十幾年前，當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)剛剛興起時(shí)，不少業(yè)內(nèi)人士就為數(shù)字媒體是否會(huì)取代紙質(zhì)媒體爭(zhēng)論不休，甚至有人預(yù)言，數(shù)字出版">數(shù)字出版將成為印刷技術(shù)的“終結(jié)者”。然而時(shí)至今日，印刷工業(yè)仍憑借其強(qiáng)大的生命力在迅速向前發(fā)展?，F(xiàn)在的問題已經(jīng)不是印刷是否已經(jīng)或者正在瀕臨滅亡，而是哪種印刷技術(shù)將在未來幾年內(nèi)呼風(fēng)喚雨。正如當(dāng)年膠印技術(shù)逐漸取代鉛字印刷一樣，數(shù)碼印刷">數(shù)碼印刷技術(shù)已經(jīng)在膠印占主導(dǎo)地位的市場(chǎng)上開辟了一條屬于自己的道路。數(shù)碼印刷本身在不斷發(fā)展變化，有“行業(yè)發(fā)展風(fēng)向標(biāo)”之稱的drupa2008已向我們展現(xiàn)了噴墨印刷">噴墨印刷技術(shù)的魅力。

噴墨印刷技術(shù)的發(fā)展

噴墨印刷技術(shù)的歷史可以追溯到1884年，美國(guó)人C·H·Richard受到注射器擠壓飛出液滴的啟發(fā)，并使此飛出液滴帶電，用電控制其落點(diǎn)，從而可以在紙上形成畫像，并將其稱為霧墨印刷。到了1951年，西門子公司將液態(tài)的墨水轉(zhuǎn)變成墨滴的技術(shù)申請(qǐng)專利，當(dāng)時(shí)因?yàn)獒橆^與墨水的原因，效果不佳，直到1960年才正式進(jìn)入實(shí)用階段。

1964年,出現(xiàn)了噴墨機(jī)的雛形，它通過一個(gè)特殊機(jī)臺(tái)來控制墨滴的大小及噴出的速率。直到1967年，Hertz發(fā)明了連續(xù)式的噴墨印表機(jī)，這就是目前在工業(yè)上使用的連續(xù)式噴墨印刷機(jī)的前身。1972年西門子公司推出Piezoelectric(壓電式)的按需噴墨打印機(jī)，1979年佳能推出熱發(fā)泡按需噴墨打印機(jī)，1984年惠普也推出熱發(fā)泡按需噴墨打印機(jī)，并開始將噴墨打印技術(shù)運(yùn)用于條碼加工和產(chǎn)品序號(hào)的印刷中，但那時(shí)的分辨率無法讓人滿意。直到近10年，噴墨印刷的品質(zhì)才有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。先是drupa2000上，以色列的Aprion公司展示的彩色噴墨印刷機(jī)，拉開了噴墨印刷技術(shù)發(fā)展的序幕。之后的drupa2004上，噴墨印刷技術(shù)成為亮點(diǎn)之一，顯示出了巨大的發(fā)展?jié)摿Α?年后，噴墨印刷技術(shù)最終成為了drupa2008的主題以及整個(gè)行業(yè)關(guān)注的對(duì)象。

噴墨印刷的原理

噴墨印刷是一種無接觸、無壓力、無印版的印刷復(fù)制技術(shù)。它具有無版數(shù)碼印刷的共同特征，可實(shí)現(xiàn)可變數(shù)據(jù)">可變數(shù)據(jù)印刷。噴墨印刷技術(shù)省去了傳統(tǒng)印刷方法所需的制版設(shè)備、膠片以及印版等耗材，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。

噴墨印刷技術(shù)的基本原理是先將電子計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的圖文信息輸入到噴墨設(shè)備，再通過特殊的裝置，在電子計(jì)算機(jī)的控制下，計(jì)算出相應(yīng)通道的墨量，由噴墨成像裝置向承印物表面噴射霧狀的墨滴，根據(jù)電荷效應(yīng)在承印物表面再現(xiàn)穩(wěn)定的圖文信息，生成最終的印刷品。

噴墨印刷的方式有20多種，按墨水噴射是否連續(xù)可分為連續(xù)噴墨和按需噴墨兩類。

1.連續(xù)噴墨技術(shù)

連續(xù)噴墨技術(shù)的基本原理是：在設(shè)備工作期間，墨水在墨滴發(fā)生器的作用下從噴嘴連續(xù)不斷地噴射出去，被引導(dǎo)進(jìn)入充電電極之間分裂成細(xì)小的墨滴，并同時(shí)帶上相同的電荷;帶電墨滴進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，依靠其在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)幅度的不同，或被墨滴收集器捕獲進(jìn)入循環(huán)回路并最終被送回墨滴發(fā)生器供重復(fù)使用,或發(fā)生偏轉(zhuǎn)避開墨滴發(fā)生器最終到達(dá)承印物表面，形成圖文。

連續(xù)噴墨印刷系統(tǒng)的印刷速度較快，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要加壓裝置、充電電極和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，終端要有墨滴回收和循環(huán)裝置，在墨水循環(huán)過程中需要設(shè)置過濾器來去除混入的雜質(zhì)和氣體等。

2.按需噴墨技術(shù)

顧名思義，按需噴墨技術(shù)就是只在圖文部分噴出墨滴，而在空白部分則沒有墨滴噴出。這種噴射方式無須對(duì)墨滴進(jìn)行帶電處理，也就無須配備充電電極和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，所以噴墨頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以使用多嘴噴頭來達(dá)到更高的輸出質(zhì)量;通過脈沖控制,容易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化;但按需噴墨的墨滴噴射速度較低。常見的按需噴墨技術(shù)有熱發(fā)泡噴墨、壓電噴墨和靜電噴墨3種類型。

(1)熱發(fā)泡噴墨技術(shù)

熱發(fā)泡噴墨技術(shù)是在加熱脈沖(記錄信號(hào))的作用下，使噴頭上的加熱元件溫度積聚上升,將其附近的油墨溶劑汽化生成許多小氣泡，隨著溫度的上升，氣泡體積不斷增加，到一定的程度時(shí)，氣泡內(nèi)部的壓力將使油墨從噴嘴噴射出去，到達(dá)承印物表面再現(xiàn)圖文信息。熱發(fā)泡噴墨技術(shù)原理如圖1所示。

(2)壓電噴墨技術(shù)

壓電噴墨技術(shù)是在噴墨頭附近放置許多小型的壓電陶瓷，壓電晶體在電場(chǎng)的作用下會(huì)發(fā)生變形，達(dá)到一定程度時(shí)，墨水會(huì)借助于變形所產(chǎn)生的能量從噴嘴中噴出，圖文數(shù)據(jù)信號(hào)控制壓電晶體的變形量，進(jìn)而控制噴墨量的多少。壓電噴墨技術(shù)原理如圖2所示。

(3)靜電噴墨技術(shù)

靜電噴墨技術(shù)是在噴墨系統(tǒng)和承印物之間制造一個(gè)電場(chǎng)，通過圖像信號(hào)改變噴墨頭表面張力的平衡，在靜電場(chǎng)吸引力作用下, 使墨滴從噴墨頭噴射出去, 到達(dá)承印物表面形成圖文信息。靜電噴墨技術(shù)的基本原理如圖3所示。

由于靜電噴墨技術(shù)產(chǎn)生的墨滴尺寸比噴墨頭的尺寸要小得多，所以能夠達(dá)到很高的分辨率，但需要較高的工作電壓。

噴墨印刷紙張

噴墨印刷對(duì)承印物的適應(yīng)性很強(qiáng)，其承印物所需具備的基本特性是吸墨速度快，墨水能夠快速干燥，避免墨點(diǎn)在承印物表面上擴(kuò)散，印出的圖像清晰美觀，色彩均勻，印刷效果理想。單就噴墨印刷用紙而言，要求表面光潔并有一定施膠度，既能快速吸收墨水，又能避免光的散射。要求紙面涂層有一定的牢度和強(qiáng)度，不易劃傷;保存性好，耐水、耐光，不易退色，為防止墨點(diǎn)在紙上擴(kuò)散，一般采用涂布紙或高光相紙。

目前市場(chǎng)上常用的有3種噴墨打印紙：普通噴墨打印紙、噴墨印刷涂布紙和微孔型噴墨印刷涂布紙。

(1)普通噴墨打印紙

普通噴墨打印紙屬于低檔打印介質(zhì)，用于家庭或者小型辦公室的噴墨打印機(jī)上，價(jià)格較低。由于沒有經(jīng)過專門的涂布處理，只適用于單色打印，在要求高質(zhì)量的彩色打印特別是照片質(zhì)量的打印時(shí)，易出現(xiàn)滲透、粘臟等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響噴墨打印質(zhì)量。

(2)噴墨印刷涂布紙

噴墨印刷涂布紙的接收層能與著色劑有效作用，增加其黏著性能，獲得較高的印刷質(zhì)量，不同顏色交界處不會(huì)發(fā)生相互滲透模糊邊界的現(xiàn)象，印刷出的線條比較銳利;印刷圖文的耐水、耐光性能也非常好。

微孔型噴墨印刷涂布紙具有特殊的微孔結(jié)構(gòu)，其涂層吸墨力很強(qiáng)，即使是印刷暗調(diào)的部分也能表現(xiàn)很好的層次感;干燥速度很快，能夠滿足高速噴墨印刷的要求;其涂層材料很細(xì)膩，亮度高，能夠匹配高精度的照片打印;具備很好的耐水、耐光性能。

噴墨印刷油墨

根據(jù)噴墨印刷的原理，噴墨印刷所使用的油墨應(yīng)該具備以下特點(diǎn)：無毒、不堵塞噴墨頭、噴射性良好、不腐蝕噴墨頭的金屬構(gòu)件。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的噴墨印刷用油墨種類繁多，根據(jù)油墨的性質(zhì)，可分為3種：UV噴墨油墨、溶劑型噴墨油墨和水性噴墨油墨。

(1)UV噴墨油墨

UV噴墨油墨憑借其三大優(yōu)勢(shì)——節(jié)能化干燥、對(duì)承印材料具有廣泛的適應(yīng)性、可快速固化從而縮短后續(xù)工序的時(shí)間而被廣泛用于噴墨印刷。用UV噴墨油墨印刷出來的圖像具有更強(qiáng)的持久性，并且不容易退色。但是UV噴墨油墨的成本偏高，且柔軟性不好，如果卷曲過度，就會(huì)發(fā)生斷裂。

從市場(chǎng)的角度來看，由于UV噴墨油墨對(duì)于承印物的適應(yīng)性較好，所以非常適合數(shù)碼印刷的應(yīng)用。UV噴墨油墨最大的優(yōu)勢(shì)是能夠在UV光的作用下瞬間干燥，所以非常適合高速噴墨印刷，很可能成為今后大幅面彩色噴墨打印市場(chǎng)的主流。

(2)水性噴墨油墨

水性噴墨油墨主要以水為溶劑，具有墨色穩(wěn)定、亮度高、著色力強(qiáng)、印后附著力強(qiáng)、干燥速度可調(diào)、耐水性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。與其他印刷油墨相比，由于水性噴墨油墨不含揮發(fā)性有毒有機(jī)溶劑，故在印刷過程中對(duì)操作人員的健康無不良影響，對(duì)大氣環(huán)境及印刷品本身均無污染。廣泛用于家庭或者小型辦公室的噴墨打印機(jī)。

但是，水性噴墨油墨也存在一定的技術(shù)局限性：不抗堿、不抗乙醇和水、干燥慢、光澤度差、易造成紙張收縮。這主要是由于水的表面張力較高，導(dǎo)致油墨難潤(rùn)濕，干燥緩慢。此外，水性噴墨油墨在很多承印物上都難以很好地潤(rùn)濕和印刷，除非印刷設(shè)備配有合適的干燥設(shè)備，否則印刷速度會(huì)因此而受影響。另外水性噴墨油墨光澤性低于溶劑型噴墨油墨，這也大大限制了水性噴墨油墨在光澤度要求較高的場(chǎng)合的使用。因此，噴墨印刷市場(chǎng)呈現(xiàn)了以下趨勢(shì)：水性噴墨油墨有向溶劑型噴墨油墨轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，水性噴墨油墨的發(fā)展將變緩，溶劑型噴墨油墨和環(huán)保的溶劑型噴墨油墨還將有進(jìn)一步的發(fā)展。

(3)溶劑型噴墨油墨

溶劑型噴墨油墨能適應(yīng)各種承印材料，印刷出來的圖像具有更好的耐久力，并且其價(jià)格低于水性噴墨油墨，無須覆膜。因此溶劑型噴墨印刷機(jī)開拓了廣告牌、車身廣告和所有以前印刷不可能進(jìn)入的領(lǐng)域。

溶劑型噴墨油墨的缺點(diǎn)是其在干燥過程中，通過溶劑的蒸發(fā)向空氣中排放有害物質(zhì)，影響室內(nèi)外空氣質(zhì)量。盡管溶劑型噴墨油墨比水性噴墨油墨干燥速度快，但仍需要一定的時(shí)間。但是，由于溶劑型噴墨油墨的固有優(yōu)點(diǎn)，使其在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)市場(chǎng)比重會(huì)加大。目前相關(guān)油墨制造商也正在改進(jìn)油墨配方，推出了不含有害物質(zhì)的環(huán)保的溶劑型噴墨油墨和環(huán)保的溶劑型噴墨印刷機(jī)，新一代的溶劑型噴墨油墨將會(huì)更加完善，對(duì)環(huán)境的危害也會(huì)越來越小。

噴墨印刷技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

噴墨印刷技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣，在包裝印刷行業(yè)主要用在包裝物的標(biāo)簽、生產(chǎn)日期、條形碼的打印，如易拉罐和瓦楞紙箱的印刷;在商業(yè)流通領(lǐng)域中，用于各種商業(yè)單據(jù)、廣告、票證、表格等的印刷;在航空氣象領(lǐng)域，用來記錄人造衛(wèi)星的各種數(shù)據(jù)，繪制大氣云圖，記錄遠(yuǎn)距離傳輸?shù)奈淖帧D像信息等。

英國(guó)紙張印刷包裝技術(shù)研究協(xié)會(huì)(PIRA)的一份報(bào)告顯示，數(shù)碼印刷包含的干碳粉和液態(tài)碳粉及噴墨的印刷方式，在2000年，兩種碳粉印刷方式占99%，噴墨印刷方式只占1%。但到2015年，噴墨印刷方式預(yù)計(jì)占25%，可見，噴墨印刷技術(shù)的發(fā)展速度是很快的。隨著惠普、柯達(dá)、愛克發(fā)等公司不斷推出最新的噴墨印刷設(shè)備，我們相信，噴墨印刷不再是傳統(tǒng)印刷的補(bǔ)充，而有望成為繼膠印、凹印、柔印和網(wǎng)印之后的又一主流印刷方式，并將在工業(yè)應(yīng)用中大展宏圖。