数字印刷技术新进展

齐福斌

喷墨技术的新发展

喷印喷墨印刷技术的发展

目前，喷墨印刷技术主要是液态墨水喷墨印刷和色粉喷射印刷两类。随着人们对喷墨印刷质量要求的不断提高，要求喷嘴的直径越来越小，但喷嘴的直径是不可能无限度小的。为了提高喷墨印刷的分辨率，需要更小的墨滴直径。因此，便出现了喷印喷墨印刷技术。目前喷印喷墨印刷技术主要有：

①气流喷印喷墨印刷：气流喷印喷墨印刷，即将用工作气流把油墨雾化并形成气溶胶状的油墨后喷射到承印物上的喷墨印刷。

油墨喷射中，先将墨盒中的油墨雾化成1～5μm的液相小颗粒，并与工作气体混合成气溶胶状，然后工作气体将气溶胶状态油墨输送到喷头喷出。为保证喷射的气溶胶状油墨成稳定的细线，喷头被设计成夹层结构。在喷出气溶胶状油墨细束的外围另有一圈环绕气流，以保证喷出的气溶胶状油墨落点控制在小于喷嘴直径的1/10以内。气流喷印喷墨印刷，具有分辨率高，墨水使用范围广的特点。目前，主要应用于太阳能电池银电极、晶体管、生物传感器等印刷。

②电流体动力学喷印喷墨印刷：电流体动力学喷印喷墨印刷，即利用外加电场作用，诱导油墨在喷嘴处发生变形后而喷射的喷墨印刷。

普通的喷墨印刷在喷嘴直径小于10μm以下时，即使喷嘴没有堵塞，墨水也会因为自身的黏度及表面张力而产生极大的喷射阻力，很难通过压电方法喷出墨滴。以电流体动力学为工作原理的微喷印技术则可以采用300nm甚至更小直径的喷嘴喷射出油墨，从而实现240nm左右的超高分辨率印刷。目前该技术主要应用在金属类油墨高分辨率导电部件印刷。

可变墨滴喷墨印刷技术

具有奥西专利的可变墨滴喷墨印刷技术，是其喷出的墨滴大小可以改变（改变范围为6～42PL）。墨滴可变技术相对固定墨滴技术有以下优势：

①提高印刷精度：同样dpi的印刷，可变墨滴印刷使图像精度提高，如图1所示，显然，图1-c的精度、质量高于图1-a和图1-b。

②省墨：25%阶调印刷时，采用固定墨滴印刷，可能会产生不能充分遮盖纸色干扰纹，此时，可以增加浅青Lc和浅品Lm成为6色印刷（浅品如图1-b所示），不但可以提高墨水的遮盖力，而且不会带来视觉深浅变化。使用奥西可变墨滴印刷，可以使用小墨滴，同样可以达到六色印刷减少25%阶调处纸纹的视觉效果。不仅简化印刷工艺，而且可以省墨。如图1-c所示，显然比图1-b所示的六色印刷省墨。

③墨色厚实：在暗调部分，使用大墨滴，可以使用较少的油墨快速提高遮盖力。而使用固定小墨滴方式印刷，即使增加印刷次数，也难以获得厚实的印刷效果。

喷墨印刷机墨水空排出技术

喷墨印刷技术发展很快，但是喷墨印刷的喷嘴容易出现各种问题而影响印刷质量。目前排除喷嘴故障的技术主要有：墨水空排出技术、盖帽抽吸技术、清洗液冲洗技术、液体在喷嘴附近的突出技术等。墨水空排出技术由于操作方便并可以在喷墨印刷的间隙完成等优势而被广泛应用。

①喷嘴主要故障：主要故障有：A.喷嘴长时间不用，其中墨水变黏稠而影响墨滴形成或使喷嘴堵塞；B.喷嘴长时间暴露在空气中，空气中的粉尘及纸张的粉屑很容易被吸附在喷嘴附近与墨水混合，而导致喷嘴堵塞或影响墨滴质量； C.高速喷墨过程中，压力腔内容易形成气泡，气泡影响喷射压力，同时，气泡还可能聚集在喷嘴口附件，这些因素都会影响墨滴的排出。

②墨水空排出技术：墨水空排出技术是指，在喷头非印刷时间或根据墨水增黏时间阈值等因素规定的维护时间，将喷嘴内墨水、杂质、气泡等全部排出的操作技术。不同厂商的墨水空排出技术有所不同，基本上都是专利技术。墨水空排出技术基本原理是，预设喷头维护位置，喷头在维护位置时，利用计时器计时，在规定的时间进行喷头预喷射，以保证喷嘴不会堵塞。预喷射的时间间隔，一般是根据墨水情况和喷头周围的温度、湿度、粉尘等环境条件确定。

为了解决墨水预喷射造成墨水的大量浪费，精工爱普生株式会社申请的JPS63256452A专利，在维护位置设置了盖帽保护位置和预喷射位置，不印刷时，喷头位于盖帽保护位置，通过盖帽与喷头贴附，防止墨水在喷头内干燥；执行印刷时，喷头移动到印刷位置进行印刷，并采用计时器计时，在印刷了预定的印刷时间后，喷头移动到预喷射位置，进行防止喷头堵塞的预喷射，预喷射之后，喷头再移动到印刷位置进行印刷。该技术的推出表明，喷墨墨水空排出技术逐步趋于成熟。

数字印刷的墨水和色粉不断发展

数字印刷技术的发展，是与其配套的墨水和墨粉的不断发展相辅相成的。数字印刷和数字印刷机的发展需要相应的墨水和墨粉的跟进，墨水和墨粉的改进及发展，又促进了数字印刷和数字印刷机的发展。墨水和墨粉性能的提高，不仅可以提高数字印刷品的质量，而且可以提高印刷速度和扩大数字印刷的范围。

绿色环保数字印刷墨水和墨粉不断发展，目前水性墨水、UV墨水已经成为喷墨印刷的主流墨水。UV墨水除了绿色环保外，UV墨水在UV光照下即刻固化，适合无吸收性材料和非涂布纸张印刷。UV墨水附着力远高于其他墨水，并且具有很好的耐光、耐水和防刮伤性能。

喷墨墨水的发展

喷墨墨水的多样化是伴随着喷头技术的多样化的发展而发展的。目前喷墨墨水主要有：HP的颜料型水性墨水、柯达的纳米级水性墨水、施乐的微粒树脂墨水、富士胶片的环保水性墨水、网屏的色颜料经聚合物包覆处理的喷墨墨水、奥西的CrystalPoint墨水等。目前，大部分喷墨墨水是与其喷头配套发展的，通用性较差。如何提高喷墨墨水的通用性是今后的发展方向之一。

静电成像油墨

静电成像数字印刷油墨主要是向纳米级、高饱和度呈色以及绿色环保油墨和墨粉发展。提高油墨颗粒形状和大小的一致性，呈色性和介质附着力是提高印刷质量的关键。研发纳米级、高饱和度呈色以及绿色环保油墨成为重点发展方向。特种印刷油墨研发，可以使印刷品凸显特殊效果。如HP Indigo的透明墨水，可以模拟浮凸效果；白色油墨打底，可制作各种高品质印刷品；隐形红色油墨只在紫外线下可见，印刷特定印刷产品；数字亚光油墨快速创建局部亮光醒目效果；富士施乐的“低熔EA亚光干粉”，颗粒更细小、更规则，可减少影像表面浮凸感，其无油特性有助于控制光泽，具有更好的表现力，并且更加节能环保；柯尼卡美能达第四代新型碳粉Simitri HDE低能耗炫彩聚合碳粉，使用含有功能型聚合物的立体结构，可在几乎所有承印物上牢固定影，呈现出理想的自然纹理，增强了色彩还原性，在皮肤色调和半色调方面表现尤其突出。

静电成像数字印刷机使用的油墨，其发展趋势是液体油墨不断增加，墨粉的使用在逐步减少。

数字印刷范围和印刷幅面不断扩大

数字印刷范围不断扩大

发展在线涂布装置，使普通纸张也可以适应高速喷墨印刷，扩大了喷墨印刷的范围；发展UV喷墨印刷，利用UV油墨经UV光照射立即固化的特点，可以在非吸收性承印物和非涂布纸上印刷，使喷墨印刷扩大到包装和标签印刷，不仅扩大了喷墨印刷的应用范围，而且扩大了承印物的范围。

数字印刷幅面不断扩大

目前单张纸数字印刷机仍然以A4、A3、B3为主，为了适应一定批量印刷品印刷的需求，进一步提高单张纸数字印刷机的生产力，降低生产成本，各单张纸数字印刷设备商竞相扩大印刷幅面，发展B2系列产品。在drupa 2012展会上，十余家制造商推出B2幅面单张纸数字印刷机，实际上，B2幅面数字印刷机真正进入市场并没有那么容易。目前已经投入市场的B2幅面单张纸数字印刷机主要有：惠普HP Indigo 10000（静电成像，2012年推出）和HP Indigo 30000（静电成像，2014年推出）；富士胶片JetPress720（喷墨，2012年推出）；网屏Truepress Jet SX（喷墨，2012年推出）；Delphax公司的Elan500（喷墨，2014年推出）等。也有厂商在研发A1、B1幅面的数字印刷机。

卷筒纸数字印刷机的印刷幅面也在不断扩大。典型的例子是高宝公司的RotaJET 76喷墨数字印刷机，该机适用于四色书籍、小册子、商业印刷品和杂志等的按需印刷业务，印刷幅宽为787～1600mm。

传统数字印刷

传统印刷机具有机器结构合理、稳定可靠、耐用、印刷品质量高的优势。而数字印刷机的最大特点是自动化程度高，操作简便，在短版活件印刷上具有时间和成本优势。

我国CTP设备著名生产商杭州科雷机电工业有限公司提出并实践了“传统数字印刷”的理念。所谓“传统数字印刷”，就是将数字印刷技术的优势，嫁接在传统印刷之中，使传统印刷同样具有数字印刷自动化程度高，增强其在短版印刷领域的竞争力。

传统数字印刷需要提高传统印刷机的智能化水平，如数字接口、油墨预置功能、闭环色彩控制和闭环套准控制系统等。这样即可将印前CTP系统和传统印刷机组成一条生产线。杭州科雷公司试验证明，这个生产线只需要一个操作人员，在印刷过程中，操作人员只需上纸、上版，不需要对印刷机进行人工调整。一个活件从文件输入，到完成200张成品，时间只需15分钟。

采用传统数字印刷，具有以下优势：

1.投入低

可以利用现有CTP设备和数字化工作流程，现有传统印刷机（有的需要改造），一般不需要或很少购置新设备。投资不高或基本不需要增加投资。

2.印品质量提高

生产线很少需要人工干预，基本靠设备自动完成印刷，减少了人为因素，确保印刷品色彩一致，套印准确，印刷质量提高。

3.提高效率，降低成本

试验证明，采用传统数字印刷方式，可以实现一小时印刷8种活件，效率大幅提高。由于效率提高，减少人工成本，使印刷成本降低。试验证明，当印刷量超过20张时，其成本低于数字印刷成本。

4.充分发挥现有印刷能力，实现企业转型升级

2012年我国印刷业（不包括数字出版）资产总额为15729.6亿元，所有者权益（净资产）为8164.2亿元。现实不可能也不允许全部废弃现有传统印刷设备，重新购置数字印刷设备，现有生产能力必须继续发挥作用。改造提升传统印刷，实现传统印刷的数字化，是实现我国印刷数字化绕不开的问题。采用传统数字印刷，在不需要购置数字印刷机的情况下实现印刷企业的转型升级。

国产数字印刷设备不断发展

在数字印前设备方面，我国已经具备较强的研发和创新能力，产品基本可以满足国内需要并有部分出口。

数字印刷机研发和创新能力较强的企业当属北大方正。北大方正目前已经研发成功方正桀鹰P5100出版印刷、方正桀鹰H系列可变数据印刷和方正桀鹰K300S高速可变数据印刷系列喷墨数字印刷机产品。国内多家传统印刷机企业也推出了数字印刷机，如北人集团公司推出BEIREN DP5000卷筒到卷筒的双面彩色数字喷墨印刷机，并在PRINT CHINA 2015与惠普公司签署了战略合作协议，双方将在高速喷墨和品牌扩张等多方面合作；辽宁大族冠华推出筱原JETPress520喷墨数字印刷机；威海印机推出WIN JET56单张纸喷墨数字印刷机，并且与美国Delphax达成合作协议，将合作生产、销售该公司数字印刷机以及该公司数字印刷器材的国产化工作。此外，潍坊东航、乐凯华光、上海豹驰、上海紫光等企业也推出了数字标签喷墨印刷机。

目前，静电成像数字印刷机技术，仍然是数字印刷机技术的主流，由于研发难度大，我国还没有研发和生产。

数字印后设备是印后加工及与数字印刷机形成生产线的重要组成部分。我国数字印后设备也取得了重要进展。深圳精密达机械有限公司的数字印后产品可以与数字印刷机形成生产线，也可以单独使用，已经接近甚至达到世界先进水平。

国外传统印刷设备制造商调整发展战略并迅速发展数字印刷设备

数字印刷技术和数字印刷机的不断发展和完善，已经逐步形成具有潜在优势的新的印刷业态。但数字印刷也具有天然的先天不足，传统印刷设备和数字印刷设备相结合已经成为印刷设备发展的基本趋势。近年来许多传统印刷设备商，已经着手根据印刷设备的市场变化，调整其发展战略，独自或与数字设备制造商合作，生产数字印刷设备，迅速转入传统和数字印刷设备制造商。逐步形成传统和数字印刷设备的完备的印刷设备供应商。世界著名的四大传统胶印印刷设备都在发展数字印刷设备。

1.海德堡公司

海德堡公司在发展战略上的调整主要包括：①加强单张纸胶印机核心业务，不断适应正在变化的外部市场条件。②对印后产品进行清理和重组。③扩大服务和耗材业务。④推进数字印刷设备发展，与捷拉斯、富士胶片和理光建立了合作伙伴关系，收购Neo7even软件公司研发新产品。海德堡公司与理光合作，已经推出用于商业印刷的Linoprint C系列数字印刷机。该系列数字印刷机，承印物广泛，可以印刷胶印常用纸张，也可以印刷硬质材料和薄膜。Linoprint C系列数字印刷机，可以与速霸SM52或带丽彩系统（Anicolor）的速霸XL75胶印机进行混合印刷。并且还可以配备多种印后加工选件，如骑订、裁切、模切、折页、配页、上胶、环式装订等。

2.高宝公司

高宝公司面对印刷设备发展的新形势，进行了“适应所有客户要求，满足一切市场需求”的fit@all战略转型，从2013年开始对产品结构和管理模式进行调整，调整、集中、优化产品生产线。成立单张纸印刷机、卷筒纸印刷机、特殊应用领域以及独立对外经营的制造领域4个子公司。高宝公司产品以纸类承印物为主，在保证单张纸胶印市场占有率的同时，卷筒纸胶印设备将向数字和服务领域拓展。特殊领域主要是增加了柔版印刷和玻璃制品印刷解决方案。高宝公司在drupa 2012展会上推出了Rota JET 76卷筒纸喷墨数字印刷机。此后不断发展和完善，该机适用于四色书籍、小册子、商业印刷品和杂志等的按需印刷，并且可以连接印后相关设备，形成一个完整的生产线。目前，Rota JET 76卷筒纸喷墨数字印刷机已经形成印刷幅宽787～1600mm的系列产品。在PRINT CHINA 2015展会上，高宝不仅展示了传统胶印的强大实力，同时还展示了柔版印刷、金属印刷、玻璃印刷、标识印刷、证卡印刷、数字印刷、网络印刷、标签印刷等领域的多款印刷设备产品。紧紧围绕“印刷”这个核心，充分展示适应一切、满足一切、多元化盈利的战略转型。

3.曼罗兰公司

曼罗兰公司已经和世界知名的个性化系统专业制造公司Atlantic Zeiser合作，把喷墨头集成在一个专门改装的应用模块里，配置在胶印机上。目前已经实现单色印刷功能。同时，曼罗兰公司还与富士施乐强强联手，形成战略伙伴合作关系。通过共同努力，曼罗兰（中国）和富士施乐（中国）将会为客户提供覆盖传统胶印和数字印刷两个领域的定制化解决方案。

4.小森公司

小森公司与柯尼卡美能达合作，在drupa2012上首次展出，首款KM-1喷墨数字印刷机，该机专门为商业高速彩色数字印刷设计，幅面B2，速度3300张/时，分辨率为1200dpix1200dpi。现在小森的数字印刷机主要成果包括Impremia C80、Impremia IS29、Impremia IW20。小森美国公司在2014年9月9～11日于美国举办的LabeIexpo2014展会上展出一台窄幅数字标签印刷机NW210-E。该机为UV喷墨印刷并带有激光模切单元，可以印刷白色+CMYK，幅宽210mm，输出分辨率360dpix360dpi，印刷速度25m/min。