胡錦華　胡少華　徐麗軍

摘 要：矩陣式噴頭結(jié)構(gòu)是噴頭無(wú)限并聯(lián)技術(shù)的一種。矩陣式噴頭排列，是提高噴墨打印機(jī)速度的一個(gè)重要途徑。理論上，噴頭的無(wú)限并聯(lián)結(jié)構(gòu)對(duì)輸出畫面的品質(zhì)是沒(méi)有影響的；實(shí)際上，受到機(jī)械結(jié)構(gòu)，制造精度等條件的影響，噴頭數(shù)量與打印速度成正比，與輸出畫面品質(zhì)成反比。分析矩陣式壓電打印機(jī)噴頭單元的校準(zhǔn)方法，對(duì)提高采用無(wú)限噴頭并聯(lián)技術(shù)打印設(shè)備畫面輸出品質(zhì)，促進(jìn)無(wú)限噴頭并聯(lián)技術(shù)應(yīng)用具有重要意義。

關(guān)鍵詞：矩陣式單元；噴頭并聯(lián)結(jié)構(gòu)；噴墨打印機(jī)；校準(zhǔn)方法

中圖分類號(hào)：TS194.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）32-0351-02

1 無(wú)限噴頭并聯(lián)技術(shù)

噴墨打印技術(shù)是一種非接觸式的噴墨印刷技術(shù)。基于噴墨打印技術(shù)的現(xiàn)代化打印設(shè)備，為建筑材料、紡織、廣告、皮革、工藝品、印刷包裝等數(shù)十個(gè)領(lǐng)域提供了豐富的解決方案。隨著市場(chǎng)的發(fā)展，設(shè)備輸出速度是關(guān)系到企業(yè)提高產(chǎn)能和提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素，也是市場(chǎng)的內(nèi)在需求。為此，無(wú)限噴頭并聯(lián)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。無(wú)限噴頭并聯(lián)技術(shù)是指采用集成化管理方式，將一組或多組噴頭以特定方式進(jìn)行排列和連接，以實(shí)現(xiàn)噴頭單元集成化目的，實(shí)現(xiàn)高速打印的技術(shù)。該結(jié)構(gòu)通過(guò)提高單pass噴墨打印的橫向精度和縱向高度，進(jìn)而提高噴墨打印設(shè)備的速度。矩陣式噴頭結(jié)構(gòu)是噴頭無(wú)限并聯(lián)技術(shù)的一種常見(jiàn)形式。根據(jù)噴墨控制技術(shù)的不同，矩陣式噴頭結(jié)構(gòu)又可分為多pass單元結(jié)構(gòu)和單pass單元結(jié)構(gòu)。本文為方便理解，以多pass單元結(jié)構(gòu)為例論述其校準(zhǔn)原理。

多pass單元結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，噴頭矩陣方向可向并排（Y軸）或錯(cuò)排（Z軸）兩個(gè)方各無(wú)限并聯(lián)。作業(yè)時(shí)，整個(gè)矩陣單元整體運(yùn)動(dòng)，通過(guò)提高橫向精度和縱向高度，進(jìn)而提高輸出速度。

單pass單元結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以單一顏色為矩陣單元，單一矩陣單元內(nèi)噴頭可向并排（Y軸）或錯(cuò)排（Z軸）兩個(gè)方各無(wú)限并聯(lián)。此外，矩陣方向以單一矩陣單元為單位，向并排（Y）方向有限并聯(lián)。作業(yè)運(yùn)動(dòng)時(shí)，矩陣單元靜止不動(dòng)，介質(zhì)垂直噴頭排列方向運(yùn)動(dòng)。

2 噴頭狀態(tài)圖原理

以日本東芝（TOSHIBA CE4W1）為例，噴孔列總寬為53.6mm，單排噴嘴數(shù)量318個(gè)，共2排，合計(jì)噴孔為636個(gè)。通過(guò)計(jì)算，我們可以得到噴嘴間距為0.0845mm，每列間距為0.169mm。墨滴大小為6Pl（原生產(chǎn)企業(yè)給定參數(shù)）。根據(jù)噴頭的物理參數(shù)，可以制作噴頭的狀態(tài)圖。設(shè)定噴頭的墨點(diǎn)大小為0.0845mm，水平輸出10根線條，線條水平距離為0，垂直距離為0.169mm；并設(shè)定32組這樣的線條，每組線條垂直距離為1.69mm。通過(guò)控制噴頭1pass打印，即可輸出噴頭每只噴孔的狀態(tài)圖。

3 校準(zhǔn)方法及過(guò)程

根據(jù)噴頭噴孔結(jié)構(gòu)，我們可以設(shè)定垂直校準(zhǔn)、水平校準(zhǔn)等幾組狀態(tài)圖，并通過(guò)控制噴孔打點(diǎn)，輸出噴頭相應(yīng)的狀態(tài)圖。根據(jù)輸出的噴頭狀態(tài)圖，我們可以判斷噴頭的物理水平、垂直狀態(tài)。我們通過(guò)首先確定單只噴頭的物理位置狀態(tài)后，以該噴頭為參照物，再來(lái)通過(guò)狀態(tài)圖，判斷其它噴頭與該噴頭之間的物理位置關(guān)系。通過(guò)物理調(diào)節(jié)，將多組噴頭連成一體。

（1）高低位。噴頭噴孔的噴射距離與噴頭加載電壓成正比。電壓一定時(shí)，噴孔噴射墨滴的距離也是一定的。噴頭與介質(zhì)的距離越大，墨滴的可控性越差，輸出品質(zhì)越差。反之輸出品質(zhì)越好。測(cè)試結(jié)果表時(shí)，噴頭表面與介質(zhì)的黃金距離為1.5～2.5mm之間。高低位可通過(guò)專用調(diào)頭板物理限位方法調(diào)節(jié)。

（2）垂直位。作出兩條豎線狀態(tài)圖，通過(guò)程序控制噴頭分前后兩段出墨，并通過(guò)1pass輸出，即可得到噴頭垂直狀態(tài)圖。設(shè)定噴頭0點(diǎn)方向?yàn)锳點(diǎn)，Z軸方向?yàn)锽點(diǎn)。由于墨滴經(jīng)由噴孔噴射出來(lái)后，隨著噴頭的水平移動(dòng)，呈自由落體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)噴頭處于前高后低或左高右低狀態(tài)，或者前左后右，前右后左的狀態(tài)時(shí)，A點(diǎn)和B點(diǎn)由于距離介質(zhì)的距離不同，豎線狀態(tài)圖會(huì)出現(xiàn)左右偏離現(xiàn)象。通過(guò)物理調(diào)整噴頭狀態(tài)，保證豎線上下完全垂直對(duì)齊。即可判斷噴頭的垂直位。

（3）并排噴頭垂直位。并排噴頭垂直位的調(diào)整方法與基準(zhǔn)噴頭的調(diào)試方法基本一致。區(qū)別在于并排噴頭，不僅要考慮噴頭本身垂直位問(wèn)題，還要考慮與基本噴頭的前后位問(wèn)題。根據(jù)噴頭特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)噴頭狀態(tài)圖為一組橫向直線，控制噴頭向從左向右運(yùn)動(dòng)并單pass輸出，此時(shí)基準(zhǔn)噴頭和并排噴頭各自會(huì)完整輸出一組橫向直線。我們觀察兩個(gè)噴頭第一排噴孔各自輸出的直線，當(dāng)并排噴頭輸出直線與基準(zhǔn)噴頭輸出直線完全重合，證明兩個(gè)噴頭前后位置無(wú)偏差（并排狀態(tài)1）。當(dāng)并排噴頭輸出直線位于基準(zhǔn)噴頭上方，說(shuō)明并排噴頭位于基準(zhǔn)噴頭前方。反之，位于后方。

（4）錯(cuò)排噴頭垂直位。錯(cuò)排噴頭的校準(zhǔn)，不僅要考慮噴頭自身的垂直位關(guān)系、考慮噴頭并排噴頭之間的物理位置關(guān)系，還要考慮錯(cuò)排噴頭與基準(zhǔn)噴頭之間的物理位置關(guān)系。當(dāng)錯(cuò)排噴頭與基準(zhǔn)噴頭之間的物理位置關(guān)系重疊時(shí)，兩個(gè)噴頭之間狀態(tài)圖線條會(huì)呈現(xiàn)重疊狀態(tài)，打印出來(lái)畫面時(shí)，重疊部分會(huì)比正常位置出墨量大一倍，呈現(xiàn)明顯的重疊線條；當(dāng)錯(cuò)排噴頭與基準(zhǔn)噴頭之間的物理位置關(guān)系過(guò)大時(shí)，兩個(gè)噴頭之間狀態(tài)圖線條會(huì)呈現(xiàn)露白狀態(tài)，打印畫面時(shí)也會(huì)呈現(xiàn)一條露白線條。

（5）同色校準(zhǔn)。同色校準(zhǔn)是指不同噴頭的同一種顏色，在打印單元即噴頭左右運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，落到同一位置的校準(zhǔn)。當(dāng)噴頭同色打點(diǎn)位置不準(zhǔn)時(shí)，畫面的組成顏色會(huì)錯(cuò)位。

（6）各色校準(zhǔn)。在印刷色中，畫面的色彩由CMYK四種顏色組成，以其中一種顏色為基準(zhǔn)，其它三種顏色與基準(zhǔn)色落到同一位置的校準(zhǔn)，稱為各色校準(zhǔn)。通常情況下，為方便觀察，我們以黑色為基準(zhǔn)，通過(guò)程序控制，設(shè)定其它三種顏色的參數(shù)，讓其與墨色打點(diǎn)到同一位置。當(dāng)噴頭各色打點(diǎn)位置不準(zhǔn)時(shí)，畫面墨點(diǎn)顆粒感會(huì)非常強(qiáng)，畫面顯色十分粗糙。

（7）雙向校準(zhǔn)。由于打印單元在作業(yè)過(guò)程中是始終作左右往返動(dòng)作。所以，噴頭從右到左運(yùn)動(dòng)打點(diǎn)，和噴頭從左到右打點(diǎn)，也需要落到同一位置。當(dāng)雙向不準(zhǔn)時(shí)，畫面會(huì)左右錯(cuò)位。通過(guò)程序控制，調(diào)整噴頭打點(diǎn)起始位置來(lái)保證左右打點(diǎn)重合。

（8）步進(jìn)校準(zhǔn)。在多PASS打印過(guò)程中，噴頭每打印1pass時(shí)，會(huì)走紙一次。走紙距離過(guò)大時(shí)，1pass與下1pass之間呈現(xiàn)露白現(xiàn)象；走紙距離過(guò)小時(shí)，pass道之間呈現(xiàn)重疊現(xiàn)象；這里需要注意的是，步進(jìn)的重疊與露白，與噴頭錯(cuò)排物理位置關(guān)系之間的重疊與露白存在區(qū)別。步進(jìn)的重疊與露白是在單pass的邊緣；而噴頭錯(cuò)排物理位置關(guān)系的重疊與露白，是在單pass的中間，因?yàn)閲婎^錯(cuò)排通過(guò)物理位置校準(zhǔn)后，噴頭連成一個(gè)整體，單pass的狀態(tài)與單噴頭單pass的狀態(tài)基本一樣，只是物理寬度增加了。此外，噴頭斷針狀態(tài)與步進(jìn)露白也需要區(qū)別開(kāi)來(lái)。

4 結(jié) 論

綜上所述，矩陣式噴頭單元的精度與打印單位與介質(zhì)的距離、噴頭之間的垂直、水平物理位置存在必然的聯(lián)系，與同色、各色、雙向打印、進(jìn)紙步進(jìn)也存在相應(yīng)的因果關(guān)系。掌握其中原理之后，無(wú)限噴頭并聯(lián)的校準(zhǔn)也迎刃而解。理論上而言，可以將單位噴頭無(wú)限并聯(lián)，形成一個(gè)超級(jí)噴頭單元。由于制造精度，如平臺(tái)水平程度、橫梁結(jié)構(gòu)水平程度、導(dǎo)軌是否存在角度偏差等諸多方面的因素，當(dāng)前市場(chǎng)上在多pass技術(shù)應(yīng)用當(dāng)時(shí)，支持最多的噴頭并聯(lián)為32支工業(yè)頭；超過(guò)該數(shù)量的噴頭，一般采用單pass并聯(lián)技術(shù)。此外，無(wú)限噴頭的并聯(lián)技術(shù)，與噴頭本身物理特性也存在一定關(guān)系。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，無(wú)限噴頭并聯(lián)多應(yīng)用于工業(yè)噴頭。

收稿日期：2018-9-23