Jet d'encre
L'imprimante à jet d'encre utilise l'encre liquide et autorise des rendus couleurs de qualité quasi-photographique. L'impression se fait selon deux techniques :
- le jet en continu, lors duquel des gouttes d'encre sont continuellement éjectées de la tête d'impression et déviées en partie vers la papier par des bobines magnétiques. Le reste l'encre est récupéré et recyclé pour une nouveau cycle de jet.
- ou le jet à la demande, lors duquel ne sont crés et éjectés que les gouttes nécessaires à l'impression.
| Sommaire |
Historique
Le jet d'encre a été développé par des informaticiens dans les années 1970, afin de proposer une sortie aux ordinateurs. Il existe deux types de jet d'encre. Historiquement, c'est le « jet d'encre continu » puis la « goutte à la demande » qui on été inventés. Le jet d'encre a alors connu son essor en même temps que le développement informatique grand public. Actuellement, le jet d'encre connait une très forte montée, notamment grâce à la photographie numérique, la personnalisation des imprimés et la possibilité d'imprimer sur tous supports.
Débuts du jet d'encre
Le jet d'encre est un procédé d'impression sans contact dans lequel des très petites gouttes (de l'ordre du picolitre) d'encre sont projetées par une buse. C'est dans les années 1960 que le Dr. Sweet de l'université Stanford a montré qu'en appliquant une onde de pression à une buse, l'encre pouvait se séparer en gouttes uniformes. Ensuite, en chargeant l'encre, on peut dévier le jet en le faisant passer dans un champ magnétique (il s'agit du même principe que dans un oscilloscope). On voit alors l'apparition du jet d'encre continu (continuous ink jet ou CIJ).
L'impression jet d'encre, est apparue dans les années 1970. La technologie a tout d'abord été développée par des informaticiens, soucieux de trouver une sortie pour leurs ordinateurs. C'est IBM qui va breveter cette technologie dans les années 1970 et la première imprimante, l'IBM 4640 ink-jet sort en 1976.
Drop on demand
A la même date, le professeur Hertz du Lund Institute of Technology en Suède développe la possibilité d'imprimer en niveau de gris en faisant varier le nombre de gouttes par pixel. Cette invention est alors brevetée par Iris Graphics and Stork. Elle permet d'imprimer des images de plus grande qualité.
Peu après se développe le jet d'encre dit « goutte à la demande » ou drop on demand (DOD). Là, la goutte n'est générée que si elle est désirée sur le substrat. Ce qui évite le dispositif complexe de déflection.
Les pionniers du DOD sont Zoltan, Kyser et Sears. Leur invention verra le jour en 1977 avec la Siemens PT-80 et en 1978 avec Silonics.
Le jet d'encre a alors connu son essor en même temps que le développement informatique.
Actuellement, le jet d'encre connait une très forte montée, notamment grâce à la photographie numérique et la personnalisation des imprimés.
Deux technologies : CIJ et DOD
Le jet d'encre est le seul procédé d'impression sans contact. Il permet donc d'imprimer sur des supports très variés (papier, ceramique, verre, textile, plastiques mais aussi biscuits avec des encres alimentaires ! ...) mais également des supports en reliefs. Il s'agit d'un procédé numérique qui n'a pas besoin de forme imprimante (pochoire pour la sérigraphie, plaque pour l'offset, rouleau gravé pour l'héliogravure, polymère pour la flexographie, tampon pour la tampographie...) ce qui lui permet de générer une nouvelle image à chaque imprimé (comme l'impression laser)
Le procédé jet d'encre connaît plusieurs variantes et a de nombreuses applications. On reconnaît cependant deux grandes familles : le CIJ et le DOD.
Le jet continu
Le jet continu (Continuous Ink Jet ou CIJ) où des gouttes chargées ou non sont générées consiste donc en la formation de gouttes régulières en volume et fréquence. Elles sont chargées et orientées selon le motif à générer et peuvent donc être déviées dans un réceptacle si elles sont non désirées.
Les gouttes chargées ne sont pas désirées sur le support. Elles sont déviées par un champ magnétique et sont alors récupérées dans une gouttière. Elles réalimentent alors la tête d'impression. La qualité est moindre qu'en DOD mais les cadences bien plus élevées. On l'utilise notamment pour le marquage (dates de péremption...)
Il existe deux types de déflection : binaire ou multiple.
- Dans la déflection binaire, les gouttes sont chargées ou non. Les gouttes chargées vont être déviées et récupérées dans une gouttière et sont recyclées. Les non chargées vont directement sur le média.
- Pour la déflection multiple, les gouttes sont chargées à différents paliers. Ce qui permet une plus ou moins grande déflection et donc atteint le média à différents endroits.
Données techniques (2002) :
- viscosité : environ 1 mPa.s,
- énergie de surface : 30-40 mN/m,
- Volume de la goutte : 10 pL,
- Vitesse d'éjection : environ 50 m/s,
- fréquence : 1 MHz,
- Taille de l'orifice : 10 micromètres.
La goutte à la demande
Le procédé de goutte à la demande est de loin le plus développé. La goutte à la demande (Drop On Demand ou DOD) est générée à chaque fois qu'elle est désirée. C'est la technologie la plus courante en bureautique ou SOHO (Small Office - Home Office) et permet une bonne qualité. Elle reste cependant plus lente.
On peut considérer quatre différentes méthodes d'éjection : piezzo-électrique, thermique ou bubble-jet, valve-jet ou jet par clapet et la thermofusion.
Le procédé piezzo-électrique est le plus développé et a été mis au point par Epson. Le réservoir d'encre est en contact avec un cristal piezzo-électrique, qui va convertir les impulsions électriques — la paroi se déforme suite à une excitation électrique — en force mécanique — la surpression due au cristal provoque l'éjection d'une goutte. C'est la surpression induite qui permet l'expulsion de la gouttelette.
Le procédé thermique ou bubble jet fonctionne sur le même principe. En chauffant localement l'encre à environ 350°C, on provoque une vaporisation locale de celle-ci et donc une surpression (un gaz prend près de 24 fois plus de place qu'un solide, selon les conditions). Comme précédemment, une goutte est éjectée pour répondre à ce déséquilibre. Cependant, ce type d'éjection pose certains problèmes, notamment à causes des contraintes thermiques que doit subir l'encre.
Le valve jet est actuellement abandonné à cause de sa mauvaise qualité. Son principe résidait en des micro-valves commandées électroniquement qui permettaient ou non l'éjection de l'encre. Son application était essentiellement industrielle, pour imprimer de gros caractères. L'avantage était que le fait d'avoir un réservoir fermé permet d'utiliser des solvants volatils et donc un séchage plus rapide.
La thermofusion est inspirée du procédé piezzo-éléctrique mais ici, l'encre est solide. Elle doit être chauffée à environ 150°C afin d'être éjectable. Au contact du média, l'encre se solidifie et donne alors une très bonne qualité d'impression. Cependant, l'encre étant en relief, elle s'use vite. Il est donc nécessaire d'avoir un bon liant.
Données techniques (2002) :
- viscosité : 3 à 50 cPoises (2005),
- énergie de surface : 30-50 mN/m (2005),
- Volume de la goutte : 3 à 20 pL avec la même buse,
- Vitesse d'éjection : environ 30 m/s,
- fréquence : 30 à 40 kHz,
- Taille de l'orifice : 100 micromètres (2000) pour éviter à la buse de se boucher,
- Nombre de buses par tête d'impression : 1000 (pour augmenter les vitesses).
Applications
Le jet d'encre est le seul procédé d'impression sans contact. Cela lui permet d'imprimer sur divers objets.
La bureautique
L'application la plus populaire du jet d'encre est la bureautique (Small Office - Home Office ou SOHO). L'encre utilisée est généralement à base d'eau pour des raisons environnementales évidentes. Le procédé utilisé est la goutte à la demande (Drop On Demand ou DOD), ce qui permet d'avoir une bonne qualité d'image mais des vitesses moindres qu'en CIJ.
Epreuvage
Avant d'imprimer sur une presse offset ou autre (Héliogravure, flexographie...), on teste généralement l'imprimé sur une flasheuse. Cela permet alors d'avoir une idée du rendu final. L'épreuvage est faite en jet d'encre DOD, qui donne de très bons résultats en terme de qualité.
Grande laize
Le jet d'encre est le seul procédé permettant d'imprimer de grandes laizes (largeurs). Actuellement, les laizes maximales sont de 5 m. Le jet d'encre grande laize permet d'imprimer de grandes affiches pour des expositions, cacher des échafaudages... De plus, ces affiches étant généralement uniques, il est impossible de les imprimer avec les procédés classiques. La technologie utilisée est généralement du jet d'encre DOD avec une encre à séchage UV, ce qui procure plus de résistance à l'encre (tenue à la lumière, résistance à l'abrasion...)
Le jet d'encre grand laize s'intéresse également à l'impression des affiches d'abris-bus, actuellement imprimées en sérigraphie.
Textile
Les textiles sont généralement imprimés en sérigraphie, sublimation thermique ou transfert. Le jet d'encre se positionne également sur le marché. Il a l'avantage d'être très flexible sur le design, d'avoir une bonne réactivité, d'être simple à l'emploi et d'avoir un bonne qualité d'image. Par contre sa vitesse est lente, les coûts élevés (90 à 230 € le litre) et les machines, conçues pour le papier, ne sont pas encore adaptées au textile.
Encres conductrices
Un nouveau marché se développe dans le domaine de l’impression, il consiste à déposer divers matériaux conducteurs, appelés encres conductrices. Elles sont composées de particules métalliques ou de polymères conducteurs.
Cela permet d'imprimer des étiquettes RFID (Radio Frequency IDentification), étiquettes intelligentes qui améliorent la traçabilité des produits. Elles sont souvent comparées au code barre mais ne nécéssitent pas d'être visibles pour être lues. Pour qu'elles se développent, il faut cependant arriver à diminuer les coûts de production et mettre au point une standardisation, car les fréquences changent selon les pays.
Les circuits imprimés sont actuellement réalisés par photolithographie (photo-imaging) ou par sérigraphie (screen-printing). La technologie jet d'encre peut également imprimer des circuits imprimés. La qualité est moins bonne qu'avec les procédés classiques mais le coût est bien inféreur et la pollution moindre.
Marquage
Le CIJ est généralement utilisé pour le marquage des produits pour sa vitesse d'impression. En alimentaire, l'encre utilisée est à base d'alcool qui donne un séchage rapide. Les encres utilisées en conserveries doivent également être résistante aux traitements (stérilisation à la vapeur sous pression à 125°C pendant 25 min) Le marquage est également présent dans l'automobile, l'électronique, l'industrie du câble, la construction aéronautique...
L'impression personnalisée
En tant que procédé numérique, le jet d'encre permet de changer le design à chaque imprimé. Il peut donc s'attaquer au marché de l'impression personnalisée. On en voit bon nombre dans les publicités mais il devient possible de commander du vin avec un étiquette à son effigie, avoir des skis uniques...