压电式喷头打印质量下滑原因分析

王 远，刘中道

（南阳市乐凯华光印刷科技有限公司 河南 南阳 473000）

1 引言

喷墨技术目前的应用越来越广泛，使用喷墨设备的客户也越来越多。一般情况下，喷头的打印质量会在各种因素的影响下，随着使用时间的增多逐渐下降，不过也有些客户在使用喷墨设备的过程中会发现喷头的打印质量下降速度非常快，甚至某个时间点突然出现非常严重的打印质量问题。

笔者接触的主要是压电式喷头，在日常使用和售后服务的过程中，曾遇到很多次喷头打印质量迅速下降的问题。使用仪器对这些喷头及配套的供墨系统进行检测，一般就能分析出出现问题的原因。整理发现，虽然喷头出现的问题类似，但引起打印质量迅速下滑的因素则有很多，下文将归纳一些常见的影响因素。

2 引起喷头打印质量迅速下滑的各种因素

压电式喷头在保养得当的情况下可以稳定使用很长时间，打印质量的迅速恶化一般是由于操作或保养不当引起的，比如外部机械损伤、有害UV光线、供墨系统不兼容等。

2.1 外部机械损伤

喷头底板是喷头的核心部件之一，它直接影响喷头的打印状态。某些喷头的底板比如柯尼卡美能达和赛尔，是塑料材质的，比较脆弱，很容易产生机械划伤，如果伤到喷孔，很可能会引起斜喷。图1是显微镜下的某喷头底板，其中白色的线条即为划痕。

图1 有划痕的喷头底板Fig.1 Nozzle plate with Scratches

划痕的来源主要有两个方面：

（1）擦拭喷头引起的划伤。喷头在日常维护时免不了要用布擦拭喷头底板，如果擦拭时用力过大或者布的材质过硬，都有可能划伤底板。所以必须严格按照厂家的操作手册进行维护，购买符合要求的擦拭布。

（2）承印物与喷头相对运动过程中划伤底板。不管是single pass还是扫描式的喷墨设备，打印过程中必然需要承印物和喷头相对运动，而喷头底板一般情况下距离承印物表面只有1mm左右，如果承印物表面平整度不好，运动过程中很容易出现剐蹭到喷头底板的情况。

2.2 紫外线防护措施不完善

很多喷墨设备使用UV墨水，UV墨水在受到一定强度的紫外线照射后会迅速发生化学反应，从液体变为固体，并且固化后没有有效的清理手段，一旦喷孔处出现墨滴固化现象，轻则引起斜喷，重则发生堵塞。所以UV喷墨设备都要求放置在不见太阳光的场所内，大多数客户都很注重设备的工作环境，但实际上仍有很多设备的喷头受到了紫外线的影响，这主要是设备运行期间造成的。

喷墨设备上的UV灯工作时可发出非常强烈的紫外线，以保证墨水瞬间固化。喷码设备由于工作车速比较高，UV灯可以安装在喷头后30公分甚至更远的位置，一般不会影响到喷头。不过彩色喷墨设备一般速度较低，为了保证固化效果，一般在喷头很近的位置安装预固化或者最终固化装置。某些设备的遮光措施不够完善，印刷过程中可能有少量UV光线通过反射、散射等方式照射到喷头底板，很可能引起喷孔处的UV墨水发生固化反应，如果不及时维护，彻底固化后必然引起喷孔堵塞或斜喷。图2为显微镜下的某喷头底板，左侧喷孔完好，中部喷孔已堵塞，右侧喷孔边缘有一圈异物附着，这些异物实际上就是固化的墨水。

图2 部分喷孔被堵塞的喷头底板Fig.2 Nozzle plate with blocked nozzles

为了避免这种情况出现，除了在设备制造时尽可能提高遮光效果，生产过程中应尽可能定时维护喷头，即使喷头底板上的墨水有固化趋势，也能在其还未完全固化时将其擦除。

2.3 墨水及供墨系统

喷头是非常精密的部件，尤其是喷孔以及压电腔，以KM1800i喷头为例，喷孔直径约为24微米。如果墨水中有超过24微米的颗粒，就很可能堵住喷孔。图3是某KM1800i喷头放大300倍后的喷头底板，可发现左侧的喷孔已有污染物堵塞了，墨滴很难喷出。右侧的孔内也有一块污染物堵塞了一半左右的孔，这时喷射出来的墨滴将会是斜喷的。

图3 放大300倍的喷头底板Fig.3 Enlarge the nozzle plate 300 times

但是，供墨系统中都会标配过滤器，很多喷头内部也自带过滤网，为何没有截住这些异物？这可能有多方面的原因，比如：

（1）墨水本身不合格或已变质，容易沉淀、聚集；（2）换墨操作不规范，墨路未清洗干净，不同墨水在喷头内发生反应；（3）墨路部件逾期未清洗，过滤器等部件逾期未更换，不能有效过滤墨水；（4）供墨系统某些部件的材质不合格，与墨水发生反应。

这些污染物通过滤网时尺寸可能还是很小的，有的是后期在储墨腔、压电腔、喷孔内与墨水和一些杂质起反应而生成大的污染物，故对于墨水原料的纯度、墨路中部件兼容性、环境的空气进入均要把好关，这样才能减少喷头堵塞的情况。

2.4 其它因素

还有一些其它的因素，也很可能导致喷头打印状态严重恶化，以下列举两种常见的情况。

（1）长时间不开机，不维护。喷墨设备对日常维护的要求较高，一般要求每周至少出一次墨，以避免喷头内墨水固化而引起喷孔堵塞。有的客户在生产淡季时对设备疏于保养，长时间不维护喷头，等再开机发现喷头大面积斜喷堵头却为时已晚。所以，一定要坚持设备的日常维护，如果确定一段时期内没有生产任务，可以将喷头清洗后封装起来。

（2）喷头清洗操作不规范，长时间超声波清洗，长时间清洗液浸泡。喷头出现斜喷或堵头后可通过清洗喷头减轻甚至消除症状，但清洗操作时必须严格按照厂家的操作规程执行。冲洗压力过大、长时间超声波清洗、长时间使用清洗液浸泡都有可能起到反效果甚至对喷头造成物理性损伤。

3 结语

喷墨设备给印刷带来方便快捷的同时，对操作和维护的要求也高一些。上文涉及的各种因素都有可能引起压电式喷头的打印质量突然下滑，使用过程中必须严格遵照厂家的操作手册，避免上文涉及的错误操作及有害因素，才能使喷头长时间保持较好的打印状态，进而得到稳定的产品印刷质量。