噴墨印刷
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噴墨印刷(Ink Jet Printing)
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什麼是噴墨印刷[1]
噴墨印刷是指通過電腦使油墨從噴嘴附在承印物上而獲得圖文的一種印刷方法。
噴墨印刷的發展歷史[2]
噴墨印刷技術基於噴墨列印的原理，是在噴墨印表機技術的基礎上發展起來的，其歷史可以追溯到20世紀60年代。1976年誕生了世界第一臺採用連續式噴墨技術的噴墨印表機IBM-4640；同年西門子公司成功地推出了採用壓電式墨點控制技術的Siemens Pt-80噴墨印表機，併成為世界上第一臺具有實用價值的噴墨印表機。
1979年，HP公司研製出熱發泡式噴墨技術；同年Canon公司研製出了氣泡式噴墨技術，並於1980年推出了世界上第一臺採用氣泡式噴墨技術的噴墨印表機Y-80，為噴墨印刷打下了堅實的技術基礎，從此拉開了噴墨印表機的發展歷史。
1991年，HP公司推出了世界上第一臺彩色噴墨印表機HP DeskJet 500C，同時出現了大幅面印表機。1994年Epson公司研製成功了微壓電列印技術，並於1998年推出了第一臺採用微壓電列印技術的六色彩色噴墨印表機Epson Stylus Photo 700；同年Canon推出了全球第一臺七色照片噴墨印表機Canon BJC一7100。2000年，HP公司推出了第一臺支持自動雙面列印的彩色噴墨印表機HP DeskJet 970cxi，並推動噴墨列印技術進入了全新的快速發展時期。
大幅面彩色噴墨印表機的前身是筆式繪圖儀，1991年HP公司首次將其噴墨列印技術應用到了大幅面印表機中，並推出了世界上第一臺單色大幅面噴墨印表機HP Design jet，將噴墨技術第一次引入了工程製圖領域。1993年以後，大幅面噴墨印表機開始應用在CAD領域，1994年以後，大幅面噴墨印表機已廣泛應用於噴繪行業。近年來，眾多的印刷設備商已將普通彩色噴墨印表機的新技術應用到了大幅面噴墨印表機中，如微小墨滴、分體墨盒、色彩分層和多色墨水、微壓電技術等。同時，大幅面彩色噴墨印表機以其快速靈活和精美的輸出受到了各行業用戶的青睞，有力地推動了噴墨印刷技術和噴墨印刷機的發展。
國內的噴墨印刷起步較晚，與美國、日本等發達國家相比還有一定的差距。同時噴墨印刷市場發展不均衡，更多的是低端應用，以噴墨印表機為主。在印刷領域里，大幅面噴墨印表機，或非生產型的數位噴墨印刷機使用較多。隨著世界各地噴墨印刷設備銷量的大幅提升，國內的噴墨印刷市場也在不斷擴大。
隨著數字技術的不斷進步，噴墨印刷發展中的一些技術問題也得到了比較完美的解決，這使得噴墨印刷產品質量不斷提高。目前一些高端的噴墨印刷產品在色調層次、清晰度、色飽和度等方面都接近了傳統印刷的水平，其印刷速度，原稿還原能力也不斷提高。
在與資料庫結合後，噴墨印刷完全能夠勝任可變數據印刷，這就為包裝印品的差異化、個性化生產帶來了可能。如果採用最新的JDF生產標準，噴墨印刷設備也很容易融入到整個企業的數字化生產流程中，從而實現更佳的設備控制和更高的生產效率。
噴墨印刷兩個主要特點是“按需印刷”和“個性化”。這兩個特點可以滿足包裝市場不斷涌現的新需求。如今，配有數字印刷機組的窄幅標簽包裝印刷生產線很常見，而且數位印刷機可以和印後加工生產線聯線生產，實現更高的質量和更快的速度。
目前，與傳統大型印刷設備相比，噴墨印刷設備成本更低，使用維護更加方便，通過較小的投資就能夠贏得朱來的生產能力，無疑它是生產高附加值產品的有力武器。同時，大量噴墨印刷設備在包裝印刷中的應用也為包裝印品的標準化生產提供了有利的條件。隨著國內數字化印刷市場的不斷發展成熟，噴墨印刷將會有更大的發展。
噴墨印刷的特點[3]
1．不使用印版。將原稿的圖像文字，變成信號通過彩色掃描器和電子攝像機，輸入印刷主存儲器存儲，替代一般常規印版，使印刷工藝簡化。
2．不直接接觸承印物。噴頭噴出墨水保持一定距離，射在承印物上，這種印刷方法的環境清潔，沒有污染和雜訊干擾，印刷承印物不承受任何壓印力。
3．用電子電腦直接控制墨滴，全部操作過程實現自動化，可以承印單色或多色的產品，同時可以減輕勞動強度，提高效率。
4．對承印物材料選擇的適用範圍較大，可以適用承印紙張，也可以適用承印塑料、金屬、玻璃等無滲透性能的材料。
5．對承印物不同造型選擇，有獨特的作用。可以適用平面承印物，也可以適用於各種曲面異型的承印物。
6．可以採用無毒、無菌或可以食用的油墨或染色劑，有利在製藥、食品等凈化要求較高的工業中進行推廣。
7．印刷工藝簡化，生產周轉環節減少，有利降低成本、提高企業利潤、開拓新的市場競爭。
8．機械結構簡單，體積小、重量輕、占用生產場地少、安裝方便。
噴墨印刷的方法[3]
噴墨印刷工藝在完成它的印件過程中，採用主要方法有三種：
1．連續噴墨。從噴頭上噴射墨水，在一定距離內，出現斷成不規則的墨滴。振動頻率正好形成自然的連續墨滴，噴射到紙面上，操縱感應控制裝置，能對每一墨滴產生靜電荷，通過一個固定的靜電場，墨滴在偏轉範圍內形成印刷圖像。
2．間斷噴墨。對噴頭施加輕微壓力，形成凹凸體狀，加上靜電壓作用下，帶等量電荷的間斷短小墨滴流即會從噴頭中噴射出來，不經過偏轉而被吸引到承印物錶面，通過控制靜電場的變化，形成印刷圖像。
3．脈衝噴墨。墨源處在壓電晶體下麵凹陷部位，在脈衝作用下，促使墨滴從噴頭中噴射出來，可將7～12個噴頭排成系列，同時噴射墨滴，形成印刷圖像。
噴墨印刷的原理[2]
噴墨印刷的原理是，首先將要處理的圖文信息通過輸入設備輸入到電子電腦中，經電子分色系統編輯處理後，存儲的圖文信息輸入噴墨印刷機，再通過特殊的裝置，在電子電腦的控制下，由噴嘴向承印物錶面噴射霧狀的墨滴，根據電荷效應在承印物錶面直接成像，成為最終的印刷品。根據噴墨原理可將噴墨印刷技術分為連續噴墨式和按需噴墨式兩大類。
噴墨印刷的分類[4]
按照噴墨印刷的原理，可分為選擇性偏移帶電液滴(連續產生液滴)和按需液滴兩類：
1、連續噴墨(連續產生液滴)印刷：油墨是在高壓下強制通過一個小噴嘴，直徑分佈在10-lOOpm的範圍內，出來的油墨液流分成細小的液滴，這種液滴是由電壓轉換器在高頻下激發貯存6S而被強制形成，這樣導致了有規則和受控方式形成液滴。液滴產生後，有選擇的加以控制(電制偏移)，形成圖像。
2、按需噴墨印刷：只有在需要時才噴射油墨液滴到基質物上，油墨是不帶電的。DOD印刷通過一定的方式，對油墨施加突然的機械、靜電、熱振動等作用，使油墨產生液滴，可分為熱振動按需噴墨印刷系統、壓電按需噴墨印刷系統和採用電磁閥按需噴墨印刷系統等。
噴墨印刷的現代應用趨勢[5]
伴隨著噴墨列印技術的不斷進步，數量微小的液體不僅能準確地計量，且能夠準確地定位到需要的位置。噴墨印刷的非撞擊和非接觸的本質有可能產生更多的應用，不再局限於油墨與紙張組合的標記技術。試舉幾例：在微量分析領域，生物化學試驗材料配置成的液體數量往往很少，控制難度很大，但利用噴墨頭可以準確地噴射進各種容器，以便能迅速地展開微量分析化學試驗。如果熔化焊接材料允許並能夠註入噴墨列印頭，且列印頭受脈衝信號的作用，則熔融狀態下的焊接材料就可以準確地定位到印刷線路板上，從而實現對每一個焊接點熔焊材料的精確控制。在顯示設備製造領域，研究新的平板顯示器生產工藝對滿足市場需求至關重要，顯示原理基於彩色過濾器，而彩色過濾器完全可通過噴墨列印圖案產生，著色染料噴射到特殊的承印材料錶面即形成彩色過濾器。
數字印刷迅猛地向前發展，跨越到其他應用領域，例如液晶顯示器生產、微電子器件電子噴濺、晶體管噴塗、掃描光學納米平版印刷、多層柔性電路製造、環氧基水凝膠化學感測器印刷、活性矩陣底板噴墨印刷柔性電泳顯示器製造、電子包裝噴墨沉積互連電路和超分字納米郵戳’DNA印刷等，這些應用大多需要噴墨印刷技術。正因為數字印刷的應用範圍越來越廣泛，導致從2005年開始國際數字印刷會議增加數字製造內容。
數字印刷尤其是噴墨印刷的魅力已經或者正在對多種技術領域產生影響，例如生物技術、組合化學工程、電子元件和顯示器製造、微機電系統器件、光生電壓和有機半導體等。據國際數字印刷和數字製造年會介紹，目前複合技術的發展速度很塊，正在用於製造各種尺寸的二維和三維結構，涵蓋樣機試生產、製造業以及各種工業和商業應用。目前的數字製造關鍵詞聚焦在噴墨印刷，以微觀層次電子元件印刷電路的再生生物醫學和印刷方法為主要發展方向，成為近幾年來國際數字印刷和數字製造年會的討論主題之一。
