浅谈喷墨印刷技术-步岭峰.doc

浅谈生产型喷墨印刷技术数码印刷是印刷领域发展最快的技术之一，而大型商业喷墨印刷又是数码印刷中最具发展潜力的一种数码印刷方式，也是将来真正有可能挑战传统印刷地位的一种数码印刷。目前喷墨印刷技术仍然处在高速发展和上升阶段，未来的喷墨印刷正向着高速、宽幅、高品质、低成本和绿色环保的方向快速发展，会在很大程度上模糊传统印刷与数码印刷的分界线，这势必将加速印刷行业的转型升级。一、喷墨印刷的发展历史喷墨印刷，是一种无接触、无压力、无印版的印刷。电子计算机中存储的信息，输入喷墨印刷机即可印刷。喷墨印刷机由系统控制器、喷墨控制器、喷头、承印物驱动机构等组成。喷墨印刷的历史可以追溯到1884年，美国人CHRichard在注射器中放入水，挤压针端飞出液滴，由此受到启发，若使此飞出液体带电，用电控制其落点，就可以在纸上形成画像，称为雾墨印刷。到了1951年Siemens公司将液态的墨水、转变成墨滴的技术申请专利，当时因为针、墨有问题，效果不佳，直到1960年才正式进入实用阶段。直到1967年，Hertz发展出连续式的喷墨印表机。1972年Siemens推出Piezoelectric（压电式）的Drop-on-Demand Ink-jet Printing，1979年Canon推出Thermal（热式）的Drop-on-Demand Ink-jet Printing，但称为Bubble（气泡式） Ink-jet Printing，1984年HP也推出Thermal的Drop-on-Demand Ink-jet Printing。喷墨印刷的基本原理是先产生小墨滴，再将之导引到设定的位置上。它大致可归纳成连续式和按需式两种。所谓连续式喷墨，是无论印纹式或非印纹式，都以连续的方式产生墨滴，再将非印纹的墨滴回收或分散；而按需式喷墨却只有在印纹部分才产生墨滴。喷墨印刷按印刷色彩可分为黑白喷墨和彩色喷墨两种。黑白喷墨印刷只使用单一墨水，因此机器结构和墨水系统都比较简单，而彩色喷墨印刷相对就比较复杂。目前，喷墨印刷的分辨率可达40墨点/毫米，质量已接近于照相图片。二、喷墨墨水的分类喷墨墨水的化学组分与印刷油墨的化学组分相似，一般由色料、连结料和其它添加剂等组成。色料在墨水中主要起着显色的作用，常见的色料有染料（Dye）、颜料（Pigment），染料型墨水的染料完全溶解或分散在介质中，而颜料型墨水的色料颗粒则是悬浮在介质中。颜料型墨水比染料性墨水具有更好的耐光性和耐水性，但颜色表现不如染料墨水细腻；而染料型墨水具有打印效果好、兼容性强、价格相对较低等特点。喷墨墨水中的介质可以是水、油性物质、溶剂等，一般将喷墨墨水划分为水基墨水、油基墨水、溶剂基墨水和热固型墨水。1)水基墨水 水基墨水是指以水或水和少量有机溶剂的混合液作为载体，将水溶性染料溶解或将颜料分散在其中而形成的“油墨体系”。水基墨水是一种环保型墨水，它不含有挥发性有机溶剂，因此，对大气环境无污染，不会对油墨制造者和印刷操作者的健康造成伤害。2)油基墨水 油基墨水是一种以低挥发性的油类物质(植物油、矿物油等)为连结料，并将染料溶解或颜料分散在其中而形成的“油墨体系”。油基墨水最适合在带孔的吸收性材料上印刷，它主要是通过吸收来进行干燥的。3)溶剂墨水溶剂墨水是指以有机溶剂或溶剂型高分子成膜剂作为载体，将染料溶解或将颜料分散在载体中形成的墨水体系。当喷墨转移到承印物上后，挥发性大的溶剂迅速挥发，挥发性小的溶剂靠毛细管作用渗入承印物内部，这样就使得留在纸张表面的树脂连结料固着在纸张表面并干燥。溶剂墨水的VOC水平很高，这会对印刷操作人员产生一定的伤害，对环境也会产生不利的影响，必须在佩带防护用品和通风条件良好的情况下使用。4)光固性墨水 UV光固化墨水是在光固化涂料的基础上发展起来的，作为一种新型的环保型墨水，它具有节能、无溶剂排放、不污染环境、生产效率高、适用于对热敏感的承印物、印品性能优异、设备投资低等优点。UV光固化墨水是利用紫外线的辐射能量，使液态紫外光材料中的光引发剂受激变为自由基或阳离子，从而引发紫外光材料中的不饱和双键发生化学反应，形成了固化的网状结构。该墨水主要由光固树脂、活性稀释剂、光引发剂、着色剂、添加剂等组成。 三、生产型喷墨印刷设备 生产型喷墨印刷设备的印刷原理与普通喷墨打印的基本原理还是一样的，只是通过将更多的喷头进行组合，使之能打印更大的幅宽，并增加干燥装置，使之在快速打印的时候也能即时干燥，从而大大提升生产效率。目前很多设备商都非常看好喷墨印刷市场的发展前景，投入较大的资金和人力来研发生产型喷墨印刷设备；网上信息显示施乐集团通过收购法国Impika公司获得喷墨印刷领域更多的技术，Impika公司主要为包装印刷和其它市场领域设计、生产和销售生产型喷墨印刷解决方案。 生产型喷墨印刷设备在国内市场应用相对较少，通过与设备商的交流以及参观喷墨印刷生产企业，我们对喷墨印刷设备也有了一定的了解。下面介绍一下比较有代表性的喷墨印刷设备-柯达Prosper 1000/ Prosper 5000。柯达Prosper 1000是单色数码印刷平台，使用Stream连续喷墨技术，Stream喷墨技术的墨滴生成速度高达400KHz，每个墨滴尺寸最小可达2pl（1pl相当于10-12升），可以使用的最大纸张宽度：648mm，可以印刷的最大图像宽度：620mm，印刷速度：200米/分钟，月生产量可达1.2亿印张（A4幅面）。南京凤凰印务在2012年初已安装了一台柯达Prosper 1000，用于单色胶印，使用是双胶类纸张，并且配有一套完整的后加工设备，实现了卷筒纸进机直接到成品书下线的可变数据印刷兼自动化装订于一体的新型印刷加工模式。柯达Prosper1000示意图柯达Prosper 5000XL彩色喷墨印刷机的每个喷墨头宽度为106mm (4.16in)，6个喷墨头组成一个完整的喷墨单元（一个喷墨单元宽可达622mm）。整个柯达Prosper 5000XL彩色喷墨印刷机共有48个喷墨头，8个喷墨单元，可轻松完成8色印刷（正反4色）。为了降低印刷品的干燥时间，柯达Prosper 5000XL彩色喷墨印刷机设有3个红外干燥单元，1个位于青墨和品红墨单元之后，1个位于黄墨单元之后，最后1个位于黑墨单元之后。柯达智能干燥系统能够根据油墨覆盖率、承印材料和印刷速度优化能源的输出，在节能环保的同时，确保优秀的油墨干燥效果。喷墨印刷的费用也相对比较便宜，每页预计费用：A4幅面（5%油墨覆盖率），单色： 0.0015美元（约合人民币0.01元）；A4幅面（35%油墨覆盖率），彩色：0.008美元 （约合人民币0.05元）。除此之外，生产型喷墨印刷设备还有很多，轮转类的有：惠普T系列、网屏Truepress Jet520、奥西ColorStream 3000、施乐2800、方正桀鹰P5000等；平张类的有：网屏Truepress JetSX、柯尼卡美能达KM1、富士胶片JetPress720、高宝RotaJET 76。另外，施乐还推出了无水喷墨印刷（碳粉类），通过高亮度、高强度氙气灯的闪融技术来实现快速定影。四、未来可能发展的方向目前虽然很多生产型喷墨印刷设备商都号称能在普通纸张上印刷出多么精美的效果，但实际上喷墨印刷的效果与胶印还存在一定的差距。下图为单色喷墨印刷的效果，从放大图片可看出，左下图中由于墨水顺着纤维的方向铺展产生很多毛刺，右下图中放大100倍时可看出由于纸张不同成分吸墨性的差异导致颜色有一些深浅不一。同样，我们在新加坡凸版所看到的彩色喷墨印刷（胶版）样与胶印样也还是存在一定差距。 喷墨印刷的特点既要求纸张能快速吸收墨水，避免在纸张运行过程中产生墨水在纸面流动的问题，又要求墨水在纵横向上不能铺展开，横向铺展会使印刷线条太粗，图片不清晰或失真，纵向的渗透会容易出现透印问题。所以，最理想的纸张是能快速吸收墨水中的水，又能通过一些特殊的技术将墨水中的墨停留在纸张的表面。生产型卷筒喷墨印刷设备由于价格特别昂贵，对于印刷量不是很多的市区快印店来讲，一般不会选择这种类型的印刷机。喷墨印刷设备主要还是印刷厂由传统印刷向数字化、小批量、快速交货转型过程中可能选购的一种数码印刷设备。根据目前生产型喷墨印刷的成本、效率、印刷效果等多方面的因素来看，今后喷墨印刷发展可以主要朝两个方向发展：1、印刷油墨的改善：通过印刷油墨的改善使喷墨印刷方式能够适合几乎所有纸张，如：UV油墨、无水喷墨印刷、胶乳油墨等。但，油墨的变化是否会导致印刷成本增加，以及对喷头使用寿命的影响而导致设备维护费用增加等，这也会成为喷墨印刷推广的一个障碍，毕竟喷墨印刷要想快速成长，还是要在确保品质的同时控制成本。2、印刷纸张的改善：喷