纸张和油墨对喷墨打印数码照片质量的影响分析

刘仿俊

目前，数码相机已代替传统胶片相机成为主要的图像获取设备，在业余和专业摄影爱好者中得到了广泛使用。喷墨打印是应用最广泛的数码照片打印方式，为了能够获得与传统照片的质量、寿命和耐久性相媲美的印品，该领域的一些大公司，如柯达、爱普生、惠普及一些研究人员对打印机的打印头、纸张、油墨、印品质量测试方法等进行了大量的研究和改进。本文主要分析纸张和油墨对喷墨打印数码照片质量、稳定性和耐久性的影响。

纸张

可用于喷墨打印数码照片的纸张多种多样，既有涂布纸张，也有非涂布纸张。为了使打印照片达到真实相片的质量，应尽量选用与传统相纸相同的纸张。这种纸张通常双面涂有低密度聚乙烯或高密度聚乙烯，因此也称为涂塑相纸。

为了保证采用喷墨打印方式能够生产出高质量的数码照片，纸张的受墨层须具备一些基本特性。首先，受墨层必须能够吸收施加于其上的墨滴，能够稳定和驻留油墨中的颜料，以确保打印出的照片能够在一定的时间范围内保持其初始的鲜艳色彩，该时间的长短依客户的需求各不相同。其次，受墨层须具备良好的光滑性，以确保打印出的数码照片具有良好的墨色。此外，受墨层应尽可能薄，这样可确保受墨层在快速吸收油墨的同时，减少油墨渗漏及毛细现象。目前，喷墨打印采用的纸张的受墨层主要有纳米多孔材料和溶胀聚合物两类。

1.纳米多孔材料受墨层

这类受墨层由无机纳米粒子和聚合物黏合剂组成。最常用的无机纳米粒子包括二氧化硅、氧化铝、碳酸钙、天然人工合成黏土矿物。为改进性能，通常受墨层包含多种无机纳米粒子，受墨层中的氧化铝、阳离子硅等无机纳米粒子可提高颜料在受墨层中的相容性。这些无机纳米粒子分散在聚合物黏合剂中。聚合物黏合剂主要有水溶性高分子聚合物（聚乙烯醇）、丁苯乳胶水乳液、聚醋酸乙烯酯等。此外，为了增加纸张的白度等性能，受墨层还包含一些添加剂，例如增白剂、表面活性剂、增塑剂等。纳米多孔材料受墨层具有多孔结构，能够快速吸收油墨，可以经受住水分和湿度的影响，并对各种油墨具有良好的相容性，其厚度通常为35～40μm，多微孔层空隙直径约为10～25nm。

2.溶胀聚合物受墨层

在传统相纸中，通常采用明胶作为受墨层，而溶胀聚合物受墨层与传统相纸的受墨层相似，除明胶外，也常采用聚乙烯醇、纤维素衍生物等。溶胀聚合物受墨层通常包括保护层、媒染层、溶剂吸收层3个部分。保护层和媒染层的厚度通常为7～10μm，溶剂吸收层的厚度约为25μm。这类受墨层与染料型油墨的相容性较好，与颜料型油墨的相容性较差，主要优点在于抗褪色能力好、表面光洁度好，缺点为干燥速度慢、对湿度的变化较为敏感等。

油墨

油墨对喷墨打印数码照片的影响，可分为以下几方面。

1.着色剂

着色剂在油墨中起到显色作用，主要分为染料型和颜料型两种。

（1）染料型着色剂

采用喷墨打印方式打印数码照片时，采用的染料主要为阴离子水溶型，包含酸性染料、直接染料、钝化活性染料和偶氮染料等类型。对于黄、品红、黑色染料，通常采用偶氮染料，以保证油墨的稳定性。常用的偶氮染料有CI直接黄132、CI活性红23和CI活性红180、CI活性黑31。对于青和淡青染料，通常采用酞青染料、CI直接蓝199。此外，可通过在油墨中添加蓝、绿、红染料，以对染料型油墨的色域进行拓展，如添加CI活性蓝21、CI活性蓝49、CI活性蓝72、CI活性绿12，CI活性红43、CI活性红123、CI酸性红51、酸性红289、酸性红337和酸性红415等。喷墨打印对染料的基本要求为色域宽、吸收曲线窄、热稳定性好、无毒、光密度高、耐光照、耐湿性好等。为提高数码照片的耐光性，应合理选用染料的生色基团及油墨添加剂，并且合理设计与染料相匹配的纸张受墨层，以提高数码照片的打印质量。例如，通过采用阴离子型染料和阳离子型纸张受墨层，可提高数码照片的稳定性；通过采用UV吸收剂和游离基清除剂等，可提高数码照片的耐光性；通过采用随油墨pH变化而溶解度不同的染料，可大大提高数码照片的耐水性。

（2）颜料型着色剂

颜料型油墨主要用于与纳米多孔材料受墨层相配合，打印时，受墨层吸收油墨，颜料粒子聚集或凝集在受墨层表面形成图像。若颜料型油墨印刷在溶胀聚合物受墨层上，则印品的抗刮擦能力较差。颜料粒子粒径通常为70～100nm。为了保证颜料粒子不发生聚集，喷墨打印时不堵塞打印机的喷嘴，需要在油墨中添加分散剂。

青和淡青颜料通常采用CI颜料蓝153或CI颜料蓝154，这是因为该颜料光稳定性好且较为鲜艳。黄颜料通常采用CI颜料黄74 、CI颜料黄83和CI颜料黄155，其中，需要注意的是，CI颜料黄74具有光稳定性差以及在有机助剂中稳定性差等缺点。黑颜料通常采用炭黑，其主要成分是碳，另外还包含硫等少量杂质。品红颜料主要有CI颜料红122、CI颜料紫199和CI颜料红202。

与染料型着色剂相比，颜料型着色剂的主要优点在于光稳定性、抗水、抗湿能力好。但利用颜料型油墨打印数码照片时，还存在一些问题，例如光泽度不均衡、图像清晰度低、色域窄以及易出现龟纹等，这主要应从颜料的粒径、密度、表面张力及分散剂的类型等方面进行改进。

2.油墨的黏度和表面张力

油墨的黏度和表面张力对油墨的打印性能有很大影响。其中，油墨的黏度会影响印品的边缘锐利度、油墨在纸张中的渗透性、油墨在墨盒中的流动性（特别是带有海绵的墨盒）以及油墨的喷射性能等；表面活性剂在油墨的制备过程中起到降低表面张力和消泡的作用，常用的表面活性剂有脂肪酸盐、磷酸酯、改性聚乙烯醇等。

3.油墨的pH值

油墨的pH值对油墨的打印性能也有很大影响。若pH值过低，油墨会腐蚀墨盒；若pH值过高，则会降低墨盒的使用寿命、提高电导率。为保证油墨良好的稳定性，油墨的pH值必须与着色剂的pH值相当，一般情况下为7～9。因此在制备油墨时，需加入少量的缓冲剂或pH值调节剂。通常选用的无机缓冲剂有磷酸盐、硼酸盐、碳酸盐等，有机缓冲剂有4-吗琳乙烷磺酸、柠檬酸、乙醇酸等。另外，为了提高油墨的打印效果，改善油墨的打印性能，有时可根据实际应用要求添加其他成分，如杀菌剂、防腐剂、阻蚀剂等。endprint