數(shù)字印刷正在進(jìn)入 一個(gè)新的發(fā)展階段（一）

　　數(shù)字印刷進(jìn)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(gè)方面。早期，靜電成像數(shù)字印刷機(jī)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(yīng)用；而drupa 2016，憑借日益成熟的技術(shù)，噴墨印刷應(yīng)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(dǎo)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(fù)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(jià)值?？梢哉f，以噴墨印刷為代表的數(shù)字印刷正在進(jìn)入一個(gè)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(diǎn)噴頭技術(shù)的最新進(jìn)展，B1、B2幅面和高速噴墨印刷設(shè)備的特點(diǎn)，新階段噴墨印刷發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)四個(gè)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(gè)人的認(rèn)識(shí)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(hào)的作用形成——當(dāng)墨水脫離噴嘴經(jīng)過環(huán)形特種裝置時(shí)，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(yùn)動(dòng)軌跡將會(huì)呈現(xiàn)直行和拐彎兩種變化——承擔(dān)成像任務(wù)的墨滴直接噴射到承印物上，其他不承擔(dān)成像任務(wù)的墨滴的運(yùn)動(dòng)軌跡則發(fā)生偏轉(zhuǎn)進(jìn)入回墨裝置（將回流到儲(chǔ)墨罐循環(huán)利用），進(jìn)而在承印物上形成像素點(diǎn)陣，實(shí)現(xiàn)圖像再現(xiàn)。

　　連續(xù)噴墨技術(shù)的特點(diǎn)：墨滴產(chǎn)生速度快（100～300 kHz）、墨滴運(yùn)行受環(huán)境影響??；噴頭與承印物的距離可達(dá)3～6mm，印刷質(zhì)量受承印物變形和粉塵影響??；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(hào)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(diǎn)陣，進(jìn)而實(shí)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(duì)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(shí)間不噴印的噴嘴需要定時(shí)隨機(jī)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(shí)，墨水表面張力收縮產(chǎn)生的吸力會(huì)將新的墨水補(bǔ)充到墨水噴出區(qū)，為下一次的高溫氣化做好準(zhǔn)備。熱泡噴墨技術(shù)的特點(diǎn)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(dǎo)致化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，因此印刷色彩一致性也會(huì)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(duì)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(huì)對(duì)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(fù)原狀，墨水噴出區(qū)吸入新的墨水，等待下一個(gè)循環(huán)。壓電式噴墨技術(shù)的特點(diǎn)是：對(duì)墨滴的控制能力強(qiáng)，墨滴形狀規(guī)則，墨滴大小可變，定位更加準(zhǔn)確，容易實(shí)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(huì)因受熱而發(fā)生化學(xué)變化，這就降低了對(duì)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(huì)對(duì)印刷品質(zhì)產(chǎn)生影響。

熱點(diǎn)噴頭技術(shù)最新進(jìn)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(diǎn)是：①噴嘴密度增加。每英寸噴嘴數(shù)量由原先的1200個(gè)增加到2400個(gè)，每個(gè)噴印組件擁有21120個(gè)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(diǎn)陣可以形成6個(gè)灰度級(jí)，提高了對(duì)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(gè)墨倉（每個(gè)墨倉供應(yīng)10560個(gè)噴嘴），故一個(gè)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(jī)HP PageWide Web Presses T490 HD，T490M HD 和 T240 HD。新機(jī)型T240HD可以根據(jù)應(yīng)用活件選擇不同運(yùn)行模式。在常規(guī)模式下，其印刷速度可達(dá)152米/分；在質(zhì)量模式下，印刷速度可達(dá)76米/分（比原有機(jī)型提升了25%）。承印紙張克重達(dá)40～215克/平方米。

 2.柯達(dá)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(dá)則是連續(xù)噴墨技術(shù)的代表?？逻_(dá)的UltruStream 噴頭采用微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）技術(shù)，每個(gè)噴頭有2560個(gè)噴嘴，每個(gè)噴嘴直徑約9微米，噴射精度達(dá)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(duì)墨滴運(yùn)動(dòng)軌跡有了更精確的控制能力。因此，UltruStream被認(rèn)為是高速度條件下實(shí)現(xiàn)高分辨率噴墨印刷的新標(biāo)準(zhǔn)。

　　目前，柯達(dá)UltruStream的使用壽命為2000小時(shí)，與其他制造商不同的是，到了使用壽命的柯達(dá)噴頭不會(huì)被廢棄，而是被回收送到其專業(yè)工廠進(jìn)行修復(fù)翻新，翻新后的噴頭將會(huì)以較低的價(jià)格供應(yīng)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(dá)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(dá)墨水可以實(shí)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(jī)械系統(tǒng)（Si-MEMS）技術(shù)制造，單個(gè)噴頭長43毫米，擁有2048個(gè)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(jí)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(dòng)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(diǎn)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(shí)產(chǎn)生不同定量墨滴（2.4～13.2皮升）以及多級(jí)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(dòng)，防止墨水的沉淀，進(jìn)而避免堵頭現(xiàn)象，延長噴頭的工作時(shí)間。RediJet技術(shù)擴(kuò)大了SAMBA噴頭在那些高濃度、易沉淀以及快干結(jié)墨水的應(yīng)用領(lǐng)域。

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

（未完待續(xù)）

（本文作者為中國印刷及設(shè)備器材工業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長、數(shù)碼與網(wǎng)絡(luò)印刷分會(huì)秘書長）