紡織數碼噴墨的工作原理就是對色料(墨水)施加外力,使其通過噴嘴噴墨到織物上形成一個個色點,整個圖像是由細小的色點組成,故要求有較高的噴墨墨點密度,這是數碼噴墨印花機的一個重要技術指標。不同的織物其分辨率要求也不盡相同,一般分辨率達到180~360dpi時圖像已比較清晰,對精細的圖像其分辨率為360~720dpi已足夠。
分辨率并不是越高越好,因為分辨率提高后對噴嘴的噴墨頻率、定位精度的要求就會相應提高。它不僅要求高精度的噴嘴技術和控制技術,還要求有高純度、高濃度、高牢度、高穩(wěn)定性的色料(墨水)與之匹配。
噴墨印花的關鍵部件是噴頭,其噴孔口徑只有幾微米至數十微米。所以對色料中顆粒,要求其平均直徑應小于0.5μm,最大不能超過1μm,其噴墨方式可分為連續(xù)液流型和按需滴液型兩大類。
1,按需噴墨
按需噴墨又分為熱泡式、壓電式和閥門式三種。它們都具有不同的特點,對墨水的要求也各不相同。
目前應用最多、最為成熟的是壓電式噴墨打印機。壓電式噴頭由控制電路板、墨水通道和噴墨板等組成。目前國際市場上主要的制造商有Epson、Brother、Tektronix、xaar、spectra、Trideni和Aprion等公司,各公司生產的噴頭具有不同的特點。愛普生(EPson)公司的一種壓電式噴頭的噴墨板上有很多平行的噴嘴,這些噴嘴的形狀很像喇叭口。
按需噴墨原理是噴頭中的壓電晶體根據輸入的電信號膨脹,擠壓“空穴”中的墨水使墨滴從噴嘴中噴出,在織物上形成圖案。電壓信號消失后,壓電晶體恢復到原來的正常尺寸,墨水依靠毛細管作用被重新充滿“空穴”。壓電式噴頭的作用頻率約14000次/s,即它每秒鐘可以噴出14000個墨滴,每個墨滴的體積可達150pL(1pieoliters=lx10-12liters)。
氣泡式按需噴墨(bubbleinkjet)裝置能夠根據輸入的電信號瞬間將一個電阻加熱到高溫(約350℃)狀態(tài),導致墨水汽化形成氣泡,使墨滴從噴嘴中噴出,在織物上形成圖案。電信號撤銷后,氣泡冷卻消失,墨室重新被充滿。熱氣泡式噴頭的作用頻率約10000次/s,即每秒鐘可以噴出10000個墨滴,每個墨滴的體積約為150~200pL,比壓電式噴墨方式噴出的墨滴體積稍大。因此,氣泡式按需噴墨印花機的分辨率較壓電式的低,但高于連續(xù)式噴墨印花機。氣泡式按需噴墨的優(yōu)點是噴頭的制造成本低,但其使用壽命短、可靠性差。熱氣泡式印花機的生產商有ENCAD、Canon等,印花速度可以達到100m2/h。
其他的按需噴墨的方式還有電磁閥式按需噴墨(solenoidvalveinkjet),這種噴墨方式是利用電磁閥控制墨水在空氣流中流動,由氣流將墨滴噴射在基質上形成圖案。另一種將來可能會得到應用的是靜電式按需噴墨(electrostaticinkjet)。這種噴墨技術采用導電墨水,當墨水通過噴嘴和閥電極之間的電場時,電壓使墨滴從噴嘴處噴出并向閥電極運動,然后在靠近閥電極前面的基質上形成圖案。
2,連續(xù)式噴墨
連續(xù)噴墨印花系統(tǒng)根據其作用的方式的不同又分為偏轉閥式連續(xù)噴墨、兩位連續(xù)噴墨和多位連續(xù)噴墨。
在偏轉閥式連續(xù)噴墨這種噴墨系統(tǒng)中,連續(xù)的墨滴流是由直徑為10-100μm的噴嘴噴出的,產生的墨滴流用一個空氣閥使之有選擇地噴射到基質上形成印花圖案。1975年,美國Milliken公司應用這種噴墨印花方式在地毯行業(yè)。
兩位連續(xù)噴墨系統(tǒng),在泵的作用下,儲墨器中的印花墨水根據輸入的電信號,以墨滴的形式從噴頭中連續(xù)噴出,經過靜電場后,使墨滴有選擇地帶上電荷,這些帶電荷的墨滴在高壓偏轉電極板的作用下發(fā)生偏轉,被收集后返回儲墨器重新使用,未帶電荷的墨滴直接噴射在織物上形成圖案;
多位連續(xù)噴墨是使墨滴帶不同的電荷,當這些墨滴通過偏轉電極板的時候,可以發(fā)生不同的偏轉,從而在基質的多個位置上形成圖案。