杭州科百特过滤器材有限公司 程瑜明

《印花社》授权发布

喷头清洗的最佳方式，手把手教你！

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使用了一段时间后的喷头，因各种原因会造成喷孔斜喷及堵孔，常见一些维修人员用针筒吸入清洗液进行注射清洗为多，通常效果不是很明显，操作不当还会损坏喷头。但一些有眼光有实力的公司，会专门制作用于这类喷头清洗的装置，对自己出售的机器上的喷头定期回收作清洗保养，并作为公司的一项增值服务内容。

喷头清洗 超声波清洗 化学法清洗 过滤器

应用案例说明

笔者走访了一家在使用自制喷头清洗装置的公司，发现这个装置在使用中已能完成基本清洗功能，但通过改进还可以提升清洗效果。现在，就以此案例来分析和说明喷头清洗装置在研制和应用中的一些注意事项，以及哪些因素会影响到它的应用效果。

1．过滤器选择

图1 目前实际应用的清洗装置，它是针对溶剂型墨水的星光1024喷头(一头二色)进行清洗所用。

图2 针对图1系统所用清洗装置流程图

清洗液通过清洗泵抽吸经流量计、主过滤器、头前过滤器再注入到喷头内，清洗时喷头的循环墨路端口被堵住，清洗液冲洗了喷头内的通道后流到了喷头下方的清洗槽内，并不断循环使用，直到设定时间结束时才停止清洗工作。

装置上过滤器的滤膜采用了INKPP滤材（科百特公司内部命名的一种墨水过滤膜），这是适用于精细过滤的墨路上使用，对于杂质含量高的料液过滤建议采用INKPPC滤材（科百特公司内部命名的一种墨水过滤膜），它的滤芯内有8层滤膜，如图3所示。因为它的精度配置是由粗到精梯度分布，可对更多的颗粒进行分级拦截，纳污量大，寿命也长。

图3 INKPPC内八层滤膜各精度梯度分布（500倍电镜图，层数为从左到右，从上到下）

对于第一级主过滤器改成DIP囊式过滤器，内部滤材选INKPPC，精度选择10μm则更合适。

对第二级(喷头前)过滤来说，现在喷头进墨处过滤器为直径37mm的蝶式过滤器，这类过滤器面积较小，使用寿命就相对短了一些，对于临时使用还是可以的，要是清洗一定数量的喷头则要更换面积更大DIP囊式过滤器，内部滤材选INKPP，精度5μm规格。

因第一级过滤已经将清洗液中的多数大颗粒除去，为了达到更好的处理效果，第二级要选用高精度过滤器来除去一些更细小的颗粒。这样改进后的过滤方案特点如下：

A．加大了第二级过滤器面积。因为蝶形过滤器的纳污量很小，在压力较大时，杂质有穿透滤膜的可能。在有压力的环境下，建议使用囊式过滤器。这样可以改进过滤效果并且增加使用寿命。

B．由粗到精过滤。可以更有效地对杂质进行分级拦截。这样也可以延长整体系统的使用寿命。

图1所示，现场看到的蝶形过滤器使用一周后过滤器内部已发黑严重，说明循环使用的清洗液内杂质还是很多的。所以，改用上述的过滤方案会更有利于提高装置的清洗效果和延长过滤器使用寿命。

2．清洗方案

通常对于喷头清洗宜用两个步骤，其一为粗清洗；其二为精清洗。

A．粗清洗：以星光1024这个喷头为例，它是可以拆开清洗的。通常是先对喷头进行超声波简单地清洗，然后再用针筒注射法把喷头内的残污墨水给冲洗掉（用针筒注射清洗时，每个喷头至少要用40ml清洗液），再将喷头拆开，把喷头内的滤网给换了（见下文喷头拆卸与滤网更换一节），此后再进行一次精清洗。

B．精清洗：按图2所示流程进行清洗。

对于拆开喷头这一过程来说，这是需要一定的技能以及会有一定的风险，根据大多数人拆卸安装后的结果来看，主要是压电组件与碳座组件面紧固后不密封而引发漏墨，故要保证两边固定螺丝的紧固力矩一致，受力均匀度是至关重要的。在图2所示的流程中只对喷头作喷射清洗，若能加入一个吸入式清洗模式则效果会更好。

此外，对于清洗泵施加的喷射压力需要测定，通常进入喷头的压力不应大于40Kpa（有些喷头公司要求不大于25KPa，故对不同喷头的要求略有不同）。而在图1中没有压力测定及限定装置，这样对于喷头是否在正常承压范围内进行清洗，会有一定担忧。在现场把喷头抬起观察，这时清洗液出来的速度还是很快的，说明这时的压力有点大，故建议对这个压力最好有一个控制，且在喷头厂所要求的正常范围内。

在图1中红圈处为喷头进墨端，建议接入一个压力表进行观察（加一个T型接头分流出来测试压力），并与清洗系统中的流量计读数相配合，列出压力与流量的关系。测出数据后，可把压力表去除，通过观察流量计就可确定清洗液的压力。要注意的是，接入一个喷头与多个喷头时的流量与压力关系均有所不同，故要分别列出它们之间的关系表。

3．星光1024喷头内过滤膜更换

拆卸喷头的主要工具及所需力矩要求如图4。

其中IP6梅花槽型螺丝起子是用于拆卸外壳固定螺丝的，螺丝位置如图4所示，它的工作力矩约为40in.oz；

图4 拆卸工具及力矩要求

1.5mm六角头起子是用于拆卸压电组件的固定螺丝，螺丝位置如图6所示，它的工作力矩约为12in.oz；

对于过滤网膜片（如图7所示）及定位销的取出，可用图4中左侧的摄子钳。

图5 拆喷头外盖螺丝

图6 拆压电片组件螺丝

图7 拆下的过滤网（约18μm）

现有超声波清洗装置

1．超声波频率选择

在现场所见的超声波清洗装置，它的超声频率为25KHZ，这个超声频率对喷头的清洗能力还是很弱的。与使用这一装置的技术人员交流中所知，目前装置在粗洗时所用的超声波频率没有进行有效地控制，故建议对超声频率这个参数还是要有所选择。通常喷头厂会建议选用45KHZ以上频率，特别情况下使用120KHZ以上频率，这样清洗效果会明显提高，且时间会短，当然对喷头危害也会加大。

2．超声波清洗流程

对于超声波清洗时要求喷头充满清洗液，不然超声效果就大打折扣。其次精洗喷头前超声波机器槽内的清洗液至少工作15分钟以上，才可以把喷头放入，这主要是把清洗液中的空气尽可能给除掉，以提高超声波清洗效果。

常规超声波清洗过程至少需三个循环周期，简述如下：

A．超声槽内浸泡约2分钟（为最少）后取出，晃动喷头（把死角处空气聚焦方便排出）；

B．再放入清洗槽内2分钟，取出晃动喷头；

C．再放入清洗槽内2分钟，取出后则完成超声波清洗过程，可以进入下一个精洗工序。

推荐的清洗装置

走访了解多家应用不同自制清洗装置的使用情况，以及综合各家的方案后设计了如图8、图9所示一个应用方案。不过使用时的工艺要求设定还要根据自己的实际需求和条件来制定。对于过滤器的面积和精度选择可参照前面所述。本设计装置的工作原理如下所述：

1．正压喷射清洗模式

图8所示为它的喷射状态流程图，清洗流程如图中箭头所指。但有些杂质会处于正压的死角，不一定都能清洗出来，故在正压清洗后还需用图9所示的吸入清洗模式进行再处理，把这两种模式一起组合则会有更好的效果。

2．抽吸、振荡清洗模式

如图9所示，为它的清洗流程图，清洗过程如图中箭头所指。在实际工作中是让喷头以设定好的程序在这个清洗槽内上下移动（指离开和进入清洗液面），并配合正压和负压吸入过程来完成的。当然这时的三通电磁阀控制也是受程序控制而自动切换正、负压状态。

对于图9所示清洗模式而言，因有清洗液吸入，对于清洗液的洁净度还是有要求的，故本装置适合于已经过粗洗后进入精洗阶段时的喷头清洗使用。

为了保护喷头在正压时清洗压力不会过大，在图8中的设置了一个约为30-40KPa打开值的单向阀，若手头上有旁路压力调节器则可以替换。同时对于清洗泵的最大工作压力不宜超过100KPa（实际应用中清洗液的压力会低于60Kpa)，负压吸力也不宜超过60KPa。一般流量为300-600ml/min的隔膜泵均可满足使用要求。

图8 喷头清洗系统(喷射状态)

图9 超声波清洗系统(吸入状态)

①循环过滤器，②定值单向阀或旁路压力调节器，③隔膜泵，④三通电磁阀，⑤超声波槽（带加热，频率大于120KHZ），⑥循环泵，⑦过滤器，⑧喷头

实际应用案例

下面以8片用过纺织活性墨水约3个月后发生堵塞较严重的北极星喷头为例，通过不同的清洗方法来观察所疏通的效果。这个应用案例中不同阶段的一些变化，可供今后研制不同喷头清洗装置时参考(主要考量各方案的动作与效果，故在测试中暂用了一个比较简单的临时清洗过滤装置，在实际使用中还是要更完善的清洗装置及精选相应过滤器规格，为此可参考上述图8、图9标准清洗装置方案)。

方式一：用针筒挤压法清洗喷头

A．用针筒挤压方式将每个喷头里残留墨水或清洗液清除掉；

B．用去离子水挤压清洗喷头；

C．用溶剂清洗液挤压冲洗喷头，观察到每个喷头都有堵头和斜喷的情况，发现每个喷头都有堵头和斜喷的现象。

结论：这个简单方法清洗效果不好，基本看不出有什么变化，故将这些喷头转入下一方式清洗。

方式二：用47KHZ超声波水槽清洗喷头，并加入正、反压循环清洗方式

A．每个喷头接上进、出墨管，正压墨泵，抽吸墨泵，过滤器，手阀，电源等辅助件，如图10所示；

图10 清洗墨路及电路简单连接图

B．将喷头装在喷头架上，放入超声波槽内（去离子水），让去离子水刚好满过喷头底面为宜，每个喷头按图11所示方法连接，启动超声波槽，逐个进行清洗：

图11 喷头正、负压方式清简易洗装置工作流程图

①将手阀打开，用正压墨泵将去离子水正压清洗喷头。去离子水经墨泵→过滤器→喷头左边墨管进入→喷头右边墨管出来→经手阀→流回超声波槽内，清洗时间3-5分钟。这时也有部分去离子水会从喷孔中出来，因喷头右边墨路阻力小，故大部分去离子水会从该侧出来，见图11中的清洗液正压流向的箭头所指，这一过程主要目的是把喷头内过滤网上侧通道内的杂质给冲洗及带出来；

②将手阀关闭，用正压墨泵将去离子水强压清洗喷头。去离子水经墨泵→过滤器→喷头左边墨管进入→喷头底部喷出，清洗时间3-5分钟。这时喷头右侧通路被手阀关闭，故清洗液只能从喷头孔中流出，这时喷孔内的压力最大，清洗力也最大。清洗液流向如图11中强压流向箭头所指，这一过程主要目的是把喷头内过滤网下侧通道内的杂质给冲洗出来；

③将手阀关闭，用抽吸墨泵将去离子水抽吸清洗喷头。去离子水经喷头底部吸入→过滤器→抽吸墨泵→回流至超声波槽内，清洗时间3-5分钟。清洗液流向图11中抽吸流向箭头所指，这一过程主要目的是把喷头内通道上正压无法冲洗到的死角上的杂质给冲洗松驰，并把部分杂质带出来。

C．在清洗过程中，用墨泵将去离子水压入喷头时，可以不定时地把喷头抬离水面，观察喷头出墨状态。这一方法用后比单用超声波槽清洗前有改善，但仍有堵头和斜喷。

结论：对于部分堵头不严重的喷孔有效，并将这些喷头转入下一方式清洗，但风险加大。

方式三：用120KHZ高频超声波槽替代47KHZ超声波槽清洗

高能120KHZ超声波槽实际应用案例见图12。

图12 高能120KHZ超声波槽清洗

A．正压清洗。将每个喷头接上进墨管、出墨管、过滤器、手阀等，将喷头与120KHZ高频超声波清洗管路连接起来，进行正压清洗，接管也同图11所示；

B．将喷头装在喷头架上，放入超声波槽内（去离子水），让去离子水刚好满过喷头底面为宜，每个喷头也是按图11所示方法连接，启动超声波槽，逐个进行清洗：

①强压清洗。将手阀关闭，按下正压启动按钮，启动正压墨泵，去离子水经正压墨泵→过滤器→喷头左边墨管进入→清洗液从喷头底面喷出，每次正压15秒左右；

②抽吸清洗。手阀关闭，按下反抽按钮，启动反抽泵，去离子水从喷头底面进入，经喷头左边墨管→过滤器→反抽泵→经出水管排出，每次反抽15秒左右；

③循环反复AB两步，观察喷头正压时喷出去离子水的状态，根据喷头状态一般清洗时间在15-30分钟左右。

结论：这时有些部分的堵孔现象又通了。因清洗力度再次加大，对喷头的损伤程度加大，故还是要谨慎操作。同时对没有通的喷孔再转入下一方式清洗。

方式四：启用强化学溶剂浸泡喷头

A．将120KHZ高能超声波槽清洗完后仍有堵头或斜喷的喷头，再用丙酮溶剂浸泡3-5分钟，用50ml针筒慢慢地把丙酮注入到喷头内，注入时间30秒左右（主要是控制注入压力不宜过大），此后进行几次循环冲洗；

B．将丙酮清洗后的喷头立刻排空，再用去离子水循环清洗几次，并观察各喷孔喷射情况；

C．将清洗好的喷头注入保湿液进行保湿备用（用于不同墨水的喷头所注入的保湿液要与它所用墨水兼容，不能有反应的情况出现）。

结论：又有一些堵孔通了。这是最终手段，对喷头的损伤也是最大，通常不宜多用，只能用于最后还有一些不通的孔。对用于水性墨水的喷头清洗，有些公司将溶剂改成乙醇这类弱溶剂也是很有效，且对喷头的损伤会小于丙酮清洗。

清洗结果

将8片清洗好的喷头拿到机器上进行上墨喷印测试，结果如下：

①4片喷头通了，说明50%堵得很严重的喷头还是可以修复；

②2片改善很大基本能用，说明25%喷头还是可以达到基本能用的效果；

③还有2片斜喷有改善，但效果不是很理想，说明25%堵得很严重的喷头，基本无法修复。

小结

1．对于堵头，可以用物理法和化学法两种手段来处理。

2．当堵孔程度较轻时，尽可能用一些力度较小的物理清洗方案；对于堵孔情况较重时，则要采用力度较大的组合清洗方案。

3．在万不得已时，不要随意采用化学法（弱溶剂可以放心点），因这个力度较大，有可能会损坏喷头内部的胶水。

4．在用物理法时，高频率超声波清洗也要慎用，力度过大对喷头内部的胶水损害较大，可能会导致脱胶等现象发生，最终欲速则不达。

针对喷头清洗保养用什么方法好，很多人用不同的方法在做尝试，市场上也见到不同规格的清洗装置有售，笔者在工作实践中做过大量的尝试，同时也与一些同行作过一些技术交流，也指导了一些公司研制适合各自情况的喷头清洗装置。综合这些交流和设计经验，整理成下文供大家在应用中参考。