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圣瑞賽科普小tips:常見工業噴墨打印技術——CIJ、DOD

作者:2022.05.07

隨著數碼噴墨技術的出現,它已經成為一種方便快捷的家用打印方式。雖然噴墨技術自20世紀50年代起就開始用于特種印刷,但該技術在廣泛的工業應用中的影響直到現在才變得明顯。

 

常見工業印刷用噴墨技術

工業噴墨打印系統及其所基于的工業噴墨打印頭大致分為連續噴墨(CIJ)和按需滴落噴墨(DOD,每種分類中都有變體,按需滴落噴墨(DOD)中又包含了高解析噴墨打印系統。顧名思義,連續噴墨(CIJ)是不斷地從打印頭噴射水滴,然后這些液滴作為印刷液滴被引導至基板,或被引導至收集器,以進行再循環和重復使用。按需滴落噴墨(DOD)是僅在需要時從打印頭中彈出水滴。

連續噴墨(CIJ)、按需滴落式噴墨(DOD

 

1.連續噴墨打印(CIJ

連續噴墨打印(CIJ)主要用于產品和包裝的編碼和標記。

在這項技術中,泵將流體從儲液罐引導至一個或多個小噴嘴,這些噴嘴使用振動壓電晶體以高頻(約50 kHz175 kHz)噴射出連續的液滴流。液滴通過一組電極,將電荷傳遞給每一液滴;然后,帶電液滴通過偏轉板,偏轉板使用靜電場選擇要打印的液滴,收集并返回以供再次使用的液滴。對于多級CIJ,打印液滴偏轉到基板上的多個位置,而對于二元CIJ,打印的是未偏轉的液滴。

CIJ的高液滴噴射頻率為超高速噴墨打印提供了能力,適用于飲料罐的日期編碼等應用;CIJ的另一個優點是滴速高(約50 m/s),這使得打印頭和基板之間的距離相對較大。從歷史上看,CIJ在使用基于揮發性溶劑的油墨方面比其他噴墨技術具有優勢,允許快速干燥并有助于在許多基材上粘附。該技術的缺點包括相對較低的打印分辨率、非常高的維護要求,以及由于使用大量揮發性溶劑基液體,人們認為CIJ是一種骯臟且不利于環境的技術。此外,要求打印流體可充電限制了該技術的適用性。

 

2.按需滴落噴墨打印(DOD

按需滴落(DOD)是噴墨打印技術的一個廣泛分類。通常,液滴是由打印頭內產生的壓力脈沖形成的,只有在需要時才從打印頭中噴射滴落。用于產生該壓力脈沖的特殊方法在DOD按需噴印內創建了其主要的子類別,“熱”和“壓電”。

 

a.熱噴墨(TIJ

熱噴墨技術(TIJ)主要用于家用臺式打印機,但也在某些工業噴墨應用中取得了一些進展。

在這項技術中,墨滴是通過在一個裝有墨水的小室中快速加熱電阻元件而形成的。電阻元件的溫度上升到350-400ºC,導致加熱器上方的一層墨水薄膜蒸發成快速膨脹的氣泡,從而產生壓力脈沖,迫使墨水滴通過噴嘴。液滴的噴射在腔室中留下一個空隙,然后由替換液填充,為生成下一滴做準備。

熱噴墨技術的優點包括非常小的墨滴尺寸和高的噴嘴密度;高噴嘴密度導致設備緊湊、打印頭成本降低,并有可能獲得高的原生打印分辨率。該技術的缺點主要與可使用液體的局限性有關;流體不僅必須含有可蒸發的材料(通常指水溶液或部分水溶液),而且必須能承受超高溫的影響;如果液體設計不當,這些高溫會導致電阻元件上形成硬涂層,從而降低其效率,最終降低打印頭的使用壽命;此外,由于達到高溫,高溫可能會破壞流體的功能(如某些生物流體和聚合物)。

 

b.壓電噴墨

壓電(壓電)點滴式噴墨技術目前用于大多數現有和新興的工業噴墨應用。

在這種技術中,當施加電場時,壓電晶體(通常是鈦酸鋯鉛)會發生變形;這種變形用于在墨室中產生壓力脈沖,從而導致墨滴從噴嘴噴出。壓電噴墨結構有很多種,包括管、邊緣、面、移動壁和活塞,它們使用壓電晶體和噴嘴的不同配置。

 

壓電噴墨技術的優點包括能夠以高度可控的方式噴射多種液體,以及打印頭的良好可靠性和較長壽命。主要缺點是打印頭的成本相對較高,這限制了該技術在低成本應用中的適用性。

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