หมึกพิมพ์ในเครื่องพิมพ์ดิจิทัลเป็นอย่างไร ?
หมึกพิมพ์สำหรับเครื่องพิมพ์ระบบอิงค์เจ็ท (ตอน 2)
รศ.ดร.จันทิรา โกมาสถิตย์
นักวิชาการสาขาเทคโนโลยีการพิมพ์
เทคโนโลยีของเครื่องพิมพ์ทางการพิมพ์ระบบดิจิทัลเป็นเรื่องจำเป็นยิ่งในยุคนี้ เพื่อให้โรงพิมพ์เชื่อมั่นได้ในคุณภาพงานพิมพ์ที่ยอดเยี่ยมเสมอเมื่อส่งงานถึงมือลูกค้า โรงพิมพ์ฉลากบรรจุภัณฑ์ต่างหันมาลงทุนเครื่องพิมพ์ดิจิทัลกันอย่างเข้มข้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเลือกเฟ้นเครื่องพิมพ์ดิจิทัลระบบอิงค์เจ็ทที่ตอบสนองต่อความต้องการผลิตงานพิมพ์ได้หลากหลาย คุ้มค่าต่อการลงทุน
กลไกการพิมพ์ระบบอิงค์เจ็ทเป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ประเภทไร้ส้มผัส เครื่องพิมพ์หรือหัวพิมพ์ไม่ต้องมีการสัมผัสผิวสิ่งพิมพ์เนื่องจากกลไกหัวพิมพ์มีการพ่นหยดหมึกพิมพ์ลงบนผิววัสดุพิมพ์เอง ทำให้พิมพ์งานได้อย่างอิสระ ไร้ขีดจำกัด ผู้ผลิตเครื่องพิมพ์สามารถออกแบบเครื่องให้พิมพ์บนวัสดุพิมพ์ได้ทุกรูปทรง ข้อนี้จึงทำให้เกิดเทคโนโลยีการพิมพ์โดยตรงบนวัตถุทรงสามมิติ เรียกว่า การพิมพ์ดิจิทัลแบบ DTO (Direct-to-Object) digital inkjet printing หรือ DTS (Direct-to-Shape) การพิมพ์โดยตรงบนบรรจุภัณฑ์ที่มีรูปทรงโครงสร้างต่าง ๆ (Direct packaging printing)
ประการที่สอง ระบบอิงค์เจ็ทพิมพ์ได้บนทุกพื้นผิว ที่โดดเด่นกว่าระบบดิจิทัลอื่น คือ ปัจจุบันการพิมพ์อิงค์เจ็ทโดยตรงบนสิ่งทอและผืนผ้า DTG (Direct-to-Garment digital inkjet printing) หรือ Direct-to-Fabric ได้พัฒนาขึ้นมาอย่างรวดเร็ว ไม่จำเป็นต้องพิมพ์บนกระดาษถ่ายโอน ประการที่สาม ระบบอิงค์เจ็ทพิมพ์ได้บนวัสดุพิมพ์หลากหลายขนาด ตั้งแต่บนพื้นผิวเล็กมากระดับไมโครเมตรจนถึงขนาดใหญ่หลายเมตรได้
อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีพิมพ์อิงค์เจ็ทต่าง ๆ ดังกล่าวข้างต้น ต้องอาศัยหมึกพิมพ์เป็นสิ่งสำคัญสำหรับเครื่องพิมพ์เหล่านั้น หมึกพิมพ์ต้องให้คุณภาพงานพิมพ์ระดับยอดเยี่ยมบนวัสดุพิมพ์ที่หลากหลาย นอกจากเรื่องคุณภาพด้านสีสันและความคมชัดของภาพพิมพ์แล้ว ยังมีคุณสมบัติด้านการยึดเกาะ ความทนทาน รวมทั้งการแห้งตัวของหมึกอีกด้วย เมื่อพิจารณาแล้วก็พบว่าหมึกพิมพ์ชนิดแห้งด้วยแสงยูวี (UV inkjet) เป็นทางออกที่ดีสำหรับงานพิมพ์เหล่านี้ เนื่องจากความติดแน่นบนวัสดุพิมพ์ชนิดต่าง ๆ ความทนทานสูงทั้งทางกล เช่น การขูดขีด ขัดถู และทางเคมีของหมึกพิมพ์ยูวี จึงเห็นได้ว่าหมึกพิมพ์ยูวีอิงค์เจ็ทถูกนำมาใช้รองรับการพิมพ์งานของเครื่องพิมพ์อย่างมากสำหรับสิ่งพิมพ์รูปแบบต่าง ๆ แทนที่จะใช้หมึกพิมพ์ระบบฐานน้ำอย่างที่ใช้พิมพ์บนงานกระดาษทั่วไป ข้อพึงระวังหมึกพิมพ์ยูวีสำหรับอิงค์เจ็ทคือ หมึกพิมพ์อิงค์เจ็ทจำเป็นต้องมีความหนืดต่ำมากกว่าหมึกพิมพ์ชนิดอื่น จึงต้องใส่ของเหลวชนิดมอนอเมอร์ในปริมาณสัดส่วนมาก ทำให้หมึกยูวีอิงค์เจ็ทเป็นอันตรายมากกว่าหมึกยูวีออฟเซตที่เป็นหมึกข้นหนืดสูง มีผลกระทบอย่างยิ่งต่อสิ่งพิมพ์บรรจุภัณฑ์อาหาร อย่างไรก็ตามปัจจุบันอุปสรรคนี้ได้มีการแก้ปัญหา ลดอันตราย และกำหนดข้อจำกัดการใช้งานอีกด้วย
การเลือกองค์ประกอบเป็นส่วนผสมของหมึกพิมพ์อิงค์เจ็ทเป็นเรื่องท้าทาย หมึกต้องพ่นผ่านรูพ่นขนาดเล็กมาก จากงานวิจัยพบว่ารูพ่นหมึก (nozzle) ขนาดประมาณ 50 ไมโครเมตรนั้นขนาดอนุภาคผงสีควรมีขนาดโดยเฉลี่ยเล็กกว่า 0.1 ไมโครเมตร ยิ่งมีขนาดเล็กละเอียดมากก็ยิ่งมีผลดีต่อการพ่นหมึกพิมพ์ การนำสารสีชนิดผงสี (pigment) อย่างเดียวกับหมึกพิมพ์อื่นมาใช้ผลิตหมึกพิมพ์อิงค์เจ็ทจึงไม่สามารถทำได้เพราะมีขนาดหยาบเกินไป แต่ต้องมีเทคโนโลยีการบดหมึกหรือผลิตผงสีขั้นสูงให้ได้ขนาดอนุภาคเล็กละเอียดน้อยกว่า 1 ไมโครเมตร รวมทั้งการทรีทเม้นต์ด้วยกระบวนการทางเคมีบนอนุภาคผงสีเพื่อการกระจายตัวเสถียรภาพสูงยิ่งกว่าในหมึกทั่วไป เพื่อเสถียรภาพการพ่นหมึกพิมพ์ในเครื่องพิมพ์
ด้านความหนืด หยดหมึกแต่ละหยดถูกพ่นออกมาด้วยแรงดันไม่มากของหัวพิมพ์ทำให้หมึกต้องมีความเหลวมาก ค่าความหนืดและการพฤติกรรมการไหลของหมึกอิงค์เจ็ททั่วไปต้องมีค่าใกล้เคียงน้ำ เครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ทแต่ละระบบกำหนดค่าความหนืดของหมึกพิมพ์แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับกลไกการพิมพ์ ค่าความหนืดของหัวพิมพ์ดังแสดงในตาราง ความหนืดหมึกเป็นพื้นฐานสำคัญต่อความสำเร็จในการพิมพ์ระบบอิงค์เจ็ท กุญแจสำคัญคือการรักษาค่าความหนืดหมึกให้คงที่ไว้ตลอด ระวังไม่ให้หมึกเสื่อมอายุ ซึ่งเป็นเรื่องท้าทายมาก เนื่องจากหมึกพิมพ์ไม่ได้อยู่นิ่ง แต่ต้องอยู่ในระบบกลไกของเครื่องพิมพ์ตลอดการใช้งาน ดังนั้นสิ่งที่ผู้ผลิตงานพิมพ์ต้องการคือ หมึกพิมพ์ที่มีโครงสร้างและความหนืดที่คงที่สม่ำเสมอ ไม่มีการเปลี่ยนแปลงแม้ใช้งาน 1 เดือน หรือ 10 เดือน หยดหมึกยังคงพ่นพิมพ์ได้อย่างเที่ยงตรง รวมทั้งคุณภาพงานพิมพ์คงที่สม่ำเสมอเหมือนเดิม กล่าวโดยสรุปได้ว่าการผลิตหมึกพิมพ์อิงค์เจ็ทให้ได้คุณภาพงานพิมพ์ทัดเทียมกับการพิมพ์ระบบอื่นนั้นต้องการกระบวนการผลิตที่ละเอียดซับซ้อนกว่าหมึกพิมพ์ระบบการพิมพ์แบบดั้งเดิม เช่น ออฟเซต กราวัวร์ เฟล้กโซ สกรีนฯลฯ
