噴碼機原理和技術分類
閱讀：1741發布時間：2011-4-12
“噴墨編碼＂即噴碼,是指許多相關的技術,我們利用這些技術使非常微小的油墨滴從噴頭中噴出,墨滴穿過空氣,zui后落在被噴印物的表面上形成噴印圖案.
閥門式噴印
這種方法是zui易實現的,在過去20年中,主要用在外包裝箱施印.
基本上,一個閥門噴印裝置包括一個低壓油墨系統,一個電子控制機箱和一個用軟性導管與機箱相連的噴頭.油墨系統中的油墨經過簡單的開/合閥門被送到噴頭中的噴嘴中（一個噴頭一般有7到18個直徑200微米的噴嘴或更多）.當一個油墨滴需要被噴出時,電子元件打開相應的開/合閥,油墨滴就被噴射出來.
由于機械結構簡單,閥門式噴印系統是易于建立的.顧客一般通過比較用戶界面（即操作是否容易）,噴印能力/噴印多樣性/質量和適用的油墨系列來選擇供應商.
閥門式噴印的噴印質量不穩定.這是由于油墨在被射出之前一直停留在噴嘴里,如果油墨在管道中干了,就會產生阻塞.系統使用水基油墨在滲透性表面上噴印時效果.許多閥門式噴印系統制造商生產干燥速度快于水基油墨的非滲透性表面用油墨,這時阻塞便時會發生,干燥時間也仍然頗長—大約需15～30秒.
總的來說,如果對噴印質量要求不高和經常清洗噴頭,閥門式噴印系統都可以表現良好.雖然購置成本較低,但一兩年后閥門式噴印系統的使用成本計算下來都較高,所以這種技術有逐漸被脈沖式噴印技術所替代.脈沖式噴印技術主要分為兩種類型:壓電式噴印和氣泡式噴印—這兩種技術的實現差別很大.脈沖式噴印的噴頭由辦公打印領域發展而來—脈沖式打印現在在辦公打印領域被廣泛接受并有很好的效果.
脈沖式噴印
雖然脈沖式噴印在概念上是簡單的,但值得注意的是:直到20世紀70年代,才有人獲得zui初的,而且盡管佳能,惠普等公司做了大量的研究,直到90年代,才有便宜可靠的產品投放市場.所以脈沖式噴印并不象看起來那么簡單,從在辦公室里在固定噴印距離向干凈的紙上噴印到在工廠較惡劣的環境中完成噴墨編碼,還有很多事情要做.
壓電式噴印
脈沖式噴印技術首先出現的是壓電式噴印,簡單地說,噴嘴中的油墨壓力必須足夠低（或者是負壓）,因為是油墨的表面張力將油墨保持在噴嘴中,需要噴印時,一個脈沖電壓加在壓電晶體上,壓電晶體產生變形,使噴嘴油墨腔的容積減少.這樣,一滴油墨便從噴嘴中噴射出.然后,壓電晶體恢復原狀,由于表面張力作用,新的油墨進入噴嘴.通過并排排列大量噴嘴,就可以獲得理想的噴印寬度和解像度（一般8-6點/毫米）.雖然可以通過傾斜放置噴頭（這樣會犧牲打印高度）來提高噴印解像度,噴印解像度根本上還是由噴嘴間距決定的.更加精密的改進可以使每個壓電晶體驅動更多的噴嘴（比方說8個）,32個壓電晶體可以驅動256個噴嘴中的油墨,這樣就會有更大的噴印范圍,當然在被噴印表面上只有32個可編程落點.
因為系統不是連續式的,油墨必須在噴嘴中保持為流體,在被噴印表面上變干.壓電式噴印使用的油墨通常上是油基或石蠟基的,這兩類油墨在噴嘴中不會變干,但可被噴印表面吸收.壓電式噴印也使用一些快干油墨,快干油墨仍然需要相當長的時間（大約10秒）才會變干.當產品在噴印后需要迅速處理而又禁止產生污跡的時候,使用快干油墨就會產生問題.為了避免油墨在噴嘴中變干,我們還可以在壓電晶體上加上一個較低的脈沖電壓,這樣就會對噴嘴中的油墨產生輕微的擾動,噴嘴中的油墨就不會變干.這種方法依賴于油墨成分的改變或機械上更精密的改進.
另一種實現壓電式噴印的方法是加熱噴頭,同時使用熱溶性油墨.這樣,在噴嘴中保持為流體的油墨在較冷的被噴印物表面上就會固化.這種壓電式噴印系統在許多被噴印表面上都能得到好的效果，但在觸碰的過程中容易被刮掉.除了油墨在噴嘴中會變干的問題,另一個需要注意的問題是噴頭對振動很敏感.振動可使油墨被振出噴嘴和油墨腔,以至于表面張力無法使油墨充填道噴嘴中,這時系統必須重新啟動.顯而易見,發現振動問題時,噴印質量已經受到了影響
氣泡式噴印技術是更新的技術,仍然廣泛應用于辦公領域.
一個電壓加在2個端子上,由于端子間的阻抗,油墨被加熱,從而形成了一個蒸氣泡,由于氯泡的膨脹,一滴油墨噴出噴嘴.去掉端子間的電壓時,氣泡消失,由于表面張力作用,新的油墨充填列噴嘴中.象壓電式噴印技術一樣,將一系列噴嘴排列在一起,就會得到更大的噴印范圍.解像度很大程度上由噴嘴排列的密集程度決定.
油墨特性對于氣泡式噴印系統的正常工作特別重要.在辦公室里,可以控制打印物表面,使之與油墨相配,但在生產環境下*是另一碼事.由于這個原因,氣泡式噴印技術在產品編碼領域的影響受到了一定限制.不過,在氣泡式噴印油墨適用的場合,我們可以得到出色的噴印效果.
連續式噴墨編碼有著廣泛的應用范圍,它也許是zui多樣性的技術.20世紀70年代中到70年代末,早期的連續式噴墨編碼機操作復雜,故障頻出.這種印象現在還存在,但情況已發生了變化,就象我們開車時汽車不再漏油一樣.的連續式噴墨編碼系統只需操作者按一下開/關鍵和每周做一次例行維護,而且維護比其它一些命運多舛的設備所需的維護要少得多.有兩種盡管有關但不同的連續式噴墨編碼技術:偏轉式噴印、二元式噴印
偏轉式噴印
偏轉式噴印技術從70年代早期開始商業化,它也許是應用在生產環境中的技術中發展程度zui高的一種技術.原理雖然相當簡單,但許多年來,大量的控制電路被組合在一起來保證可靠性和使用簡單.
油墨加壓后被送至噴嘴,形成了一個約20M/S的墨流.噴嘴后有一個壓電裝置,加上電壓,裝置會產生位移,這種位移對墨流產生擾動,如果加在壓電裝置上的電信號頻率與墨流噴射頻率諧振,墨流就會斷裂成相同大小,相同間距的墨滴.在連續的墨流斷裂為一系列墨滴的位置,有一個充電電極.如果充電電極上脈沖電壓的頻率與墨流斷裂的頻率相同,每一個墨滴就會帶上相應的電荷.墨滴繼續前行,經過一對偏轉板.偏轉板上的電壓為定值（比如說,+/-5KV）,形成一個靜電場,在該靜電場作用下,帶電油墨滴根據自身所帶電量的不同,朝著其中一個偏轉板方向產生相應量的偏轉.zui終,墨滴穿過空氣,落在經過噴頭的被噴印物表面上.未被充電的墨滴不產生偏轉并被裝在噴頭底部的回收槽回收,zui后經過一個油墨貯液器再循環至噴嘴.
連續式噴印
這樣,近似地,油墨滴噴印的模式就與加在充電電極上的脈沖電壓對應起來.實際過程卻并非如此簡單.我們必須使墨滴斷裂與對充電極板充電同步,必須考慮帶電墨滴之間的相互排斥,甚至飛行中墨滴的空氣動力問題.連續式噴墨編碼機的用戶不會感到這些問題,但正是這些問題使設計連續式噴墨編碼機變得有趣.
因為油墨噴射是連續式的,連續式噴墨編碼機可以使用許多類型的油墨,特別是那些干燥速度非常快的油墨（1秒以內）.因此連續式噴墨編碼技術對于那些在印碼后需要迅速處理的具有非滲透性表面的產品（比如說罐頭和塑料）的印碼是非常理想的.此外還可以使用顏色更鮮明的顏料油墨.
由于連續式噴印有著相對較高的噴射速度,通常連續式噴印的噴印距離比脈沖式噴印的噴印距離（一般超過10mm）遠得多,而噴印質量卻不會下降,這樣噴頭位置的放置就可以有較大的選擇余地
