投稿印刷技术喷墨印刷介质

喷墨印刷介质简介

喷墨印刷（Ink-jet Printing ）是将墨滴喷射到接受体形成图象或文字的印刷技术。作为一种非接触、无压力的数字印刷技术，由于喷墨印刷还具有印刷幅宽灵活、油墨和承印材料多样化以及相对较低输出成本的优势，该技术发展迅猛，目前已形成数字喷墨印刷、数码打样、彩色喷绘、写真输出等几大市场。

数字喷墨印刷机已经进入短版、快速印刷市场，形成与小型平版印刷机竞争的主要机型，代表机型有柯达的Versamark 和即将推出的stream 、HP Inkjet WebPress 、富士施乐的iGen3、奥西的JetStream 、Fujifilm JetPress 、网屏的true press jet 等等。目前数字喷墨印刷机所用油墨基本为固体油墨（又称热熔性墨）或溶剂型墨，由颜料色浆、连接料（聚合物树脂）、溶剂（固体墨使用低熔点石蜡）以及调整表面张力、粘度、附着力、耐候性的助剂组成，选择印刷介质上与传统胶印油墨有一定相通之处，用户选择具有高溶剂吸墨力、表面强度高、表面形态好的介质可满足喷墨印刷需求。在本文中不做重点讨论。

数码打样、彩色喷绘、写真输出所用的喷墨印刷机油墨与承印材料的作用机理与传统胶印油墨有很大区别，往往需要专门的喷墨介质配合才能实现高品质输出，该市场一般印刷规模小，更属于打印范畴。此类喷墨打印介质结构，概括来讲可分成基材（Base ）和吸墨层

（Receiving Layer ）两大部分（图1），基材从理论上讲，纤维纸、聚乙烯涂塑纸（RC 纸基），聚合物薄膜（如合成纸、PP 、PVC 、聚酯薄膜）以及平面型的片材都可以用做喷墨介质基材。纤维纸的特点是本身能吸收墨水，有利于提高吸墨量。但纸中的纤维吸水膨胀，容易造成打

Back layer

印后色密度（Optical Density）低、洇渗、晕染、介质变形等弊病，耐水性也差。聚乙烯涂塑纸、聚合物薄膜则有利于表面平滑度和光泽度，如聚乙烯涂塑纸（RC纸基）为传统银盐像纸的支持体，将其用于喷墨纸，也是再现照片质量的重要手段。由于低粘度和低表面张力是保证墨头能够正常工作的必要条件，因此喷墨油墨更容易在普通涂布纸上渗透，打印质量恶化。油墨接受层提供对喷墨油墨的匹配性吸附，提高印刷精度、色彩还原性和耐候性能，成分与普通涂布纸有很大区别，图2为普通纸和普通喷墨打印纸（Ink Jet Paper）用染料墨打印后横断面的光学显微照片：普通纸打印后，染料墨（品墨）顺着纸张纤维渗透进去，色密度低并明显严重晕染，影响最后的印刷效果。而喷墨纸印刷品墨均匀地吸附在纸张表面，避免向纤维内部渗透。

喷墨印刷对介质的要求

1．吸墨速度和吸墨总量。

喷墨图像是由众多细小墨点组成的半色调图像，这些四色（CMYK）墨点紧紧相临，在视觉上呈现出各种色相和色调，色密度由单位面积的墨点数目决定，由于墨点非常细微，人眼必须借助光学显微镜才能分辨出单个墨点，因此观察到的是近似连续图像。图3是某喷墨图像灰色块在光学显微镜下的照片，灰区由众多的CMYK细小墨点以一定方式组合而成。

墨点打印和形成过程大致这样：墨滴喷射，与介质撞击接触，墨滴在吸墨层上经过渗透，挥发，干燥，固着，最后形成墨点（图4）。

实黑色块在600dpi精度下的打印出墨量大约在17ml/m2，彩色单色块的出墨量也大约如此，而需要两种原色混合的彩色色块，比如绿由黄和品混合而成，出墨量大些，大约23 ml/m2。这些墨量都需要被喷墨介质吸附，或在空气和加热装置下挥发干燥。加热装置能使墨水更多地“驻留”在介质表面迅速挥发而不发生干燥不足的弊病。但加热装置会造成打印机制造成本上升和体积增大，除了一些宽幅溶剂墨型或弱溶剂墨型喷绘机带有加热装置外，写真机、喷绘机和桌面喷墨打印机几乎不带加热装置，因此喷墨墨量以介质吸附和挥发干燥为主，对于水性墨，打印过程中挥发干燥只占很少比例，介质的吸墨能力极为重要。衡量介质吸墨能力的指标：

吸墨速度：单位重量吸墨层在单位时间内吸收的墨量

吸墨总量：单位重量吸墨层达到饱和吸附时所吸收的墨量量

墨滴从接触介质到渗透、吸附完毕，液滴形态消失所需的时间称为干燥时间。干燥时间是衡量介质性能的重要参数之一，干燥时间越短，吸墨速度越快，即墨滴液滴形态消失的速度越快，这样临近区域打上第二个墨滴造成的相互干扰就越小。假如涂层的吸墨速度不够快，相临墨点均以液滴形式凝集在涂层表面，很容易发生堆积弊病（beading）和出血弊病（bleeding）——只要有某种原因（如扩散、流动、形变）使得两墨滴接触，液体表面张力就会驱使墨滴融合混色。在深色密度即出墨量大的区域尤为如此，此时图象的干燥速度和清晰度均大大下降（图5）。照片级喷墨打印机为了提高图像色阶的细腻性，均引入了浅色墨盒，出墨量显著增加，对介质的吸墨速度要求更高。当介质的干燥时间偏长时，有时可以特地通过提高打印精度的设置来降低打印速度，以期获得相应的图像质量。例如，使用膨润型喷墨介质（Swellable Media），在高速模式打印时往往存在明显的堆珠弊病，但关闭高速模式，图像精度可获得质的提高，当然，出图速度大幅度降低。

吸墨总量为吸墨层所能接受的最高墨量，比如对于一个孔隙型接受层（Porous Meida），当接受层的孔隙率为60%时，对于出墨量在23 ml/m2的混合色块，那么需要的吸墨层厚度约38um才能完全吸附这些墨量，否则仍会发生堆珠甚至流淌弊病。

BEADING图

2．点增益

喷墨液滴非常小，一般墨滴的体积从4pL（皮升）到150pL不等（现业内最小墨滴可达2pL，即2微微升），对应的墨滴直径为从20um到65um，表1列出了墨滴体积与墨滴直径的数据，注意该墨滴直径为在喷射过程中墨滴呈球状时的直径大小，当墨滴撞击介质时由于动能释放或吸墨过程中横向扩散形成直径值更大的墨点。喷墨行业中所谓点增益（dot gain）是指墨点直径与喷射出来的墨滴直径的比值，喷墨打印点增益必定大于1。表2-2中列出了打印精度dpi与墨点直径的对应关系，1440dpi的打印精度需要将墨点直径控制在18um以下，因此墨滴直径必须小于18um，对应的墨滴体积为4pL，如果点增益大，则须将

墨滴体积控制得更小。