數(shù)字印刷正在進入 一個新的發(fā)展階段（一）

　　數(shù)字印刷進入傳統(tǒng)印刷領(lǐng)域的門檻主要體現(xiàn)在印刷質(zhì)量、印刷速度、印刷幅面、承印物范圍和印刷成本五個方面。早期，靜電成像數(shù)字印刷機在商業(yè)快印、短版印刷、混印直郵、賬單打印、圖書印刷等領(lǐng)域都有不俗的表現(xiàn)，但受成像技術(shù)的局限，其在印刷速度、印刷質(zhì)量、印刷幅面和承印物范圍等方面與傳統(tǒng)印刷領(lǐng)域的生產(chǎn)要求還有不少差距?！　rupa 2008，高速噴墨印刷技術(shù)的出現(xiàn)帶給了業(yè)界一些驚喜；drupa 2012，噴墨印刷技術(shù)已經(jīng)開始在圖書印刷、直郵品印刷和賬單打印領(lǐng)域成功應用；而drupa 2016，憑借日益成熟的技術(shù)，噴墨印刷應用領(lǐng)域已經(jīng)開始向商業(yè)印刷和包裝印刷滲透。通過drupa上噴墨印刷的演繹，我們或可發(fā)現(xiàn)，以往被傳統(tǒng)印刷技術(shù)占主導地位的領(lǐng)域，以印刷品質(zhì)要求高、承印物范圍廣、加工工藝復雜為特征，但不斷成熟的噴墨印刷技術(shù)正在證明其在這些領(lǐng)域存在的價值。可以說，以噴墨印刷為代表的數(shù)字印刷正在進入一個新的發(fā)展階段。

　　通過整理分析drupa 2016以及其他渠道得來的資料，筆者將從噴墨印刷技術(shù)要覽，熱點噴頭技術(shù)的最新進展，B1、B2幅面和高速噴墨印刷設備的特點，新階段噴墨印刷發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)四個方面，就噴墨印刷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來面臨的挑戰(zhàn)，談一些個人的認識和看法，供業(yè)界同仁參考。

噴墨印刷技術(shù)要覽

　　噴墨印刷是通過控制噴頭射出的墨滴在承印物上成像的印刷技術(shù)，噴頭是噴墨印刷的核心。根據(jù)噴頭形成墨滴方式的不同，噴墨技術(shù)可以劃分為連續(xù)式噴墨技術(shù)和間歇式噴墨技術(shù)兩類。

 1.連續(xù)式噴墨技術(shù)

在印刷過程中，受恒定壓力的作用，噴頭噴射的墨流是連續(xù)不斷的。噴頭噴射的墨流轉(zhuǎn)換成墨滴的過程，由安裝在噴嘴旁的環(huán)形特種裝置產(chǎn)生的高頻信號的作用形成——當墨水脫離噴嘴經(jīng)過環(huán)形特種裝置時，其表面張力受到高頻震蕩發(fā)生變化形成墨滴。而墨滴前行途中，受到靜電或氣壓偏轉(zhuǎn)的作用，其運動軌跡將會呈現(xiàn)直行和拐彎兩種變化——承擔成像任務的墨滴直接噴射到承印物上，其他不承擔成像任務的墨滴的運動軌跡則發(fā)生偏轉(zhuǎn)進入回墨裝置（將回流到儲墨罐循環(huán)利用），進而在承印物上形成像素點陣，實現(xiàn)圖像再現(xiàn)。

　　連續(xù)噴墨技術(shù)的特點：墨滴產(chǎn)生速度快（100～300 kHz）、墨滴運行受環(huán)境影響小；噴頭與承印物的距離可達3～6mm，印刷質(zhì)量受承印物變形和粉塵影響小；噴頭不易堵塞，不需頻繁清洗。

 2.間歇式噴墨技術(shù)

　　這類噴頭噴出的不是墨水流，而是不連續(xù)的墨滴。在印刷過程中，噴頭是否噴射墨滴，由控制信號決定，且噴頭噴射出的全部墨滴都將附著到承印物上成為像素點陣，進而實現(xiàn)圖像再現(xiàn)。與連續(xù)噴墨技術(shù)相比，間歇式噴墨技術(shù)無需墨水加壓泵、墨水過濾及回收裝置，故結(jié)構(gòu)相對簡單。但其墨滴產(chǎn)生的速度較低，噴嘴容易發(fā)生堵塞。因此，長時間不噴印的噴嘴需要定時隨機試噴，以保持其暢通無阻。

　　間歇式噴墨技術(shù)墨滴形成的原理有熱泡和壓電兩種。

　　熱泡技術(shù)原理：利用噴嘴末端的薄膜電阻器瞬間加熱（300℃以上），使得接近噴嘴的墨水通道里（墨水噴出區(qū)）的墨水氣化，形成氣泡。氣泡迅速膨脹產(chǎn)生的推力，迫使前端墨水從噴嘴噴出。墨滴噴出，氣泡消失，溫度下降。此時，墨水表面張力收縮產(chǎn)生的吸力會將新的墨水補充到墨水噴出區(qū)，為下一次的高溫氣化做好準備。熱泡噴墨技術(shù)的特點是：技術(shù)成熟、噴頭成本較低；目前噴嘴的工作頻率在10～30MHZ；使用的墨水在350～400℃高溫下易導致化學性質(zhì)不穩(wěn)定，因此印刷色彩一致性也會受到一定程度的影響；由于墨水是通過氣泡噴出的，墨水微粒的方向性與體積大小不易掌握，因而對印刷質(zhì)量的控制難度增加。

　　壓電式技術(shù)原理：壓電陶瓷具有在電壓作用下發(fā)生形變的特征，因而裝在噴嘴（墨水噴出區(qū)）后的壓電陶瓷，受到電壓的作用產(chǎn)生延伸，會對該部位墨水的容積產(chǎn)生擠壓，迫使墨水從噴嘴噴出。電壓消失，壓電陶瓷恢復原狀，墨水噴出區(qū)吸入新的墨水，等待下一個循環(huán)。壓電式噴墨技術(shù)的特點是：對墨滴的控制能力強，墨滴形狀規(guī)則，墨滴大小可變，定位更加準確，容易實現(xiàn)高精度印刷；由于壓電噴墨過程無須加熱，因此墨水不會因受熱而發(fā)生化學變化，這就降低了對墨水的要求，也延長了打印頭的壽命；噴頭尺寸小，同樣的頁面寬度需要較多的噴頭拼接，因此，噴頭間顏色曲線和拼合精度會對印刷品質(zhì)產(chǎn)生影響。

熱點噴頭技術(shù)最新進展

 １.惠普HDNA高清晰噴嘴結(jié)構(gòu)技術(shù)

　　惠普的噴墨印刷技術(shù)采用的是熱泡技術(shù)。2015年惠普推出其新一代噴頭技術(shù)，即高清晰噴嘴結(jié)構(gòu)技術(shù)HDNA（ High Definition Nozzle Architecture）。這種新技術(shù)的特點是：①噴嘴密度增加。每英寸噴嘴數(shù)量由原先的1200個增加到2400個，每個噴印組件擁有21120個噴嘴；②噴嘴尺寸分為低墨量噴嘴和高墨量噴嘴，低墨量噴嘴分布在高墨量噴嘴之間。這種結(jié)構(gòu)噴印的墨滴像素點陣可以形成6個灰度級，提高了對色彩的控制能力；③噴印單元冗余度提高。采用新技術(shù)的噴印單元有兩個墨倉（每個墨倉供應10560個噴嘴），故一個噴印組件可以噴印兩種顏色，也可以噴印單色，并保留了一定的備用噴嘴。

 drupa 2016期間，惠普展出了采用HDNA技術(shù)的高速卷筒噴墨印刷機HP PageWide Web Presses T490 HD，T490M HD 和 T240 HD。新機型T240HD可以根據(jù)應用活件選擇不同運行模式。在常規(guī)模式下，其印刷速度可達152米/分；在質(zhì)量模式下，印刷速度可達76米/分（比原有機型提升了25%）。承印紙張克重達40～215克/平方米。

 2.柯達UltruStream 噴頭技術(shù)

　　如前介紹，噴墨印刷技術(shù)依據(jù)其生成墨滴的方式不同，被分為連續(xù)噴墨和間歇噴墨兩類，而柯達則是連續(xù)噴墨技術(shù)的代表?？逻_的UltruStream 噴頭采用微機電系統(tǒng)（MEMS）和互補金屬氧化物半導體（CMOS）技術(shù)，每個噴頭有2560個噴嘴，每個噴嘴直徑約9微米，噴射精度達600 dpi。噴嘴前端的生成墨滴的加熱環(huán)所需能力極低（不超過室內(nèi)溫度5℃的幅度）。UltruStream與之前的Stream 技術(shù)的最大不同之處是影響墨滴走向的原理——UltruStream采用的是靜電原理，而Stream技術(shù)則使用的是氣壓原理。UltruStream新技術(shù)容許噴頭有更高的工作頻率（40萬赫茲/秒），生成墨滴更?。?皮升）、更均勻，對墨滴運動軌跡有了更精確的控制能力。因此，UltruStream被認為是高速度條件下實現(xiàn)高分辨率噴墨印刷的新標準。

　　目前，柯達UltruStream的使用壽命為2000小時，與其他制造商不同的是，到了使用壽命的柯達噴頭不會被廢棄，而是被回收送到其專業(yè)工廠進行修復翻新，翻新后的噴頭將會以較低的價格供應給用戶繼續(xù)使用；在152米/分的速度條件下，印刷的最高分辨率為1200dpi ×1200 dpi；使用水基顏料墨水，柯達的微介質(zhì)研磨專利技術(shù)使得顏料微粒的尺寸可以控制在10～60納米；在涂布紙上，柯達墨水可以實現(xiàn)175線圖像印刷，其色域與膠印色域相比要大35%。

 3.富士膠片SAMBA 噴頭技術(shù)

　　富士膠片SAMBA 噴頭是富士膠片全資子公司Fujifilm Dimatix, Inc. 的產(chǎn)品。該公司總部位于美國加州圣克拉拉，是一家專業(yè)的壓電噴頭生產(chǎn)制造企業(yè)，2006年被富士膠片全資收購。

 SAMBA屬間歇式壓電噴頭技術(shù)，采用硅微電子機械系統(tǒng)（Si-MEMS）技術(shù)制造，單個噴頭長43毫米，擁有2048個噴嘴，打印分辨率為1200dpi，噴頭的工作頻率為10萬赫茲/秒。SAMBA噴頭采用VersaDrop可變墨滴多級灰度技術(shù)，這是一種通過控制固定容積墨腔中壓電晶體震動的幅度來控制噴射墨滴墨量的技術(shù)。這種技術(shù)的優(yōu)點在于，在不影響噴頭生產(chǎn)效率的條件下，可產(chǎn)生不同定量墨滴，因此，SAMBA噴頭具備同時產(chǎn)生不同定量墨滴（2.4～13.2皮升）以及多級灰度的能力。另外，SAMBA采用RediJet墨水內(nèi)循環(huán)技術(shù)，該技術(shù)可通過保持噴嘴墨腔內(nèi)墨水的持續(xù)循環(huán)流動，防止墨水的沉淀，進而避免堵頭現(xiàn)象，延長噴頭的工作時間。RediJet技術(shù)擴大了SAMBA噴頭在那些高濃度、易沉淀以及快干結(jié)墨水的應用領(lǐng)域。

 drupa 2016上，裝備有富士膠片SAMBA 噴頭的噴墨印刷機有海德堡的Primefire 106、富士膠片的J Press 720S，以及蘭達納米印刷機系列（如Land S10 等）。

（未完待續(xù)）

（本文作者為中國印刷及設備器材工業(yè)協(xié)會副秘書長、數(shù)碼與網(wǎng)絡印刷分會秘書長）