墨水固化和干燥技术实现优化

墨滴撞击纸面后，即在纸面扩散^[7，20-24]。这种惯性扩散与墨滴的动能、墨水的黏度及表面能有关，例如，墨滴的动能越大，墨水的表面张力越大、黏度越低，墨水则越是容易湿润纸面并在纸面扩散。墨滴的动能消失后（20μs），墨滴在纸面的直径达到最大，然后才开始被纸张吸收，渗入纸张空隙并挥发。因此，纸面墨滴形成最终墨色浓度所需的时间，比墨滴形成最终直径的时间长。墨滴直径在墨水的吸收、渗透阶段保持不变，挥发则是缓慢的过程，约是吸收所需时间的两倍，但热能可加快挥发过程。墨水固化和干燥的过程，如图4-8所示。

图4-8 墨水的固化和干燥

墨水的固化和干燥与纸张、墨水特性有关^{[7，20-23，25，26]}。纸张最重要的特性为平滑度和透气度，平滑度影响墨色的均匀性及墨水干燥时间，透气度改变墨水的渗透、扩散行为，还会加快墨水干燥。不同纸张表面的网点形状如图4-9所示。

图4-9 喷墨印刷的网点，左上：未涂布纸，

右上：涂布纸，下图：白色不透明纸

普通纸如用于喷墨打印，墨水会在纸面的各个方向扩散，并且能在数微秒时间内深入渗透纸面^{[7，20-23，25]}，会降低打印的墨色浓度和分辨率。最终，墨水因氢键和范德华力作用在纸面附着。涂布纸用于喷墨打印，对于墨水在纸面的附着，离子力和库伦力也重要。墨水在纸面的扩散、渗透有限，仅在纸面或贴近纸面驻留，与纸面涂层的空隙大小有关。涂布纸表面墨水渗透进展缓慢，需要几秒时间才能完成。纸面墨水层容易受擦抹及光线、湿度、温度等环境因素影响。涂布纸的毛细管吸力，影响墨水往纸内渗析的快慢。(www.xing528.com)

特种涂布纸，如聚合物混合涂布纸、微孔型喷墨纸，经常被用于喷墨打印，打印时墨水只被纸面的吸墨层吸收，这样可以控制墨水的扩散、渗透，提高喷墨打印的质量^{[7，20-23，25]}。用聚合物混合涂布纸打印时，墨水往纸面吸墨层渗析，25ms时间仅渗入0.6μm厚的涂层，墨水的干燥缓慢。用微孔型喷墨纸进行喷墨打印时，由于毛细管吸收作用，墨水能快速渗入涂层深处，25ms时间能渗入9.3μm厚的涂层。

染料型墨水的染料，与墨水其他成分一起渗入纸内，染料与纸张的结合为分子结合^[27]，打印质量完全取决于纸张特性。颜料型墨水的颜料颗粒，只能渗入大的空隙，其余留在纸面形成滤饼，减慢纸张对载体的渗析吸收。留在纸面的颜料光泽度低、不耐摩擦。用颜料型墨水打印普通纸，颜料颗粒会往纸内渗透，打印的墨色浓度，与留在纸面颜料多少有关。

UV墨水和热熔型墨水，打印后能快速干燥，在纸面的扩散、渗透有限^[6，21]。UV墨水经UV照射发生交联反应，在纸面形成连续的墨膜。热熔型墨水在纸面打印后，温度快速下降并在纸面凝固。因此，UV墨水和热熔型墨水用于喷墨打印，色彩鲜艳、分辨率高，且不受纸张特性影响。

UV墨水的喷墨系统，可用移动式或固定式的打印头^[28]：大幅面的喷墨打印中，UV灯管附在打印头上面，与打印头一起在打印区域移动；高速喷墨打印中是用固定式的打印头，UV灯管安装于打印头下游。