試論噴墨打印設(shè)備墨水使用成本計(jì)算與影響因素

摘 要：噴墨打印設(shè)備的墨水使用成本一直備受行業(yè)內(nèi)外關(guān)注，墨水使用成本與ICC、PASS數(shù)、清洗頻率、閃噴頻率等因素具有直接關(guān)系。準(zhǔn)確了解墨水的成本算法、結(jié)果以及影響墨水使用成本的因素，是用戶掌握市場(chǎng)信息、控制生產(chǎn)成本、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)碼噴印設(shè)備;墨水成本;計(jì)算分析;影響因素

中圖分類號(hào)：TS951.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）06-0238-02

0 引言

噴墨打印技術(shù)是一種非接觸式的噴墨印刷技術(shù)。基于噴墨打印技術(shù)的現(xiàn)代化打印設(shè)備，為建筑材料、紡織、廣告、皮革、工藝品、印刷包裝等數(shù)十個(gè)領(lǐng)域提供了豐富的解決方案[1]。目前，市場(chǎng)上設(shè)備供應(yīng)商在解釋噴墨打印設(shè)備的使用成本時(shí)，多采用預(yù)估的方式，沒有準(zhǔn)確的算法，也沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)。噴墨打印設(shè)備墨水使用成本問題，一直備受行業(yè)內(nèi)用戶關(guān)注。準(zhǔn)確了解墨水的成本算法、結(jié)果以及影響墨水使用成本的因素，是用戶掌握市場(chǎng)信息、控制生產(chǎn)成本、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)。

1 影響墨水使用成本的主要因素

1.1 ICC曲線

ICC曲線是由國(guó)際彩色協(xié)會(huì)ICC（International Color Consortium）提出并創(chuàng)建的色彩管理標(biāo)準(zhǔn)，即ICC Profile Format Specification[2]。ICC的目的在于建立并推進(jìn)開放式的，跨越平臺(tái)的色彩管理系統(tǒng)（CMS）的標(biāo)準(zhǔn)化，以保證顏色信息在不同種類、不同廠商的各種軟硬件之間、以及不同部門之間的正確傳遞[3]。通俗而言，ICC曲線就是噴墨打印設(shè)備上使用特定墨水在特定輸出介質(zhì)上輸出作業(yè)的一種出墨方案。設(shè)備、墨水和材料任一因素不同，ICC方案也大不相同。在ICC不變，設(shè)備、墨水和介質(zhì)其中任一因素的改變情況下，其輸出結(jié)果一定會(huì)有所差異，只是差異大小不同而已。部分差異情況肉眼可視，部分差異則需要借助專業(yè)儀器方可辨別。

此外，不同廠商的控制系統(tǒng)，在控制噴頭的出墨頻率、出墨方式、墨滴大小均不相同，不可同日而語。此外，噴頭型號(hào)不同，所對(duì)應(yīng)的墨滴大小也大不相同。目前市場(chǎng)上噴墨打印機(jī)使用的噴頭品牌有十多個(gè)，每個(gè)品牌的噴頭又分若干種型號(hào)，噴頭墨滴大小從2.7pl-70pl不等。墨滴大小不同，輸出單位面積的畫面所消耗的墨水量也有所不同。

1.2 pass數(shù)

噴墨打印設(shè)備采用多次同位打印方法，形成完整圖像，每一次打印過程稱為pass。噴頭的有效打印寬度（即1pass的寬度）除以最大給進(jìn)介質(zhì)步進(jìn)長(zhǎng)度，稱為pass數(shù)[4]。PASS數(shù)是分辨率模式的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，即輸出精度。以EPSON DX5為例，最高輸出精度可達(dá)2880dpi。不同的PASS數(shù)，對(duì)應(yīng)的打印精度不同。實(shí)際應(yīng)用過程中，以360模式為基準(zhǔn)，4PASS模式對(duì)應(yīng)的輸出精度為720×720dpi。即在平方1英寸（1 in）面積范圍內(nèi)橫向輸出720個(gè)墨滴，縱向輸出720個(gè)墨滴;6PASS對(duì)應(yīng)的輸出精度為720×1080dpi。即在平方1英寸（1in×1in）面積范圍內(nèi)橫向輸出720個(gè)墨滴，縱向輸出1080個(gè)墨滴;而180模式下，4PASS模式對(duì)應(yīng)的輸出精度為720*360 dpi，6PASS對(duì)應(yīng)的輸出精度為360×1080dpi。由此得知，精度和PASS數(shù)的不同，單位面積內(nèi)所出墨滴數(shù)量大不相同。此外，噴頭類型不同，相同PASS數(shù)下單位面積內(nèi)所出墨滴數(shù)量也大不相同，如186型與5113型噴頭。

1.3 清洗頻率

清洗功能是噴墨打印設(shè)備上的一項(xiàng)重要操作功能，是清理噴頭表面污物，解決噴孔不能連續(xù)出墨的重要途徑。通常情況下，將噴墨打印設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)清洗的次數(shù)稱為頻率。清洗頻率與設(shè)備使用的墨水品質(zhì)、環(huán)境具有直接關(guān)系。優(yōu)質(zhì)的墨水品質(zhì)，色彩和流暢性能均能優(yōu)良，與設(shè)備能完美匹配。劣質(zhì)的墨水，在色彩飽和度和流暢性方面極差，有甚者內(nèi)部還含有大量雜質(zhì)，這不僅增加了清洗頻率，還有可能造成噴頭堵塞，對(duì)噴頭造成不可逆損傷，直至報(bào)廢。

清洗頻率與用戶的操作習(xí)慣和方法也存在一定關(guān)系。部分用戶在使用設(shè)備前，無論噴頭狀態(tài)是否需要清洗，都習(xí)慣性清洗噴頭;還有部分用戶是因誤操作，在設(shè)備非需要清洗時(shí)誤執(zhí)行了清洗指令。設(shè)備運(yùn)行環(huán)境也是影響清洗頻率的一個(gè)重要因素。部分用戶廠房環(huán)境灰塵大，毛紊及雜物多，受靜電影響，附著在噴頭運(yùn)行軌跡范圍內(nèi)，造成噴頭頻繁斷墨，大大增加了設(shè)備需要清洗和頻率。此外，清洗過程的時(shí)長(zhǎng)和使用的墨泵功率大小，也是影響墨水使用成本的重要因素。

1.4 閃噴頻率

噴頭在單位時(shí)間內(nèi)完成的噴墨動(dòng)作次數(shù)稱為閃噴頻率。閃噴頻率越高，噴墨次數(shù)越快，單位時(shí)間內(nèi)出墨越多。閃噴頻率需要根據(jù)環(huán)境濕度設(shè)定。閃噴頻率越高，容易造成墨棧積墨，引起噴頭串色;反之遇到高溫或低濕度環(huán)境噴孔容易堵塞，影響噴孔出墨。閃噴是為防止噴孔表面墨水而干涸堵塞噴孔和清潔噴孔表層受污染的墨水的一項(xiàng)重要功能。當(dāng)設(shè)備處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，噴孔表面處墨水因揮發(fā)、干涸容易形成凝結(jié)，進(jìn)而堵塞噴孔，影響噴孔出墨功能。此時(shí)，通過系統(tǒng)控制噴頭在待機(jī)狀態(tài)時(shí)自動(dòng)以一定的強(qiáng)度或方式出墨，保持噴頭表面濕潤(rùn)，防止墨干涸功能就顯得尤為重要。此外，在執(zhí)行清洗指令后或輸出作業(yè)前，噴孔表面可能摻雜有受污染的墨水，通過閃噴，將受污染的墨水先行噴出，能有效防止串墨。在部分控制系統(tǒng)過程中，還增設(shè)了輸出作業(yè)過程中，噴頭自動(dòng)回原點(diǎn)執(zhí)行一次閃噴后再繼續(xù)作業(yè)的功能。因此，閃噴頻率強(qiáng)度、閃噴次數(shù)和閃噴時(shí)長(zhǎng)，都是影響墨水使用成本的重要因素。

2 墨水耗損成本構(gòu)成與計(jì)算方法

噴墨打印設(shè)備的墨水成本主要包括單位作業(yè)面積所需要使用的墨水量與設(shè)備使用過程中的耗損量總和。即：

C=U+L

其中：C—總成本;

U—單位作業(yè)面積所需要使用的墨水量;

L—設(shè)備使用過程中的耗損量。

單位作業(yè)面積所需要使用的墨水量可通過噴頭物理特性計(jì)算得知。只需獲得噴頭墨滴大小、采用輸出模式以及墨水價(jià)格等相關(guān)參數(shù)后，即可計(jì)算得知單位面積內(nèi)墨水的消耗成本。在忽略灰度模式的情況下，每平方米所損耗的墨水量為：

U=S×N×I×D×X×Y

其中：S—單位面積，即每平方米包含1平方英寸數(shù)量;

N—標(biāo)準(zhǔn)PASS數(shù)模式下每平方英寸面積內(nèi)單顏色通道輸出的墨滴數(shù)量;

I—色彩數(shù)量;

D—噴頭噴出每個(gè)墨滴容積大小，單位為L(zhǎng)。

X—畫面露白率

Y—參與輸出顏色比（顏色比為使用顏色與設(shè)備色彩數(shù)量的比值）

分析計(jì)算結(jié)果得知，PASS越高，單位面積所消耗的墨水成本越高;色彩數(shù)量越多，單位面積所消耗的墨水量也越大。市場(chǎng)上，除CMYK四個(gè)基本色系外，LC（淺青）、LM（淺紅）、LK（淺黑）、LLK（淺淺黑）、OR（橙）、GR（綠）、W（白墨）、V（光油）、G（金）、S（銀）等顏色墨水成本明顯高于基本色，墨水型號(hào)決定墨水價(jià)格，墨水價(jià)格決定使用成本。也就是說，顏色越多，使用成本越高。此外，畫面復(fù)雜程度以及圖像組成的顏色深淺度、露白率也是影響墨水使用成本的重要因素之一。畫面顏色越深，單位面積內(nèi)所消耗的墨水量越大，反之墨水消耗量越小;畫面元素越復(fù)雜，單位面積內(nèi)所消耗的墨水量越大，反之墨水消耗量越小;露白率是指露白區(qū)域所占整體畫面的比值。畫面露白率與單位面積內(nèi)所消耗的墨水量成反比。即露白率越大，單位面積內(nèi)所消耗的墨水量越小。

設(shè)備使用過程中的耗損量包括執(zhí)行清洗消耗的墨水、執(zhí)行閃噴消耗的墨水量以設(shè)備維護(hù)過程中消耗的墨水量等三個(gè)部分組成。執(zhí)行清洗消耗的墨水量與墨水本身品質(zhì)、清洗時(shí)長(zhǎng)、清洗次數(shù)以及墨泵功率大小存在直接關(guān)系;執(zhí)行閃噴消耗的墨水量與閃噴頻率、次數(shù)和時(shí)長(zhǎng)存在直接關(guān)系;維護(hù)過程中消耗的墨水量與維護(hù)方式、維護(hù)頻率等具有直接關(guān)系。此外，關(guān)于墨滴離散度[4]方面的損耗，可以忽略不計(jì)。設(shè)備使用過程中的耗損量成本計(jì)算方法沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)表明，正常情況下，設(shè)備使用過程中的耗損量約占單位面積內(nèi)墨水的消耗量成本的2%±0.5%。

噴墨打印機(jī)速度與噴頭噴射頻率成正比例函數(shù)關(guān)系。速度越快，噴頭噴射頻率越高;反之，噴射頻率越低。噴射頻率與墨滴大小沒有直接關(guān)系，也就是說，噴墨打印機(jī)的輸出速度與墨滴大小無關(guān)，與墨水的使用成本無直接關(guān)系。但輸出速度決定產(chǎn)能，速度越高，單位時(shí)間輸出作業(yè)面積越大，用戶效益越高。

3 結(jié)果

通過計(jì)算和分析，可以得到輸出精度的倍率關(guān)系就是使用成本的倍率關(guān)系的結(jié)果，輸出精度越高成本越高;色彩數(shù)量越多，成本越高。噴墨打印設(shè)備的墨水成本與輸出模式、清洗頻率、閃噴頻率、畫面元素以及維護(hù)成本存在直接關(guān)系。此外，墨水質(zhì)量、使用環(huán)境、用戶使用習(xí)慣和操作方法也是影響墨水使用成本的重要因素。因此，在計(jì)算噴墨打印設(shè)備的墨水使用成本時(shí)，必須將正常使用消耗的墨水量和設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)過程中的其它相關(guān)耗損量全部計(jì)入成本之內(nèi)。否則，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況必定存在一定的偏差，容易產(chǎn)生誤導(dǎo)，不具備實(shí)用性和參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡錦華，胡少華，徐麗軍.矩陣式噴頭單元的精度校準(zhǔn)分[J].大科技，2018（11）：351-352.

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[3] 胡濤，張志剛，張曉燕.基于ICC標(biāo)準(zhǔn)的掃描儀色彩管理研究[J].西安理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2004（01）：40-43.

[4] GB/T 25676.1-2012，印刷機(jī)械，寬幅面噴繪機(jī)第1部分：卷材型寬幅面噴繪機(jī)[S].