数字喷墨印刷(Digital Ink-jet Printing)技术与设备在我国的广告业、服装、染织、印刷行业已有10年以上的历史，许多广告业用的数字喷墨印刷机出口到世界各地。直到2008～2009年，我国陶瓷墙地砖行业才开始从国外引进喷墨印刷设备，比西班牙晚10年左右。但是我国陶瓷行业迅速跟进该技术与设备，积极与国外公司合作，在2009年下半年至2010年上半年，国产喷墨打印设备已开始投入生产。2011年5月，国产墨水也开始进入企业试用。

尽管如此，整个行业对喷墨方面的认知仍然比较欠缺，进一步学习有关的基础知识是完全有必要的。因此，本文从英国XAAR(赛尔)公司的出版物中，编译了部分关于喷墨打印的基本概念，供同行参考。

一、喷墨打印技术揭秘

喷墨打印的基本概念

喷墨印刷是一种无接触、无压力、无印版的印刷技术，将电子计算机中存储的信息输入喷墨打印机即可实现印刷。它还具有无版数码印刷的共同特征，即可实现可变信息印刷。

喷墨打印技术相比于其他印刷技术的优势在于喷头无须接触介质。这就意味着喷墨打印能够应用到其他传统印刷手段无法印刷的表面，如凹凸不平的物体、厚度很薄的底片、三维物体等等。同时，也意味着无须按压被打印物体，从而有效减少产品的破损率。

同时，喷墨打印能处理不同范围的墨水。这些墨水能被不同的基质充分利用，如：玻璃、塑料、纸张、陶瓷砖等。这些优点是喷墨打印被快速接受的驱动力。

另外，传统的印刷技术受尺寸的限制，而喷墨打印能无限打印。同时，还可以随时改变图像，因为它是凌空打印的。

传统模拟和数字打印的比较

工业灰度打印经常被定义为既是一种模拟，又是一种数字处理的过程。简单地说，模拟打印是指用感光底片、辊筒或者丝网印刷技术进行生产，这种打印工艺被数以千计企业在使用。数字打印是指利用喷墨或者激光打印技术，将数字信息打印在载体上。

热转换打印是用来打印信用卡收据的一种方法，也属于数字打印技术，但是这种技术仅用于特殊的纸张。

所有的打印都是从图像或者文件开始的。这些文件(包含文字、图像和图表)都是设计师设计出来的，它可以用于传统的打印和数字打印。把设计好的图样根据需要进行处理。

丝网印花的生产过程需要制作网版。如果采用数字打印处理方式，制作网版的过程则可以省略。因此可以节约大量的时间和成本，对快速生产是很有利的。

丝网印花效果的好坏，购买者参考的重要依据是看印刷出来后的图案效果。如果效果不好，就得重新印刷，浪费大量的人力和物力，操作极度不方便;如果采用数字印刷方式处理，可以先打印出想要的图像和最终的效果，提供给购买者，不增加任何的附加费用，如果购买者喜欢就可以随时生产，不喜欢可以随时换掉，生产极为便利。

在所有的印刷手段中，一旦准备好印刷文件，生产线必须设定好，这个过程步骤较多。无论是传统的印刷还是数字打印都要求准备好打印介质，丝网要求对齐网版，喷墨打印需要准备好供墨系统。

在丝网打印中，不同颜色的网版的位置要对好。同样，刮板系统的供墨量需要仔细调节。采用丝网印花技术需要占用大量时间，以及浪费大量的材料。采用喷墨打印技术只要做好准备工作，检查所有的喷头即可，所以没有任何的浪费。

数字打印技术和传统的打印技术相比，大大节约了时间和生产成本，其优势是其它印刷技术无法比拟的。

二、喷墨打印的方式

连续式喷墨打印

连续式喷墨打印(CIJ)技术是指从压力储墨罐里面连续地喷墨。连续喷墨技术以电荷调制型为代表。喷墨打印原理为利用压电驱动装置对喷头中的墨水加以固定压力，使其连续喷射。为进行记录，利用振荡器的振动信号激励射流生成墨水滴，并对其墨水滴大小和间距进行控制。由字符发生器、模拟调制器而来的打印信息对电荷进行控制，形成带电荷和不带电荷的墨水滴，再由偏转电极来改变墨水滴的飞行方向，使需要打印的墨水滴飞行到纸面上，生成字符、图形纪录;不参与纪录的墨水滴由导管回收。对偏转电极而言，有的系统采用两对互相垂直的偏转电极，对墨水滴打印位置进行二维偏转型;有的系统对偏转电极采用多维控制，即多维偏转型。

这种连续循环的喷墨系统，能生成高速墨水滴，所以打印速度快，可以使用普通纸。不同的打印介质皆可获得高质量的打印结果，还易于实现彩色打印。但是，这种喷墨打印机的结构与随机式相比较复杂;对墨水加压装置，终端要有回收装置，不参与纪录。并且工作方式的效率不够高，而且不精确。现在采用这种技术的喷墨打印机极为少见。

按需喷墨打印

按需喷墨系统中墨水只在打印需要时才喷射，所以又称为按需式。陶瓷墙地砖生产一般采用该类喷墨方式。与连续式相比，其结构简单、成本低、可靠性高。但是，因受射流惯性的影响墨滴喷射速度低。在这种随机喷墨系统中，为了弥补这个缺点，不少随机式喷墨打印机采用了多喷嘴的方法来提高打印速度。

热气泡喷墨技术

喷墨打印机一般多采用热气泡喷墨技术，通过墨水在短时间内的加热、膨胀、压缩，将墨水喷射到打印纸上形成墨点，增加墨滴色彩的稳定性，实现高速度、高质量打印。由于除了墨滴的大小以外，墨滴的形状、浓度的一致性都会对图像质量产生重大影响，而墨水在高温下产生的墨点方向和形状均不容易控制，所以高精度的墨滴控制十分重要。热泡式喷墨打印的原理是将墨水装入到一个非常微小的毛细管中，通过一个微型的加热垫迅速将墨水加热到沸点。这样就生成了一个非常微小的蒸汽泡，蒸汽泡扩张就将一滴墨水喷射到毛细管的顶端。停止加热后，墨水冷却，导致蒸汽凝结收缩，从而停止墨水流动，直到下一次再产生蒸汽，并生成一个墨滴。

微压电技术

微压电技术把喷墨过程中的墨滴控制分为3个阶段：首先，在喷墨操作前，压电元件首先在信号的控制下微微收缩;然后，元件产生一次较大的延伸，把墨滴推出喷嘴;最后，在墨滴要飞离喷嘴的瞬间，元件又会产生收缩。

三、喷墨墨水

选择一个正确的墨水就意味着选择成功。墨水主要的组成成分为颜色体和载体。颜色体可以是色料或者染料;载体可以是水基质、油性基质、有机溶剂或者其他。其他添加物可以保证其稳定性，如：表面活性剂可维持表面张力和保证墨滴的形状，分散剂可保证颜色体在溶剂中的分散度。

染料VS色料

墨水可以使用染料或者色料。选择染料或色料基质主要取决于其应用情况。

染料由小颗粒组成，它比色料基质的墨水有更大的色域和颜色活跃度，但是其缺点是染料容易被阳光和臭氧所破坏。这就是为什么户外广告的颜色会褪色的原因。

色料基质由大颗粒组成，利用悬浮剂将颗粒悬浮起来。对于染料基质而言，它的颜色范围窄小，但是非常耐阳光和臭氧的侵袭。

墨水类型

水基质墨水。水基质墨水的载体是水，用染料或者色料对其进行染色。一般广泛用于图像和纺织品方面。

溶剂型墨水。溶剂型墨水的载体是溶剂。通常情况下，其溶剂类型是有机溶剂(VOC)，这意味着墨水易干。溶剂型墨水便宜、耐久。这种类型的墨水能很好地在没用空隙的基质上使用。虽然被认为非环境友好型，但是溶剂型墨水的耐久性意味着这种类型的墨水能广泛用于户外广告的印刷。

油性基质墨水。油性基质的墨水由粘合剂、亮光漆和颜色体组成。亮光漆是一种植物类的油，用于提高干燥后的基质的光泽度。油性基质的墨水干燥起来很快，能用于平面纸和有图层的纸张和纸板。这种墨水广泛用于大规格的图像打印方面。

UV墨水。UV墨水代表了高速发展的墨水市场。UV墨水被认为是一种比任何其他墨水更加环境友好型的墨水。同样，不像水溶性墨水和溶剂型墨水一样，运输体会留有颜色。同时，UV完全是固体，不会留下痕迹。UV型墨水被用于无缝隙基质上，主要应用于图像和工业印刷方面，例如POS机引导标示和产品装饰。

热融化墨水。热融化墨水牵涉到相变，墨水被喷头加热使得他们保持成液体然后进行喷射，牢固地打印在基质上面。这个相变发生在墨滴喷射之前。这种墨水相比于水溶性墨水，不受渗透等情况的影响。可广泛用于包装打印方面。其缺点是能被擦掉。

乳胶型墨水。乳胶型墨水是一种最新的墨水，它由70%的水和30%的添加剂组成。乳胶是指微聚合物的粒子悬浮在墨水中。乳胶墨水的耐久性很好，但并没有和低成本的溶剂型墨水一样被广泛使用。乳胶型墨水是环境友好型，对健康无害。一些公司使用乳胶墨水用于打印室内和室外的指示牌。

选择墨水

在选择墨水时，通常第一个需要考虑的就是产品的最终效果。如果需要户外的广告能够抵抗日晒雨淋或者其他自然现象，可以选择色料基质的溶剂型墨水。相反，如果需要的是低成本产品，可以选择在纸张上不渗漏的墨水。

因为工业喷墨打印极其精细，所以对墨水的匹配就要比较严格，以保证墨水能顺利且连续地从喷头中喷出。

供墨系统

在按需喷墨的压电式喷头中，供墨系统首先要保证合适的压力，然后在打印的时候喷头不能缺墨。简单地说，如果墨水不够就会导致打印出来的图案有线条，但如果墨水太多又会导致喷头线板被浸没，出现非正常喷墨，引起质量降低。

供墨系统一般需要进行以下处理：避免墨水堵塞喷头、排除空气气泡、加热墨水以保证其在正常的温度下运行良好;不断地计算墨水通过喷头的数量。

喷头在工作时需使用适量的能量使得喷嘴进行喷墨。喷墨意味着需要破坏墨水的表面张力。不需要喷出的墨滴要被吸收回来否则会继续滴下。

四、工业喷墨打印机的工作原理

喷墨打印机的两个核心部分为：喷头和驱动电器。第一个需要做的决定是你想怎么去打印，然后选择你所需要的喷头类型。

喷头需要讯号来控制是否需要喷墨。这个讯号的传达就是通过驱动电机来实现的，驱动电机获得图像和文件的信息然后转换成电子信号传递给喷头。

一般而言，一些驱动电器是喷头制造商生产的，提供合适的电压和电流来驱动喷头。驱动信号在黑盒子里面，连接PC机和喷头。

在一些情况下，供应商会提供喷头个性化卡片(HPC)。这些卡片允许普通的驱动电机连接不同的喷头。HPC将一般的讯号转换成特殊的电子讯号。讯号使得喷头做出压电动作或者加热动作。这就要求不同颜色的喷涂按照讯号喷出不同的色彩，刚好打印在通过喷头的介质上面。

不同的喷头制造商都会有他们不同驱动电器的设计。当然也有一部分独立的供应商，或者由独立的供应商提供或者是喷头制造商打包提供。

选择框架和介质传输器

喷墨打印另一个需要考虑的问题就是让墨水靠近需打印的物体。必须考虑如何使介质通过喷头，同时墨水又足够顺利地在介质上附着。

在扫描式的喷墨打印机中，框架需要足够的强度来抵抗喷头来回运动时所产生的震动。传输介质的机器固定在框架上。

滚动式喷墨打印机需要一个滚轴来使得介质进入打印部分，另外一个滚轴收集已经打印好的材料。需要一个设备来保持滚轴和物料的稳定性。一些机器简单的设计有一个喂料的滚轴，然后在地上收集打印好的物料。

平板打印机需要一个非常平整的表面来保证物料平稳地进入打印部分。为了确保物料在打印时不会移动，可以在平板下面增加一个真空系统来吸住物料使之固定。

理解固化和干燥系统

根据所选择的墨水，需要添加一个固化和干燥系统。在通常情况下，决定喷墨打印的速度往往是干燥系统。对于溶剂型墨水或者水溶型墨水，一个远红外干燥器和加热器，或者风扇来可用加速打印后表面的干燥速度。

五、未来数字打印市场巨大

瓷砖行业是一个高度自动化的行业，它由消费者的取向和经销商的需求所导向，数字喷墨印刷技术与设备可以满足用户不同的需要。

各种装饰瓷砖的方法已经用了很多年，但主要还是用传统的装饰方法，例如丝网印刷、辊筒印刷等等。喷墨打印用在陶瓷行业中有很多有利的地方。无接触式喷墨打印技术意味着表面凹凸不平和瓷砖的边缘都能被轻松地印刷到。高质量的图像和灰度模式的打印机能保证每片瓷砖都不一样，从而还原真实。无须和辊筒印刷一样耗费成本和时间，也不需要储存花釉。设计图稿转化成为产品的速度非常快，减少了生产时间。

我国目前陶瓷墙地砖年生产量大约为80亿m2，假设每条生产线年产量为200万m2或300万m2，那么可以推测生产线有2600～4000条。如果10%的生产线使用喷墨设备，则需要260～400台;如果20%的使用，则需520～800台，依此类推。至今，国产和进口的喷墨印刷设备大约不到100台，所以这个市场是巨大的。

在我国，陶瓷墙地砖行业使用喷墨印刷技术与设备才刚刚开始，相信未来的市场是乐观的。