陶瓷噴墨打印機的結構探討

邱根華

摘 要：本文主要探討了噴墨打印機的結構，如：瓷磚輸送、噴頭系統、供墨系統、控制系統及操作系統、 恒溫、恒濕、除塵系統、噴頭自動清潔系統等。實踐證明，隨著陶瓷噴墨機不斷地投入使用，噴墨機的結構及選件能否與墨水性能匹配以及能否生產出好的陶瓷產品將有直接的關系。

關鍵詞：陶瓷；噴墨打印；構造；探討

1 引言

近年來，我國的陶機行業發展得非常迅速。筆者雖然沒有親身參與研發與生產，但一直在關注行業的發展。自2009年歐洲向我國開放了陶瓷噴墨技術后，“噴墨”這個詞在建陶行業中可以說是個熱門的話題了。

當今陶瓷噴墨打印機的迅速發展，在整個陶業中，早已無人不知曉，噴墨打印機到現在為止市場上已經有超過十個品牌分別占有不同市場了，而如今每個品牌推出的時間各不一樣，設計的方向也是不一樣，然后不同品牌也有不同的豐富經驗。所以到現在，不同品牌的機器的外造型及整體結構是不相同的。因此，給使用噴墨機的業內人士帶來了一些壓力。但是噴墨機的基本結構組成是固定不變的，筆者通過學習對噴墨設備做一次較詳細的了解與分析，希望能對相關朋友提供參考。

2 陶瓷噴墨打印機的結構組成

2.1 瓷磚輸送

瓷磚的輸送主要由減速機、電機、送磚皮帶主動輥筒、從動輥筒，送磚平臺等組成。在皮帶的選擇方面，除了要求輥筒印花機皮帶具有高精度、高強度、耐溫性、耐疲勞等性能外。還要盡量選用抗溶劑能力強、范圍寬的皮帶（特別是表層）。其主要原因為噴墨機所用的墨水是由多組分的有機溶劑加無機色粉組成，不同品牌推出的墨水采用的溶劑是有所不同的，所以對皮帶的性能要求更嚴。如果在選擇時沒有考慮這幾方面的影響因素，將會很容易導致皮帶表面變形，進而影響其精度，從而降低皮帶的使用壽命（正常一般為2～3年）。在平臺的設計方面，要求與輥筒機差不多具有平整、耐磨、耐腐蝕等特點。目前，不同的品牌的平臺設計有所不同，有的是直接使用原輥筒機的平臺（一般是不銹鋼）；有的是用鋼件焊接再機加工而成 ，前者輕巧美觀，后者穩重可靠。

2.2 噴頭系統

噴頭是目前陶瓷噴墨打印機最核心、所占成本最高、技術含量最高的部件。由于數碼噴繪技術在陶瓷噴墨機出現前已經在其他行業應用多年。所以國 際上噴頭的種類很 多是很常見的，如：廣告畫、標語機、寫真機、辦公用的噴墨機等都有使用。但由于陶瓷墨水的特殊性（之前的一般是有機墨水，密度低、分散性好）和陶瓷噴墨機的工作環境較惡劣，所以，不是所有噴頭都適用于陶瓷噴墨機。目前成功應用于陶瓷打印機的噴頭品種不多，主要有英國的“賽爾”、美國的“北極星”、日本的“精工”三大品牌。“賽爾”是應用最早的，“北極星”由于具有鋼結構，易維護、高速、噴距長、供貨足等優點，近幾年也被不少的品牌應用。在機器選用方面，“精工”與“賽爾”屬相似技術，但由于相比歐美產品它在歐洲的使用率較低，所以目前未被大量選用。由于追求大產量（每天單線一般5000～10000 m2），所以每臺陶瓷噴墨機所用的噴頭數量較多。如：350 mm寬的機器，標準四色選用“賽爾”時要用20個，選用“北極星”時要40多個。就目前的經驗來看，以上提到的幾種噴頭都是可用的，也各有一些優缺點。而不管選用那種噴頭，科學維護是關鍵，否則會出現噴頭噴孔大量堵塞而作廢。這樣損失就很大（目前噴頭的終端價格一般為3～5萬/個）。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安裝板上；其二是將每個顏色的噴頭分別安裝在獨立的安裝板上，而且該安裝板可以獨立拉出皮帶外，以方便噴頭作人工清潔。

2.3 供墨系統

陶瓷噴墨機供墨系統的作用是給噴頭提供持續、穩定均質的墨水，確保噴頭工作的持續穩定。它與輥筒印花機的供釉系統有相似的地方。它一般由儲存及攪拌桶、抽墨泵、外循環泵、墨盒、一級和二級過濾器、負壓系統、恒溫系統等組成。這主要是因為噴頭的孔徑很小（微米級），為了噴射穩定，墨水的黏度必須恒定；還需考慮到陶瓷墨水的溶劑與溶質的比重差別很大，易沉淀等因素。同時，因為噴孔堵塞是陶瓷噴墨機最重要的常見故障之一，所以一般來說，供墨系統都設計成全封閉類型，以減少灰塵的進入。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，在選用墨水上機之前，必須要認真做好供墨系統中與墨水接觸的管路、過濾器、供墨泵等部件與墨水相溶性的測試（具體做法在這不詳述）。以確保所用構件不被墨水“溶掉”或降低其壽命以致堵塞噴頭，所以應在使用前做好測試，并與墨水供應商、設備制造商做好溝通。

2.4 控制系統及操作系統

控制系統的作用是實施輸送皮帶、噴頭、供墨系統等方面的綜合控制，使其按預設的數據同步運行，噴射出精確的圖案。在本系統中，輸送皮帶的控制屬于很成熟的技術，在輥筒印花機中已有多年的應用經驗。而單個噴頭的控制技術在數碼噴繪行業應用也十分成熟，供墨系統與傳統的數碼噴繪設備也較為相似。所以在這方面，因為國內有多年的數碼設備制造技術和經驗可以供鑒，這些硬件和軟件技術早已達到國際先進水平。所以，盡管起步晚，國產設備趕上進口設備是必然的。而且比之前消化壓機、窖爐、輥筒機要快得多。在這需要說明的是，噴墨打印機只是一個圖像的輸出（打印）設備。我們輸入什么數據（圖稿），它就會轉化成點噴出來。所以，要打出精美的圖案的前提是給機器輸入足夠精度和色彩的圖稿，否則再好的機器也沒辦法用一個不好的圖稿打出一個精美的圖案來。另外，噴墨機只會按預設的程序把墨水噴出來，它對燒成后的顏色是完全不負責任的。雖然我們可以通過做“ICC”把設計顏色與燒成顏色作校正處理，使兩者盡量接近，但陶瓷工藝的復雜性（坯體、釉料、施釉工藝、窖爐等的不穩定性）比之前所有使用數碼噴繪設備的其它行業都難于掌握。

因此，盡管數碼噴墨機可以提供比其它印刷機器更可靠統一的圖案效果，但這并不等于保證可以提供穩定的產品顏色和層次，還是需要用戶從原材料管理、設備管理、生產管理等各方面加強才能達到目的，特別是在一次燒成工藝或高溫燒成的生產線上。

2.5 恒溫、恒濕、除塵系統

恒溫、恒濕、除塵系統設置的目的是為機器工作提供一個最適合其工作的環境，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，使機器長時間穩定運行、不拉線。鑒于陶瓷車間的環境惡劣（高溫、濕度大、灰塵大），目前，幾乎所有噴墨機供應商都要求用戶為其做一個與車間分隔的房間。據筆者的經驗對于房間的要求主要是以下三點：正壓（可用外置風機產生）； 恒溫恒濕（可安裝空調達到，一般要求室溫在25～30 ℃）； 防塵（可在進噴墨房前安裝足夠的吹風管給瓷坯“洗塵”、“去濕”）。為了減少對噴墨房環境的依賴，一般噴墨機也會設計有密封性較好的防塵罩，以防止外部灰塵落入機器噴射區域。有些品牌，如DURST、新景泰（彩神）還自帶了完善的內部除塵、恒溫、恒濕系統，以減少外部環境變化對機器連續生產的影響，實際使用時延長了清洗噴頭的間隔時間，效果良好。但無論如何，加強噴墨房的清潔管理都是十分重要的。

2.6 噴頭自動清潔系統

由于灰塵無法完全清除，噴出的墨點有部分會“飛”起來粘附在噴頭的表面或掛積在附近機件上；噴頭內部也有可能因長時間使用而產生局部沉積使噴孔堵塞。所以定時的噴頭清潔是免不了的。為了減少人工清潔的勞動強度，陶瓷噴墨機都設有自動清潔系統，它一般由墨盤、墨盤輸送系統、刮片或吸咀、真空泵及管路等組成。可以自動完成整個清潔過程，每次清潔需時5～10 min。而 清潔的間隔時間可以根據實際情況設置，使機器自動執行。一般短的1～2 h一次，長的4～8 h一次。一般來說圖稿噴墨量越大越易引起堵塞和掛墨，清潔的密度要越大。當然延長連續（不清洗噴頭）的工作時間，是一臺噴墨機的重要技術指標，也是噴墨機產品的努力方向之一。這里需要補充的是，使用自動清潔系統并不能確保噴頭完全恢復到不堵塞狀態，所以當使用了自潔程序還有拉線時，一般只有用人工清潔或“壓墨”的方法補充。

3 結語

噴墨機的結構及選件能否與墨水性能匹配以及能否生產出好的陶瓷產品有直接的關系。隨著陶瓷噴墨機不斷地投入使用，筆者認為噴墨機的結構細節方面將會趨于接近，而外觀將各具特色。而與之相關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，機器適應墨水的能力將更強，更利于噴墨機的大面積普及，利于社會分工，利于陶瓷行業綜合成本的降低。