噴墨印刷機(jī)的墨水空排出技術(shù)

王恒印+孫莎+周建佳+蔣中立+馬玉平

據(jù)史密瑟斯？派諾公司最新的調(diào)查研究顯示，全球噴墨印刷市場(chǎng)將在2014～2019年保持高速增長(zhǎng)，年均增長(zhǎng)率將保持在12.7%左右。噴墨印刷作為一項(xiàng)能夠明顯降低短版印刷和按需印刷成本的技術(shù)，能夠?yàn)橛∷⑵髽I(yè)帶來(lái)很多新的機(jī)會(huì)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。然而在印刷過(guò)程中，噴墨頭容易出現(xiàn)各種問(wèn)題，影響噴墨印刷質(zhì)量。在此，本文將介紹墨水空排出技術(shù)，其因能大大降低噴墨頭的故障率，而引起噴墨印刷供應(yīng)商的關(guān)注。

噴墨頭經(jīng)常出現(xiàn)的故障

噴墨印刷機(jī)在使用過(guò)程中，噴墨頭容易出現(xiàn)以下問(wèn)題。

①當(dāng)噴墨頭長(zhǎng)時(shí)間不使用時(shí)，墨水中溶劑的蒸發(fā)將會(huì)導(dǎo)致墨水增黏，增黏后的墨水將會(huì)影響噴墨液滴的形成，甚至堵塞噴墨頭。

②噴墨頭長(zhǎng)期暴露于空氣中，空氣中的各種粉塵顆粒以及噴墨印刷紙張產(chǎn)生的粉屑等都容易吸附在噴墨頭附近，或者與噴墨頭內(nèi)的墨水混合，從而導(dǎo)致噴墨不良甚至堵塞噴墨頭。

③高速噴墨過(guò)程中壓力室內(nèi)部容易形成氣泡，抵消噴射壓力，從而難以形成所需要的噴射壓力，同時(shí)，氣泡聚積在噴墨頭附近，也會(huì)影響墨滴的噴出。

上述問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致噴墨印刷過(guò)程中的噴墨墨滴排出故障，從而影響噴墨印刷質(zhì)量。目前，噴墨墨滴排出故障的防止與恢復(fù)手段主要有墨水空排出技術(shù)、蓋帽抽吸技術(shù)、清洗液沖洗技術(shù)、液體在噴墨頭附近的突出技術(shù)。其中，墨水空排出技術(shù)因操作方便且具有可在噴墨印刷的間隙完成等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。

墨水空排出技術(shù)

墨水空排出技術(shù)是指在噴墨印刷機(jī)的非印刷期間，或者印刷期間已印刷了規(guī)定時(shí)間、印數(shù)后針對(duì)墨水增黏的時(shí)間閾值在維護(hù)位置執(zhí)行全部噴墨頭的噴墨墨滴排出操作，由此排出增黏了的墨水、雜質(zhì)、氣泡等，以防止噴墨頭堵塞。

1.墨水空排出技術(shù)的發(fā)展

卡西歐計(jì)算機(jī)股份有限公司（CASIO COMPUTER CO LTD）申請(qǐng)的公開號(hào)為JPS48-66737 A的專利，公開了通過(guò)檢查噴墨頭的工作狀態(tài)，在噴墨頭不執(zhí)行印刷期間，采用計(jì)時(shí)器控制，周期性的執(zhí)行非印刷的墨水噴出操作，以防止噴墨頭堵塞的墨水空排出技術(shù)。該公司同日申請(qǐng)的公開號(hào)為JPS48-66736 A的專利公開了通過(guò)檢查噴墨頭的工作狀態(tài)，在噴墨頭不執(zhí)行印刷期間，采用計(jì)時(shí)器定時(shí)執(zhí)行非印刷的墨水噴出操作，以防止噴墨頭堵塞的墨水空排出技術(shù)。這兩種墨水空排出技術(shù)均采用廢墨接收器接收非印刷期間噴出的墨水。然而，通過(guò)檢查噴墨頭是否執(zhí)行印刷，對(duì)于不執(zhí)行印刷的噴墨頭執(zhí)行定時(shí)或者周期性的防止噴墨頭堵塞的預(yù)噴射，適合采用單個(gè)噴墨頭的噴墨印刷機(jī)。當(dāng)噴墨頭數(shù)量為多個(gè)排列時(shí)，由于不同的噴墨頭執(zhí)行印刷的時(shí)間不一定相同，因此，上述方式不再適合。

小西六（柯尼卡的前身）寫真工業(yè)株式會(huì)社申請(qǐng)的公開號(hào)為JPS54-9928 A的專利，公開的技術(shù)為：在偏離印刷位置處設(shè)置防止印刷故障的預(yù)噴射的維護(hù)位置，通過(guò)位置檢測(cè)器檢測(cè)到噴墨頭位于維護(hù)位置時(shí)，輸入執(zhí)行使所有噴墨頭預(yù)噴射的操作，同時(shí)采用計(jì)時(shí)器對(duì)噴墨頭處在維護(hù)位置處執(zhí)行預(yù)防性噴射的時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)時(shí)，根據(jù)該計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)，執(zhí)行預(yù)定時(shí)間段的預(yù)噴射。預(yù)噴射的間隔時(shí)間段可以根據(jù)周圍環(huán)境條件（溫度、濕度等）的不同設(shè)置為不同的時(shí)間范圍。

佳能公司申請(qǐng)的公開號(hào)為JPS63-260450 A的專利，分析了環(huán)境溫度、濕度等對(duì)墨水蒸發(fā)情況的影響，通過(guò)在噴墨記錄裝置中配備環(huán)境溫度和濕度檢測(cè)裝置、噴墨頭溫度檢測(cè)裝置，檢測(cè)環(huán)境溫濕度以及噴墨頭溫度，將墨水基于環(huán)境溫度、濕度和噴墨頭溫度變黏的時(shí)間閾值，作為在維護(hù)位置執(zhí)行防止堵塞的預(yù)噴射的時(shí)間差。

然而，通過(guò)噴射的方式進(jìn)行非印刷期間的墨水防堵塞噴射，會(huì)因大量墨水的噴出，造成墨水的極大浪費(fèi)。為了解決上述問(wèn)題，精工愛普生株式會(huì)社申請(qǐng)的公開號(hào)為JPS63-256452 A的專利，在維護(hù)位置處設(shè)置了蓋帽保持位置和預(yù)噴射位置，不執(zhí)行印刷時(shí)，噴墨頭位于蓋帽保持位置，通過(guò)蓋帽與噴墨頭的貼附，防止墨水在噴墨頭內(nèi)干燥；執(zhí)行印刷時(shí)，噴墨頭首先從蓋帽處移動(dòng)到印刷位置進(jìn)行印刷，并采用計(jì)時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，當(dāng)印刷了預(yù)定時(shí)間后，噴墨頭移動(dòng)到預(yù)噴射位置執(zhí)行防止噴墨頭堵塞的預(yù)噴射。執(zhí)行完預(yù)噴射后，噴墨頭從預(yù)噴射位置移動(dòng)到離預(yù)噴射位置最近的印刷位置繼續(xù)印刷。該方式通過(guò)設(shè)置蓋帽部件對(duì)噴墨頭的覆蓋，有效防止了墨水中溶劑揮發(fā)造成的墨水變黏以及灰塵在噴墨頭附近的積聚。該技術(shù)的推出表明墨水空排出技術(shù)逐步趨于成熟。

2.墨水空排出技術(shù)專利申請(qǐng)分析

涉及墨水空排出技術(shù)的專利主要分布在CPC分類號(hào)B41J2/16526和FT分類號(hào)2C056/EC54下，在SIPOABS數(shù)據(jù)庫(kù)下通過(guò)對(duì)CPC分類號(hào)B41J2/16526進(jìn)行重點(diǎn)檢索，并利用FT分類號(hào)2C056/ EC54進(jìn)行補(bǔ)充檢索，篩選得到墨水空排出技術(shù)專利申請(qǐng)687件，下面以此作為分析數(shù)據(jù)。

（1）區(qū)域分布

圖1為墨水空排出技術(shù)專利申請(qǐng)人區(qū)域分布情況。從中可以看出，墨水空排出技術(shù)專利申請(qǐng)人主要分布在日本和美國(guó)，申請(qǐng)量分別為351件和153件，占到申請(qǐng)量總額的51.1%、22.3%，這主要是由日本和美國(guó)在噴墨印刷領(lǐng)域的地位所決定的。接下來(lái)分別是歐洲（不含德國(guó)）和德國(guó)，分別為26件和24件。而我國(guó)在該領(lǐng)域幾乎是空白，這和我國(guó)噴墨印刷技術(shù)起步發(fā)展較晚、技術(shù)相對(duì)落后相關(guān)。

（2）時(shí)間分布

進(jìn)入21世紀(jì)以后，噴墨印刷技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展期，同時(shí)為噴墨印刷技術(shù)提供維護(hù)支撐的墨水空排出技術(shù)也逐步進(jìn)入發(fā)展期。圖2顯示了墨水空排出技術(shù)專利申請(qǐng)時(shí)間分布情況。從中可以看出，除2004年外，墨水空排出技術(shù)專利申請(qǐng)量自2002年起逐年上升，2002年申請(qǐng)量為21個(gè)，2010年申請(qǐng)量為108個(gè)，表明墨水空排出技術(shù)在2010年發(fā)展達(dá)到頂峰；自2011年起，墨水空排出技術(shù)專利申請(qǐng)量逐年減少，2012年申請(qǐng)量為28個(gè)， 2013年申請(qǐng)量為12個(gè)（除2013年尚未公開的專利申請(qǐng)外），年申請(qǐng)量逐步下降，表明墨水空排出技術(shù)已逐步趨于成熟。

（3）主要申請(qǐng)人分析

圖3顯示了墨水空排出技術(shù)專利申請(qǐng)人情況。從中可以看出，在申請(qǐng)人方面，愛普生、兄弟、佳能、惠普、施樂、理光等公司是墨水空排出技術(shù)專利的主要申請(qǐng)人，其墨水空排出技術(shù)專利申請(qǐng)量占據(jù)了整個(gè)墨水空排出技術(shù)專利申請(qǐng)量的50%以上，其中以愛普生、兄弟和佳能這三家公司為前三甲，申請(qǐng)量所占份額分別為15%、12%和11%。眾所周知，愛普生、兄弟和佳能公司也是噴墨印刷領(lǐng)域的主要技術(shù)提供商，走在噴墨印刷技術(shù)前沿。

噴墨印刷是近年來(lái)較為火熱的一種新型技術(shù)，隨著技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛，如電路板印刷、紡織印刷、陶瓷印刷、玻璃印刷等，因此，我國(guó)應(yīng)重視噴墨印刷相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。我們已經(jīng)輸在了起跑線上，日后應(yīng)該更加努力。