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喷墨uv打印机的发展瓶颈

发布时间:2017-02-23 09:28:57
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数字化技术UV平板打印机喷墨印刷对于人们来说并不是什么新 事物,自上个世纪70年代UV平板打印机喷墨印刷开始商业化应用以来,它已经进人了我们生活中的 方方面面,不仅是办公打印和家庭打印这些新型 的印刷领域,就连以前采用传统印刷的产品越来 越多地转为UV平板打印机喷墨印刷,如标签、广告、纺织品等。也许人们过于乐观,不少业界人士曾经信 誓旦旦地宣告UV平板打印机喷墨印刷将在不久的将来取代传统 印刷方式。但40年过去了,UV平板打印机喷墨印刷的发展似 乎没有想象中的那么快。当然,这既有技术上的 原因,也有经济方面的因素。相对于长期占据统 治地位的网版印刷、胶印、凹印和柔性板印刷方 式,UV平板打印机喷墨印刷技术显得还不够成熟,还有许多的 技术瓶颈需要突破。一旦这些障碍被一一克服, UV平板打印机喷墨印刷的发展潜力才会被挖掘。本文就阻碍喷 墨印刷发展的一些因素进行深入分析。这些因素 主要包括墨水的性能、基材处理、印刷速度、可靠性和成本五个方面。

1 .墨水性能问题
印刷离不开油墨,传统印刷所用的油墨巳经发展很多年了,在发展过程中,我们成功地开发 出一系列新型的油墨以适应人民不断提升的要 求,甚至一些苛刻的应用环境性能。现在传统油 墨印刷性能巳经做得非常不错了,它们对于溶剂 残留的控制、加工的稳定性、印刷图像品质已 经做得非常出色,成本也控制得相当不错。而喷 墨印刷所用的墨水情况则不同,由于喷墨墨水发 展的时间非常短暂,而且相对于传统印刷油墨, UV平板打印机喷墨印刷的印刷方式对于墨水又有很多的限制。 这两方面的原因导致现在喷墨墨水的研究与应用不是很理想。而墨水性能上的局限性在很大程度 上限制了UV平板打印机喷墨印刷的普及与进一步发展。

不同的承印材料对油墨有不同的要求,印刷 所需要的理想油墨要求其包含的材料安全无毒、 加工和使用过程中无气味、印刷时铺展少。对于 包装类产品还需要油墨具有较好的耐磨性和能热封、撕裂时不产生墨肩,印刷的图像颜色鲜艳、治 晰度高等要求。而要提高油墨的适应性能.只有 从油墨本身出发来解决。事实上,在过去的几十 年的时间里,我们一直试图开发出具有上述特性 的柔性版印刷油墨。但要在受诸多限制的喷墨墨 水里实现这些优良的性能可谓是难上加难。
      
对于喷墨墨水来讲,一方面需要提高固含 量,另一方面,现有的技术现状不允许提高。对 于UV平板打印机喷墨印刷行业来讲,如果要进一步拓宽其应用 领域,面临的最大挑战是合理解决好这方面的矛 盾,开发出合适的墨水。以前,我们采用经验法开发和生产油墨。然 而墨水的开发却不能采用此种方法。这时,理论分析显得尤为重要。有相关的报道显示墨水配方 中一些看似无关紧要的改变,导致了喷嘴的严重堵塞。所以对墨水的流变性能和分裂性能的理论 研究必不可少。而我们对流变学的理解也只是在 最近的几十年时间里才开始。对于墨水的理论研 究起步自然较晚,这样给墨水的开发带来难度。 然而,理论研究并不简单:首先,与一般流体不同,喷嘴内的流体分析与研究不能采用传统的方法,因为喷嘴内的流体剪切速率在大大超出了常规的毛细管流变仪测量范围;其次,墨滴产生时间与长链—物的松弛时间有关,所 以,弹性效应将会影响墨滴的产生;最后,由于表面活性剂的加人.使得墨滴的流变性变得更加难以预计。没有合适理论作基础的墨水开发,无疑带有一定的盲目性。我国至今无法开发会适的墨水,与理论研究的滞后有重要的关系。

2.承印物输送问题
传统印刷通常采用施加压力的滚筒将油墨涂 覆于承印材料上,也可以称之为接触印刷。虽然这种接触印刷能够将油墨稳定地涂覆在承印物 上,但在有些地方,采用非接触的油墨转移方面是具有一定优势的,比如采用UV平板打印机喷墨印刷可以防止 电子设备和显示器上的精细承印材料被转印辊所 污染。但也有不利的方面,UV平板打印机喷墨印刷这种无接触 的印刷方式使得承印材料的输送变得非常困难。比较典型的例子就是瓦楞纸板的印刷,在展 示包装时或其他零售环境中,通常需要高质量的印 刷。以前可以用水性柔性版的印刷方式来实现,这 时候的纸板由纸板堆一印刷机组一干燥装置一纸板 堆的运行路线来进行,输送时采用扎辊来输送。虽 然接触式的输送或多或少会污染版面,但其套印精 度可以得到保证。如果采用UV平板打印机喷墨印刷时,输送纸板 的轧辊不再需要了,改成UV平板打印机喷墨印刷单元。而纸板的 输送必须依赖纸板侧边来接触牵弓I,由于只有侧边受力,这样的牵引方式可能引起纸板的扭曲,这种 扭曲在湿度变化时表现更为明显。此外,输送过程 中纸板的振动使得喷嘴与纸板之间的距离难以得到 保证(高质量的UV平板打印机喷墨印刷要求距离维持在1 mm)。 而且掉下来的纸毛、纤维非常容易堵塞喷嘴。所以 对于纤维类的承印材料,承印材料的输送并没有想 象中的那么容易。

3.印刷速度问题
UV平板打印机喷墨印刷相对于传统印制的优点主要在 灵活性与数字化的控制方式。由于缩短了准备时间、更换印版和其他时间,UV平板打印机喷墨印刷在生产效率上似乎具有一定的优势。但是,印刷速度要从整 个流程来考虑,虽然UV平板打印机喷墨印刷准备时间短,但喷 墨印刷的墨水转移到承印物上的时间要比传统印 刷方式要长,所以,在某些应用里面UV平板打印机喷墨印刷的 速度优势并不明显。目前一般的卷筒纸UV平板打印机喷墨印刷 速度为1 m/s,而胶印可以达到5 m/s,柔性版 印刷更高,可以达到10 m/s。所以,UV平板打印机喷墨印刷 还有很大的差距需要追赶。有人认为,UV平板打印机喷墨印刷的图文质量完全可以满足印刷图文需要,他们期待着UV平板打印机喷墨印刷方式取代 传统印刷方式。但是,这种质量是以牺牲印刷速度 为代价而获得的。为了得到高质量的图像质量,喷 墨印刷需要产生更细小的墨滴,还要保证墨滴大小的一致性,这些无疑将会影响整体印刷速度。这些都是喷头制造厂商和墨水制造商所面临的挑战。

4.可靠性问题
墨滴大小的均匀性对于UV平板打印机喷墨印刷质量的稳定性 具有重要的作用,甚至会影响喷墨系统的可靠性。 然而要使喷射出来的墨滴大小都保持大小一致似乎 不太容易。通过前期的研究,我们发现在墨滴形成 过程中,围绕着主墨滴的小墨滴不可避免地存在。 这种小墨滴称之为卫星墨滴。由于卫星墨滴的存 在,使得所有UV平板打印机喷墨印刷系统的可靠性大打折扣。事实上,按需喷墨系统相对于连续喷墨系统 更容易产生卫星墨滴。由于按需喷墨技术产生的 卫星墨滴通常非常小,它们没有足够的动能喷射 到承印物上,经常被喷嘴附近的表面所吸附。而 如果喷嘴受到污染,主墨滴的形成将会受到影 响,严重时导致喷墨失败。所以相对于连续喷墨 系统来说,按需喷墨更需要想办法避免卫星墨滴 的产生。一般采用优化驱动波形或将墨水更改为 非牛顿流体的方式可以取得较好的效果。而连续喷墨系统所产生的卫星墨滴经过充电 电极时,将会产生比主墨滴更高的电量。带高电 量的卫星墨滴容易被充电电极板所吸引,从而影 响后续墨滴的充电。在连续喷墨中采用牛顿流体墨水从理论上可以实现无卫星墨滴和卫星墨滴两 种喷墨模式。可以通过选用合适的喷射速度、喷 射频率、黏度和驱动力来避免卫星墨滴。所以,连续喷墨系统需要仔细控制各个参数,以获得较 高的可靠性。

此外,UV平板打印机喷墨印刷机的开启与关闭过程同样可 以影响到系统的可靠性,在连续UV平板打印机喷墨印刷机中, 这种影响在第一次开机的时候不是很明显,因为 以后喷嘴都往外喷出墨滴,不会堵塞喷嘴。而按 需喷墨就不同了,长时间不喷的喷嘴附近的墨水 有干燥的危险,一但干燥,将会堵塞喷嘴,进而影响喷墨系统的可靠性。所以,为了保证印刷机 开启的稳定性,需要精心设置清洗喷嘴。使关机 和停机的时候,墨滴发生器中不允许残留墨水。 这需要设计者进行巧妙的设计。并且按需喷墨的 墨水干燥不能太快,否则也容易影响系统的稳定 性。相比而言,连续UV平板打印机喷墨印刷机则可以采用挥发 性强的有机溶剂以缩短干燥时间。所以,相对传统印刷来讲,喷墨系统地可靠 性还有待进一步的提高,同样需要喷头制造厂商 和墨水制造商合力解决。

5.质量与成本的平衡问题
目前,大批最的印刷品如高档杂志、产品外 包装等主流产品的印刷质量达到了较高的水平,印刷成本也较低。过去的fL十年的时间里,胶印 和凹印不断被改进与使用,柔性版印刷的质量和 可靠性也有了较大的提高。UV平板打印机喷墨印刷在这里也无 明显优势,所以传统印刷技术与UV平板打印机喷墨印刷竞争的 并不是目前主流产品市场,而是一些特殊的市 场,这些市场往往由一个特征就决定了哪种印刷 方式最适合。

综上所述,在图像印刷领域,UV平板打印机喷墨印刷之所以没有想象中的那么快速占领市场并取代传统印刷,主要是因为UV平板打印机喷墨印刷需要一个系统来支撑。这 个系统既需要印前、印刷和印后处理这三个基本 过程,也需要原辅材料、设备、承印物的优化组 合。传统印刷的这个系统已经非常完善,而喷墨 印刷这个系统还没有完全建立 起来。更何况数字印刷还有静 电成像印刷的方式来实现,所 以,对于UV平板打印机喷墨印刷来讲,虽然具有强大的发展潜力,但上述问 题毫无疑问成为了其发展的绊 脚石。如果这些方面哪一天被 ——攻克,瓶颈的问题自然得 到了解决,那时候再说取代传统印刷和UV平板打印机喷墨印刷.