標籤:噴墨

噴墨技術(Ink-Jet technology)是一種新的無接觸(Non Impact)、無壓力、無印版的印刷技術,將電子計算機中存儲的信息輸入噴墨印刷機即可印刷。按工作原理可以分為固體噴墨(Solid Ink-Jet/Wax Jet)和液體噴墨(Liquid Ink-Jet)兩種。可以在各種不同非吸收性材料上(具有不同的表面能)噴印

1噴墨技術

固體噴墨
固體噴墨仍然在特定的工業有其存在和發展的空間。固體噴墨仍然在特定的工業有其存在和發展的空間。固體墨耗材依賴性高,需向同牌號的機器供應商購買,否則會因其熔點不同而無法列印。 由於固體噴墨是將固態印墨加溫至其熔點轉變為液態后噴印到印材上,故其設備相對複雜而昂貴,故障率高,維修成本高,而且加溫設備如長時間斷電可能造成設備永久損壞。因而使固體噴墨的普及一直停滯不前。

液體噴墨

液體噴墨印表機的主要工作方式分為熱發泡式、陶瓷壓電式。將噴墨加溫以保持穩定的粘度及表面張力這一技術,在近十年來也被應用於液態噴墨,以適應不同(地區)的列印環境,如熱帶/溫帶/寒帶,季節/日夜的溫差變化,保證了列印的質量及印件顏色的重現性。但因其獨特的列印特性,即固體墨在熔融成為液態后,工作過程中一直保持穩定的溫度,所以液態墨的粘度及表面張力也保持相對的穩定,如此的特性使其可以在各種不同非吸收性材料上(具有不同的表面能)噴印,即噴即干,對噴印材料的選擇性不大嚴格等。在中國,陶瓷噴墨列印技術已掀起一陣狂潮,冰箱、洗衣機外殼的噴墨列印技術也在陸續投入生產中。噴墨列印技術將大大改變的圖案的清晰度和自由度,是高新科技的典型代表巨作。

2發泡技術

通過加熱噴嘴,使墨水產生氣泡,噴到列印介質上,屬於高溫高壓列印技術。其工作原理是:利用薄膜電阻器,在墨水噴出區中將小於5 pixel lite的墨水瞬間加熱至300℃以上,形成無數微小氣泡,氣泡以極快的速度(小於10微秒)聚為大氣泡並擴展,迫使墨滴從噴嘴噴出。氣泡再繼續成長數微秒,便消逝回到電阻器上。氣泡消逝,噴嘴的墨水便縮回。接著表面張力會產生吸力,拉引新的墨水補充到墨水噴出區準備下一次的循環噴印。由於接近噴嘴部分的墨水被不斷加熱冷卻,積累的溫度不斷上升(至30-50℃),因而需要利用墨盒上部的墨水循環冷卻,但在長時間列印中,整個墨盒裡的墨水仍然會保持在40-50℃左右。在如此嚴苛的條件下工作,用於熱氣泡噴印機的噴墨因而需要極高的穩定性,造成成本較高,微型電阻發熱器的使用壽命也相對縮短,因長時間冷熱交替工作,使其產生不可避免的腐蝕,以致報廢。由於熱氣泡噴印是在較高的溫度條件下進行,所以其噴墨必須設計為低粘度(約 < 1.5mPa.s)高張力(約> 40 mN/m),以保證長時間持續高速列印。

3發泡噴墨技術

使用水性與油性染料混合的系統,其不論是用在家用印表機,還是商用印表機上,都可以得到不錯的列印品質。縮小墨滴噴出區域的能力和整合的電路循環技術,可望使未來採用此項技術的噴墨印表機的墨滴體積更小,噴出墨滴的頻率更高。低操作頻率、高噴嘴數和單一列印的解析度,都是高速列印的基本要素。因此發泡噴墨技術可以提高列印速度,提高印表機的工作效率。不斷整合的電路技術也讓發泡噴墨技術可以持續壓低成本,同時將整個列印過程最佳化。目前,發泡式列印頭的噴嘴總數可以達到幾百個甚至上千個,每個噴嘴的直徑同髮絲相當(43微米),噴出的墨滴容量最小為4pl。青、品紅和黃三色墨水的墨頭往往是一體的,將幾個很小的彩色墨滴組合,就可以形成不同大小的墨點,產生出更豐富的調和色及更平滑的網目調,而黑色墨水的墨頭是單獨的。因墨盒與墨水在熱氣泡作用下要產生壓力,因此墨盒必須與噴嘴組成一體化結構,更換墨盒時即同時更新列印頭。這樣一來用戶就不必再擔心噴頭堵塞了。不過,這也造成耗材成本相對較貴。
採用發泡技術的墨頭長期在高溫、高壓環境中工作,除噴嘴腐蝕嚴重外,同時容易引起墨滴飛濺和噴嘴堵塞等。在列印品質方面,由於在使用過程中要加熱墨水,而高溫下墨水很容易發生化學變化,性質不穩定,色彩真實性就會受到一定程度的影響;另一方面由於墨水是通過氣泡噴出的,墨水微粒的方向性與體積大小不好掌握,列印線條邊緣容易參差不齊,一定程度上影響了列印質量。熱噴印技術因其極限性(只能使用高張力低粘度的以水為主要介質的水基噴墨),不能使用有機溶劑,因而無法使用溶劑型噴墨以應用於戶外大幅面廣告噴印,及較高的保養維修成本,高昂的耗材成本,正在全世界受到淘汰。目前,採用發泡技術的產品主要為佳能和惠普等公司的產品。而惠普公司的新型噴印機也多轉為陶瓷壓電式噴印技術。

4微壓電噴墨技術

屬於常溫常壓列印技術。此技術是將許多微小的壓電陶瓷放置到列印頭噴嘴附近,壓電陶瓷在兩端電壓變化作用下具有彎曲形變的特性,當圖像信息電壓加到壓電陶瓷上時,壓電陶瓷的伸縮振動變形將隨著圖像信息電壓的變化而變化,並使墨頭中的墨水在常溫常壓的穩定狀態下,均勻準確地噴出墨水。與發泡技術相比,壓電噴墨技術具有墨點形狀規則、沒有濺射、墨點大小可控、噴射速度可控、定位準確、可以選用更多化學成分不同的墨水、腐蝕機會減少、噴頭壽命延長等優點,還可以採用顏料墨水,防止紫外線照射時所引起的變色和褪色現象。而專為壓電技術開發的墨水,具有溶解特性和速干特性,能快速滲透入紙張,不起毛邊,不暈染,尤其是在噴墨紙和光澤紙上,列印質量非常好。陶瓷壓電式噴印系統幾乎可以列印任何種類的墨水,包括水溶性(water soluble),溶劑性(solvent ink),和上面所述的加溫固態噴墨。用於陶瓷壓電式噴印的墨水,有較寬的粘度及張力適應範圍(粘度可以在1-20 mPa.s 之間。張力在30-50mN/m之間)。陶瓷壓電式噴墨技術相對於熱氣泡噴印技術有更廣闊的發展前途,可以說,陶瓷壓電式數碼噴印技術目前只在少年期,而熱氣泡噴印技術已進入老年期。

5微壓電列印頭技術

它對墨滴的控制能力更強,採用這一技術噴出的墨水量只有通常的1/3,最小可到2pl,而且墨滴微粒形狀更為規則、定位更加準確,列印解析度提高,容易實現高精度列印,且微壓電噴墨時無須加熱,墨水不會因受熱而發生化學變化,降低了對墨水的要求.因溫度的持續穩定,使長時間不間斷持續噴印時墨水的粘度及表面張力保持相對的穩定,保證印件質量前後的一致性,及客戶重印(repeat order-加單)顏色的再現統一性。有人使用防腐蝕技術製造的水溶性噴墨在熱氣泡與陶瓷壓電式兩種噴印機上做噴印試驗,熱氣泡噴頭的壽命平均約8,000-10,000毫升即需更換,陶瓷壓電式噴頭的平均壽命約50,000-100,000毫升,從以上數據可以看出兩種噴印方式在經濟效益上的很大差別.
由於高昂的專利技術費,用壓電技術製作的噴墨列印頭成本比較高,但由於在微壓電墨頭中的壓力較小,噴嘴實際上是由壓電陶瓷晶片代替。在微壓電墨頭中噴嘴與墨盒是分立式結構,一個噴嘴可以支持多個墨盒,更換墨水時只要更換墨盒,而不必更換列印頭。當然壓電技術噴墨印表機墨頭堵塞后,不得不浪費大量的墨水清洗墨頭。每次更換墨頭,首先要浪費30%墨水做墨頭清洗,每次開機都需要2~3分鐘的清洗,也要浪費一些墨水。氣量裝置要求用戶更換墨盒時,還剩餘17%~25%的墨水。
採用壓電噴墨技術的主要是愛普生公司的噴墨印表機。許多特殊工業噴印機絕大多數採用陶瓷壓電式噴墨技術。

6發泡技術與壓電技術各有優劣

市場上的噴墨設備大都立足於這兩項技術,但是要提高噴墨印表機的列印效果和列印速度,僅在噴墨方式上下功夫是不行的。還要——在墨滴上做文章。提高彩色噴墨列印質量的技術發展經歷了幾個階段:第一階段是追求解析度;第二階段是在解析度達到一定程度以後,為增加圖像中顏色的層次,一些產品採用增加墨滴數目的方法來提高列印質量;第三階段則是採用微小墨滴技術。
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