I modern industriell produktion är produktmärkning en integrerad del av kvalitetskontroll, spårbarhet och regeluppfyllelse. Bläckstråleskrivare är en etablerad teknik för kontaktlös märkning av komponenter och förpackningar i högt tempo, och används bland annat inom verkstadsindustrin, livsmedelsproduktion, läkemedelstillverkning och elektronik. Den här artikeln beskriver hur bläckstråletekniken fungerar i industriellt sammanhang, med fokus på de vanligaste principerna, deras tekniska fördelar och begränsningar.
Grundprinciper för bläckstrålemärkning
Bläckstråleskrivare bygger på principen att applicera en kontrollerad ström av små bläckdroppar direkt på underlaget utan fysisk kontakt. Detta skiljer tekniken från till exempel termisk transfer eller prägling, där ett fysiskt medium pressas mot ytan. Bläckstrålemärkning tillåter därför mycket höga linjehastigheter och märkning på ojämna eller känsliga ytor. Märkningen är beroende av noggrant styrda elektriska och hydrauliska processer som upprätthåller dropparnas jämnhet och riktning.
Tre huvudsakliga teknologier dominerar industriella tillämpningar: continuous inkjet (CIJ), drop-on-demand (DOD) och thermal inkjet (TiJ). Dessa skiljer sig fundamentalt i hur bläckdropparna genereras och styrs.
Continuous inkjet (CIJ)
CIJ är den mest använda tekniken i höghastighetsapplikationer. Den fungerar genom att en kontinuerlig ström av bläck pressas genom ett munstycke, som vibrerar med en piezoelektrisk kristall. Vibrationen bryter strömmen till separata, identiska droppar. Dropparna passerar sedan ett elektriskt laddningsfält där vissa droppar laddas beroende på det önskade mönstret. Ett elektriskt styrfält avleder de laddade dropparna till ytan, medan de oladdade fortsätter till en återvinningskrets och pumpas tillbaka till reservoaren. Detta gör att bara de droppar som behövs faktiskt används, medan resten recirkuleras.
CIJ har fördelen av extremt hög utskriftshastighet, vilket gör den lämplig för produktionslinjer som arbetar med hundratals meter per minut. Systemet är robust mot små variationer i avstånd och underlagsstruktur, men kräver noggrant underhåll för att undvika igensatta munstycken och för att kontrollera bläckets viskositet och ledningsförmåga, vilka påverkar droppbildningen.
Drop-on-demand (DOD)
Drop-on-demand (DOD) genererar bläckdroppar endast när de behövs, vilket skiljer sig från CIJ:s kontinuerliga ström. Detta ger en enklare konstruktion, lägre bläckförbrukning och möjlighet att använda bläck med högre viskositet. DOD-teknik möjliggör också högre upplösning än CIJ, vilket kan vara fördelaktigt för grafiska eller mycket tydliga märkningar.
För den som vill fördjupa sig ytterligare i utrustning och varianter finns exempelvis piezo-inkjet-baserade bläckstråleskrivare och termiska inkjetskrivare (TiJ), som båda bygger på drop-on-demand-principen men använder olika metoder för droppgenerering.
Två vanliga DOD-varianter används industriellt: ventilstyrd/piezoelektrisk DOD och termisk inkjet (TiJ).
- Den ventilstyrda metoden bygger på elektromekaniska ventiler som öppnas och stängs snabbt för att släppa ut bläck.
- Piezoelektrisk DOD använder en piezoelement som deformerar en kammare och pressar ut en droppe.
- TiJ använder i stället en liten resistiv värmeplatta som snabbt hettar upp bläcket i kammaren, vilket skapar en ångbubbla som driver ut en droppe genom munstycket.
TiJ är särskilt vanligt där hög upplösning och enkel hantering med utbytbara kassetter efterfrågas, till exempel i förpackningsmärkning och på kartong. DOD i allmänhet är lämpligt för lägre till medelhöga hastigheter, robust märkning på porösa eller ojämna material och i miljöer där CIJ:s underhållsbehov är en nackdel.
| Parameter | Continuous Inkjet (CIJ) | Drop-on-Demand (DOD) |
| Princip | Kontinuerlig ström av laddade droppar, där vissa avleds mot ytan, andra återcirkuleras. | Droppar genereras endast när och där de behövs. |
| Hastighet (typisk) | Mycket hög – upp till >300 m/min beroende på system. | Medelhög – oftast <120 m/min. |
| Upplösning | Lägre (~60–200 dpi), tillräcklig för text/koder. | Högre (upp till >300 dpi), lämplig för grafik och tydliga tecken. |
| Bläckviskositet | Kräver lågviskösa bläck. | Kan hantera högre viskositet. |
| Bläckförbrukning | Högre, pga kontinuerlig flödesprincip. | Lägre, eftersom endast nödvändiga droppar skjuts ut. |
| Underhållsbehov | Högre – kräver regelbunden rengöring av munstycke och kontroll av vätskor. | Låg till medel – enklare konstruktion, färre rörliga delar. |
| Miljökänslighet | Mer känslig för damm och temperaturvariationer. | Robustare i svåra miljöer. |
| Ytanpassning | Tålig mot ojämna och porösa ytor. | Mindre tolerant mot stora ytojämlikheter. |
| Typiska applikationer | Höghastighetslinjer: drycker, livsmedel, läkemedel, kabelmärkning. | Större tecken, låg- till medelhastighet: byggmaterial, trä, kartong. |
Vanliga användningsområden och branscher
Bläckstråleskrivare används i ett brett spektrum av branscher, framför allt där direkt märkning av produkter är ett krav.
Några typiska exempel inkluderar:
- Serienummer, datummärkning och partinummer på metall- och plastdetaljer i verkstadsindustrin
- Bäst före-datum och spårbarhetskoder på förpackningar i livsmedels- och dryckesindustrin
- Utloppsdatum och batchnummer på läkemedelsförpackningar
- Produktkoder och etiketteringsfri märkning av kablar, rör och profiler inom bygg och el
Tack vare den kontaktlösa metoden kan bläckstråleskrivare även användas för märkning av känsliga ytor där mekanisk påverkan är oönskad.
Fördelar och tekniska begränsningar
Bläckstråleteknik erbjuder flera fördelar jämfört med andra märkmetoder:
- Hög flexibilitet: kan skriva på plana, böjda, ojämna och rörliga ytor
- Snabb: klarar mycket höga linjehastigheter
- Kontaktlös: inget slitage på skrivhuvudet från underlaget
- Möjlighet till variabel data: serienummer, datumkoder och skiftande text utan mekaniska justeringar
Samtidigt finns vissa tekniska begränsningar som måste hanteras:
- Underhållskrav: särskilt CIJ kräver regelbunden rengöring och kontroll av bläckkvalitet
- Miljöpåverkan: lösningsmedelsbaserade bläck kan kräva ventilation eller särskild hantering
- Känslighet för temperatur- och fuktighetsvariationer som kan påverka bläckegenskaperna
Summering
Bläckstråleskrivare är en central teknik för kontaktlös industriell märkning i högt tempo, särskilt inom verkstads-, livsmedels-, läkemedels- och elektronikindustrin. Tekniken bygger på att små bläckdroppar kontrollerat appliceras på underlaget utan fysisk kontakt, vilket möjliggör hög hastighet och märkning på ojämna ytor.
Tre huvudprinciper används: Continuous Inkjet (CIJ), där en kontinuerlig ström av laddade droppar styrs mot ytan och överskottet återcirkuleras, samt Drop-on-Demand (DOD) inklusive Thermal Inkjet (TiJ), där droppar endast genereras vid behov. CIJ är snabbast och tålig mot underlagsvariationer men kräver mer underhåll, medan DOD/TiJ ger högre upplösning, lägre bläckförbrukning och enklare hantering men lägre hastighet.
Användningsområden inkluderar bland annat serienummer, datumkoder, batchmärkning och produktkoder på en rad material. Valet mellan tekniker beror på hastighet, ytkvalitet, underhållskrav och miljöfaktorer.
