郭蕊 鐘雨晗

本文通過大量的文獻(xiàn)調(diào)研，總結(jié)了噴墨印刷技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，從承印物、油墨、噴頭及轉(zhuǎn)印方式4個方面分析了提高噴墨印刷質(zhì)量的方法，最后對噴墨印刷技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。筆者認(rèn)為隨著噴印速度的提高，噴頭陣列化應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，噴印穩(wěn)定性的提升及墨水性能的改進(jìn)，噴墨印刷有望在成本、速度和質(zhì)量上不斷進(jìn)步并媲美膠印水平。

隨著印刷業(yè)的不斷發(fā)展，數(shù)字印刷發(fā)揮著越來越重要的作用。噴墨印刷作為數(shù)字印刷的主要方式，采用的是一種計算機(jī)直接控制輸出的技術(shù)，無接觸、無壓力、無印版，具有無版數(shù)字印刷的特征，并可實現(xiàn)按需印刷和可變數(shù)據(jù)印刷。噴墨技術(shù)省去了傳統(tǒng)印刷方法所需要的制版設(shè)備、膠片以及版材等耗材，而且能在不同材質(zhì)以及不同厚度的平面、曲面和球面等異形承印物上印刷，不受承印表面的限制。隨著科技快速發(fā)展，噴墨印刷技術(shù)已向產(chǎn)品系列化、高速度化、高品質(zhì)化、低價格化的方向發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也已經(jīng)擴(kuò)展到按需出版、包裝標(biāo)簽、紡織印花、裝飾裝潢、戶外廣告、印刷電子、3D打印等領(lǐng)域，發(fā)展勢頭可謂越來越紅火。

由于我國針對噴墨印刷技術(shù)研究較晚，市場中噴墨印刷設(shè)備仍主要依賴進(jìn)口，因此針對噴墨印刷技術(shù)研究不僅是國內(nèi)外研究的重要內(nèi)容，而且對于我國印刷裝備技術(shù)發(fā)展具有重要意義。如何讓噴墨印刷獲得膠印一樣的質(zhì)量，是印刷領(lǐng)域工作者不懈追求的目標(biāo)。

國內(nèi)外噴墨印刷技術(shù)研究現(xiàn)狀

1.國外噴墨印刷技術(shù)研究現(xiàn)狀

19世紀(jì)隨著物理學(xué)和電子學(xué)領(lǐng)域不斷發(fā)展，1951年，世界上首臺應(yīng)用噴墨印刷原理的設(shè)備，在西門子研制成功，主要用于字符的噴墨打印。在此研究基礎(chǔ)上，1963年，斯坦福大學(xué)Richaid G.Sweet博士開展了連續(xù)噴墨實驗研究，通過利用微孔壓力波譜，并在微粒上施加電荷，最終形成理想的墨滴，隨后通過在偏轉(zhuǎn)極板上保持恒定電壓，來控制墨滴的運動軌跡，進(jìn)而為噴墨印刷在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了重要基礎(chǔ)。

隨著科研工作人員的不斷努力，1977年，第一臺按需噴墨印刷機(jī)西門子PT-80面市，將按需噴墨印刷技術(shù)推向了市場。隨后，佳能推出BJ-80熱泡噴墨打印機(jī)，該打印機(jī)通過將電信號傳給微小加熱器，使小墨滴汽化，形成的氣泡便將墨滴從噴墨頭噴嘴射出，在承印物上形成印刷墨點。20世紀(jì)90年代初，美國Encad公司推出了大幅面印刷機(jī) Novajet Pro50，采用基于染料型油墨的4個惠普熱泡噴墨打印頭技術(shù)，印刷系統(tǒng)由此開始向彩色發(fā)展。

在噴墨技術(shù)研究中，國外學(xué)者就墨滴成型機(jī)理和噴墨行為方面做了大量研究，主要針對液滴形成及衛(wèi)星液滴斷裂進(jìn)行數(shù)值模擬和試驗研究，探究了液絲斷裂、回彈和衛(wèi)星墨滴形成，以及脈沖時間、電壓對墨滴斷裂時間、尾墨滴長度和墨滴飛行速度等的影響。隨著噴墨技術(shù)在陶瓷方面的應(yīng)用，還針對陶瓷噴墨技術(shù)中墨滴的成形和鋪展進(jìn)行了數(shù)值模擬。

在壓電脈沖方面，其主要研究有壓電噴頭的動力學(xué)特性，脈沖電源與噴墨壓力關(guān)系;研究者還利用雙脈沖墨滴成型方法，通過控制低粘度墨水，得到墨滴體積、速度與雙脈沖間隔時間及電壓幅度之間的關(guān)系;通過研究不同溫度和驅(qū)動電壓對壓電墨滴成型的影響，發(fā)現(xiàn)溫度或驅(qū)動電壓提高會使墨滴變大。另外，在脈沖波形方面也做了大量研究，通過波形控制以求消除殘留壓力波造成的衛(wèi)星墨滴，減小墨滴的尺寸，使墨滴的飛行速度在不同噴墨頻率下仍保持穩(wěn)定。

經(jīng)過多年的研發(fā)，特別是隨著更適合印刷業(yè)需要的按需噴墨印刷頭、UV固化墨水以及功能墨水的推出，噴墨印刷技術(shù)得到了飛速發(fā)展和廣范應(yīng)用，不僅在傳統(tǒng)印刷、寬幅印刷、包裝印刷、可變數(shù)據(jù)印刷、直郵等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，而且在陶瓷、紡織、印刷電子等領(lǐng)域的應(yīng)用也不斷增長。隨著技術(shù)進(jìn)步，墨水質(zhì)量越來越好，尤其是噴頭技術(shù)不斷改進(jìn)和功能墨水的研發(fā)，噴墨印刷技術(shù)不僅分辨率和速度越來越高，其應(yīng)用也越來越? ? 廣闊。

2.國內(nèi)噴墨印刷技術(shù)研究概況

我國針對噴墨印刷技術(shù)的研究開展的相對較晚，主要針對墨滴成型過程、下落及數(shù)值模擬仿真方面進(jìn)行了大量研究。魏大忠等對壓電噴頭通過動力學(xué)分析，建立了微滴噴射過程的數(shù)學(xué)模型。齊樂華等通過對均勻墨滴噴射過程中的墨滴流形態(tài)、壓力場和速度場及其影響因素進(jìn)行了研究，揭示了均勻墨滴流形成得內(nèi)在規(guī)律。對于驅(qū)動電壓，劉春格等通過驅(qū)動原理和波傳導(dǎo)理論分析推導(dǎo)了壓電噴墨印刷的墨滴速度和噴射速度影響因素。宋波等通過試驗分析給出了壓電式噴墨印刷中操作頻率、脈沖時間、脈沖電壓等參數(shù)的最優(yōu)值。劉忠坤等基于FPGA對噴墨頭進(jìn)行控制，發(fā)現(xiàn)在電壓、溫度、速度等不同參數(shù)值下，噴頭噴射出的墨滴不同，在適宜的溫度和一定電壓范圍內(nèi)，電壓越大，墨滴的體積越小，噴射速度越快，印刷質(zhì)量就越好。

由于噴墨印刷技術(shù)相比現(xiàn)有陶瓷裝飾手段具有獨特優(yōu)勢，近年來，我國學(xué)者在噴墨印刷機(jī)理研究基礎(chǔ)上，針對陶瓷方面的應(yīng)用也進(jìn)行了大量相關(guān)分析和應(yīng)用研究。其中朱東彬等針對壓電噴墨打印陶瓷構(gòu)件機(jī)理以及應(yīng)用實例進(jìn)行了分析，并給出了成功打印陶瓷構(gòu)件必須滿足的條件。徐晗等采用基于PC 機(jī)的開放式五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，開發(fā)了一種數(shù)控陶瓷噴繪機(jī)。隨著噴墨印刷技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是微小墨滴噴射技術(shù)的深入研究，噴墨印刷技術(shù)在陶瓷功能構(gòu)件成形及創(chuàng)意等方面將迎來廣闊前景。

提高噴墨打印質(zhì)量的方法

影響噴墨打印圖像質(zhì)量的因素有很多，其中比較重要的有3個方面：噴墨打印機(jī)、油墨以及承印物。對噴墨印刷機(jī)來說，噴嘴的直徑越小，電流脈沖的頻率就越寬，形成圖像的墨點就越小，圖像的分辨率就越高。但是，形成的墨點越小，印刷速度的提高也就越困難，它們彼此抑止，限制了圖像質(zhì)量的進(jìn)一步提高。除噴墨印刷機(jī)之外，油墨、承印物以及它們之間的相互作用對圖像質(zhì)量的影響也很大。當(dāng)油墨轉(zhuǎn)移到承印物上時，油墨在承印物上鋪展的同時，有一部分油墨滲透到紙張的內(nèi)部。有油墨滲透的紙張，其特性發(fā)生了很大的變化。油墨滲透改變了油墨的性能，并導(dǎo)致印刷色彩與所期望呈現(xiàn)的顏色有很大的區(qū)別。本文主要研究噴墨打印過程中如何解決油墨的吸收性問題，從而使噴墨打印質(zhì)量接近膠印水平。

1.對紙張表面的涂布

一般說來，油墨主要表現(xiàn)為很強(qiáng)的吸收性，而紙張由于其內(nèi)部纖維的作用，主要表現(xiàn)為很強(qiáng)的散射性。因此，油墨滲透之后，紙張的吸收能力提高，而反射能力降低了;對墨層來說，由于油墨滲透，純墨層變薄，當(dāng)光線透過墨層時，光線吸收量減少。由于上述各種原因，油墨滲透會使印刷品顏色發(fā)生變化，其中包括色相的變化和飽和度的變化，除此之外，油墨滲透還會改變印刷品的色調(diào)范圍。

先考慮噴墨印刷的過程。噴嘴在脈沖應(yīng)力的作用下噴出墨滴，墨滴的大小由打印機(jī)的分辨率來決定，一般為60um左右。墨滴與紙張接觸后發(fā)生鋪展，鋪展之后的尺寸約為原來尺寸的2倍以上。油墨鋪展的過程決定了最后網(wǎng)點的均勻程度和圓度，因此對印刷質(zhì)量的影響很大。在鋪展的同時，油墨中的溶劑由于毛細(xì)作用滲透進(jìn)入承印物，起顯色作用的染料固定在紙基的表面，隨著固體成分在紙基表面的增加，印品的色飽和度就越高。溶劑的滲透決定了干燥速度的快慢，因此滲透性不好會導(dǎo)致出血、背面蹭臟等故障。對噴墨印刷來說，影響油墨鋪展和滲透的主要因素有油墨的表面張力，主要決定網(wǎng)點的大小、形狀和油墨在印刷介質(zhì)上的鋪展過程，還有紙張的微孔半徑、體積、表面粗糙度、表面能以及孔隙之間的聯(lián)通等，這幾個因素主要決定油墨的滲透。

目前，市場上常用的噴墨打印墨水主要是以水作為溶劑，黏度較小，流動性很大。對于吸收性基材，如紙張，墨滴噴射至基材表面時往往會沿著基材表面的紋路流動，使墨滴的沉積面積增大，浸染到鄰近的墨滴，產(chǎn)生滲色現(xiàn)象，不僅影響色彩的還原質(zhì)量，也降低了圖文的分辨率;墨水向基材內(nèi)部縱向滲透也會影響墨點的色彩密度，降低其色飽和度和鮮艷性。對于非吸收性基材，如PE、PET、PVC、玻璃、陶瓷等，水性墨水因其表面張力較高，對基材的潤濕、附著性能較差，影響印刷質(zhì)量，因此為使色調(diào)平滑過渡，達(dá)到復(fù)制完美，需要優(yōu)化基材表面的化學(xué)組成或物理結(jié)構(gòu)。

因此，為避免油墨在紙張表面的滲透擴(kuò)散，可在紙張表面噴涂高分子材料。一方面可以限制噴墨墨滴的鋪展或者控制液滴的鋪展方向，另一方面可以改變基材的表面張力，提高圖文的附著力，最終實現(xiàn)高分辨率打印，因此，噴墨打印過程中，噴墨打印基材表面納米涂層質(zhì)量直接影響印品的質(zhì)量。

膠版紙、銅版紙是卷筒數(shù)字印刷的主要基材之一，原紙最大特點是表面平滑，顯微結(jié)構(gòu)多孔、粗糙。其常規(guī)生產(chǎn)過程是抄紙后，經(jīng)過涂布膠、或含有研磨碳酸鈣、高嶺土、二氧化鈦、滑石粉及塑料等顏料粒子的涂布液，干燥、壓光后，提高紙張性能指標(biāo)和印刷適性。國外（如芬蘭、英國、加拿大、瑞典等）對噴墨印刷紙涂層研究較早，相關(guān)的研究進(jìn)展和成果較多。研究內(nèi)容主要集中在噴墨打印紙涂層材料與結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝、印刷質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)等方面。在涂料組成方面與涂布工藝方面，Hyun-Kook， Margaret等人較深入研究彩色噴墨打印紙的構(gòu)成、氣相二氧化硅對涂層的構(gòu)成和圖文質(zhì)量的影響、粒徑、空隙、和孔容對油墨吸附快慢的影響，并嘗試用高嶺土、碳酸鈣常規(guī)顏料代替價格較高的鋁土和二氧化硅。A.Hladnik自主研發(fā)設(shè)計用于檢測的打印測試標(biāo)板，用來評判打印質(zhì)量，采用主成分分析法（PCA）評價圖文印刷質(zhì)量。KatriVikman研究通過實驗研究噴墨打印色彩圖文的耐光、耐水性能。H.Aslannejad， S.M.Hassanizadeh使用FIB-SEM斷層掃描和3D孔隙尺度建模來表征多孔涂層紙的水力特性。Nahla A.El-Wakil， Nesrin F. Kassem，Mohammad L.Hassan通過使用氧化鋅的納米復(fù)合涂層對紙張進(jìn)行預(yù)防性保護(hù)。馬風(fēng)秋研究了高嶺土涂布紙涂層的孔隙率和孔徑分布對印刷色彩還原性的影響。李瑩研究了丁苯乳膠涂布紙對膠印油墨和UV油墨的滲透性，分析了孔隙和孔徑大小對油墨滲透性的影響。辛紀(jì)輝等研究了以沉淀碳酸鈣-乳膠底涂涂料和以二氧化硅-聚乙烯醇為面涂涂料在紙張表面單層或多層涂布對紙張的涂布量、白度、平滑度、光澤度以及打印性能色密度、階調(diào)、圖像清晰度的影響規(guī)律。Tiina Nypelo等用納米碳酸鈣涂布獲得水接觸角為125°的涂布紙，降低紙張的吸水性。Shaoxia Wang等以硅烷為原料，用溶膠凝膠法在紙張表面制備了一層不連續(xù)的薄涂層，降低紙張的吸水性，水接觸角約為105°。Ahmed Barhoum用表面活性劑修飾納米碳酸鈣涂布，研究了涂布后紙張的涂布層厚度、涂布量、表面粗糙度、空氣透過率、光澤、白度、不透明度和親疏水性。Maryam Ataeefard等研究了激光打印機(jī)紙張性能和色彩還原性能之間的關(guān)系。Katriina Mielonen等研究了噴墨水墨分別在聚電解質(zhì)聚二烯丙基二甲基氯化銨和羧甲基纖維素鈉表面的潤濕鋪展行為，提高紙張的水色牢度和打印質(zhì)量。

國內(nèi)的華南理工大學(xué)、陜西科技大學(xué)、南京林業(yè)大學(xué)和天津科技大學(xué)從事彩色噴墨印刷用紙的研究，研究的內(nèi)容主要集中在彩色噴墨印刷打印紙涂料的性能和制備、涂層顏料的種類、改性膠黏劑等方面，旨在提高噴墨印刷質(zhì)量品質(zhì)。例如制備SiO2@Al2O3殼體結(jié)構(gòu)復(fù)合材料用于構(gòu)筑噴墨打印紙的涂層納米CaCO3經(jīng)過特殊工藝處理，使得粒子分散均勻，在紙張表面進(jìn)行涂布后形成表面平整的印刷用紙。制備單分散納米二氧化硅微球、沉積法納米涂層和共生長法納米涂層，所制備的兩種納米涂層均實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)有序、表面平整、孔隙豐富、分布均勻。利用K-M理論建立油墨在紙張涂層的滲透模型，通過實驗計算出油墨在紙張涂層滲吸的深度，確定了油墨滲透之后介質(zhì)的光吸收系數(shù)與光散射系數(shù)，通過宏觀觀察噴墨印刷質(zhì)量。所以，在研究紙張吸墨性能的過程中，不能僅僅依靠提高噴墨印刷機(jī)的性能或者單純添加表面活性劑增大紙張表面活性，提高表面張力，還需要深入了解紙張的滲吸特性和不同紙張孔徑分布及大小，正確匹配油墨粒子與空隙的大小。在開發(fā)和設(shè)計的造紙涂層材料的設(shè)計中，應(yīng)認(rèn)識和研究涂層的橫向滲吸和縱向鋪展的機(jī)制，優(yōu)先考慮材料本身的滲吸性能。

這些研究主要是通過采用不同顏料或不同膠乳，涂布改進(jìn)紙張的各種性能，但很少涉及紙張表面大吸墨容量、快吸收表面多孔涂層的構(gòu)筑以及與噴墨微細(xì)液滴或噴墨數(shù)字印刷過程結(jié)合。

2.對噴墨墨水的優(yōu)化

噴墨印刷油墨是噴墨印刷中非常重要的材料之一，它直接決定了噴墨印刷的質(zhì)量好壞。噴墨油墨是一種要求較高的專用油墨，必須具備穩(wěn)定、無毒，不堵塞噴嘴，保濕性和可噴性好，且對噴頭等金屬部件無腐蝕作用，不易燃燒和褪色等特點。除此之外，還必須具有合適的表面張力、黏度、彈性和密度。為了獲得較好的印刷質(zhì)量，必須選用合適的噴墨油墨。目前，市場上所用的噴墨印刷種類很多，主要分為UV油墨、溶劑型油墨、水性油墨3種。這3種類型的油墨各有所長，在噴墨印刷領(lǐng)域都有廣泛運用。其中，UV油墨和水性油墨屬于環(huán)保型油墨。UV油墨不依靠滲透和蒸發(fā)來固化，而是通過紫外光照射進(jìn)行固化，是一種特有的固化方式，因此受到廣泛的推崇。

UV固化噴墨技術(shù)結(jié)合了UV固化油墨和噴墨打印技術(shù)的優(yōu)點，既有UV固化油墨在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的優(yōu)勢，還有噴墨打印技術(shù)在使用和操作上的便利。這些優(yōu)點包括：沒有揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì);低能耗;快速固化;適合于多種基材;不堵塞噴頭;油墨組成恒定;打印質(zhì)量好;無油墨浪費等。

在噴墨印刷領(lǐng)域，最受關(guān)注的當(dāng)屬蘭達(dá)公司在drupa 2012新推出的Landa納米噴墨印刷技術(shù)了。眾所周知，Landa納米印刷技術(shù)的核心是Landa NanoInk納米油墨。這種納米油墨的顆粒直徑只有幾十納米，而且對于光的吸收性能比傳統(tǒng)顏料更強(qiáng)。因此，可以在減少顏料總量的情況下，獲得更加出色的圖像質(zhì)量。并且，Landa納米印刷技術(shù)打印出來圖像墨層厚度非常薄，平均墨層厚度只有500微米，相當(dāng)于傳統(tǒng)膠印墨層厚度的一半，因此，這種印刷技術(shù)在材料使用方面更節(jié)約，成本也因此大幅度降低。

在噴墨印刷的過程中，需要將直徑僅微米左右的微小墨滴以滴秒的噴射速度從噴嘴中噴出，這就要求所用的墨水必須具有低表面張力、低勃度、相對密度小、具有適當(dāng)?shù)碾妼?dǎo)性、干燥速度快，并且基本上保持中性的值以避免對噴嘴的腐蝕等特點。因此，只有對噴墨印刷墨水的適應(yīng)性進(jìn)行合理調(diào)整，才能使印刷時墨水不產(chǎn)生堵塞噴嘴，而且在承印物上能準(zhǔn)確的形成所需墨點的大小，以便構(gòu)成清晰的圖像。

但是，由于墨水中染料是分子級的，所以當(dāng)墨水被噴射到普通紙張類介質(zhì)上以后，由于普通紙張上布滿了大量吸水性很強(qiáng)的纖維，而染料含有大量的親水因子，兩者結(jié)合，染料分子就和溶劑一塊滲透到紙張內(nèi)部，墨水便會順著紙纖維暈染開去，造成打印質(zhì)量的下降，同時染料墨水的耐光、耐水性能都較差。為此提出了改進(jìn)染料結(jié)構(gòu)的方法來提高墨水耐光、耐水性能。例如將直接黃和直接黑的鈉鹽改為鏗鹽來提高其耐水性能。有機(jī)顏料可以提供良好的耐水、耐光穩(wěn)定性，并易得到較高的色密度和鮮艷的色光。所以在20世紀(jì)年代中期，就有人開始研究用于彩色噴墨打印機(jī)的顏料型墨水。顏料型墨水的主要問題是顏料的分散穩(wěn)定性不好和顏料的粒度大以至不能夠順利噴射出來而堵塞噴墨頭。

日本最近又研制成功樹脂顏料墨水，利用特殊的疏水樹脂將每顆超微粒子顏料包裹，當(dāng)墨滴噴出時，顏料粒子滲透到紙張內(nèi)部，樹脂則覆蓋在表面形成保護(hù)層，不但可以保護(hù)墨滴由于毛細(xì)作用的干擾出現(xiàn)暈染現(xiàn)象，還可以抑制光線反射和散射，提高整體光澤感和色彩再現(xiàn)能力。其打印的圖片色彩更逼真鮮艷，防水、耐光性能也得到提高。

3.對噴墨打印頭的優(yōu)化

噴墨打印設(shè)備的關(guān)鍵核心部件是噴墨打印頭。噴墨打印頭技術(shù)主要有兩種原理：一種是連續(xù)噴墨（CIJ）技術(shù)，其工作原理是噴墨頭連續(xù)噴射墨滴，其中一部分墨滴選擇性地噴在介質(zhì)上，另外的墨滴則回收到循環(huán)系統(tǒng)中;一種是脈沖或按需噴墨（DOD）技術(shù)，其原理是通過控制驅(qū)動脈沖電信號（或者波形）選擇性地觸發(fā)噴墨頭里的制動器（Actuator），使墨滴在需要的時候從噴嘴噴射出來。DOD噴墨打印頭技術(shù)又分為兩種：使用壓電陶瓷作為制動器（Actuator）的壓電噴墨（PIJ）;使用加熱電阻作為制動器（Actuator）的熱發(fā)泡噴墨（TIJ）。

歷史進(jìn)程中出現(xiàn)了不同類型的噴墨打印頭，主要分為按需噴墨和連續(xù)噴墨兩大類。連續(xù)噴墨分為二元式、多元式和赫茲式;按需噴墨主要分為熱氣泡式、靜電拉力式和壓電式，其中熱氣泡式噴墨打印頭分為頂射式和側(cè)射式;壓電噴墨打印頭分為擠壓式、彎曲式、推式和剪切式。

噴墨打印機(jī)應(yīng)用于中國的標(biāo)志是1993年5月初，世界首臺用于中文的噴墨打印機(jī)的出現(xiàn)。我國噴墨打印頭技術(shù)起步較晚，初期的關(guān)注方向主要在噴墨打印頭綜述方面，沒有針對一種特定的噴墨打印頭進(jìn)行深入研究。

2004年，清華大學(xué)魏大忠等人建立了二維壓電噴墨模型，對液體在腔室內(nèi)流動進(jìn)行簡化模擬，推導(dǎo)出了墨滴成型的數(shù)學(xué)判別依據(jù)，根據(jù)模擬結(jié)果，提出了圓柱形彎曲式壓電噴墨打印頭腔室的設(shè)計方法。2005年，北京工業(yè)大學(xué)周煜等人模擬了應(yīng)用于壓電噴墨的壓電薄膜機(jī)械振動特性。同年，上海交通大學(xué)趙鈞等人運用微機(jī)電系統(tǒng)工藝，以SU-8光刻膠作為噴墨腔室，電鑄鎳工藝制作噴孔，采用熱壓鍵合工藝將噴孔層貼于SU-8光刻膠腔室層，在6英寸晶片上制作了電阻尺寸為44μm×44μm的熱氣泡噴墨打印頭。2009年，西安電子科技大學(xué)王貝利用亥姆霍茲諧振原理，將壓電噴墨打印頭腔室看作亥姆霍茲諧振腔，建立壓電噴墨打印頭腔室內(nèi)液體動力學(xué)模型，并結(jié)合黏性液體經(jīng)過腔室壁時所產(chǎn)生能量損耗公式，完善了適用于壓電噴墨打印頭的亥姆霍茲諧振公式，通過實驗驗證了其理論結(jié)果的有效性。2009～2014年，江南大學(xué)唐正寧教授的課題組對噴墨打印頭噴孔形狀、推拉式壓電噴墨打印頭流體動力特性、壓電噴墨打印頭驅(qū)動波形、墨滴分裂與成型等壓電噴墨打印頭相關(guān)理論進(jìn)行了研究，但是沒有設(shè)計出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的壓電噴墨打印頭。2012年以來，大連理工大學(xué)鄒赫麟教授課題組運用MEMS工藝，對噴墨打印頭模擬與優(yōu)化、硅基薄膜工藝、壓電薄膜工藝、聚合物腔室工藝和壓電式噴墨打印頭的噴墨測試5個方面進(jìn)行研究，并且成功制作出能夠?qū)崿F(xiàn)噴墨的彎曲式壓電噴墨打印頭。臺灣中山大學(xué)、成功大學(xué)等研究人員對熱氣泡噴墨打印頭進(jìn)行了研究，并采用多種工藝制作出頂射式熱氣泡噴墨打印頭。

4. 對轉(zhuǎn)印方式的優(yōu)化

在轉(zhuǎn)印的過程中，壓印滾筒將橡皮布上的圖案壓印在承印材料上。一般情況下，轉(zhuǎn)印時的印刷壓力會造成網(wǎng)點的擴(kuò)大，但Landa納米印刷系統(tǒng)中，橡皮布與承印物只需快速輕微地接觸，就可以實現(xiàn)圖案100%的轉(zhuǎn)移，因此網(wǎng)點依然保持清晰銳利。

Landa納米印刷技術(shù)雖然屬于噴墨印刷，但是與傳統(tǒng)意義上的噴墨印刷有著本質(zhì)的區(qū)別。傳統(tǒng)噴墨印刷是將墨滴直接噴印在承印材料上，而Landa納米印刷技術(shù)是先將油墨噴到轉(zhuǎn)印帶上，然后再轉(zhuǎn)印到各種承印材料上，原理與傳統(tǒng)膠印相似。轉(zhuǎn)印的好處在于：噴墨印刷直接將油墨噴到承印材料上，含水分的油墨會滲透在承印材料上，擴(kuò)散并被承印材料纖維吸收，造成網(wǎng)點擴(kuò)大模糊;而Landa納米印刷技術(shù)中，油墨在轉(zhuǎn)印帶上已干燥，轉(zhuǎn)印到各種承印材料上后，不會滲透、擴(kuò)散，印刷出來的網(wǎng)點光滑銳利，承印材料也不會濕潤致變形，而且這也就是為什么該技術(shù)可大量減少油墨使用量的原因。

在傳統(tǒng)的噴墨印刷中，承印物進(jìn)入印刷單元，噴頭將墨水噴到承印物上，然后干燥。但是有一個問題，墨水噴到承印物上，要用很大能量去干燥，另外，因為墨水會滲透到承印物中，要達(dá)到理想的色濃度的話，就要加大墨水用量。這就造成目前的噴墨技術(shù)速度不快，只是用在特殊領(lǐng)域當(dāng)中。而蘭達(dá)納米印藝技術(shù)是將納米油墨直接噴射在橡皮布上，干燥后轉(zhuǎn)移到承印物上，因此，僅僅用少量油墨便能夠達(dá)到最終效果。

噴墨印刷技術(shù)發(fā)展方向

如今，噴墨印刷技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域從之前的戶外廣告等，擴(kuò)展到了陶器、瓷磚、標(biāo)簽打印、紡織印花、玻璃飾品等，且還有不斷擴(kuò)大的趨勢。我國數(shù)字噴墨印刷市場需求雖然滯后于歐美地區(qū)，但是近年發(fā)展速度加快，市場潛力巨大。

噴墨印刷設(shè)備噴印的制成品效果逼真，轉(zhuǎn)換產(chǎn)品生產(chǎn)靈活簡單，但目前設(shè)備、耗材墨水、零部件配件等價格高昂，現(xiàn)今噴墨印花（印刷）設(shè)備主要還是應(yīng)用于數(shù)碼打樣、戶外廣告、標(biāo)牌等。近年來，一些生產(chǎn)型印花企業(yè)為了完善自身產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，快速響應(yīng)訂單要求，已經(jīng)將噴墨印刷設(shè)備應(yīng)用到陶瓷磚印花、標(biāo)簽印刷、可變數(shù)據(jù)出版印刷等大規(guī)模噴印生產(chǎn)領(lǐng)域。

未來，隨著數(shù)字噴墨印刷設(shè)備的噴印速度的提高，噴頭陣列化應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，噴印穩(wěn)定性的提升和墨水工藝的改進(jìn)，噴墨印刷有望在成本、速度和質(zhì)量上不斷進(jìn)步，替代部分傳統(tǒng)絲網(wǎng)、輥筒等傳統(tǒng)工業(yè)印刷的應(yīng)用，更好地滿足各下游大批量生產(chǎn)應(yīng)用的需求。

隨著人們環(huán)保意識的增長，環(huán)保印刷成為全球，特別是北美和西歐一些市場較為成熟的地區(qū)的主流趨勢。今后，噴墨印刷技術(shù)涉及的領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，除了在噴印作業(yè)過程中要求噴印作業(yè)節(jié)能性、作業(yè)環(huán)境無危害外，下游應(yīng)用領(lǐng)域（如食品、飲料、醫(yī)藥和煙包等）的印成品需要符合低溶劑殘留、異味小、無毒、無污染的要求。

結(jié)語

噴墨印刷技術(shù)集成了信息技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)，在各個領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛。從以上的研究現(xiàn)狀可以得出，承印材料的性質(zhì)、墨水的性能、噴頭控制系統(tǒng)、噴墨印刷轉(zhuǎn)印方式等從不同的方面影響著噴墨印刷質(zhì)量。其中某一個因素的不足，就有可能影響整個噴墨印刷質(zhì)量。因此，要得到高質(zhì)量的噴墨印刷圖像，必須仔細(xì)分析影響其質(zhì)量的各個方面的因素，盡最大可能降低各因素對印刷質(zhì)量的影響，使噴墨印刷質(zhì)量接近膠印水平。

作者單位：深圳市裕同包裝科技股份有限公司 華南理工大學(xué)制漿造紙工程國家重點實驗室

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