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喷墨范围和规模不断发展,喷头制造商有什么创新与回应?

2021-07-27  来源:全球印刷与包装工业  浏览:799  0人参与评论
摘要: 在提供成功的喷墨数字印刷时,需要多种组件的组合,其核心是喷头。

在提供成功的喷墨数字印刷时,需要多种组件的组合,其核心是喷头。Meteor Inkjet技术销售和营销经理大卫·希思指出:“如今有大量令人眼花缭乱的喷头可以满足各种应用要求。喷头的选择对于确保合适的系统性能至关重要,但也有几个相关因素需要考虑。通常,应用定义了基材,所需的印刷性能将限制流体/油墨的特性。从根本上说,喷头的架构必须支持流体和最终性能以及印刷质量要求。”

其中一个考虑因素是水性油墨和化学品的不断进步。鉴于包装和数字包装印刷的发展,UV化学品带来了许多挑战和障碍,这些挑战和障碍可能尚未被证明是难以克服的障碍。因此,在应用范围、工艺和技术进步的推动下,水基/水性化学品正在脱颖而出。

赛尔喷头业务部总经理格雷厄姆·特威代尔指出:“在喷墨领域,人们对有色水性油墨的兴趣日益浓厚显然是一个重要趋势,特别是当用户希望减少对环境的影响和VOC的使用时。因此,我们看到水性油墨变得越来越重要,我们的ImagineX散装平台将推动性能的逐步变化,能够处理所有类型的油墨,包括水性油墨。”

Actega Terra数字技术公司项目开发经理安德烈·萨利介绍了UV和水性油墨之间的根本区别在于它们的固化机制。UV化学在很大程度上依赖于交联,从而导致固化油墨层具有很强的机械和化学耐受性。使用水性油墨时,水会通过加热和/或红外光照射被驱除。“在整个印刷机设计中需要考虑这种物理干燥机制,尤其是在喷头维护方面,以避免喷嘴中或喷嘴上的油墨干燥。”

Seiko Instruments (SII)与Actega有一个正在进行的项目,该项目开发了一种光泽的水性套印上光,用于通过SII的 RC1536喷头。Adphos 的近红外 (NIR) 干燥系统对此进行了补充,并让IdeeGo制造了一种小型卷筒印刷机,该印刷机使用喷墨技术有选择地、精确地将水性上光印刷到预印卷材上。

赛尔的水性喷头正在进入开发的alpha试验阶段,尽管特威代尔说,“水性油墨对喷墨印刷提出了挑战。水相对易挥发,控制蒸发过程和避免潜在喷嘴堵塞的需要是其使用和新喷头开发的关键。解决此问题的一种方法是在油墨化学中添加湿润剂。然而,虽然这确实阻止了油墨在喷头内蒸发,但一旦油墨被印刷出来,它也需要延长干燥时间和能源使用。”

当流体在喷嘴中或喷嘴板上时,另一种克服过早干燥和固化的方法是使用再循环。京瓷企业印刷设备集团欧洲部门经理尾上龙太确认,“快干油墨需要适用于各种介质。在喷头的研发过程中,以及在印刷机的开发过程中,都必须考虑对喷嘴表面和流道的影响。这导致了循环喷头的发展,从而有效地保持流体移动,从而防止喷嘴闲置时变干。”

富士胶片Dimatix的高级产品经理大卫·格罗斯说:“喷头架构正在不断发展,以匹配更快的系统速度和更快的干燥油墨。当油墨想要干燥时,较快干燥的油墨会导致喷嘴不启动。如何阻止这种情况发生?喷嘴处的再循环是我们使用桑巴所做的一种方式,因为它可以使喷嘴出口处的油墨保持新鲜。集成商需要回答的另一个重要问题是喷头能否跟上印刷速度?这归结为喷头本身的设计,也归结为整体喷头架构,以向喷头充分供应油墨,管理整个喷头,以及油墨输送系统上游的压降和流动阻力。我们正在做很多事情管理通过喷头的压降,以优化并在高流量操作期间将微液面保持在正确位置的工作。”

Dimatix会仔细查看喷头的整体占空比通量或DUX,以确保整个喷头能够跟上流量。“这很重要,我们进行了大量测试和设计,以确保喷头能够跟上高速印刷的占空比。”其桑巴喷头的平行四边形设计也起到了一定作用,它保持了一个紧凑的印刷区域,从而实现了更小、更轻的纸张路径。桑巴喷头设计的另一个好处是,“所有喷嘴都在印刷杆上的同一区域喷射,因此通过喷嘴的气流是均匀的。喷头在杆中每个喷头的两侧都有末端喷嘴,气流会影响墨滴的飞行。使用桑巴喷头时,唯一的末端喷嘴位于杆的最末端。”

特威代尔补充道:“因此,油墨的持续移动至关重要,而赛尔独特的TF技术和喷头架构确保油墨始终在喷嘴板上移动。这减少了在水性油墨中添加湿润剂的需要或在两次使用之间盖住喷头的需要。此外,赛尔的超高粘度能力为开发新的水性油墨喷墨应用开辟了机会,因为它能够铺设比过去更广泛的材料。随着喷头和水性油墨化学的发展,推动它们在喷墨印刷机的更广泛应用中的使用,诸如增加的色域、不透明度和特殊效果等优势将变得显而易见。”

“喷头的架构决定了油墨再循环的实施情况,因此影响了该方法在当今广泛的印刷和喷射应用中带来好处的程度。TF技术减轻了蒸发的影响,因为喷嘴中的流体不断补充,并且流速很高,这对于水性油墨防止堵塞很重要。同样,对于UV油墨,喷嘴堵塞可以避免,特别是在重颜料油墨中,因为恒定的循环使喷嘴后面的油墨保持运动,并确保它们不断地准备使用。”SII Printek部门的销售主管伊兰普瓦拉说,“确保油墨以高流速连续移动非常重要,这防止颜料和颗粒沉降,防止喷嘴堵塞。”

这些喷头通常更耐用。通常由气泡或污染引起的故障喷嘴可以通过高流量再循环自动再生,从而确保长期可持续性,减少油墨消耗和浪费。除了防止干燥和沉淀,再循环技术通过以下方式实现更好的温度管理。尾上龙太指出,通过将温控油墨持续流入喷头来进行操作。更广泛的油墨类型容差也有一个好处,例如带有重颗粒的白色油墨。

萨利指出,油墨再循环对于整体印刷稳定性来说是一个优势,尤其是为了避免潜在的在水系统的喷嘴内干燥。然而,通过在非常小的通道内再循环而产生的剪切也会对油墨产生应力。具体而言,这些剪切力会导致流体粘度的变化或颗粒的团聚。油墨的这种老化可能会堵塞过滤器或喷嘴并缩短喷头寿命。因此,油墨在经过数周的再循环测试后必须表现出稳定的粘度和粒度分布。油墨的抗泡性也是一个需要牢记的重要参数,因为空气在再循环时可能会进入流体。然而,流体本身无法提供印刷系统的完全稳定性和可靠性。硬件和软件支持在项目的整体成功中起着至关重要的作用。

希思补充道,“除了围绕喷头的支撑系统的物理方面之外,喷头是如何被电动驱动和控制的。这项至关重要的任务,可以说是最难掌握的任务之一。发送到喷头的电波形是由专业驱动电子设备和软件生成的可变幅度的精确定时电压脉冲。该波形的形状取决于喷头的结构和流体的特性,例如溶剂成分、固体含量和粘度。优化喷头驱动波形会对系统性能产生巨大影响。”

对精细、数字控制的需求,能够在一系列喷射负载上产生具有优化脉冲的精确波形,这导致了驱动电子设备的发展越来越复杂。高速数据路径对于以包含大量印刷全可变数据的喷头的系统的物理印刷速度提供数据是必要的。巧妙的集成,以及减少喷头、电子设备、油墨供应和干燥/固化硬件的尺寸和质量对于3D和直接成型印刷机越来越重要,尤其是那些使用移动而不是静态喷头的印刷机。


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