在提供成功的噴墨數(shù)字印刷時，需要多種組件的組合，其核心是噴頭。Meteor Inkjet技術(shù)銷售和營銷經(jīng)理大衛(wèi)·希思指出：“如今有大量令人眼花繚亂的噴頭可以滿足各種應(yīng)用要求。噴頭的選擇對于確保合適的系統(tǒng)性能至關(guān)重要，但也有幾個相關(guān)因素需要考慮。通常，應(yīng)用定義了基材，所需的印刷性能將限制流體/油墨的特性。從根本上說，噴頭的架構(gòu)必須支持流體和最終性能以及印刷質(zhì)量要求。”
其中一個考慮因素是水性油墨和化學(xué)品的不斷進步。鑒于包裝和數(shù)字包裝印刷的發(fā)展，UV化學(xué)品帶來了許多挑戰(zhàn)和障礙，這些挑戰(zhàn)和障礙可能尚未被證明是難以克服的障礙。因此，在應(yīng)用范圍、工藝和技術(shù)進步的推動下，水基/水性化學(xué)品正在脫穎而出。
賽爾噴頭業(yè)務(wù)部總經(jīng)理格雷厄姆·特威代爾指出：“在噴墨領(lǐng)域，人們對有色水性油墨的興趣日益濃厚顯然是一個重要趨勢，特別是當(dāng)用戶希望減少對環(huán)境的影響和VOC的使用時。因此，我們看到水性油墨變得越來越重要，我們的ImagineX散裝平臺將推動性能的逐步變化，能夠處理所有類型的油墨，包括水性油墨。”
Actega Terra數(shù)字技術(shù)公司項目開發(fā)經(jīng)理安德烈·薩利介紹了UV和水性油墨之間的根本區(qū)別在于它們的固化機制。UV化學(xué)在很大程度上依賴于交聯(lián)，從而導(dǎo)致固化油墨層具有很強的機械和化學(xué)耐受性。使用水性油墨時，水會通過加熱和/或紅外光照射被驅(qū)除。“在整個印刷機設(shè)計中需要考慮這種物理干燥機制，尤其是在噴頭維護方面，以避免噴嘴中或噴嘴上的油墨干燥。”
Seiko Instruments (SII)與Actega有一個正在進行的項目，該項目開發(fā)了一種光澤的水性套印上光，用于通過SII的 RC1536噴頭。Adphos 的近紅外 (NIR) 干燥系統(tǒng)對此進行了補充，并讓IdeeGo制造了一種小型卷筒印刷機，該印刷機使用噴墨技術(shù)有選擇地、精確地將水性上光印刷到預(yù)印卷材上。
賽爾的水性噴頭正在進入開發(fā)的alpha試驗階段，盡管特威代爾說，“水性油墨對噴墨印刷提出了挑戰(zhàn)。水相對易揮發(fā)，控制蒸發(fā)過程和避免潛在噴嘴堵塞的需要是其使用和新噴頭開發(fā)的關(guān)鍵。解決此問題的一種方法是在油墨化學(xué)中添加濕潤劑。然而，雖然這確實阻止了油墨在噴頭內(nèi)蒸發(fā)，但一旦油墨被印刷出來，它也需要延長干燥時間和能源使用。”
當(dāng)流體在噴嘴中或噴嘴板上時，另一種克服過早干燥和固化的方法是使用再循環(huán)。京瓷企業(yè)印刷設(shè)備集團歐洲部門經(jīng)理尾上龍?zhí)_認，“快干油墨需要適用于各種介質(zhì)。在噴頭的研發(fā)過程中，以及在印刷機的開發(fā)過程中，都必須考慮對噴嘴表面和流道的影響。這導(dǎo)致了循環(huán)噴頭的發(fā)展，從而有效地保持流體移動，從而防止噴嘴閑置時變干。”
富士膠片Dimatix的高級產(chǎn)品經(jīng)理大衛(wèi)·格羅斯說：“噴頭架構(gòu)正在不斷發(fā)展，以匹配更快的系統(tǒng)速度和更快的干燥油墨。當(dāng)油墨想要干燥時，較快干燥的油墨會導(dǎo)致噴嘴不啟動。如何阻止這種情況發(fā)生？噴嘴處的再循環(huán)是我們使用桑巴所做的一種方式，因為它可以使噴嘴出口處的油墨保持新鮮。集成商需要回答的另一個重要問題是噴頭能否跟上印刷速度？這歸結(jié)為噴頭本身的設(shè)計，也歸結(jié)為整體噴頭架構(gòu)，以向噴頭充分供應(yīng)油墨，管理整個噴頭，以及油墨輸送系統(tǒng)上游的壓降和流動阻力。我們正在做很多事情管理通過噴頭的壓降，以優(yōu)化并在高流量操作期間將微液面保持在正確位置的工作。”
Dimatix會仔細查看噴頭的整體占空比通量或DUX，以確保整個噴頭能夠跟上流量。“這很重要，我們進行了大量測試和設(shè)計，以確保噴頭能夠跟上高速印刷的占空比。”其桑巴噴頭的平行四邊形設(shè)計也起到了一定作用，它保持了一個緊湊的印刷區(qū)域，從而實現(xiàn)了更小、更輕的紙張路徑。桑巴噴頭設(shè)計的另一個好處是，“所有噴嘴都在印刷桿上的同一區(qū)域噴射，因此通過噴嘴的氣流是均勻的。噴頭在桿中每個噴頭的兩側(cè)都有末端噴嘴，氣流會影響墨滴的飛行。使用桑巴噴頭時，唯一的末端噴嘴位于桿的最末端。”
特威代爾補充道：“因此，油墨的持續(xù)移動至關(guān)重要，而賽爾獨特的TF技術(shù)和噴頭架構(gòu)確保油墨始終在噴嘴板上移動。這減少了在水性油墨中添加濕潤劑的需要或在兩次使用之間蓋住噴頭的需要。此外，賽爾的超高粘度能力為開發(fā)新的水性油墨噴墨應(yīng)用開辟了機會，因為它能夠鋪設(shè)比過去更廣泛的材料。隨著噴頭和水性油墨化學(xué)的發(fā)展，推動它們在噴墨印刷機的更廣泛應(yīng)用中的使用，諸如增加的色域、不透明度和特殊效果等優(yōu)勢將變得顯而易見。”
“噴頭的架構(gòu)決定了油墨再循環(huán)的實施情況，因此影響了該方法在當(dāng)今廣泛的印刷和噴射應(yīng)用中帶來好處的程度。TF技術(shù)減輕了蒸發(fā)的影響，因為噴嘴中的流體不斷補充，并且流速很高，這對于水性油墨防止堵塞很重要。同樣，對于UV油墨，噴嘴堵塞可以避免，特別是在重顏料油墨中，因為恒定的循環(huán)使噴嘴后面的油墨保持運動，并確保它們不斷地準備使用。”SII Printek部門的銷售主管伊蘭普瓦拉說，“確保油墨以高流速連續(xù)移動非常重要，這防止顏料和顆粒沉降，防止噴嘴堵塞。”
這些噴頭通常更耐用。通常由氣泡或污染引起的故障噴嘴可以通過高流量再循環(huán)自動再生，從而確保長期可持續(xù)性，減少油墨消耗和浪費。除了防止干燥和沉淀，再循環(huán)技術(shù)通過以下方式實現(xiàn)更好的溫度管理。尾上龍?zhí)赋?，通過將溫控油墨持續(xù)流入噴頭來進行操作。更廣泛的油墨類型容差也有一個好處，例如帶有重顆粒的白色油墨。
薩利指出，油墨再循環(huán)對于整體印刷穩(wěn)定性來說是一個優(yōu)勢，尤其是為了避免潛在的在水系統(tǒng)的噴嘴內(nèi)干燥。然而，通過在非常小的通道內(nèi)再循環(huán)而產(chǎn)生的剪切也會對油墨產(chǎn)生應(yīng)力。具體而言，這些剪切力會導(dǎo)致流體粘度的變化或顆粒的團聚。油墨的這種老化可能會堵塞過濾器或噴嘴并縮短噴頭壽命。因此，油墨在經(jīng)過數(shù)周的再循環(huán)測試后必須表現(xiàn)出穩(wěn)定的粘度和粒度分布。油墨的抗泡性也是一個需要牢記的重要參數(shù)，因為空氣在再循環(huán)時可能會進入流體。然而，流體本身無法提供印刷系統(tǒng)的完全穩(wěn)定性和可靠性。硬件和軟件支持在項目的整體成功中起著至關(guān)重要的作用。
希思補充道，“除了圍繞噴頭的支撐系統(tǒng)的物理方面之外，噴頭是如何被電動驅(qū)動和控制的。這項至關(guān)重要的任務(wù)，可以說是最難掌握的任務(wù)之一。發(fā)送到噴頭的電波形是由專業(yè)驅(qū)動電子設(shè)備和軟件生成的可變幅度的精確定時電壓脈沖。該波形的形狀取決于噴頭的結(jié)構(gòu)和流體的特性，例如溶劑成分、固體含量和粘度。優(yōu)化噴頭驅(qū)動波形會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生巨大影響。”
對精細、數(shù)字控制的需求，能夠在一系列噴射負載上產(chǎn)生具有優(yōu)化脈沖的精確波形，這導(dǎo)致了驅(qū)動電子設(shè)備的發(fā)展越來越復(fù)雜。高速數(shù)據(jù)路徑對于以包含大量印刷全可變數(shù)據(jù)的噴頭的系統(tǒng)的物理印刷速度提供數(shù)據(jù)是必要的。巧妙的集成，以及減少噴頭、電子設(shè)備、油墨供應(yīng)和干燥/固化硬件的尺寸和質(zhì)量對于3D和直接成型印刷機越來越重要，尤其是那些使用移動而不是靜態(tài)噴頭的印刷機。
