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喷墨印刷与喷墨印花技术发展历程与经验谈
2006年5月25日 14:23  来源:《中华印刷科技学会会讯》

    主讲人?台北科技大学有机高分子研究所       赵豫州教授

    记 录:国立台湾艺术大学应用媒体艺术研究所  张圣国

    今天跟大家报告喷墨印刷印花。最早是从喷墨印刷慢慢转变到喷墨印花,喷墨印花跟纺织品有很大的关联性,所以它在整个市场的需求量非常之大,尤其印花的产品一直在纺织的产品里面算是高附加价值,传统的印花产生非常多的污染、耗费非常多的时间,所以交工的期限非常的长,没办法符合现阶段消费者的要求,在这种情况下,我们便把喷墨印刷转变到喷墨印花,但是两者有很大的差异点,这就是今天跟大家报告的主题。

    Ink-jet Printing(喷墨印刷)最早的发展是在1878年,到了1951年Siemens公司将液态的墨水转变成墨滴的技术申请专利,1964年藉由一个特殊机台,可以控制墨滴的大小及喷出的速率,这是喷墨机的雏形,直到1967年,Hertz发展出连续式的喷墨印表机,这就是目前在工业上使用的Continuous Ink-jet Printing。1972年Siemens推出Piezoelectric(压电式)的Drop-on-Demand Ink-jet Printing,1979年Canon推出Thermal的Drop-on-Demand Ink-jet Printing,但称为Bubble Ink-jet Printing,1984年HP也推出Thermal的Drop-on-Demand Ink-jet Printing,以上是Ink-jet Printing的发展历史。

    Ink-jet Printing大体上分为两大类,一类是Continuous(连续式的)、一类是Drop-on-Demand(可控制喷印式的);Continuous主要用在工业方面,譬如标签、车票、纸箱等粗糙表面、金属表面、塑胶表面,优点是速度快,物质表面的平滑度并不很重要,喷头和物质之间有相当大的距离,所以被印材料的厚度不受影响,缺点是解析度不是很高,通常用在粗糙的、不很注重解析度的物质表面,目前Continuous发展出Binary Deflection(双向偏斜)和Multiple Deflection(多向偏斜),都是利用电压产生偏斜的原理,前者依据带电时喷墨和不带电时不喷墨的方式供墨,后者墨滴喷出后经过高压偏斜板,可以控制偏斜的方向,并且更精确达到需要喷墨的地方,不带电的墨滴则导入导墨槽,可回收再使用。

    rop-on-Demand和Continuous相反,它的喷印速度较慢,但解析度非常好,可达2880dpi,喷头和被印物间的距离很短,所以被印材料的厚度就受到了限制,被印材料的表面必须很光滑,不然喷印效果将打折扣。Drop-on-Demand分为Thermal、Piezoelectric、Electrostatic、Acoustic四种类型,主要使用前两种类型,后两种无法在市场上与前两者竞争,Acoustic是使用超音波的方式控制墨滴,Electrostatic使用静电环的方式控制墨滴,通过静电环的墨滴会变成墨雾,就不会喷到被印材料上面,没有经过静电环的墨滴会带电,所以会喷到被印材料上面,这两种类型的缺点是解析度无法加以突破,因此发展受到限制。而目前发展快速的是Thermal和Piezoelectric,前者有Canon和HP等大厂在研发,后者有Epson和Sharp等大厂,HP的热泡式(Thermal)喷墨系统,主要利用电晶体加热,在3~5μ-sec,即百万分之3秒到百万分之5秒内瞬间加热到达400℃,墨水变成气泡,气泡受到挤压而喷出成墨滴,这就是Thermal喷墨的原理。Epson的压电式(Piezoelectric)喷墨系统是利用压电元件而喷出墨滴。全球的Ink-jet Printing市场,HP是占有率最高的,大约占了50%,而在台湾市场占有率最高的是Epson,约占了40%,HP居次,约占30%左右,Canon不论在台湾或全世界的市场占有率并不是如我们想象中的那么高,虽然Canon是最早发明Bubble Ink-jet Printing。还有一家Piezoelectric技术的厂商Tektronix,是以蜡为基材,喷墨时是液态的,附着在被印物上变成固态,所以有特殊的效果,但印在物质上有凸面,手感不是很好。

    目前一般印表机的喷头与墨水匣的设计方式大致有三种类型,即 1. 喷头与墨匣分离:喷头在列印机台上面,以Epson为代表,更换墨水匣时喷头并没有更换,所以墨匣的单价较便宜。 2. 喷头与墨匣合一:以HP和Lexmark为代表。 3. 喷头与墨水座合一:以Canon为代表,更换墨水匣的时候一起更换喷头。这些设计当然跟机台本身的设计原理有关系,像Canon和HP,它们本身是Bubble系统,墨水加热时需要很高的温度,喷头容易损耗,所以将喷头列为损耗元件,而使用Piezo技术的Epson,它的墨水不需要加热,喷头损耗机率较低,所以将喷头直接设计在机台上面,更换墨水匣时就不需要更换喷墨头,它的耗材的费用就比较低。

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