陶瓷墨水与喷头匹配问题的探讨

摘 要：本文阐述了国内外陶瓷墨水在不同型号的喷头上进行喷墨运用的现状，并就陶瓷喷墨墨水在打印时出现的情况作了进一步的分析。

关键词：陶瓷墨水；墨滴观测；喷头；匹配

1 陶瓷喷墨墨水的发展

陶瓷喷墨墨水最早由美国福禄公司研制成功，随后西班牙和意大利等色釉料公司开始研究陶瓷墨水。最近两年，国内色釉料企业也开始研究陶瓷墨水，而且速度非常快，研究的队伍非常庞大。目前，已经有国产陶瓷墨水研制成功，如博奥科技、明朝科技、华东理工等，并且已开始应用。国内一直在研究陶瓷墨水的企业有大鸿制釉（台湾研究）、金鹰、康立泰、道氏、瑭虹、皇冠、光华、万岛、华夏陶瓷研究中心、佛山中科院等，相信不用多久，国产墨水将会代替进口墨水。

2陶瓷喷墨墨水与喷头的匹配

陶瓷喷墨墨水在实际打印中与喷头有着密切的联系，是不可分割的统一整体。墨水质量再好，如果没有与之相匹配的喷头，同样也得不到一副完美的图案。高质量的墨水要想发挥出最好的效果，必须把握好每个环节，发现问题需立刻修复。喷墨墨水与喷头匹配的几种方式如下。

一般生产出来的墨水需要检测墨水的粘度、表面张力、纳米颗粒、密度等方面的物理参数，如果各参数都满足其指标要求，墨水才可以在打印机上进行打印测试。测试的方式一般有三种：

（1） 直接在大型设备上进行测试。

这种方式风险最大，也最不现实。因为目前大型喷墨打印机上的喷头都需从国外引进，价格相当昂贵，如果墨水不稳定，把喷头损坏就会造成严重的经济损失。同时，机器太大不方便测试；

（2） 在装有8个固定型号的喷头平板机上进行测试。

其优点为：测试比大型设备方便，风险也相对低些。其缺点为：打印测试只能看到打印的效果，并不知道喷头电压与脉冲波形、墨水温度之间的变化情况。一般喷头电压与墨水温度等对喷墨影响很大，因此，需要知道墨水与喷头相匹配的最佳温度、喷头工作时的最佳电压和脉冲波形，才能确定墨水与喷头是否匹配；

（3） 墨滴观测系统进行测试。

这种方式最方便、最有效果，为研究墨水性能节约更多的时间和成本。

墨滴观测系统能同时兼容XAAR、SPECTRA、精工三大喷头，所以一台机器的工作效率相当于三台或更多的机器，一台仪器就能使用上所有大型陶瓷机器上的喷头，大大节约了生产成本。下面就以SPECTRA喷头为例，详细介绍墨水与喷头的匹配情况。

2.1墨滴观测系统分析墨水与喷头的匹配状况

通过墨滴观测系统捕捉陶瓷喷墨墨水如图1所示。

图1中所使用的墨水物理性能如粘度、表面张力一致，墨水配方不一样，导致这两张图的喷墨状态差别很大。因此，墨水与喷头匹配效果的好与坏，并不是由表面张力、粘度所决定，墨水的配方才是最关键的因素。

2.2温度变化对喷墨打印的影响

陶瓷墨水在进行喷墨打印时，温度变化对喷墨打印速度有一定的影响。一般地，温度越高，墨水粘度越小，喷墨速度就越快。图2是采用墨滴观测系统，测试墨水与喷头在不同温度下35~50℃变化时，每个喷孔喷墨速度的曲线图。

从图2可以看出，墨水温度在35℃时，喷墨速度最慢，其速度在3~5m/s范围内波动。墨水温度在50℃时，喷墨速度加快，其速度在6~7.5m/s范围内波动。因此，墨水温度越高，其对应的喷墨速度越快。同时，不同配方的墨水在同一温度下，喷墨速度也不一样。所以必须要把不同温度的喷墨速度数据保存起来，与其他墨水做比较，以获取各种墨水的最佳的喷墨温度。因此，通过墨滴观测系统，可以清楚地知道墨水与喷头在什么温度下可以匹配得最好，以及对喷墨速度的影响情况。

2.3喷头压电与脉冲波形对喷墨打印的影响

在墨水温度确定的条件下，喷头的工作压力与脉冲波形对喷墨的影响较大。墨水要想喷出最好的效果图案，需要有合适的喷头电压和脉冲波形与之对应。墨滴观测系统可以测试出电压与脉冲波形最佳状态下的数据。喷头电压与波形设置，如图3所示。

实际上，喷头的工作压力越高，喷墨速度越快；脉冲波形越快、越大，墨滴速度越快。但喷墨并不是越快越好，需要找到最适合墨水喷头工作电压与脉冲波形的数据相匹配。图4是在相同脉冲波形，不同喷头电压条件下，喷墨图的比较。图5是在相同电压，不同脉冲波形条件下，喷墨图的比较。

由图4、图5可知，喷头电压与脉冲波形都可以影响墨滴速度与体积。如果把墨水与喷头匹配（下转第30页）到最佳状态，就需要进行反复的测试。在喷头电压与脉冲波形确定的条件下，墨水的图案如果还发生变化，就需要调整墨水的配方，直到匹配出最佳的效果图案为止。在墨水与喷头的温度，以及喷头电压与脉冲波形都确定的条件下，还必须长时间连续喷印，观察其是否有断墨现象；打印频率（如高频、低频、变频）长时间打印是否稳定；打印图案是否完美；模拟大型喷绘机工作时数据参数是否满足要求等。

3 在测试墨水中遇到的问题

陶瓷墨水的粘度都较高，墨水刚上机器时基本打不出来。采用墨滴观测系统进行测试时，刚上的墨水喷墨打印基本上看不出有喷墨存在，只有喷头表面上挂有墨水。一般墨水加温到45℃左右时，墨水才能喷射出来。墨水喷出来以后还会出现堵孔如图6、散喷如图7、斜喷如图8等缺陷。

根据现有的水平，要解决这些问题还存在一定的困难，还有待进一步完善。

4 结 论

墨水与喷头的温度、喷头电压和脉冲波形对喷墨都会有一定的影响，任何一个条件出现异常，都会影响到喷墨的质量。在实际应用中，如果存在喷头堵孔，打印出来的砖就会留白线；如果出现散喷与斜喷，打印的图案就会串色或其它的缺陷。要想喷墨墨水发挥到最佳的喷墨状态，需要不断对墨水与喷头的温度、喷头电压和脉冲波形等方面进行测试，需要把握好喷墨的每一个环节。相信以后企业会把墨水与喷头之间的匹配做到完美无缺，使得喷墨砖在陶瓷行业中成为最先进、最环保、最节约的产品。