喷墨印刷机的墨水空排出技术

2015-04-22王恒印孙莎周建佳蒋中立马玉平

印刷技术·数字印艺 2015年3期

王恒印+孙莎+周建佳+蒋中立+马玉平

据史密瑟斯？派诺公司最新的调查研究显示，全球喷墨印刷市场将在2014～2019年保持高速增长，年均增长率将保持在12.7%左右。喷墨印刷作为一项能够明显降低短版印刷和按需印刷成本的技术，能够为印刷企业带来很多新的机会，已经被广泛应用。然而在印刷过程中，喷墨头容易出现各种问题，影响喷墨印刷质量。在此，本文将介绍墨水空排出技术，其因能大大降低喷墨头的故障率，而引起喷墨印刷供应商的关注。

喷墨头经常出现的故障

喷墨印刷机在使用过程中，喷墨头容易出现以下问题。

①当喷墨头长时间不使用时，墨水中溶剂的蒸发将会导致墨水增黏，增黏后的墨水将会影响喷墨液滴的形成，甚至堵塞喷墨头。

②喷墨头长期暴露于空气中，空气中的各种粉尘颗粒以及喷墨印刷纸张产生的粉屑等都容易吸附在喷墨头附近，或者与喷墨头内的墨水混合，从而导致喷墨不良甚至堵塞喷墨头。

③高速喷墨过程中压力室内部容易形成气泡，抵消喷射压力，从而难以形成所需要的喷射压力，同时，气泡聚积在喷墨头附近，也会影响墨滴的喷出。

上述问题都会导致喷墨印刷过程中的喷墨墨滴排出故障，从而影响喷墨印刷质量。目前，喷墨墨滴排出故障的防止与恢复手段主要有墨水空排出技术、盖帽抽吸技术、清洗液冲洗技术、液体在喷墨头附近的突出技术。其中，墨水空排出技术因操作方便且具有可在喷墨印刷的间隙完成等优点而被广泛应用。

墨水空排出技术

墨水空排出技术是指在喷墨印刷机的非印刷期间，或者印刷期间已印刷了规定时间、印数后针对墨水增黏的时间阈值在维护位置执行全部喷墨头的喷墨墨滴排出操作，由此排出增黏了的墨水、杂质、气泡等，以防止喷墨头堵塞。

1.墨水空排出技术的发展

卡西欧计算机股份有限公司（CASIO COMPUTER CO LTD）申请的公开号为JPS48-66737 A的专利，公开了通过检查喷墨头的工作状态，在喷墨头不执行印刷期间，采用计时器控制，周期性的执行非印刷的墨水喷出操作，以防止喷墨头堵塞的墨水空排出技术。该公司同日申请的公开号为JPS48-66736 A的专利公开了通过检查喷墨头的工作状态，在喷墨头不执行印刷期间，采用计时器定时执行非印刷的墨水喷出操作，以防止喷墨头堵塞的墨水空排出技术。这两种墨水空排出技术均采用废墨接收器接收非印刷期间喷出的墨水。然而，通过检查喷墨头是否执行印刷，对于不执行印刷的喷墨头执行定时或者周期性的防止喷墨头堵塞的预喷射，适合采用单个喷墨头的喷墨印刷机。当喷墨头数量为多个排列时，由于不同的喷墨头执行印刷的时间不一定相同，因此，上述方式不再适合。

小西六（柯尼卡的前身）写真工业株式会社申请的公开号为JPS54-9928 A的专利，公开的技术为：在偏离印刷位置处设置防止印刷故障的预喷射的维护位置，通过位置检测器检测到喷墨头位于维护位置时，输入执行使所有喷墨头预喷射的操作，同时采用计时器对喷墨头处在维护位置处执行预防性喷射的时间间隔进行计时，根据该计时器的计时，执行预定时间段的预喷射。预喷射的间隔时间段可以根据周围环境条件（温度、湿度等）的不同设置为不同的时间范围。

佳能公司申请的公开号为JPS63-260450 A的专利，分析了环境温度、湿度等对墨水蒸发情况的影响，通过在喷墨记录装置中配备环境温度和湿度检测装置、喷墨头温度检测装置，检测环境温湿度以及喷墨头温度，将墨水基于环境温度、湿度和喷墨头温度变黏的时间阈值，作为在维护位置执行防止堵塞的预喷射的时间差。

然而，通过喷射的方式进行非印刷期间的墨水防堵塞喷射，会因大量墨水的喷出，造成墨水的极大浪费。为了解决上述问题，精工爱普生株式会社申请的公开号为JPS63-256452 A的专利，在维护位置处设置了盖帽保持位置和预喷射位置，不执行印刷时，喷墨头位于盖帽保持位置，通过盖帽与喷墨头的贴附，防止墨水在喷墨头内干燥；执行印刷时，喷墨头首先从盖帽处移动到印刷位置进行印刷，并采用计时器进行计时，当印刷了预定时间后，喷墨头移动到预喷射位置执行防止喷墨头堵塞的预喷射。执行完预喷射后，喷墨头从预喷射位置移动到离预喷射位置最近的印刷位置继续印刷。该方式通过设置盖帽部件对喷墨头的覆盖，有效防止了墨水中溶剂挥发造成的墨水变黏以及灰尘在喷墨头附近的积聚。该技术的推出表明墨水空排出技术逐步趋于成熟。

2.墨水空排出技术专利申请分析

涉及墨水空排出技术的专利主要分布在CPC分类号B41J2/16526和FT分类号2C056/EC54下，在SIPOABS数据库下通过对CPC分类号B41J2/16526进行重点检索，并利用FT分类号2C056/ EC54进行补充检索，筛选得到墨水空排出技术专利申请687件，下面以此作为分析数据。

（1）区域分布

图1为墨水空排出技术专利申请人区域分布情况。从中可以看出，墨水空排出技术专利申请人主要分布在日本和美国，申请量分别为351件和153件，占到申请量总额的51.1%、22.3%，这主要是由日本和美国在喷墨印刷领域的地位所决定的。接下来分别是欧洲（不含德国）和德国，分别为26件和24件。而我国在该领域几乎是空白，这和我国喷墨印刷技术起步发展较晚、技术相对落后相关。

（2）时间分布

进入21世纪以后，喷墨印刷技术进入快速发展期，同时为喷墨印刷技术提供维护支撑的墨水空排出技术也逐步进入发展期。图2显示了墨水空排出技术专利申请时间分布情况。从中可以看出，除2004年外，墨水空排出技术专利申请量自2002年起逐年上升，2002年申请量为21个，2010年申请量为108个，表明墨水空排出技术在2010年发展达到顶峰；自2011年起，墨水空排出技术专利申请量逐年减少，2012年申请量为28个， 2013年申请量为12个（除2013年尚未公开的专利申请外），年申请量逐步下降，表明墨水空排出技术已逐步趋于成熟。

（3）主要申请人分析

图3显示了墨水空排出技术专利申请人情况。从中可以看出，在申请人方面，爱普生、兄弟、佳能、惠普、施乐、理光等公司是墨水空排出技术专利的主要申请人，其墨水空排出技术专利申请量占据了整个墨水空排出技术专利申请量的50%以上，其中以爱普生、兄弟和佳能这三家公司为前三甲，申请量所占份额分别为15%、12%和11%。众所周知，爱普生、兄弟和佳能公司也是喷墨印刷领域的主要技术提供商，走在喷墨印刷技术前沿。