喷墨印刷原理与技术特点分析

喷墨印刷原理与技术特点分析

目录

一．结构 (3)

二．分类及原理 (3)

2.1连续式喷墨原理 (3)

2.2间歇式喷墨印刷原理 (4)

2.2.1 热喷墨技术。 (4)

2.2.2 压电喷墨技术 (5)

2.3 对比：间歇式与连续式性能比较 (5)

三．技术特点 (5)

3.1喷墨印刷用纸 (5)

3.2喷墨印刷油墨 (6)

3.3.喷墨打印头的设计 (6)

3.4喷墨印刷精度 (7)

3.5其他 (7)

四．喷墨印刷应用领域的发展趋势 (8)

4.1大幅面彩色喷墨印刷市场 (8)

4.2数字彩色打样（包括合同打样）市场 (8)

4.3高速按需和可变数字印刷市场 (8)

4.4数字彩色照片的输出 (8)

4.5家庭/办公室数字彩色输出终端 (9)

4.6纺织物喷绘及其它领域 (9)

一．结构

喷墨印刷，是一种无接触、无压力、无印版的印刷。电子计算机中存储的信息，输入喷墨印刷机即可印刷。

喷墨印刷机由系统控制器、喷墨控制器、喷头、承印物驱动机构等组成。油墨在喷墨控制器的控制下，从喷头的喷嘴喷出喷印在承印物上。按照印刷要求，驱动器输送承印物，系统控制器负责整机工作的运转。

二．分类及原理

喷墨成像印刷是将油墨以一定的速度从微细的喷嘴（一般直径在３０μｍ～５０μｍ喷射到承印物上，最后通过油墨与承印物的相互作用，使油墨在承印物上形成稳定的影像。为使油墨具有足够的干燥速度，并使印刷品具有足够高的印刷密度和分辨率，一般要求油墨中的溶剂能够快速渗透进入承印物，而油墨中的呈色剂（一般多为染料）应能够尽可能固着在承印物的表面。因此，所使用的油墨必须与承印物匹配，以保证良好的印刷质量，所以一般的喷墨印刷系统都必须使用专用配套的油墨和承印材料。从原理上讲，喷墨印刷属于高速成像体系，根据喷射方式的不同，墨滴的产生速度可以在每秒钟数千滴到数十万滴的范围变化。但是喷墨打印的高速性还取决于具体的扫描机构，采用线阵列多嘴头的体系具有非常高的成像速度，是数字印刷系统通常采用的方式；采用独立喷头往返运动的成像方式速度就比较低，但容易实现大幅面成像，是大幅面彩色喷绘（包括彩色数字打样）通常采用的方式。

喷墨印刷是通过控制细微墨滴的沉积，在承印材料上产生需要的颜色与密度，最终形成印刷品的一种复制技术。根据墨滴形成的形式，总体上可分为连续式喷墨和间歇式喷墨（又称随机式喷墨）两大类。

2.1连续式喷墨原理

图1 连续喷墨印刷方式

连续式喷墨印刷是指喷墨印刷系统在印刷过程中，其喷嘴连续不断地喷射出墨滴，再采用一定的技术方法将连续喷射的墨滴进行“分流”，使对应图文部分的墨滴直接喷射到承印物上，形成图像，而对应非图文部分的墨滴则被偏转喷射方向，而被喷射到回收槽中转移回收。

在连续喷墨印刷方式中，液体油墨在压力作用下通过一个小圆形喷嘴，依靠高频而产生连续性的墨流，再被分离为单个墨滴，并带上静电，然后在图像信息的控制下，墨滴被喷射到承印物上或被转移回收（如图１所示）。

原稿信息首先由信号输入装置输入到喷墨印刷主机部分的系统控制器，然后由它来分别控制喷墨控制器和承印物驱动装置。喷墨控制器首先使连续喷射的墨水粒子化，形成单个墨滴，接着墨滴经过设在喷嘴前部位置的、并可根据图文信号变化的充电电极时感应上静电并使之带电，这时带电的墨滴通过一个与墨滴运动方向垂直的偏转电极，在偏转电极的作用下向上偏转，越过墨滴拦截器，以高速喷射冲击在承印物表面，形成图文。而未带电或带电少的墨滴不受偏转电场的影响，直接穿过电场而被拦截进入墨水槽的循环系统，以便循环使用。

2.2间歇式喷墨印刷原理

间歇式喷墨印刷也称为按需喷墨或随机喷墨印刷，它是一种根据图文信号使墨滴从喷嘴中喷出并立即附着在承印材料上的方法，即喷嘴供给的墨滴只有在需要打印时才喷出。

间歇式喷墨印刷主要有两种技术：一种是热喷墨技术，另一种是压电式喷墨技术。

2.2.1 热喷墨技术。

间歇式喷墨技术中应用最广的是热喷墨技术。热喷墨技术是依靠热脉冲产生墨滴。在热喷墨印刷系统中，打印头的墨水腔的一侧为加热元件，另一侧为喷孔，印刷时，加热元件在图文信号控制的电流作用下迅速升温至高于油墨的沸点，与加热元件直接接触的油墨汽化后形成汽泡，汽泡充满墨水腔进而使油墨从喷孔喷出到达承印物，形成图文。一旦油墨喷射出去，加热板冷却，而墨水腔依靠毛细管作用由贮墨器重新注满（如图２所示）。

图2 间歇式热喷墨印刷图3 间歇式压电喷墨印刷

2.2.2 压电喷墨技术

间歇式压电喷墨技术是采用压电晶体的振动来产生墨滴。压电晶体把压力脉冲施加在油墨上，当压电产生脉冲时，压电晶体发生变形而形成喷墨的压力，喷墨管在压力作用下挤出油墨而形成墨滴，并高速向前飞去，这些墨滴不带电荷，不需要偏转控制，而是任其射到承印物上而形成图像。在墨水腔的一侧装有压电晶体，印刷时，墨腔内的压电板在图文信号控制

的电流作用下发生变形，表面凸起呈月牙形，并凸向墨水腔，从而挤压墨滴从喷嘴中喷出，然后压电晶体恢复原状，墨水腔中重新注满墨水(如图３所示)。

2.3 对比：间歇式与连续式性能比较

①与连续式喷墨印刷相比，间歇式设备的简单紧凑，采用这一工作原理的设备成本底可靠性高。

②由于间歇式不需要墨水循环系统，从而省去了连续喷墨印刷设备所必须的墨水加压泵等设备。

③间歇式的输出速度受到喷射惯量的限制。为了提高输出速度可采用增加喷嘴数量来解决。

三．技术特点

3.1喷墨印刷用纸

喷墨印刷的特性决定了它的承印物可以多种多样，如纸张、塑料和金属等，要求的基本特性是吸墨速度快，墨滴不扩散。还应具有以下性能：

①要有良好的记录性能，吸收能力强，吸收速度快，有较高的分辨率，印出的图像清晰美观，色彩均匀，印刷效果理想；

②记录速度快，喷上的墨水能够快速蒸发干燥，避免墨点在承印物表面上扩散。

③单就喷墨印刷用纸而言，为防止墨点在纸上扩散，一般采用涂布纸或高光相纸，要求表面光洁并有一定施胶度，既能快速吸收墨水，又能避免光的散射。要求涂层有一定的牢度和强度，不易划伤；

④保存性好，耐水、耐光，不易褪色。

目前市场上常用的有三种喷墨打印纸：通喷墨打印纸、喷墨打印涂布纸和微孔型喷墨打印涂布纸。

普通喷墨打印纸属于低档打印介质，用于家庭或者小型办公室的喷墨打印机上，价格较低。由于没有经过专门的涂布处理，只适用于单色打印，在要求高质量的彩色打印特别是照片的打印时，极易出现渗透、粘脏等毛病，严重影响喷墨打印质量。

喷墨打印涂布纸的接收层能与着色剂有效作用，增加其粘着性能，获得高印刷色度；不同颜色交界处不会发生相互渗透模糊边界的现象；图文的耐水、耐光性能也有很大的提高。

微孔型喷墨打印涂布纸具有特殊的微孔结构，其涂层吸墨力很强，即使是打印很深色调的部分也能表现很好的层次感；干燥速度很快；其涂层材料很细腻，不但亮度高，而且能够匹配高精度的照片打印；具备很好的耐水、耐光性能。