Barvno tiskanje s tonerji

Večina potrošniških brizgalnih tiskalnikov s tonerji, vključno s Canon, Hewlett-Packard in Lexmark, uporablja termalni inkjetni postopek. Idejo o uporabi toplotnega vzbujanja za premikanje drobnih kapljic črnila sta neodvisno razvili dve skupini v približno istem času: John Vaught in ekipa oddelka Corvallis Hewlett-Packard in inženir Canon Ichiro Endo. Leta 1977 je ekipa Endo poskušala uporabiti piezoelektrični učinek za premikanje tonerja iz šobe, opazila je, da je črnilo iz brizge izteklo, ko je bilo slučajno segreto s spajkalnikom. Delo Vaughta se je začelo konec leta 1978 s projektom za hitro in poceni tiskanje. Ekipa HP je ugotovila, da tankoplastni upori proizvedejo dovolj toplote, da bi sprožili kapljico črnila. Dve leti kasneje sta HP in Canonova ekipa odkrila delo drug drugega.

V procesu toplotnega brizganja so tiskalne kartuše sestavljene iz serije majhnih komor, od katerih vsaka vsebuje grelec in so izdelane s fotolitografijo. Za iztiskanje kapljic iz vsake komore skozi grelni element je potreben impulz toka, ki povzroči hitro izhlapevanje črnila v komori in tvori mehurček, kar povzroči velik pritisk, ki posledično na papir potisne kapljico črnila (od tod Canonovo trgovsko ime Bubble Jet). Površinska napetost črnila ter kondenzacija in posledično krčenje parnega mehurčka potegnejo dodatni toner v komoro skozi ozek kanal, pritrjen na rezervar za črnilo. Te barve so navadno na vodni osnovi in uporabljajo kot barvilo pigmente ali barve. Črnila morajo imeti hlapno komponento, ki tvori parni mehurček; v nasprotnem primeru ne pride do izlitja kapljic. Ker ni potrebnih nobenih posebnih materialov, je tiskalna glava običajno cenejša kot pri drugih brizgalnih tehnologijah.

Večina komercialnih in industrijskih brizgalnih tiskalnikov in nekaterih potrošniških tiskalnikov (tistih, ki jih proizvajajo Epson in Brother Industries) uporabljajo piezoelektrični material v komori, namesto grelnega elementa. Ko dodamo napetost, se piezoelektrični material spremeni v obliko, ki ustvarja impulz tlaka v tekočini, kar posledično prisili kapljico tonerja iz šobe. Piezoelektrični brizgalni tiskalniki omogočajo večjo izbiro črnila kot toplotni brizgalni tiskalniki, ker ni potrebe po hlapni komponenti in ni problemov s kogationom (nastajanje ostankov črnila), vendar so tiskalne glave dražje zaradi same izdelave in uporabe piezoelektričnega materiala (običajno PZT, svinčev cirkonijev titanat).

Postopek DOD uporablja programsko opremo, ki usmerja glave med nič in osem kapljic črnila na piko, samo kadar je to potrebno.  Piezo inkjet tehnologija se pogosto uporablja na proizvodnih linijah za označevanje izdelkov. Na primer, datum uporabe se pogosto tiska na določene izdelke s to tehniko; v tej aplikaciji je glava mirna in izdelek se premika mimo. Zahteve te aplikacije so visoke hitrosti, dolga življenjska doba, razmeroma velika vrzel med tiskalno glavo in podlago ter nizki obratovalni stroški.

Nekateri profesionalni tiskalniki širokega formata uporabljajo vodne tonerje, vendar večina v profesionalni uporabi danes uporablja veliko širšo paleto črnil, od katerih večinoma potrebujejo piezo brizgalne glave in obsežno vzdrževanje:

Toplotni tonerji

Glavna sestavina teh črnil so hlapne organske spojine (HOS), organske kemične spojine, ki imajo visok parni tlak. Barva se doseže s pigmenti in ne z barvami za odlično odpornost. Glavna prednost teh črnil je, da so sorazmerno poceni in omogočajo tiskanje na fleksibilne, neprevlečene vinilne podlage, ki se uporabljajo za izdelavo grafike vozil, panojev, transparentov in lepilnih nalepk. Slabosti vključujejo paro, ki jo proizvaja topilo, in potrebo po odstranitvi uporabljenega topila. Za razliko od vodnih barv, so tiskovine, izdelane s črnili na osnovi topil, na splošno neprepustnih za vodo brez posebnih prevlek. Visoka hitrost tiskanja in številna topila od tiskalnikov zahtevajo posebno sušilno opremo, običajno kombinacijo grelnikov in puhal.

Podlaga se običajno segreje tik pred in po tem, ko tiskalna glava uporabi toner. Črnila s topilom so razdeljena v dve podkategoriji: črnilo s trdim topilom, ki nudi največjo obstojnost brez specializiranih prevlek, vendar zahteva posebno prezračevanje tiskarskega območja, da se izognemo izpostavljanju nevarnim hlapom. Ter črnilo z blagim ali “Eco” topilom, katero še vedno ni varno kot so vodne barve, je namenjeno za uporabo v zaprtih prostorih brez posebnega prezračevanja tiskarskega območja. Blaga topilna črnila so v zadnjih letih hitro postala priljubljena, saj so se njihova kakovost in obstojnost barv povečala, medtem ko so stroški črnila znatno upadli.

UV tonerji

Te barve sestavljajo predvsem akrilni monomeri z iniciatorskim paketom. Po tiskanju je črnilo očiščeno zaradi močne UV-svetlobe. Črnilo je izpostavljeno UV-sevanju, tako poteka kemična reakcija, kjer foto-iniciatorji povzročijo, da se komponente črnila povežejo v trdno snov. Za postopek utrjevanja se običajno uporablja zaprta živosrebrna sijalka ali UV LED. Postopki utrjevanja z veliko močjo za kratka obdobja (mikrosekunda) omogočajo utrjevanje črnil na termično občutljivih podlagah. UV-črnila ne izhlapevajo, ampak se utrjujejo ali pa so posledica te kemične reakcije. Noben material ni izhlapel, kar pomeni, da se približno 100% dostavljene količine uporablja za barvanje. Ta reakcija se zgodi zelo hitro, kar vodi do takojšnjega sušenja in povzroči popolnoma utrjeno grafiko v nekaj sekundah. To omogoča tudi zelo hiter postopek tiskanja. Kot rezultat te takojšnje kemične reakcije nobena topila ne prodrejo v substrat, ko pride iz tiskalnika, kar omogoča visokokakovostne odtise. Prednost UV- tonerja je, da se suši takoj in se ga nanese na široko paleto nepremazanih podlag in izdeluje zelo robustno sliko. Slabosti so, da je drag, zahteva drage module za sušenje v tiskalniku, in utrjeno črnilo ima precejšen volumen.

Sublimacijske barve

Te vrsta barv vsebuje posebne sublimacijske barve in se uporabljajo za tiskanje neposredno ali posredno na tkanine, ki jih sestavlja visok odstotek vlaken iz poliestra. Grelni korak povzroči, da barve sublimirajo v vlakna in ustvarijo sliko z močno barvo in dobro trpežnostjo.

Najpomembnejši vzrok težav s brizgalnim tiskanjem je sušenje tonerja na šobah tiskalne glave. Zaradi tega se pigmenti in barve izsušijo in tvorijo trden blok utrjene mase, ki ustvari mikroskopske prehode s tonerji. V večini tiskalnikov se poskuša preprečiti, da bi se to sušenje pojavilo, da se šobe tiskalne glave prekrijejo z gumijastim pokrovčkom, kadar tiskalnik ni v uporabi. Zaradi nenadnih izgub električne energije ali izklopa tiskalnika, tiskalnik zatakne tiskalno glavo, tako tiskalna glava ostane v nepoškodovanem stanju. Tudi ko je glava zaprta, ta pečat ni popoln, v nekaj tednih pa vlaga (ali drugo topilo) še vedno izstopa, zaradi česar se črnilo izsuši in strdi. Ko se črnilo utrdi, se  zmanjša volumen kapljic, lahko se spremeni smer ali pa šoba ne more popolnoma izprazniti tonerja.