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数码印花机喷头的高过低会碰介质,过高会飞墨

发布时间:2017-07-21 16:50      来源:未知

            

很多人对喷墨印花中出现的一些问题,采取了很多措施还是得不到解决,感到十分困惑,便向具有不同专长的人士去请教和交流,而不同专长的人均会从自己擅长的角度出发给出一些分析和改进建议,我手头上正好有这方面的一些案例,觉得还是很有现实指导意义,故整理成文后供大家参考。

 

喷头高度超过2mm就有飞墨到底是什么原因?对于这一提问,看两位不同专长的人是如何回答的:

 

A:擅长墨水研发生产

B:擅长墨水应用

 

A:飞墨是什么?飞墨是一种现象或者说是一个结果,最明显是画面的边缘有不应该出现的杂点。飞墨产生的主要原因如下:

 

1、喷头高度过高。理论上超过5mm以上无法保证墨滴的飞行轨迹;

 

B:这个说法不正确。用螺旋打孔工艺制成的喷头,如松下喷头、富士的蓝宝石喷头,它在距介质5mm以上距离时也可以保证一定的飞行轨迹与落点。

 

2、喷射驱动波形设计不当。例如采用超过设定电压喷射,喷射出的墨滴大过设定值,墨滴容易断裂;

 

B:这点我认同。

 

3、喷头工厂设计墨滴喷射速度与喷头高度关系函数值。未来喷头都是7m/s 以上的速度为主流了,实现这种高速有的靠电压,有的靠脉冲宽度,有的靠喷射腔结构,其对应的设计高度不相同;个人觉得采用高电压的设计,飞墨情况会少些,例如EPSON~40V,Spectra~70V;

 

B:这个不认同。

 

其一,墨滴速度要高于7m/s大多数是由喷孔板加工工艺决定的,想要有高的墨滴速度对于加工成本会高些,但有些普通型喷头不一定要达到这个速度,但会有一个好的生产成本。

 

其二,高电压喷头飞墨少是不对的,过去把EPSON喷头、SPECTRA喷头用于分散及活性墨水时均有发生飞墨事件,大多数情况下是改良墨水后才会改变飞墨现象。按我的经验来看,改良墨水效果会更有效一点。

 

4、喷墨墨水配方中选用材料不当。例如树脂分子量过大,所需的喷射动能大,墨滴喷射出喷嘴后容易断裂,产生小墨滴,即画面有较多卫星点;

 

B:改良墨水有效,同意。至于如何改,是墨水专家要去研究的课题了。

 

5、墨水生产工艺缺陷。墨水颗粒径过大,喷射出来的墨滴速度达不到设计要求,形成错位、飘墨,产生飞墨;

 

B:这点不认同。对于活性墨水来说飞墨现象更为明显,这是染料墨水,谈不上颗粒大小。

 

6、墨水配方设计中物化指标与驱动波形不匹配。低表面张力~即墨滴容易断裂,高粘度墨水~墨滴容易断裂,各项理化指标和驱动波形设计没有对应开发。 

 

B:对于不同墨水,波形是要专门去匹配的。对于粘度与表张对墨水的影响,我在后面会作一个专门的分析和说明。

 

7、高速度、高精度是喷印发展的大趋势。喷头公司在严酷的竞争环境下,有将其合而为一的趋势,开发出各种可变点、灰度波形,对墨水的要求陡然上升了10级难度,要求墨水具有如下几个特点:

 

①、追从性极高。高速连续供墨~要求表张极低

 

B:这点说得不全面。对于高速喷印机器的供墨系统来说,表张极低不是一个办法,只有降低墨路的压损才是出路。对于供墨系统的设计我有专门论述文章可以参考。

 

②、触变性极高。自恢复力强~要求表张极高

 

B:这点说得不全面。触变性高不好,我们要求每种墨水不应大于5%。同时触变性与表面张力没有直接关系。同时目前很多墨水厂对于触变性的测试并没有进行,故对于触变性的指导也没有一个标准,我们以前的所制定的5%变化,也只是一个针对当时墨水厂所能做到的程度来定的,从目前的使用情况来看这个指标还是定低了。

 

③、色浓度极高。低覆盖率有高色彩表现性

 

B:浓度高对于墨水的稳定性有影响,这点对过滤系统及喷头堵头均是一个挑战,需要重新设计和选择相应的过滤方案来应对高浓度墨水的应用。

 

④、要求墨水在喷射过程中及喷头内部,表现的趋近牛顿流体。有微小的外力就流动,适合微微力形变~低粘度近乎于水

 

B:墨水本身就是要具有牛顿流体特性。而对于流体来说,要流过很小孔径时它有一个泡点值指标,在泡点值以下的流动称之为扩散流,以上则为整体流,因在喷头内墨水流动压力很小,而通道又很小,大多数情况下是呈扩散流特性。同时对于喷印墨滴小的喷头粘度不宜过高,只有大墨滴的喷头才会要求用到大粘度的墨水。

 

⑤、要求墨滴喷射出,落在画面上,有极好回弹性。不流动、不迁移、不扩散~高粘度趋势。这些都是互为矛盾,相对只能找平衡。

 

B:这点不说明问题。

 

⑥、单点墨滴越来越小3-6PL。相应的冲量/势能不足以客服小车横向移动的惯性牵引力,产生位移,造成飞墨;

 

B:这点说的不清晰。通常小墨滴半径小,它的表面张力就小点(拉普拉斯--凯尔文公式),过小的表张对于墨滴在空中飞行时容易破碎,只有加大墨水的表面张力,同时要调节波形与之匹配,不让墨滴速度过快而破碎。

对于小车移动时最大的动量在于加速度,通常不计势能。同时要达到好的墨滴定位效果,通常墨滴速度与小车移动速度要在一个合理的比值内就行(通常有1:4、1:6、1:8这三种状态来选择不同的打印效果)。

 

⑦、采用大小点的(理想状态只在理论上可实现)波形,根本无法形成稳定的喷射状态。墨滴忽大忽小,断裂几率超过70%,小墨滴飞出偏移几率大于80%,造成飞墨。

 

B:启用可变点时,对于大、中、小三种墨滴来说,在不同点火频率时的速度是不一样的。要尽可能找到三种墨滴相近速度时的频率点,才可作为它的最佳点火频率点(窗口点火频率),在实际走访和交流中发现很多工厂不知道如何去选定这些点。故需要懂行的人作一些指导。这三种墨滴的速度差异很大时,确实会产生飞墨现象,通常是最小墨滴更易发飘,故有些公司对于最小墨滴就不启用了。

 

⑧、测试过某公司提供不产生飞墨的水性热升华墨水的物理指标。粘度9.2cps,表张40-42单位,过滤性0.22PP滤膜过不动;

数据说明:粘度、颗粒径都不是减少卫星点的关键,高表面张力和是否有添加树脂才是关键。

 

B:对于提高表面张力是解决飞墨的一个措施,但不是唯一的。

 

⑨、高表面张力即是分子间作用力大。与喷射墨滴的断裂呈正相关系,高不易断,低易断;但弱溶剂型墨水的表张,以我所掌握的材料最高做到37单位;

 

B:我认同表张与断墨关系的分析。

 

⑩、是否选用树脂。我们弱溶剂墨水可以选用的树脂分子量最小在15000Mw,越高分子量的树脂喷射出喷嘴后越容易断裂产生卫星点;水性墨水增粘可选用甘油等多元醇(分子量几百以内),或者低分子量的丙烯酸树脂或乳液(分子量几千),喷射出的墨滴就不容易断裂了,可请水性墨水供应商提供相关数据来验证推理,我觉得是用甘油和增加色浓度来实现的。

 

B:树脂除了满足墨水基本的理化指标外,对于高频打印时墨水的表张与粘度影响很大。这点目前很多墨水厂均没有引起注意及去测试(主要是测试手段和方法没有,近期我走访了很多墨水生产厂,一旦讨论到这一话题均说是知道一点,但没有去做)。所以选用不同分子量的树脂,发现它对喷头在不同频率下打印的流畅性影响很大,也就在不同的高剪切力下,墨水的粘度及表张尽可能要变化小,这样才能保证墨滴的速度形状。

 

——进一步讨论——

 

A:卫星点的产生喷头设计占50%,墨水配方设计及品质占35%,三方配合做墨水曲线和驱动波形占15%。

 

B:我的观点有所不同,墨水方面占45%,喷头方面占35%,波形方面占20%。

 

问:同样喷头在使用过程中,用水性热升华墨水时基本没有卫星点,而用其它墨水时喷头与介质高度超过2mm就有飞墨,是墨水原因还是喷头原因?求解

 

B:分成如下几点来分析:

 

一、墨水原因

 

1、墨水的表面张力较低。

表面张力的大小直接影响喷墨墨水在打印时的流畅性及打印质量。

 

表面张力大,墨水不容易润湿喷头,易造成不润湿孔不喷墨。

 

表面张力小,静态时喷嘴边易挂墨,同时墨滴在空中飞行时墨滴易破碎,不能形成均匀稳定墨滴。打印过程中,墨滴容易出现拖尾巴现象,导致图像精细度下降。

 

墨滴形成和断裂时间与墨水表面张力成正比,与墨水的粘度和喷嘴直径成反比。

 

在图1中所示的墨滴表面张力较大,图2中的墨滴表面张力较低。当两种墨滴在空中飞行时,前者墨滴尾巴较后者短,同时后者的长尾巴在外界的干扰下极易发生破碎而产生飞墨。当飞行速度较高时,主墨滴也易发生破碎而产生更多的飞墨。

 

在飞行距离较短时,墨滴破碎量还较小,故飞墨现象就不明显。

 

如上所述,在用分散墨水时飞墨现象不明显。分散墨水通常表面张力较大,故它的飞墨现象就不易观察到。

 

 

2、粘度过低。

会造成墨滴尾巴过长,见图3所示。当墨滴在飞行中有扰动时这些长尾巴就成了飞墨。

 

二、波形原因

 

墨滴速度过高。墨滴速度高时墨滴柱明显变长,如图5中的墨滴长度要大于图4所示,同时形成的墨滴也相对较大。当墨水表面张力较低时,墨滴和液柱极易破碎而产生飞墨,这就是波形与喷头、墨水之间的匹配问题了。 

 

三、喷头本身问题

 

1、喷孔板加工不理想。

喷孔加工工艺是决定墨滴形状好坏的关键。所以对于喷头来说,孔圆度及垂直度等方面因素是影响到墨滴的准直度及墨滴在空中飞行多少距离后会产生发散的一个关键因素。

 

2、各喷孔间的干扰。

对于共享壁喷头来说这个互扰是较大的,特别对于小墨滴共享壁喷头来说会显得更为敏感。这点也是可以探讨的一个问题。


 

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