紙張和油墨對噴墨打印數碼照片質量的影響分析

劉仿俊

目前，數碼相機已代替傳統膠片相機成為主要的圖像獲取設備，在業余和專業攝影愛好者中得到了廣泛使用。噴墨打印是應用最廣泛的數碼照片打印方式，為了能夠獲得與傳統照片的質量、壽命和耐久性相媲美的印品，該領域的一些大公司，如柯達、愛普生、惠普及一些研究人員對打印機的打印頭、紙張、油墨、印品質量測試方法等進行了大量的研究和改進。本文主要分析紙張和油墨對噴墨打印數碼照片質量、穩定性和耐久性的影響。

紙張

可用于噴墨打印數碼照片的紙張多種多樣，既有涂布紙張，也有非涂布紙張。為了使打印照片達到真實相片的質量，應盡量選用與傳統相紙相同的紙張。這種紙張通常雙面涂有低密度聚乙烯或高密度聚乙烯，因此也稱為涂塑相紙。

為了保證采用噴墨打印方式能夠生產出高質量的數碼照片，紙張的受墨層須具備一些基本特性。首先，受墨層必須能夠吸收施加于其上的墨滴，能夠穩定和駐留油墨中的顏料，以確保打印出的照片能夠在一定的時間范圍內保持其初始的鮮艷色彩，該時間的長短依客戶的需求各不相同。其次，受墨層須具備良好的光滑性，以確保打印出的數碼照片具有良好的墨色。此外，受墨層應盡可能薄，這樣可確保受墨層在快速吸收油墨的同時，減少油墨滲漏及毛細現象。目前，噴墨打印采用的紙張的受墨層主要有納米多孔材料和溶脹聚合物兩類。

1.納米多孔材料受墨層

這類受墨層由無機納米粒子和聚合物黏合劑組成。最常用的無機納米粒子包括二氧化硅、氧化鋁、碳酸鈣、天然人工合成黏土礦物。為改進性能，通常受墨層包含多種無機納米粒子，受墨層中的氧化鋁、陽離子硅等無機納米粒子可提高顏料在受墨層中的相容性。這些無機納米粒子分散在聚合物黏合劑中。聚合物黏合劑主要有水溶性高分子聚合物（聚乙烯醇）、丁苯乳膠水乳液、聚醋酸乙烯酯等。此外，為了增加紙張的白度等性能，受墨層還包含一些添加劑，例如增白劑、表面活性劑、增塑劑等。納米多孔材料受墨層具有多孔結構，能夠快速吸收油墨，可以經受住水分和濕度的影響，并對各種油墨具有良好的相容性，其厚度通常為35～40μm，多微孔層空隙直徑約為10～25nm。

2.溶脹聚合物受墨層

在傳統相紙中，通常采用明膠作為受墨層，而溶脹聚合物受墨層與傳統相紙的受墨層相似，除明膠外，也常采用聚乙烯醇、纖維素衍生物等。溶脹聚合物受墨層通常包括保護層、媒染層、溶劑吸收層3個部分。保護層和媒染層的厚度通常為7～10μm，溶劑吸收層的厚度約為25μm。這類受墨層與染料型油墨的相容性較好，與顏料型油墨的相容性較差，主要優點在于抗褪色能力好、表面光潔度好，缺點為干燥速度慢、對濕度的變化較為敏感等。

油墨

油墨對噴墨打印數碼照片的影響，可分為以下幾方面。

1.著色劑

著色劑在油墨中起到顯色作用，主要分為染料型和顏料型兩種。

（1）染料型著色劑

采用噴墨打印方式打印數碼照片時，采用的染料主要為陰離子水溶型，包含酸性染料、直接染料、鈍化活性染料和偶氮染料等類型。對于黃、品紅、黑色染料，通常采用偶氮染料，以保證油墨的穩定性。常用的偶氮染料有CI直接黃132、CI活性紅23和CI活性紅180、CI活性黑31。對于青和淡青染料，通常采用酞青染料、CI直接藍199。此外，可通過在油墨中添加藍、綠、紅染料，以對染料型油墨的色域進行拓展，如添加CI活性藍21、CI活性藍49、CI活性藍72、CI活性綠12，CI活性紅43、CI活性紅123、CI酸性紅51、酸性紅289、酸性紅337和酸性紅415等。噴墨打印對染料的基本要求為色域寬、吸收曲線窄、熱穩定性好、無毒、光密度高、耐光照、耐濕性好等。為提高數碼照片的耐光性，應合理選用染料的生色基團及油墨添加劑，并且合理設計與染料相匹配的紙張受墨層，以提高數碼照片的打印質量。例如，通過采用陰離子型染料和陽離子型紙張受墨層，可提高數碼照片的穩定性；通過采用UV吸收劑和游離基清除劑等，可提高數碼照片的耐光性；通過采用隨油墨pH變化而溶解度不同的染料，可大大提高數碼照片的耐水性。

（2）顏料型著色劑

顏料型油墨主要用于與納米多孔材料受墨層相配合，打印時，受墨層吸收油墨，顏料粒子聚集或凝集在受墨層表面形成圖像。若顏料型油墨印刷在溶脹聚合物受墨層上，則印品的抗刮擦能力較差。顏料粒子粒徑通常為70～100nm。為了保證顏料粒子不發生聚集，噴墨打印時不堵塞打印機的噴嘴，需要在油墨中添加分散劑。

青和淡青顏料通常采用CI顏料藍153或CI顏料藍154，這是因為該顏料光穩定性好且較為鮮艷。黃顏料通常采用CI顏料黃74 、CI顏料黃83和CI顏料黃155，其中，需要注意的是，CI顏料黃74具有光穩定性差以及在有機助劑中穩定性差等缺點。黑顏料通常采用炭黑，其主要成分是碳，另外還包含硫等少量雜質。品紅顏料主要有CI顏料紅122、CI顏料紫199和CI顏料紅202。

與染料型著色劑相比，顏料型著色劑的主要優點在于光穩定性、抗水、抗濕能力好。但利用顏料型油墨打印數碼照片時，還存在一些問題，例如光澤度不均衡、圖像清晰度低、色域窄以及易出現龜紋等，這主要應從顏料的粒徑、密度、表面張力及分散劑的類型等方面進行改進。

2.油墨的黏度和表面張力

油墨的黏度和表面張力對油墨的打印性能有很大影響。其中，油墨的黏度會影響印品的邊緣銳利度、油墨在紙張中的滲透性、油墨在墨盒中的流動性（特別是帶有海綿的墨盒）以及油墨的噴射性能等；表面活性劑在油墨的制備過程中起到降低表面張力和消泡的作用，常用的表面活性劑有脂肪酸鹽、磷酸酯、改性聚乙烯醇等。

3.油墨的pH值

油墨的pH值對油墨的打印性能也有很大影響。若pH值過低，油墨會腐蝕墨盒；若pH值過高，則會降低墨盒的使用壽命、提高電導率。為保證油墨良好的穩定性，油墨的pH值必須與著色劑的pH值相當，一般情況下為7～9。因此在制備油墨時，需加入少量的緩沖劑或pH值調節劑。通常選用的無機緩沖劑有磷酸鹽、硼酸鹽、碳酸鹽等，有機緩沖劑有4-嗎琳乙烷磺酸、檸檬酸、乙醇酸等。另外，為了提高油墨的打印效果，改善油墨的打印性能，有時可根據實際應用要求添加其他成分，如殺菌劑、防腐劑、阻蝕劑等。endprint