如何阻止卫星破坏您的印刷品

在这篇文章中，我们来看看我们的客户看到的最常见的喷墨问题之一:卫星点。卫星点是喷射过程中无意形成的小液滴，会导致打印质量和系统维护方面的重大问题。我们将发现卫星点有多种潜在原因，并探索一些方法来尽量减少它们的形成和影响。这篇文章是由喷墨陶瓷市场的领导者系统陶瓷公司提供的知识和数据制作的。 System Ceramics, a leader in the inkjet ceramics market.

报警设置

一个简单的方法是通过观察你的打印机本身，你可能能够识别卫星点水滴和薄雾(特别小的卫星点)的存在。如果你打开打印机，里面是一个很好的CMYK色调，那么你已经确定你有卫星点。通过研究这种颜色，你甚至可以确定某种墨水是否比其他墨水有更严重的卫星点问题。

如果你碰巧已经有了一个JetXpert dropwatcher，你可能会在喷射本身看到卫星点。我们已经标记了图像的某些部分，以引入一些我们将在本文中使用的术语。

卫星点也显示在印刷的基材上。在多通道打印机中，例如那些用于图形的打印机，卫星点墨滴最常被看作是托架末端的“过度喷射”效应，在该处气流由托架下方的气流所控制。在车厢的中间，经常可以看到围绕文本等印刷细节的卫星点。

如果托架速度较高或打印间隙较大，效果往往会更差。这是因为两个原因:(1)气流相互作用产生的湍流会显著增加，(2)杂散卫星点墨滴减速的距离更长，从而导致方向错误。

什么导致卫星点？

形成喷墨滴的过程基本上包括通过一个小孔挤压低粘度流体，这可以使流体承受相当大的力。油墨越硬，流体受到的压力就越大，配方的细节也越多，如粘度、表面张力和颗粒含量，都会影响墨滴的形成行为。

一个有趣的发现是，形成的卫星点数量通常与韧带长度成正比，而韧带长度又与系统的几个可测量的特征成正比。System Ceramics提出韧带长度公式如下:

如您所见，系统的某些方面在很大程度上是固定的(例如：喷嘴直径、密度)，而有些方面您可以控制。在我们寻找卫星点问题的潜在解决方案时，请记住这一点。

波形的影响

因为卫星点是由流体上的力形成的，波形提供了喷射背后的驱动力，所以研究波形的设计似乎是一个合理的起点。让我们做一个真实的比较，当打印头被驱动到越来越高的墨滴速度时，通过增加波形的振幅会发生什么。第一幅图像(使用JetXpert Stitch创建)是16V波形幅度下的液滴形成，第二幅图像是20V下的相同液滴形成。请记住，根据我们上面的公式，韧带长度(和卫星点数量)与下落速度成正比。实际结果显示了同样的事情:在更高的电压下，韧带更长，液滴传播更快，卫星点更多。 JetXpert Stitch) is the drop formation at 16V waveform amplitude, the second is that same drop formation at 20V. Remember from our formula above that ligament length (and number of satellites) is directly proportional to drop velocity. The practical results show the same thing: at higher voltages the ligament is longer, the drop is traveling faster, and there are more satellites.

基于此，减少卫星点形成的一个简单方法是减小波形脉冲的幅度，减小流体上的力。然而，这也可能降低液滴体积和速度，其影响需要仔细考虑。这是否是一个可接受的折衷方案完全取决于您的特定系统和应用。了解更多关于优化落体、速度和卫星点编队波形的信息，请查看我们的波形优化专题文章。 Waveform Optimization.

油墨配方的影响

如果波形优化不足以消除卫星点，修改墨水本身是另一种选择。对处于应力和剪切下的流体的研究被称为流变学，喷墨过程是如此极端，以至于它推动了大量的研究，以发明可以尝试和预测卫星点之类的技术。许多研究小组研究了模型系统和真实流体，并基于所谓的无量纲变量(如韦伯数或奥内佐格数)提出了一些有用的规则。问题是需要许多不同的流体测量来计算这些量，这可能并不适合所有人。在这里，我们试图将事情简化为两个重要的变量:粘度和表面张力。

在喷墨打印中，粘度始终是一个重要的变量，因为它决定了油墨流过打印头通道并从喷嘴中挤出的难易程度。在这种情况下，它还会影响韧带在夹紧或断裂前的伸展方式。根据我们上面的公式，较低的粘度应该会产生较短的韧带和较少的卫星点。实际实验也表明了这一点。System Ceramics公司进行了一项测试，在该测试中，相同流体的粘度降低，产生的液滴韧带较短，速度没有损失。

考虑到这一点，如果你能降低液体的粘度，那么你可能会看到卫星点的减少。重要的是要记住，尽管在大多数情况下，油墨的粘度被限制在打印头制造商规定的范围内。由于这个原因，您的微调可能会受到限制。

表面张力对于长韧带如何断裂也有很大的影响，因为它决定了油墨在多大程度上能再次形成一个漂亮的圆形液滴。理论表明，较高的表面张力会减少韧带长度和卫星点数量。然而，这在实践中并不容易，因为在液滴形成的瞬间，你必须精确控制液滴的表面张力。喷射后将表面张力调节到50-100us比10s调整表面张力更具挑战性。

最后，对于许多类型的油墨，我们必须考虑颗粒含量，这对于颜料基油墨来说可能是一个很大的因素。我们可以通过比较下面两幅显示同一台打印机以相同分辨率打印的白色(左)和黑色(右)照片(尽管承印物不同)来看出这一点。白色清楚地显示出更多的卫星点，这并不是不典型的，因为较大的初级粒子尺寸通常具有更高的固体含量。

打印机设计

除了如上所述的与下落速度相关的波形外，机器设计的其他方面也会对卫星点有显著的影响。虽然机器的设计可能无法阻止卫星点的形成，但它肯定能在遏制卫星点方面发挥作用。

控制卫星点的一种方法是控制电荷的影响。由于许多油墨是绝缘的，打印头会在液滴上感应出少量电荷，这可能会对打印产生强烈的影响，尤其是在基材也不导电的情况下。这并不是一个新的问题，正如下面的专利图像所示，显示了惠普的静电除雾概念。

减轻这些影响的常用方法是确保打印机组件接地，并在基材绝缘时使用电离棒来控制静电的积聚。没有严格的规则，但要考虑到静电荷往往是一个原因，它是难以连接dropwatcher的结果与打印机故障。

作为一种更简单的措施，许多不同的打印机制造商都有专利的进气口、出气口和过滤装置，以在墨水到达基材之前收集墨水。当紫外线固化油墨时，这也防止油墨聚集在紫外线固化灯上，最终会阻碍固化过程。下图就是来自这样一个专利。

衡量你的进步

使用JetXpert dropwatcher很容易在视觉上看到卫星点，但通过研究印刷品来确定这些卫星点是否真的有影响也很重要。有些应用比其他应用对卫星点更宽容，这取决于基材的吸收能力、打印距离和观看距离。由于这个原因，仅仅根据dropwatching就很难确定卫星点的数量是否可以接受。

分析打印图像将让您更深入地了解喷射质量与最终产品质量之间的关系。这可以使用与JetXpert相同的机器视觉技术自动完成。例如，您可以使用dropwatcher轻松查看卫星点，打印样本图像，并自动计算一台机器上打印的卫星点数量。有关这些系统的更多信息，如下所示，请查看我们的打印站页面或联系ImageXpert。 Print Station page or contact ImageXpert.