เทคโนโลยีการพิมพ์บรรจุภัณฑ์ด้วยระบบการพิมพ์ดิจิทัล

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.อนันต์ ตันวิไลศิริ
รองคณบดีฝ่ายวิชาการและวิจัย คณะเทคโนโลยีสื่อสารมวลชน
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี

ปัจจุบันเทคโนโลยีการพิมพ์ไร้แรงกด หรือที่เรียกกันโดยทั่วไปว่า เทคโนโลยีการพิมพ์ดิจิทัล ได้เข้ามามีบทบาทในการพัฒนาการผลิตงานพิมพ์เป็นอย่างมาก เนื่องจากความสามารถในการผลิตงานจำนวนน้อย ที่ใช้ต้นทุนต่ำหากเปรียบเทียบกับระบบการพิมพ์โดยทั่วไป

เทคโนโลยีการพิมพ์ดิจิทัล

เทคโนโลยีการพิมพ์ดิจิทัล เป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ที่สร้างภาพหรือถ่ายทอดภาพโดยตรงให้เกิดบนวัสดุที่นำมาพิมพ์ โดยใช้ข้อมูลดิจิทัลจากไฟล์ที่ถูกออกแบบและตรวจสอบความถูกต้องมาจากขั้นตอนงานก่อนพิมพ์ เทคโนโลยีการพิมพ์นี้จะทำการถ่ายทอดภาพโดยไม่ใช่แรงกดพิมพ์หรือใช้แรงกดน้อยมากเพื่อให้หมึกพิมพ์ยึดติดบนวัสดุใช้พิมพ์
เทคโนโลยีการพิมพ์ดิจิทัล สามารถทำให้การผลิตงานพิมพ์มีความหลากหลาย และถูกนำมาใช้ในการผลิตงานพิมพ์ที่มึความแตกต่างจากเทคโนโลยีการพิมพ์แบบอื่นๆ ดังต่อไปนี้

การพิมพ์ตามจำนวนสั่ง ปัจจุบันการสั่งพิมพ์งานมีแนวโน้มที่ลูกค้าจะสั่งพิมพ์งานในจำนวนที่น้อยลง แต่มีจำนวนครั้งในการสั่งพิมพ์ในรูปแบบที่หลากหลายมากยิ่งขึ้น ในการผลิตงานพิมพ์ในลักษณะนี้ เทคโนโลยีการพิมพ์แบบอื่นๆ ไม่สามารถทำได้ในต้นทุนที่ต่ำ เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายทางด้านการทำแม่พิมพ์
การพิมพ์งานที่แสดงความเป็นส่วนบุคคล เช่น การพิมพ์ชื่อ ที่อยู่ หรือการพิมพ์ที่ใช้ข้อมูลที่แตกต่างกันในแต่ละแผ่นพิมพ์ เช่น ตัวเลข สัญลักษณ์ต่างๆ ที่ทำให้สิ่งพิมพ์มีความแตกต่างกัน ในแต่ละแผ่นพิมพ์ที่พิมพ์ออกมาในการผลิตสิ่งพิมพ์ 1 ครั้ง

ปัจจุบันเทคโนโลยีการพิมพ์ดิจิทัลที่มีใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการพิมพ์บรรจุภัณฑ์ จะมี 2 ประเภท คือ เทคโนโลยีการพิมพ์อิเล็กโทรโตกราฟี (Electrophotography) และเทคโนโลยีการพิมพ์พ่นหมึก (Inkjet printing technology)

1. เทคโนโลยีการพิมพ์อิเล็กโทรโฟโตกราฟี (Electrophotography)

มีหลักการพิมพ์ที่ใช้แสงในการสร้างภาพ ข้อมูลที่บรรจุในไฟล์ดิจิทัลจะถูกส่งไปประมวลผลผ่านโปรแกรม Raster Image Processor, RIP และถูกส่งไปใช้ในการควบคุมแหล่งกำเนิดแสง เพื่อสร้างภาพแผงบนดรัมที่มีประจุบวก จากนั้นดรัมจะหมุนเพื่อไปรับผงหมึกที่มีประจุลบ และถ่ายทอดผงหมึกลงสู่วัสดุใช้พิมพ์ โดยมีอุปกรณ์สร้างแรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิต ติดตั้งอยู่ใต้บริเวณที่วัสดุใช้พิมพ์ถูกป้อนผ่าน ที่ทำหน้าที่ช่วยให้ผงหมึกติดลงบนวัสดุใช้พิมพ์ และในขั้นตอนสุดท้ายของการพิมพ์ จะมีการใช้ความร้อนผ่านลูกกลิ้งเพื่อช่วยให้ผงหมึกเกิดการยึดติดบนวัสดุใช้พิมพ์ สำหรับดรัมที่ถ่ายทอดภาพลงสู่แม่พิมพ์ จะถูกลบประจุที่ตกค้าง และทำให้ผิวดรัมสะอาดและมีสภาพที่พร้อมในการสร้างภาพในรอบพิมพ์ต่อไป ดังแสดงในรูปที่ 2

เครื่องพิมพ์ดิจิทัลที่ใช้ระบบอิเล็กโทรโฟโตกราฟี ได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยมีการพัฒนาวัสดุต่างๆ ที่ใช้งาน เช่น ผิวหน้ากระดาษ หรือหมึกพิมพ์ ตัวอย่างเช่น มีการพัฒนาผิวหน้าของวัสดุใช้พิมพ์เพื่อให้สามารถรองรับกับผงหมึก หรือการพัฒนาหมึกพิมพ์สีพิเศษต่างๆ เพื่อสร้างขอบเขตสีที่กว้างมากขึ้น หมึกพิมพ์ที่ผสมสารเรืองแสง (fluorescence) ที่นำมาพัฒนาการผลิตสิ่งพิมพ์ป้องกันการปลอมแปลง (security printing) และมีการพัฒนาระบบของเครื่องพิมพ์ในการผลิตงานพิมพ์ ตัวอย่างเช่น ระยะของภาพพิมพ์ให้สามารถพิมพ์งานได้มีขนาดยาวมากขึ้น สำหรับการพิมพ์งานกล่องบรรจุภัณฑ์ เป็นต้น

2. เทคโนโลยีการพิมพ์พ่นหมึก (Inkjet printing technology)

เป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ดิจิทัลที่มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง และสามารถนำมาใช้ในการผลิตงานบนวัสดุการพิมพ์ได้อย่างหลากหลาย เช่น การนำมาพิมพ์บนกระดาษลูกฟูก ผ้า พลาสติก หรือบนไม้ เป็นต้น โดยเทคโนโลยีการพิมพ์พ่นหมึก หรือ อิ้งค์เจ็ท มีหลักการพิมพ์ที่ใช้การพ่นหมึกจากหัวพิมพ์ ลงสู่วัสดุใช้พิมพ์โดยตรง ภาพพิมพ์จะเกิดจากหยดหมึกขนาดเล็กที่มาเรียงต่อกัน ดังแสดงในรูปที่ 4

เทคโนโลยีการพิมพ์อิ้งค์เจ็ท สามารถแบ่งประเภทของหัวพิมพ์หลักได้ 2 ประเภท คือ

หัวพิมพ์แบบเทอร์มัล (Thermal) หรือบับเบิ้ล เจ็ท (Bubble jet) ในหัวพิมพ์แบบเทอร์มอล จะมีการสร้างฟองอากาศ (Bubble) ด้วยความร้อนตามการรับสัญญาณดิจิทัล ในอ่างหมึกของหัวพิมพ์ และฟองอากาศนี้จะดันให้หมึกพิมพ์ถูกพ่นออกมาลงสู่วัสดุพิมพ์ ดังแสดงในรูปที่ 5 หัวพิมพ์ประเภทนี้จะมีการใช้ในเครื่องพิมพ์อิ้งค์เจ็ททั่วไป ต้นทุนของหัวพิมพ์ไม่สูงมากนัก แต่อย่างไรก็ตาม อายุการใช้งานของหัวพิมพ์ค่อนข้างต่ำ และหัวพิมพ์มีโอกาสอุดตันได้ง่าย
หัวพิมพ์แบบเพียร์โซอิเล็กทริค (Piezoelectric) ในหัวพิมพ์แบบเพียร์โซอิเล็กทริค จะประกอบด้วยเมมเบรน (membrane) ที่ยืดหยุ่นได้ โดยสามารถเคลื่อนที่เพื่อดันหมึกพิมพ์ให้พ่นออกมาจากหัวพิมพ์ลงสู่วัสดุที่ใช้พิมพ์ ซึ่งเมมเบรนนี้มีการเคลื่อนตัวอย่างแม่นยำ ทำให้การพ่นหยดหมึกแต่ละหยดได้อย่างถูกต้อง ดังแสดงในรูปที่ 6 หัวพิมพ์ประเภทนี้จะพบในเครื่องพิมพ์อิ้งค์เจ็ทประเภทขนาดใหญ่ หรือเครื่องพิมพ์อิ้งค์เจ็ทที่ใช้ในอุตสาหกรรม เช่น เครื่องพิมพ์อิ้งค์เจ็ทบนกระดาษลูกฟูก หรืองานฉลาก เป็นต้น และสามารถใช้กับหมึกพิมพ์ได้หลายประเภท เช่น หมึกพิมพ์อิ้งค์เจ็ทฐานน้ำ ฐานน้ำมัน หรือหมึกพิมพ์อิ้งค์เจ็ทแบบแห้งตัวด้วยแสงยูวี

หมึกพิมพ์ที่ใช้ในระบบการพิมพ์อิ้งค์เจ็ท

มีหลายประเภทด้วยกัน ขึ้นอยู่กับลักษณะงานพิมพ์ โดยทั่วไปสามารถแบ่งได้ 4 ประเภท คือ

หมึกพิมพ์อิ้งค์เจ็ทฐานน้ำ (water base Inkjet ink) เป็นหมึกพิมพ์ที่ใช้กันโดยทั่วไปในเครื่องพิมพ์อิ้งค์เจ็ทที่ใช้หัวพิมพ์แบบเทอร์มัล เหมาะกับการพิมพ์งานโดยทั่วไป หมึกพิมพ์ประเภทนี้มีข้อด้อย คือ สีของหมึกพิมพ์จะไม่ทนต่อแสง และสามารถเลอะได้ถ้าโดนน้ำ ดังนั้นการพิมพ์งานด้วยหมึกพิมพ์อิ้งค์เจ็ทฐานน้ำจึงเหมาะกับงานพิมพ์ที่ใช้ภายในอาคาร และอาจะต้องมีการเคลือบผิวบนวัสดุใช้พิมพ์อีกครั้งก่อนการนำไปใช้งาน
หมึกพิมพ์อิ้งค์เจ็ทฐานน้ำมัน (solvent Inkjet ink) เป็นหมีกพิมพ์ที่ประกอบด้วยน้ำมันเป็นตัวพาผงสีไปยังวัสดุพิมพ์ ทำให้มีการปล่อยสาร VOC (volatile organic compounds) ที่เป็นอันตรายออกมา ทำให้มีการพัฒนาหมึกพิมพ์แบบลาเทคมาแทนที่ หมึกพิมพ์อิ้งค์เจ็ทฐานน้ำมันจะนิยมมาใช้ในงานพิมพ์ประเภทป้ายโฆษณา สติ้กเกอร์ติดรถยนต์
หมึกพิมพ์อิ้งค์เจ็ทฐานกาว (latex Inkjet ink) เป็นหมึกพิมพ์ที่พัฒนาขึ้นมา โดยเป็นหมึกพิมพ์ฐานน้ำที่มีการใช้กาวเพื่อเป็นตัวพาผงสี และแห้งตัวด้วยความร้อน ทำให้เป็นหมึกพิมพ์ที่เข้ามาใช้แทนที่หมึกพิมพ์ฐานน้ำมัน นิยมใช้ในการผลิตงานพิมพ์ประเภทเดียวกับหมึกพิมพ์ฐานน้ำมัน
หมึกพิมพ์อิ้งค์เจ็ทที่แห้งตัวด้วยแสงยูวี (UV Inkjet ink) เครื่องพิมพ์ที่ใช้หมึกพิมพ์ประเภทนี้ จะมีการติดตั้งอุปกรณ์ฉายแสง UV เพื่อทำให้หมึกพิมพ์แห้งตัว สีของหมึกพิมพ์ที่ได้จะมีความอิ่มตัวสีสูง และมีความทนทานต่อการขัดถู ปัจจุบันได้มีการพัฒนาและใช้ในเครื่องพิมพ์อิ้งค์เจ็ทอุตสาหกรรม เช่น เครื่องพิมพ์อิ้งค์เจ็ทบนกระดาษลูกฟูก บนผ้า และการพิมพ์ฉลาก

เทคโนโลยีการพิมพ์อิ้งค์เจ็ทสำหรับการพิมพ์บรรจุภัณฑ์

ในปัจจุบันความต้องการผลิตสิ่งพิมพ์มีความต้องการที่เปลี่ยนแปลงไป ลูกค้าต้องการงานจำนวนน้อย หรือจำนวนตามสั่ง และต้องการงานคุณภาพสูงมากขึ้น ทำให้หลายผู้ผลิตเครื่องพิมพ์อิ้งค์เจ็ทได้มีการพัฒนาเครื่องพิมพ์ให้สามารถพิมพ์ได้บนวัสดุใช้พิมพ์ที่หลากหลายมากยิ่งขึ้น ประเทศไทยได้มีการนำเข้าเครื่องพิมพ์อิ้งค์เจ็ทสำหรับการพิมพ์งานในหลายอุตสาหกรรม เช่น เครื่องพิมพ์อิ้งค์เจ็ทสำหรับกระดาษลูกฟูกที่มีการใช้ทั้งหมึกพิมพ์ฐานน้ำ และหมึกพิมพ์ที่แห้งตัวด้วยแสงยูวี ทำให้การพิมพ์งานบนกระดาษลูกฟูก สามารถเก็บรายละเอียดของงานพิมพ์ได้มากขึ้น และสามารถผลิตงานด้วยความเร็วประมาณ 6,000 แผ่นต่อชั่วโมง เครื่องพิมพ์ประเภทนี้จะติดตั้งหัวพิมพ์อย่างน้อย 16 หัว ตามขนาดของกระดาษลูกฟูกที่สามารถพิมพ์ได้ จะรู้จักกันในชื่อของเครื่องพิมพ์อิ้งค์เจ็ทแบบซิงเกิลพาส (single pass) ดังแสดงในรูปที่ 7
สำหรับการผลิตฉลาก ได้มีการนำเข้าเครื่องพิมพ์อิ้งค์เจ็ทแบบป้อนม้วนเข้ามาใช้กันอย่างแพร่หลายในประเทศไทย โดยส่วนใหญ่จะเป็นเครื่องพิมพ์อิ้งค์เจ็ทที่ใช้หมึกพิมพ์ที่แห้งตัวด้วยแสงยูวี เนื่องจากใช้ผลิตงานบนกระดาษหรือบนสติกเกอร์พลาสติกประเภทต่างๆ โดยเครื่องพิมพ์มีความเร็วในการผลิตระหว่าง 60 – 80 เมตรต่อนาที เทคโนโลยีของหัวพิมพ์ที่ใช้จะเป็นแบบเพียรโซอิเล็กทริค ทำให้การผลิตงานพิมพ์จะได้คุณภาพที่สูง นอกจากนี้เครื่องพิมพ์ดิจิทัลสำหรับการพิมพ์ฉลากได้มีการพัฒนาหมึกพิมพ์ให้มีจำนวนสีในการผลิตงานพิมพ์เพิ่มมากขึ้น เช่น ใช้หมึกพิมพ์สีส้ม สีเขียว และสีม่วง (Orange, Green and Violet) และมีสีขาวสำหรับการพิมพ์พื้นให้กับงานสติกเกอร์พลาสติกใส ทำให้สามารถทำงานทดแทนเครื่องพิมพ์ฉลากในระบบการพิมพ์โดยทั่วไปได้

นอกจากเครื่องพิมพ์อิ้งค์เจ็ทจะมีการพัฒนามาใช้ในอุตสาหกรรมการพิมพ์ลูกฟูกและฉลาก ยังมีการพัฒนาเครื่องพิมพ์มาใช้ในการเคลือบผิวสิ่งพิมพ์แบบเฉพาะจุด (spot coating) เพื่อสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับสิ่งพิมพ์ และมีเทคโนโลยีที่สามารถกำหนดความหนาของหมึกที่เคลือบได้ ทำให้สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการพิมพ์อักษรเบรลล์ให้กับงานบรรจุภัณฑ์ ดังแสดงในรูปที่ 8