數(shù)字印刷技術新進展

齊福斌

噴墨技術的新發(fā)展

噴印噴墨印刷技術的發(fā)展

目前，噴墨印刷技術主要是液態(tài)墨水噴墨印刷和色粉噴射印刷兩類。隨著人們對噴墨印刷質量要求的不斷提高，要求噴嘴的直徑越來越小，但噴嘴的直徑是不可能無限度小的。為了提高噴墨印刷的分辨率，需要更小的墨滴直徑。因此，便出現(xiàn)了噴印噴墨印刷技術。目前噴印噴墨印刷技術主要有：

①氣流噴印噴墨印刷：氣流噴印噴墨印刷，即將用工作氣流把油墨霧化并形成氣溶膠狀的油墨后噴射到承印物上的噴墨印刷。

油墨噴射中，先將墨盒中的油墨霧化成1～5μm的液相小顆粒，并與工作氣體混合成氣溶膠狀，然后工作氣體將氣溶膠狀態(tài)油墨輸送到噴頭噴出。為保證噴射的氣溶膠狀油墨成穩(wěn)定的細線，噴頭被設計成夾層結構。在噴出氣溶膠狀油墨細束的外圍另有一圈環(huán)繞氣流，以保證噴出的氣溶膠狀油墨落點控制在小于噴嘴直徑的1/10以內(nèi)。氣流噴印噴墨印刷，具有分辨率高，墨水使用范圍廣的特點。目前，主要應用于太陽能電池銀電極、晶體管、生物傳感器等印刷。

②電流體動力學噴印噴墨印刷：電流體動力學噴印噴墨印刷，即利用外加電場作用，誘導油墨在噴嘴處發(fā)生變形后而噴射的噴墨印刷。

普通的噴墨印刷在噴嘴直徑小于10μm以下時，即使噴嘴沒有堵塞，墨水也會因為自身的黏度及表面張力而產(chǎn)生極大的噴射阻力，很難通過壓電方法噴出墨滴。以電流體動力學為工作原理的微噴印技術則可以采用300nm甚至更小直徑的噴嘴噴射出油墨，從而實現(xiàn)240nm左右的超高分辨率印刷。目前該技術主要應用在金屬類油墨高分辨率導電部件印刷。

可變墨滴噴墨印刷技術

具有奧西專利的可變墨滴噴墨印刷技術，是其噴出的墨滴大小可以改變（改變范圍為6～42PL）。墨滴可變技術相對固定墨滴技術有以下優(yōu)勢：

①提高印刷精度：同樣dpi的印刷，可變墨滴印刷使圖像精度提高，如圖1所示，顯然，圖1-c的精度、質量高于圖1-a和圖1-b。

②省墨：25%階調(diào)印刷時，采用固定墨滴印刷，可能會產(chǎn)生不能充分遮蓋紙色干擾紋，此時，可以增加淺青Lc和淺品Lm成為6色印刷（淺品如圖1-b所示），不但可以提高墨水的遮蓋力，而且不會帶來視覺深淺變化。使用奧西可變墨滴印刷，可以使用小墨滴，同樣可以達到六色印刷減少25%階調(diào)處紙紋的視覺效果。不僅簡化印刷工藝，而且可以省墨。如圖1-c所示，顯然比圖1-b所示的六色印刷省墨。

③墨色厚實：在暗調(diào)部分，使用大墨滴，可以使用較少的油墨快速提高遮蓋力。而使用固定小墨滴方式印刷，即使增加印刷次數(shù)，也難以獲得厚實的印刷效果。

噴墨印刷機墨水空排出技術

噴墨印刷技術發(fā)展很快，但是噴墨印刷的噴嘴容易出現(xiàn)各種問題而影響印刷質量。目前排除噴嘴故障的技術主要有：墨水空排出技術、蓋帽抽吸技術、清洗液沖洗技術、液體在噴嘴附近的突出技術等。墨水空排出技術由于操作方便并可以在噴墨印刷的間隙完成等優(yōu)勢而被廣泛應用。

①噴嘴主要故障：主要故障有：A.噴嘴長時間不用，其中墨水變黏稠而影響墨滴形成或使噴嘴堵塞；B.噴嘴長時間暴露在空氣中，空氣中的粉塵及紙張的粉屑很容易被吸附在噴嘴附近與墨水混合，而導致噴嘴堵塞或影響墨滴質量； C.高速噴墨過程中，壓力腔內(nèi)容易形成氣泡，氣泡影響噴射壓力，同時，氣泡還可能聚集在噴嘴口附件，這些因素都會影響墨滴的排出。

②墨水空排出技術：墨水空排出技術是指，在噴頭非印刷時間或根據(jù)墨水增黏時間閾值等因素規(guī)定的維護時間，將噴嘴內(nèi)墨水、雜質、氣泡等全部排出的操作技術。不同廠商的墨水空排出技術有所不同，基本上都是專利技術。墨水空排出技術基本原理是，預設噴頭維護位置，噴頭在維護位置時，利用計時器計時，在規(guī)定的時間進行噴頭預噴射，以保證噴嘴不會堵塞。預噴射的時間間隔，一般是根據(jù)墨水情況和噴頭周圍的溫度、濕度、粉塵等環(huán)境條件確定。

為了解決墨水預噴射造成墨水的大量浪費，精工愛普生株式會社申請的JPS63256452A專利，在維護位置設置了蓋帽保護位置和預噴射位置，不印刷時，噴頭位于蓋帽保護位置，通過蓋帽與噴頭貼附，防止墨水在噴頭內(nèi)干燥；執(zhí)行印刷時，噴頭移動到印刷位置進行印刷，并采用計時器計時，在印刷了預定的印刷時間后，噴頭移動到預噴射位置，進行防止噴頭堵塞的預噴射，預噴射之后，噴頭再移動到印刷位置進行印刷。該技術的推出表明，噴墨墨水空排出技術逐步趨于成熟。

數(shù)字印刷的墨水和色粉不斷發(fā)展

數(shù)字印刷技術的發(fā)展，是與其配套的墨水和墨粉的不斷發(fā)展相輔相成的。數(shù)字印刷和數(shù)字印刷機的發(fā)展需要相應的墨水和墨粉的跟進，墨水和墨粉的改進及發(fā)展，又促進了數(shù)字印刷和數(shù)字印刷機的發(fā)展。墨水和墨粉性能的提高，不僅可以提高數(shù)字印刷品的質量，而且可以提高印刷速度和擴大數(shù)字印刷的范圍。

綠色環(huán)保數(shù)字印刷墨水和墨粉不斷發(fā)展，目前水性墨水、UV墨水已經(jīng)成為噴墨印刷的主流墨水。UV墨水除了綠色環(huán)保外，UV墨水在UV光照下即刻固化，適合無吸收性材料和非涂布紙張印刷。UV墨水附著力遠高于其他墨水，并且具有很好的耐光、耐水和防刮傷性能。

噴墨墨水的發(fā)展

噴墨墨水的多樣化是伴隨著噴頭技術的多樣化的發(fā)展而發(fā)展的。目前噴墨墨水主要有：HP的顏料型水性墨水、柯達的納米級水性墨水、施樂的微粒樹脂墨水、富士膠片的環(huán)保水性墨水、網(wǎng)屏的色顏料經(jīng)聚合物包覆處理的噴墨墨水、奧西的CrystalPoint墨水等。目前，大部分噴墨墨水是與其噴頭配套發(fā)展的，通用性較差。如何提高噴墨墨水的通用性是今后的發(fā)展方向之一。

靜電成像油墨

靜電成像數(shù)字印刷油墨主要是向納米級、高飽和度呈色以及綠色環(huán)保油墨和墨粉發(fā)展。提高油墨顆粒形狀和大小的一致性，呈色性和介質附著力是提高印刷質量的關鍵。研發(fā)納米級、高飽和度呈色以及綠色環(huán)保油墨成為重點發(fā)展方向。特種印刷油墨研發(fā)，可以使印刷品凸顯特殊效果。如HP Indigo的透明墨水，可以模擬浮凸效果；白色油墨打底，可制作各種高品質印刷品；隱形紅色油墨只在紫外線下可見，印刷特定印刷產(chǎn)品；數(shù)字亞光油墨快速創(chuàng)建局部亮光醒目效果；富士施樂的“低熔EA亞光干粉”，顆粒更細小、更規(guī)則，可減少影像表面浮凸感，其無油特性有助于控制光澤，具有更好的表現(xiàn)力，并且更加節(jié)能環(huán)保；柯尼卡美能達第四代新型碳粉Simitri HDE低能耗炫彩聚合碳粉，使用含有功能型聚合物的立體結構，可在幾乎所有承印物上牢固定影，呈現(xiàn)出理想的自然紋理，增強了色彩還原性，在皮膚色調(diào)和半色調(diào)方面表現(xiàn)尤其突出。

靜電成像數(shù)字印刷機使用的油墨，其發(fā)展趨勢是液體油墨不斷增加，墨粉的使用在逐步減少。

數(shù)字印刷范圍和印刷幅面不斷擴大

數(shù)字印刷范圍不斷擴大

發(fā)展在線涂布裝置，使普通紙張也可以適應高速噴墨印刷，擴大了噴墨印刷的范圍；發(fā)展UV噴墨印刷，利用UV油墨經(jīng)UV光照射立即固化的特點，可以在非吸收性承印物和非涂布紙上印刷，使噴墨印刷擴大到包裝和標簽印刷，不僅擴大了噴墨印刷的應用范圍，而且擴大了承印物的范圍。

數(shù)字印刷幅面不斷擴大

目前單張紙數(shù)字印刷機仍然以A4、A3、B3為主，為了適應一定批量印刷品印刷的需求，進一步提高單張紙數(shù)字印刷機的生產(chǎn)力，降低生產(chǎn)成本，各單張紙數(shù)字印刷設備商競相擴大印刷幅面，發(fā)展B2系列產(chǎn)品。在drupa 2012展會上，十余家制造商推出B2幅面單張紙數(shù)字印刷機，實際上，B2幅面數(shù)字印刷機真正進入市場并沒有那么容易。目前已經(jīng)投入市場的B2幅面單張紙數(shù)字印刷機主要有：惠普HP Indigo 10000（靜電成像，2012年推出）和HP Indigo 30000（靜電成像，2014年推出）；富士膠片JetPress720（噴墨，2012年推出）；網(wǎng)屏Truepress Jet SX（噴墨，2012年推出）；Delphax公司的Elan500（噴墨，2014年推出）等。也有廠商在研發(fā)A1、B1幅面的數(shù)字印刷機。

卷筒紙數(shù)字印刷機的印刷幅面也在不斷擴大。典型的例子是高寶公司的RotaJET 76噴墨數(shù)字印刷機，該機適用于四色書籍、小冊子、商業(yè)印刷品和雜志等的按需印刷業(yè)務，印刷幅寬為787～1600mm。

傳統(tǒng)數(shù)字印刷

傳統(tǒng)印刷機具有機器結構合理、穩(wěn)定可靠、耐用、印刷品質量高的優(yōu)勢。而數(shù)字印刷機的最大特點是自動化程度高，操作簡便，在短版活件印刷上具有時間和成本優(yōu)勢。

我國CTP設備著名生產(chǎn)商杭州科雷機電工業(yè)有限公司提出并實踐了“傳統(tǒng)數(shù)字印刷”的理念。所謂“傳統(tǒng)數(shù)字印刷”，就是將數(shù)字印刷技術的優(yōu)勢，嫁接在傳統(tǒng)印刷之中，使傳統(tǒng)印刷同樣具有數(shù)字印刷自動化程度高，增強其在短版印刷領域的競爭力。

傳統(tǒng)數(shù)字印刷需要提高傳統(tǒng)印刷機的智能化水平，如數(shù)字接口、油墨預置功能、閉環(huán)色彩控制和閉環(huán)套準控制系統(tǒng)等。這樣即可將印前CTP系統(tǒng)和傳統(tǒng)印刷機組成一條生產(chǎn)線。杭州科雷公司試驗證明，這個生產(chǎn)線只需要一個操作人員，在印刷過程中，操作人員只需上紙、上版，不需要對印刷機進行人工調(diào)整。一個活件從文件輸入，到完成200張成品，時間只需15分鐘。

采用傳統(tǒng)數(shù)字印刷，具有以下優(yōu)勢：

1.投入低

可以利用現(xiàn)有CTP設備和數(shù)字化工作流程，現(xiàn)有傳統(tǒng)印刷機（有的需要改造），一般不需要或很少購置新設備。投資不高或基本不需要增加投資。

2.印品質量提高

生產(chǎn)線很少需要人工干預，基本靠設備自動完成印刷，減少了人為因素，確保印刷品色彩一致，套印準確，印刷質量提高。

3.提高效率，降低成本

試驗證明，采用傳統(tǒng)數(shù)字印刷方式，可以實現(xiàn)一小時印刷8種活件，效率大幅提高。由于效率提高，減少人工成本，使印刷成本降低。試驗證明，當印刷量超過20張時，其成本低于數(shù)字印刷成本。

4.充分發(fā)揮現(xiàn)有印刷能力，實現(xiàn)企業(yè)轉型升級

2012年我國印刷業(yè)（不包括數(shù)字出版）資產(chǎn)總額為15729.6億元，所有者權益（凈資產(chǎn)）為8164.2億元?，F(xiàn)實不可能也不允許全部廢棄現(xiàn)有傳統(tǒng)印刷設備，重新購置數(shù)字印刷設備，現(xiàn)有生產(chǎn)能力必須繼續(xù)發(fā)揮作用。改造提升傳統(tǒng)印刷，實現(xiàn)傳統(tǒng)印刷的數(shù)字化，是實現(xiàn)我國印刷數(shù)字化繞不開的問題。采用傳統(tǒng)數(shù)字印刷，在不需要購置數(shù)字印刷機的情況下實現(xiàn)印刷企業(yè)的轉型升級。

國產(chǎn)數(shù)字印刷設備不斷發(fā)展

在數(shù)字印前設備方面，我國已經(jīng)具備較強的研發(fā)和創(chuàng)新能力，產(chǎn)品基本可以滿足國內(nèi)需要并有部分出口。

數(shù)字印刷機研發(fā)和創(chuàng)新能力較強的企業(yè)當屬北大方正。北大方正目前已經(jīng)研發(fā)成功方正桀鷹P5100出版印刷、方正桀鷹H系列可變數(shù)據(jù)印刷和方正桀鷹K300S高速可變數(shù)據(jù)印刷系列噴墨數(shù)字印刷機產(chǎn)品。國內(nèi)多家傳統(tǒng)印刷機企業(yè)也推出了數(shù)字印刷機，如北人集團公司推出BEIREN DP5000卷筒到卷筒的雙面彩色數(shù)字噴墨印刷機，并在PRINT CHINA 2015與惠普公司簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將在高速噴墨和品牌擴張等多方面合作；遼寧大族冠華推出筱原JETPress520噴墨數(shù)字印刷機；威海印機推出WIN JET56單張紙噴墨數(shù)字印刷機，并且與美國Delphax達成合作協(xié)議，將合作生產(chǎn)、銷售該公司數(shù)字印刷機以及該公司數(shù)字印刷器材的國產(chǎn)化工作。此外，濰坊東航、樂凱華光、上海豹馳、上海紫光等企業(yè)也推出了數(shù)字標簽噴墨印刷機。

目前，靜電成像數(shù)字印刷機技術，仍然是數(shù)字印刷機技術的主流，由于研發(fā)難度大，我國還沒有研發(fā)和生產(chǎn)。

數(shù)字印后設備是印后加工及與數(shù)字印刷機形成生產(chǎn)線的重要組成部分。我國數(shù)字印后設備也取得了重要進展。深圳精密達機械有限公司的數(shù)字印后產(chǎn)品可以與數(shù)字印刷機形成生產(chǎn)線，也可以單獨使用，已經(jīng)接近甚至達到世界先進水平。

國外傳統(tǒng)印刷設備制造商調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略并迅速發(fā)展數(shù)字印刷設備

數(shù)字印刷技術和數(shù)字印刷機的不斷發(fā)展和完善，已經(jīng)逐步形成具有潛在優(yōu)勢的新的印刷業(yè)態(tài)。但數(shù)字印刷也具有天然的先天不足，傳統(tǒng)印刷設備和數(shù)字印刷設備相結合已經(jīng)成為印刷設備發(fā)展的基本趨勢。近年來許多傳統(tǒng)印刷設備商，已經(jīng)著手根據(jù)印刷設備的市場變化，調(diào)整其發(fā)展戰(zhàn)略，獨自或與數(shù)字設備制造商合作，生產(chǎn)數(shù)字印刷設備，迅速轉入傳統(tǒng)和數(shù)字印刷設備制造商。逐步形成傳統(tǒng)和數(shù)字印刷設備的完備的印刷設備供應商。世界著名的四大傳統(tǒng)膠印印刷設備都在發(fā)展數(shù)字印刷設備。

1.海德堡公司

海德堡公司在發(fā)展戰(zhàn)略上的調(diào)整主要包括：①加強單張紙膠印機核心業(yè)務，不斷適應正在變化的外部市場條件。②對印后產(chǎn)品進行清理和重組。③擴大服務和耗材業(yè)務。④推進數(shù)字印刷設備發(fā)展，與捷拉斯、富士膠片和理光建立了合作伙伴關系，收購Neo7even軟件公司研發(fā)新產(chǎn)品。海德堡公司與理光合作，已經(jīng)推出用于商業(yè)印刷的Linoprint C系列數(shù)字印刷機。該系列數(shù)字印刷機，承印物廣泛，可以印刷膠印常用紙張，也可以印刷硬質材料和薄膜。Linoprint C系列數(shù)字印刷機，可以與速霸SM52或帶麗彩系統(tǒng)（Anicolor）的速霸XL75膠印機進行混合印刷。并且還可以配備多種印后加工選件，如騎訂、裁切、模切、折頁、配頁、上膠、環(huán)式裝訂等。

2.高寶公司

高寶公司面對印刷設備發(fā)展的新形勢，進行了“適應所有客戶要求，滿足一切市場需求”的fit@all戰(zhàn)略轉型，從2013年開始對產(chǎn)品結構和管理模式進行調(diào)整，調(diào)整、集中、優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)線。成立單張紙印刷機、卷筒紙印刷機、特殊應用領域以及獨立對外經(jīng)營的制造領域4個子公司。高寶公司產(chǎn)品以紙類承印物為主，在保證單張紙膠印市場占有率的同時，卷筒紙膠印設備將向數(shù)字和服務領域拓展。特殊領域主要是增加了柔版印刷和玻璃制品印刷解決方案。高寶公司在drupa 2012展會上推出了Rota JET 76卷筒紙噴墨數(shù)字印刷機。此后不斷發(fā)展和完善，該機適用于四色書籍、小冊子、商業(yè)印刷品和雜志等的按需印刷，并且可以連接印后相關設備，形成一個完整的生產(chǎn)線。目前，Rota JET 76卷筒紙噴墨數(shù)字印刷機已經(jīng)形成印刷幅寬787～1600mm的系列產(chǎn)品。在PRINT CHINA 2015展會上，高寶不僅展示了傳統(tǒng)膠印的強大實力，同時還展示了柔版印刷、金屬印刷、玻璃印刷、標識印刷、證卡印刷、數(shù)字印刷、網(wǎng)絡印刷、標簽印刷等領域的多款印刷設備產(chǎn)品。緊緊圍繞“印刷”這個核心，充分展示適應一切、滿足一切、多元化盈利的戰(zhàn)略轉型。

3.曼羅蘭公司

曼羅蘭公司已經(jīng)和世界知名的個性化系統(tǒng)專業(yè)制造公司Atlantic Zeiser合作，把噴墨頭集成在一個專門改裝的應用模塊里，配置在膠印機上。目前已經(jīng)實現(xiàn)單色印刷功能。同時，曼羅蘭公司還與富士施樂強強聯(lián)手，形成戰(zhàn)略伙伴合作關系。通過共同努力，曼羅蘭（中國）和富士施樂（中國）將會為客戶提供覆蓋傳統(tǒng)膠印和數(shù)字印刷兩個領域的定制化解決方案。

4.小森公司

小森公司與柯尼卡美能達合作，在drupa2012上首次展出，首款KM-1噴墨數(shù)字印刷機，該機專門為商業(yè)高速彩色數(shù)字印刷設計，幅面B2，速度3300張/時，分辨率為1200dpix1200dpi?，F(xiàn)在小森的數(shù)字印刷機主要成果包括Impremia C80、Impremia IS29、Impremia IW20。小森美國公司在2014年9月9～11日于美國舉辦的LabeIexpo2014展會上展出一臺窄幅數(shù)字標簽印刷機NW210-E。該機為UV噴墨印刷并帶有激光模切單元，可以印刷白色+CMYK，幅寬210mm，輸出分辨率360dpix360dpi，印刷速度25m/min。