纸牌屋那位总统:填充式喷墨打印机墨水的研究

填充式喷墨打印机墨水的研究

2005-01-17 13:56:49

  一、引言   
    随着电脑的普及，作为其输出设备的喷墨打印机也逐渐走进千家万户，成为国人生活当中的一部分。众所周知，使用喷墨打印机最昂贵之处在于其耗材，使用进口耗材虽然能够得到较为满意的效果，但是大多数国内用户终究还是无法接受其高高在上的价格。尽管这几年国内在兼容墨盒和填充墨水方面也有一些研究，但由于技术上的原因，生产的墨水始终无法满足大家在价位与品质这两方面的双重需要。对于一般用户来说，现在使用较多的还是水性染料墨水。下面浅谈一下填充式黑色墨水的研制与主要性能指标的检测。   
二、国产黑色填充墨水之现状   
    目前国内市场上多数产品的弱点是在普通纸上的墨迹边缘有些洇，黑色的黑度不够；另外就是黑色墨水的色相偏红，打印出的灰色有的偏红现象；打印出的文本其边缘的锐利程度不好：墨水的渗透性太强，背面有印痕；耐光耐水性差。   
三、墨水的组成及性能指标   
    水性墨水一般情况下主要由溶剂、着色剂、表面活性剂、pH调节剂、催干剂及其它必要添加剂组成。   
    本课题用的溶剂是去离子水和多元醇醚以及醇类的混合溶剂，其中的醇类还能起到催干剂作用，并有一定的杀菌作用；表面活性剂是蓖麻油盐类和烷基酚聚氧乙烯醚类，后者还能起到稳定剂和抗静电剂的作用；着色剂是直接黑染料和染料调色剂。   
    对于墨水的检验有耐寒性、耐光性、耐水性、稳定性、pH值、耐酸性、耐碱性、电导率、粘度、渗透性、表面张力、密度、不溶物、色差等理化指标，此外还有无毒、满足环保等要求。但其主要性能指标是电导率、粘度、表面张力、pH值。   
四、黑色水性染料墨水的研制 
1．仪器及药品 
(1)仪器：DDS－12电导率仪、PHS－3C酸度计、粘度计、表面张力计、电子天平、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒、大中小勺、5.5～9的精密pH试纸以及300目和600目的标准筛。   
(2)药品：去离子水、溶剂、直接黑染料、染料调色剂、表面活性剂、抗静电剂、消泡剂和催干剂。 
2．墨水的制备 
    用烧杯在电子天平上称取90g去离子水，再分别称取20g溶剂A和3.6g溶剂B，1g蓖麻油盐类表面活性剂，0.1g抗静电剂以及少量的消泡剂加入到去离子水当中并搅拌均匀，然后用标准筛筛取3.5g直接黑和1g的染料调色剂，将染料慢慢加入去离子水中慢慢地搅拌均匀，然后再在300目标准筛上进行一次过滤，之后再用600目标准筛过滤，墨水就制备完成了。   
3．墨水主要性能指标的检测   
    由于墨水的一些参数受温度影响，我们的检测是在20~℃的情况下进行的。 
(1)粘度的检测 
用粘度计多次测得的时间为：11"35、11"36、11"33、11"40、11"37，测得墨水的密度是1.014g／ml。   
由公式t＝0.154 μ＋11(t<23s)，此处μ为运动粘度，单位是mm2／s。 
动力粘度＝μ×p 
计算得动力粘度分别为：2.304mPa·s、2.370mPa·s、2.172mPa·s、2.597mPa·s、2.436 mPa·s。 
(2)表面张力的检测 
在表面张力计上测得的克数为：0.267g、0.270g、0.268g、0.269g、0.267g。 
测得铁丝横架的长度是3.7cm。 
由公式T＝F／2L 
T表示表面张力，单位是dyn／cm； 
F表示力，单位是dyn： 
L表示铁丝横架的横长度，单位是cm； 
计算得表面张力是在36．5 dyn／cm。 
(3)pH的检测 
用pH计测得墨水的pH值为8.8。 
(4)电导率的检测 
在DDS－12数字电导率仪上测得墨水的电导率为2450 μ s／cm。   
五、结果与分析 
1．电导率 
    在墨水中，电导率数值是用来反映其中盐含量的高低。该参数受墨水中的盐和染料的离子性这两个因素影响，墨水中的盐(如氯化钠)会损害墨盒甚至使墨盒失效；但染料的离子性不会像盐一样对墨盒造成损害。 
    一般而言，盐含量不能超过0.5％，电导率应小于10000 μ s／cm，以避免在喷嘴形成结晶。我们测得墨水的电导率为2450 μ s／cm，低于10000 μ s／cm，所以性能上完全合格。 
2．粘度 
    墨水的粘度会影响印品的边缘锐利度，墨水在纸介质中的渗透性，墨水在墨盒中的流动性(特别是带有海绵的墨盒)以及墨水的喷射性能。 
    一般情况下，墨水粘度要求在1.5～3mPa·s。而本课题所研制的墨水其粘度值均在2.3mPa·s附近，所以墨水粘度完全符合要求。 
3．表面张力  如果墨水的表面张力低的话，墨滴小，墨水会更深地渗入纸或其他介质中；反过来，墨水的表面张力高的话，墨滴大，向介质渗透性小。但是，过高的表面张力会造成大量泡沫，这样的墨水也不合格，墨水的表面张力一般应在30～50dyn／cm。   
    Epson黑色和彩色墨水的表面张力值的范围是在20℃条件下小于40dyn／cm。本试验得出的墨水的表面张力是35dyn／cm到36dyn／cm，完全满足墨水在打印中的要求。   
4．pH值：   
    若pH值过低(酸性)，墨水会腐蚀墨盒；若pH值过高(碱性)，会产生额外的盐而降低墨盒的使用寿命(腐蚀)并提高了电导率。   
    为保证墨水良好的稳定性，墨水的pH值必须与染料所需的pH值相当。一般情况下，墨水的pH值要求在7～9。我们测得的墨水pH值为8.8，也是符合要求的。   
    经测试，本试验配制出的墨水边缘锐利度较好，没有明显的毛刺现象，其主要原因是抗静电剂的加入，以及适当的粘度和表面张力的综合作用；此外，染料和溶剂的加入比例适当，所以也没有洇纸和黑度不够的现象；另外，本试验采用的是直接黑染料，并采用了一种染料调色剂，所以能够根据一定的添加比例有效地降低色偏现象。   
    本试验采用的是两种溶剂的混合，一种挥发性较差，另一种挥发性好，这就能保证墨水在墨盒当中长时间保存而挥发程度很小，当墨水喷射到承印介质上后能够迅速地干燥。   
结论   
    随着人们对喷墨打印技术认识的提高，喷墨墨水的神秘面纱也逐渐被揭开了。相信随着政府的重视，我们也能像欧洲那样让一些国家的喷墨打印机及耗材公司取消在中国的一些不合理限制，去除设置在墨盒上面的芯片，给国内填充墨水生产公司一个公平的竞争机会，加强对喷墨技术及其耗材的研究，那么更优质、更便宜的打印耗材将会层出不穷。（骆光林 宋卫生）

填充式喷墨打印机墨水的研究

2005-01-17 13:56:49

  一、引言   
    随着电脑的普及，作为其输出设备的喷墨打印机也逐渐走进千家万户，成为国人生活当中的一部分。众所周知，使用喷墨打印机最昂贵之处在于其耗材，使用进口耗材虽然能够得到较为满意的效果，但是大多数国内用户终究还是无法接受其高高在上的价格。尽管这几年国内在兼容墨盒和填充墨水方面也有一些研究，但由于技术上的原因，生产的墨水始终无法满足大家在价位与品质这两方面的双重需要。对于一般用户来说，现在使用较多的还是水性染料墨水。下面浅谈一下填充式黑色墨水的研制与主要性能指标的检测。   
二、国产黑色填充墨水之现状   
    目前国内市场上多数产品的弱点是在普通纸上的墨迹边缘有些洇，黑色的黑度不够；另外就是黑色墨水的色相偏红，打印出的灰色有的偏红现象；打印出的文本其边缘的锐利程度不好：墨水的渗透性太强，背面有印痕；耐光耐水性差。   
三、墨水的组成及性能指标   
    水性墨水一般情况下主要由溶剂、着色剂、表面活性剂、pH调节剂、催干剂及其它必要添加剂组成。   
    本课题用的溶剂是去离子水和多元醇醚以及醇类的混合溶剂，其中的醇类还能起到催干剂作用，并有一定的杀菌作用；表面活性剂是蓖麻油盐类和烷基酚聚氧乙烯醚类，后者还能起到稳定剂和抗静电剂的作用；着色剂是直接黑染料和染料调色剂。   
    对于墨水的检验有耐寒性、耐光性、耐水性、稳定性、pH值、耐酸性、耐碱性、电导率、粘度、渗透性、表面张力、密度、不溶物、色差等理化指标，此外还有无毒、满足环保等要求。但其主要性能指标是电导率、粘度、表面张力、pH值。   
四、黑色水性染料墨水的研制 
1．仪器及药品 
(1)仪器：DDS－12电导率仪、PHS－3C酸度计、粘度计、表面张力计、电子天平、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒、大中小勺、5.5～9的精密pH试纸以及300目和600目的标准筛。   
(2)药品：去离子水、溶剂、直接黑染料、染料调色剂、表面活性剂、抗静电剂、消泡剂和催干剂。 
2．墨水的制备 
    用烧杯在电子天平上称取90g去离子水，再分别称取20g溶剂A和3.6g溶剂B，1g蓖麻油盐类表面活性剂，0.1g抗静电剂以及少量的消泡剂加入到去离子水当中并搅拌均匀，然后用标准筛筛取3.5g直接黑和1g的染料调色剂，将染料慢慢加入去离子水中慢慢地搅拌均匀，然后再在300目标准筛上进行一次过滤，之后再用600目标准筛过滤，墨水就制备完成了。   
3．墨水主要性能指标的检测   
    由于墨水的一些参数受温度影响，我们的检测是在20~℃的情况下进行的。 
(1)粘度的检测 
用粘度计多次测得的时间为：11"35、11"36、11"33、11"40、11"37，测得墨水的密度是1.014g／ml。   
由公式t＝0.154 μ＋11(t<23s)，此处μ为运动粘度，单位是mm2／s。 
动力粘度＝μ×p 
计算得动力粘度分别为：2.304mPa·s、2.370mPa·s、2.172mPa·s、2.597mPa·s、2.436 mPa·s。 
(2)表面张力的检测 
在表面张力计上测得的克数为：0.267g、0.270g、0.268g、0.269g、0.267g。 
测得铁丝横架的长度是3.7cm。 
由公式T＝F／2L 
T表示表面张力，单位是dyn／cm； 
F表示力，单位是dyn： 
L表示铁丝横架的横长度，单位是cm； 
计算得表面张力是在36．5 dyn／cm。 
(3)pH的检测 
用pH计测得墨水的pH值为8.8。 
(4)电导率的检测 
在DDS－12数字电导率仪上测得墨水的电导率为2450 μ s／cm。   
五、结果与分析 
1．电导率 
    在墨水中，电导率数值是用来反映其中盐含量的高低。该参数受墨水中的盐和染料的离子性这两个因素影响，墨水中的盐(如氯化钠)会损害墨盒甚至使墨盒失效；但染料的离子性不会像盐一样对墨盒造成损害。 
    一般而言，盐含量不能超过0.5％，电导率应小于10000 μ s／cm，以避免在喷嘴形成结晶。我们测得墨水的电导率为2450 μ s／cm，低于10000 μ s／cm，所以性能上完全合格。 
2．粘度 
    墨水的粘度会影响印品的边缘锐利度，墨水在纸介质中的渗透性，墨水在墨盒中的流动性(特别是带有海绵的墨盒)以及墨水的喷射性能。 
    一般情况下，墨水粘度要求在1.5～3mPa·s。而本课题所研制的墨水其粘度值均在2.3mPa·s附近，所以墨水粘度完全符合要求。 
3．表面张力  如果墨水的表面张力低的话，墨滴小，墨水会更深地渗入纸或其他介质中；反过来，墨水的表面张力高的话，墨滴大，向介质渗透性小。但是，过高的表面张力会造成大量泡沫，这样的墨水也不合格，墨水的表面张力一般应在30～50dyn／cm。   
    Epson黑色和彩色墨水的表面张力值的范围是在20℃条件下小于40dyn／cm。本试验得出的墨水的表面张力是35dyn／cm到36dyn／cm，完全满足墨水在打印中的要求。   
4．pH值：   
    若pH值过低(酸性)，墨水会腐蚀墨盒；若pH值过高(碱性)，会产生额外的盐而降低墨盒的使用寿命(腐蚀)并提高了电导率。   
    为保证墨水良好的稳定性，墨水的pH值必须与染料所需的pH值相当。一般情况下，墨水的pH值要求在7～9。我们测得的墨水pH值为8.8，也是符合要求的。   
    经测试，本试验配制出的墨水边缘锐利度较好，没有明显的毛刺现象，其主要原因是抗静电剂的加入，以及适当的粘度和表面张力的综合作用；此外，染料和溶剂的加入比例适当，所以也没有洇纸和黑度不够的现象；另外，本试验采用的是直接黑染料，并采用了一种染料调色剂，所以能够根据一定的添加比例有效地降低色偏现象。   
    本试验采用的是两种溶剂的混合，一种挥发性较差，另一种挥发性好，这就能保证墨水在墨盒当中长时间保存而挥发程度很小，当墨水喷射到承印介质上后能够迅速地干燥。   
结论   
    随着人们对喷墨打印技术认识的提高，喷墨墨水的神秘面纱也逐渐被揭开了。相信随着政府的重视，我们也能像欧洲那样让一些国家的喷墨打印机及耗材公司取消在中国的一些不合理限制，去除设置在墨盒上面的芯片，给国内填充墨水生产公司一个公平的竞争机会，加强对喷墨技术及其耗材的研究，那么更优质、更便宜的打印耗材将会层出不穷。（骆光林 宋卫生） 一、引言   
    随着电脑的普及，作为其输出设备的喷墨打印机也逐渐走进千家万户，成为国人生活当中的一部分。众所周知，使用喷墨打印机最昂贵之处在于其耗材，使用进口耗材虽然能够得到较为满意的效果，但是大多数国内用户终究还是无法接受其高高在上的价格。尽管这几年国内在兼容墨盒和填充墨水方面也有一些研究，但由于技术上的原因，生产的墨水始终无法满足大家在价位与品质这两方面的双重需要。对于一般用户来说，现在使用较多的还是水性染料墨水。下面浅谈一下填充式黑色墨水的研制与主要性能指标的检测。   
二、国产黑色填充墨水之现状   
    目前国内市场上多数产品的弱点是在普通纸上的墨迹边缘有些洇，黑色的黑度不够；另外就是黑色墨水的色相偏红，打印出的灰色有的偏红现象；打印出的文本其边缘的锐利程度不好：墨水的渗透性太强，背面有印痕；耐光耐水性差。   
三、墨水的组成及性能指标   
    水性墨水一般情况下主要由溶剂、着色剂、表面活性剂、pH调节剂、催干剂及其它必要添加剂组成。   
    本课题用的溶剂是去离子水和多元醇醚以及醇类的混合溶剂，其中的醇类还能起到催干剂作用，并有一定的杀菌作用；表面活性剂是蓖麻油盐类和烷基酚聚氧乙烯醚类，后者还能起到稳定剂和抗静电剂的作用；着色剂是直接黑染料和染料调色剂。   
    对于墨水的检验有耐寒性、耐光性、耐水性、稳定性、pH值、耐酸性、耐碱性、电导率、粘度、渗透性、表面张力、密度、不溶物、色差等理化指标，此外还有无毒、满足环保等要求。但其主要性能指标是电导率、粘度、表面张力、pH值。   
四、黑色水性染料墨水的研制 
1．仪器及药品 
(1)仪器：DDS－12电导率仪、PHS－3C酸度计、粘度计、表面张力计、电子天平、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒、大中小勺、5.5～9的精密pH试纸以及300目和600目的标准筛。   
(2)药品：去离子水、溶剂、直接黑染料、染料调色剂、表面活性剂、抗静电剂、消泡剂和催干剂。 
2．墨水的制备 
    用烧杯在电子天平上称取90g去离子水，再分别称取20g溶剂A和3.6g溶剂B，1g蓖麻油盐类表面活性剂，0.1g抗静电剂以及少量的消泡剂加入到去离子水当中并搅拌均匀，然后用标准筛筛取3.5g直接黑和1g的染料调色剂，将染料慢慢加入去离子水中慢慢地搅拌均匀，然后再在300目标准筛上进行一次过滤，之后再用600目标准筛过滤，墨水就制备完成了。   
3．墨水主要性能指标的检测   
    由于墨水的一些参数受温度影响，我们的检测是在20~℃的情况下进行的。 
(1)粘度的检测 
用粘度计多次测得的时间为：11"35、11"36、11"33、11"40、11"37，测得墨水的密度是1.014g／ml。   
由公式t＝0.154 μ＋11(t<23s)，此处μ为运动粘度，单位是mm2／s。 
动力粘度＝μ×p 
计算得动力粘度分别为：2.304mPa·s、2.370mPa·s、2.172mPa·s、2.597mPa·s、2.436 mPa·s。 
(2)表面张力的检测 
在表面张力计上测得的克数为：0.267g、0.270g、0.268g、0.269g、0.267g。 
测得铁丝横架的长度是3.7cm。 
由公式T＝F／2L 
T表示表面张力，单位是dyn／cm； 
F表示力，单位是dyn： 
L表示铁丝横架的横长度，单位是cm； 
计算得表面张力是在36．5 dyn／cm。 
(3)pH的检测 
用pH计测得墨水的pH值为8.8。 
(4)电导率的检测 
在DDS－12数字电导率仪上测得墨水的电导率为2450 μ s／cm。   
五、结果与分析 
1．电导率 
    在墨水中，电导率数值是用来反映其中盐含量的高低。该参数受墨水中的盐和染料的离子性这两个因素影响，墨水中的盐(如氯化钠)会损害墨盒甚至使墨盒失效；但染料的离子性不会像盐一样对墨盒造成损害。 
    一般而言，盐含量不能超过0.5％，电导率应小于10000 μ s／cm，以避免在喷嘴形成结晶。我们测得墨水的电导率为2450 μ s／cm，低于10000 μ s／cm，所以性能上完全合格。 
2．粘度 
    墨水的粘度会影响印品的边缘锐利度，墨水在纸介质中的渗透性，墨水在墨盒中的流动性(特别是带有海绵的墨盒)以及墨水的喷射性能。 
    一般情况下，墨水粘度要求在1.5～3mPa·s。而本课题所研制的墨水其粘度值均在2.3mPa·s附近，所以墨水粘度完全符合要求。 
3．表面张力  如果墨水的表面张力低的话，墨滴小，墨水会更深地渗入纸或其他介质中；反过来，墨水的表面张力高的话，墨滴大，向介质渗透性小。但是，过高的表面张力会造成大量泡沫，这样的墨水也不合格，墨水的表面张力一般应在30～50dyn／cm。   
    Epson黑色和彩色墨水的表面张力值的范围是在20℃条件下小于40dyn／cm。本试验得出的墨水的表面张力是35dyn／cm到36dyn／cm，完全满足墨水在打印中的要求。   
4．pH值：   
    若pH值过低(酸性)，墨水会腐蚀墨盒；若pH值过高(碱性)，会产生额外的盐而降低墨盒的使用寿命(腐蚀)并提高了电导率。   
    为保证墨水良好的稳定性，墨水的pH值必须与染料所需的pH值相当。一般情况下，墨水的pH值要求在7～9。我们测得的墨水pH值为8.8，也是符合要求的。   
    经测试，本试验配制出的墨水边缘锐利度较好，没有明显的毛刺现象，其主要原因是抗静电剂的加入，以及适当的粘度和表面张力的综合作用；此外，染料和溶剂的加入比例适当，所以也没有洇纸和黑度不够的现象；另外，本试验采用的是直接黑染料，并采用了一种染料调色剂，所以能够根据一定的添加比例有效地降低色偏现象。   
    本试验采用的是两种溶剂的混合，一种挥发性较差，另一种挥发性好，这就能保证墨水在墨盒当中长时间保存而挥发程度很小，当墨水喷射到承印介质上后能够迅速地干燥。   
结论   
    随着人们对喷墨打印技术认识的提高，喷墨墨水的神秘面纱也逐渐被揭开了。相信随着政府的重视，我们也能像欧洲那样让一些国家的喷墨打印机及耗材公司取消在中国的一些不合理限制，去除设置在墨盒上面的芯片，给国内填充墨水生产公司一个公平的竞争机会，加强对喷墨技术及其耗材的研究，那么更优质、更便宜的打印耗材将会层出不穷。（骆光林 宋卫生）