圣瑞赛科普小tips:常见工业喷墨打印技术——CIJ、DOD
随着数码喷墨技术的出现,它已经成为一种方便快捷的家用打印方式。虽然喷墨技术自20世纪50年代起就开始用于特种印刷,但该技术在广泛的工业应用中的影响直到现在才变得明显。
常见工业印刷用喷墨技术
工业喷墨打印系统及其所基于的工业喷墨打印头大致分为连续喷墨(CIJ)和按需滴落喷墨(DOD),每种分类中都有变体,按需滴落喷墨(DOD)中又包含了高解析喷墨打印系统。顾名思义,连续喷墨(CIJ)是不断地从打印头喷射水滴,然后这些液滴作为印刷液滴被引导至基板,或被引导至收集器,以进行再循环和重复使用。按需滴落喷墨(DOD)是仅在需要时从打印头中弹出水滴。
连续喷墨(CIJ)、按需滴落式喷墨(DOD)
1.连续喷墨打印(CIJ)
连续喷墨打印(CIJ)主要用于产品和包装的编码和标记。
在这项技术中,泵将流体从储液罐引导至一个或多个小喷嘴,这些喷嘴使用振动压电晶体以高频(约50 kHz至175 kHz)喷射出连续的液滴流。液滴通过一组电极,将电荷传递给每一液滴;然后,带电液滴通过偏转板,偏转板使用静电场选择要打印的液滴,收集并返回以供再次使用的液滴。对于多级CIJ,打印液滴偏转到基板上的多个位置,而对于二元CIJ,打印的是未偏转的液滴。
CIJ的高液滴喷射频率为超高速喷墨打印提供了能力,适用于饮料罐的日期编码等应用;CIJ的另一个优点是滴速高(约50 m/s),这使得打印头和基板之间的距离相对较大。从历史上看,CIJ在使用基于挥发性溶剂的油墨方面比其他喷墨技术具有优势,允许快速干燥并有助于在许多基材上粘附。该技术的缺点包括相对较低的打印分辨率、非常高的维护要求,以及由于使用大量挥发性溶剂基液体,人们认为CIJ是一种肮脏且不利于环境的技术。此外,要求打印流体可充电限制了该技术的适用性。
2.按需滴落喷墨打印(DOD)
按需滴落(DOD)是喷墨打印技术的一个广泛分类。通常,液滴是由打印头内产生的压力脉冲形成的,只有在需要时才从打印头中喷射滴落。用于产生该压力脉冲的特殊方法在DOD按需喷印内创建了其主要的子类别,“热”和“压电”。
a.热喷墨(TIJ)
热喷墨技术(TIJ)主要用于家用台式打印机,但也在某些工业喷墨应用中取得了一些进展。
在这项技术中,墨滴是通过在一个装有墨水的小室中快速加热电阻元件而形成的。电阻元件的温度上升到350-400ºC,导致加热器上方的一层墨水薄膜蒸发成快速膨胀的气泡,从而产生压力脉冲,迫使墨水滴通过喷嘴。液滴的喷射在腔室中留下一个空隙,然后由替换液填充,为生成下一滴做准备。
热喷墨技术的优点包括非常小的墨滴尺寸和高的喷嘴密度;高喷嘴密度导致设备紧凑、打印头成本降低,并有可能获得高的原生打印分辨率。该技术的缺点主要与可使用液体的局限性有关;流体不仅必须含有可蒸发的材料(通常指水溶液或部分水溶液),而且必须能承受超高温的影响;如果液体设计不当,这些高温会导致电阻元件上形成硬涂层,从而降低其效率,最终降低打印头的使用寿命;此外,由于达到高温,高温可能会破坏流体的功能(如某些生物流体和聚合物)。
b.压电喷墨
压电(压电)点滴式喷墨技术目前用于大多数现有和新兴的工业喷墨应用。
在这种技术中,当施加电场时,压电晶体(通常是钛酸锆铅)会发生变形;这种变形用于在墨室中产生压力脉冲,从而导致墨滴从喷嘴喷出。压电喷墨结构有很多种,包括管、边缘、面、移动壁和活塞,它们使用压电晶体和喷嘴的不同配置。
压电喷墨技术的优点包括能够以高度可控的方式喷射多种液体,以及打印头的良好可靠性和较长寿命。主要缺点是打印头的成本相对较高,这限制了该技术在低成本应用中的适用性。
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