当谈到标签和包装喷墨技术的发展时,人们似乎更为专注优质标签或软包装的高质量彩色印刷,但包装中还有其他细分市场对喷墨印刷机提出了不同的需求,忽略这些是往往是致命的。以标签印刷为例,多年来,其分辨率逐渐从 360dpi 升级到 600dpi,再到 1200dpi;生产线的速度也从 10 年前的 25m/min 提高到现在的 100m/min 左右。在这个过程中,去了解为什么市场需要 1200dpi 是非常有趣的,通常并不是因为客户需要更高的印刷质量,而是因为喷嘴堵塞或喷嘴因故障不工作。

所有喷墨系统都会遇到喷嘴偶尔堵塞,或因故障不工作的问题,这可能是由于灰尘、污垢或墨滴落在喷头喷嘴面上,或者可能是由于油墨中溶解的空气造成的随机故障。多年来,很多企业在自恢复喷头的开发上投入了大量工作,该喷头使用油墨再循环来带走气泡,但这些喷头仍然容易受到喷嘴面外侧任何物体的影响。1200dpi 的最大好处似乎是单个失灵的喷嘴在大多数情况下是不可见的。失灵的喷嘴仍然存在,但它在印刷中引起的白线可能小到足以被忽视,这可能是因为从其相邻喷嘴滴落的油墨或多或少地填充了印刷中的间隙。

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1200dpi 的缺点可能很明显,那就是成本。将印刷机中的喷嘴数量增加一倍,可能不会使整体机器成本增加一倍,但肯定会使得整机成本增加。在过去几年中,喷墨喷头的成本呈逐渐下降趋势,这意味着具有更多喷嘴的更复杂的系统逐渐变得更实惠。与此同时,客户的期望也在增加,现在独立的喷墨标签印刷机提供七种颜色,而不仅仅是 CMYK,而且还提供喷墨白色或布局上光是很常见的。在这种“升级”趋势中,任何成本节约都变得没有意义。去年喷墨制造商也受到电子元件短缺的严重打击,许多元件价格上涨。

对成本以及喷墨喷头的销售价格有巨大影响的制造方面之一是制造良率。与纯电子产品不同,新型号喷墨喷头的制造在某些方面并非完全可预测或确定的。每当喷头制造商推出新型号时,他们都必须意识到,并非每一个下线的喷头都能销售。可能存在明显的故障,例如由于喷头内部的灰尘或污垢导致喷嘴堵塞,或者更细微的问题,例如沿喷嘴阵列的喷嘴几何形状的差异,这意味着某些喷嘴需要与其他喷嘴不同的设置,并且没有一组设置可以适用于整个喷头。喷头制造商通常需要数年时间才能完全优化制造过程,以便他们可以开始成功生产新产品。与此同时,他们实际上可能会扔掉四分之三的成品喷头,这些成本必须从可以出售的成品销售中收回。

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将喷头中的喷嘴数量加倍(从 600dpi 变为 1200dpi 时会发生这种情况)不仅会使最终喷头的制造良率减半,而且很可能会更大幅度地降低良率。这是因为总体产量通常与喷头中的喷嘴数量呈正态分布。一些喷头制造商(例如京瓷)通过将每个喷头组装成多个较小的模块来绕过此限制。

由于体积小,每个单独模块的制造良率要比单个大型喷头好得多。富士胶片对其 Samba 喷头采用了不同的方法,将模块单独销售,然后由客户自行组合。这两种技术都增加了组合模块的复杂性。虽然这些技术有助于解决制造良率问题,但更高分辨率的趋势仍然意味着更高的成本,而对其他包装细分市场几乎没有好处。

 

01、喷头厚度

市场上一些喷头的缺点是它们的厚度。当今的大多数喷头不是从单排喷嘴生成完整分辨率,而是通过稍微交错的几排喷嘴构建完整分辨率,以提供最终的 DPI。问题是使用了多少行,从第一行到最后一行的总距离是多少。

以标签印刷为例,从第一行到最后一行的喷头较宽或长度较长会导致印刷条也响应发生变化。到最后,从第一种颜色到最后一种颜色的距离变大了。喷墨印刷机占用的更多尺寸和空间可能比真正的问题更令人烦恼,但为了接入较宽的喷头而产生的沿卷材的额外距离可能会导致真正的质量问题。每个卷对卷系统都会受到影响从某种程度的介质拉伸或介质左右漂移。粗略地说,一个需要两倍卷材长度的喷墨系统会在印刷中看到两倍的错误。这些错误将显示为颜色到颜色的套准错误,但更糟糕的是,喷头/喷头模块之间的缝合线变得可见。

卷对卷或基于传送带的系统(例如用于瓦楞印刷)对喷头厚度很敏感,但其他应用(例如软管印刷)则要差得多。现在市场上有几台机器可以直接印刷到软管上。有时印刷的软管很大,但大多数应用都是针对直径很小的软管,直径可能低至 10 毫米。在那种情况下,使用带有多排喷嘴的宽喷头会成为大问题。特别是在香水或化妆品包装中,软管可能是锥形或腰部,这增加了喷墨印刷的难度。

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软管印刷的理想解决方案是只有单排喷嘴的喷头,但可能会限制在 100-200dpi,这是不可行的。所以仍然需要多行,但它们应该尽可能靠近。理想的喷头还需要良好的墨滴喷射距离来处理异型管,或那些不是特别精确成型的软管。柯尼卡美能达生产的一系列薄型喷头在这个市场上表现出色,并被添加到 450dpi/10pL KM1280i 中。这是印刷质量方面的一大进步,同时可以处理不太完美的软管。从第一排到最后一排的距离小于 3 毫米,所以这个喷头可以应付最小直径的软管。

 

02、编码和标记

早在有人梦想用喷墨将全彩色图像印刷到包装上之前,新兴的喷墨行业就因在食品包装上引入保质期而获得了巨大的推动。该市场目前仍然存在,并且随着药品的跟踪和追溯要求,以及二维码印刷需求而扩大。出于税收目的、防伪和品牌保护的包装安全印刷市场也在不断增长。

简单的保质期通常只要其清晰易读就可以了,但编码大量数据的小型二维条码需要更高的印刷分辨率,这迫使压电喷头成为趋势。大墨滴尺寸和非常高的墨滴速度提供了较大的油墨喷射距离。用压电喷头实现类似的油墨投射距离,同时仍然保持高分辨率和印刷质量,可能是在违反物理定律的领域,但业界肯定正在努力解决它。

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几年前,柯尼卡美能达收购了松下的喷墨部门,并意识到两家公司的技术合并可能会提供解决方案。柯尼卡美能达现在提供 KM800 和 KM1600 喷头,它们使用不锈钢喷嘴的巧妙设计,以实现非常好的喷射直线度,尽管这本身并不能解释超过 15 毫米的非常高的墨滴投射距离。喷头只使用一个小的 3pL 墨滴,但会以高速喷射一串这样的墨滴,以便稍后的墨滴超过,并将墨滴推到它们前面。

这种技术还意味着后面的会扫除前面墨滴留下的任何卫星墨滴。巧妙的波形设计意味着这些喷头以 9m/s 左右的墨滴速度工作,而不是更正常的 6m/s。当然,这些喷头的油墨沉积量少于传统的大墨滴喷墨喷头。但在许多应用中,最大线速度的降低并不是那么重要。

 

03、生产线的速度

对于确实需要更高印刷速度的应用,可以使用替代解决方案。要求可能只是从投资中获得更高的生产力,但是当喷墨印刷机被添加到现有生产线时,总是需要更高的印刷速度,例如创建混合印刷机,或简单地添加一些从可变印刷到常规预印的模块。在这些情况下,客户将非常不愿意让喷墨系统强制降低他的正常生产线速度。

正如已经提到的示例一样,使用压电喷头的高速印刷对喷头设计和整体喷墨系统设计都增加了更多的要求。同样,宽胖的喷头也不是一个好主意,因为喷嘴行之间的任何差异都会被较高的生产线运行速度放大。随着速度的增加,每个喷嘴排之间的液滴速度和喷射角度的变化变得至关重要。随着速度可能超过 100-150m/min,单个喷头不再能够应付,因此需要添加更多喷头来分担工作。第二个或第三个喷头必须与原始喷头精确匹配。

喷头的制造公差需要非常严格,喷墨机器制造商必须认识到,不仅必须精确设置和控制喷头,而且在项目开始之前还需要检查客户的介质传输的准确性。即使是喷头的少量振动,或介质的翻动或拉伸,也会在印刷中产生错误。值得吸取的一个教训是,相机系统非常宝贵,不仅可以让系统软件自动纠正任何潜入的位置或对齐错误,还可以通过消除缓慢的人类反应时间来减少浪费。 【海名会展】东莞印包展

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