第二节 荧光油墨印刷工艺

　　荧光油墨是现代包装防伪印刷中应用比较广泛的油墨之一，适用于公文、有价证券、证件和高级烟、酒、药品、化妆品等名牌商品包装印刷。在我国、韩国的某些纸币上也应用了荧光防伪技术。

　　荧光油墨中主要成分是荧光颜料，荧光颜料属功能性发光颜料，这类颜料与一般颜料的区别在于，当然来光（含紫外光）照射时，能吸收一定形态的能，不转化成热能，而是激发光子，以低可见光形式将吸收的能量释放出来，从而产生不同色相的荧光现象。不同色光结合形成异常鲜艳的色彩，而当光停止照射后，发光现象即消失，为此称谓荧光颜料。荧光颜料与高分子树脂连结料、溶剂和助剂复配经研磨可制得荧光油墨，并可用网印版、凹版或胶版等印刷方式。

一、产生荧光、蓄光的原因与荧光颜料的分类

　　（一）光与物质颜色的关系

　　当一束光同一块部分透明物质发生相互作用时，我们跟踪光束的路径，主要发生反射、吸收和透射。如图4－6所示。



图4－6 一束光通过一块透明物质的路径

　　（1）反射 入射光的一部分在A处发生两种反射。如果表面十分光滑，于是发生镜反射，入射角等于反射角；如果表面具有某种粗糙程度，还会从表面上散射出一些漫反射的光。这种漫反射的光来自同物体的更为密切的相互作用，比起镜反射光来能展现出更强的颜色。其结果对于光泽高的墨膜，当对着光来看时，在光的炫耀中像是失掉其颜色似的。

　　有些物质通过光反射能产生色感。它包括各种颜料、金属粉、珠光颜料等。如果在涂料中加入玻璃微珠控制光的反射，则可制成回归反射油墨。而液晶显示油墨，则是利用温度、电场等外界条件产生的颜色变化。

　　（2）吸收 在图4－6中的A处，不反射的或不散射的光便进入了物体，某些被吸收的光转化为热能，某些光在物体内部发生散射，有的物质能使吸收的光能在可见光范围内再辐射，这种现象则为荧光蓄光。这种荧光过程会具有颜色。

　　某些光可能在B处和内反射，而残余的光透射出来。

　　（3）透射 当光束进入或离开透明物体（如图4－6中的A处和B处）时，往往有某种程度的偏转，它由两种介质之间的折射率之差所控制，并且也随入射角而变。当光通过物质时，速度有所减小，其数量取决于物质的性质以及波长（也就是颜色）。这在棱镜中便产生了色散。

　　（二）荧光颜料的分类

　　荧光颜料通常根据分子结构可分为无机荧光颜料和有机荧光颜料。

　　（1）有机荧光颜料 又称日光型荧光颜料。这种荧光颜料是由荧光染料（荧光体）充分分散于爱明、脆性树脂（载体）中而制得，颜色由荧光染料分子决定。当日光照射时，发射一种除普通颜色以外的高亮度可见光，这是由于其反射光数量增加，吸收日光中肉眼不能看见的紫外光线，把紫外短波变成肉眼可见的长波。紫外光含量愈多，它放出的荧光愈强，并通过适当掺合使用（注意荧光淬灭）或配以适量非荧光颜料，可得多种不同色调的荧光颜料。若无紫外光辐射，该颜料就为不呈荧光的普通色光颜料。

　　（2）无机荧光颜料 又称紫外光致荧光颜料。这种荧光颜料是由金属（锌、铬）硫化物或稀土氧化物与微量活性剂配合，经煅烧而成。无色或浅白色，只是在紫外光照射下，依颜料中金属和活化剂种类，含量的不同，而呈现出各种颜色的光谱。

二、荧光油墨

　　物质承受某种形式的能源剌激，将所吸收的能转变成热辐射以外的可见光的发光现象称为广义的荧光。将这种刺激隔离后仍然发出间断的光称为狭义的荧光，而停止刺激后仍然持续发光的现象称为磷光。
所谓荧光颜料，一般是使用上述狭义荧光体的某种有机荧光物。而使用磷光体中残余发光时间较长的物质所制得的颜料称为荧光涂料。



图4－7 日光荧光的说明

1－日光荧光色，红、橙 2－日光荧光色，荧光成分

3－日光荧光以，反射成分 4－普通色，红、橙

　　荧光颜料所使用的荧光物叫做日光荧光涂料颜料的有机物。如图4－7所示：1为在日光条件下看到的与荧光颜料所对应的颜色；2是在紫外光与短波可见光条件下所显示的荧光光谱；3是不掺杂荧光的纯粹的反射成分；4为几乎与这种荧光颜料同色的普通红橙反射光谱。4是普通色在入射光中吸收了特定部分，放出了光以外的其他热能，由反射而见到的颜色。荧光色是对入射光选择吸收后的反射光谱。4在具有较高转移强度的同,还吸收了入射光中可见光的能量，将热能以外的荧光进行再辐射，这种反射成分的波长范围与荧光成分的波长范围几乎是接近的。两种成分的结合，就可见到像1那样的有高峰分布的光谱。

　　日光荧光颜料，主要是染有荧光染料的合成树脂固溶体。荧光染料一般是在稀溶液条件下才能发出荧光，随浓度升高荧光强度增大，达到一定浓度以上时荧光强度减弱。

　　作为荧光染料载体的合成树脂，通常使用聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、醇酸树脂、尿酸树脂、苯乙烯树脂及它们的共聚物等，作为荧光染料的是硫代亮黄色素FF、氟代金光绿、亮黄6G、若丹明B等。

　　荧光颜料的配方：

　　例1．醇酸树脂配方：　　　　例2．丙烯酸树脂配方：

　　醇酸树脂　　　　　　45份　　　　　　丙烯酸树脂　　　　　　22份

　　日光荧光颜料　　　　38份　　　　　　日光荧光颜料　　　　　8份

　　矿油酒精液　　　　　15份　　　　　　二甲苯　　　　　　　　20份

　　钴催干剂　　　　　　2份　　　　　　　矿油酒精液　　　　　　20份

　　荧光油墨配方中荧光颜料的含量越高，则其荧光效果也越好。这类颜料耐光性差，为了提高其耐光性，油墨配方中可加入2％－3％紫外线吸收剂。

　　以下举出一个柔性凸牌油墨的配方（此配方中无紫外线吸收剂）：

　　荧光颜料　　　　　　45％

　　乙酸正丙酯　　　　　27．5％

　　乙醇　　　　　　　　27．5％

　　由于配方不同，导致其颜料颗粒大小不一样，则适宜采用的印刷类型随荧光颜料颗粒大小不同而异，参见表4－3。

　　表4－3 颗粒大小与印刷类型的关系

颗粒尺寸／μm	用途
最大40～50；平均3．5	丝印油墨
最大10～15；平均2．5	凹印、柔性、凸印油墨

　　一般日光荧光颜料多数不耐酮、酯等极性溶剂和芳香族的苯、二甲苯，因而要用二甲苯以上的高沸点芳烃，像矿物松香水那样的脂肪烃成分的载体。如果要使用含有极性溶剂的载体制造涂料时，必须使用耐溶剂性好的日光荧光颜料。荧光颜料按其用途与使用方法以及耐光的必要性等方面可按表4－4所示，自由选择。

　　1．有机荧光颜料（日光荧光颜料）制法
大部分日光荧光颜料是以表4－4中的染料制造的，它们能将紫外光和短波长可见光改变成可见荧光。日光荧光在下午或日暮时更亮。

　　表4－4 荧光颜料类型

化学类别和名称	色相	化学类别和名称	色相
（夹）氧杂蒽 罗达明B（C．I．45170）	红相紫	氨基萘（酰）亚胺亮黄（C．I．溶剂黄44）	绿相黄
罗达明6GDN（C．I．45160）	蓝相玫瑰红	亮黄（C．I．溶剂黄44）	绿相黄
荧光素（C．I．45350）	绿相黄	亮黄FFA（C．I．52205）	绿相黄

　　一般的橙色颜料和日光荧光橙色颜料在白光下看起来，除了荧光颜料稍亮些外，基本上是相似的，但在蓝或绿光照射下，一般的橙色颜料就成了黑色（它们都不反射这些波长）。而荧光橙却呈亮橙色。

　　荧光染料只有在比较稀的溶液中才有荧光，超过一个适当的浓度后，由于分子碰撞，发射光的再吸收或其他过程而荧光会熄灭。如果从溶液状态变成有机玻璃或塑料固态时，荧光会得到增强。

　　一些主要的日光荧光颜料都是以染料的稀溶液加于三嗪改性的磺酰胺树脂中制备而成的。由甲苯磺酰胺一甲醛与三嗪如三聚氰胺或苯胍胺缩合而成的。

　　荧光颜料也可将荧光染料加于改性的甘油、苯二甲酸树脂或乙烯类树脂中制得。

　　表4－5所示为目前荧光颜料的种类及其主要用途。

　　表4－5 荧光颜料的种类和主要用途

树脂类型	颜料类型	用途
硝化棉	腊克	钓具、玩具
丙烯酸酯	腊克	飞机用、计算机用
聚氨酯	双组分常温固化型	要求有耐久性的钢结构物
氯化橡胶	常温固化型	船舶、大型钢结构物
蜜胺树脂	加热固化型	管路生产用
乳液	水性颜料	广告及一般用
丙烯酸酯	气溶胶	一般用
聚氯乙烯树脂	网印颜料	聚氯乙烯薄膜印刷
醇酸树脂	印刷油墨	纸张及其他物料印刷

　　荧光颜料的制造方法有多种，现将两种主要方法说明如下：

　　制法1：（美国专利2．809，954）：将360g混合的邻－和对－甲苯－磺酰树脂加热至125℃，然后加入78.4g未改性的三聚氰胺甲醛树脂，升温至150℃时，树脂溶液就透明了，然后加入染料（1.37g罗达明B，2.07g罗达明6GDN，4.12g亮黄6G－溶剂黄44），再升温至178℃，保持10min，然后倒出，冷却、粉碎。
制法2：（英国专利770．889）：将104份20．7％的丙烯腈含水分散体，用7份99．5％的冰醋酸酸化之。这种分散体中的树脂颗粒直径约为0.25μm，加入染料（0.125g罗达明6GDN，0.25g罗达明B，0.25g酸性黄73），在室温下搅拌2h，然后过滤、洗洒，以空气干燥之，成品颗粒直径约为127μm。

　　制备工艺如下：

　　制备该类荧光颜料就目前来看主要有块状树脂粉碎法、乳化聚合法和树脂析出法三种，见表4－6。由于块状树脂粉碎法制得的染色粉需经机械方法粉碎才能满足使用要求，这样就受到树脂本身硬度的影响，尽管可采用化合物改性的方法降低树脂的硬度，但在颗粒方面由于粉碎条件的限制，仍有呈色不均等不足之处，为此，选用乳化聚合法和树脂析出法这样的方法可避免上述不足，颗粒可达微米级粉体，并且操作简便，反应条件易控制。

　　表4－6 三种有机荧光颜料的制备方法比较

块状树脂粉碎法	乳化聚合法	树脂析出法
用荧光染料直接对树脂染色，而后将混合体粉碎，过筛	在树脂乳液聚合过程中或树脂分散液中，加入荧光颜料染色，然后过滤、干燥、粉碎	完全溶解的树脂液，使树脂粒子析出，同时加入荧光染料染色，而后过滤、干燥

　　工艺一：在搪瓷搅拌釜中，加入1份40％的甲醛和2－3份对苯磺酸胺，用碳酸钠溶液控制PH为7．5－8．0，升温至80℃，保温30min，然后外加2．5份甲醛液，控制PH为7．5－8．0，恒温反应60min。按要求颜色适当加入染料，在80℃条件下搅拌均匀后加入适量的10％醋酸溶液，搅拌均匀，过滤，水洗除去浮色，130℃±5℃烘干固化5h，取出粉碎至颗粒尺寸＜40目即可。

　　工艺二：在装有搅拌回流系统的反应釜中，加入水200份、TDI175份、乙醇372份、乳化剂42份、辛酸亚锡1．8份，常温下搅拌30min，然后加荧光染料，搅拌升温至115℃，恒温反应2h，再强烈搅拌破乳，降温、过滤、洗涤、干燥，粒径小于10μm。表4－7为一些荧光染料中调色时的例子。

　　表4－7 各种染料调色加入量（以1kg树脂计）

染料名称	红	黄	蓝	染料名称	红	黄	蓝
分散荧光黄 玫瑰精B 玫瑰红6GDN	135	450		盐基品蓝 BO 荧光增白剂DT	27		300 30

　　一般荧光颜料性能指标：

　　色相（与标准比较） 近似至相同

　　着色力（与标准比较） ＞95％

　　含水量 ＜5％

　　流动度 ≥30mm

　　粒度 6～18m

　　吸油率 ≤55％

　　水溶性 ＜1．2％

　　耐热性 160℃

　　耐酸碱性 4～5级

　　2．无机荧光颜料（紫外光激发显色）的制法

　　这类颜料的化学式为：nZnS_(1-n)·CdS:

　　A其中n为0.15～1.0，A（活性剂）为铜、银或锰，其量约为0.003%-～1.0%。

　　它们之间的特性差别主要是荧光的颜色、亮度以及颜料本身的色彩。如果铜作活化剂时，颜色可自深红至绿色，这随n（自0．5～1）而变化。用银作活化剂时，颜色可自深红至深蓝，这随n（自0．15～1．0）而变化。这种红比以铜活化的红亮度更大。用锰作活化剂时，荧光的颜色在黄、橙之间，它们与n无关，当n值高时，颜料的颜色比起以铜、银活化的仍是较浅，并带黄色荧光。

　　这类颜料本身在日光下是无色或浅白色的，但在紫外光激发下，却有很宽范围的闪光颜色。

　　这类颜料制法如下：

　　①将氧化锌或氧化镉溶于稀硫酸中；

　　②以分布沉淀法将溶液纯化，然后过滤；

　　③以硫化氢将硫化锌或硫化镉沉淀之，过滤；

　　④将滤饼放于原始罐中，加水冲洗；

　　⑤压滤，并冲洗之，然后干燥；

　　⑥与助熔盐和活化剂混合，干燥；

　　⑦置于坩埚中，煅烧；

　　⑧与水混合，过滤，洗涤；

　　⑨使再成糊状，进行表面处理，干燥，过筛。

　　这是一些基本的生产过程。颗粒大小可由助熔盐（如氯化钠、氯化钡、氯化镁等）的种类和数量、温度以及在1300～2000℃时的煅烧时间（1～2h）来控制。表面处理一般涂以硅酸盐或磷酸盐类物质，这有助于颜料的稳定及质量提高。

　　无机荧光颜料的技术指标：

　　外观　　　　　　浅色

　　密度　　　　　　4.1～4.6kg/m²

　　吸油度　　　　　13～35g/100g

　　颗粒尺寸　　　　＜10m

　　耐化学性　　　　优

　　3．荧光丝网印刷油墨配方　　　　单位：份

　　配方1：醇酸树脂　　　　45　　　　矿油酒精　　　　15

　　荧光颜料　　　　　　　32　　　　异辛酸稀土　　　　2

　　用于纸、金属表面印刷。

　　配方2：丙烯酸树脂　　　　25　　　　　　水　　　　　　68

　　　　　　增稠剂　　　　　0．8　　　　　日光荧光颜料 7～8

　　用于纺织品印刷。

　　配方3：醇溶性聚酰胺树　　　　　　胶质钙　　　　15～20

　　　　　脂液　　　　　　70～76　　复合溶剂　　适量

　　　　　荧光颜料　　　　12～18

　　用于 塑料、陶瓷印刷。

　　配方4：丙烯酸树脂　　　　22　　　　二甲苯　　　　25

　　　　　荧光颜料　　　　　38　　　　　乙醇　　　　20

　　用于皮革、纤维品印刷。

　　配方5：树脂版无色印油　　　　80～90　　　　撤粘剂　　　　适量

　　　　　　荧光颜料　　　　　　12～18　　　　醇酸树脂　　　　5

　　　　　　调墨油　　　　　　　3～6　　　　　白燥油　　　　适量

　　用于不干胶印刷。

　　配方6：7110T醇酸树脂　　　　60　　　　荧光颜料（紫外光照下录色）

　　　　　　油酸　　　　　　　　8　　　　　15

　　　　　　蓖麻油　　　　　　　10　　　　苯甲醇　　　12

　　　　　　耐晒大红　　　　　　2

　　颜料表现为红色，紫外光照下为黄色，如不加入耐晒大红，油墨表现无色，紫外光照下为绿色。

　　配方7：蓖麻油改性醇酸树脂　　　　100　　　　金光红C　　　　6～10

　　　　　　苯甲醇　　　　　　　　　　50　　　　荧光颜料（紫外光照下品红）

　　　　　　二缩三乙二醇　　　　　　　50　　　　15

　　　　　　正丁醇　　　　　　　　　　15

　　颜料表现无色，紫外光照下呈品红色。

　　主要用于纸张印刷和盖防伪油墨。

三、蓄光油墨

　　蓄光颜料为荧光油墨中的一种，蓄光颜料是用无机荧光物中具有磷光体效果的某些硫化锌／铜荧光物、硫化钙／铋荧光物等。（Zn,Cd）S/Cu为硫化锌镉的混晶，以铜作激活剂。CaS/Bi为在硫化钙中加少量作为激活剂的铋。蓄光油墨是将荧光物与载体相配合，在使用时再混合。无机荧光物是晶体发光的，如果加压使晶体碎裂将使发光亮度降低，所以不能使用滚磨等加工手段，而要将载体与荧光物在使用时混合。

　　蓄光颜料配方

　　ZnS/Cu荧光物　　　　52份　　　　　　醇酸树脂（50％）　　18份

　　硬脂酸铝　　　　　　2．4份　　　　　矿物松香水　　　　　27．6份

　　蓄光颜料按表4－8有从蓝到红的各种发光颜色。

　　表4－8 蓄光颜料用荧光体

荧光体	发光色	最大波长／μm	发光亮度b)/Lx	30min后的亮度c)／lx	2h后的亮度/Lx	5h后的亮度／Lx	残光类型
							初期亮度	残光时间
硫化钙a) CaS/Bi(Ca,Sr)S/Bi	蓝 淡蓝	450 460	0.30 0.35	0.025 0.025	0.006 0.006	0.002 0.002	低 低	长 长

荧光体	发光色	最大波长／μm	发光亮度b)/Lx	30min后的亮度c)／lx	2h后的亮度/Lx	5h后的亮度／Lx	残光类型
							初期亮度	残光时间
硫化锌d) ZnS/Cu (Zn,Cd)S/Cu (Zn,Cd)S/Cu (Zn,Cd)S/Cu	绿 黄 橙 赤橙	520 560 600 635	3.10 2.50 1.90 1.10	0.010 0.010 0.005 -	0.002 0.001 0.0007 -	0.001 0.0006 - -	高 高 低 低	较长 较长 短 短

　　注：a)CaS/Bi为在硫化中加少量作为激活剂的铋。

　　b)此时的发光亮度是在一定强度的墨光（主要是波长为354nm，实际上无可见光）下发光时的亮度。

　　c)所谓30min后的亮度是指在b)的激发态停止后（墨光灯光消失），经过30min后的亮度。2h后，5h后相同。

　　d)(Zn,Cd)S/Cu为硫化锌镉的混晶，以铜作激活剂。作为荧光体，其表现与Zn或Cd等元素的量无关。但和为激活的荧光体(Zn,Cd)S/Cu,当Cd增多，得到由黄至橙红的长波光。

四、印刷工艺特点

　　荧光油墨适于纸张类和乙烯类薄膜等的印刷。纸张类荧光油墨有氧化干燥型和蒸发干燥型两种。乙烯薄膜用荧光油墨为蒸发干燥型。

　　对于荧光、蓄光油墨，宜采用胶印、凹印、柔性版印刷以及丝网印刷等。大多数荧光油墨的流变特性呈仿塑性流动，粘度小，这些特性决定了其印刷工艺与普通油墨的印刷工艺有所不同。在进行丝网印刷时，要注意以下几点：

　　1）荧光油墨适合于200目以下的丝网；

　　2）印刷品的着墨量在50～60g/m²时，其发色和耐光性比较理想；

　　3）在承印物是透明物体时，应先印一次白色油墨，这样可提高荧光效果。

　　在进行平印时应注意到荧光墨粘度小，极易在印刷中引起乳化而产生浮脏或墨辊脱墨现象，特别是无色透明墨，需常检查以防脱墨后产生的漏印现象。此外，由于荧光油墨的流动度大，干燥较为缓慢，如果墨层较厚，印速快时墨未干燥而产生铺展造成糊版。所以印速不宜太快，墨斗给墨量宜相对少些。

　　另外，像无机荧光物等是晶体发光的，若压力过大，则会使晶体破裂从而使发光亮度降低。所以，在进地荧光、蓄光油墨印刷时，一般不采用凸版印刷；而在进行凹印、柔性版印刷时，除注意其粘性、连结料、干燥性等的特性外，还要注意其印刷压力的调节，不宜使印刷压力过大，从而影响印刷效果。

五、光致色变与荧光油墨的喷墨印刷工艺

　　喷墨印刷法是用电子控制一股高速微细墨滴，喷射到承印物表面上制成图像。其最大的特点在于它是非接触式无版成像印刷。喷墨印刷的简单结构图如图4－8下。



图4－8 喷墨印刷结构图

　　（一）喷墨印刷油墨

　　喷墨印刷所用的油墨必须具有适合喷墨印刷的某些特殊性能。如从印刷厂的角度考虑，印墨的粘度一定要低，并能导电，印墨里不能含有影响印刷或堵塞喷嘴的颗粒，停机后再次开机不至产生任何故障。从应用角度讲，印墨必须干燥快，在记录面是能准确形成所需点子的尺寸，以构成一幅清晰的图像。印墨要具有合适的色彩和足够的耐久性。如果某些部分是为了供计算机识读处理的，就要求所印刷的纸性代码具有良好的纸外吸收性能或在紫外线刺激下产生明亮荧光等特性，当光致色变材料应用到喷射油墨中时，应特别考虑到其粘合剂、溶剂、添加剂等问题，因为这些油墨的内在物质组成不同，也会引起光致色变材料发生反应：

　　喷墨印刷油墨的特性举例：

　　密度　　　　　　1.8～1.0kg/m³

　　表面张力　　　　(22～72)×10^-5N

　　粘度　　　　　　(1.5～3.0)×10^-3Pa·s

　　电阻率　　　　　100～500×/cm

　　干燥时间　　　　0.1～50s

　　颗粒尺寸　　　　＜0.1μm

　　（二）喷墨印刷方式

　　1．连续喷墨式－偏转墨滴印刷

　　连续喷墨式偏转墨滴印刷机构如图4－9所示。



图4－9 连续喷墨偏转墨滴印刷示意图

1－充电管道 2－偏转板 3－承印面 4－喷嘴 5－充电信号

　　装在左侧的喷嘴接收来自加压墨源的油墨，然后通过小孔将油墨喷向右侧的承印物。一个标准装置的油墨压力为276kPa,孔径为0.64mm，它产生一股速度为20.3m/s的墨流。除调节静态墨压产生的速度外，通过压电晶体产生的超声驱动信号，还能以高频率（标准的频率为66.00Hz）调节墨流速度。这种调节能使墨流“聚束”并形成墨滴。

　　印刷头通过两根软管与控制中心接通，其中一根软管接电子控制电路，另一根连接供墨管。来自加压墨源的油墨进入印刷头，经由喷嘴的小孔变成一股很细的墨流，这股墨流在充有高压的的金属软管里获得静电，并使喷出的油墨分离成单个的墨滴。

　　墨滴通过一个与墨滴运行方向垂直的高压偏转磁场，带电极少或不带电的墨滴不受电磁场的影响，直接穿过这个磁场进入油墨收集管，收集管接取墨滴，并将油墨送回供墨系统以供循环使用。

　　带电墨滴则向上偏转，越过收集管喷在承印面上形成一个印迹。喷墨印刷需要的最小电荷必须保证墨滴能越过油墨收集管。用这种方法描出的图形就如图4－10所示。



图4－10 文字形状

　　图中实点表示油墨液滴到达承印面的点，O表示应到达的液滴被油墨导管捕获。这种情况，重要的是带电电极的油墨飞行方向的厚度应比油墨液滴的间隔还要小，而且应使带电电压脉冲和油墨液滴的发射频度同步。如不这样，就不能控制油墨液滴形成图4－10那样的图形。

　　2．连续喷墨式－不偏转墨滴印刷



图4－11 连续喷墨不偏转墨滴印刷示意图

1－振动器 2－电磁场 3－偏极板 4－回墨系统

　　如图4－11所示，这种喷墨装置与上述喷墨装置基本相同，不同的是印刷的墨粒直线飞行，只能印在固定位置，所以这种装置采用多个喷嘴进行印刷。

　　3．连续喷墨式－无静电分裂的墨滴印刷

　　如图4－12所示，油墨仍由喷嘴连续喷但这种喷管孔径极小（10～15μm），喷出的印墨不需给予振动或静电就会自行分解成墨粒状，印刷须要的墨粒经遮蔽片后直到承印物上。不需要的墨粒在经过同电极的荷电环时，会感应上巨量静电荷而再次分裂形成墨雾，且失去飞行惯性，经遮蔽片后回收。



图4－12 连续喷墨无静电分裂墨滴印刷示意图

　　4．间歇喷墨式－静电拉引喷墨印刷

　　如图4－13所示，喷嘴中的印墨由供墨装置轻轻加压后在喷嘴处形成凸出的半月形，但不会喷出。在喷嘴交放一电极板，凸出的印墨在高压作用下，其表面张力被破坏，而以墨粒的形式被静电力“拉引”出来，这些印墨微粒在静电力作用下形成一定的运动速度，可通过上述几种方法完成印刷。



图4－13 间歇喷墨静电拉引喷墨印刷示意图

　　5．脉冲喷墨式－压电脉冲式加压喷墨印刷

　　这种印刷方式的喷墨是脉冲式的，喷出的印墨墨粒可用来形成图像。如图4－14所示，在喷嘴管外面，套有一压电传送管。



图4－14 脉冲式喷墨装置

1－印墨供应 2－喷嘴管 3－压电传输管 4－喷孔

　　当压电产生脉冲时，压电传送管发生变形而形成喷墨管的压力，喷墨管在压力的作用下挤出印墨而形成墨粒，并高速向前飞去，这些墨粒不带电荷，不需要偏转控制，而是任其射到承印物上而形成图像。

　　（三）喷墨印刷的特点与应用

　　喷墨印刷可直接与照排机、电子分色机以及各种图像处理机连接，因它的信息是存储于计算机里，由于计算机的兼容性，机器间的连接比较好处理，可使编辑与印刷直接联系起来。

　　喷墨印刷对承印物没什么特殊要求，既可以垂直墙壁、圆柱形罐头盒、凹凸不平的皱纹纸、普通纸、皮毛、丝绸、锡箔等柔性材料上，又可以在陶瓷、玻璃等易碎物以至鸡蛋壳、豆腐、蝴蝶翅膀上印刷。
喷墨印刷目前分辨力可达40线／mm，而照相制版可做到15～20线／mm，电分机可做到20～25线／mm，激光照排可做到25～30线／mm。

　　喷墨印刷生产成本低，减少了制版这一道工序，因此印刷周期可缩短10至20倍。同时印墨还可以回收循环使用。

　　喷墨印刷生产幅度大，可进行连续性图案印刷。

　　喷墨印刷机构简单、体积小、质量轻、速度高、噪音小、使用寿命长，同时安装方便，如同一张小办公桌，一人可搬动。喷头可上下左右在任何位置上安装使用，印刷速度接近轮转胶印机，见图4－15所示。



图4－15 用喷墨印刷方法进行数字印刷示意图

　　这种方式的印字速度是55～250字/s，实验速度可达750～1500字/s。下面我们将涉及到实用中的技术难点。

　　1．油墨喷嘴

　　油墨液滴的大小取决于喷嘴的直径，实验中可制作孔径为几微米的喷嘴，而实际上多使用80～100μm孔径的喷嘴。油墨液滴小的话，受空气阻力的影响，在油墨飞行方向的直角方向上强行加以弱气流，也会起到作用。

　　喷嘴的制造方法，在它和谐振的振子的搭配上有几种方式，图4－16是示意图。



图4－16 喷嘴构造之例

1－开孔部 2－喷嘴前端 3－喷嘴罩

　　喷嘴的断面形状及其材料质量很重要，即使孔径相同，流量也不同。流量也不同。喷嘴批量生产时的问题主要是这一点。其材料质量则要求对油墨和空气的化学稳定性好、机械强度高、有导电性等等。一般金属可以满足这些要求。

　　2．油墨的物理性能

　　喷嘴堵塞或粘脏是喷墨印刷机的致命弱点，它在很大程度上取决于过滤系统、喷嘴形状以及油墨粘度、流动性、干燥性等等。

　　3．油墨的液滴化

　　液滴化后的每一个油墨液滴的质量如果不同，则液滴的带电量和空气阻力不同，油墨液滴的偏转量也不均匀,这将造成图像粘脏和重影。因此，保证均匀的质量、均匀的液滴间隔是很重要的。

　　从喷嘴喷出的油墨，因其表面张力的缘故，在防开喷嘴一定距离时，自然液滴的偏转量也不均匀，这将造成图像粘脏和重影。因此，保证均匀的质量均匀的液滴间隔是很重要的。

　　从喷嘴喷出的油墨，因其表面张力的缘故，在离开喷嘴一定距离时，自然液滴化。若再加以电场，更会促进液滴化。但是这种方法中的油墨液滴化，当油墨压力、粘度等条件发生稍许变化时，液滴的状态也发生变化，因此持续保证均匀的油墨液滴就非常困难。对此，从喷嘴背后，沿轴向加以机械振动时，将能调整油墨的流速，从而得到均匀稳定的油墨液滴化过程。但即便是这种场合，若振子的振幅、油墨压力、喷嘴形状之中任何一种不适当，就将形成滴径不同的二次液滴，此点应予注意。

　　油墨液滴化的方法除上述之外，还有只在喷嘴前端油墨形成弯液面时加以压力，在喷嘴和对置电极间外加电压，用静电使油墨从喷嘴喷出并形成油墨液滴，再对油墨液滴进行控制的方法。这种方法为长时间均匀地保持油墨液滴直径所需的各种条件很严格。但它的特点是油墨的消耗量少，不需要设置捕获装置以使非图像部位不出现油墨。

　　4．扫描方式

　　和记录纸的移动方向相同的扫描方式是依靠记录纸的移送进行的，在和其成直角的方向上，把油墨液滴的带电量改变锯齿状，有一定电压的偏转电极扫描。此外还有一把带一定电量的油墨液滴用外加锯齿状电压的偏转电极沿X、Y两个方向扫描的方法。市面上销售的台式电子计算机附加的喷墨印刷油墨印字机多采用这种方法。

　　（四）彩色喷墨印刷

　　80年代初，三色喷墨印刷机进入市场，它能在7min印出560mm×864mm，分辨力为4．92/mm的印件。它用三原色印墨可印制多达4000种色调的图像，虽然印速较低，但适于地图测绘业和航测及卫星绘制工作使用。图4－17为一彩色喷墨装置原理示意图。



图4－17 彩色喷墨装置原理图

　　这种彩色喷墨装置的原稿扫描和分色部分的构造，与普通的电子分色机相似。不同点在于不是将各种颜色分别分出，而是把光电倍增管通过滤色镜接收到三色信号同时传给喷墨装置。喷墨装置根据各色信号进行四色喷墨动作，在喷墨装置的喷嘴上装配由高频电源刺激电压的变化，交替形成大颗粒和小颗粒。大颗粒印墨不适合印刷或记录使用，喷出后与那些和印刷记录图像无关的颗粒一起被直接回收；与记录图像有关的微粒则由记录信号充电而发生偏转打印到记录纸上。图像的深浅层次变化由单位面积内打印的微粒数来表现，色彩由按一定比例混合的三色印墨微粒来获得。

　　总之，喷墨印刷方式的有利点是：在常温下固定图像；受控制的油墨液滴的飞行距离长，能在曲面上印刷；不需要印刷过程就能从原稿直接复制；印刷速度快等。尤其是对与电子计算机有关的无压印刷的发展将起很大作用。

[时间：2001-08-08  作者：张逸新 唐正宁 钱军  来源：《防伪印刷》·第四章 光致色变与荧光油墨的印刷工艺]