陶瓷噴墨打印機(jī)的結(jié)構(gòu)探討

邱根華

摘 要：本文主要探討了噴墨打印機(jī)的結(jié)構(gòu)，如：瓷磚輸送、噴頭系統(tǒng)、供墨系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及操作系統(tǒng)、 恒溫、恒濕、除塵系統(tǒng)、噴頭自動(dòng)清潔系統(tǒng)等。實(shí)踐證明，隨著陶瓷噴墨機(jī)不斷地投入使用，噴墨機(jī)的結(jié)構(gòu)及選件能否與墨水性能匹配以及能否生產(chǎn)出好的陶瓷產(chǎn)品將有直接的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：陶瓷；噴墨打印；構(gòu)造；探討

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)的陶機(jī)行業(yè)發(fā)展得非常迅速。筆者雖然沒(méi)有親身參與研發(fā)與生產(chǎn)，但一直在關(guān)注行業(yè)的發(fā)展。自2009年歐洲向我國(guó)開放了陶瓷噴墨技術(shù)后，“噴墨”這個(gè)詞在建陶行業(yè)中可以說(shuō)是個(gè)熱門的話題了。

當(dāng)今陶瓷噴墨打印機(jī)的迅速發(fā)展，在整個(gè)陶業(yè)中，早已無(wú)人不知曉，噴墨打印機(jī)到現(xiàn)在為止市場(chǎng)上已經(jīng)有超過(guò)十個(gè)品牌分別占有不同市場(chǎng)了，而如今每個(gè)品牌推出的時(shí)間各不一樣，設(shè)計(jì)的方向也是不一樣，然后不同品牌也有不同的豐富經(jīng)驗(yàn)。所以到現(xiàn)在，不同品牌的機(jī)器的外造型及整體結(jié)構(gòu)是不相同的。因此，給使用噴墨機(jī)的業(yè)內(nèi)人士帶來(lái)了一些壓力。但是噴墨機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成是固定不變的，筆者通過(guò)學(xué)習(xí)對(duì)噴墨設(shè)備做一次較詳細(xì)的了解與分析，希望能對(duì)相關(guān)朋友提供參考。

2 陶瓷噴墨打印機(jī)的結(jié)構(gòu)組成

2.1 瓷磚輸送

瓷磚的輸送主要由減速機(jī)、電機(jī)、送磚皮帶主動(dòng)輥筒、從動(dòng)輥筒，送磚平臺(tái)等組成。在皮帶的選擇方面，除了要求輥筒印花機(jī)皮帶具有高精度、高強(qiáng)度、耐溫性、耐疲勞等性能外。還要盡量選用抗溶劑能力強(qiáng)、范圍寬的皮帶（特別是表層）。其主要原因?yàn)閲娔珯C(jī)所用的墨水是由多組分的有機(jī)溶劑加無(wú)機(jī)色粉組成，不同品牌推出的墨水采用的溶劑是有所不同的，所以對(duì)皮帶的性能要求更嚴(yán)。如果在選擇時(shí)沒(méi)有考慮這幾方面的影響因素，將會(huì)很容易導(dǎo)致皮帶表面變形，進(jìn)而影響其精度，從而降低皮帶的使用壽命（正常一般為2～3年）。在平臺(tái)的設(shè)計(jì)方面，要求與輥筒機(jī)差不多具有平整、耐磨、耐腐蝕等特點(diǎn)。目前，不同的品牌的平臺(tái)設(shè)計(jì)有所不同，有的是直接使用原輥筒機(jī)的平臺(tái)（一般是不銹鋼）；有的是用鋼件焊接再機(jī)加工而成 ，前者輕巧美觀，后者穩(wěn)重可靠。

2.2 噴頭系統(tǒng)

噴頭是目前陶瓷噴墨打印機(jī)最核心、所占成本最高、技術(shù)含量最高的部件。由于數(shù)碼噴繪技術(shù)在陶瓷噴墨機(jī)出現(xiàn)前已經(jīng)在其他行業(yè)應(yīng)用多年。所以國(guó) 際上噴頭的種類很 多是很常見(jiàn)的，如：廣告畫、標(biāo)語(yǔ)機(jī)、寫真機(jī)、辦公用的噴墨機(jī)等都有使用。但由于陶瓷墨水的特殊性（之前的一般是有機(jī)墨水，密度低、分散性好）和陶瓷噴墨機(jī)的工作環(huán)境較惡劣，所以，不是所有噴頭都適用于陶瓷噴墨機(jī)。目前成功應(yīng)用于陶瓷打印機(jī)的噴頭品種不多，主要有英國(guó)的“賽爾”、美國(guó)的“北極星”、日本的“精工”三大品牌。“賽爾”是應(yīng)用最早的，“北極星”由于具有鋼結(jié)構(gòu)，易維護(hù)、高速、噴距長(zhǎng)、供貨足等優(yōu)點(diǎn)，近幾年也被不少的品牌應(yīng)用。在機(jī)器選用方面，“精工”與“賽爾”屬相似技術(shù)，但由于相比歐美產(chǎn)品它在歐洲的使用率較低，所以目前未被大量選用。由于追求大產(chǎn)量（每天單線一般5000～10000 m2），所以每臺(tái)陶瓷噴墨機(jī)所用的噴頭數(shù)量較多。如：350 mm寬的機(jī)器，標(biāo)準(zhǔn)四色選用“賽爾”時(shí)要用20個(gè)，選用“北極星”時(shí)要40多個(gè)。就目前的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，以上提到的幾種噴頭都是可用的，也各有一些優(yōu)缺點(diǎn)。而不管選用那種噴頭，科學(xué)維護(hù)是關(guān)鍵，否則會(huì)出現(xiàn)噴頭噴孔大量堵塞而作廢。這樣損失就很大（目前噴頭的終端價(jià)格一般為3～5萬(wàn)/個(gè)）。另一方面，噴頭的安裝方式也有兩種，其一是將所有噴頭安裝在同一個(gè)安裝板上；其二是將每個(gè)顏色的噴頭分別安裝在獨(dú)立的安裝板上，而且該安裝板可以獨(dú)立拉出皮帶外，以方便噴頭作人工清潔。

2.3 供墨系統(tǒng)

陶瓷噴墨機(jī)供墨系統(tǒng)的作用是給噴頭提供持續(xù)、穩(wěn)定均質(zhì)的墨水，確保噴頭工作的持續(xù)穩(wěn)定。它與輥筒印花機(jī)的供釉系統(tǒng)有相似的地方。它一般由儲(chǔ)存及攪拌桶、抽墨泵、外循環(huán)泵、墨盒、一級(jí)和二級(jí)過(guò)濾器、負(fù)壓系統(tǒng)、恒溫系統(tǒng)等組成。這主要是因?yàn)閲婎^的孔徑很小（微米級(jí)），為了噴射穩(wěn)定，墨水的黏度必須恒定；還需考慮到陶瓷墨水的溶劑與溶質(zhì)的比重差別很大，易沉淀等因素。同時(shí)，因?yàn)閲娍锥氯翘沾蓢娔珯C(jī)最重要的常見(jiàn)故障之一，所以一般來(lái)說(shuō)，供墨系統(tǒng)都設(shè)計(jì)成全封閉類型，以減少灰塵的進(jìn)入。另外值得注意的是，由于目前不同品牌的墨水所采用的溶劑品種不盡相同，所以，在選用墨水上機(jī)之前，必須要認(rèn)真做好供墨系統(tǒng)中與墨水接觸的管路、過(guò)濾器、供墨泵等部件與墨水相溶性的測(cè)試（具體做法在這不詳述）。以確保所用構(gòu)件不被墨水“溶掉”或降低其壽命以致堵塞噴頭，所以應(yīng)在使用前做好測(cè)試，并與墨水供應(yīng)商、設(shè)備制造商做好溝通。

2.4 控制系統(tǒng)及操作系統(tǒng)

控制系統(tǒng)的作用是實(shí)施輸送皮帶、噴頭、供墨系統(tǒng)等方面的綜合控制，使其按預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)同步運(yùn)行，噴射出精確的圖案。在本系統(tǒng)中，輸送皮帶的控制屬于很成熟的技術(shù)，在輥筒印花機(jī)中已有多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。而單個(gè)噴頭的控制技術(shù)在數(shù)碼噴繪行業(yè)應(yīng)用也十分成熟，供墨系統(tǒng)與傳統(tǒng)的數(shù)碼噴繪設(shè)備也較為相似。所以在這方面，因?yàn)閲?guó)內(nèi)有多年的數(shù)碼設(shè)備制造技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)可以供鑒，這些硬件和軟件技術(shù)早已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。所以，盡管起步晚，國(guó)產(chǎn)設(shè)備趕上進(jìn)口設(shè)備是必然的。而且比之前消化壓機(jī)、窖爐、輥筒機(jī)要快得多。在這需要說(shuō)明的是，噴墨打印機(jī)只是一個(gè)圖像的輸出（打印）設(shè)備。我們輸入什么數(shù)據(jù)（圖稿），它就會(huì)轉(zhuǎn)化成點(diǎn)噴出來(lái)。所以，要打出精美的圖案的前提是給機(jī)器輸入足夠精度和色彩的圖稿，否則再好的機(jī)器也沒(méi)辦法用一個(gè)不好的圖稿打出一個(gè)精美的圖案來(lái)。另外，噴墨機(jī)只會(huì)按預(yù)設(shè)的程序把墨水噴出來(lái)，它對(duì)燒成后的顏色是完全不負(fù)責(zé)任的。雖然我們可以通過(guò)做“ICC”把設(shè)計(jì)顏色與燒成顏色作校正處理，使兩者盡量接近，但陶瓷工藝的復(fù)雜性（坯體、釉料、施釉工藝、窖爐等的不穩(wěn)定性）比之前所有使用數(shù)碼噴繪設(shè)備的其它行業(yè)都難于掌握。

因此，盡管數(shù)碼噴墨機(jī)可以提供比其它印刷機(jī)器更可靠統(tǒng)一的圖案效果，但這并不等于保證可以提供穩(wěn)定的產(chǎn)品顏色和層次，還是需要用戶從原材料管理、設(shè)備管理、生產(chǎn)管理等各方面加強(qiáng)才能達(dá)到目的，特別是在一次燒成工藝或高溫?zé)傻纳a(chǎn)線上。

2.5 恒溫、恒濕、除塵系統(tǒng)

恒溫、恒濕、除塵系統(tǒng)設(shè)置的目的是為機(jī)器工作提供一個(gè)最適合其工作的環(huán)境，以減少噴頭外部引起的堵塞，以及使墨水噴頭等主要零件處于最佳的工作狀況，使機(jī)器長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行、不拉線。鑒于陶瓷車間的環(huán)境惡劣（高溫、濕度大、灰塵大），目前，幾乎所有噴墨機(jī)供應(yīng)商都要求用戶為其做一個(gè)與車間分隔的房間。據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)對(duì)于房間的要求主要是以下三點(diǎn)：正壓（可用外置風(fēng)機(jī)產(chǎn)生）； 恒溫恒濕（可安裝空調(diào)達(dá)到，一般要求室溫在25～30 ℃）； 防塵（可在進(jìn)噴墨房前安裝足夠的吹風(fēng)管給瓷坯“洗塵”、“去濕”）。為了減少對(duì)噴墨房環(huán)境的依賴，一般噴墨機(jī)也會(huì)設(shè)計(jì)有密封性較好的防塵罩，以防止外部灰塵落入機(jī)器噴射區(qū)域。有些品牌，如DURST、新景泰（彩神）還自帶了完善的內(nèi)部除塵、恒溫、恒濕系統(tǒng)，以減少外部環(huán)境變化對(duì)機(jī)器連續(xù)生產(chǎn)的影響，實(shí)際使用時(shí)延長(zhǎng)了清洗噴頭的間隔時(shí)間，效果良好。但無(wú)論如何，加強(qiáng)噴墨房的清潔管理都是十分重要的。

2.6 噴頭自動(dòng)清潔系統(tǒng)

由于灰塵無(wú)法完全清除，噴出的墨點(diǎn)有部分會(huì)“飛”起來(lái)粘附在噴頭的表面或掛積在附近機(jī)件上；噴頭內(nèi)部也有可能因長(zhǎng)時(shí)間使用而產(chǎn)生局部沉積使噴孔堵塞。所以定時(shí)的噴頭清潔是免不了的。為了減少人工清潔的勞動(dòng)強(qiáng)度，陶瓷噴墨機(jī)都設(shè)有自動(dòng)清潔系統(tǒng)，它一般由墨盤、墨盤輸送系統(tǒng)、刮片或吸咀、真空泵及管路等組成。可以自動(dòng)完成整個(gè)清潔過(guò)程，每次清潔需時(shí)5～10 min。而 清潔的間隔時(shí)間可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，使機(jī)器自動(dòng)執(zhí)行。一般短的1～2 h一次，長(zhǎng)的4～8 h一次。一般來(lái)說(shuō)圖稿噴墨量越大越易引起堵塞和掛墨，清潔的密度要越大。當(dāng)然延長(zhǎng)連續(xù)（不清洗噴頭）的工作時(shí)間，是一臺(tái)噴墨機(jī)的重要技術(shù)指標(biāo)，也是噴墨機(jī)產(chǎn)品的努力方向之一。這里需要補(bǔ)充的是，使用自動(dòng)清潔系統(tǒng)并不能確保噴頭完全恢復(fù)到不堵塞狀態(tài)，所以當(dāng)使用了自潔程序還有拉線時(shí)，一般只有用人工清潔或“壓墨”的方法補(bǔ)充。

3 結(jié)語(yǔ)

噴墨機(jī)的結(jié)構(gòu)及選件能否與墨水性能匹配以及能否生產(chǎn)出好的陶瓷產(chǎn)品有直接的關(guān)系。隨著陶瓷噴墨機(jī)不斷地投入使用，筆者認(rèn)為噴墨機(jī)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)方面將會(huì)趨于接近，而外觀將各具特色。而與之相關(guān)的不同品牌的陶瓷墨水性能也趨于相近，如果墨水的互換性更好，機(jī)器適應(yīng)墨水的能力將更強(qiáng)，更利于噴墨機(jī)的大面積普及，利于社會(huì)分工，利于陶瓷行業(yè)綜合成本的降低。