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【大V课堂】杨诚:简析理光GEN6喷头高精、高速、广兼容墨水三大优势

原标题:【大V课堂】杨诚:简析理光GEN6喷头高精、高速、广兼容墨水三大优势

今年理光公司推出了新款GEN6喷头(以下简称G6),对于新头的高精、高速、广兼容墨水这三大优势要让它能充分发挥,后面的路还是有点长及艰难。在此谈谈本人对这三大优势的实现我们要面对的一些挑战与思考。

一、高精

这次新喷头的命名为MH5320(简称G6),如图1所示。在它命名的第二位数字中出现了以前没有出现过的“3”,从图1中可以见,这是指墨滴为5pl喷头的一种冠名。从而也表明,理光的G6喷头的墨滴已从G5的7pl变成了5pl,墨滴变小也就是表明可以体现更为精细的过渡图案。这对于改善图案细节部分是有较为明显的提高。

图1 理光喷头精度与墨滴量关系及型号命名

但事物也是一分为二的,基本墨滴变小,这样大墨滴也会相应变小(由原来的21pl变为15pl),这样对于色块的打印将会带来新的问题,也就是在同样Pass条件下,与G5喷头相比,它的覆盖深度及均匀度则会略输一筹。

1、色块影响。

色块影响

以UV墨水打印为例,因它喷印后,就立即被UV灯给固化了,所以墨滴在介质上点的扩散程度不算很大,故可得到不同墨滴在实际介质上的点径大小对应关系。

对于G5喷头来说,对应7、14、21pl墨滴与实际点径关系约在45-55、52-58、57-65微米范围,由此来推算,若用5、15、15pl的墨滴来喷印,实际点径约为43-48、47-53、53-59微米范围。对于G6喷头最大墨滴直径来推算取值为55微米,若要插值为300dpi精度的色块来分析,在机械精度一般的情况下至少要有6Pass的打印才能达到覆盖满的要求,当机器精度较好时也要有4Pass的打印。而实际上机器上的所有孔并不是全通的,在一定的冗余条件下,就是在机器精度较好的设备上通常至少要用到6Pass才能满足客户的正常交货要求,当然大多数为一般精度的设备上打印时,也至少要有8Pass打印才行。

所以使用G6后,要达到原来G5喷头以6Pass打印色块的深度(一个点位上21pl*6=126pl墨量),这时就要用到8Pass来达到了(15pl*8=120pl墨量)。故这时的产量会受到一定的影响。好在新喷头的点火频率有较大提升,会弥补这个问题,而总体的产量还是有所提高,这在下面会作进一点讨论。

不过这时用G6喷头打印,对图案细节部分也会有一定的提升,故总体图案品质还是会有所提高的。不过在实际应用中发现有些设备上对于色块的不均匀性用多Pass方法并不是线性有效,故单纯通过多Pass的方法来解决大色块均匀度的问题并不是十分有效。

2

小墨滴影响

小墨滴相对大墨滴来说,它在空中的飞行速度损失率会加大。也就是说,用同样间距打印,G5喷头小墨滴定位效果要好于G6喷头的小墨滴。从而以图的立体感觉来说,G5会好于G6。故对于采用G6喷头后,要想得到一幅好的精美图案,喷头到介质的间距需更小。在这次展会上,观察了一些启用了小墨滴喷头所打印的图案,有较多公司的设备打印样张中均有不同程度的飘墨存在,故对于启用小墨滴后,要求喷头周边的气流对墨滴落位影响也会加大,故要引起重视。

G6喷头因墨滴量小了,对于色块打印时会比G5头更易发生打印不均匀的问题,从而也告诉我们要想把这个头的精度用好,机械精度及控制精度均要提高才能与这头相匹配,当然这些均是要化精力及成本的。

二、高速

在图2中列示了G6喷头的基本外观及接线和它的基本技术参数。

图2 G6喷头及基本特性

新的G6喷头点火频率有较高的提升,我原以为是用了薄膜技术,才会让压电片更薄,振动更快。但在展会上与理光的一些技术人交流后得到回复:还是固体压电片,当是作了特别的工艺处理,才让它能振动的更快。

目前理光公司的宣传页上是指在灰度条件下(没有明确指出是几级灰度,就暂且当作喷印15pl墨滴)还具有50K的点火频率,通常在这个条件下50K振动频率确实是很高了,这也是目前已市场化应用喷头中用固定压电片振动的较高水平了。以此推算,若是以5pl墨滴喷印的话,这个点火频率不是要高于100K了吗?目前超过100K的点火频率喷头,大多为薄膜技术制成,且最小墨滴量也不大于5pl,而G6头的压电片不是用薄膜技术制成则达到了薄膜技术制成的效果,这也说明理光公司在这方面还有它特别强大的一面。同时在展会上也与理光公司的技术人员谈到这个最小墨滴时的最高点火频率,他只说只是作过试验,在120K条件下可以正常喷印5pl的墨滴,因这样高的的频率下能否达到稳定喷印?估计测试中也许没有全部通过,故对外宣传页上没有公开体现。

目前在灰度条件下能以50K频率进行喷印的实际机器还没有看到,而在展会上看到大多数厂家还是以35K左右的频率进行喷印,为何没有做到50K频率时行喷印呢?估计还是有很多不同类型的问题存在,需要一一去解决后才会实现喷头厂所提供的最高产量指标。

1

供墨

对于G5来说,若以最大点火频率工作时,每分钟所需的最大墨水量约为33ml,而G6则会增大到57ml,表明新的G6喷头最大流量会增加到88%以上。故原来的供墨系统是否还能满足这一流量要求及压损是否还在合理范围均要进行核算及验证。不然当点火频率提高,因供墨系统没有配合好则就易发生断墨,这些均是要事先去验证及改进的内容。

2

喷头

当压电片的点火频率提高,喷头本身的发热问题也会更加明显突现出来,所以用于UV墨水时还好适应,而用于其它不加热的墨水时,因喷头内的温度上升会影响到正常的喷印品质。同时对喷头周边的散热问题也要一并考虑好。

3

墨水

G6喷头的点火频率有较大的提升,这样对墨水来说,它的高频特性也要多加关注,主要关注的是它的在高频下的剪切率是否还具有牛顿流体特性,若是有点变化是否还在喷头能正常工作的范围内。我也走访过一些墨水厂,发现较多墨水工厂大多只关注静态的粘度及表面张力,而对于动态的及高频条件下,墨水这些基本理化指标有否变化则没有做过多的研究和测试,所以对于要开发一款能适合新的G6喷头来说,这些特性有条件还是要测一下,希望能正常通过。

4

机械

对于要实现50K的点火频率来说,若小车移动方向的精度为600dpi来计的话,这样小车移动速度就会达到2.1米/秒。当这样高的速度移动时对机械方面来会带来较多的问题及成本提高。若移动方向的精度为720dpi时,则小车的移动速度也可达到1.76米/秒。

我们知道,当要求图案品质为一般要求时,小车移动与墨滴下落之比至少要在1:4以上,而实际G6喷头的墨滴下落速度在距喷头1毫米时的速度通常在6-7米/秒左右,要达到这个要求,只能选水平移动速度为720dpi精度来打印了,而选择600dpi的话,这时水平与垂直速度之比要小于1:4了,这时的打印品质就会下降很多了。

当然客户要求不高时还是可以选择的。同时对于移动速度高的小车要求加速区不能过大,这时只能加大加速度,当加速度大于1G以上时,对于供墨系统的稳定性是有挑战的,故要提高小车速度,又不要让供墨墨路中的压力波动过大,在供墨系统中还是要加入压力波动吸收装置,以降低墨路上的压力突变过大,同时对于负压系统的精度及抗波动能力也要进一步的提高。

5

最佳点火频率选择

图3是理光公司所收集的目前已在应用G6喷头的一些实际案例,三个案例中所用的墨水均为UV墨水,但各自设备上点火频率各有所不同(34K、34.3K、35.4K三个点火频率点),也许它们现在的点火频率范围均是喷头较佳的点火频率与墨滴速度配合范围内。但通常情况下,这个最佳工作频率点的范围不会有这么大的范围内可以容纳,也就是说这三个案例中至少有一到二个案例还不是选择在一个合适稳定点火频率点上。故要想喷头稳定高效地工作,一定要找到适合它的点火频率点上这是才是上策。

图3 应用案例

通常对于墨水厂家来说,先是会找到最低一个稳定点火频率点上进行墨水的基本测试并要通过,这个频率点通常是处于压电片还没有起到共振的起点前,大多情况下可处于最大工作频率点的2.5倍附近寻找,以G6喷头为例,这个点约在20K左右(灰度打印)。

也就是说,想把某种墨水要用于G6喷头上,至少在20K这上点火频率点上要稳定打印通过。此后当点火频率升高,墨滴的速度就会呈现振荡起伏,通常第二个主波平台范围内可以设为一个稳定的工作频率点。正如目前样头应用案例上所示,35K左右的点火频率点也许正好是它的一个稳定打印频率点。当然最终把这个频率点作为G6实际的点火频率点,则与G6宣传的50K频率就有较大的差距了。而这时与G5头相比的话,这个实际产量远达不到增长80%以上,而只是增加了30%左右,这点也请大家引起关注。

而第三个主波平台通常要比第二个主波平台的范围来的小,稳定性也要差于第二个主波平台,故这个点火频率点通常会作为最高打印频率点了。想把这个点作为长期稳定打印的点火频率点来说有一定的难度,一方面是要通过墨滴观察仪反复地精心调节,另一方面对于墨水、供墨、机械等多方面的努力才有可能实现。

三、各种墨水兼容

根据理光公司的介绍,G6喷头对于各类墨水的兼容性比G5喷头更广更为长久,这也说明新喷头内的胶水有较大改良以及工艺上有较大变革。而对于目前理光喷头在一些主要墨水上的应用情况也作一些分析探讨。

1

UV

这几年UV墨水的用量均在大幅上升,去年国产UV墨水产量也达到了3000多吨,要是包括进口量的话会有5000多吨的消耗量。所以UV墨水的应用在近五年内还是一个很风光的市场,若能在UV墨水应用上占有自己的一席之地,对于各喷头厂商来说也是很看重的,当然也是我们很多设备厂家所要重点投入的。

理光G5喷头在UV墨水上的优良表现这几年已被大家所认同,故2018年理光G5喷头在UV机上的应用得到了飞速扩大,预计一年的用量达3万个左右,若G6喷头在UV墨水上的表现还如G5这样优秀,再加上它新增的优势,预计它还将会被大家所认同及升华。

2

活性

活性墨水的用量这几年也是在慢慢地上升,去年国产活性墨水量在3000吨以上,但在活性墨水上使用G5喷头的设备并不多,这并不是大家不努力及不去试用,实在是G5喷头在活性墨水应用上远不如其它喷头更有优势。但这次新的G6喷头能否改变这一局面呢?大家还是拭目以待。

活性墨水最大的问题就是容易水解,一旦发生水解,这时墨水的PH值就会向酸性方向发展,而过去G5喷头中的环氧胶对于酸性液体的抵抗力较弱,从而损坏了喷头。国内外很多公司把它用于活性墨水上的表现远不如其它喷头来的好,从而只剩下少数公司还在应用中。而这次G6喷头对于抗酸性液体的能力比上一代的G5喷头有较大的提升,估计会有一些公司在选择用于活性墨水时会有所考虑,但实际效果如何呢,这个结论至少要到明年会有一个准确的答案。

3

涂料

因涂料墨水的电导率很低,这样对于喷头来说兼容性要求就相对较低了。对于涂料墨水来说,主要还是要考虑到所用墨水本身稳定性为主,不然墨水使用一段时间后所产生的絮凝物就容易堵塞喷头。

目前国产的涂料水平与国外相比还是有较大差距,故以前使用G5喷头的设备上大多使用进口涂料墨水为主,而国产涂料墨水大多用于低价喷头上,用于G5喷头上好的案例不多。但这次新推出的G6喷头,对于涂料墨水应用量本人认为并不会有所大的提升,要想在涂料墨水上应用量有所提高,对于喷头来说带有循环会更有优势。但对于所用的涂料墨水稳定性很好,再把G6头的高速性能再发挥则也是会产生一款有竞争力的设备。

4

分散

这两年国内分散墨水的用量在大幅提升,去年国产的分散墨水量就达18000吨之多,各种应用喷头纷纷登场献技,而理光喷头也有所表现但结果不如人意。主要还是输在了喷头与分散墨水的兼容性、产量、性价比这些指标上。

新的G6上市后,它的兼容性从宣传上得知有较大的提升(要让市场去验证),同时产量也有质的飞跃(能否超过原来G5的80%也是要让市场去验证),故有能力在这一领域上与其它喷头有得一拼,但目前还没有看到有实际的设备推出,我只是期待。但一台设备推出到大家认同还是需要至少一年的时间,而这个时间也是必须的。

杨诚

数码喷印专家

1、高精的实现要兼容小点与大点的打点质量,二者兼顾均不容易,还需化精力去攻克。

2、高速的现实会遇到很多实际问题,只有把这些问题各自解决才会有高速的回报。

3、新喷头G6对各类墨水的兼容性提高了,扩大了它的应用面,但目前还只是从宣传渠道上得知,最终还是让实际应用来得以验证。

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编辑:张看

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