壓電式噴頭打印質量下滑原因分析

王 遠，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

噴墨技術目前的應用越來越廣泛，使用噴墨設備的客戶也越來越多。一般情況下，噴頭的打印質量會在各種因素的影響下，隨著使用時間的增多逐漸下降，不過也有些客戶在使用噴墨設備的過程中會發現噴頭的打印質量下降速度非常快，甚至某個時間點突然出現非常嚴重的打印質量問題。

筆者接觸的主要是壓電式噴頭，在日常使用和售后服務的過程中，曾遇到很多次噴頭打印質量迅速下降的問題。使用儀器對這些噴頭及配套的供墨系統進行檢測，一般就能分析出出現問題的原因。整理發現，雖然噴頭出現的問題類似，但引起打印質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 引起噴頭打印質量迅速下滑的各種因素

壓電式噴頭在保養得當的情況下可以穩定使用很長時間，打印質量的迅速惡化一般是由于操作或保養不當引起的，比如外部機械損傷、有害UV光線、供墨系統不兼容等。

2.1 外部機械損傷

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。某些噴頭的底板比如柯尼卡美能達和賽爾，是塑料材質的，比較脆弱，很容易產生機械劃傷，如果傷到噴孔，很可能會引起斜噴。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方面：

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

（2）承印物與噴頭相對運動過程中劃傷底板。不管是single pass還是掃描式的噴墨設備，打印過程中必然需要承印物和噴頭相對運動，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，運動過程中很容易出現剮蹭到噴頭底板的情況。

2.2 紫外線防護措施不完善

很多噴墨設備使用UV墨水，UV墨水在受到一定強度的紫外線照射后會迅速發生化學反應，從液體變為固體，并且固化后沒有有效的清理手段，一旦噴孔處出現墨滴固化現象，輕則引起斜噴，重則發生堵塞。所以UV噴墨設備都要求放置在不見太陽光的場所內，大多數客戶都很注重設備的工作環境，但實際上仍有很多設備的噴頭受到了紫外線的影響，這主要是設備運行期間造成的。

噴墨設備上的UV燈工作時可發出非常強烈的紫外線，以保證墨水瞬間固化。噴碼設備由于工作車速比較高，UV燈可以安裝在噴頭后30公分甚至更遠的位置，一般不會影響到噴頭。不過彩色噴墨設備一般速度較低，為了保證固化效果，一般在噴頭很近的位置安裝預固化或者最終固化裝置。某些設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墨水發生固化反應，如果不及時維護，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，左側噴孔完好，中部噴孔已堵塞，右側噴孔邊緣有一圈異物附著，這些異物實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，除了在設備制造時盡可能提高遮光效果，生產過程中應盡可能定時維護噴頭，即使噴頭底板上的墨水有固化趨勢，也能在其還未完全固化時將其擦除。

2.3 墨水及供墨系統

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，可發現左側的噴孔已有污染物堵塞了，墨滴很難噴出。右側的孔內也有一塊污染物堵塞了一半左右的孔，這時噴射出來的墨滴將會是斜噴的。

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

但是，供墨系統中都會標配過濾器，很多噴頭內部也自帶過濾網，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，容易沉淀、聚集；（2）換墨操作不規范，墨路未清洗干凈，不同墨水在噴頭內發生反應；（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）供墨系統某些部件的材質不合格，與墨水發生反應。

這些污染物通過濾網時尺寸可能還是很小的，有的是后期在儲墨腔、壓電腔、噴孔內與墨水和一些雜質起反應而生成大的污染物，故對于墨水原料的純度、墨路中部件兼容性、環境的空氣進入均要把好關，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，也很可能導致噴頭打印狀態嚴重惡化，以下列舉兩種常見的情況。

（1）長時間不開機，不維護。噴墨設備對日常維護的要求較高，一般要求每周至少出一次墨，以避免噴頭內墨水固化而引起噴孔堵塞。有的客戶在生產淡季時對設備疏于保養，長時間不維護噴頭，等再開機發現噴頭大面積斜噴堵頭卻為時已晚。所以，一定要堅持設備的日常維護，如果確定一段時期內沒有生產任務，可以將噴頭清洗后封裝起來。

（2）噴頭清洗操作不規范，長時間超聲波清洗，長時間清洗液浸泡。噴頭出現斜噴或堵頭后可通過清洗噴頭減輕甚至消除癥狀，但清洗操作時必須嚴格按照廠家的操作規程執行。沖洗壓力過大、長時間超聲波清洗、長時間使用清洗液浸泡都有可能起到反效果甚至對噴頭造成物理性損傷。

3 結語

噴墨設備給印刷帶來方便快捷的同時，對操作和維護的要求也高一些。上文涉及的各種因素都有可能引起壓電式噴頭的打印質量突然下滑，使用過程中必須嚴格遵照廠家的操作手冊，避免上文涉及的錯誤操作及有害因素，才能使噴頭長時間保持較好的打印狀態，進而得到穩定的產品印刷質量。