摘 要：近幾年來，數(shù)碼噴墨印花技術(shù)在國內(nèi)陶瓷印花行業(yè)中得到了應(yīng)用和推廣。隨著國產(chǎn)噴墨打印機的推出、國產(chǎn)噴墨墨水的研制，以及陶瓷企業(yè)對噴墨打印產(chǎn)品的不斷創(chuàng)新，噴墨印花技術(shù)已成為行業(yè)內(nèi)的熱門話題。本文主要闡述了噴墨打印技術(shù)在陶瓷印花中的應(yīng)用和技術(shù)特點。

關(guān)鍵詞：噴墨印花；噴頭；噴墨墨水

1 引 言

從進(jìn)口設(shè)備到國產(chǎn)設(shè)備，從離線式瓷板畫加工模式到在線式流水線印花，陶瓷噴墨印花已成為國內(nèi)陶瓷企業(yè)生產(chǎn)墻地磚的重要裝飾手段，并且開始普及。

噴墨打印是目前陶瓷行業(yè)中較為先進(jìn)的印刷方式，具有可變數(shù)據(jù)印刷、個性化印刷、按需印刷的能力；在此之前，噴墨打印技術(shù)已廣泛應(yīng)用于新聞印刷、票據(jù)印刷、條碼印刷、大幅面廣告印刷、數(shù)碼打樣印刷等領(lǐng)域。

2 噴墨打印技術(shù)的原理

2.1 噴墨打印技術(shù)簡介

噴墨打印是一種無接觸、無壓力、無印版的印刷復(fù)制技術(shù)，省去了傳統(tǒng)印刷方式所需的制版設(shè)備、膠片以及印版等工序，大大降低了生產(chǎn)成本，而且能在不同材質(zhì)以及不同厚度的平面、曲面和球面等異性承印物上印刷，不受承印物表面的限制。

噴墨印刷有多種方式，包括連續(xù)噴墨、熱發(fā)泡噴墨、靜電噴墨、壓電噴墨等。其中，壓電噴墨是一種按需噴墨技術(shù)，在噴槍壁放置壓電陶瓷，壓電晶體在電場作用下發(fā)生形變，擠壓噴腔內(nèi)的墨水，當(dāng)擠壓達(dá)到一定程度時，墨水就會噴出。

噴頭是噴墨打印技術(shù)的關(guān)鍵，陶瓷噴墨采用的是按需噴墨壓電式噴頭，由于壓電式噴頭技術(shù)的不斷成熟，推動了噴墨打印在陶瓷行業(yè)中的使用。

壓電式按需噴墨打印的原理是：采用按需噴墨壓電式噴頭，將電子計算機存儲的設(shè)計圖案轉(zhuǎn)化為數(shù)碼信號，在打印機控制系統(tǒng)的控制下，噴墨打印機接受到信號后將墨水噴印到承印材料表面的對應(yīng)位置上，然后在承印物上形成圖案。

2.2 噴墨打印呈色的原理

用來混合產(chǎn)生各種顏色所使用的三種基本顏色稱為三原色。紅色、綠色和藍(lán)色稱為加色三原色，青、品紅和黃稱為減色三原色。減色三原色與加色三原色互補，稱為減紅原色、減綠原色和減藍(lán)原色。減色混色時，以青、品紅、黃三原色料疊加混合生成新的顏色。標(biāo)準(zhǔn)三原色按不同比例混合，即可形成全部的色彩系列。其中，三色同比例疊加便生成黑色。

因黑色是三原色等比例疊加而生成，故數(shù)碼彩繪多采用青紅黃黑（CMYK）四色色彩模式，將色彩豐富的圖案分解成四個基本色，依據(jù)噴頭每個噴孔與噴印載體相對移動的規(guī)律，由控制系統(tǒng)控制每個顏色的墨水，按需要通過對應(yīng)的噴頭噴印在載體上，各種顏色的墨滴，依照混色規(guī)律，混合出各種顏色。根據(jù)這個原理，就能打印圖文的各種色彩。噴墨打印過程中的墨水一般使用青、品紅、黃、黑四種基本印刷色，主要就是在打印過程中各色墨水經(jīng)過疊加，從而產(chǎn)生減色混色的規(guī)律。

3 陶瓷噴墨印花機的構(gòu)成

陶瓷數(shù)碼噴墨印花機主要由四個部分組成，分別為電腦控制系統(tǒng)、噴頭系統(tǒng)、供墨系統(tǒng)、機械運動及防護(hù)系統(tǒng)。

3.1 電腦控制系統(tǒng)

電腦控制系統(tǒng)是噴墨印花機的核心，將圖像、噴頭和磚坯等信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、處理，然后將噴墨指令信號傳遞給噴頭指揮其動作。

計算機存儲的圖稿按打印顏色分成各色，依照噴頭與磚坯相對移動的對應(yīng)位置，將控制信號按順序傳輸?shù)礁鱾€噴嘴中，然后執(zhí)行噴墨指令。

3.2 噴頭系統(tǒng)

常用噴頭的有效打印寬度為65mm左右，在陶瓷磚上采用噴墨打印，一般需要多個噴頭組合，覆蓋需打印的寬度范圍。噴墨打印機多采用4色或6色系統(tǒng)，即需要4組或6組噴頭，一組噴頭對應(yīng)一種顏色。一般噴頭的重要技術(shù)參數(shù)包括噴孔精度、點火頻率和墨滴尺寸。

3.2.1噴孔精度

每個噴頭的噴孔基本上是線性排列，噴孔精度是指單位長度上的噴孔數(shù)，用dpi來表示。如寬度為65.4mm的噴頭，有512個噴孔，精度為200dpi；寬度為70mm的噴頭，對應(yīng)有1000個噴孔，精度為360dpi等。對于陶瓷噴墨打印模式，噴頭上噴孔的排列方向與磚坯通過的運動方向垂直，則噴孔精度對應(yīng)磚坯上的圖案為橫向打印精度（墨點數(shù)每英寸）表示。

可從以下兩個方面提高橫向打印精度：

（1） 提高噴頭的噴孔精度。這種方式會增加噴頭的加工制作難度；

（2） 增加噴頭的數(shù)量。如一個200dpi的噴頭，在其相同打印區(qū)域增加一個噴頭，則橫向打印精度可達(dá)到400dpi。當(dāng)然，這種措施會增加噴墨打印機的成本。

3.2.2點火頻率

點火頻率相當(dāng)于噴孔噴射墨滴的頻率。不同型號噴頭的額定點火頻率不同，一般在數(shù)kHz到數(shù)十kHz的范圍之間。

打印到磚坯上的圖案，其縱向的打印精度是由點火頻率和磚坯運動線速度決定。計算公式為：縱向打印精度 = 點火頻率/線速度。如釉的線速度為30m/min，點火頻率為10kHz，由公式可計算出打印精度為508dpi。

點火頻率是滿足縱向打印精度和釉線速度的關(guān)鍵指標(biāo)。高點火頻率的噴頭適應(yīng)快速生產(chǎn)線，并容易達(dá)到高的縱向精度；低點火頻率的噴頭，則在縱向精度和生產(chǎn)速度上受到制約。

3.2.3墨滴尺寸

各型號噴頭常見的墨滴尺寸有15pl、35pl、42pl、80pl（pl=10-12L）等。墨滴尺寸影響圖案效果的精細(xì)度。陶瓷墨水在顏色發(fā)色上受制約，如：小的墨滴尺寸可以提高圖案的細(xì)膩程度，但發(fā)色較淺；大的墨滴尺寸可以實現(xiàn)較深顏色，但圖案的細(xì)膩程度會降低。

3.3 供墨系統(tǒng)

供墨系統(tǒng)將墨水輸送到每個噴頭的噴腔內(nèi)。根據(jù)噴頭及墨水的特點，一般具有循環(huán)、溫度控制、攪拌等功能。每個通道的供墨系統(tǒng)是各自獨立的，與對應(yīng)的噴頭組構(gòu)成完整的系統(tǒng)，負(fù)責(zé)一種顏色墨水的輸送。與噴頭組對應(yīng)，4色、6色噴頭組分別需要4套、6套供墨系統(tǒng)。

根據(jù)三原色原理，三色墨水的搭配就可以呈現(xiàn)豐富的色彩。陶瓷噴墨墨水，通常采用無機非金屬材料作為顏料，與傳統(tǒng)陶瓷印花使用的顏料類似，但發(fā)色范圍有限。同時，以液態(tài)形式制成的陶瓷墨水發(fā)色亮度也達(dá)不到三原色的標(biāo)準(zhǔn)。

目前，陶瓷墨水制造商已經(jīng)開發(fā)出11種顏色的陶瓷墨水，以滿足用戶的不同需求，其中以藍(lán)色、棕色、黃色、粉紅色、米黃色、黑色等6種墨水最為常用。陶瓷企業(yè)已經(jīng)在6通道的噴墨打印機上使用5色墨水進(jìn)行生產(chǎn)（其中，有一種顏色使用2個通道，以增強該顏色的表現(xiàn)力），制成精美的陶瓷產(chǎn)品。

3.4 機械運動及防護(hù)系統(tǒng)

機械運動及防護(hù)系統(tǒng)包括噴墨打印機設(shè)備機架主體和磚坯輸送皮帶平臺等。數(shù)碼噴墨打印要求的精度高，傳動由伺服電機控制，并由高精度的光電檢測裝置檢測磚坯位置的信號，位置和速度信號由控制系統(tǒng)集成，控制噴墨與磚坯運動相吻合。

4 陶瓷噴墨印花的工作流程

噴墨印花在建筑陶瓷生產(chǎn)工藝流程中完成印花工序，與絲網(wǎng)印花機、輥筒印花機作用相同。即在施釉線上，磚坯通過噴墨印花機的控制系統(tǒng)將圖稿的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為控制信號。噴墨打印機使用噴頭在陶瓷磚坯上進(jìn)行印花，比傳統(tǒng)印花方式省去了制作花網(wǎng)或膠輥的工序；同時，陶瓷噴墨墨水均由專業(yè)制造商提供成品，也為陶瓷生產(chǎn)省去了印花釉制作的工序。在一定程度上，大大節(jié)約了人力和物力。

對于新安裝的噴墨打印機生產(chǎn)線，都要先將墨水在該生產(chǎn)線的磚坯上進(jìn)行打印、燒制色卡。在不同的釉面、不同的燒成條件下，陶瓷墨水的發(fā)色存在一定差別。燒制色卡的目的是確定墨水的發(fā)色狀態(tài)。依據(jù)色卡的發(fā)色情況，將待打印的圖稿分色，即分成各通道、各組噴頭執(zhí)行打印圖稿。經(jīng)打印試燒，根據(jù)實際效果對圖稿分色進(jìn)行進(jìn)一步的完善，最終可以隨時調(diào)出圖稿執(zhí)行生產(chǎn)打印。

5 陶瓷噴墨印花技術(shù)的優(yōu)勢

陶瓷噴墨印花技術(shù)比傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印花、輥筒印花具有以下幾個方面的優(yōu)勢。

5.1 制品圖案清晰流暢

噴墨打印的精度一般在300dpi以上，大大提高了陶瓷產(chǎn)品的圖案清晰度。根據(jù)目前的噴墨打印機的現(xiàn)有條件，達(dá)到400dpi、600dpi是完全可能的。

傳統(tǒng)的印花方式通常為各色網(wǎng)版圖案不重疊，即每種顏色都是獨立成色，依靠各版印花釉顏色的調(diào)配，實現(xiàn)圖案的顏色層次。噴墨打印的各色墨水可以進(jìn)行混合使用，以及依靠數(shù)碼技術(shù)帶來的精確定位，既可以在相鄰部位印花產(chǎn)生明顯的顏色界限，也可以使顏色產(chǎn)生漸變的過渡效果，這種漸變包括顏色深淺和色調(diào)變化，當(dāng)使用5色或6色墨水時，色調(diào)的變化可以使圖案更接近于自然效果。

5.2 無重復(fù)印花

絲網(wǎng)印花使用單一圖案的網(wǎng)版，每件產(chǎn)品圖案基本一樣。

輥筒印花使用首尾相連的圖案制作成圓周型的輥筒，在圓周任一起點就可以開始印花，可以實現(xiàn)不同瓷磚間的圖案變化。將輥筒長度及周長尺寸加大，相應(yīng)的圖案尺寸也加大，可以擴展圖案的變化范圍，但是受場地及設(shè)備尺寸的限制，這種變化范圍也受到一定限制。

噴墨打印使用電子圖稿，只要在計算機容量和傳輸速度允許的范圍內(nèi)，可以無限擴展圖稿的原始尺寸。目前應(yīng)用的單個電子圖稿可打印的尺寸達(dá)到瓷磚尺寸的數(shù)十倍、數(shù)百倍，在這一尺寸的范圍內(nèi)隨機取材打印，都不會出現(xiàn)重復(fù)印花，接近天然石材的圖案效果，滿足了用戶對瓷磚裝飾趨于自然效果的需求。

5.3 大大縮短陶瓷生產(chǎn)線的轉(zhuǎn)產(chǎn)時間

傳統(tǒng)的印花方式在轉(zhuǎn)產(chǎn)不同花色時，均要更換花網(wǎng)、輥筒，以及花釉。一般情況下，熟練操作工需用半小時。

噴墨打印機是由預(yù)裝的噴頭實現(xiàn)噴墨印花，不同的花色由相同的噴頭、相同的墨水完成。轉(zhuǎn)產(chǎn)時，只需在計算機內(nèi)調(diào)出需要打印的圖稿，即可完成轉(zhuǎn)產(chǎn)。因此，企業(yè)可以根據(jù)市場需求靈活編排生產(chǎn)計劃，不用過多考慮訂單的批量。甚至包括新花色品種等單件產(chǎn)品的試產(chǎn)任務(wù)也可以輕易完成。

5.4 適合凹凸面產(chǎn)品印花

噴頭將墨水噴出，噴打在載體表面，噴頭與印花載體不接觸，可以覆蓋在凹凸不平的磚坯表面的各個位置。這一點是絲網(wǎng)印花、膠輥印花等無法比擬的。

6 結(jié) 語

數(shù)碼噴墨印花技術(shù)在實際應(yīng)用中仍存在不足，如墨水發(fā)色淺、色彩范圍有限、墨水與噴頭不匹配等，是噴墨技術(shù)今后需要攻克的重點。

陶瓷磚不斷追求回歸自然、個性化的裝飾效果，符合噴墨打印技術(shù)的優(yōu)勢和特點，預(yù)示著這一技術(shù)將引領(lǐng)陶瓷產(chǎn)品在設(shè)計和生產(chǎn)上取得突破。陶瓷印花經(jīng)歷了絲網(wǎng)印花、輥筒印花之后，又掀起了噴墨打印的高潮，被稱為中國陶瓷墻地磚印花技術(shù)的第三次革命。數(shù)碼技術(shù)進(jìn)步而不斷發(fā)展的噴墨印刷技術(shù)，在噴墨打印機、陶瓷墨水、噴頭和圖案設(shè)計等相關(guān)領(lǐng)域的共同推動下，無接觸的噴墨打印技術(shù)會真正實現(xiàn)陶瓷印花的騰飛。

參考文獻(xiàn)

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