喷墨科技的发展与构成分析.PDF

噴墨科技的發展與構成分析 作者：財團法人印刷工業技術研究中心 陳政雄董事長 一、歷史與發展 噴墨科技即將成為21 世紀圖文傳播及工業、科技材料分佈最重要的科技手 段，只要是液態墨水或材料，利用空壓、物料及半導體電場壓力、蒸氣熱泡壓力 等等方式，把墨水及材料依電腦檔案分佈在媒材或作用物上面，高速如輪轉平印 機的印刷效率，複雜多元墨水、材料適應力，加上可面對無數被印材料，又比網 版印刷更俱多方面發展性，有人把DRUPA08 譬喻為「噴墨的DRUPA 」，相信 DRUPA12 或以後數屆的DRUPA ，仍將是噴墨會居於最受重視印刷及材料分佈 科技。 噴墨最早就是使用連續式的噴墨方式，而這一種科技至今仍在使用，但用在 比較大型及工業生產使用，和多數的中、小型噴墨無關，而最早在1951 年，德 國西門子公司取得專利，而這一種唧筒式點放壓力噴出墨水的原理，早在十八世 紀已有人提出，在 1970 年代的噴墨，則大多集中在紙筒、木箱外包裝，隨機噴 上品名、製造日期及箱號，所以不能用印版去印版，只能用手工書寫，而噴墨的 點字，提供自動生產線噴列的方便性。最早噴墨是 16dpi ，也就是每一個墨滴有 1.5mm 大小，每公分只有6～7 滴墨水，根本無法和今天細小到2pl （Picoliter ，1 兆分之ㄧ公分）兩者相比，以前一公升墨水可噴約826 滴 16dpi 墨水，今天一公 升墨水可噴5000 億滴墨水，兩者相差超出6 億倍的容量。而且同樣連續式噴嘴， 以前每秒只能噴數百滴墨水，今天則高達每秒16 萬滴的墨水噴列，以前只有單 色列印，今天則除了彩色四色列印之外，加LC 、LM 、淡藍、淡紅色墨，RGB 二次色墨，中性色LK 及LLK 淺灰、淺淺灰等墨色，白色墨、上光墨，完全滿足 多數色域表現之外，也有打底加工，加上金屬色、珍珠墨更多元化表現。噴墨在 紙張媒材、塑膠布、塑膠膜、壓克力、玻璃、陶瓷、木材、石材、皮革、布料， 以及非常廣泛性媒材使用，工業標示使用及工業材料分佈，電子、光電、半導體 生產製程上，噴墨也有發揮空間。如果把噴墨的金屬堆積製造，可以做工具、螺 桿等3D 的金屬製品。有人構想未來太空工作站上，也必備這種噴墨製造工作， 萬一在太空維修時所欠缺的零件，可以用金屬噴墨製造機，將3D 的模型圖指令 噴頭去噴列堆疊完成這樣的工具製造。在印刷製程上，噴墨列印發展速度，以及 應用的廣度、列印品質各方面，已超出電子成像色粉、電子墨列印不少，有一天 噴墨不止超越電子成像的列印，而且更是和傳統有版印刷對決時，是最重要的科 技方式，因為噴墨在尺寸上有大小極大使用的範疇，在應用媒材上極為廣泛，墨 水只要流體物都可藉壓電式噴頭去噴列，包括金屬、導電材料，都十分容易做工 業生產，到生物科技的應用，噴墨有一個很大好的發展空間，在列印及無限寬廣 的應用。 二、噴墨科技的四個主要組成部份 對印刷界的人，有印版的四大版式平、凸、凹、網等四種方式，至少印版都 是用印敘去佈置，作印墨分佈範圍到濃淡的規範，有了印版在印刷上也可稍微做 印墨濃淡變化及調節，但原則上多數印刷結果已被固定下來。而噴墨列印則不 然，噴墨列印的噴嘴要不要噴，甚至於噴出墨滴大小，都在前一滴噴出後，才做 下一滴墨水要不要噴列或噴出墨滴大小的指令，在方式上和有版印刷有很大的不 同，而且大家對噴墨的理解也十分片斷，沒有系統化資訊，以就噴墨設備及作用 四個主要構成要素做解說。 噴墨系統主要構成有1.噴墨頭、2.驅動噴頭或媒材位移及精準定位的x 及y 軸驅動機制、3.噴墨墨水及被噴列媒材、4.伺服及解譯噴列頁面檔的RIP 電子機 制，以及執行噴列墨頭、供墨及指令驅動x 軸、y 軸配合噴墨頭移動的精確位移 機制（某些用很多噴嘴組成跨過媒材橫幅，就沒有x 軸驅動必要，只有y 軸位移 的機制）。所以有這四項噴墨構成部份緊密配合下，才能有精準美好的噴墨產品 列印出來。 三、噴墨頭的分類及原理 噴墨頭可分成三大類，其噴列的原理 ，甚至於噴列佈墨滴的位置也有相關 的。最早期發展的連續式噴墨頭，在原理及構造上比較複雜，而且噴滴行程上比 其他兩者更長，連續式噴墨頭所做的噴墨方式和DOD （Drog On Demand ，依需墨 滴）噴墨有兩個最大不同，連續式噴墨利用高速幫浦或壓縮空氣，一個噴嘴每秒 連續噴出數萬到十五、六萬滴的墨水，可以覆蓋整個列印表面，所以這些墨滴必 須帶電壓，也只有水性墨或加了一點點醇類的環