[转帖]喷墨打印机的消耗品及辅助装置[译文]

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喷墨打印机的消耗品及辅助装置[译文]


喷墨打印机所选用的墨水、记录纸（打印纸）以及印字头的清洗密封装置和印字质量有着密切的关系，分析如下。

喷墨打印机所用的墨水和记录纸，都有严格的性能规格要求。尤其是墨水，这类似自来水钢笔所用墨水，不能随意更换不同规格的墨水。喷墨打印机使用的墨水性能，不论是液体的物理性能，还是对染料的性能要求都是很严格的。例如，对于可以补充墨水的容器，当墨水用完再加入不同规格的墨水或普通的墨水，会对喷墨系统造成致命的损害，甚至报废。随机式喷墨机构，一旦发生故障，一般都是不可修复的。墨水性能与喷墨印字机构，在很多参数上都是紧密配合的，因此对墨水性能的要求是特别严格的。

（1）墨水一般性能要求
1) 墨水所用的原料物质必需与印字机构相兼容；
2) 墨水在管道和喷嘴内不应有渗漏或沉积；
3) 不应含有颗粒或其它有害物质；
4) 在管道中不应干涸；
5) 应能适应在-25C～+70C温度范围内存放；
6) 0C～40C温度范围内应符合规定的浓度、粘度及表面张力值；
7) 不应有悬浮分离物质；
8) 不应含有细菌，且不能使细菌生长或繁殖。

（2）气泡式喷墨机构对墨水性能的要求
①墨水的清洁度应能生成规定的气泡而不产生渗漏或沉积现象；
②在温度高达350C的短周期内应具备一定的电阻值。

（3）在对纸的影响方面对墨水的要求
①使用标准的无涂层的办公用纸，应能产生最佳的印字质量；
②应具有快速干燥性能，尤其用于彩色印刷更应强调这一性能；
③用于专门的应用目的，应能提供最大的对比度和最佳的染料显色性能；
④印字结果不应产生模糊的边缘；
⑤应具有防水、不退色和不可擦除的性能。

（4）其它要求
①墨水必须具备无毒性能；
②化学性能应呈中性；
③不可燃性能。

根据喷墨打印机对墨水性能的要求，设计喷墨系统时，必需考虑墨水的物理参数。

（5）墨水物理性能

1) 粘度．这是表示墨水浓度的一个参数，其变化范围应控制在1～2O厘泊（Cent1Posc）间（纯水的浓度为1厘泊）。为保持墨水的湿润性能，根据下述两个原因，在墨水中应含有规定量的甘醇和甘油。其一，是为阻止蒸发，这样可以限制墨水起硬壳阻塞管道和喷嘴。其二，保持一定的浓度，并能在供墨系统中产生最佳的动态流动性能。
2) 表面张力：表面张力会影响每个墨滴的扩散或弹性，并且可以从下述的两个方面改善这一参数。第一，确定最佳的表面张力（纯水的表面张力约为72X1O-5N）以保持每个墨滴的形状尺寸和相互间的间距。第二，通过改变表面张力，可以控制墨滴在记录媒体上的扩散性能，但改变表面张力又会影响到最终的印字质量。
3) 介电性能：用于连续式喷墨技术的墨水，为使其能充上电荷必须具有导电性能。在有些连续式喷墨系统中，充电的墨滴直接飞行到记录媒体表面，生成记录图像部分。相反，在另一些连续式喷墨系统中，被充电的墨滴不参与记录，变成废墨水或进入再循环装置，而未被充电的墨滴参与记录，生成图像。
4) 光学密度：这是测量墨的颜色深浅或暗度的一个参数。喷墨印字技术用墨（含水性、油性、石蜡或固态墨）的光学密度，是以墨中含染料的百分比计算的，因墨的形态不同各种墨的光学密度也各异，并有很大的差别。
5) 三色值：这是一个测量彩色墨的色彩、色相和色调的参数值。调整这一参数值，可使彩负暗里印车机每次运转均能获得相同的彩色印刷质量，以保证输出效呆有好的一致性。
6) PH值：pH（Potential of hydrogen）氢离子浓度倒数的对数，pH—log10（1/[H]+j）值是一个规定的常量，以防止从溶液中沉淀出染料，并预防墨水对供墨系统任一部分的腐蚀。

墨水规定使用的成分，都应保持一种基本参数，并应经过测试证实，所有物质性能必须相兼容，这样才能防止墨水中的某种成分与另一种成分起反应。另外，测试必需确保墨水成分不应与印字机供墨系统中任一部分起反应作用。例如，供墨系统最常用的材料是塑料和不锈钢， 墨水或染料不能与其有反应作用。但是，喷墨打印机中实际使用的墨水可能与青铜或铜起反 应。

应该强调指出，墨水中出现沉淀物可能会堵塞细微的喷嘴，造成致命的危害，使打印机不 能执行印字输出功能。此外，根据对某些喷墨打印机所用墨水的严格测试，发现某些墨水中含 有致癌物质或其它有害物质。因此，要求开发墨水的化学工作者开发的墨水不仅符合打印机的．各种要求，而更重要的是不应含有对人身有害的物质，应满足卫生保健要求。

（6）墨水的干燥性能

墨水在纸表面渗透表层不很深的状态下，印字结果具有防水性能，无模糊现象，又能很快 地干燥。要满足这种性能要求，并非易事。如果墨水干燥性能不好，就会对印字质量有严重的 影响，如发生对比度降低，每个墨滴的边缘模糊现象等。为提高印字质量，解决这些技术问题， 不同的厂商采取不同的措施，即各有各B的技术进行。

例如，EPSON公司为使墨水能很快干燥，选用了活性很强的高碱性墨水，但只能按规定 使用少数几种型号的记录纸，才能获得最佳印字质量。HP公司为保证印字质量，印字后采用 很慢的输纸速度，并使印字后的记录纸在接纸盘内保持一定的时间，以便能有足够的时间使 墨水干燥。Canon公司则采取其它措施保证印字质量，如 BJ13O印字机采用对记录纸加热的方 法，以使水性墨水中所含的水份能很快地蒸发。这些具体措施没有一种方法能完全解决包括图 形、图像的印字质量问题，尤其是对于采用普通纸工作的彩色喷墨打印机，保证印字质量的问题更为突出。

Dataproducts的喷墨打印机，采用与众不同的液体蜡质墨水的原因，就是为了克服上述问题。因为这种墨水在常态的冷却状态下成固态，这样不仅解决了墨水在印字机构中的干燥问题，同时又简单地克服了墨滴在纸面上产生模糊浸润现象。液体蜡质墨水是能保证印字质量的关键因素，就是墨滴喷到纸面上能立即凝固，以使印字质量从视觉上的感观不受记录纸的类型及质量的影响。但是，选用液体石蜡墨水保证印字质量也存在一些具体问题，即印字结果不具备能完全防止擦除性能，字符、图形、图像的墨迹表面可能会出现龟裂现象，同时也不能满足防热性能要求。

综合上述对墨水各种性能要求可知，生产喷墨式印字机的厂商为开发能满足各种性能要求的墨水，确实是一种耗时耗资的事情。如此众多的性能要求，某些性能之间是相互有影响的，甚至是有矛盾的。当今各个喷墨式印字机和墨水供应商，都力争在普通无涂复的白报纸上达到最佳印字质量。这正是解决喷墨式印字机实用技术的一个热门话题，也是今后不断努力解决的一项关键技术问题。