喷墨打印墨水的研究

Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ：Ｌ丝丛ｉ
Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ：上举筘
Ａｓｓｏｃｉａｔｅ ｐｒｏｆ．Ａｌ ｉ ＬＥＩ
Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ：！墨笠坠
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｉｎ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｆａｃｔ ｔｈａｔ ｍａｒｋｅｔ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｂｉｎｄｉｎｇ ｉｎｋ ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ ｗａｓ ｂａｄ，ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔｉｎｇ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｗｅｒｅ ｐｏｏｌ ｃｏｌｏｒ ｄｉｓｔｏｒｔｅｄ ｂａｄｌｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｗａｓ ｓｅｃｒｅｔ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｉｎｋ ｗｈｉｃｈ ｈａｄ
１．２喷墨印刷墨水的国内外发展现状
喷墨印刷是由计算机控制，墨水从喷嘴射到承印物上而获得文字和图象的一种无压印 刷。早在二十世纪四十年代末，美国人Ｃ．Ｈ．Ｒｉｃｈａｒｄｅ提出了喷墨印刷的设计方案，经过 多次研究，于二十世纪六十年代进入使用阶段，制造出初期的线条喷墨印刷机和印字机。 到Ｔ／Ｌ十年代，随着计算机应用的普及和信息高速公路的发展，喷墨印刷技术也得到了较 快的发展。喷墨印刷技术的原理决定了喷墨印刷需要有特殊的印刷装置，正是这种特殊的 印刷装置，要求喷墨印刷墨水要有独特的印刷适应性。在喷墨印刷的过程中，需要将直径 仅１微米左右的微小墨滴以３００００－－－５００００滴／秒的喷射速度从喷嘴中喷出，这就要求所用 的墨水必须具有低表面张力、低黏度、相对密度小、具有适当的电导性、干燥速度快，并 且基本上保持中性的ｐＨ值以避免对喷嘴的腐蚀等特点。因此，只有对喷墨印刷墨水的适 应性进行合理调整，才能使印刷时墨水不产生堵塞喷嘴，而且在承印物上能准确的形成所 需墨点的大小，以便构成清晰的图象ｎ¨。
关键词：喷墨打印；染料；表面活性剂；聚合物；耐光性
Ａｂｓ ｔｒａｃｔ
Ｔｉｔｌｅ：ＳＴＵＤＹ ＯＮ ＴＨＥ ＩＮＫ．ＪＥＴ ＰＲＩＮＴＩＮＧ ＩＮＫ
Ｍａｊｏｒ－Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｎａｍｅ：Ｄｉ ＬＵ
Ｓｕｐｅｒ、，－ＳＯｒ：Ｐ ｒｏｆ．Ｌａｊｕｎ ＦＥＮＧ
ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗａｔｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ：Ｔｈｅｉｒ ｃｏｌｏｒ ｄｅｎｓｉｔｙ ｗａｓ ｃｌｏｓｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ＤＩＹ ｉｎｋ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆｐｈｏｔｏｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ３～４ ｔｉｍｅｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｍａｒｋｅｔ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｂｉｎｄｉｎｇ ｉｎｋ．ａｎｄ
目前市场上大量使用的是水溶性染料型墨水，主要是由于其色彩艳丽、安全、环保、 造价低廉，但是存在耐光、耐水性差的缺点。随着用户对耐光、耐水性要求的提高，出现 了油溶性墨水，但油溶性墨水造成的环境污染和对用户身体健康的伤害、价格昂贵等限制 了油溶性墨水的应用。
日本最近又研制成功树脂颜料墨水，利用特殊的疏水树脂将每颗超微粒子颜料包裹， 当墨滴喷出时，颜料粒子渗透到纸张内部，树脂则覆盖在表面形成保护层，不但可以保护 墨滴由于毛细作用的干扰出现晕染现象，还可以抑制光线反射和散射，提高整体光泽感和 色彩再现能力。其打印的图片色彩更逼真鲜艳，防水、耐光性能也得到提高‘５１。
ｔｈｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｍａｒｋｅｔ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｂｉｎｇｄｉｎｇ ｉｎｋ．Ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ
ｌｉｑｕｉｄｉｔｙ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｍｉｓｓｉｏｎ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｗａｓ ｇｏｏｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｋ－ｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ；ｄｙｅ；ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ；ｐｏｌｙｍｅｒ；ｐｈｏｔｏｓｔａｂｉｌｉｔｙ
墨水的研制是一项系统工程，需要多方科技人员的协作。国际上著名的墨水生产厂家 都有自己的研究队伍，利用电化学方法研究颜料与聚合物之间的界面常数，使用计算机辅 助的方法进行墨水成分的设计，从分子的角度对试剂进行评估，利用组合化学的方法研究 墨水中大量分子的共同行为。
我国的墨水制造企业规模小，喷墨印刷技术的研究起步较晚，研究实力较弱，研发资 金投入不足，没有掌握高科技墨水的关键技术，许多难题难以解决，如颜料粒子的稳定性、 聚合物和表面活性剂的类型优选、墨水成分中的不同组分的不相容问题以及产品的耐光耐 水性等“１。彩色喷墨印刷墨水几乎依赖进口、价格相当高。这些无疑严重阻碍了我国喷墨 印刷行业的发展。
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独创性声明
秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我 个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所研究的工 作和成果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。
本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任
西安理工大学硕士学位论文
红３５ ０．３克或直接蓝８６ １．５克溶于含适量的水、二甘醇、Ｎ一甲基吡咯烷铜、多甘醇的 溶液中。当这两种墨水和纸接触时，能把加在纸表面上的填料介质溶解，纸浆露出后，墨 滴立即被吸收，所以干燥速度快，各个墨点能保持高度的圆度，可满足快速印刷要求‘１¨。
但是，由于墨水中染料是分子级的，所以当墨水被喷射到普通纸张类介质上以后，由 于普通纸张上布满了大量吸水性很强的纤维，而染料含有大量的亲水因子，两者结合，染 料分子就和溶剂一块渗透到纸张内部，墨水便会顺着纸纤维晕染开去，造成打印质量的下 降，同时染料墨水的耐光、耐水性能都较差。为此提出了改进染料结构的方法来提高墨水 耐光、耐水性能。例如将Ｃ．Ｉ．直接黄１５７和直接黑１６８的钠盐改为锂盐来提高其耐水性 能。有机颜料可以提供良好的耐水、耐光稳定性，并易得到较高的色密度和鲜艳的色光。 所以在上世纪８０年代中期，就有入开始研究用于彩色喷墨打印机的颜料型墨水。颜料型 墨水的主要问题是颜料的分散稳定性不好和颜料的粒度大以至不能够顺利喷射出来而堵 塞喷墨头“１。
导师签名：Ｚ丞轰’ 论文作者签名：强边：
夸乎年亏月ｆ厂日
１绪论
１绪论
１．１引言
印刷不仅是信息保存的一种方式，而且是科技进步的一种标志。随着个人计算机的飞 速发展和普及，数字印刷技术得到了迅猛地发展，尤其是喷墨印刷具有适应性广、高智能 化、成本低、无污染等优点，随着计算机控制技术与包装技术的不断发展而迅速发展起来， 并已得到了广泛地应用。但是，喷墨印刷用的墨水国内产品存在着表面张力大、黏度高、 堵塞喷头、色彩搭配不合理、颜色失真和容易褪色等问题，彩色喷墨墨水几乎全部依靠进 口，而据中国计算机行业协会的公布：我国每年的彩喷墨水这一项耗材市场额达百亿元， 而且还以每年２０％的速度增长［１－２１。针对这种情况，本课题以压电式和热泡式打印机为主 要的喷墨打印设备，通过测试市售原装墨水的表面张力、黏度、电导率、ｐＨ值等指标， 提出研制新型墨水的性能指标，在对染料、稀释剂、表面活性剂以及其他添加剂的理论分 析基础上，通过初选原材料和预试验确定墨水的配方，再通过正交试验优化配方。在上述 基础上，再通过添加聚合物，提高墨水的耐候性。通过本课题的研究，能够为喷墨印刷墨 水的国产化和进一步研究与开发喷墨墨水提供参考。
液式彩色喷墨印刷的墨水是在１９７４年德国一家公司首先推出的，其配方如下：某种 染料４．５克、水１６１ｍｌ、聚乙二醇ｌＯｍｌ。这之后，各大公司加快了对墨水的研究，如美国 的ＩＢＭ公司、日本的富士公司等都做了不少的工作。特别是到了１９８２年日本Ｃａｎｏｎ公司 的气泡式喷墨打印机问世以后，关于墨水的开发研究工作更为迅速１３１。Ｃａｎｏｎ公司首先推 出了一种适合于气泡式喷墨打印机的墨水，其配方如下：某种染料５克、水６０克、甲醇 胺３５克。此种墨水有良好的贮存稳定性以及很好的间歇和连续打印性能。此时，各大公 司也开始对墨水的配方加以改进。例如Ｅｐｓｏｎ公司开发了一种墨水，配方如下：Ｃ．Ｉ．酸性
论文作者签名： 强鎏．么 猡孑年弓月西日
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本人 牝在导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩，
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西安理工大学 硕士学位论文 喷墨打印墨水的研究 姓名：陆迪 申请学位级别：硕士 专业：材料科学与工程 指导教师：冯拉俊;雷阿利
20080301
摘要
论文题目：喷墨打印墨水的研究 学科专业：材料科学与工程 研究生：陆迪 指导教师：冯拉俊教授
雷阿利副教授
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摘要
针对我国喷墨打印墨水打印连续性和耐候性差、色彩失真现象严重及配方参数保密的 现状，以满足现有打印机对墨水黏度和表面张力的要求，研制出耐候性优、色彩逼真的高 清晰喷墨打印墨水的配方，为喷墨打印墨水的适配性提供研究基础、为进一步工业彩喷提 供耐候性墨水基础数据为目的；运用正交试验的方法，研制出了适合现有打印机的喷墨墨 水，检测了研制出的墨水表面张力、黏度和吸光度，本文研制的喷墨墨水的表面张力、黏 度和吸光度与市售原装墨水相近；分析了表面活性剂及聚合物对墨水表面张力、黏度和吸 光度的影响机理，表面活性剂主要改变墨水的表面张力，而聚合物不仅改变墨水的黏度， 也对墨水的表面张力有一定的影响，而且对墨水的抗紫外线有较大的辅助作用。利用研制 的四色墨水打印成照片，与市售原装墨水的打印照片进行了色密度的比较和耐候性的比 较，色密度二者相近，而耐光性比市售原装的高出３～４倍，耐水性优于市售原装，研制 墨水的打印流畅性及间歇打印性良好。
ｈｉｇｈ ｒｅａｌｉｓｔｉｃ ｃｏｌｏｒ ａｎｄ ｈｉｇｈ ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓａｔｉｓｆｙｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｒｅｑｕｅｓｔ ｏｆ