Single-pass噴墨技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

劉中道，王 遠

（保定市樂凱集團 河北 保定 071000）

1 引言

噴墨技術(shù)在2008年德魯巴展會上大放異彩，展會上展出了大量的噴墨印刷設(shè)備，同時也發(fā)布了很多噴墨技術(shù)的概念技術(shù)，很多人預(yù)測噴墨時代就要來臨了。現(xiàn)在十年過去了，噴墨技術(shù)又取得了很大的進化，當(dāng)年的概念技術(shù)基本都已實現(xiàn)，雖然并沒有像一些人預(yù)測的那樣取代傳統(tǒng)印刷，但在印刷領(lǐng)域的份額正在逐步提升，應(yīng)用范圍也越來越廣。

噴墨技術(shù)按照印刷方式可分為scanning和singlepass兩種方式，scanning一般稱作往復(fù)式或掃描式，指噴頭在承印物上往復(fù)運動并打印從而使圖像覆蓋全篇的打印方式，它可以通過多次掃描使分辨率成倍提升，顯著提升打印質(zhì)量，每色只需一個噴頭就可以完成超大幅面印刷。噴繪機和很多桌面噴墨打印機就是基于此技術(shù)。掃描式的優(yōu)勢是設(shè)備價格一般較低，又能印制超大幅面的圖像，并且對于噴頭堵塞不太敏感，圖像質(zhì)量很高，所以性價比很高，廣泛用于室外廣告印刷、陶瓷噴繪和印花等行業(yè)，該技術(shù)目前已比較成熟，有大量的國內(nèi)設(shè)備制造商，國產(chǎn)設(shè)備由于價格優(yōu)勢在國內(nèi)市場上占據(jù)主流地位。掃描式的缺點和優(yōu)點一樣突出，就是印刷速度非常緩慢，無法工業(yè)級大批量印刷。

Single-pass可譯作一次過式，但行業(yè)內(nèi)一般仍使用英文，指噴頭固定在某個位置，直接在移動中的承印物上印刷，通常每色需要多個噴頭橫向排列以達到所需要的幅寬，承印物可以是卷筒紙、單張紙、板材甚至是生產(chǎn)線上的產(chǎn)品。由于噴頭不再需要往復(fù)運動，Single-pass具有很高的印刷速度，上限取決于噴頭的最大打印速度或者承印物的最大移動速度。Single-pass的印刷方式非常適合高速打印可變數(shù)據(jù)，目前噴碼行業(yè)是single-pass應(yīng)用最成熟的領(lǐng)域。但single-pass也存在天然的劣勢，它非常依賴噴頭的性能和打印狀態(tài)，過去大部分噴頭的分辨率不夠高，所以印刷質(zhì)量相比傳統(tǒng)印刷差距非常明顯，而且噴嘴一旦堵塞或斜噴，圖像上就會出現(xiàn)白線，使本就劣勢的圖像質(zhì)量進一步下降。同時，single-pass設(shè)備使用的噴頭數(shù)量隨著幅寬的增加而增多，打印幅面越大，使用的噴頭越多，設(shè)備成本也越高，所以在過去的很多年里，較大幅面的single-pass噴墨設(shè)備的定位稍有些尷尬。不過，隨著噴墨技術(shù)的不斷發(fā)展，這種形勢正在迅速轉(zhuǎn)變。

2 single-pass噴墨技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

噴墨技術(shù)是一個快速發(fā)展的技術(shù)，噴墨印刷設(shè)備相比前幾年已經(jīng)發(fā)生了不小變化，在打印質(zhì)量、性能、和自動化等方面都有不同程度的提升。

2.1 印刷質(zhì)量進一步提高

噴墨印刷的打印質(zhì)量主要取決于噴頭的分辨率，過去主流的single-pass噴墨設(shè)備分辨率都在600dpi左右，與傳統(tǒng)印刷和靜電成像技術(shù)都有比較大的差距。

目前噴頭的分辨率得到了極大提升，比如富士推出的Samba噴頭原生分辨率就達到了1200dpi，最小墨滴2pL，4級灰度下印刷速度可以達到80米/分，已經(jīng)被很多噴墨設(shè)備商采用，應(yīng)用非常廣泛。惠普推出的HDNA熱發(fā)泡噴頭分辨率更是達到了2400dpi，惠普聲稱其最高打印速度可達305米/分，該噴頭主要應(yīng)用在惠普的寬幅卷筒印刷機。Memjet公司推出的噴頭分辨率達到了1600dpi，不過其印刷速度很慢，1600dpi模式下速度只有9米/分，主要應(yīng)用在小型印刷設(shè)備和桌面打印機上。其它很多噴頭公司雖然沒有原生高分辨率的噴頭，但也通過多個低分辨率噴頭組合的方式來提高分辨率，比如柯尼卡美能達使用兩個600dpi的KM1800i噴頭組合，達到了1200dpi的分辨率；松下推出了4個360dpi噴頭組合成的噴頭模塊，分辨率達到了1440dpi。這些高分辨率的噴頭或者打印模塊，使最終的印刷質(zhì)量基本追上了靜電成像技術(shù)，接近傳統(tǒng)印刷。

2.2 印刷效率進一步提高

印刷效率主要與印刷幅寬和印刷速度相關(guān)，印刷幅寬越大，印刷速度越高，生產(chǎn)效率也越高。

得益于噴墨技術(shù)印刷質(zhì)量的提升，幾個印刷巨頭都推出了自己的旗艦級噴墨印刷機，這些印刷機的銷售對象主要是大型印刷企業(yè)，目的是使用噴墨技術(shù)進行工業(yè)化生產(chǎn)，許多設(shè)備的印刷幅面完全向膠印對標(biāo)。單張紙設(shè)備中，海德堡Primefire106和蘭達S10均為B1幅面，柯尼卡美能達KM-1和富士Jet Press 750S為B2+幅面，卷筒紙印刷機中，惠普的PageWide T400 HD幅寬達到了1067mm，高寶的RotaJET L最大幅寬達到了1300mm。這些印刷機不但幅面達到了大型傳統(tǒng)印刷設(shè)備的級別，印刷速度也不遑多讓，比如蘭達S10宣稱可達到13000印/小時，KM1速度較低，也達到了3000印/小時，惠普的PageWide T400 HD印刷速度高達305m/min，高寶RotaJET L則能達到150m/min的印刷速度。相比數(shù)字印刷中的靜電成像技術(shù)，高端single-pass設(shè)備的生產(chǎn)效率明顯勝出。

2.3 設(shè)備自動化程度更高

大型噴墨設(shè)備上使用的噴頭越來越多，很多設(shè)備噴頭多達幾百個，日常維護僅靠手工操作費時費力，所以高端設(shè)備基本都配套自動清洗裝置，大大降低了維護難度。

在印刷過程中，工業(yè)化生產(chǎn)對于single-pass設(shè)備的穩(wěn)定性要求很高，這正是噴墨技術(shù)目前的短板之一，噴頭在高速噴墨時可能會出現(xiàn)氣堵或掛墨而引起斷線。任意一個噴頭發(fā)生斷線都會引起明顯的質(zhì)量問題。所以，生產(chǎn)過程中實時的質(zhì)量監(jiān)控是很有必要的。這種監(jiān)控一般依靠視覺檢測設(shè)備，在設(shè)備工作中或生產(chǎn)間隙自動打印測試圖像，如果檢測到噴頭不佳，則進行相應(yīng)的軟件補償或者停機維護處理。不過，高速檢測技術(shù)和實時軟件補償處理技術(shù)的開發(fā)難度很高，僅有少數(shù)高端設(shè)備配備，有不少設(shè)備僅通過檢測模塊發(fā)現(xiàn)問題，然后停機人工處理問題。

2.4 特種墨水和承印材料，改善適印性

噴墨印刷是非接觸的印刷方式，優(yōu)點是在各種材質(zhì)上都能印刷，缺點是在很多承印物上印刷效果不夠理想。為了提升噴墨設(shè)備的適印性，不少廠商從墨水和承印材料兩個方面著手進行優(yōu)化。

蘭達公司開發(fā)出了一種納米油墨，其中的顏料顆粒直徑只有幾十納米，對于光的反射比傳統(tǒng)顏料更強，可以在更少墨量的情況下獲得比傳統(tǒng)墨水更高的色彩飽和度?？履峥滥苓_公司的KM-1使用的是一種特殊的“蠟滴式”墨水，它在常溫下是固體狀態(tài)，必須加熱才能變?yōu)橐后w，墨滴噴射到承印物表面后由于溫度迅速降低很快凝固，從而獲得極高的定位精度和防滲透能力。

艾利和芬歐藍泰等知名紙業(yè)公司針對噴墨技術(shù)“挑紙”的問題，開發(fā)了不少噴墨專用紙張，具有比普通紙張更好的適印性，這些專用紙張成本較高，國內(nèi)也開始有一些公司推出了類似的紙張，性價比高很多。

3 single-pass噴墨技術(shù)在我國的應(yīng)用情況

近年來，隨著印刷市場上短版和個性化需求訂單的持續(xù)增長，以及噴墨技術(shù)的進一步發(fā)展，噴墨技術(shù)在印刷領(lǐng)域正扮演者越來越重要的角色。Single-pass噴墨以其遠超掃描式噴墨的生產(chǎn)效率，被應(yīng)用到很多領(lǐng)域，比如工業(yè)印刷、數(shù)碼印花、陶瓷噴墨、可變數(shù)據(jù)打印等。

我國single-pass噴墨的市場與國外并不完全一致，國內(nèi)市場相對于歐美有一定滯后性，人力成本和產(chǎn)品售價也更低一些，市場對于個性化訂單的需求還不夠旺盛，所以整個數(shù)字印刷發(fā)展都不如歐美。

紙類印刷領(lǐng)域中，single-pass噴墨主要應(yīng)用于出版印刷領(lǐng)域，國外應(yīng)用廣泛的賬單直郵市場在我國發(fā)展得并不順利。彩色single-pass噴墨設(shè)備過去由于印刷質(zhì)量不如傳統(tǒng)印刷和靜電成像技術(shù)，國內(nèi)銷量并不大，不過最新的旗艦級噴墨印刷機已經(jīng)解決了打印質(zhì)量的短板，得到了國內(nèi)大型印刷企業(yè)的青睞，比如深圳賢俊龍彩印有限公司訂購了海德堡Primefire106，中榮印刷集團和東莞永洪印刷有限公司擬訂購蘭達S10。而小型印刷企業(yè)很難負擔(dān)起旗艦彩色噴墨印刷機的成本，國產(chǎn)中低端的彩色噴墨設(shè)備又很難滿足國內(nèi)客戶對于印刷質(zhì)量的要求，處境仍然尷尬。

可變數(shù)據(jù)印刷近年來發(fā)展非常迅速，由于進入門檻較低，國內(nèi)設(shè)備廠商非常多，比如方正、尚浩、圣德、阿諾捷等，可變數(shù)據(jù)印刷設(shè)備的售價較低，小型印刷企業(yè)也能承受，通過傳統(tǒng)印刷與噴墨技術(shù)相結(jié)合，發(fā)揮各自優(yōu)勢，也能滿足一定的個性化訂單需求。另外，生產(chǎn)線產(chǎn)品實時打碼也是重要的應(yīng)用領(lǐng)域。

紡織印花是國內(nèi)噴墨的重要市場之一，目前數(shù)碼紡織印花仍以掃描式噴墨為主，不過2016年被紡織業(yè)稱為國內(nèi)“single-pass元年”，很多印花企業(yè)都開始籌備購入single-pass印花設(shè)備，保守估計2017年底國內(nèi)該類型設(shè)備已超過20臺，這將對紡織印花行業(yè)的生產(chǎn)效率產(chǎn)生顛覆性的影響。國內(nèi)印花設(shè)備以國產(chǎn)為主，知名廠商有希望高科、潤天智、新景泰等。

噴墨技術(shù)在陶瓷印花領(lǐng)域的應(yīng)用近十年來呈快速增長趨勢，目前全球約一半的陶瓷生產(chǎn)線在中國。由于陶瓷噴墨對于印刷質(zhì)量的需求較低，single-pass設(shè)備應(yīng)用比較廣泛，賽爾噴頭由于其墨水循環(huán)技術(shù)的優(yōu)勢，在陶瓷噴墨領(lǐng)域占據(jù)主流。由于國內(nèi)廠商進入該領(lǐng)域較早，技術(shù)上不比國外同行落后多少，國產(chǎn)設(shè)備占據(jù)70%左右份額，知名廠商有希望高科、新景泰、美嘉等。

4 展望

目前仍然有一些因素限制著single-pass噴墨技術(shù)的發(fā)展。一是設(shè)備和耗材的成本較高，僅僅是噴頭和配套的控制系統(tǒng)的成本就足以嚇退很多小型印刷企業(yè)。二是噴頭的穩(wěn)定性仍然不足以讓人安心，寬幅設(shè)備動輒幾百個噴頭很難保證完全不發(fā)生堵塞，最終印品上常常會有細微的瑕疵。但是，相比single-pass噴墨技術(shù)帶來的高速、短版、個性化等方面的優(yōu)勢，這些問題很多情況下是可以容忍的。

噴墨技術(shù)仍在快速發(fā)展，這些問題必然會逐步解決。同型號噴頭的價格隨著發(fā)布時間的推移會逐漸降低，而同樣價格買到的噴頭的性能會越來越好。耗材方面，國產(chǎn)墨水的推出以及激烈的市場競爭導(dǎo)致噴墨墨水的售價近年來下降非常明顯，很多進口品牌價格只有原來的1/3甚至更低。以后噴墨設(shè)備和耗材的價格必然會更加親民。提升噴頭工作的穩(wěn)定性也一直是噴頭廠商的重要課題，比如不少新型噴頭也加入了類似賽爾噴頭的內(nèi)循環(huán)技術(shù)，減少氣泡和細微顆粒堵塞噴嘴的幾率。

single-pass噴墨技術(shù)的打印質(zhì)量逐漸接近傳統(tǒng)印刷和靜電成像技術(shù)，該類型設(shè)備已經(jīng)具備了快速發(fā)展的基礎(chǔ)，加上噴墨技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，該技術(shù)必將迎來更加輝煌的發(fā)展。