喷墨打印技术在陶瓷上的应用
喷墨打印技术在陶瓷上的应用
1、引言 从进口设备到国产设备，从离线式瓷板画加工模式到在线式的流水线印花，陶瓷喷墨印花成为国内陶瓷企业生产墙地砖的装饰手段已开始普及。 喷墨打印是目前先进的印刷方式，具有可变数据印刷、个性化印刷、按需印刷的能力，已广泛应用于新闻印刷、票据印刷、条码印刷、大幅面广告印刷、数码打样印刷等领域。 2、按需喷墨打印原理 2.1喷墨打印的原理 喷墨打印是一种无接触、无压力、无印版的印刷复制技术。具有无版数码印刷的共同特征：可实现可变数据印刷。喷墨印刷技术省去了传统印刷方式所需的制版设备、胶片以及印版等耗材，而且能在不同材质以及不同厚度的平面、曲面和球面等异性承印物上印刷，不受承印物表面限制。 喷墨印刷有多种方式，包括连续喷墨、热发泡喷墨、静电喷墨、压电喷墨等。其中，压电喷墨是一种按需喷墨技术，在喷头的喷枪壁放置有压电陶瓷，压电晶体在电场作用下发生形变，挤压喷腔内的墨水，这种挤压达到一定程度就会将墨水从喷嘴处喷出。 喷头是喷墨打印技术的关键，陶瓷喷墨采用的是按需喷墨压电式喷头，正是由于这种喷头技术的不断成熟，推动了喷墨打印在工业化生产线的应用。 压电式按需喷墨打印的原理是：采用按需喷墨压电式喷头，电子计算机存储的设计图案经转化为数码信号，在打印机控制系统的控制下，无数据信号的部分喷头不工作，有数据信号的部分由众喷嘴将墨水喷印到承印材料表面的对应位置，在承印物上形成图案。 2.2呈色原理 用来混合产生各种颜色所使用的三种基本颜色称为三原色。色光加色混色使用红色、绿色和蓝色为加色三原色;色料减色混色使用青、品红和黄作为减色三原色。减色三原色与加色三原色互补，称为减红原色，减绿原色和减蓝原色。减色混色时，以青、品红、黄三原色料叠加混合生成新的颜色(如下图)。标准三原色按不同比例混合，即可形成全部的色彩系列。其中，三色同比例叠加生成黑色。 因黑色是三原色大比例叠加而生成，故数码彩绘多采用青红黄黑(CMYK)四色色彩模式，将色彩丰富的图案分解成四个基本色，依据喷头每个喷孔与喷印载体相对移动的规律，由控制系统控制每个颜色的墨水按需要通过对应的喷头喷印在载体上，由油墨形成的各种颜色小墨点，依照混色规律，在我们眼睛中混合出各种颜色。因此，我们就能感知打印图文所描述的各种色彩。喷墨打印过程中的墨水之所以使用青、品、黄、黑，这四种基本印刷色，主要就是在打印过程中通过各色墨水的叠加，而产生减色混色的规律;再通过人眼视觉的观察，而呈现出加色混色的规律，最终在人眼器官成像，且感知出打印图文的色彩，最终得到彩色打印样本给我们的视觉享受。 3、陶瓷喷墨印花机构成 陶瓷数码印花机可分为四个主要功能部分：电脑控制系统、喷头系统、供墨系统和机械运动及防护系统。 3.1电脑控制系统 电脑控制系统是喷墨印花机的核心，将图像信息、喷头信息和砖坯信息等数据整合、处理，发出喷墨指令信号给喷头。
1/4 4 1 2 3 4计算机存储的图稿按打印颜色分成各色的打印阵列，依照喷头与砖坯相对移动的位置和时间的对应关系，将控制信号按顺序传输到各色的各个喷嘴执行喷墨指令。 3.2喷头系统 常用的喷头的有效打禹度多在65mm左右，对于陶瓷砖的宽度，需要多个喷头组合成一组，覆盖需打印的宽度范围，随着砖坯的移动，即可打印到砖坯的全部区域。喷墨打印机多采用4色或6色系统，即需要4组或6组喷头，一组喷头负责一个颜色的打印。 喷头的重要技术参数包括喷孔精度、点火频率和墨滴尺寸。 A.喷孔精度 每个喷头的喷孔基本上是线性排列，喷孔精度指单位长度上的喷孔数，以npi(喷孔个数每英寸)表示，如宽度为65.4mm的喷头有512个喷孔即200npi、宽度为70mm的喷头有1000个喷孔即360npi等。对于陶瓷喷墨打印模式，喷头上喷孔的排列方向与砖坯通过的运动方向垂直(即砖坯运动方向为纵向，喷孔排列方向为横向)，则喷孔精度对应砖坯上的图案为图案的横向打荧度，以dpi(墨点数每英寸)表示。 横向打荧度的提高，可从两个方面考虑： 1.提高喷头的喷孔精度。这方面会极大增加喷头的加工制作难度。 2.增加喷头的数量。如一个200npi的喷头，在其相同打印区域增加一个喷头，则横向打荧度可达到400dpi。当然，这种措施会增加喷墨打印机的成本。 B.点火频率 点火频率相当于喷孔喷射墨滴的频率。各型号喷头的额定点火频率不同，多在数kHz到数十kHz的范围。 打印到砖坯的图案。其纵向的打荧度是由点火频率和砖坯运动线速度决定。其计算公式为纵向打荧度=点火频率/线速度。以釉线30米/分钟线速度计算，等于19.685英寸/秒;点火频率以10kHz计算：10000/19.685=508dpi。 点火频率是满足纵向打荧度和釉线速度的关键指标。高点火频率的喷头可以适应快速的生产线，并容易达到高的纵向精度;低点火频率的喷头，则在纵向精度和生产速度上受到制约。 C.墨滴尺寸 各型号喷头常见的墨滴尺寸有15pl(皮升，1pl=10-12l)、35pl、42pl、80pl等。墨滴尺寸影响着最终图案效果的精细度。由于陶瓷墨水显色亮度方面的制约，小的墨滴尺寸可以提高图案的细腻程度，但发色较浅;大的墨滴尺寸可以实现较深颜色，但图案的细腻程度降低。
2/4 4 1 2 3 43.3供墨系统 原文来源于华夏陶瓷网供墨系统将墨水输送到每个喷头的喷腔内。针对喷头及墨水的特点，一般具备循环、温度控制、搅拌等功能。每个通道的供墨系统是各自独立的，与对应的喷头组构成该通道完整的系统，负责一个颜色墨水的输送。与喷头组对应，4色、6色喷头组分别需要4套、6套供墨系统。 根据三原色原理，三色墨水的搭配就可以达到丰富的色彩范围。陶瓷喷墨墨水，通常仍采用无机非金属材料作为颜料，与传统陶瓷印花使用的颜料类似，发色范围有限，而且以液态形式制成的陶瓷墨水发色亮度也受到局限，达不到三原色的标准。 目前，陶瓷墨水制造商已经开发出11种颜色的陶瓷墨水，以丰富用户的不同需求，其中以蓝色、棕色、黄色、粉红色、米黄色、黑色等6种色墨水最常用。陶瓷企业也已经在6通道的喷墨打印机上使用5色墨水进行生产(其中一个颜色使用2个通道，以增强该颜色的表现力)，制成精美的陶瓷产品。这些措施，都是以增多色彩、以更多种的色彩组合比例，拓宽色彩范围，弥补部分墨水本身发色的不足。 3.4机械运动及防护系统 该系统包括喷墨打印机设备机架主体和砖坯输送皮带平台等。数码喷墨打印要求的精度高，传动由伺服电机控制，并由高精度的光电检测装置检测砖坯位置信号，位置和速度信号由控制系统集成，控制喷墨动作与砖坯运动相吻合。 4、陶瓷喷墨印花工作流程 喷墨印花在建筑陶瓷生产工艺流程中完成印花工序，这一点与丝网印花机、辊筒印花机作用相同。即在施釉线上，砖坯通过喷墨印花机，喷墨印花机的控制系统将图稿的数据信息转化控制信号，为由于喷墨打印机使用喷头作为印花介质，为陶瓷企业省去了制作花网或胶辊的需求;而且，目前一般情况下，陶瓷喷墨墨水均由专业制造商提供成品，也为陶瓷生产省去了印花釉制作的工序。 对于新安装喷墨打印机的生产线，都要先将墨水在该生产线的砖坯上打印、烧制色卡。在不同的釉面、不同的烧成条件下，陶瓷墨水的发色是有差别的。烧制色卡，就是要确定在该生产线的产品上墨水的发色状态。依据色卡的发色情况，将待打印的图稿分色，即分成各通道、各组喷头需执行打印的图稿。经打印试烧，根据实际效果对图稿分色进行进一步的完善，最终定稿后就可以随时调出图稿执行生产打印。 5、喷墨印花的优势 压电式按需喷墨打印其特点主要体现在下列三点： a)使用预装的喷头做印刷介质; b)使用数码技术易于实现可变图案印刷; c)喷头与载体材料不接触，适合各种材质、多种形状的载体材料的印刷。
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