一、 噴墨墨水的分類及組成
噴墨墨水一般可分為顏料型墨水與染料型墨水兩大類，染料型墨水的染料完全溶解或分散在介質(zhì)中，而顏料型墨水的色素顆粒則是漂浮或懸浮在介質(zhì)中。
顏料型墨水與染料型墨水性能對比 ：
1、 當同時使用黑色染料型墨水和彩色染料型墨水時，會發(fā)生該現(xiàn)象（左圖所示）。
（1）黑色字跡向黃色區(qū)域擴散
（2）打印文字和線條的邊緣不光滑
而用黑色顏料型墨水和彩色染料型墨水打印則字體邊緣光滑銳利（右圖所示）。
這是由于染料型墨水由于其本身的特性，很容易受所用紙張的類型和質(zhì)量的影響，紙纖維在一定程度上會吸收染料墨水。若使用高纖維含量的非光面紙進行打印，字跡邊緣則會有毛邊。而顏料型墨水含有懸浮于水中的色素顆粒，顆粒細小得足以通過細微的噴嘴，卻太大而不能在紙上散布，因此色素顆粒只是停留在紙纖維的表面。
（1）顏料型墨水比染料性墨水具有更好的耐光性
（2）顏料性墨水的耐水性也比染料性墨水好得多
（3）顏料型墨水的不足之處在于：色素可以從紙上擦掉，所以它不耐臟，而且不能用于官方文件。色素型墨水目前暫時也不適用于幻燈片上，因為它不易干且在底片上的黏附力不足。
一般地，任何墨水都包括以下成分： 溶劑 (水性、溶劑型或油性) 、染料 (液體、粉末) 或顏料 、添加劑——主要有以下幾種：
（1） 保濕劑：防止墨水在打印前干掉 ；
（2）防腐劑：防止細菌、真菌的生長 ；
（3）用于控制 pH值的添加劑；
（4）用于調(diào)節(jié)粘度的添加劑；
（5）使墨水具備特殊性能的添加劑，為商業(yè)機密。
生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)噴墨墨水所需水質(zhì)的要求：
1、水質(zhì)要求極為純凈：電導(dǎo)率 < 0.2 μS (微西門子) ，這說明水質(zhì)比汽車電池水更好 甚至比醫(yī)用蒸餾水還要好)；
2、硬度要低；
3、pH-值 要求為中性 (大致為7 ) ；
4、需使用特殊的水質(zhì)凈化設(shè)備，如 反滲透和離子交換，步驟一： 反滲透，水處理量：400l凈化水/ h @ 10μS ，步驟二：離子交換，水處理量400l凈化水/ h @ 0.1 μS ，除了高純凈水質(zhì)外，所用的溶劑純度也需大于99.5 %。#p#副標題#e#
1、墨水的色度 color metric, gamut
若兼容墨水的色調(diào)與原裝墨水的不同，則就黑色墨水而言，大多數(shù)人（終端用戶）將不會辨出其中的差別,若打印只用一種獨立的顏色(圖表,彩色文本標題,線條等)，敏感度也不會很高，若打印多種顏色的圖片和照片，僅一種墨水的顏色差異就會影響整副圖象的效果。
2、光密度
光密度表明打印文本的黑度。如下圖，由原裝惠普墨盒的光密度的發(fā)展趨勢說明，終端客戶對打印質(zhì)量的要求在不斷地提高。
另外，顏料型墨水同染料型墨水相比有更高的光密度，因此，顏料型墨水打印出的文本黑度更好，效果更佳。
3、耐光性
耐光性—亦稱作耐紫外光性，是墨水的特性之一，受多種原因影響，如：
（１）打印品在陽光下的曝曬時間
（２）色譜與光強度
（３）所用的打印介質(zhì)
（４）周圍環(huán)境的其他影響因素
染料型墨水的褪色程度取決于基本色和其配方中的防褪色成分，而顏料型墨水長期內(nèi)看不出明顯褪色。不同顏色的染料耐光性也不盡相同。一般來說，大多數(shù)蘭色和青色染料不易褪色，黃色染料次之，最不耐光的是紅色和洋紅色染料。由此可知，打印品使用染料型墨水，則其褪色與色彩的變化相關(guān)，打印品越褪色就越呈蘭色。 #p#副標題#e#
(三)噴墨墨水的理化參數(shù)
理化參數(shù)影響墨水的流變特性以及在墨盒中的功能。色度表現(xiàn)打印輸出的色彩品質(zhì)，形成視覺效果。墨水的流變特性及色度決定了噴墨打印的品質(zhì)。墨水的理化參數(shù)主要有表面張力、粘度、PH值、電導(dǎo)率、比重、色度等。
為保證產(chǎn)品的高品質(zhì)和穩(wěn)定性，應(yīng)使用精密的儀器對每批墨水的品質(zhì)進行檢測，詳細記錄產(chǎn)品質(zhì)檢報告(Batch Certificate)。以下詳細說明墨水的理化特性對打印品質(zhì)的影響。
1、表面張力（界面張力）
沿著液體表面，垂直作用于單位長度上的緊縮力，稱為表面張力。
表面張力對于打印機墨盒和噴頭中墨滴的大小以及墨水的流動是非常重要的。低表面張力的液體比高表面張力的液體有更好的潤濕特性。水的表面張力約72 mN/m，通常的水基染料型墨水的表面張力范圍為26－40 mN/m，一些黑色墨水可達50－55 mN/m 甚至更高（20℃條件下測試）。墨水的表面張力和墨盒內(nèi)的海綿關(guān)系非常密切，為保證墨水的流動順暢，墨水的表面張力和墨盒內(nèi)海綿的物理特性必須配合。通常情況下，在沒有進行性能測試之前，不應(yīng)當隨意更換海綿。
2、粘度
所有的液體對于形狀的改變都有一定的阻力。這種液體內(nèi)部的摩擦特性被稱作粘度。
粘度表征墨水的流動特性。稀的液體的粘度低，濃的、流動慢的液體粘度高。墨水需要多大的粘度是與打印機/打印機噴頭/墨盒的要求有關(guān)，相應(yīng)的還有表面張力以及對打印品質(zhì)的要求。
表面張力和粘度都影響打印過程中墨水在墨盒中的流動，尤其是內(nèi)部有海綿的墨盒，也會影響打印的品質(zhì)包括墨水在不同紙質(zhì)上的滲透。每一種不同的打印機或打印噴頭甚至是打印技術(shù)都需要墨水有特定的表面張力和粘度，因此所有的墨水都必須根據(jù)特定的要求來研發(fā)、配制，這就是不存在通用墨水的原因。
3、pH值
墨水通常的pH值范圍是4.5—9。若 pH 值過低 (酸性)，墨水會腐蝕墨盒；反之，若 pH 值過高(堿性)， 會產(chǎn)生額外的鹽而降低墨盒的使用壽命 (腐蝕) 并提高了電導(dǎo)率。在通常情況下，用作填充使用的墨水應(yīng)與原裝墨水有相同的pH值范圍，才有可能同墨盒內(nèi)部殘余的原裝墨水相兼容（如果墨盒內(nèi)部沒有清潔的話）。并且，為保證墨水良好的穩(wěn)定性，墨水的PH值必須與染料所需的PH值相當。
4、電導(dǎo)率
電導(dǎo)率是電阻的倒數(shù)，其單位是西門子，通常是微西門子μS和毫西門子mS。對于電解質(zhì)溶液而言，置面積為1m2的兩個平行電極于電解質(zhì)溶液中，兩電極間的距離為1m時的電導(dǎo)即為該溶液的電導(dǎo)率。
它表明了墨水中離子濃度的大小。通常公用水的電導(dǎo)率為600－1800μS，這決定于無機鹽的濃度（鈉、鉀、鎂鹽等）。墨水中的無機鹽過多，容易在噴嘴處形成結(jié)晶，而造成墨盒的損害。因此用于制墨水的去離子水的電導(dǎo)率為0.2－10μS。但是墨水卻有較高的電導(dǎo)率，因為墨水組成中的染料（有機鹽）具有離子特性。但是染料的離子性不會象無機鹽一樣對墨盒造成損害。
5、比重
比重由墨水中不同的組成所決定，通常在1.0－1.08 g/cm3之間。密度對于計算墨水的表面張力是很重要的，但其本身幾乎并不影響墨水的功能。
6、色度
Lab色彩空間是最通用的測定墨水顏色和比較不同顏色差別的色彩系統(tǒng)。在三位坐標中，一根軸從左到右-a---+a(綠到紅)，另一根軸從后到前+b——-b（黃到蘭），第三根從上到下的叫L軸（表示亮度）。坐標系中的每一個點表示一種顏色。檢測儀器是光度計，即使是非常接近的兩種顏色的差異（肉眼無法辨認的表示兩種顏色的差別。
但是，由于紙的種類不同，顏色也會有所差別。為保證ILT墨水與原裝墨水在色彩表現(xiàn)上有最為接近的效果，在進行色度檢驗時，ILT會選用同原裝相同的紙，例如在檢測EPSON兼容墨水時，ILT會使用EPSON專用打印紙，而檢測HP兼容墨水時，則會選擇HP專用打印紙。#p#副標題#e#
四、噴墨墨水的制造方法及測試
噴墨墨水的配制最主要的是選擇好合適的溶劑（或分散劑）和著色劑（染料或顏料），再根據(jù)不同類型的墨水加入一定的添加劑。
1、染料型墨水的配制（水基墨水）
首先將染料充分溶解在去離子水中，然后依次加入水溶性及適當?shù)奶砑觿嚢?、靜置、過濾即可。
工藝過程：
（1）取89~90度去離子水，加入直接黑染料，攪拌1小時。
（2）按配方劑量依次加入多元醇、雜環(huán)化合物、芳香族羧酸、無氯酚鈉后，攪拌1小時。
（3）靜置4天即得。
2、顏料型墨水的配制
例一：為得到更優(yōu)質(zhì)的墨水，分散染料和顏料最好是超微細顆粒（納米級），這就要求用到粉碎、研磨步驟，例如球磨。其工藝過程可以是：
（1）混合各組分并加入一定量的水中，調(diào)節(jié)到研磨所必需的粘度；
（2）在常規(guī)研磨機中（如球磨機），反復(fù)研磨直至到達所需細度；
（3）轉(zhuǎn)移到混合器中，加水直至達到配方要求的水量；
（4）過濾。
例二：Epson公司推出的以顏料為著色劑的墨水：
碳黑15克，苯乙烯丙烯酸共聚物3克，三乙醇胺7克，水75克。
制備過程：
(1) 將碳黑與分散劑在分散介質(zhì)中混合；
(2) 在液體壓力大于1×107kg/m.sec2下使得到的分散相通過小孔進入到分散小室內(nèi)，在周圍液體的壓力小將顏料粒子粉碎；
(3) 離心過濾得顏料粒子大小均一的分散體系；
(4) 將分散液稀釋到所要求的濃度。
注：上述只是舉例，未必準確。
3、納米技術(shù)與墨水
染料組分易晶析,從而導(dǎo)致噴墨頭堵塞,造成不可修復(fù)的打印機故障。
運用納米超微技術(shù)粉碎，分散，乳化手段，將以高色素碳黑為主體組分，以化學(xué)試劑為輔助組分，以水為溶劑的合理配方，形成穩(wěn)定的膠體分散體系---溶膠，墨水的平均粒徑為66納米，該墨水的特點：
（1）不堵頭；
（2）不褪色；
（3）不銦水；
（4）耐侯性強：零下20度凍后復(fù)原,墨水性能不變；
（5）適應(yīng)性廣。
納米技術(shù)的工作原理是：將被加工物配成懸浮液，利用高壓泵（工作壓力為100公斤——1500公斤）加載于懸浮液加壓后以高速度分成兩股流進入或三片直徑為8公分的人造單晶金剛石片之間組成的各種通道中，相向?qū)ψ埠蠓至髁鞒?。由于液體的流速很高，（壓力為700公斤，時速為300M/S）流體相向?qū)ψ矔r對界面產(chǎn)生約450兆帕的沖擊波，從而激勵金剛石晶片產(chǎn)生高頻超強超聲波場（生化學(xué)理論），使懸浮液中被加工物顆粒瞬間粉碎、分散、乳化、合成。#p#副標題#e#
五、噴墨墨水的深入探討
在業(yè)內(nèi)，噴墨打印機墨水的應(yīng)用已經(jīng)是十分普及，無論是國外進口兼容墨水及國產(chǎn)墨水，在生產(chǎn)、檢驗及應(yīng)用方面十分廣泛，特別是質(zhì)優(yōu)價廉的國產(chǎn)墨水在各方面也趨于成熟。但是由于國內(nèi)具有統(tǒng)一指導(dǎo)性的國家相關(guān)標準沒有出臺，因而，良莠不齊的產(chǎn)品對用戶的使用造成很大的不便?，F(xiàn)結(jié)合相關(guān)的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，對墨水從制造、檢測、應(yīng)用等方面進行探討，總結(jié)出噴墨墨水解決方案，期望對耗材廠商及用戶具有一定的借鑒意義，以期獲得拋專引玉的作用。
1、生產(chǎn)控制解決方案
（1）研發(fā)設(shè)備
量子分析儀、分光光度計、色譜儀、超聲探測器、表面張力計、粘度儀、電導(dǎo)率儀、老化實驗機等。
（2）制造控制
色劑提純：色劑篩選，除鹽、精制、提純。
凈化設(shè)備：對水進行超細過濾、離子交換、電滲析、反滲透過濾。
墨水過濾：真空無塵納米過濾、模擬絮凝沉降過濾。
墨水處理：超聲波消泡，老化測試。
（3）品質(zhì)控制
ISO9001國際質(zhì)量體系控制等。
2、品質(zhì)檢驗解決方案
（1）墨水測試pH值、粘度、表面張力、電導(dǎo)率、材料兼容性(塑料兼容性、海綿兼容性、黏合劑兼容性等)、墨水兼容性、揮發(fā)性、穩(wěn)定性(色劑穩(wěn)定性、耐候性等)、無毒性等方面測試。
（2）打印測試：色密度、流暢性、快干性、滲透性、分辨率、色彩過渡、色彩穩(wěn)定性(耐曬、抗紫外線、防水、耐摩擦穩(wěn)定性)等。
3、墨水應(yīng)用解決方案
（1）耗材生產(chǎn)商配套、應(yīng)用解決方案
（2）用戶應(yīng)用解決方案
重點對墨水檢驗和應(yīng)用方面進行探討；墨水應(yīng)用解決方案：墨盒生產(chǎn)用墨水解決方案。
①生產(chǎn)墨盒對墨水的要求：
a、墨水與各種墨盒物料的兼容匹配性 (塑料殼體、海綿、硅膠密封圈、過濾篩網(wǎng)、彈簧、鋼珠等)。
目前墨盒使用的海綿的成分大多是聚氨酯，要求墨水中的化學(xué)成分不與聚氨酯產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，可通過老化實驗來驗證長時間有無化學(xué)變化。對過濾網(wǎng)等不銹鋼物料在墨水中做浸泡實驗，可以通過控制墨水的電導(dǎo)率值來判斷，如果電導(dǎo)率過高就可能對不銹鋼產(chǎn)生鹽腐蝕或者產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)致對不銹鋼材料產(chǎn)生腐蝕，這說明墨水存在潛在的危害性。墨水中的溶劑和助劑是否對塑殼成分產(chǎn)生反應(yīng)，(塑殼的成分包括PP、PS、ABS等)，對焊線的滲透性等。對其他物料也作相似的老化實驗，來驗證墨水與物料的相容性。老化實驗條件應(yīng)該全面模擬各種耐侯條件(例如高、低溫，濕度、壓強、光照等)。
b、墨水打印流暢性(海綿、木棉芯)
墨水的打印流暢性主要影響因素有四點：墨水與海綿、木棉芯的兼容匹配性，這部分主要可以通過調(diào)整墨水的粘度或表面張力來改變，或者選用與墨水相適應(yīng)的海綿及木棉芯;另外也可能是墨水穩(wěn)定性不好，墨水產(chǎn)生絮凝沉淀，將過濾網(wǎng)或噴頭堵塞，造成打印不暢，這是因為墨水中的其他可溶性雜質(zhì)產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，形成凝聚，或者是墨水中的溶劑揮發(fā)性強，染料或顏料結(jié)晶析出造成的打印堵塞;另外兩種情況跟墨盒的結(jié)構(gòu)、噴嘴處的儲墨腔及噴嘴結(jié)構(gòu)有關(guān)，產(chǎn)生氣泡，導(dǎo)致下墨不暢(例如無海綿墨盒)，以及打印頭本身的老化程度有關(guān)，這里暫不陳訴。#p#副標題#e#
六、噴墨墨水的應(yīng)用領(lǐng)域及展望
噴墨墨水所包括的水性噴墨模式、溶劑型噴墨墨水和自外固化噴墨墨水的應(yīng)用越來普及，領(lǐng)域月來越寬闊，并且在許多用途中還有專門開發(fā)的墨水類型。噴墨印刷將是今后發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。噴墨技術(shù)用于印刷領(lǐng)域的優(yōu)點首先是對于短期生產(chǎn)和可變數(shù)據(jù)的印刷的可操作性及低成本，其次噴墨印刷使無接觸印刷可以實現(xiàn)在各種材質(zhì)上的印刷，比如不同種類的紙張、硬紙板，也可以在非吸收性材質(zhì)如塑料等上進行印刷，第三生產(chǎn)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在無需制版，生產(chǎn)工藝簡化成本降低，此外噴墨印刷對墨水有較寬的選擇性，如水性噴墨墨水、溶劑型墨水等等。業(yè)內(nèi)人士預(yù)測到2010年，數(shù)字印刷占所有印刷的比例將達到20%，其中噴墨印刷將占據(jù)極大份額。
噴墨印刷與傳統(tǒng)印刷技術(shù)的結(jié)合，使諸如照片、瓷磚印刷、短期紡織品、標簽、裝飾涂料和電器制造等的新用途的噴墨技術(shù)運用成為可能。寬幅噴墨成像是發(fā)展最快的噴墨技術(shù)之一，預(yù)計增長達到10%-20%。噴墨墨水應(yīng)用的新領(lǐng)域主要是寬幅噴墨印刷。寬幅噴墨印刷正在廣泛應(yīng)用于各種新用途中，因而噴墨墨水在寬幅打印市場中的增長是其它領(lǐng)域噴墨墨水增長的數(shù)倍。
平板技術(shù)與自外固化噴墨墨水技術(shù)的應(yīng)用為噴墨技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的擴大提供了新的可能，環(huán)保、耐候耐久性能及在各類基材上印刷的可靠性，包括硬質(zhì)材料上印刷的能力使得噴墨開發(fā)商看到了新的市場機會。
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