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      海美斯

      陶瓷喷墨打印机结构

      发稿时间:2015-03-11 来源: 【 字体:

        
        陶瓷喷墨打印机的发展迅速是一个不争的事实,放眼陶业内,早已是处处皆是喷墨打印机的现状,从1998年西班牙kerajet发明陶瓷喷墨打印技术,发明了第一台陶瓷喷墨打印机,到现在为止市场上已经有超过十个品牌分别占有不同市场了,由于不同品牌推出的时间不同,设计的侧重点有异,再加上不同品牌有不同的经验。所以到目前为止,不同品牌的机器的外形、结构是不一样的,有的还相差很大,为意欲购买和使用喷墨机的业内人士带来一些困扰,但万变不离其宗,一般来说,喷墨机结构无非就是那几大部分,在此kerajet将多年来对这一设备的研究做一次系统梳理,希望能给读者提供参考。

      一、瓷砖输送机构

        它主要由电机(一般是伺服电机,也有用普通电机加编码的)、减速机、主动辊筒、从动辊筒、送砖皮带(一般是平皮带),送砖平台等组成。这里要说明的是,在皮带的选择方面,除了如辊筒印花机皮带的高精度、高强度、耐温性、耐疲劳等性能要求外。由于喷墨机所用的墨水是由多组分的有机溶剂加无机色粉组成。而到目前为止,不同品牌推出的墨水采用的溶剂是有所不同的。因此,要尽量选用抗溶剂能力强、范围宽的皮带(特别是表层)。否则会因为皮带表面的变形而影响精度,或者降低皮带的使用寿命(正常一般为2~3)。在平台的设计方面,它主要的技术要求与辊筒机差不多:平整、耐磨、耐腐蚀。目前,不同的品牌的平台设计有所不同,有的是直接使用原辊筒机的平台(一般是不锈钢),如System、希望、CRETAPRINT等。有的是用钢件焊接再机加工而成,如kerajet、新景泰(彩神)等。前者轻巧美观,后者功能齐全,稳重可靠,各有优点。

      二、喷头系统

        喷头是目前陶瓷喷墨打印机最核心、所占成本最高、最重要、技术含量最高的部件。由于数码喷绘技术在陶瓷喷墨机出现前已经在其他行业应用多年。所以国际上喷头的品类是很多很常见的,广告画、标语机、写真机、办公用的喷墨机等都有使用。但由于陶瓷墨水的特殊性(之前的一般是有机墨水,密度低、分散性好)和陶瓷喷墨机的工作环境较恶劣,所以,不是所有喷头都适用于陶瓷喷墨机。目前成功应用于陶瓷打印机的喷头品种不多,主要有英国的“赛尔”、美国的“北极星”、日本的“精工”三大品牌。“赛尔”是应用最早的,“北极星”由于具有钢结构,易维护、高速、喷距长、供货足等优点,近几年也被不少的品牌机器选用,如kerajet及国内的几个品牌都在使用。“精工”与“赛尔”属相似技术,但由于相比欧美产品它在欧洲的使用率较低,所以目前未被大量选用。由于追求大产量(每天单线一般5000~10000m2),所以每台陶瓷喷墨机所用的喷头数量是很多的。如350宽的机器,标准四色选用“赛尔”时要用20个,选用“北极星”时要40多个。就目前的经验来看,以上提到的几种喷头都是可用的,也各有一些优缺点。而不管选用那种喷头,科学维护是关键,否则会出现喷头喷孔大量堵塞而作废。这样损失就很大(目前喷头的终端价格一般为3~5万人民币一个)。另一方面,喷头的安装方式也有两种,其一是将所有喷头安装在同一个安装板上(Kerajet、希望)、其二是将每个颜色的喷头分别安装在独立的安装板上,而且该安装板可以独立拉出皮带外,以方便喷头作人工清洁。

      三、供墨系统

        陶瓷喷墨机供墨系统的作用是给喷头提供持续、稳定均质的墨水,确保喷头工作的持续稳定。它与辊筒印花机的供釉系统有相似的地方。它一般由储存及搅拌桶、抽墨泵、外循环泵、墨盒、一级和二级过滤器,负压系统、恒温系统等组成。这些设置,主要是因为喷头的孔径是很小的(微米级),为了喷射稳定,墨水的粘度必须恒定,陶瓷墨水的溶剂与溶质的比重差别很大易沉淀等原因。同时,因为喷孔堵塞是陶瓷喷墨机最重要的常见故障及损坏原因,所以一般来说,供墨系统都设计成全封闭的,以减少灰尘的进入。

        另外值得注意的是,如前文所述,由于目前不同品牌的墨水所采用的溶剂品种不尽相同,所以,在选用墨水上机之前,必须要认真做好供墨系统中与墨水接触的管路、过滤器、供墨泵等部件与墨水相溶性的测试(具体做法在这不详述)。以确保所用构件不被墨水“溶掉”或降低其寿命以致因此堵塞喷头。如kerajet陶瓷喷墨机就要求使用其认证过的墨水,同时,不同型号、品牌的喷头对墨水的粘度等指标的适应也不尽相同,应在使用前做好测试。并与墨水供应商、设备制造商做好沟通。

      四、控制系统及操作系统

        本系统的作用是实施输送皮带、喷头、供墨系统等的综合控制,使其按预设的数据同步运行,喷射出精确的图案。在本系统中,输送皮带的控制属于很成熟的技术,在辊筒印花机中已有多年的应用经验;而单个喷头的控制技术在数码喷绘行业应用也十分成熟;供墨系统与传统的数码喷绘设备也较为相似。所以,多喷头组合控制,并使之与皮带的运行同步是本设备技术的关键。在这方面,因为国内有多年的数码设备制造技术和经验可以供鉴,这些硬件和软件技术早已达到国际先进水平。所以,尽管起步晚,国产设备赶上进口设备是必然的。而且比之前消化压机、窖炉、辊筒机要快得多。这也是今年广州展会上喷墨机忽如一夜春风来的原因。

        在这需要说明的是,喷墨打印机只是一个图像的输出(打印)设备。你给它什么数据(图稿),它就把它转化成点喷出来。所以,要打出精美的图案的前提是给机器输入足够精度和色彩的图稿,否则再好的机器也没办法用一个不好的图稿打出一个精美的图案来。另一个常识性的问题是,喷墨机只会按预设的程序把墨水喷出来,它对烧成后的颜色是完全不负责任的。虽然我们可以通过做“ICC”把设计颜色与烧成颜色作校正处理,使两者尽量接近。但陶瓷工艺的复杂性(坯体、釉料、施釉工艺、窖炉等的不稳定性)比之前所有使用数码喷绘设备的其它行业都难于掌握。因此,尽管数码喷墨机可以提供比其它印刷机器更可靠统一的图案效果,但这并不等于保证可以提供稳定的产品颜色和层次,还是需要用户从原材料管理、设备管理、生产管理等各方面加强才能达到目的,特别是在一次烧成工艺或高温烧成的生产线上。

      五、恒温、恒湿、除尘系统

        这系统设置的目的是为机器工作提供一个最适合其工作的环境,以减少喷头外部引起的堵塞,以及使墨水喷头等主要零件处于最佳的工作状况,使机器长时间稳定运行、不拉线。鉴于陶瓷车间的环境恶劣(高温、湿度大、灰尘大),至目前,几乎所有喷墨机供应商都要求用户为其做一个与车间分隔的房间。对于房间的要求,据笔者的经验主要是以下三点:正压(可用外置风机产生);恒温恒湿(可安装空调达到,一般要求室温在25~30左右);防尘(可在进喷墨房前安装足够的吹风管给瓷坯“洗尘”、“去湿”)。为了减少对喷墨房环境的依赖,一般喷墨机也会设计有密封性较好的防尘罩,以防止外部灰尘落入机器喷射区域。有些品牌,如kerajet,新景泰(彩神)还自带了完善的内部除尘、恒温、恒湿系统,以减少外部环境变化对机器连续生产的影响,实际使用时延长了清洗喷头的间隔时间,效果良好。但无论如何,加强喷墨房的清洁管理都是十分重要的。

      六、喷头自动清洁系统

        由于灰尘无法完全清除,喷出的墨点有部分会“飞”起来粘附在喷头的表面或挂积在附近机件上;喷头内部也有可能因长时间使用而产生局部沉积使喷孔堵塞。所以定时的喷头清洁是免不了的。为了减少人工清洁的劳动强度,陶瓷喷墨机都设有自动清洁系统,它一般由墨盘、墨盘输送系统、刮片或吸咀、真空泵及管路等组成。可以自动完成整个清洁过程,每次清洁需时5~10min。而清洁的间隔时间可以根据实际情况设置,使机器自动执行。一般短的1~2h一次,长的4~8h一次。一般来说图稿喷墨量越大越易引起堵塞和挂墨,清洁的密度要越大。当然延长连续(不清喷头)的工作时间,是一台喷墨机的重要技术指标,也是喷墨机产品的努力方向之一。这里需要补充的是,使用自动清洁系统并不能确保喷头完全恢复到不堵塞状态,所以当使用了自洁程序还有拉线时,一般只有用人工清洁或“压墨”的方法补充。

        随着陶瓷喷墨机不断地投入使用,怎样的结构和选件最适合陶瓷生产工艺的要求以及墨水的性能,将很快形成共识。所以笔者认为喷墨机的细节结构将会趋于接近,而外型将保留各具特色。而与之相关的不同品牌的陶瓷墨水性能也趋于相近,使墨水的互换性更好,机器适应墨水的能力更强。这更利于喷墨机的大面积普及,利于社会分工,利于陶瓷行业综合成本的降低。