時間：2023-10-07 08:55:45
序論：在您撰寫噴墨印刷技術時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
噴墨印刷是一種非接觸式的復制技術，圖像或圖形經過掃描儀、數碼相機輸入計算機，或由計算機直接繪制、寫入圖像和文字，計算機將其特征數字信號傳輸給打印機，打印機再以電信號控制印刷頭系統，噴墨頭噴射墨滴逐滴逐行在承印基材上形成圖像和文字，不需傳統的印版。下面針對噴墨印刷技術的應用現狀以及在常規圖文復制領域和其他科技領域的應用情況進行介紹，從而方便廣大業內外人士對噴墨印刷有一定的了解。
噴墨印刷應用技術現狀
噴墨印刷應用技術分為連續式和按需分配式兩種類型：連續式噴墨印刷是指，噴墨印刷機在噴嘴后面調整壓力波，使墨水細流斷裂成均等尺寸的墨滴，在飛行到承印材料的過程中這些墨滴被充電，在電場中偏離，打印成所要求的圖案；按需分配式噴墨印刷是指，噴墨印刷機工作時只在承印材料需要印刷圖文的區域，根據需要噴出墨滴完成印刷，其中按照墨滴形成方法可分為熱噴式（又稱熱發泡式）和壓電式。
目前，世界知名的噴墨印刷設備制造商有美國的惠普（hp）公司、日本的愛普生（Epson）公司、日本的佳能（Canon）公司、美國的利盟（Lexmark）公司，此外夏普（Sharp）公司、施樂（Xerox）公司、戴爾（Dell）公司、聯想（Lenovo）公司等制造商的相關技術和設備也不容忽視。
世界著名的噴墨設備生產廠商各自投入研發力度，近年來在印刷品質、印刷速度、印刷成本3個方面取得了令人矚目的突破。其中有美國惠普公司的富麗圖分層技術、智能色彩增強技術，日本愛普生公司的智能墨滴變換技術、自然色彩還原技術、超精微墨滴技術，日本佳能公司的專業照片優化技術、四重色控技術，此外還有一些其他公司的技術，這些都在一定程度上提升了噴墨印刷的技術含量。
1.印刷品質
提高彩色墨水種類的數量是提高畫質最為直接的途徑。目前，高端噴墨印刷設備已經實現了八至九色墨盒，能夠表現上億種色彩。就表現色彩數量來看，八色墨盒已經能滿足絕大多數苛刻的要求。印品質量的穩定和提高，除了取決于墨水配方和墨盒數量以外，與噴頭也有很大關系。目前，熱泡式噴頭已經能夠噴出1皮升（1皮升=10-12升）的墨滴，如日本佳能公司噴頭的FINE技術能規則排列高密度的微小噴嘴，最高可達9600dpi×2400dpi的超高分辨率，確保打印畫質的清晰、精致。而微壓電式噴頭也能夠噴射1.5皮升的墨滴，如日本愛普生公司使用的世紀虹彩K3墨水的新型號噴墨設備使用一英寸寬的噴頭，每種顏色的噴嘴數量達到180個，印刷更精細。如墨滴的尺寸進一步減小，對印品質量的影響微乎其微，因為1―1.5皮升的墨滴幾乎達到了人類視覺的極限，不過尺寸再減小將嚴重影響印刷速率，并且加工噴頭的工藝也比較困難。
2.印刷速度
提高噴墨印刷速度的一個關鍵技術和手段就是增加噴嘴的數目。目前熱發泡式噴墨印刷機的噴嘴已經開始采用光刻法制造，這種方法能夠精確制造大量很小的噴嘴，而噴嘴與墨盒的一體化設計也保證了印刷的精度。由于熱泡式噴嘴結構比較簡單，增加噴嘴數目也不至于導致成本過高。但微電壓噴墨設備的噴嘴結構較為復雜，所以加工成本較高，采用單純提高噴嘴數目來提高印刷速度的方法會使成本大幅度增加。
3.印刷成本
降低噴墨印刷成本是涉及墨水配方、墨盒設計、智能芯片和噴墨印刷機本身設計等方面的系統工程，美國惠普公司的可升級噴墨印刷技術通過對墨盒、噴嘴、智能芯片和噴墨印刷機控制系統以及應用軟件等相關軟硬件的創新設計，使噴墨設備能夠以高速印刷出品質高端的文檔和照片。在影響噴墨印刷成本的因素中，最關鍵的還是耗材成本，這給非原裝墨水的生產廠商帶來了商機。
隨著噴墨印刷設備的進一步推廣，在成功占領家用和辦公領域市場之后，其應用領域逐步向數碼印花和傳統圖文復制行業滲透。噴墨印刷技術不僅能夠完成書刊的印刷，而且在高速和低速的情況下還可以完成高質量的多色印刷，以及實現張張不同的可變數據印刷。例如，條形碼印刷是噴墨印刷技術的一個特殊應用領域，有序和無序的條形碼是標簽優惠券等印刷產品必不可少的部分。
噴墨印刷能夠輕松實現各種條形碼、數字和具體信息在承印材料上的快速印刷，目前噴墨印刷的打印耗材已成為繼PC、外設、網絡、軟件、通信之后的第六大IT產業板塊。我國珠江三角洲地區是以珠海為中心的耗材生產基地，產品出口到世界各國。全世界打印耗材制造基地開始逐漸向中國轉移，中國正在成為世界噴墨設備的主要制造國家，已成為噴墨印刷打印耗材的最大潛在市場。
由于噴墨印刷產生的墨滴尺寸微小、噴墨位置精確，噴墨圖案設計簡單以及印刷圖案控制容易，噴墨印刷技術已逐步成為基礎研究和產品研發的個有力工具。噴墨印刷是研究功能材料的選擇性沉積作用最有前景的方法之一，在電子、光學、化學、生物學或結構功能材料方面，噴墨印刷技術在納米顆粒圖案化及輸送精確數量的特殊材料方面的應用具有特別的吸引力。目前，在生物技術和工程、金屬沉淀學、微結構制造、電子制造、網絡連接、制藥、玻璃、陶瓷等領域，噴墨印刷技術取得了突破性進展。
英國曼徹斯特大學研究小組正與噴墨頭開發商英國賽爾（Xaar）公司密切合作，共同完善用于傳送骨骼修復或細胞移植等人體細胞的噴墨印刷設備。運用噴墨系統把活的人體干細跑打印到受傷的病人身上，即醫生要給病人移植一些替代的細胞，讓它們長成合適的尺寸、形狀，起到組織移植作用。
日本芝浦機電工程公司公布了通過噴墨技術在玻璃基板涂敷液晶定向聚酰亞胺膜的方法，并且改善后的噴墨印刷設備已經應用于國外液晶面板廠商的數臺試制線。
日本愛普生公司也利用噴墨技術的“液體成膜技術”獲得了豐碩成果。傳統電子零件的制造均采用重復進行影像平版印刷的方式來形成電路，該方法會造成材料使用上的浪費，大約需要300個工序，使用了大量能源，并會造成大量廢棄物排放。噴墨印刷技術采用施加電壓產生變形的壓電材料，噴頭噴出數皮升的微細墨點在芯片上實現高精細度的印刷電路，從而不僅能減少資源使用上的浪費，而且還能夠大幅減少工藝流程、廢棄物排放和能源使用量。另外，愛普生公司推出的噴墨設備實現了液晶板彩色濾光片的生產，這是噴墨技術在電子元器件制造領域取得的又一個重大突破，顛覆了傳統的“光刻法”生產工藝，并創造出更多價格合理、品質卓越的新型顯示產品。
除此之外，噴墨印刷導電油墨在RFID無線射頻識別技術上的應用越來越多，隨著物聯網時代的到來，將來噴墨印刷在印刷電子領域的應用前景將十分廣闊。
噴墨印刷技術在3D打印領域的應用
噴墨技術現已經被用于制作產品和組件原型的三維固體模型。英國賽爾公司聲稱噴墨設備能夠制作用于皮膚表面的包扎繃帶，它能夠把移植的皮膚組織噴到繃帶上，從而幫助大量的燒傷患者。最近，這些源于美國的3D打印產品的新聞讓國人感到新奇，如時速72公里的無人機和可以射擊的步槍，甚至今后可能用于心臟搭橋手術中的動脈等。
3D打印技術正在重塑全球制造業的競爭格局，有著令人期待的應用前景。該技術雖在國內還未普及，但產業鏈正在形成，如中國3D打印技術產業聯盟前不久在北京成立。據美國沃勒斯同仁咨詢公司的數據顯示，2011年全球3D打印產品與服務的銷售額為17億美元，到2019年該行業的收入將達69億美元，其中零部件制造占80%。盡管如此，3D打印機在中國的裝機量僅400多臺，而美國則擁有3000臺以上，并且每年的增幅都非常明顯。
3D打印激發了人們的想象力，工程師們可以用其打印模具，“極客”牙醫可以打印假牙，汽車維修公司可以打印稀缺的汽車零部件，而不是忍受全球物流的煩瑣和時間的消耗。另外，像捷豹、路虎等汽車生產商，用環氧樹脂基復合材料所制的部件中已有超過1/3是通過3D打印機生產。2012年7月，美國宇航局（NASA）在地球上進行低重力拋物線飛行過程中，測試了3D打印機。或許宇航員們以后能用3D打印機來制造發射時遺漏的設備或物品。近幾年，北美和歐洲的3D打印市場正在急劇增長，從3D巨頭美國斯川塔斯公司2011年的財務報告可以看到，其80%的收入來源于歐美市場。
雖然3D打印現在還沒完善到直接造出汽車和iPhone的程度，但對于制造某些汽車配件和特別定制的手機零部件已非難事。正是因為其制造過程多是以數字化的方式進行，使得人們可以用更少的人力成本，靈活地生產少量產品，這對歐美國家而言是一個福音，但對我國來說或許將給制造業帶來定的沖擊。在飛機、核電和火電等行業所使用的重型機械、高端精密機械裝備上，傳統的焊接和零部件加固的方法，使得部件之間的連接非常費工，而且牢固性還有待提高；但若使用3D打印技術，無縫連接是其最大亮點之一，結構的穩固性和連接強度將得到很大的提升。
總之，噴墨印刷技術的工作原理簡單，制作成本低廉；操作靈活方便，可用于不同場合；印刷方式多樣。適用于不同要求；可選用不同噴墨材料，根據不同的印刷要求來適應室內和戶外使用；印刷精度和速度逐步提高，印刷介質越來越廣泛。因此，為了使具有強大生命力的噴墨印刷技術在中國生根并迅速成長，在將來使中國在實現印刷強國轉變過程中立于優勢位置。
目前噴墨印刷按墨滴形成原理分為：熱發泡噴墨、壓電噴墨、靜電噴墨和聲波噴墨，其中應用較為廣泛的是熱發泡式和壓電式。熱發泡噴墨通過電阻通電加熱，使油墨產生氣泡，將一定量的油墨擠出噴嘴；在電阻無電壓時則停止加熱，無墨滴噴出。壓電噴墨采用壓電晶體的振動來產生墨滴。在墨水腔的一側裝有壓電板，當電流通過壓電板時，壓電板產生微小的變形，這種變形的結果使墨水腔容積減少，擠壓墨水而使微量墨水從噴孔擠出，并形成墨滴。對兩者的噴印質量比較：熱發泡噴墨時墨水是通過氣泡噴出的，墨水微粒的方向性與體積大小不好掌握，噴印線條邊緣容易參差不齊，影響噴印質量；壓電式具有墨點形狀規則、沒有濺射、墨點大小可控、噴射速度可控、定位準確等優點，其噴印精度的提高大有空間。
1.壓電噴墨印刷設備的改進
在壓電噴墨印刷中，墨滴體積的影響因素包括噴嘴的直徑，生成墨滴時的脈沖波形，以及墨水本身的張力。目前常見的壓電式打印噴嘴直徑為21μm，減小墨滴的最佳途徑是減小噴嘴直徑，但是并不能做到無限縮小，一般情況下固體顆粒的粒徑要小于噴嘴的1%，噴墨墨水黏度要小于40cP，甚至能達到1cP左右。當噴嘴縮小到一定尺寸后，一方面噴墨印刷設備要克服巨大的毛細作用力；另一方面，對功能性墨水的固體顆粒粒徑大小、黏度等方面的要求會更高。在這樣的情況下，為防止噴嘴堵塞，小噴嘴噴墨印刷設備對所用墨水的顆粒尺寸、黏度、表面張力、揮發速度等方面要求非常苛刻，成本也會大幅增加。調節噴墨墨滴體積的另一個方法是：優化噴墨的驅動電脈沖波形和電壓，改變噴頭中的壓電材料形變規律來調節噴出油墨體積。驅動電壓越高，壓電材料的變形越大，噴出的液滴越大，速度越快。壓電脈沖存在一個最優脈沖寬度，即對于一個給定的脈沖振幅，存在一個脈沖寬度值能達到最高的液滴速率和噴墨質量。驅動脈沖的波形也從簡單的“推”出墨水變成了既“推”又“拉”，由簡單的波形擴展到雙極波形。波形的首部分功能不變，第二部分用于消除液滴從裝置噴出的剩余聲波震蕩（如圖1所示），即在墨水噴出噴嘴時施加一個回拉的力，使液滴尾部盡快與噴嘴分離，減少尾部墨絲斷裂造成的“衛星點”。最優雙極波形是正負振幅相等且第二部分停留時間是首部分的兩倍。
2.新的噴墨方式
在既有普通噴墨方式不能滿足需求的時候，出現了改進的噴墨方式。Rogers課題組發明了電流體力學噴墨印刷技術，在噴嘴和噴印基底之間施加電場作用，使油墨在噴嘴處形變，當電壓恰當時，墨水會突破自身的黏度和表面張力而產生巨大阻力射出噴嘴。與傳統噴墨方法相比，這類方法噴頭結構更為簡單，噴印尺寸更小，油墨適用范圍更廣。該方法可以采用300nm甚至更小直徑的噴頭，實現高分辨率噴印。氣流噴印又叫氣溶膠噴印，是另一種非傳統的噴墨打印方式。氣流噴印的工作原理是將墨水在儲墨盒里進行霧化處理（有超生起霧和氣動起霧兩種），油墨被霧化成1～5μm的液相顆粒，與氣體混合形成氣溶膠，然后通過氣流將氣溶膠送出噴嘴。由于噴出的是連續的含有大量微墨滴的氣流，是一種連續噴墨式的噴印方式，并非普通噴印噴出的獨立墨滴，因此只能通過阻斷噴射來斷開氣流，噴印的圖像也是由線條組成。噴頭的夾層結構，可以讓噴嘴噴出相當于噴嘴1/10的氣流，這樣的工作機理使其噴印精確度非常高，線條寬度可達到5μm。氣流噴印的優勢在于更廣泛的油墨適用范圍，只要能夠霧化，油墨的黏度范圍可以為0.7～1000cP。與此同時，較大的固體顆粒分散系也適用于氣流噴印。
優化墨水配方，改善承印物表面
墨水的組分直接影響墨滴形成、飛行過程以及在承印物表面（鋪展和潤濕）的形態，對噴印精度有著直接的影響。噴墨印刷對油墨的黏度、表面張力、揮發性等要求較為苛刻。前面討論過黏度、表面張力與墨滴的噴射有著直接的關系，同時也會對墨水與承印物的相互作用有著影響。更高的分辨率就需要墨水在承印物上有較低的鋪展，要求墨水具有較高的黏度。但是墨水的黏度越高，從噴嘴中噴出需要突破的阻力越大，甚至無法噴出。英國謝菲爾德大學機械工程系的Schubert采用熱敏凝膠聚合物包覆二氧化鈦粒子的墨水。該墨水的特點是在臨界溫度下，聚合物在溶劑中呈現伸展狀態，墨水黏度較低，而在臨界溫度以上時，聚合物卷曲，墨水黏度迅速增大。當低黏度的墨水從噴嘴噴出到達加熱的承印物上時，黏度增大減少了墨滴的鋪展行為。液滴的揮發性也是非常重要的影響因素。若墨水揮發性太強，可能導致溶質在噴嘴處析出從而堵塞噴嘴，墨滴到達承印物時有可能變成粉末而不是液體，影響墨水的附著性，降低噴印質量。而較低的揮發性又容易使墨滴在承印物表面形成“咖啡環”，影響表面的平整度。“咖啡環”的產生通常認為是在噴印圖案干燥過程中，由于液滴中心和邊緣的干燥速度不同，溶質或分散的顆粒由中間向邊緣移動沉積，導致液滴的邊緣留下了大量的溶質或分散顆粒。去除“咖啡環”可以通過使用不同沸點和表面張力的溶劑配制混合溶液，增加墨滴與承印物表面的接觸角，減少油墨的流動性等手段實現。韓國延世大學的Moon等在溶液中添加高沸點、低表面張力的乙二醇。由于水在液滴邊緣的蒸發速率大于液滴中心，而乙二醇揮發速率較慢，因此隨著蒸發過程的進行，液滴邊緣乙二醇濃度會逐漸高于液滴中心乙二醇濃度。乙二醇的濃度差進一步降低了液滴邊緣的表面張力。實驗結果顯示，隨著乙二醇含量的增加，粒子的沉積形貌變得更均勻；當乙二醇在恰當的質量分數時，“咖啡環”現象消失。優化承印物基材表面的化學組成或物理結構，也是提高噴印精度的重要途徑。承印物的多孔結構處理、表面疏水化處理、對承印物加熱等手段同樣可以限制噴墨液滴的鋪展，或者控制液滴的鋪展方向，實現高精度噴印。
關鍵詞：噴墨印刷技術與設備；陶瓷墨水；陶瓷磚；市場與前景
1 引言
自2009年我國第一臺噴墨印刷機（Kerajet K-700）在杭州諾貝爾公司用于瓷磚生產以來，在隨后的3～4年的時間里，我國擁有了多個國產噴墨機生產企業，陶瓷墨水的研發與生產更是發展迅速，噴墨技術與設備在我國陶瓷行業開始大量使用。本文簡單地介紹了噴墨機、墨水，以及它們的應用現狀與前景分析。
2 噴墨印刷技術概況
噴墨印刷技術(Ink-jet Printing Technology)與設備最早在廣告業上得到應用，陶瓷磚行業應用該技術大約是在1998年的西班牙。我國陶瓷磚行業從2009年開始使用該技術，比發達國家晚10年左右。噴墨印刷技術及相關內容見圖1、圖2和圖3所示。
2.1 噴墨打印發展歷程
噴墨印刷的發展歷程如表1所示。
2.2 國內外主要噴墨印刷機的相關情況
據初步統計，國外噴墨印刷設備（陶瓷磚用）生產地主要集中在西班牙和意大利，并且西班牙早于意大利，國外的主要陶瓷噴墨設備見圖4。目前，大約有10個企業生產陶瓷噴墨印刷機，國內大約有10個企業生產，規模最大的是西班牙Kerajet公司，國內最大的是希望(Hope)公司，國產主要生產陶瓷噴墨設備的企業見圖5。全球公認品質最好的設備是德國Durst。具體詳見表2和表3。
我國瓷磚生產用的噴墨印刷設備外觀與Kerajet、Cretaprint和Drust相似，其內部結構為：一種是各種噴頭集中在一個柜中；另一種是將每一色獨立一個柜。國外的設備開始以生產小規格產品為主，為了滿足中國市場需求，近幾年也研發大規格噴墨機，而我國一開始就直接進行大機器生產。因此，我國陶瓷磚的噴墨印刷速度也取得了巨大的進步，從20～30m/s，發展到75～90m/s，這個產量是驚人的！進口陶瓷噴墨機與國產噴墨機的比較詳情見表4。各類陶瓷噴墨打印機的主要性能見表5。我國與意大利、西班牙陶瓷噴墨印刷技術對照見表6。陶瓷噴墨打印機噴頭主要生產企業見表7。賽爾（XAAR）噴頭與北極星（Spectra）噴頭的比較見表8。日本精工510/80pl噴頭和508GS灰度級噴頭的比較見表9。
各種噴頭都有優缺點，不同的機器選用不同的噴頭，不同的機器適合不同的產品。對于噴頭內外循環系統問題，國內爭論了兩年，目前對此問題有了更清楚的認識。噴頭的核心技術構成與噴頭的發展，以及最新技術分別見圖6、圖7、圖8。我國噴頭打印的市場情況見表10。
由表10可知，我國瓷磚行業噴頭市場非常巨大。
2.3 國內外陶瓷墨水的發展現狀
國外陶瓷墨水生產廠家詳情見表11。我國目前正在研發生產陶瓷墨水的機構與進展見表12。陶瓷墨水主要性能、國內外墨水性能比較以及墨水的需求量分別見表13、14和15。國外墨水的粒徑分析見圖9。陶瓷墨水的最新技術進展見圖10。
國外大約有14家公司可供生產用陶瓷墨水（3～6個色），已研發品種13個左右。
由表15可知，按80億m2瓷磚的年產量計算，其中30%使用噴墨技術，墨水用量以20g/m2計算，陶瓷墨水使用量約為4.8萬噸。如果陶瓷墨水按均價320元/kg估算，國內陶瓷墨水市場銷售額可達150～160億元人民幣。因此，陶瓷墨水市場前景廣闊，其潛在的經濟效益巨大。
2.4 噴墨面釉、保護釉及防擴散劑
噴墨墨水對面釉的組成與燒成溫度有一定的選擇性。在我國，陶瓷釉面內墻磚從一開始就是自主生產，但是部分生產瓷質有釉磚的企業則開始使用國外釉料公司供應的面釉。2011～2012年面釉（1200℃）已大部分實現國產化，國產化后的面釉成本大幅度地降低。
由于噴墨生產仿古磚用于地面，所以表面必須施一層保護釉，而內墻磚用于墻面，所以不必施保護釉。2011～2012年國產化的保護釉已成熟，并進入工業化生產。
由于陶瓷墨水有機溶劑成分較多，所以在噴完墨水之后，噴一次“親水-親油基”溶劑，對防止圖案擴散有益，這方面國外釉料公司正在我國市場上推廣。陶瓷墨水標準化程度相對比較高，所以要求面釉、保護釉穩定性好，這樣才能使產品色號相對穩定。
2.5 圖案、模具設計
我國的噴墨設備剛上市時（2009～2010年），圖案設計一般從意大利、西班牙購買，或由進口釉料公司提供。一年以后，我國自主設計的產品可以提供給企業使用（2011～2012年），意大利噴墨設計圖案價格高，圖案設計技術目前我國已掌握。并且許多噴墨產品設計與模具設計相結合，凹凸模具的應用比較多。
隨著墨水發色力提高、純度提升，燒成以后，打印圖案，呈色越來越好。佛山現有多個設計和釉料公司可以提供噴墨設計圖案，多個大中企業的產品設計也可能獨立完成。圖案以石紋、玉石、木紋為主，其規格為1m×2m、1m×4m、1m×8m、1m×15m等。陶瓷噴墨印刷技術在新產品開發中的應用如圖11所示。
3 噴墨技術在陶瓷磚生產中的應用
陶瓷噴墨印刷技術在陶瓷磚中的應用情況如圖12所示。
3.1 陶瓷噴墨印刷技術應用概況
從2009年第一臺Kerajet設備進入我國陶瓷企業后的3～4年間，由于這種技術與設備的優點，所以噴墨技術的普及程度迅速提高。應該來說噴墨技術生產釉面內墻磚、全拋釉瓷質磚、微晶石取得了很大的成功，陶瓷藝術畫也取得了快速發展，而生產陶瓷配件由于設備等多方面原因，沒能取得良好的效果。我國瓷磚業應用噴墨技術與設備的現狀見表16。
在我國，噴墨技術與設備在內墻磚生產中，經過2年的實踐，其綜合成本比膠輥印刷還便宜，印刷效果也好，所以使用量最多，如新明珠、金牌亞洲等企業。
用4～5色噴墨機生產凹凸效果的外墻磚（也可用于內墻）有明顯的優勢，如內蒙某廠。而且使用噴墨技術生產木紋磚（凹凸面）在多個企業取得了良好的業績，如廣東金意陶。
噴墨技術生產仿古磚已有多個企業進行了研發，但是未能生產出滿意的產品，由于仿古磚色深、用墨量大，因此成本較高，并且其質感與絲網、膠輥印刷還有一定的差距，如金意陶、馬可波羅企業。
噴墨技術生產啞光石紋磚發展良好，結合干粒、半拋，這類產品具有良好的發展空間，如金意陶企業。
用5～6色噴墨機生產微晶石，圖案層次好、變化大、色彩鮮艷，所以使用噴墨技術生產微晶石將會迅速上升，如，廣東新中源陶瓷。
經過近2～3年的生產實踐，筆者對噴頭、墨水品種的選擇得出如下結論，如表17所示。不同墨水組合產生的效果見表18。陶瓷墨水在不同產品上的耗用量見表19。
從表19我們可以看出，內墻磚生產耗墨水相對較少一些，而仿古磚和一些深色木紋磚的墨水耗量相對高一些。
主要的陶瓷磚企業使用噴墨技術與設備的情況見表20。國內外噴墨印刷技術的應用比例詳情見表21。
由表21可知，相比于意大利和西班牙，中國瓷磚行業使用噴墨技術生產瓷磚的比例還較低，這主要的原因為：一是中國瓷磚企業多，產量大；二是中國起步較晚；第三說明中國仍有很大的發展潛力。
我國2011年陶瓷磚生產用噴墨印刷設備市場容量分析見表22。
由表22可知，仿古磚和內墻磚生產線使用噴墨設備的成長空間大，如果這兩類產品每條線都用1臺噴墨機，則需1060臺。說明我國噴墨印刷技術與設備在陶瓷磚行業的發展空間巨大。
陶瓷噴墨打印機在我國市場銷售狀況見表23。
到目前為止，我國陶瓷企業大約已使用250～260臺噴墨打印設備，主要以國產設備為主，國產設備成熟度上升。國外設備由于種種原因，在我國市場上銷量增長有限。國內的希望公司(Hope)由于起步較早，有明顯的市場優勢。
3.2 噴墨技術生產陶瓷磚優勢
噴墨技術生產陶瓷磚的優勢見表24。
由表24可知，盡管噴墨技術比傳統膠輥和平板絲網印刷具有更多的優勢，但是在顏色的表現力和質感方面，噴墨印刷仍不具備優勢。所以噴墨技術不可能全部取代膠輥印刷和絲網印刷。
在我國，科技人員、企業家都已形成共識，不斷推廣噴墨印刷技術在陶瓷磚生產中的應用。噴墨機生產數量與企業使用數量都在不斷增長，噴墨印刷所產生的瓷磚比例在不斷上升，受到市場與用戶的普遍歡迎。噴墨技術帶給瓷磚產品增加的附加值分析見表25。
由表25可知，噴墨印刷技術裝飾瓷磚產品的附加值增加，其原因有以下幾方面：一是圖案清晰化；二是圖案變化自然；三是色彩變化自然；四是在凹凸面（高度差3～5mm或更大）實現裝飾，肌理感明顯。因此，使瓷磚的美學價值上升，常給人們審美的享受。當然如果噴墨印刷技術的色彩還原性與逼真性進一步提高，則產品的附加值保值程度會上升。
3.3 應用過程存在問題與分析
3.3.1設備問題
（1） 單機價格高，安裝使用復雜，使用環境要求高；
（2） 一些噴墨機較寬，使用時又是單邊，內部噴頭不好清潔；
（3） 較寬的噴墨系統在使用過程中，遠程壓力不足，易造成缺墨；
（4） 一些噴墨機內存（電腦）有限，載圖較少；
（5） 一些噴墨機由于設計問題，新載圖試驗時，需較長時間，造成停產；
（6） 一些噴墨機由于只有單通道進出磚，當不生產噴墨產品時，使噴墨機成為過磚平臺；
（7） 一些噴墨機沒有中文操作平臺，使用人員不方便；
（8） 一些噴墨機在生產精細的圖案時，用墨量大的產品，易產生“拉線”問題；
（9） 一些噴墨機噴頭清洗時間較長，影響生產；研究與探討
（10） 噴頭價格昂貴（2～4萬元/個），更換成本高；
（11） 噴頭使用壽命偏短，使用成本高，部分噴頭使用壽命及價格見表26。
3.3.2墨水問題
（1） 墨水在瓷片（1060～1120℃）面釉上發色較好，在仿古磚（1190～1210℃）面釉上發色減弱；
（2） 紅色墨水對面釉選擇性較大，對溫度敏感，發色不穩定；
（3） 一些墨水在使用過程中有沉淀現象；
（4） 鐠黃墨水發色力不夠，影響整磚色彩效果；
（5）墨水缺少行業或國家標準，企業使用無法檢驗和驗收；
（6） 仿古磚生產缺少紅色墨水，產品缺少傳統的‘Cotto’磚紅色，缺少經典感覺；
（7） 噴墨印刷生產仿古磚，表面質感欠佳，沒有厚重感，必須與其他裝飾材料和技術相結合；
（8） 墨水的品種相對傳統膠輥、絲網印刷還太少，表現力不夠豐富，偏色；
（9） 墨水價格偏高，特別是進口墨水，訂貨、交付須較長時間，近幾年陶瓷墨水價格情況見表27。
由表27可知，總體上墨水的價格呈下降趨勢，特別是國產墨水的出現，促使進口墨水不斷調低價格。
3.3.3產品問題
（1） 易出現“滴墨”、“拉線”等表面缺陷，不明顯的可以算優等品，嚴重的則降級；
（2） 生產全拋釉產品時，工藝控制不合理時，用墨量多的地方容易產生針孔、熔洞等缺陷；
（3） 生產仿古磚時，由于噴墨層很薄，所以必須加一道噴保護釉工藝，否則產品耐磨性欠佳；
（4） 全拋釉、微晶石、熔塊的組成在一定程度上會影響墨水的發色，有些增強，有些減弱；
（5） 生產啞光類產品時，如果用墨量過大，會產生墨水與面釉之間剝離的缺陷；
（6） 有些噴墨圖案變化過大時，我國市場接受程度不高；
（7） 有些噴墨產品定價過高，使市場銷量減少。
3.3.4滴墨、拉線產生的原因分析
目前國內許多工廠使用噴墨打印生產瓷磚，生產過程中經常出現“滴墨”和“拉線”的缺陷，分析其原因是由于噴頭堵塞引起的。
（1） 內因
墨水污染，墨水中混有機器零件清洗時殘留雜質；墨水沉淀，墨水懸浮性欠佳；過濾器設計選擇不合理，過濾太細，易導致過濾器堵塞，過粗易導致噴頭堵塞。
（2） 外因
圖案過于精細，用墨量大；噴墨機使用環境欠佳，粉塵超標；停機時間過長，未及時通孔；磚坯帶入過多的水汽，附著噴頭；進入噴墨機房的空氣除塵過濾不夠；噴墨機房出現負壓，車間不干凈空氣進入；過濾器沒有定期更換。
在實際生產中很難徹底克服“滴墨”、“拉線”問題，但制定合理的分級標準是切實可行的方法。
4 結論與展望
（1） 噴墨印刷技術與設備是一種先進的技術，從2008年起至今，意大利、西班牙生產瓷磚用噴墨機的數量大幅度增長，在我國陶瓷行業中的使用將會不斷增長，過去為廣告業生產噴繪機的企業轉而為陶瓷廠研發生產噴墨機。國產噴墨設備的產量逐年增加，價格有下降的趨勢。
（2） 我國陶瓷磚企業對噴墨印刷設備的市場需求量很大，預測到2013年，我國瓷磚行業將有500臺噴墨印刷設備投入使用，未來將超過1000臺。如果噴墨印刷設備出廠價格為300～600萬元/臺，未來噴墨印刷機市場銷售額將過30～60億元。
（3） 我國生產噴墨印刷設備的水平在不斷提升，與意大利、西班牙的設備差距已明顯縮小。但是軟件技術等還需加強研發，設備穩定性還需提升。
（4） 我國自主研發的陶瓷墨水在2011～2012年已進入工業化生產，其品質與國外進口墨水相當，色料的納米化技術與分散技術仍需改善。穩定性還需提高，墨水的成本與價格在不斷下降，研發生產企業在增加，對陶瓷磚企業使用噴墨印刷技術十分有益。如果按年產80億m2各類陶瓷磚，30%使用噴墨技術生產，墨水年用量將達2.4～4.8萬噸，墨水市場銷售價值將達75～160億元。國產墨水生產企業在未來2～3年將迅速增加，墨水的價格將會迅速下降。
（5） 使用噴墨印刷生產陶瓷磚有許多優點，但不可能完全取代傳統的絲網、膠輥印刷，這三種印刷技術與設備會在相當長的時間內共存于陶瓷磚企業的生產過程中，但是噴墨設備與技術的使用量將超過傳統的絲網和膠輥印刷。
（6） 不是所有的陶瓷磚產品生產采用噴墨印刷技術都最好，具有一定的選擇性。當噴墨技術與其他工藝和材料相結合時，能制造出具有美感好、色感好、質感好的瓷磚。
（7） 瓷磚生產企業應該積極創造條件使用國產噴墨設備與墨水，支持民族產業的發展。
（8） 盡快建立墨水的檢驗方法與驗收標準，對陶瓷墨水行業的健康發展十分有必要，對瓷磚企業產品質量控制與提升十分有益。同時，瓷磚企業必須盡快培養設計人才，以適應生產與研發的需要，噴墨印刷設備廠還需加強對瓷磚企業的技術支持服務。
（9） 噴墨印刷設備的關鍵部件是噴頭，目前只有少數發達國家才能制造，我國目前全部采用進口方式，噴頭的使用壽命短、價格高、供貨緊，噴頭占整機成本60%～70%左右。陶瓷磚企業在3～4年以后，將大批量更換噴頭，使用成本上升，成為瓷磚企業的隱患，因此呼吁政府重視并組織國內相關研發機構、大學與企業合作，迅速研發生產有我國知識產權的噴頭。
（10） 噴墨印刷技術給瓷磚生產帶來了革命性的進步，新產品開發速度加快，可以實現為客戶單個訂單生產，附加值明顯提高。但是制造的速度與仿真度也快速上升，呼吁瓷磚行業減少相互之間的仿制，更多研發差異化的產品，否則市場也將出現混亂。
（11） 初步測算，噴墨印刷技術將帶給瓷磚產品40～640億元人民幣的附加值，使用噴墨技術生產瓷磚的比例在不斷增長，這充分說明噴墨印刷技術與設備、陶瓷墨水、噴墨印刷瓷磚產品在中國瓷磚行業發展前景是樂觀的。
參考文獻
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一、噴頭技術的發展
噴墨技術的發展首先得益于噴頭技術的改進和創新。dmpa2016上展出的噴頭創新技術主要有以下幾種。
1．柯達UltruStream噴頭
柯達噴頭采用連續噴墨技術，噴頭采用微機電系統（MEMS）和互補金屬氧化物半導體（CMOS）技術，每個噴頭有2560個噴嘴，每個噴嘴直徑約9齡，噴麵度達600dpio特點是：改變控制墨滴走向的原理，提高了墨滴運動軌跡精度；噴頭工作頻率提高，達到40萬赫茲／秒；墨滴更小更均勻；使用壽命長，可達2000小時，達到使用壽命的噴頭還可以在專業工廠進行修復翻新，繼續使用；印刷的最髙射＾為1200dpix1200dpi；麵柯達的微介質研磨專利紙其＾＾膠印色獅比要大35％〇2．惠普高清晰HDNA噴頭采用熱泡式按需噴墨技術，噴嘴密度增加；噴嘴尺寸分為低墨量噴嘴和高墨量噴嘴，噴印墨滴像素點陣為6個灰度級，提高了色彩的控制能力；新噴頭有兩個墨倉（每個墨倉供應10560個噴嘴），即每個噴頭可以噴印兩種顏色，并保留了一定的備用噴嘴；提高了噴墨速度，比原有噴頭可以提高印刷速度25％。
3．富士膠片SAMBA噴頭
采用壓電式按需噴墨技術，采用硅微電子機械系統（Si－MEMS），擁有2048個噴嘴，打印分辨率為1200dpi，噴頭的工作頻率為10萬赫茲／秒。采用VersaDrop可變墨滴多級灰度技術，可同時產生不同定量墨滴以及多級灰度；采用Redijet墨水內循環技術，通過保持噴嘴墨腔內墨水的持續循環流動，防止墨水的沉淀。特別適合使用那些高濃度、易沉淀以及快干墨水的噴墨印刷。drnpa2016展會上，富士膠片的JPress720S、海德堡的Primefire106、蘭達納米印刷機系列（如LandSlO等）采用富士膠片SAMBA噴頭。
二、噴墨數字印刷機的發展
1．單張噴墨數字印刷機
在druPa2016展會上，噴墨數字印刷機在印刷幅面、速度、質量等方面都有大幅提高，特別是Bl、B2幅面的單張數字印刷機備受青睞。但是大部分B1幅面的數字機還處在試驗階段，真正成熟，達到商業應用尚需時日。惠普公司展出了全新的B1幅面的靜電成像數字印刷機HPIndigo50000單張數字印刷機和全新的B2幅面的靜電成像數字印刷機HPIndig〇12000單張數字印刷機，以及升級版的B2幅面的靜電成像數字印刷機HPIndig〇30000單張數字印刷機。其余產品都是卷筒數字印刷機。JetPress720S是富士膠片JetPress720的改進型產品。采用富士最新的SAMBA噴頭。該機的給紙、傳紙系統、收紙裝置采用傳統單張膠印機技術并配備有溫度控制系統，為實現高精度的印刷套準提供了保障。在線涂布裝置采用高寶公司的網紋輥涂布技術，專用涂布液（RCP）在印刷紙張表面形成一層薄膜后，JetPress720S可以在幾乎所有的膠印紙張上完成高品質的圖像印刷。采用水基墨水印刷，其印刷品對印后折頁、覆膜、燙印加工具有良好的適應性。柯尼卡美能達AccurioKM－1采用自己開發生產的KM1800i噴頭，使用UV墨水，承印物不需要進行印前預處理，擴大了承印物范圍。最高印刷速度3000張／小時；印刷分辨率為1200dPix1200dpi；承印物最大幅面750mmx585mm，承印物厚度為0．06￣0．6毫米。柯尼卡美能達AccurioKM－C概念機，采用本公司生產的壓電式噴頭；UV墨水；最大印刷紙張750x1060mm；紙張最大厚度0．3￣1．2mm；最高印刷速度2200張／小時；印刷分辨率1200dpix1200dpi。海德堡在drupa2016展會上，以“Fire”為標準化系列名稱，推出完整的噴墨數字印刷機系列產品。海德堡Primefire106，集成了海德堡膠印技術和富士膠片的最新噴頭技術，配備一個高質量的噴墨干燥單元和一個全幅面的涂布裝置。印刷網點可達1200dpi。使用水基墨水，環保性能好。采用海德堡多種膠印機的核心技術，如非接觸式導紙；給紙機和收紙裝置等等。通過海德堡印能捷數字印前系統，整合了海德堡全部膠印機和數字印刷機的印刷工作流程，使兩者印刷品可以無縫銜接。在drupa2016上，小森公司展出ImpremiaIS29和InjpremiaNS40兩款單張噴墨數字印刷機。ImpremiaIS29噴墨數字印刷機是小森與柯尼卡美能達的合作產品。最大印刷紙張為585mmx750mm；紙張厚度為0．06￣0．6mm；單面印刷最高速度3000張／小時，雙面印刷1500張／小時。印刷分辨率1200dpi；采用UV墨水和LED－UV干燥系統，墨滴在紙張上迅速干燥，普通紙張無需任何處理即可印刷，印后能可立即進行印后加工。ImpremiaNS40納米印刷機是小森公司和蘭達公司合作的B1幅面的產品。印刷速度6500張／小時；最大紙張尺寸750mmx1050mm；紙張厚度0．06￣0．80mm；采用水性納米墨水，墨層薄，無需預凃紙，對紙張無特殊要求，四色印刷色域廣，可以選配7色（CMYK0GB）印刷，印刷質量接近膠印水平。2017年中或年底可以正式推向市場。高寶公司單張噴墨數字印刷機是VariJET106，該機主要針對包裝市場而開發，不久后將進入市場。該機采用UV墨水；最大印刷紙張750mmx1060mm；印刷分辨率有二種，分別為600dpix360dpi、600dpix600dpi、600dpix1200dpi；最髙印刷速度4500張／小時。
2．卷筒噴墨數字印刷機
惠普卷筒噴墨印刷機采用熱泡噴墨印刷技術。T490HD彩色雙面印刷機和T490MHD單色雙面印刷機，最高速度1000英尺／分鐘，高質量模式下印刷速度500英尺／分鐘；每英寸有2400個噴嘴；圖像過度平滑，具有膠印的質量水平；可印刷涂布和非涂布膠印紙張；可以選配擴展的數字前端和干燥及印后裝置。T240HD彩色數字印刷機：卷筒紙幅寬22吋，最高速度500英尺／分鐘，高質量模式下印刷速度250英尺／分鐘；噴頭每英寸有2400個噴嘴；圖像過度平滑，具有膠印的質量水平；可印刷涂布和非涂布膠印紙張；可以選配擴展的數字前端和干燥及以印后裝置。T1100S數字印刷機是一款應用于瓦楞紙預印的超寬幅彩色噴墨印刷機。其承印卷筒紙張的最寬幅寬達2．8米，印刷速度為183米／分鐘。理光公司展出RICOHProVC60000卷筒噴墨印刷機。采用新一代按需噴墨頭和高密度顔料墨水，印刷分辨率可達1200dpix1200dpi，噴墨墨滴可變，印刷質量更髙；在線涂布使印刷介質更廣泛。采用先進的、開放的標準數字前端（DFE），并配備有先進的色彩管理軟件，配備有印后在線裁切、成品堆疊輸出等。柯達高速卷筒噴墨印刷機主要包括鼎盛1000、鼎盛5000XIi和鼎盛6000C。其中，鼎盛1000為單色噴墨印刷機，而鼎盛5000XLi和鼎盛6000C為4色噴墨印刷機。均采用本公司生產的連續噴墨頭，水性墨水。鼎盛1000單色噴墨印刷機，卷筒紙寬度203￣648mm，厚度45－175g／m2；最高印刷速度200米／分鐘。鼎盛5000XLi噴墨數字印刷機，卷筒紙寬度330￣648mm，厚度45￣300g／m2；最高印刷速度200米／分鐘。鼎盛6000C噴墨數字印刷機，卷筒紙寬度203￣648mm，厚度42￣270g／m2；最高印刷速度300米／分鐘。3．蘭達納米數字膠印機druPa2012蘭達推出了納米數字印刷技術的概念機，在業界引起轟動。drupa2016上，大家終于看到了蘭達納米數字印刷機的印刷演示，拿到了印刷樣張。這說明蘭達納米印刷技術已經趨于成熟。蘭達納米數字印刷技術的基本特征是：采用納米水性油墨；利用噴墨方式在轉印橡皮布帶上噴墨成像（制版）；圖像油墨在轉印橡皮布帶上被加熱干燥（水分蒸發，油墨成粘稠膠狀墨膜）；在一定壓力之下，橡皮布帶上圖像轉印到承印物上。因此，蘭達納米數字印刷技術的本質是噴墨制版與膠印印刷的融合。所以，蘭達納米數字印刷機名副其實的應該稱為蘭達納米數字膠印機。它與將油墨直接噴到承印物上的噴墨印刷技術是有本質區別的。
三、噴墨數字印刷技術的特點和市場定位
1．噴墨印刷的分類
噴墨印刷的分類有多種方式。按成色（型）劑類型可以分為液體成色（型）劑噴墨印刷和固體（色粉）成色（型）劑噴墨印刷兩大類。通常液體成色（型）劑噴墨印刷稱為噴墨印刷，而固體（色粉）成色（型）劑噴墨印刷稱為噴射印？L噴射印刷的固體（色粉）成色（型）劑可以直接噴射到承印物上，也可以先融化后再噴射。液體成色（型）劑即液體油墨又分為UV油墨和水性油墨兩大類。按噴墨方式可以分為連續噴墨和按需噴墨兩類。連續噴墨又分為二值偏轉噴墨、多值偏轉噴墨、赫茲偏轉噴墨、微粒偏轉噴墨等。按需噴墨又分為熱泡按需噴墨、壓電按需噴墨、靜電按需噴墨、相變按需噴墨等。按印刷色彩可分為黑白噴墨印刷和彩色噴墨印刷。按油墨轉移方式可分為油墨直接噴到承印物印刷和油墨經過橡皮布轉印印刷。按油墨的固化方式可分為反應固化和非反應固化兩大類。
2．噴墨數字印刷技術的特點和市場定位
UV噴墨打印具有3點優勢，一是環保，無毒害，可以廣泛用于食品、醫藥、日化等領域；二是介質適應性好，能在各種紙、薄膜上成像，滿足標簽、包裝印刷領域介質適應性廣的實際需要；三是一次固化成型，工序簡單，無須額外處理。由于UV噴墨打印的優勢，推廣UV噴墨打印在包裝印刷領域的應用，可實現包裝印刷產品個性化、增值化和介質多元化。本文主要介紹UV平板噴墨打印技術在包裝印刷上的應用。
UV平板噴墨打印技術可適用的材料
由于UV墨水可以在沒有涂布材料表面的優異附著能力，以及完全靜止的打印方式而產生的高精度和多次重復的打印能力，UV平板噴墨打印帶來了材料多樣性和工藝多樣性的多種應用優勢，表1列出了UV平板噴墨打印常見打印材料清單。
源于對打印材料廣泛的適用性，UV平板噴墨打印技術適合在最終印刷實際材料上直接打印，避免了先印刷后裱紙的繁瑣工藝，也可用于多種生產材料上的合同打樣或小批量、個性化生產。例如可在手機外殼、筆記本外殼直接打印裝飾圖案，實現個性化印刷；可面向超市、賣場、展會等展示行業，在不同材質上直接打印和加工展板；可建筑玻璃、瓷磚、大理石等裝飾和裝潢材料的直接打印圖案等。
UV平板噴墨打印技術在包裝印刷領域的應用
1.為絲網印刷打樣或在短版印刷上替代絲網印刷
在傳統印刷中，絲網印刷由于其材料選擇范圍廣，可以實現在膠片、特種紙、玻璃、金屬等多種柔性、剛性介質上的印刷。但與UV噴墨打印比較，傳統絲網工藝工序復雜，初始化成本高，此外還存在幾點技術弊端：網點變形較嚴重，不適合漸變色印刷；套印精度差，圖像不宜太精細；以專色實地為主，對色數有限制。
UV噴墨打印工藝，適用介質廣泛，具有替代絲網印刷打印能力，且相對于傳統絲網印刷，有以下優勢：工序簡單，生產周期短；沒有初始成本，適用于小批量甚至單張印刷；套印準確，可實現圖像過渡，版面生動；沒有專色限制。
2.實現包裝產品快速打樣和小批量生產
目前國內客戶對于包裝和展示用品的打樣，從成本角度講一般采取先打印在不干膠或者涂布紙上，再貼裱在最終結構材料上形成展示樣。有些客戶對于樣品要求嚴格，在進行盒型打樣后，還需要通過外發印刷的方式，進行印刷打樣，中間審核交接環節多，結案效率低、成本高，如表2所示。
UV平板噴墨打印能力，可為包裝設計提供一站式解決方案，不再通過外發印刷的方式，無論是在效率上還是成本上都有大幅度提升空間。集成數字切割機，在包裝材料上使用UV平板噴墨打印機打印后，可以直接采用數字切割的方式獲得最終包裝和展示產品。包裝創意的項目需要長時間外發等待的加工局面得以改變，可在一天內快速實現打樣，可進行多次修改，最終快速結案。有些UV平板噴墨打印機帶有白墨和上光墨水（如佳能奧西460GT），可實現白墨和局部上光工藝，實現一體化打印。
總的來說，相對于傳統包裝打樣方式，UV平板噴墨打印加數字切割的打樣方式有以下幾個優勢：
①可以實現透明材料和帶有紋理的材料上直接打印；
②不依賴員工裱紙技能，不會產生廢品；
③不需要冷裱機；
④生產效率更高。
UV平板噴墨打印對于常規卡紙的色彩打樣已完全能符合標準要求，但對于某些印刷材料和印刷方式，如鐳射紙和銀卡紙、透視PET、牛皮卡紙等，關于紙張特征和色彩表現還沒有標準，如何使色彩表現穩定有待進一步研究解決。
走近柔性印刷電子噴墨技術
柔性印刷電子噴墨技術是一種將導電線路打印在酚醛樹脂、環氧樹脂等基材上的技術，也被稱為全印制電子技術。這種技術適合制作柔性異形線路板、普通線路板、光伏電玻璃、PCB、LCD等。
“柔性”在這里有雙解，一是指柔性介質；二是指與傳統的PCB相比，不需要大批量生產，可以利用噴墨技術特點按需進行小批量生產。與常規印刷導電線路的工藝相比，利用柔性印刷電子噴墨技術制備導電線路的工藝方法具有制造速度快、環境友好、工藝簡單、成本低以及功能多樣化等優點。柔性印刷電子噴墨技術不僅可以使用導電墨水（如納米銀）制備線路板，亦可以利用特殊的半導體、碳、硅等各種介質制備電阻、電容、電感、電池、晶體管乃至于集成電路，而這一切都可以通過打印的方式在一定的介質上完成，大大提高了生產效率和降低了生產成本。
柔性印刷電子噴墨設備的構成與工作原理
柔性印刷電子噴墨設備由機械系統、驅動系統、運動控制系統和視覺檢測系統（可選）等構成，如圖1所示。具體來說，柔性印刷電子噴墨系統包括1個或1組噴頭、噴頭控制板卡、數據處理運動控制卡、PC機、介質放置平臺、墨路系統、噴頭架及噴頭架運動系統等裝置，如圖2所示。具體實現方式為：根據PC機中繪制的需要打印的電路圖，噴頭控制板卡控制1個或1組噴頭噴出特制的墨水，并通過噴頭架的運動，在介質上印制精密電路。
1.主控系統
柔性印刷電子噴墨設備要實現高速、高分辨率等性能指標，主控系統是關鍵。由于噴墨設備的噴頭較多，數據傳送速率較快，傳送量大，因此，主控系統的數據傳輸和數據處理設計是主控系統設計的要點。圖3的虛線框內是主控系統，主控系統通過IIC總線與控制模塊相連，由嵌入式處理系統（MPC8548E）、USB接口電路、數據緩存、CPLD噴頭與控制電路以及噴頭數據總線驅動組成。
當計算機通過RIP程序啟動噴印命令時，該命令首先通過USB接口電路的命令通道，由串口傳送到控制器MPC8548E中，MPC8548E的主控程序對命令進行分析，通過IIC總線將命令送到各控制模塊，完成對介質厚度的監測、噴頭上下位置的調整、控制噴頭小車的X和Y方向運動等。當噴墨設備完成初始設置后，RIP傳送數據到MPC8548E，MPC8548E的主控程序根據所需打印的長度，設置噴頭小車電機的行走距離及其可噴繪區域，USB接口電路啟動數據傳輸，接收RIP的圖像點陣數據，對數據緩存進行填充，當數據緩存填充滿后，USB接口電路發送指令到MPC8548E，啟動CPLD噴頭與控制電路中的噴頭控制狀態系統和噴頭小車電機，當噴頭小車行走穩定后，發出噴墨脈沖及使能信號，噴頭控制狀態系統從數據緩存中讀取數據，寫入到每個噴頭中，控制其進行噴墨操作。
2.供墨系統
（1）供墨系統分析
供墨系統是噴墨設備不可或缺的重要組成部分，良好的供墨系統是噴墨設備實現高質量與高可靠性的重要保證。噴頭的屬性各異，其需要配合使用特定性能的墨水，并設置合理的墨流負壓。同時，墨水作為一種化學物質，其特性會隨著噴墨設備的環境及工作狀態的變化而發生相應改變。這就需要設計開發一種獨立工作的機電一體化供墨系統，通過對油墨特性及供墨流的控制，配合噴頭優質高效地完成打印任務。
墨水的黏度及表面張力對打印墨滴成型有很大影響。其中，墨水表面張力受環境溫度變化影響不大，而墨水黏度卻隨著溫度變化有較大的波動，對打印工作有較大影響。因此，對于供墨系統而言，控制墨水黏度是主要任務之一。墨水黏度與溫度呈負對應關系，特定的溫度范圍決定了墨水的黏度范圍。對打印工作來說，不同的噴頭對應著不同的最佳墨水黏度，而墨水黏度又與溫度相關。因此，通過控制墨水溫度，能夠有效地控制墨水黏度。墨水溫度主要受季節和早晚溫差影響，特別是低溫墨水的高黏度對噴頭影響較大，易造成堵頭故障，不僅會造成打印中斷，而且清洗噴頭會造成大量時間和墨水的損失。
此外，供墨負壓不足會造成漏墨、白線等現象，而過大又會降低噴射速度甚至噴射不暢，造成墨點不飽滿，打印圖像邊線不完整，圖面殘破等。因此，控制供墨負壓也是供墨系統的主要任務之一。供墨負壓一般采用負壓泵供給和高差負壓供給兩種方法。其中，前者通過負壓泵的控制能夠提供穩定準確的負壓，但是需要負壓傳感器、負壓泵等額外組件，會增加設備成本及結構復雜性。
（2）供墨系統結構設計
供墨系統由主墨盒、次級墨盒、墨泵、過濾器以及檢測反饋控制系統等組成，如圖4所示。小容量的次級墨盒儲存少量過濾后的墨水，并用指定壓力為噴頭提供墨流。隨著次級墨盒里的墨水被消耗，墨泵從主墨盒中抽取墨水，并通過過濾器補充次級墨盒里的墨水。檢測反饋控制系統包括次級墨盒內的液壓傳感器與溫度傳感器，主墨盒內的液位開關以及系統控制面板等部件，其通過檢測反饋控制系統內的傳感器，反饋墨水溫度及墨盒內液位等信息給系統控制面板。系統控制面板根據設定的程序對所采集的數據進行分析處理，產生對加熱片及墨泵的開關控制信號，以此控制供墨系統內的墨水溫度、調節噴頭負壓以及保證墨盒內墨水容量適宜當前打印工作需求。
3.噴頭控制與輔助電路
CPLD噴頭與控制電路包括以下模塊：寄存器組，用于存儲控制器發送過來的命令以及外部I/O數據與狀態；譯碼器，完成對寄存器的地址編碼與片選；數據包計數器，完成包計數與點計數，當噴頭每個點的數據傳送到噴頭后，包計數歸零，同時發送請求中斷；噴頭控制狀態系統，完成噴頭數據的傳送，控制噴頭噴墨；I/O端口，完成一些繼電器的控制、狀態檢測等。
噴頭的每個噴嘴的腔室都被相互獨立的壓電陶瓷包裹，通過圖文數據激勵觸發脈沖電壓來控制噴頭是否噴墨，通過施加在壓電陶瓷上的脈沖電壓控制噴頭噴墨的量。在噴墨打印控制軟件界面上，可通過“圖片路徑”選擇需要打印的圖像，“噴頭/噴孔選擇”選擇需要打開的噴嘴，“波形設置”設置噴頭的打印波形。計算機通過網口通信把選擇的數據發送到CPLD噴頭與控制電路中，然后被轉換成電平信號發送到脈沖電源中，在需要打印時，觸發脈沖波形，噴嘴實現噴墨；在不需要打印時，不觸發脈沖波形，噴嘴不噴墨。
4.介質烘干技術
作為介質放置和輸送平臺，介質放置平臺應適合平板介質和柔性介質。為了使墨水充分干燥，保證其有效的導電率等關鍵指標，通常采用對介質底部基材進行加熱的技術與方法，加熱溫度控制在100～160℃。為了保證基材恒溫加熱，應采用溫控系統，以保證溫度合適。
柔性印刷電子噴墨技術使用的墨水
柔性印刷電子噴墨技術使用的是一種具有導電特性的特種墨水，其通常由導電銀等構成。對于噴墨系統來說，當選定噴頭之后，墨水為適應噴頭，通常需要考慮導電率、黏度、最大顆粒、張力、穩定性和pH值等參數。表1為不同與噴頭相對應的墨水特性。由此可見，墨水指標必須與噴頭性能相適應，才能使整個系統運行良好。
對于柔性印刷電子噴墨技術而言，納米導電銀墨水是最基本的墨水。如果能夠配合研制出合適的硅、鍺、硒、砷化鎵等半導體組成的墨水，就可以在任意介質上打印出電阻、電容、電感、半導體元器件、集成電路元器件。相信隨著材料科學的發展，這一天會離我們越來越近。
打印精度控制
柔性印刷電子噴墨技術的應用對象往往是一些異形柔性小型電路，因此對打印精度要求較高，一般的噴墨打印機不能保證其打印精度要求。要達到這個要求，通常可以采取以下方法。
1.選擇高精度噴頭
在選擇噴頭時，首先要考慮其墨道寬窄，以適合導電銀膠墨水、半導體類墨水等；其次，要根據打印介質、精度的要求，選擇適合的噴頭，以保證墨滴大小合適。
2.選擇合適的精細的墨水
墨水是由一些顆粒和液體組成的，顆粒的直徑和均勻性非常重要，其基本制作工藝為粉碎、研磨、攪拌等。墨水的研制與低成本的產業化始終是一個不可回避的問題。
3.保證X方向的運動精度
采用金屬光柵尺、直線電機代替傳統的塑料光柵尺和直線導軌，將會大大提到X方向的運動精度，使之由50～150μm提高到1～5μm。
噴墨印刷技術的發展始于20世紀70年代，興起于20世紀90年代，屬于數字印刷技術，擺脫了傳統印刷技術的繁雜工藝，是一種新興的印刷方式。與傳統印刷技術相比，噴墨印刷具有無版、響應速度快、一張起印、即時改變輸出信息等顯著優勢，是當前應用廣泛、靈活方便、經濟實用、發展快速的一種印刷技術；也是印刷行業發展的前沿領域，發展潛力巨大。
全球噴墨印刷設備行業目前處于一個快速發展的階段。噴墨技術在美國、歐洲和日本等地區起步較早，目前在這些地區應用較為廣泛，客戶對設備的性能、環保性要求都較高，市場增長也較為穩定。而在一些發展中國家，噴墨印刷技術起步較晚，目前正處于加速發展的階段，這些國家的客戶則更關注設備的性價比。
1.地域方面
國家經濟的快速發展，國內城鎮化的實施和房地產市場的不斷擴大，國內廣告噴墨印刷市場從省市級城市向縣級和重點鄉鎮擴展，從分散的點向連接的線和面轉化（如圖1），國際市場上從發達國家向發展中國家和欠發達國家擴展。
2.寬度方面
由于國內外噴繪介質生產能力的提升，眾多廠家除了可以生產1.8米、2.5米寬的介質外，還增加了3.2米和5米寬介質生產線，用于廣告標識裝飾業的寬幅面噴繪廣告將由較窄幅面多幅拼接，逐漸向較寬幅面一次成圖不需拼接轉化。圖2是國內某著名數字設備公司研制生產的5米超寬幅面噴繪機。
3.功能方面
隨著噴墨印刷水平的不斷提高，噴墨印刷的功能越來越多。主要有：
①超寬幅面不拼接。過去人們制作超寬面畫時采用拼接的方法，存在的缺點是有接縫，拼接處畫面有錯位，近距離觀看和背后打燈光時很不美觀。因此，對于重要的超寬畫面，人們都希望一次噴印不拼接。
②雙面鏡像噴印。對于背打光（又稱內打光）的畫面，一般用白色介質噴印。單面噴印時，由于介質本身白色的影響，背面燈光照射后，使得畫面發白，顏色不鮮艷。這種情況下，人們希望在介質的兩面都噴印，正面噴印正常畫面，背面噴印鏡像畫面，兩個畫面的疊加使畫面色彩飽滿艷麗。
③網格介質直接漏墨噴印。對于懸掛在戶外的畫面，當有較大的風力時，在畫面表面將形成很大的壓力，輕則使畫面本身撕毀損壞，重則使人身和財產造成傷害。人們制造出了具有很多孔洞的網格介質噴印這類畫面，風力可透過孔洞，使風力卸載和減壓，從而保護了畫面本身及周圍財產和人身的安全。噴印網格介質時，孔洞處的畫面需做漏墨處理或吸收。過去沒有或少有能夠直接漏墨噴印網格介質的設備，人們在網格介質的背面貼了一層背紙來吸收孔洞處多余的墨水，帶來的問題是介質成本的增加和背紙的浪費。直接漏墨噴印網格介質，符合節能環保的低碳理念，市場需求較大。
④平卷兩用。多數平臺式噴墨印刷機既可以印刷剛性平板類介質，也可以印刷柔性卷材類介質，做到了一機多用、一專多能。
⑤數字化、自動化、智能化。隨著計算機技術的快速發展，噴墨印刷技術的數字化、自動化、智能化程度越來越高。
4.行業方面
從廣告行業單一領域向建材、紡織、印刷、電子、家電、快印、圖文、婚紗攝影等工業民用多維領域滲透，如圖3。特別是在陶瓷印刷領域的應用，201 2年成為中國陶瓷噴墨印刷井噴式發展的一年。據《陶城報》報道，2012年初，我國陶瓷行業在線生產的陶瓷噴墨印刷機約140臺，到2012年底包括在安裝的已經有差不多800臺，正在使用的約600臺，2012年同比增長4倍多。陶瓷噴墨印刷設備每年將擁有30億～60億元的市場規模。
5.創新方面
國內外都有要一些公司利用噴墨技術實現了3D噴印成型，不久這項技術將會更加成熟。
國內噴墨印刷市場與國外的差距正在縮短
經過幾十年的技術積累，中國的噴墨印刷技術與世界先進技術的差距正在縮小，有些技術已經接近世界先進水平。過去我國的噴墨印刷技術主要是靠企業自身研發和發展的，逐漸形成了一定的規模。以后國家會加大政策支持和資金支持力度，必然會加快我國噴墨印刷技術向前發展的步伐。
我國噴墨印刷設備將趨向環保化、節能化、集成化、自動化、高速化、網絡化、信息化、遠程化，噴墨印刷企業將走向國際化。集團化、現代化，噴墨印刷工藝將實現多品種、小批量、一件起印、按需印刷、隨用隨印，噴墨印刷產品將實現個性化、自助化、時尚化，噴墨印刷技術的核心關鍵部件將實現國產化，噴墨印刷技術應用成本大幅度降低并應用到多個工業經濟領域，噴墨印刷技術將促進多個工業經濟領域的技術革命以及產品與工藝的升級換代。
我國的噴墨印刷技術水平能夠盡快趕上世界先進技術水平，部分技術將達到世界先進水平；我國的噴墨印刷技術將形成條或多條產業鏈，噴墨印刷產業將成為國民經濟不可或缺的重要組成部分。圖4為國內某公司為國外某公司研制的具有世界先進水平的皮帶型噴繪機。
噴墨印刷的應用和阻礙其發展的關鍵因素
2008年德魯巴展會的主題是“噴墨德魯巴”，2012年的德魯巴展會也被認為是“一場噴墨印刷的盛會”。相信下一屆德魯巴展會的主題肯定一如既往地以噴墨印刷為主題。在2012德魯巴上，蘭達公司的納米噴墨技術成為了最大亮點，蘭達公司已經與海德堡等幾家印刷巨頭簽訂了納米噴墨技術的轉讓合同。下屆德魯巴上這些印刷巨頭可能都將推出基于蘭達納米噴墨技術的成熟產品，其他非納米技術的噴墨印刷技術也會取得新的突破，基于電子油墨的靜電數字印刷技術將進一步成熟，傳統的印刷方式將“走向末路”。
1.噴墨印刷的廣泛應用
隨著噴墨印刷的應用范圍不斷拓展，噴墨印刷技術已廣泛涉足包裝標簽、紡織品、陶瓷等領域。首先筆者非常看好噴墨技術在陶瓷墻/地磚印刷領域的應用。陶瓷噴墨技術的先進性已經被認可，在國內外得到了廣泛應用。在陶瓷領域，噴墨印刷替代絲網印刷已經不是神話，不久之后在陶瓷墻/地磚領域，噴墨印刷技術將全面替代陶瓷墻地磚絲網印花。其次看好的是噴墨技術在紡織品印刷領域的應用。雖然目前應用范圍不大，但紡織噴墨印刷技術的快速發展，其具有環保、排放少、數字化、非接觸、無需套色、精度高、轉換周期短等特點，其綜合成本也會越來越低，不久將會被越來越多的有識之士認可和接受，因此紡織噴墨印刷的前景十分廣闊。再次是包裝標簽噴墨印刷將來會有一定的應用，近幾年與其他印刷方式并存，不會替代其他印刷方式。
2.阻礙噴墨印刷發展的關鍵因素
目前阻礙噴墨印刷發展、推廣及普及的關鍵因素有3個方面：一是噴墨印刷技術本身的先進性和穩定性；二是應用行業對噴墨印刷技術的認知和接受程度，包括對技術先進性的認知和對生產成本的認知；三是本地噴墨印刷設備制造企業的廣泛參與，噴墨印刷技術在陶瓷墻/地磚印刷中的應用就是例證。前幾年我國陶瓷噴墨印刷技術推廣緩慢，主要原因是陶瓷噴墨印刷技術本身存在一些瑕疵，陶瓷行業對噴墨印刷的認識不夠和沒有本地噴墨印刷企業參加。近幾年這些因素都解決了，所以噴墨印刷在陶瓷行業得到了井噴式的發展和應用。
噴墨印刷的發展趨勢和未來發展前景
1.噴墨印刷的發展趨勢
隨著技術的進步，噴墨打印頭會更加精細，但更精細的噴頭應用于些特別的場合，在大多數場合并不是越細越好。墨水的通用性和可替換性是個近期難以解決的難題，這是由墨水和承印物的特性決定的。隨著多種新型墨水的研制成功和技術的不斷進步，噴墨印刷會越來越多地應用于多個行業，除了上述陶瓷、紡織、標簽行業外，還會應用于玻璃、地板、PCB、可變數據、3D噴墨成型等行業，特別是在個性化、小批量的印刷領域，將會優先發展應用。
2.噴墨印刷的發展前景
噴墨印刷是一個朝陽產業，無論國內還是國外，未來發展前景非常喜人。
①噴墨印刷應用領域不斷擴大，下游市場需求不斷增長
噴墨印刷技術應用領域的擴大將會助推下游數字噴墨印刷的需求。據派諾國際集團（Pira International）統計，2010年全球印刷品的整體市場增長3%～4%。到2015年，數字印刷將從現在占總印刷市場的4%增加到14%，其中噴墨技術將占到數字印刷的一半；到2015年，全球數字噴墨印刷產值將達到624億歐元。我國數字噴墨印刷市場需求雖然滯后于歐美地區，但是近年發展速度加快，市場潛力巨大。圖5為全球噴墨印刷市場預測。
未來，所有印刷領域都將出現改進生產效率和印品質量、降低成本的活動，這將使得噴墨印刷替代部分絲網印刷、柔版印刷、凹版印刷和膠印等的市場。
②噴墨印刷設備向大規模生產型擴張
未來，隨著數字噴墨印刷設備的噴印速度的提高，噴頭陣列化應用技術的發展，噴印穩定性的提升和墨水工藝的改進，噴墨印刷有望在成本、速度和質量上不斷進步，替代部分傳統工業印刷的應用，更好地滿足各下游大批量生產應用的需求。如圖6為2003年與2013年工業噴墨印刷占噴墨印刷比重變化對比。
③環保噴墨印刷將成為未來主流
隨著人們環保意識的增長，環保印刷成為全球特別是北美和西歐一些市場較為成熟的地區的主流趨勢。今后，噴墨印刷技術涉及的領域不斷擴展，除了在噴印作業過程中要求噴印作業節能、作業環境無危害外，下游應用領域（如食品、飲料、醫藥和煙包等）的印品也需要符合低溶劑殘留。異味小、無毒、無污染的要求。未來噴墨印刷設備的設計將傾向于低能耗、簡化作業流程、降低作業有害氣體排放等方向。
隨著全球對環保、低碳要求的不斷提高，墨水的品種也受環保因素的影響。在世界發達國家于20世紀90年代前后通過了與環保相關的VOC（Volatile Organic Compounds-揮發性有機化合物）法律，其中對印刷過程和墨水產品的揮發性有機溶劑的排放作出限制性規定。我國在建設“資源節約型社會”和“環境友好型社會”的核心戰略發展目標下，也對墨水的制造過程及產品提出相應的環保技術要求。墨水也必將以使用弱溶劑、UV等環保型墨水為主。
④企業服務質量成為差異化競爭的關鍵
我國噴墨印刷設備的制造商有100多家，其中多數以生產低檔產品為主，大多數產品性能差異不大、產品同質化競爭明顯。噴墨印刷設備的應用不僅多元化、批量化、散點化，客戶對噴墨印刷設備的性能、穩定性、質量的要求也越來越高。下游用戶無論是中小型廣告、商業客戶，還是大型陶瓷磚、紡織等生產型企業客戶，購置相應的噴墨印刷設備的成本投入都相對較大，客戶在選擇設備時會反復比較。特別是在工業應用領域，設備連續使用時間長，相對于產品價格，客戶更加注重產品的穩定性。擁有過硬的產品質量和完善服務的設備制造商，將極大地減少客戶因設備故障而帶來的生產損失，減少維護成本，降低下游客戶的運營風險，從而為下游客戶創造更大的價值。
⑤行業集中度將不斷提高
