认识喷墨打印头： 喷墨印刷油墨概述及油墨的选择

油墨的选择可能是任何新的工业喷墨应用中最关键的决策。选择一款油墨至关重要的是，适合喷墨印刷应用，并且在所有目标印刷基材上具有正确的印刷输出外观。

油墨的主要成分是着色剂(colourant)和载液(携带液体carrier fluid)。着色剂可以是颜料(pigment)或染料(dye)；载液可以是水基、溶剂、油基或其他东西。油墨中还添加了其他东西，以提高其可用性，例如：表面活性剂(surfactants)，用于控制墨滴的表面张力，以改善其在喷射中和撞击基材时的表现；粘合剂(binders)，用于提高油墨的弹性；分散剂(disperants)，用于帮助着色剂在载液中的分散。

染料VS颜料

颜料墨水由大颗粒（50-200纳米）组成，它们紧密地挤压在一起并保持在悬浮状态（根据定义，颜料是不可溶的insoluble）。

它们的颜色范围（或色域）比染料窄，但它们更耐光和臭氧而不易褪色，这就使颜料非常有吸引力。

染料墨水由更小的颗粒（1.5-4纳米）组成，比颜料有更大的色域和更鲜艳的色彩，但缺点是，染料非常容易受到光线和臭氧的侵蚀。这就是为什么你经常看到窗户上的海报（或窗帘）的颜色已经褪色的原因。

油墨类型

在大多数情况下，油墨是根据其载液的不同来描述和分类的，但在其他情况下，油墨的命名是基于其特性。下面描述了数字喷墨印刷市场上一些常见的油墨类型：

水性油墨(水墨， 真墨"水"aqueous inks)

在水性油墨中，载液是水。这些水墨用于在有涂层的基材上进行印刷，水会被快速吸收到涂层中，染料或颜料被固定在涂层的表面上，以获得清晰的图像。它们主要用于图形和纺织品的喷墨应用。

溶剂型油墨(Solvent inks)

这些油墨使用溶剂作为其载液。一般来说，溶剂是一种挥发性有机化合物(volatile organic compound)，这意味着它们通过蒸发迅速干燥。

溶剂型油墨便宜、耐用，在无孔乙烯基和其他图形印艺基材上具有良好的覆盖性。

然而，它们被认为是不环保的，并且在干燥时释放出强烈的、通常是有毒的气味，这意味着必须使用特殊的通风系统。不过，最终产品的耐久性意味着这些产品仍然被广泛用于印刷户外海报和户外使用的标识(signage)。

国内市场受环保政策的影响， 溶剂型油墨正在逐渐被水性和UV油墨所取代。但发达国家如日本有能力对溶剂和挥发物进行回收控制， 或不受环保政策影响的国家， 因为溶剂型油墨的优点而备受欢迎。

乳胶油墨(Latex inks)

乳胶油墨是比较新的一款油墨，由大约70%的水和30%的添加剂组成，以达到预期的性能。乳胶指的是悬浮在油墨中的微观聚合物颗粒。这些颗粒与乳胶橡胶中的颗粒不一样，而且不会引起过敏。这些油墨具有良好的耐候性，尽管溶剂型油墨仍然是更好的油墨，但一些公司认为环境和健康方面的优势超过了性能这一点，并开始在室内和室外标识中使用乳胶油墨。

但与溶剂型油墨不同的是，乳胶油墨确实需要一个干燥机制。当液体蒸发时，乳胶聚合物会凝聚并融合在一起，将着色剂包裹起来。留在印刷品表面的是一层连续的乳胶聚合物，包裹并保护着颜料。油墨几乎瞬间固化，这意味着墨滴没有机会扩散和渗入，可以产生更清晰的细节。

油基油墨(油性油墨， 真"油"墨， Oil-based inks)

油基油墨由粘合剂、清漆和着色剂组成。清漆是一种植物油，可以增加干燥后的基材的光泽度。

油基油墨通过吸收迅速干燥，适用于在易渗性基材上印刷，如普通纸、铜版纸和纸板等。这些油墨最常用于编码和标记印刷以及一些基于纸张的宽幅图形印艺印刷应用。

UV油墨(UV inks)

UV油墨代表了工业印刷油墨市场中增长最快的部分。当油墨中的 "光引发剂 (photo-initiators)"与高强度的UV光源相互作用时，这些油墨会固化成固体。

由于没有溶剂，UV油墨被认为是更环保的油墨。另外，与水性油墨和溶剂型油墨不同的是，水性油墨和溶剂型油墨的载液必须被烘干蒸发掉才能留下颜色，而液态的UV油墨则全部变成了固体，保留在基材上。

UV油墨用于在无孔的基材上印刷，主要用于图形印艺和工业印刷，如产品装饰行业。

热熔胶油墨(Hot melt inks)

热熔胶或相变油墨在喷头中被加热以保持其液体状态，一旦喷射到基材上就会固化。这种相变发生在液滴扩散过程中，使得液滴的最终扩散直径和高度可以得到严格控制。

这种油墨比水性油墨有一个优势，即它不会出现渗漏和油墨渗透到纸张的另一面的问题。这些墨水被用于编码和标记印刷以及包装印刷领域。这些墨水的一个缺点是，有时很容易刮掉。

其他类型的 "墨水"

许多人已经开始尝试喷墨印刷在产品装饰或标记之外的印刷应用。在这些应用中，我们把 "墨水 "称为功能性流体(Functional Fluid)，因为它在喷印在基材上时具有一定的功能，而基材通常是玻璃或硅。

一个例子是，金属的或导电的功能性流体被打印出来，形成电子元件和电路。在这种情况下，功能性流体由纳米大小的导电金属颗粒组成，如银和铜，悬浮在载液中。一旦打印出来，这些墨水就会被烧结（sintered， 加热至微小颗粒可以相互粘连），从而能够打印出电子元件和电路的导电轨道。

其他功能性流体包括焊料、环氧树脂、光学聚合物、导电和半导电聚合物、透明导体、电介质和电阻材料。

喷墨在这些应用中的优势包括减少浪费和有毒材料--印刷电路板（PCB）的标准程序需要对整个电路板进行涂布，然后进行遮蔽和蚀刻，这很浪费，因此成本更高。

油墨的选择

面对如此多的油墨，我们该如何选择？

一般来说，首先要考虑的是最终产品的用途。如果我们谈论的是一张户外海报，必须经受住太阳、风、雨、冰雹或其他自然现象的考验，我们需要一个能经受住这些条件的最终结果：可能是颜料型溶剂油墨。相反，如果我们谈论的是低成本的票据印刷，那么我们更感兴趣的选择是在纸质基材上获得精细的印刷，油墨不会渗出。

由于工业喷墨打印头是具有超细喷嘴的精密制造产品，油墨的成分必须与打印头完美匹配，以确保油墨能够可靠和稳定地喷射出来。大多数喷头制造商对其批准的每种油墨的喷射方式进行微调，以确保每个特定印刷应用的最佳喷射性能，或者他们提供工具，使客户能够做到这一点。这有时被称为 "波形优化"(值得一聊的话题)。

在工业喷墨印刷机中，墨水通常以1升或5升容量的瓶子进行供应，但这在普通的宽幅图形打印机上能持续多久，我们是否需要担心油墨变干？如果我们使用有1000个通道(channel)的喷头，最大墨滴尺寸为42pl，最大点火频率(firing frequency)为7kHz（每个通道每秒可喷射7000次）。如果我们将机器设置为连续喷射，那么它将使用：

1000个喷嘴 x 42 x 10(-12)升 x 7000 x 60 x 60 = 每小时1.06升。

但在实际操作中，我们很少会有一个100%由单一墨水覆盖的图像，它通常由不同的颜色和色调组成，再加上在扫描式喷墨印刷机上会有往返时间，更多时候图像周围会有白色空间。

在任何情况下，这给了工业喷墨印刷机耗用的油墨量的一些概念。

墨路系统(Ink delivery system)

正如我们前面所看到的，喷头的工作原理是利用每个喷嘴中的少量能量来喷出一滴墨水。这将打破每个喷嘴的半月板(meniscus, 半月板是墨水在喷嘴口处因表面张力而形成的弯曲表面。想象一下一个装满水的杯子。仔细观察，你会发现水的表面在玻璃杯的顶部稍稍形成一个凸起的曲线。这就是半月板）。在施加能量脉冲之前，墨滴被一个轻微的负压挡在喷嘴中。如果不是这样，它就会滴落出来!

供墨系统的主要功能是确保系统中保持正确的负压，同时确保打印头在打印时不会缺墨。墨水太少，你会看到打印中的缝隙/断线；墨水太多，喷嘴板可能被淹没，导致不规则喷射，同样会影响印刷质量。

墨水供应还需要做其他几件事：它将过滤墨水，以尽量减少颗粒堵塞喷嘴的机会；它可能会对墨水进行 "去气de-gas"，以去除气泡；它可能会加热墨水，以确保其处于合适的工作温度(保持油墨流动性)；如果是像赛尔1003（具有独特的TF技术）这样的 "墨水再循环 "喷头，它将经过喷嘴的背面， 通过喷头持续循环墨水，如下图所示。

在扫描式喷墨打印机的情况下，墨水供应还必须能够承受打印小车(print carriage)在基材上移动时的加速和减速，而不会造成墨水的压力变化。

来源丨 印刷值得被看到 川书