила. Мы тоже собирались рассказать о полимерах, олигомерах, мономерах, но… Разве наши читатели планируют производить такие чернила или смешивать из полуфабрикатов? Основное свойство УФ-отверждаемых * чернил легко понять без знания их химического состава: жидкие чернила практически мгновенно затвердевают под воздействием УФ. Причём переход в твёрдое состояние не связан с испарением или впитыванием жидкости (воды, масла или органического растворителя) в основу. Они просто становятся твёрдыми.

Достоинств у УФ-чернил много. Они не выделяют никаких летучих веществ, следовательно, безопасны для окружающей среды. Печатающие головки засоряются меньше, чем от сольвентных чернил, ведь УФ-чернила не высыхают сами — для этого требуется соответствующее излучение. Но самое главное — ими можно печатать на бумаге, ткани, виниле, металле, стекле, кафельной плитке… Большинство опрошенных нами поставщиков затруднились назвать материал, на котором печатать нельзя, но иногда возникают проблемы с не выдерживающими нагрев. Среди них — термоусадочные пластики. Нагреваясь от УФ-ламп, они могут деформироваться. А если мощность ламп уменьшить, чернила будут хуже закрепляться на поверхности, и придётся подбирать оптимальный режим печати. Но все эти труды могут пропасть даром — большинство УФ-чернил недостаточно эластичны, чтобы выдержать значительную деформацию во время формовки. Среди немногих исключений — Flex Form UV от Gandinnovations, которые растягиваются на 350%.

УФ-чернила не впитываются в материал, поэтому механическая прочность красочного слоя зависит от его сцепления с поверхностью. И здесь могут возникнуть проблемы. Вспомните про листы пластика, заклеенные защитной плёнкой. После её удаления на пластике остаётся тонкий слой клея, которого достаточно для ухудшения сцепления чернил и пластика. Да и про обычную грязь забывать не стоит. Для удаления загрязнений с поверхности запечатываемого материала нужен растворитель, тип которого зависит от материала.

Но и без загрязнения некоторые материалы плохо «держат» УФ-чернила. Для обработки таких материалов перед печатью есть специальные жидкости — «грунтовки», или «праймеры». Пример — Uvijet Adhesion Promoter ZE680 от Fujifilm Sericol для предварительной обработки акрила и жёсткого глянцевого поливинилхлорида (из него изготавливают оконные профили). Жидкость подходит и как очиститель для многих материалов.

Потенциально опасны для некоторых принтеров попытки печатать на зеркале. Отразившись от него, УФ-излучение попадает на печатающую головку, и чернила затвердевают прямо в дюзах. При печати по зеркальным поверхностям нужно, чтобы сопла головок были защищены от попадания УФ-излучения за счёт отражения, как, например, в DURST Rho, Gandinnovations Jeti, IP&I Cube или VUTEk PV QS. А вот утверждение о неспособности печатать на гибких материалах вроде винила из-за хрупкости затвердевших чернил оказалось мифом. Все виденные нами отпечатки на виниле с успехом прошли тест на прочность — их можно было многократно сгибать, чернила не осыпались.

Способность печатать практически на любых материалах становится особенно интересной, если научиться печатать на готовых изделиях — дверях, радиаторах отопления, отделочных плитах, офисных перегородках и т. д. В этом качестве УФ-принтеры — привлекательная альтернатива шелкографии, особенно если учесть возможность напечатать единственный экземпляр с минимальными затратами. Но стоимость ошибки резко возрастает (до уровня цены запечатываемого изделия), поэтому стабильность печати и надёжность подачи подобных «материалов» критически важны.

Конструкция

Для нанесения УФ-чернил на запечатываемую поверхность используется привычная струйная технология. Основное отличие УФ-принтеров — наличие на каретке двух (слева и справа от печатающих головок) источников УФ-света. Все (с единственным исключением) рассматриваемые принтеры оснащены газонаполненными лампами большой мощности. Срок их службы ограничен — 500-1000 ч: при интенсивной эксплуатации они становятся расходным материалом. Единственный представитель другого лагеря — новосибирская «САН». В её принтерах Neo UV-Led светодиоды излучают в УФ-диапазоне. Производитель обещает впечатляющий ресурс светодиодного блока — около 40 000 ч (4-5 лет при непрерывной эксплуатации).

В УФ-принтерах используются только печатающие головки на основе пьезоэффекта. Количество их производителей впечатляет: Konica Minolta, Fujifilm Dimatix (марка Spectra), Xaar, Toshiba Tec, Hitachi. Отметим также HP Scitex и Durst, использующие свои печатающие головки только в собственных принтерах.

Способность УФ-чернил печатать практически на любых поверхностях подвигла производителей на разработку устройств, принимающих материалы, не предназначенные для струйной печати, в т. ч. жёсткие. Появилось множество схем транспортировки материала со своими преимуществами и недостатками.

Хотя печать на жёстких материалах весьма привлекательна в УФ-принтерах, на рынке есть немало специализированных рулонных моделей, не печатающих на жёсткой основе: Durst Rho серии R, Gandiinnovations JETI RTR и др. Узкая специализация (заметим, что в мире сольвентной печати немногие модели выходят за её пределы) ограничивает их применение, но в своей области это настоящие специалисты. Именно здесь можно найти принтеры с макс. производительностью (конечно, специализация на рулонной печати сама по себе не означает превосходства в скорости). Самый быстрый принтер нашего обзора — HP Scitex XL2200 (400 м²/ч). Есть и другие интересные особенности: оптический датчик в принтерах Durst отслеживает перемещение материала. Производитель обещает точность 0,5 мм на длине 10 м. Система облегчает двустороннюю печать, автоматически совмещая лицевое и оборотное изображения, ориентируясь на напечатанные метки. Аналогичная система опционально устанавливается в Gandinnovations Jeti UV RTR.

К специализированным рулонным УФ-принтерам ближе всего модели, которые принято называть гибридными, — они печатают на рулонах и жёстких материалах. Родословную многие из них ведут от сольвентных аппаратов, в которых переделан узел транспортировки материала. Как и в рулонных моделях, перемещают материал прижимные ролики, но система подачи переработана, поскольку перемещение толстых и тяжёлых запечатываемых листов требует больших усилий. В некоторых моделях (например, Liyu Eureka) материал транспортируется двумя рядами прижимных роликов: один расположен до печатающей головки (если смотреть по ходу движения материала), второй — после. Вращаются оба ряда роликов синхронно, но управление прижимом разделено: в начале печати работает первый ряд, потом подключается второй, а последние сантиметры материал перемещается только вторым рядом – эта схема нужна для запечатывания материала без полей.

Внешнее отличие от рулонных моделей — столы перед и за принтером для облегчения загрузки и выгрузки листовых материалов. При печати на рулонах они будут только мешать, поэтому их можно без труда сложить и убрать.

Транспортируется материал в гибридных принтерах только за счёт силы трения, а сцепление подающих роликов с виниловым рулоном и стеклянным листом может сильно отличаться. Поэтому стабильность протяжки толстых материалов — основная проблема при их разработке.

Следующий шаг к улучшению работы с листовыми материалами — принтеры с вакуумным ремнём (иногда их называют принтерами с комбо-подачей). Транспортирует материал замкнутый ремень, похожий на ленточный транспортёр из сетчатого материала, внутри кольца расположен вакуумный стол. Это избавляет от прижимных роликов — их функцию выполняет атмосферное давление. Для печати на больших листах применяются столы загрузки и выгрузки, как в гибридных моделях. Система с вакуумным ремнём выглядит универсальной: можно печатать на рулонных и листовых материалах, нет проблем с транспортировкой, поскольку материал жёстко закреплён на конвейере атмосферным давлением. Но и здесь есть трудности. Минимальные погрешности при сборке вращающихся узлов могут приводить к небольшим перекосам при транспортировке материала. Да и материал транспортировочной ленты не совсем однороден, что усугубляется со временем, усиливая перекос.

Точное взаимное позиционирование и перемещение печатающей головки и запечатываемого материала обеспечивают системы с планшетной подачей. Запечатываемый материал жёстко закрепляется на печатном столе, который может быть подвижным (как в Gandinnovations Jeti 2030 UV Continental, TekWin TeckUV S3000 и Inca Columbia) или неподвижным (Mimaki JF-1610/1631 и Fujifilm Acuity HD 2504).

Оригинальная схема у компании Inca Digital. Горизонтальное перемещение обеспечивается за счёт быстрых движений стола с расположенным на нём запечатываемым материалом. А вертикальное — за счёт медленного перемещения головки. Достоинство — точное вертикальное позиционирование, благодаря малой массе печатающих головок. Это значительно облегчает борьбу с полошением, одна из основных причин которого — погрешность в вертикальном перемещении. Заодно достигается чрезвычайно высокая точность позиционирования изображения на материале. Недостатки — ограничения по весу материала, поскольку он перемещается с высокой скоростью. По этой же причине оператору трудно контролировать процесс печати.

Главный недостаток планшетных принтеров — невозможность печати на рулонных материалах. Выбор между универсальным принтером (гибридным или конвейерным) и специализированным планшетным — задача нелёгкая. Продавцы считают, что первый вариант хорош для начинающих в бизнесе широкоформатной УФ-печати, а второй — если вы уверены, что объём заказов на жёстких материалах будет достаточным для нового принтера.

Чернила

Основной минус УФ-принтеров — чернила для них значительно дороже сольвентных (меньший расход положение мало исправляет). Стоимость чернил от Fujifilm Sericol или Sun Chemical — 150–200 евро. Есть исключения, например чернила NUR по 30 евро/л, но их можно использовать только на рулонных принтерах этой же компании. Активность производителей «совместимых» чернил пока невелика, среди них отметим новосибирскую «САН» (не путайте с Sun Chemical). К счастью, с ростом популярности УФ-печати цена чернил снижается: за последние пару лет на 20-25%, и это не предел.

Цветовая палитра УФ-чернил в основном совпадает с другими технологиями струйной печати: обязательная триада из 4-х красок CMYK, многие принтеры печатают осветлёнными версиями Cyan и Magenta. Серьёзное отличие УФ-печати от сольвентной — белые кроющие чернила. Самое простое их применение — запечатать цветной или прозрачный материал перед нанесением цветного изображения. Но есть и более интересные варианты — вначале напечатать изображение, а сверху нанести белый слой (имеет смысл на прозрачных материалах) или продолжить предыдущий случай, ещё раз напечатав поверх белого слоя цветное изображение (получается двустороннее изображение на прозрачном материале). Александр Удод (ТД «Паппилонс») считает, что приобретать УФ-принтер без белых чернил вообще не имеет смысла, поскольку работать можно будет только на белых материалах. А с белыми чернилами принтер равнодушен не только к типу запечатываемой поверхности, но и к её цвету. Альтернативу белым УФ-чернилам предлагает Георгий Мурылев («АТ Дизайн»): «Если надо нанести белую подложку, воспользуйтесь трафаретной печатью — качество покрытия будет намного лучше, а при простых контурах не требуется даже изготовление формы».

Увы, чернила-лаки пока не обладают достаточными защитными свойствами, близкими к обеспечиваемым трафаретной печатью. Как считает директор по продажам Stark Solution Europe Сергей Канович, появление такого лака для нанесения УФ-принтером откроет новые сферы применения УФ-печати: например, для оперативного декорирования автомобильных тентов, где обязательна 5-летняя гарантия стойкости изображения.

Программное обеспечение

Изображения, поступающие на печать, обрабатывает специальная программа — растровый процессор (RIP). Для одних принтеров вы можете выбрать RIP от независимого производителя: Onyx, ColorGate, Wasatch, Caldera и пр. Для других выбор уже сделан производителем — в комплекте один из этих RIP, адаптированный для данного принтера (как Wasatch SoftRIP Agfa Edition для Agfa Anapurna). Для третьих производитель сам разрабатывает растровый процессор: принтеры EFI VUTEk поставляются с двумя растровыми процессорами на выбор. Один из них — RIP Fiery XF от EFI, для которой продажа RIP по OEM-контрактам является основным бизнесом.

Разработчики большинства принтеров позаботились, чтобы владелец не испытывал проблем с размещением управляющего компьютера. В корпусе принтера есть пространство для системного блока, а монитор и клавиатуру можно разместить на небольшом столике, прикреплённом к корпусу принтера. Благодаря этому в печатном цехе не нужен отдельный стол для растрового процессора — мелочь, а приятно.

Установка

Обеспечить условия для работы УФ-принтера не легче, чем его выбрать — в справочном документе по установке принтеров Nur полста страниц. Получить такую информацию от поставщика весьма разумно ещё до окончательного выбора. Вы должны узнать, сколько места и какой подъёмник необходимы для разгрузки контейнера с принтером; какой ширины должны быть проёмы для его транспортировки; минимальные размеры помещения, где он будет установлен; должные температуру и влажность; требования к электропитанию и управляющему компьютеру. Внимательное изучение документа убережёт от многих неприятных сюрпризов.

УФ-принтерам требуется много места — это особенно удивит, если вы привыкли к 1,5-метровым сольвентным аппаратам. Некоторые модели вдвое шире, чем максимальная ширина печати. А ведь ещё нужно помнить о перемещении рулонов и листов соответствующего формата — в результате для установки 3-метрового принтера может потребоваться помещение площадью почти 200 м².

Для многих моделей требуется компрессор, подающий очищенный и сухой воздух под давлением в несколько атмосфер. Не всегда он включён в комплект, поэтому придётся приобретать его отдельно.

А ещё у УФ-принтеров повышенный аппетит. Мощные двигатели и УФ-лампы потребляют немало энергии — требуемая мощность может достигать десятков киловатт, а иногда необходимо трёхфазное питание.

О будущем

Некоторые поставщики, с которыми мы общались при подготовке статьи, считают, что сольвентные чернила (нынешний лидер) будут полностью вытеснены УФ-отверждаемыми. В Западной Европе процесс идёт полным ходом, а в России этому пока препятствует повышенная стоимость чернил и оборудования. Но тенденция к их снижению несомненна, так что и у нас популярность УФ-печати будет расти.

Автор благодарит сотрудников компаний «АТ Десайн», «Времена года», «Гифтек», «ЛРТ», «НИССА Центрум», «СайнАрт», ТД «Папиллонс», «Терем» за помощь при подготовке статьи.

Широкоформатные УФ-принтеры

* Для краткости будем называть УФ-отверждаемые чернила УФ-чернилами, печать ими — УФ-печатью, а принтеры, использующие такие чернила, УФ-принтерами.