壓電式噴頭打印質(zhì)量下滑原因分析

王 遠(yuǎn)，劉中道

（南陽市樂凱華光印刷科技有限公司 河南 南陽 473000）

1 引言

噴墨技術(shù)目前的應(yīng)用越來越廣泛，使用噴墨設(shè)備的客戶也越來越多。一般情況下，噴頭的打印質(zhì)量會(huì)在各種因素的影響下，隨著使用時(shí)間的增多逐漸下降，不過也有些客戶在使用噴墨設(shè)備的過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)噴頭的打印質(zhì)量下降速度非常快，甚至某個(gè)時(shí)間點(diǎn)突然出現(xiàn)非常嚴(yán)重的打印質(zhì)量問題。

筆者接觸的主要是壓電式噴頭，在日常使用和售后服務(wù)的過程中，曾遇到很多次噴頭打印質(zhì)量迅速下降的問題。使用儀器對(duì)這些噴頭及配套的供墨系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，一般就能分析出出現(xiàn)問題的原因。整理發(fā)現(xiàn)，雖然噴頭出現(xiàn)的問題類似，但引起打印質(zhì)量迅速下滑的因素則有很多，下文將歸納一些常見的影響因素。

2 引起噴頭打印質(zhì)量迅速下滑的各種因素

壓電式噴頭在保養(yǎng)得當(dāng)?shù)那闆r下可以穩(wěn)定使用很長(zhǎng)時(shí)間，打印質(zhì)量的迅速惡化一般是由于操作或保養(yǎng)不當(dāng)引起的，比如外部機(jī)械損傷、有害UV光線、供墨系統(tǒng)不兼容等。

2.1 外部機(jī)械損傷

噴頭底板是噴頭的核心部件之一，它直接影響噴頭的打印狀態(tài)。某些噴頭的底板比如柯尼卡美能達(dá)和賽爾，是塑料材質(zhì)的，比較脆弱，很容易產(chǎn)生機(jī)械劃傷，如果傷到噴孔，很可能會(huì)引起斜噴。圖1是顯微鏡下的某噴頭底板，其中白色的線條即為劃痕。

圖1 有劃痕的噴頭底板Fig.1 Nozzle plate with Scratches

劃痕的來源主要有兩個(gè)方面：

（1）擦拭噴頭引起的劃傷。噴頭在日常維護(hù)時(shí)免不了要用布擦拭噴頭底板，如果擦拭時(shí)用力過大或者布的材質(zhì)過硬，都有可能劃傷底板。所以必須嚴(yán)格按照廠家的操作手冊(cè)進(jìn)行維護(hù)，購買符合要求的擦拭布。

（2）承印物與噴頭相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中劃傷底板。不管是single pass還是掃描式的噴墨設(shè)備，打印過程中必然需要承印物和噴頭相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而噴頭底板一般情況下距離承印物表面只有1mm左右，如果承印物表面平整度不好，運(yùn)動(dòng)過程中很容易出現(xiàn)剮蹭到噴頭底板的情況。

2.2 紫外線防護(hù)措施不完善

很多噴墨設(shè)備使用UV墨水，UV墨水在受到一定強(qiáng)度的紫外線照射后會(huì)迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從液體變?yōu)楣腆w，并且固化后沒有有效的清理手段，一旦噴孔處出現(xiàn)墨滴固化現(xiàn)象，輕則引起斜噴，重則發(fā)生堵塞。所以UV噴墨設(shè)備都要求放置在不見太陽光的場(chǎng)所內(nèi)，大多數(shù)客戶都很注重設(shè)備的工作環(huán)境，但實(shí)際上仍有很多設(shè)備的噴頭受到了紫外線的影響，這主要是設(shè)備運(yùn)行期間造成的。

噴墨設(shè)備上的UV燈工作時(shí)可發(fā)出非常強(qiáng)烈的紫外線，以保證墨水瞬間固化。噴碼設(shè)備由于工作車速比較高，UV燈可以安裝在噴頭后30公分甚至更遠(yuǎn)的位置，一般不會(huì)影響到噴頭。不過彩色噴墨設(shè)備一般速度較低，為了保證固化效果，一般在噴頭很近的位置安裝預(yù)固化或者最終固化裝置。某些設(shè)備的遮光措施不夠完善，印刷過程中可能有少量UV光線通過反射、散射等方式照射到噴頭底板，很可能引起噴孔處的UV墨水發(fā)生固化反應(yīng)，如果不及時(shí)維護(hù)，徹底固化后必然引起噴孔堵塞或斜噴。圖2為顯微鏡下的某噴頭底板，左側(cè)噴孔完好，中部噴孔已堵塞，右側(cè)噴孔邊緣有一圈異物附著，這些異物實(shí)際上就是固化的墨水。

圖2 部分噴孔被堵塞的噴頭底板Fig.2 Nozzle plate with blocked nozzles

為了避免這種情況出現(xiàn)，除了在設(shè)備制造時(shí)盡可能提高遮光效果，生產(chǎn)過程中應(yīng)盡可能定時(shí)維護(hù)噴頭，即使噴頭底板上的墨水有固化趨勢(shì)，也能在其還未完全固化時(shí)將其擦除。

2.3 墨水及供墨系統(tǒng)

噴頭是非常精密的部件，尤其是噴孔以及壓電腔，以KM1800i噴頭為例，噴孔直徑約為24微米。如果墨水中有超過24微米的顆粒，就很可能堵住噴孔。圖3是某KM1800i噴頭放大300倍后的噴頭底板，可發(fā)現(xiàn)左側(cè)的噴孔已有污染物堵塞了，墨滴很難噴出。右側(cè)的孔內(nèi)也有一塊污染物堵塞了一半左右的孔，這時(shí)噴射出來的墨滴將會(huì)是斜噴的。

圖3 放大300倍的噴頭底板Fig.3 Enlarge the nozzle plate 300 times

但是，供墨系統(tǒng)中都會(huì)標(biāo)配過濾器，很多噴頭內(nèi)部也自帶過濾網(wǎng)，為何沒有截住這些異物？這可能有多方面的原因，比如：

（1）墨水本身不合格或已變質(zhì)，容易沉淀、聚集；（2）換墨操作不規(guī)范，墨路未清洗干凈，不同墨水在噴頭內(nèi)發(fā)生反應(yīng)；（3）墨路部件逾期未清洗，過濾器等部件逾期未更換，不能有效過濾墨水；（4）供墨系統(tǒng)某些部件的材質(zhì)不合格，與墨水發(fā)生反應(yīng)。

這些污染物通過濾網(wǎng)時(shí)尺寸可能還是很小的，有的是后期在儲(chǔ)墨腔、壓電腔、噴孔內(nèi)與墨水和一些雜質(zhì)起反應(yīng)而生成大的污染物，故對(duì)于墨水原料的純度、墨路中部件兼容性、環(huán)境的空氣進(jìn)入均要把好關(guān)，這樣才能減少噴頭堵塞的情況。

2.4 其它因素

還有一些其它的因素，也很可能導(dǎo)致噴頭打印狀態(tài)嚴(yán)重惡化，以下列舉兩種常見的情況。

（1）長(zhǎng)時(shí)間不開機(jī)，不維護(hù)。噴墨設(shè)備對(duì)日常維護(hù)的要求較高，一般要求每周至少出一次墨，以避免噴頭內(nèi)墨水固化而引起噴孔堵塞。有的客戶在生產(chǎn)淡季時(shí)對(duì)設(shè)備疏于保養(yǎng)，長(zhǎng)時(shí)間不維護(hù)噴頭，等再開機(jī)發(fā)現(xiàn)噴頭大面積斜噴堵頭卻為時(shí)已晚。所以，一定要堅(jiān)持設(shè)備的日常維護(hù)，如果確定一段時(shí)期內(nèi)沒有生產(chǎn)任務(wù)，可以將噴頭清洗后封裝起來。

（2）噴頭清洗操作不規(guī)范，長(zhǎng)時(shí)間超聲波清洗，長(zhǎng)時(shí)間清洗液浸泡。噴頭出現(xiàn)斜噴或堵頭后可通過清洗噴頭減輕甚至消除癥狀，但清洗操作時(shí)必須嚴(yán)格按照廠家的操作規(guī)程執(zhí)行。沖洗壓力過大、長(zhǎng)時(shí)間超聲波清洗、長(zhǎng)時(shí)間使用清洗液浸泡都有可能起到反效果甚至對(duì)噴頭造成物理性損傷。

3 結(jié)語

噴墨設(shè)備給印刷帶來方便快捷的同時(shí)，對(duì)操作和維護(hù)的要求也高一些。上文涉及的各種因素都有可能引起壓電式噴頭的打印質(zhì)量突然下滑，使用過程中必須嚴(yán)格遵照廠家的操作手冊(cè)，避免上文涉及的錯(cuò)誤操作及有害因素，才能使噴頭長(zhǎng)時(shí)間保持較好的打印狀態(tài)，進(jìn)而得到穩(wěn)定的產(chǎn)品印刷質(zhì)量。