在提供成功的噴墨數(shù)字印刷時(shí)，需要多種組件的組合，其核心是噴頭。Meteor Inkjet技術(shù)銷售和營(yíng)銷經(jīng)理大衛(wèi)·希思指出：“如今有大量令人眼花繚亂的噴頭可以滿足各種應(yīng)用要求。噴頭的選擇對(duì)于確保合適的系統(tǒng)性能至關(guān)重要，但也有幾個(gè)相關(guān)因素需要考慮。通常，應(yīng)用定義了基材，所需的印刷性能將限制流體/油墨的特性。從根本上說(shuō)，噴頭的架構(gòu)必須支持流體和最終性能以及印刷質(zhì)量要求。”
其中一個(gè)考慮因素是水性油墨和化學(xué)品的不斷進(jìn)步。鑒于包裝和數(shù)字包裝印刷的發(fā)展，UV化學(xué)品帶來(lái)了許多挑戰(zhàn)和障礙，這些挑戰(zhàn)和障礙可能尚未被證明是難以克服的障礙。因此，在應(yīng)用范圍、工藝和技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)下，水基/水性化學(xué)品正在脫穎而出。
賽爾噴頭業(yè)務(wù)部總經(jīng)理格雷厄姆·特威代爾指出：“在噴墨領(lǐng)域，人們對(duì)有色水性油墨的興趣日益濃厚顯然是一個(gè)重要趨勢(shì)，特別是當(dāng)用戶希望減少對(duì)環(huán)境的影響和VOC的使用時(shí)。因此，我們看到水性油墨變得越來(lái)越重要，我們的ImagineX散裝平臺(tái)將推動(dòng)性能的逐步變化，能夠處理所有類型的油墨，包括水性油墨。”
Actega Terra數(shù)字技術(shù)公司項(xiàng)目開(kāi)發(fā)經(jīng)理安德烈·薩利介紹了UV和水性油墨之間的根本區(qū)別在于它們的固化機(jī)制。UV化學(xué)在很大程度上依賴于交聯(lián)，從而導(dǎo)致固化油墨層具有很強(qiáng)的機(jī)械和化學(xué)耐受性。使用水性油墨時(shí)，水會(huì)通過(guò)加熱和/或紅外光照射被驅(qū)除。“在整個(gè)印刷機(jī)設(shè)計(jì)中需要考慮這種物理干燥機(jī)制，尤其是在噴頭維護(hù)方面，以避免噴嘴中或噴嘴上的油墨干燥。”
Seiko Instruments (SII)與Actega有一個(gè)正在進(jìn)行的項(xiàng)目，該項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了一種光澤的水性套印上光，用于通過(guò)SII的 RC1536噴頭。Adphos 的近紅外 (NIR) 干燥系統(tǒng)對(duì)此進(jìn)行了補(bǔ)充，并讓IdeeGo制造了一種小型卷筒印刷機(jī)，該印刷機(jī)使用噴墨技術(shù)有選擇地、精確地將水性上光印刷到預(yù)印卷材上。
賽爾的水性噴頭正在進(jìn)入開(kāi)發(fā)的alpha試驗(yàn)階段，盡管特威代爾說(shuō)，“水性油墨對(duì)噴墨印刷提出了挑戰(zhàn)。水相對(duì)易揮發(fā)，控制蒸發(fā)過(guò)程和避免潛在噴嘴堵塞的需要是其使用和新噴頭開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。解決此問(wèn)題的一種方法是在油墨化學(xué)中添加濕潤(rùn)劑。然而，雖然這確實(shí)阻止了油墨在噴頭內(nèi)蒸發(fā)，但一旦油墨被印刷出來(lái)，它也需要延長(zhǎng)干燥時(shí)間和能源使用。”
當(dāng)流體在噴嘴中或噴嘴板上時(shí)，另一種克服過(guò)早干燥和固化的方法是使用再循環(huán)。京瓷企業(yè)印刷設(shè)備集團(tuán)歐洲部門經(jīng)理尾上龍?zhí)_認(rèn)，“快干油墨需要適用于各種介質(zhì)。在噴頭的研發(fā)過(guò)程中，以及在印刷機(jī)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，都必須考慮對(duì)噴嘴表面和流道的影響。這導(dǎo)致了循環(huán)噴頭的發(fā)展，從而有效地保持流體移動(dòng)，從而防止噴嘴閑置時(shí)變干。”
富士膠片Dimatix的高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理大衛(wèi)·格羅斯說(shuō)：“噴頭架構(gòu)正在不斷發(fā)展，以匹配更快的系統(tǒng)速度和更快的干燥油墨。當(dāng)油墨想要干燥時(shí)，較快干燥的油墨會(huì)導(dǎo)致噴嘴不啟動(dòng)。如何阻止這種情況發(fā)生？噴嘴處的再循環(huán)是我們使用桑巴所做的一種方式，因?yàn)樗梢允箛娮斐隹谔幍挠湍３中迈r。集成商需要回答的另一個(gè)重要問(wèn)題是噴頭能否跟上印刷速度？這歸結(jié)為噴頭本身的設(shè)計(jì)，也歸結(jié)為整體噴頭架構(gòu)，以向噴頭充分供應(yīng)油墨，管理整個(gè)噴頭，以及油墨輸送系統(tǒng)上游的壓降和流動(dòng)阻力。我們正在做很多事情管理通過(guò)噴頭的壓降，以優(yōu)化并在高流量操作期間將微液面保持在正確位置的工作。”
Dimatix會(huì)仔細(xì)查看噴頭的整體占空比通量或DUX，以確保整個(gè)噴頭能夠跟上流量。“這很重要，我們進(jìn)行了大量測(cè)試和設(shè)計(jì)，以確保噴頭能夠跟上高速印刷的占空比。”其桑巴噴頭的平行四邊形設(shè)計(jì)也起到了一定作用，它保持了一個(gè)緊湊的印刷區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)了更小、更輕的紙張路徑。桑巴噴頭設(shè)計(jì)的另一個(gè)好處是，“所有噴嘴都在印刷桿上的同一區(qū)域噴射，因此通過(guò)噴嘴的氣流是均勻的。噴頭在桿中每個(gè)噴頭的兩側(cè)都有末端噴嘴，氣流會(huì)影響墨滴的飛行。使用桑巴噴頭時(shí)，唯一的末端噴嘴位于桿的最末端。”
特威代爾補(bǔ)充道：“因此，油墨的持續(xù)移動(dòng)至關(guān)重要，而賽爾獨(dú)特的TF技術(shù)和噴頭架構(gòu)確保油墨始終在噴嘴板上移動(dòng)。這減少了在水性油墨中添加濕潤(rùn)劑的需要或在兩次使用之間蓋住噴頭的需要。此外，賽爾的超高粘度能力為開(kāi)發(fā)新的水性油墨噴墨應(yīng)用開(kāi)辟了機(jī)會(huì)，因?yàn)樗軌蜾佋O(shè)比過(guò)去更廣泛的材料。隨著噴頭和水性油墨化學(xué)的發(fā)展，推動(dòng)它們?cè)趪娔∷C(jī)的更廣泛應(yīng)用中的使用，諸如增加的色域、不透明度和特殊效果等優(yōu)勢(shì)將變得顯而易見(jiàn)。”
“噴頭的架構(gòu)決定了油墨再循環(huán)的實(shí)施情況，因此影響了該方法在當(dāng)今廣泛的印刷和噴射應(yīng)用中帶來(lái)好處的程度。TF技術(shù)減輕了蒸發(fā)的影響，因?yàn)閲娮熘械牧黧w不斷補(bǔ)充，并且流速很高，這對(duì)于水性油墨防止堵塞很重要。同樣，對(duì)于UV油墨，噴嘴堵塞可以避免，特別是在重顏料油墨中，因?yàn)楹愣ǖ难h(huán)使噴嘴后面的油墨保持運(yùn)動(dòng)，并確保它們不斷地準(zhǔn)備使用。”SII Printek部門的銷售主管伊蘭普瓦拉說(shuō)，“確保油墨以高流速連續(xù)移動(dòng)非常重要，這防止顏料和顆粒沉降，防止噴嘴堵塞。”
這些噴頭通常更耐用。通常由氣泡或污染引起的故障噴嘴可以通過(guò)高流量再循環(huán)自動(dòng)再生，從而確保長(zhǎng)期可持續(xù)性，減少油墨消耗和浪費(fèi)。除了防止干燥和沉淀，再循環(huán)技術(shù)通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)更好的溫度管理。尾上龍?zhí)赋?，通過(guò)將溫控油墨持續(xù)流入噴頭來(lái)進(jìn)行操作。更廣泛的油墨類型容差也有一個(gè)好處，例如帶有重顆粒的白色油墨。
薩利指出，油墨再循環(huán)對(duì)于整體印刷穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)是一個(gè)優(yōu)勢(shì)，尤其是為了避免潛在的在水系統(tǒng)的噴嘴內(nèi)干燥。然而，通過(guò)在非常小的通道內(nèi)再循環(huán)而產(chǎn)生的剪切也會(huì)對(duì)油墨產(chǎn)生應(yīng)力。具體而言，這些剪切力會(huì)導(dǎo)致流體粘度的變化或顆粒的團(tuán)聚。油墨的這種老化可能會(huì)堵塞過(guò)濾器或噴嘴并縮短噴頭壽命。因此，油墨在經(jīng)過(guò)數(shù)周的再循環(huán)測(cè)試后必須表現(xiàn)出穩(wěn)定的粘度和粒度分布。油墨的抗泡性也是一個(gè)需要牢記的重要參數(shù)，因?yàn)榭諝庠谠傺h(huán)時(shí)可能會(huì)進(jìn)入流體。然而，流體本身無(wú)法提供印刷系統(tǒng)的完全穩(wěn)定性和可靠性。硬件和軟件支持在項(xiàng)目的整體成功中起著至關(guān)重要的作用。
希思補(bǔ)充道，“除了圍繞噴頭的支撐系統(tǒng)的物理方面之外，噴頭是如何被電動(dòng)驅(qū)動(dòng)和控制的。這項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)，可以說(shuō)是最難掌握的任務(wù)之一。發(fā)送到噴頭的電波形是由專業(yè)驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備和軟件生成的可變幅度的精確定時(shí)電壓脈沖。該波形的形狀取決于噴頭的結(jié)構(gòu)和流體的特性，例如溶劑成分、固體含量和粘度。優(yōu)化噴頭驅(qū)動(dòng)波形會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生巨大影響。”
對(duì)精細(xì)、數(shù)字控制的需求，能夠在一系列噴射負(fù)載上產(chǎn)生具有優(yōu)化脈沖的精確波形，這導(dǎo)致了驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備的發(fā)展越來(lái)越復(fù)雜。高速數(shù)據(jù)路徑對(duì)于以包含大量印刷全可變數(shù)據(jù)的噴頭的系統(tǒng)的物理印刷速度提供數(shù)據(jù)是必要的。巧妙的集成，以及減少噴頭、電子設(shè)備、油墨供應(yīng)和干燥/固化硬件的尺寸和質(zhì)量對(duì)于3D和直接成型印刷機(jī)越來(lái)越重要，尤其是那些使用移動(dòng)而不是靜態(tài)噴頭的印刷機(jī)。
