浅谈喷墨打印机墨水解决方案

世纪狂魔 · 发表于 2007-6-29 13:52:15

浅谈喷墨打印机墨水解决方案

丹东锦龙科技开发公司王相军

在业内，喷墨打印机墨水的应用已经是十分普及，无论是国外进口兼容墨水及国产墨水，在生产、检验及应用方面十分广泛，特别是质优价廉的国产墨水在各方面也趋于成熟。但是由于国内具有统一指导性的国家相关标准没有出台，因而，良莠不齐的产品对用户的使用造成很大的不便。现结合相关的生产实践经验，对墨水从制造、检测、应用等方面进行探讨，总结出喷墨打印墨水解决方案，期望对耗材厂商及用户具有一定的借鉴意义，以期获得抛专引玉的作用。

一、生产控制解决方案:

1.1 研发设备:
量子分析仪、分光光度计、色谱仪、超声探测器、表面张力计、粘度仪、电导率仪、老化实验机等
1.2 制造控制:
色剂提纯:色剂筛选，除盐、精制、提纯;
净化设备:对水进行超细过滤、离子交换、电渗析、反渗透过滤;
墨水过滤:真空无尘纳米过滤、模拟絮凝沉降过滤。
墨水处理:超声波消泡，老化测试。
1.3 品质控制:
ISO9001国际质量体系控制等。

二、品质检验解决方案

2.1 墨水测试:PH值、粘度、表面张力、电导率、材料兼容性(塑料兼容性、海绵兼容性、黏合剂兼容性等)、墨水兼容性、挥发性、稳定性(色剂稳定性、耐候性等)、无毒性等方面测试。
2.2 打印测试:色密度、流畅性、快干性、渗透性、分辨率、色彩过渡、色彩稳定性(耐晒、抗紫外线、防水、耐摩擦稳定性)等。

三、墨水应用解决方案

3.1 耗材生产商配套、应用解决方案
3.2 用户应用解决方案。

重点对墨水检验和应用方面进行探讨:

第一部分:墨水应用解决方案:

一、墨盒生产用墨水解决方案
1．生产墨盒对墨水的要求:
1.1 墨水与各种墨盒物料的兼容匹配性-(塑料壳体、海绵、硅胶密封圈、过滤筛网、弹簧、钢珠等)
目前墨盒使用的海绵的成分大多是聚氨酯，要求墨水中的化学成分不与聚氨酯产生化学反应，可通过老化实验来验证长时间有无化学变化。对过滤网等不锈钢物料在墨水中做浸泡实验，可以通过控制墨水的电导率值来判断，如果电导率过高就可能对不锈钢产生盐腐蚀或者产生电化学反应现象，导致对不锈钢材料产生腐蚀，这说明墨水存在潜在的危害性。墨水中的溶剂和助剂是否对塑壳成分产生反应，(塑壳的成分包括PP、PS、ABS等)，对焊线的渗透性等。对其他物料也作相似的老化实验，来验证墨水与物料的相容性。老化实验条件应该全面模拟各种耐侯条件(例如高、低温，湿度、压强、光照等)
1.2 墨水打印流畅性(海绵、木棉芯);
墨水的打印流畅性主要影响因素有四点:墨水与海绵、木棉芯的兼容匹配性，这部分主要可以通过调整墨水的粘度或表面张力来改变，或者选用与墨水相适应的海绵及木棉芯;另外也可能是墨水稳定性不好，墨水产生絮凝沉淀，将过滤网或喷头堵塞，造成打印不畅，这是因为墨水中的其他可溶性杂质产生电化学反应，形成凝聚，或者是墨水中的溶剂挥发性强，染料或颜料结晶析出造成的打印堵塞;另外两种情况跟墨盒的结构、喷嘴处的储墨腔及喷嘴结构有关，产生气泡，导致下墨不畅(例如无海绵墨盒)，以及打印头本身的老化程度有关，这里暂不陈诉。
1.3 墨水的色彩还原性;(色相、亮度、彩度)
这里分为两部分，一是墨水生产商对染料的筛选，筛选的染料色域是否宽广，以及某只染料的色光是偏何种颜色，或者选用多只染料进行复配使用，使墨水达到丰富的色域空间，例如目前的EPSON R210打印机墨水，色域就更加宽广;另外，墨水在打印中偏何种颜色，这在保持基本颜色的基础上，可以根据民族习惯等进行调整色光、色调及色饱和度。总而言之，墨水的色彩可调性很大，可以根据客户要求订制。(由于打印介质不同，可能打印色彩效果不同，所以要选择质量比较好的打印介质才能将色彩很好的还原，另外在选用打印软件时，例如PHOTOSHOP，应该进行色彩管理调整，否则打印输出的色彩与显示色彩造成的视觉偏差可能很明显。)
1.4 打印质量对墨水的要求（各种介质的适应性，渗透性、分辨率）
主要指墨水打印在介质上，体现的扩散性、渗透性、打印是否有飞溅、横纹，打印照片颗粒感、细腻性等，以上性质受墨水粘度和表面张力的影响，同时跟打印介质的质量有关。
1.5 图档保存持久性对墨水的要求;(防水、耐晒、耐臭氧、耐汗渍、耐摩擦、耐刮蹭等)
这部分打印特性受三部分影响:喷墨染料/颜料本身的分子结构特性决定本身的染色坚牢度，也就是说染料/颜料本身的染色坚牢度等级高，体现的外在性能就优良;其次，打印介质本身特性的影响，比如介质涂层的性能很大程度决定了墨水的打印质量;最后，墨水的配方，墨水溶剂、助剂中的添加剂对墨水进行表面处理，也可增加打印图档的保存持久性。锦龙墨水的C63、R210系列墨水增加了墨水的色域，特别的进行了改性处理，推出改性抗光耐晒墨水。
分类说明如下:
(1)、墨水和介质的关系:
无论是染料墨水还是颜料墨水来说，打印介质对打印图档色饱和度、色密度、色调的平滑和一致性、亮度、表面纹理和墨水的干燥性有深远的影响。不同类型的介质对图档保存的持久性影响很大，对于普通纸和特殊纸张来比较，可能耐晒性相差20多年。六色打印机可以显著增强打印图象色阶的平滑性和可见打印网点与相临的自由过度，色彩的饱和度和明亮度。六色墨水使用低密度的青色和洋红色和通常的高密度的四色墨水，来最大程度的填充图像的浅色部分，这样对于一定的介质来说，六色墨水打印图象稳定性可能比四色墨水以相同的条件打印保存性差2-3倍。估算墨水/介质相结合的稳定性最好的介质基准是富士水晶档案纸。
(2)、染料/颜料本身的结构性质:
染料和颜料由于分子结构中显色基团的化学稳定性相差很大，无论是室内光对染料/颜料的照射而产生的分子结构产生的光分解和室外太阳光中的臭氧产生的氧化分解而使染料变性程度不同，因而墨水的耐晒性差别很大。对于同一性质的染料/颜料，由于分子结构不同，因此显色基团的化学稳定性也各不同，在筛选染料/颜料时，就要考虑好耐晒坚牢度等级，等级越高耐晒性越好。
(3)、墨水中添加的溶剂、助剂等添加剂影响
墨水添加的紫外线吸收剂、光引发剂、添加水性树脂等等对墨水的改性，来提高墨水的耐晒稳定性。
1.6 各种墨水的兼容性;
不同墨水相混合，染料与染料之间，各种溶剂之间，染料与溶剂之间是否存在互溶性，否则，产生化学变性，可能使墨水中的染料/颜料结晶析出。另外，不同染料的染料是否对其他添加组分产生反应，需要对染料进行如下测试，耐还原剂性、耐氧化剂性、耐氟性、耐防腐剂性等。

2、染料墨水与颜料墨水的选择:
2.1 染料墨水的分类
(1)普通染料墨水:EPSON的四色快干染料墨，六色快干染料墨和CANON、HP、LEMARK的黑色油性墨和快干染料墨。锦龙的四色快干染料墨使用超强渗透和高浓缩配方，使打印图档快干，并且阻止打印出毛刺和墨水之间的相互渗透。锦龙的六色快干染料墨水表现出平滑的色阶和更丰富生动的色彩和较好的耐晒性。锦龙的CANON、HP、LEMARK兼容性油性黑色墨水，使打印乌黑光亮，打印小文字无毛刺现象，特别是打印在硫酸纸上表现更好的效果。
(2)新恒彩光泽照片墨:主要是色域广、耐光性高。以EPSON的R210打印机用墨水为例，锦龙墨水选用的洋红色和黄色染料为色域宽广的染料，在表现红色和绿色等色彩方面更加突出，打印出的图片也更是鲜艳亮丽;同时由于选择的这两只染料和青色染料的耐晒等级提高，制成的墨水的耐晒方面也有了突出的提高，在特殊介质上耐晒可以达到25年。
2.2 颜料墨水的分类
(1)普通颜料墨水:CANON、HP、LEXMARK黑色颜料墨水，及染料颜料混合的油性墨水。
(2)C80"宝石级"快干墨水:虽然普通的颜料墨水也有快干的优点，但是锦龙的"宝石级"快干墨水的干燥速度更快，几乎遇纸即干，不同色彩的墨水不会相互浸润，使打印细腻，而且色彩表现力比普通的颜料墨水要强。
(3)PRO2100、7600“世纪虹彩颜料墨”：黑色墨水是介于恒彩防水耐光和世纪色彩颜料墨的混合物，彩色墨水是由树脂包裹的。照片黑墨水也是被树脂包裹的，特别适合打印在光泽介质上。粗面黑墨水接近于恒彩防水耐光黑墨水，为了打印不光滑介质而增加了墨水的视觉密度，色密度比普通提高了三倍。彩色墨水色密度比普通颜料墨水提高两倍。墨水采用高渗透力配方，使着色剂附着在介质表面，比普通颜料墨的打印色彩鲜艳亮丽。
(4)R800八色"世纪虹彩亮光颜料墨":它拥有色彩密度丰富、色域广阔，更快的色彩稳定时间，打印色彩保存时间长等特点。墨水体系中添加的高密度树脂，并新增加亮光墨，覆盖并填平打印的照片表面的没有颜色之处，使得照片的微观表面平滑如镜，它不但可大大减小图像的颗粒感，拓宽色域，加强彩色照片对比度和阴影细节的表现力，并且能够精确还原黑白照片中的色彩层次。此外，这种墨水还具备更强的耐光、耐氧化特性、防刮蹭，从而使照片经过长时间的保存也能保持鲜艳如初。
(5)C63"恒彩防水耐光墨": 高密度、极大的渗透力配方，黑色墨水使被树脂包裹的彩色粒子浮着在纸张的表面，使彩色部分色彩表现的更加鲜艳亮丽;而黑色墨水无树脂包裹，渗透力和快干性极大。通过缩小颜料颗粒大小，提高颜料密度，改进外层树脂成分和提高树脂的含量，可以提高色彩的光泽度。
(6)PRO10000"世纪色彩颜料墨"，是超强渗透力的黑彩颜料颗粒均被包裹、分散在树脂添加体系中。专门适用于照片档案纸、美术纸、帆布和户外宽格标记介质。

3、"四大"原厂墨水核心技术概述:
3.1 EPSON的"宝石级"快干墨水、八色世纪虹彩亮光颜料墨、恒彩防水耐光墨.
3.2 HP每一种颜色墨水都经过10-22道有关污染物的检测程序，检验是否符合HP顶制墨水配方的化学与物理特性，确保墨水具有耐水性、快干性，避免相互渗色的特性。也具有八色墨水，例如其旗舰照片打印机7960的59号墨盒在原有黑色的基础上增加了深灰和浅灰两种过渡色调，配合原有的6色墨水，总墨水颜色数量达到了8种。
3.3 CANON改进后的黑色墨水打印文字锐利、清晰，特别在打印小号字和细线方面，表现出色;改进后的彩色墨水色域更加宽广，提高了咖马值，使彩色打印效果更加明亮、清晰，而且不易污染纸张。新型的防褪色墨水配合佳能专业相纸，可保持25年不褪色。色彩种类方面，I990打印机中添加了橙色墨水，在I9950打印机中又格外添加了绿色墨水，使墨水色彩总数也达到了八色。
3.4 LEXMARK 黑色的油性墨水及专利的防水染料墨水。

4、墨水型号的选择:
4.1通用性;兼容、方便;
EPSON型号的墨水，黑色可以通用;深灰色、浅灰色;彩色可以分为三色、五色、六色、七色;通用墨水对使用过程中的打印流畅性、打印稳定性的打印质量不会有影响，因为墨水的化学指标没有改变，只是综合平衡了墨水的兼容性;所谓有差异的是各种打印机的打印驱动不同，所体现的色彩不同。
4.2 细分性;
强调细节、强调色彩、强调专业。针对要求比较专业的用户的解决方案，就要对墨水进行相对严格的区分，使墨水对打印机的针对性有所区别。锦龙墨水可以根据厂家的需要进行订制。

二、连续供墨墨水解决方案
1.连续供墨墨水的要求:
连供产品在近几年逐渐成为成熟的产品，主要的生产商分布在厦门、北京、江浙、广东等地区。连供墨水除了符合墨水的其他基本特性外，这里重点分析墨水打印流畅性，墨水稳定性好，长期打印对打印头低损耗等特性。
墨水流畅性:主要跟墨盒中的海绵等物料兼容匹配性，和墨盒的结构有关。墨水的粘度、表面张力等特性跟海绵的吸墨和释墨性相关联，在高强度打印过程中，存在着墨水的粘度过大而海绵不能顺畅释墨出现的断线现象;也存在着海绵的释墨性跟不上墨水的打印需求而出现的中间断线情况，这方面墨水和海绵的关联性较大。另外，目前出现的无海绵墨盒，虽然取消了海绵避免了一些问题的出现，但是，严格而言，应该对墨水的性能(主要是粘度、表面张力)进行调整，来解决流畅性;墨盒的喷嘴结构也可能阻碍墨水的流畅性，特别是墨水的缓冲腔、过滤筛网和胶塞匹配性。
墨水的稳定性:墨水的色基(染料、颜料)在生产合成过程中，由于原料不纯或合成反应生成的中间产物(例如有机高分子焦油)，不可溶的可以过滤出，对于可溶性的焦油物质如果没有经过特殊方法除掉(重结晶、超滤膜分离等)，在墨水的长期使用过程中可能产生电化学反应，出现絮凝沉积，很容易积聚在墨盒的滤网上或者积聚在打印头中的储墨腔中。对于连续供墨的大强度打印，如果墨水稳定性不好(可溶性有机高分子焦油杂质存在墨水体系中，这是墨水潜在的质量隐患，一般的墨水厂都不会公布这方面的缺陷)，长期打印凝聚的微观杂质附着在滤网上或者在打印头的储墨腔中，打印就会出现断线现象，有时进行清洗可以解决，如果积聚过多，就要更换墨盒或者对打印头用专用的可以溶解焦油的清洗液进行处理。
长期打印对打印头低损耗:这一方面从墨水的含盐量(电导率)来分析，上述提到染料/颜料合成过程中原材料带入的无机盐、合成反应产生的无机盐、染料析出加入的无机盐都要经过脱盐处理，另外，墨水中的添加溶剂、助剂也要控制纯度，控制有害金属离子和有机杂质的含量。墨水的电导率如果过高，含有的无机盐就过多，如果其中与无机盐结合的是氯离子含量过高，那么对打印头就存在着潜在的腐蚀性;另外导致墨水体系产生电化学反应，可能使染料结晶析出，积聚在过滤筛网上或打印头的储墨腔里，从而导致打印断线或堵塞喷头。
以上几点对打印强度大的连续供墨墨水提出了严格的要求，这也说明对墨水的选用应该作多方面的检测。
2.连续供墨墨水的选用
连供墨水如果在墨水选择方面更细分、更专业的话，会更加深入用户。锦龙墨水加强了原材料的选用，加强中间工艺控制，一个月周期检测、各项老化测试，保证墨水耐候性和长期储存稳定性。另外，可以根据客户要求，对色彩进行按要求订制。

三、其他特殊用途墨水解决方案
其他宽格打印喷绘机、热转印墨水、黑白艺术墨水、纺织品打印墨水等，在此不做讨论。

第二部分:兼容墨水测试方案

一、基本测试:墨水理化指标测试:
PH值、粘度、表面张力、电导率、材料兼容性、墨水兼容性、挥发性、稳定性、无毒性等方面测试。
二、打印测试:
色密度、流畅性、快干性、渗透性、分辨率、色彩过渡、色彩稳定性等。
三、行业标准(送审稿)相关检测要点:
由于锦龙公司是标准主要制定单位，这里简要说明以下。它包括以下14个方面：
色度的测量、表面张力、粘度、PH值、电导率仪、打印效果、间歇打印效果测试耐水性测试、耐光色牢度测试、耐寒性测试、扩散性测试、稳定性测试、卫生安全性测试、容量、密封检验。
四、按德国DIN33871《信息技术办公设备喷墨打印机填充墨盒和墨水腔准备工作的要求及测试》，检测墨水的兼容性、稳定性、安全性，通过标准的检测图样分辨率、色差、渗透性、流畅性等，与标准样张进行比较。
五、国际标准化组织分支日本的ISO/IEC JTCI SC28分委会中相关规定。
通过标准的检测图样，检测墨水的色差、分辨率、渗透性等。
六、其他研究机构对墨水的测试，例如美国Wilhelm研究机构对墨水抗晒方面的研究，例如CIELAB比色法测定墨水的抗光性。

wushicai888 · 发表于 2007-7-8 17:51:44

好贴

EPSON西南总代 · 发表于 2007-7-9 10:29:03

内容不错，就是看起有点辛苦

成都泰瑞丰科技发展有限公司
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智愚嘛 · 发表于 2007-7-10 20:28:07

好帖不顶不行

qdwuejj · 发表于 2007-7-12 11:17:57

好长,帮顶

jinsen · 发表于 2007-7-14 21:35:03

顶上

lilyfen · 发表于 2007-8-1 15:25:11

楼主辛苦了，支持一下。

sleepgf · 发表于 2007-9-8 05:18:34

look好累

visito · 发表于 2007-9-30 21:40:06

ddddd

毛砣 · 发表于 2007-10-2 23:22:48

好贴

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