噴墨打印頭，俗稱“噴頭”，是數(shù)碼噴墨設(shè)備的最核心的部件。數(shù)碼噴墨最早成熟應(yīng)用在戶內(nèi)外廣告噴繪，但是隨著這些年技術(shù)發(fā)展突破，數(shù)碼噴墨早已跳出廣告噴繪范疇，正更多轉(zhuǎn)向工業(yè)化應(yīng)用，如陶瓷印花，數(shù)碼紡織印花，標(biāo)簽印刷，包裝印刷，PCB噴墨應(yīng)用，工業(yè)建材印刷，3D打印等。

過去噴墨在大幅面寫真和噴繪的應(yīng)用要求相對較低，打印機(jī)偏向作坊式生產(chǎn)用途，對噴頭的要求也不高。而隨著工業(yè)化的噴墨應(yīng)用產(chǎn)生了更高要求工業(yè)級噴頭的需求，過去雖然市場有著很多工業(yè)級噴頭的宣傳，但是卻很少人能說的清楚何為工業(yè)級噴頭。本文結(jié)合作者十幾年的噴墨工作經(jīng)驗(yàn)，淺談何為工業(yè)級噴頭。

圖1.1 戶外廣告噴繪機(jī)

圖1.2. 工業(yè)數(shù)碼噴墨印花機(jī)

圖1.3 工業(yè)數(shù)碼噴墨瓦楞印刷機(jī)

圖1.4工業(yè)數(shù)碼噴墨陶瓷印花機(jī)

一、何為工業(yè)級產(chǎn)品

對多數(shù)產(chǎn)品而言，包括電子電器元件，可大體按照消費(fèi)級、商用級、工業(yè)級、軍用級來分類。主要區(qū)別產(chǎn)品使用環(huán)境、穩(wěn)定可靠性、生產(chǎn)效率、工作負(fù)荷、作業(yè)壽命。

二、何為工業(yè)級噴頭

若了解工業(yè)級產(chǎn)品的特征，這個問題就不難回答了，只有滿足工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，適應(yīng)工業(yè)用途墨水，能夠連續(xù)高負(fù)荷穩(wěn)定作業(yè)又有長效壽命的噴頭才能稱之為工業(yè)級噴頭。對此，筆者總結(jié)工業(yè)級噴頭至少應(yīng)該滿足以下特征：

1.超長壽命

噴頭的壽命主要體現(xiàn)在壓電陶瓷的疲勞壽命，指的是噴頭在使用標(biāo)準(zhǔn)測試液體（油墨）進(jìn)行持續(xù)噴墨，直至壓電陶瓷疲勞損壞前其工作的次數(shù)，通常是以億次作為計(jì)算，按照生產(chǎn)的工作負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算即可估算噴頭的工作年限。例如某公司的噴頭官方資料稱噴嘴PZT疲勞壽命達(dá)到300億次，若按照工業(yè)生產(chǎn)負(fù)荷壽命約為6~12月，因此這樣的噴頭自然不能稱為工業(yè)級噴頭。對于工業(yè)設(shè)備最少需要3~5年的工作年限，對應(yīng)噴頭壓電陶瓷的疲勞壽命則不低于1500億次。

圖2.1 剪切式壓電技術(shù)噴頭的PZT工作示意圖，PZT受到電壓刺激產(chǎn)生剪切變形，擠壓墨腔使得墨滴從噴嘴噴射而出

圖2.1 推桿式壓電技術(shù)噴頭的PZT工作示意圖，PZT受到電壓刺激產(chǎn)生伸縮變形，推壓墨腔使得墨滴從噴嘴噴射而出

2.穩(wěn)定可靠

工業(yè)級設(shè)備要求連續(xù)穩(wěn)定工作的能力，一臺工業(yè)級噴墨打印機(jī)往往裝配了數(shù)十個噴頭，噴頭故障、暫停維護(hù)導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降，甚至生產(chǎn)中斷停工帶來的巨大損失。噴頭的穩(wěn)定可靠性除了表現(xiàn)堅(jiān)固的材質(zhì)，精密的制造以外，更多的表現(xiàn)在連續(xù)打印不斷墨、待機(jī)時間長、開機(jī)即用這樣的免維護(hù)性能。

圖2.4配了過百只噴頭的陶瓷數(shù)碼噴墨打印生產(chǎn)線

圖2.3 陶瓷噴墨打印機(jī)，裝配了過百只噴頭的single pass單程式印刷，使用易沉淀的無機(jī)顏料墨水，對不間斷高負(fù)荷生產(chǎn)有著極高的要求。目前這類設(shè)備只有工業(yè)級內(nèi)循環(huán)噴頭能滿足其應(yīng)用要求。

3.墨水兼容性和評估認(rèn)證服務(wù)

若把噴頭比喻成汽車發(fā)動機(jī)的話，那么墨水就如汽油。

第一、為了滿足工業(yè)應(yīng)用的特殊需求，對墨水的性能要求越來越高，例如粘度高，顏料顆粒大，干燥快，甚至是特殊功能性液體，這對噴頭墨水兼容性也帶來更多挑戰(zhàn)。例如市面一些噴頭不能打印高粘度墨水，或者不能兼容溫度變化都很難稱為工業(yè)噴頭。

第二、墨水是影響噴頭壓電陶瓷疲勞壽命的最關(guān)鍵因素，而且劣質(zhì)墨水還會直接腐蝕噴頭內(nèi)部膠水、涂層甚至堵塞噴頭導(dǎo)致?lián)p壞。筆者接觸過不少噴頭廠，優(yōu)秀的噴頭廠或供應(yīng)商一定會進(jìn)行墨水的評估認(rèn)證，評估墨水與噴頭材料兼容性，波形電壓匹配，噴墨壽命評估等。有噴頭的本身墨水兼容性，加上噴頭廠的評估認(rèn)證支持才能保證打印品質(zhì)，穩(wěn)定性和壽命。

圖2.5 PCB噴墨打印機(jī)，墨水粘度高，無機(jī)顏料，顆粒大易沉淀，容易堵塞噴頭

圖2.6 玻璃數(shù)碼噴墨打印機(jī)，采用無機(jī)顏料墨水，顆粒大易沉淀，易干燥，容易堵塞噴頭

圖2.7噴墨3D鑄模打印機(jī)，采用特殊高粘度易揮發(fā)樹脂，容易堵塞噴頭

三、工業(yè)級內(nèi)循環(huán)噴頭的優(yōu)勢

這些年很多工業(yè)應(yīng)用為了高效生產(chǎn)很多采用single pass方式，為了滿足應(yīng)用性能也需要使用特殊墨水或功能性液體。在這種情況下，為滿足穩(wěn)定、高效、高負(fù)荷長壽面的生產(chǎn)，對油墨和噴頭有了更高的要求，在這樣的背景下內(nèi)循環(huán)噴頭受到越來越多的應(yīng)用青睞，這些年各個噴頭廠家都在積極開發(fā)內(nèi)循環(huán)噴頭，因?yàn)閮?nèi)循環(huán)噴頭正好解決了噴頭在工業(yè)應(yīng)用的痛點(diǎn)，經(jīng)過多年的應(yīng)用，內(nèi)循環(huán)噴頭也被實(shí)踐證明了一些獨(dú)特的優(yōu)勢：

1.穩(wěn)定性

墨水循環(huán)帶走在墨腔內(nèi)氣泡和雜質(zhì)，保證連續(xù)打印的穩(wěn)定性

2.保濕性

極大延長待機(jī)時間，開機(jī)即噴，減少維護(hù)清洗頻率

3.長壽命

長壽命，內(nèi)循環(huán)具有自修復(fù)功能，極大減少了UV反射，墨水沉淀導(dǎo)致的斜噴堵孔，延長了噴嘴使用壽命

4.墨水適應(yīng)性

內(nèi)循環(huán)防止了大顆粒色料墨水沉淀，適應(yīng)更廣泛墨水應(yīng)用，如UV白墨，涂料墨水、陶瓷/玻璃無機(jī)墨水、高粘度墨水、特殊功能性液體。

圖2.8內(nèi)循環(huán)噴頭的工作機(jī)制示意圖A

圖2.9內(nèi)循環(huán)噴頭的工作機(jī)制示意圖B

隨著數(shù)碼噴墨應(yīng)用的工業(yè)化，相信越來越多適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用的噴頭會被開發(fā)出來，推動越來越多工業(yè)數(shù)碼噴墨應(yīng)用革新。