全球喷墨打印市场正迎来前所未有的发展机遇。根据行业预测,传统喷墨打印市场将在未来10年继续保持稳步增长,从2024年的489亿美元提升至2034年的789亿美元(喷墨芯片+设备)。其中,传统应用依然是喷墨的核心需求来源,与此同时新兴应用领域正呈现爆发式增长态势:
·喷墨数码印花、数字印刷工业应用势头强劲
·增材制造(3D打印等)年复合增长率远超传统市场
·印刷电子,为柔性电子、OLED显示等高端制造提供巨大增量需求
·生物打印也开始发展,展现出巨大的市场潜力。近年来也高度重视数字液滴技术的应用,被逐渐用于细胞筛选、生物打印、药物输送、医疗检测、基因测序等应用领域。
这种传统应用提供坚实基础、新兴应用驱动高速增长的双轮驱动格局,形成了广阔而稳定的市场空间,为国产喷墨打印企业提供了前所未有的发展机遇。
微流控(Microfluid)技术是一种基于CMOS晶圆和MEMS晶圆的多层混合异构晶圆技术,其由细微的流道管路、腔室、开关阀门、流体驱动和控制元件组成,能够在微米级、皮升尺度上对液体进行驱动、控制、处理及分析,具有对液体进行自动化并行处理和精准操控的能力。
微流控芯片从技术路线来说,包括热发泡、压电、连续几种技术路线,其中热发泡式由于成本低、喷孔密度高、可拼接扩展能力强(能做宽幅打印)、适用水性墨水、生物相容性好、分辨率高、打印速度较快等优势,被广泛用于消费级喷墨打印机、宽幅工业打印、生物打印等场景。
热发泡式微流控芯片的关键性能参数包括寿命、液滴大小及喷射速度、分辨率(喷孔密度)、芯片尺寸和可拼接能力、兼容液滴种类、喷射频率等。
Kogation是一个专门为热喷墨打印创造的术语,它描述了热喷墨打印机电阻器上墨水因加热而分解的程度。这种加热用于形成墨滴,墨滴被推向基材。
在喷墨打印头中评估墨水的结皮、结块和薄膜可靠性。初步测试还表明,薄膜可靠性(电阻器寿命)至少提高了2倍。将电阻器寿命从约1300万次点火提高到约2500万次点火。
评估1:抗堵塞性
在打印头部分从原始位置移除的状态下,将喷墨打印机在50°C的环境中放置4周。静置后,再次进行打印测试,并根据喷射是否稳定来评估抗堵塞性。并且执行清洗操作程序,检测喷嘴的完好率。
评估2: 墨水挥发性
墨水的测试是将墨水在通风橱中在室温下蒸发直至发生40%重量损失之后的粘度测量结果而获得的。如果相对粘度(经蒸发的墨水对原始墨水)大于6,则墨水被确定为“不可靠的”
评估3: 再启动性
将喷墨打印机静置在自然的环境中放置3到6个月。静置后,再次进行打印测试,并根据喷射是否稳定来评估抗堵塞性。并且执行清洗操作程序,检测喷嘴的完好率。
评估4: 墨水回融性
墨水经过自然风干挥发,或者高温挥发接结凝固后,滴加水滴观察溶解状态。模拟测试墨水在打印头表面经久挥发干燥后,是否可以通过清洗操作程序达到打印通畅
评估5: 墨水稳定性加速老化测试
在 70℃下三个星期,平均粒径的变化作为标准,用以判断稳定性。
冷冻和融化测试:首先在-20℃下冷冻一天,而后在 70℃下融化再一天,这被定义为一个循环,在每个循环后,平均粒径的变化作为标准用以判断稳定性,如果在三个循环后,电导率不增大,粘度不增大,平均粒径没有显著变化,则这些颜料墨水被认为是稳定的。
可能你正在遇到或者曾经遇到过:
1. 春节、双节大长假,旅游远行回来,启动打印机,喷头自检有喷孔堵塞,需要清洗
2. 学校放寒暑假归来,打印机闲置一个月,打印文档发现喷头堵塞,不能正常打印
3. 更换其他品牌的墨水特别是颜料墨水,没有进行清洗操作处理,搁置几小时后,里面的墨水发生凝聚反应,导致堵塞喷头
4. 闲置半年时间的打印机,突然想起来有文件要打印,担心能不能正常使用
5.才打印了数千张文档,打印头质量下降
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这时候,就要重点考虑所选墨水的稳定性了
在热泡喷墨打印头设备中,用于将墨泡推向纸张基材的电阻器必须能够无故障地发射数百万次。在热泡打印头打印中,油墨中染料的纯度和化学结构会从根本上影响打印头的操作,导致电阻器故障或喷嘴堵塞。
改变染料分子的阳离子可以提高染料分子在溶剂中的溶解度,从而防止结痂(储存过程中染料沉淀导致打印头喷嘴堵塞)。选择合适的阳离子也可以显著提高打印头的电阻器寿命。通过将与染料相关的阳离子从钠改为乙醇胺,将电阻器寿命提高一倍。
解决结痂问题,添加吸湿剂,通过其从空气中吸收水蒸气的能力来降低水的蒸发速率。此类吸湿剂的示例是水溶性聚合物、多元醇等。
加入碱以获得弱碱性pH的染料溶液,从而在随后加入稳定组分以形成油墨时,达到所需的最终相对稳定的pH范围。
通过纯化反渗透过程用于去除氯离子、过量钠离子和其他杂质,并提供纯度约为99.9%的染料。使用氯化物电极方便地监测浓缩物的电导率,直到达到基本恒定的读数并达到平衡。
反渗透再次有利地用于去除多余的水,并且需要大约一半的净化过程时间。采用紫外/可见分光光度法监测浓度。
通过选择与控制特定分子截留率的分子量阀值进行纯化除盐,一价盐透过,二价盐截留。
所述油墨的水溶液通过特定离子交换树脂的交换,引入稳定的离子。
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