新冠疫情对很多行业的发展造成了巨大的伤害，但喷墨印刷技术仍在快速发展。2020年，这个市场的价值为412亿美元。根据Precedence Research的数据，到2030年，它可能会增长到625亿美元。在不久的将来，我们可能会看到很多令人兴奋的发展，将推动这一扩张。

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数字喷墨印刷

数字喷墨印刷又称为彩色喷墨印刷，它是通过扫描仪或数字相机等输入设备，把所需图文输入到计算机，经电子分色系统编辑处理后，再由计算机控制喷墨系统直接将染料或颜料喷射到织物上进行印刷，喷墨印刷根据喷墨原理可分为连续喷墨式和按需喷墨式两种。

1.连续喷射式

连续喷射式原理是通过对施以高频震荡压力，使从喷嘴中喷出形成均匀连续的微滴流。在喷嘴处设有一个与图形光电转换信号同步变化的电场。喷出的液滴在充电电场中有选择地带电，当液滴流继续通过偏转电场时，带电的液滴在电场的作用下偏转，不带电的液滴继续保持直线飞行状态。直线飞行的液滴不能到达承印物而被集液器回收。带电的液滴喷射到承印物上而完成印刷。

2.按需喷射式

按需喷射式喷印系统的工作原理是当需要印花时，系统对喷嘴内的施加高频机械力、电磁式热冲击，使之形成微小的液滴从喷嘴喷出，由计算机控制喷射到设定的花纹处。按需喷射式应用最广的是热喷墨技术，它是依靠热脉动产生墨滴，由计算机控制一根加热电阻丝到规定温度，致使气电压式喷射系统，即由计算机控制在导电材料上强加一个电位，使导电材料在电场方向产生压缩，在垂直方向产生膨胀，从而使喷出。

3.数字喷墨印花的工艺过程

喷墨印花不仅要求高精度的喷嘴技术，高精密的控制技术，同时，要求具有高纯度、高浓度、高牢度、高稳定性的墨水。喷墨印花的工艺过程随所使用的而定，一般酸性染料主要用于地毯印花，分散染料主要用于涤纶织物，活性染料主要用于棉织物。下面以活性染料用于棉织物的喷墨印花工艺过程为例进行说明。

织物前处理→印前烘干→喷墨印花→印后烘干→汽蒸。

织物的前处理主要是由于织物的润湿性和纤维之间的毛细管效应，常规织物印花色浆中必须使用适当的印花填料以防渗化。而一般的喷墨打印机只能使用低黏度水性墨水，若直接将其喷印在织物上，会使染液向各个方向渗化，因此必须对印花织物进行适当的预处理。喷射印花时利用专用软件，以适当的分辨率进行线条、图案打印，印花织物后处理主要是为了提高其固色牢度。

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数字喷墨印刷的挑战

对于印刷而言，水是一个问题，因为取代胶印的喷墨印刷机会在纸张上喷出大量的水，这种类型的喷墨油墨主要是水，这给开发人员带来了一个问题，一方面如何减少对水的依赖，另一方面如何防止它对纸张造成损坏。显而易见的答案是“干燥”，引发了第二个问题：如何干燥？

现在的答案是：这要看情况。这取决于印刷机制造商、油墨本身和纸张。后者必须被排除在外，因为喷墨要在商业印刷中取代胶印，喷墨需要与胶印一样能够在广泛的基材上进行印刷。

随着时间的推移，专业喷墨印刷纸将取代胶印纸，但要等到喷墨印刷的市场份额大幅增长之后才会出现。当胶印取代凸版印刷成为主要印刷工艺时，就发生了这种情况。起初，新兴技术必须应对针对其要取代的印刷方法进行优化的基材。喷墨优化纸是存在的，但可能比现有的胶印纸贵得多，因此新的技术需要应对。

使用底涂是一种常用的方法。它在油墨和纸张之间形成一个中间表面，以最大限度地减少渗透未涂布纸纤维的油墨量，同时防止油墨在涂布纸上流动。底涂与纸张和油墨结合并形成阻隔层，以防止或至少减缓油墨进入纸张。它也有助于为油墨化学家提供一致、受控的表面，以实现其目标，而不是试图开发适合所有可能需要的纸张的配方。

制造喷墨油墨的确切配方属于商业敏感信息的范畴。油墨背后的概念不是：它将颜料颗粒输送到基材上，在那里它们将与材料结合，并希望保持在原位。为此，油墨需要精细研磨的颜料颗粒（可以通过喷头的喷嘴）、树脂、粘合剂和溶剂，以将颜料带到基材上。在这种情况下，水被用作溶剂，因此油墨还需要一种防止水干燥和堵塞喷嘴的方法，即保湿剂。

因此，我们的喷墨配方从100克炭黑开始，然后添加40克苯乙烯丙烯酸树脂。它们以非常高的速度混合在一起。此后，我们添加50克丙二醇和13克氢氧化钾，并再混合两小时。最后加入464g离子交换水，我们有基本的喷墨油墨。

为了使其具有商业吸引力，油墨生产商可以添加防腐剂化合物、粘度调节剂、pH调节剂、螯合剂、增塑剂、抗氧化剂和UV吸收剂。作为保湿剂或润湿剂的乙二醇的用量也会有所不同，在极端情况下最多可达液体的50%。保湿剂的蒸发点比水高，因此需要更多的能量才能从纸张上去除。

此外，颜料颗粒将以分散剂流体的形式提供。这是为了防止纳米颗粒聚集在一起形成更大的颗粒，从而影响印刷质量和喷射性能。为了实现这一点，当颗粒在分散剂流体中游泳时，小的静电荷可以使颗粒保持分开，并且可能涂有聚合物壳。

在理想的世界中，水的含量会最少，粘度会更高，以便油墨制造商在创建配方时有更多的选择。然而，油墨制造商必须在理想世界和现实世界之间找到平衡，制造出在印刷机上可靠工作且价格不高的油墨。

油墨制造商的目标是生产粘度不超过20 mPas、最好在7-8 mPas左右的流体，以便它流过客户指定的压电喷头。这需要大量的液体、大量的水，并且需要尽快从正在印刷的纸张上除去水。

在单通道喷墨印刷中，水作为载体是必需的，因为很少有压电喷头可以处理高粘度流体，因此可以将粘度提高到油墨可以工作的程度。在热喷墨中，水绝对至关重要，因为水的快速加热会导致喷头瞬间膨胀，迫使油墨从喷嘴中流出。连续喷墨也需要易于流过喷头的流体，这意味着粘度必须保持较低。由于油墨通过每个喷嘴的流量恒定，因此润湿剂负载量可以较低，因为油墨在喷嘴内或喷嘴上干燥的机会较少。然而，粘度越低，可承载的颜料就越少。

由于光引发剂等的额外成本，使用UV固化油墨的替代方案在商业印刷应用中是不切实际的。在包装中，如果可能的话，将避免使用UV，因为迁移带来的风险和成本一样高。过去，溶剂型油墨已被用于油墨中，但需要解决溶剂带来的污染问题和其他问题。相比之下，水是无害的。

因此，对于几乎所有生产喷墨印刷机供应商来说，水就是未来，特别是在涉及包装的高速应用中。其中包括惠普、科尼希&鲍尔、佳能、网屏、理光、柯达和爱克发等公司。UV将继续用于刚性和塑料材料以及展示材料的印刷，但随着时间的推移，它的相关性一定会降低。

IMI董事总经理蒂姆·菲利普斯解释说：“您可以使用溶剂型油墨，它干燥得更快，但会导致气味问题，尤其是在纸张上印刷时。这就是为什么开发商热衷于使用也更环保的水性油墨。水虽然可以占油墨的60%-70%，所以无论油墨中含有其他什么，水都必须干燥，而且你无法采取太多措施来帮助它干燥。”

“这极大地限制了油墨化合物的选择，”爱克发在关于其自己的油墨生产设施的手册中解释道。该公司为自己的印刷机和应用以及第三方制造商生产油墨。它的化学家选择了一批成分，其属性以及任何相互作用都被仔细记录。这就是爱克发所说的“制药方法”，帮助公司实现稳定的质量，减少所需颜色所需的油墨层，并延长保质期，它还减少了开发新油墨的时间。

目前，尽管爱克发为科尼希&鲍尔的Rotajet印刷机提供油墨，但其在喷墨方面的经验主要集中于大幅面多遍印刷机，而不是单通道印刷。然而，通过收购Inca，爱克发获得了Speedset，这是一款B1单通道印刷机，采用UV油墨，用于金属装饰。明年它将推出水基油墨，并针对瓦楞纸箱和可能的折叠纸盒应用。

爱克发的油墨营销专家迈克·霍斯顿表示：“胶印最大的问题是平版印刷使用油基油墨。这种油不吸水，因此不需要太多干燥要求，纸张或瓦楞纸不会膨胀或收缩，油墨具有良好的附着力，印刷机可以以相当好的速度运行。”

不过，他认为喷墨有其自身的优势，至少可以应对胶印在包装方面的优势。凹槽波纹最大限度地减少了材料收缩的问题，其中材料的结构提供了稳定性，然后还需要考虑数字印刷的运营和营销优势。“我们也知道，通过更快的印刷可以最大限度地减少收缩问题，”霍斯滕说，“Speedset将以150m/min的速度在1,060mm宽的纸张上运行，以大约12,000sph的速度进行高质量的全B1纸张印刷，我们已经看到了一些令人惊叹的品质。”

这要归功于从摇篮到坟墓的方法，爱克发拥有运输、开发油墨并与喷头合作，以优化波形和性能，达到其想要的效果。霍斯滕说：“所有油墨制造商都应该能够生产水性喷墨油墨，但实际上这并不容易。这就像热升华油墨，只有少数生产商，他们采用相同的浆状版本的油墨进行混合。对于我们的热升华油墨，我们添加了更多的颜色含量，这意味着更少的水含量，从而减少干燥问题并提高干燥速度。” 这种方法在商业印刷中会受到欢迎。

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五大喷墨印刷趋势

对兼容产品的高需求：预计从2021-2027年，廉价的印刷机耗材行业将以令人印象深刻的复合年增长率继续增长。这并不奇怪，因为Smart Ink等独立品牌的墨盒可以节省大量成本。例如，惠普的902xl油墨更换（4 种颜色）的价格为54.99美元，而一个OEM墨盒的售价约为24美元。除了价格，自主品牌还可以在质量上展开竞争。在过去的十年里，这个行业已经走了很长一段路。今天，即使是兼容和重新灌装或再制造的产品也符合国际标准，例如ISO或Reach。由于消费者可以低成本享受优质印刷，市场没有放缓的迹象。

非接触式印刷的增长：喷墨印刷机现在可用于精细的不规则表面。此类设备与表面没有物理接触。它还可以更快、更安静地工作。印刷系统不会接触纸张或其他材料，因为它们只会喷出微小的墨滴。

重视可持续性：对环保实践的关注使绿色印刷成为人们关注的焦点。公司正在寻找减少浪费和污染的方法，包括新型包装和印刷耗材。最终目标是实施环境和社会可持续的材料和实践。同时，对回收（再制造）墨盒的需求预计将保持高位。再制造是在个人和办公室使用的印刷机型号中更换墨盒的最可持续方式。它还可以帮助消费者减少支出。

热喷墨印刷：工业喷墨作业通常由连续喷墨 (CIJ) 印刷机执行，因为它们耐用且速度快。然而，它们稳定的油墨流动背后的技术相对昂贵。这导致了热喷墨印刷（TIJ）的出现，它开始与CIJ竞争。TIJ系统降低了中短版作业的成本。这对食品和药品包装制造商来说尤其有趣。此外，热技术也更具可持续性，因为它释放的VOC减少了90%。

UV和水性油墨的传播：基于汞灯的油墨固化系统正成为过去。这是Minamata公约监管规定汞使用非法以及其他监管变化的结果。包装制造商现在使用LED灯来固化UV油墨，这种疫苗可以在更广泛的材料上印刷，包括热敏薄膜，并且不会释放VOC。第二种更具可持续性的产品，水性颜料油墨也已进入市场。