喷墨印刷的发展浅谈喷墨印刷的发展

喷墨印刷

浅谈数喷墨印刷的发展文/邓炳环

作用实现油墨影像再现。喷墨是最彻底的直接印刷技术，不仅无需传统印刷必须使用的印版，也无需静电照相数字印刷必须使用的光导体，墨滴从喷墨打印头直接喷射到纸张。这种其他印刷技术无法比拟的特点，使喷墨印刷具有广泛的适用性，例如对承印材料表面形状的宽容度高，墨滴的喷射控制与压力无关，允许使用不同成分的墨水等。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，油墨在喷墨控制器的控制下，从喷头的喷嘴喷出喷印在承印物上。按照印刷要求，驱动器输送承印物，系统控制器负责整机工作的运转。喷墨方式的数字印刷机用途非常广泛，它有一般用途的机型，但根据使用目的的不同，其速度和分辨率以及色彩再现区域有很大的区别。连续式喷墨的数码印刷机供应商数量不多，设备主要有两类，一类是高速印刷型，另一类为高质量彩色打样型。连续式喷墨印刷机的供应商之所以数量有限，是因为必须由能提供字印刷是当今发展最快的技术领域之一，而喷墨印刷又是数字印刷中最具有发展前景的一种方式，喷墨印刷作为新兴的印刷方式或将成为一个主流印刷方式，目前仍处在高速发展和完善阶段，随着喷墨印刷市场的日益扩大，它在我国必将得到较快的发展。可以预言，我国喷墨印刷将会形成产业规模，并将在印刷中占有较大的比重。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，并在很大程度上模糊传统印刷与数码印刷的分界线，这势必将加速我国印刷行业的转型升级，为行业的发展带来新的机遇。一、喷墨印刷的发展喷墨印刷是一种新的无接触、无压力、无印版的印刷技术，将电子计算机中存储的信息输入喷墨印刷机即可印刷，它还具有无版数码印刷的共同特征，即可实现可变信息印刷。其将油墨以一定的速度从微细的喷嘴射到承印物上，然后通过油墨与承印物的相互用，为了推动包装二次利用，不少公司已在内部形成了循环利用的规范，比如各省市之间公司内部运送的文件袋、纸箱以及大包裹编织袋都能做到反复利用。不过，对于在外部市场推广快递包装回收，大部分快递企业还都表现谨慎。用户的观念转变是快递公司能否实现快递包装回收的关键一环，有不少用户看到被挤压过或者有破损的快递包装，会对快递工作表示不满意，还有用户觉得快递包装属于自己的，并不愿意让快递员拿去进行回收利用。快递公司或生产企业可以采取两者合作的模式，例如，快递公司负责运输环节，生产企业参与加工环节，利用两者优势疏通回收渠道。对于快递公司，如果能设立专门回收包装的机制，支持包装循环利用，也许更能吸引回头客，而快递包装回收举措，还需要形成更为细化的方案，以调动消费者配合企业环保做法的积极性。同时，规范生产企业的行为，尽量生产那些使用可降解、可再生材料、能满足一定包装次数的包装物。与生活垃圾分类处理相比，包装类产品分类回收更容易实施，对消费者来说，在商品完好的前提下，可以对包装新旧程度更宽容一些。而作为发件者要尽量避免过度包装，简化包装并使用可降解、可再生的材料。社会管理需要公众参与，化解快递包装问题最终要落实到公民意识的提升上来。相关部门和快递行业协会应积极作为，加大环保宣传力度，加强对快递企业的监管，打消消费者的顾虑，让其放心地循环使用。同时，加紧细化快递包装回收方案，多措并举进行分类回收，并就快递行业制定详细的运输包装环保标准，明确规定包装中使用可降解材料。作者单位：天津易融新材料公司责任编辑 欧定军- 44 -

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完整解决方案的公司制造喷墨头。按需式喷墨则不同，市场上有许多喷墨头的OEM供应商，按需喷墨头可以大量制造，而连续喷墨头比较复杂，难以大批量生产。喷墨印刷机是一种“与物体非接触”的喷墨印刷型高科技数码印制设备，因此它可以不受任何材料限制，可以在木板、玻璃、水晶、金属板、地板砖、瓷片、光盘、亚克力、有机玻璃、EVA.KT板、皮革、硅胶、塑胶、PP、PE、PVC、布料、不干胶、石材等表面进行彩色照片级印刷。喷墨印刷这种方法是最易实现的,在过去20年中主要用在外包装箱施印，基本上一个阀门喷印装置包括一个低压油墨系统,一个电子控制机箱和一个用软性导管与机箱相连的喷头。油墨系统中的油墨经过简单的开/合阀门被送到喷头中的喷嘴中(一个喷头一般有7到18个直径200μm的喷嘴或更多)。当一个油墨滴需要被喷出时,电子元件打开相应的开/合阀,油墨滴就被喷射出来。由于机械结构简单,阀门式喷印系统是易于建立的，顾客一般通过比较用户界面(即操作是否容易)，喷印能力/喷印多样性/质量和适用的油墨系列来选择供应商。阀门式喷印的喷印质量不稳定，这是由于油墨在被射出之前一直停留在喷嘴里，如果油墨在管道中干了就会产生阻塞。系统使用水基油墨在渗透性表面上喷印时效果最好，许多阀门式喷印系统制造商生产干燥速度快于水基油墨的非渗透性表面用油墨，这时阻塞便时会发生,干燥时间也仍然颇长，大约需15～30s。总的来说,如果对喷印质量要求不高和经常清洗喷头，阀门式喷印系统都可表现良好。虽然购置成本较低，但一两年后阀门式喷印系统的使用成本计算下来都较高，所以这种技术逐渐被脉冲式喷印技术所替代。脉冲式喷印技术主要分为两种类型，压电式喷印和气泡式喷印，这两种技术的实现差别很大，脉冲式喷印的喷头由办公打印领域发展而来，脉冲式打印现在在办公打印领域被广泛接受并有很好的效果。口附近墨水向外喷射墨滴的原理，因墨滴按记录内容脉动（间隙）地喷射而得名按需喷墨。现代热喷墨技术的发明归功于惠普和佳能两家公司，由于技术开发的独立性和彼此强调的重点不同，因而技术命名也互不相同。惠普和佳能分别称自己的技术为热喷墨和气泡喷墨，其实并无区别。另一种重要的按需喷墨技术建立在压电效应的基础上，某些材料具有在外力的作用下成比例地输出电流的能力，谓之压电效应；材料在外加电场的作用下产生变形，称为逆压电效应。显然，压电喷墨需要利用逆压电效应，按压电陶瓷材料受电场作用后产生的变形方式分类，共有挤压、弯曲、推压和剪切四种模式。相变喷墨使用固体油墨，加热熔化后利用压电喷墨打印头将液态墨滴喷射到中间滚筒表面，凝结成固态的墨滴转移到纸张上，因油墨经过从固体到液体、再从液体恢复到固体的物理相转变而得名。喷墨印刷的方式有20多种，但是其基本的原理都是先产生小墨滴，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。按需供墨式喷码机简称DOD式,又称高解析喷码机，工业按需供墨系统喷头由多个高精密阀门组成，在喷字时字型相对应的阀门迅速启闭,墨水依靠内部恒定压力喷出,在运动的表面形成字符或图形,一个数字信号在纸上产生的是一滴墨而不是一条墨流。按印刷色彩分类。喷墨印刷按其印刷色彩，可以分为黑白喷墨印刷和彩色喷墨印刷两种。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/mm，质量已接近于照片。彩色喷墨印刷系统的主机通过多种不同的信息源接收彩色信息，如彩色图形终端、彩色扫描器（仪）、数字照相机、彩色文字处理机等各种模拟或数字原稿采集系统。信息源将色光的三基色红、绿、蓝信息送至印刷机接口，并将要复制的信息存入主存储器，然后由色彩转换器将红、绿、蓝三色信息转换为青、品红、黄、黑四色油墨的分色、加网信号，再由灰度控制器控制中性灰，将上述四种颜色的油墨信号分别送至相应色别喷头的电极上，控制喷头喷射油墨。喷墨印刷二、喷墨印刷的特点印刷的油墨必须具有良好的流动性，因此，油墨中含有高达60%以上的分散介质，油墨粘度小，印刷过程中油墨容易向纸张内部和图案周围扩散，而影响染料转移率、印刷图案的精度和纸张强度，所以油墨对转移纸的密度、平整度和强度的要求较高。热喷墨基于墨水在过热条件下形成气泡挤压喷嘴2019.6- 45 -

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材料：呈色材料适用于彩色喷墨的黄（Y）、品红（M）、青（C）、黑（K）的高级专用油墨，其印刷性能必须稳定、无毒、不堵塞喷嘴，并具有良好的喷射性能。目前，广泛使用一种蜡基固态油墨，其呈色材料采用颜料，具有极好的耐光性，不易褪色。印刷过程在承印物表面固着，不渗透到其内部，印迹具有较好的清晰度；可采用的承印材料种类多为特种纸张、喷绘胶片及灯箱布等，就纸张而言，为防止墨点在纸上扩散，要求纸张表面光洁，一般采用高光相纸，其表面涂有极薄的透明涂层。连续式喷墨印刷主要用在工业方面，譬如标签、车票、纸箱等粗糙表面、金属表面、塑胶表面，优点是速度快，物质表面的平滑度并不很重要，喷头和物质之间有相当大的距离，所以被印材料的厚度不受影响，缺点是解析度不是很高，通常用在粗糙的、不很注重解析度的物质表面，连续式发展出双向偏和多向偏斜，都是利用电压产生偏斜的原理，前者依据带电时喷墨和不带电时不喷墨的方式供墨，后者墨滴喷出后经过高压偏斜板，可以控制偏斜的方向，并且更精确达到需要喷墨的地方，不带电的墨滴则导入导墨槽，可回收再使用。连续式喷墨印刷无论印纹式还是非印纹式，都是以流动的方式连续地产生墨滴，然后通过电场偏转转移形成图像，最后将非印纹的墨滴回收或分散。按需式喷墨印刷（DOD），只有在印纹部分才产生墨滴。专用于印刷优秀品质的图像，适合于包装彩图、纺织品和大幅面广告牌的印刷，是全色彩、高精度印刷的理想选择，印刷品质是其最重要的考虑因素。连续式喷墨编码机可以使用许多类型的油墨，特别是那些干燥速度非常快的油墨。因此连续式喷墨编码技术对于那些在印码后需要迅速处理的具有非渗透性表面的产品(比如说罐头和塑料)的印码是非常理想的，此外还可以使用颜色更鲜明的颜料油墨。由于连续式喷印有着相对较高的喷射速度，通常连续式喷印的喷印距离比脉冲式喷印的喷印距离远得多，而喷印质量却不会下降，这样喷头位置的放置就可以有较大的选择余地。裂成墨雾的工作机制。实现按需喷墨的关键，是设计和生产换能器与墨水供应组合系统。为了降低打印机的制造成本，绝大多数中低速按需喷墨打印头设计成往复式(也称为脉动式或穿梭式)运动，这种运动方式和纸张进给按打印机的输出精度考虑，与墨水喷射系统设计基本无关。相变喷墨属于按需喷墨较特殊的种类，生产厂家为了强调与热转移和特别是胶印的相似性，因而更频繁地称之为转移喷墨或胶印喷墨。相变喷墨打印机的结构和工作原理与直接喷射型打印机差别较大：打印头先将需要打印的图像喷射到中间转印鼓上；待整个复制图像全部“沉积”到转移鼓后，纸张开始进入工作位置，与转移鼓接触；类似于胶印，纸张与转移鼓间存在一微小的间隙，在高压力作用下导致转移鼓图像复制到纸张表面。与连续喷墨系统相比，按需喷墨在曲面上打印的适用性大打折扣，不适合于墨滴飞行距离较大的场合，通常要求打印头与纸张距离保持在1～2mm；按需喷墨不仅对墨滴喷射速度有限制，且墨滴飞行方向也较难控制。换能器是按需喷墨系统的基本部件，其主要用途是实现能量的转换，比如从电能转换为机械能或反之，也可能从电能转换成热能，这取决于按需喷墨系统的类型。脉冲喷墨打印机的压力控制常通过表面张力和液体压力的组合实现，其中表面张力作用在喷嘴孔附近的液体自由表面上，只要作用力不超过喷嘴材料的弹性极限，则压力总是由墨水腔的弹性变形产生。早期设计和生产的脉冲喷墨打印机几乎无一例外地都利用压电晶体产生墨水腔变形，并由此产生压力脉冲。压电晶体特别适合于脉冲喷墨打印，不仅工作原理简单，而且响应时间短、制造成本低、能量消耗也不高。脉冲喷墨打印工艺最重要的优点是极端简单，无需连续喷墨系统的充电和偏转装置，本质上容易以数字和异步的方式控制。喷墨印刷的分辨率很高，印刷质量接近于照片。因此，喷墨印刷能够制作彩色透明或不透明的图片，也能制作书刊、报纸校样以及彩色图像校样等，如果将喷墨印刷机接于通讯设备，还可进行远距离的图文传输。由于喷墨印刷机的幅面越来越宽，近年来利用喷墨印刷机制作大幅面的印刷品被广泛地应用于广告宣传画等，因此，喷墨印刷的用途愈来愈广。三、喷墨印刷的原理按需喷墨通过电子信号控制墨滴动量，需要记录时才产生墨滴喷射动作，且系统产生的每一个墨滴均将喷射到纸面而形成记录点，无需墨滴偏转控制或分四、喷墨印刷的技术特点优势喷墨印刷是最彻底的直接印刷技术，不仅无需传- 46 -

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统印刷必须使用的印版，也无需静电照相数字印刷必须使用的光导体，墨滴从喷墨打印头直接喷射到纸张。电子计算机中存储的信息，输入喷墨印刷机即可印刷。喷墨印刷的技术特点优势明显：喷墨印刷属全数字化印刷，完全脱离了传统印刷工艺的繁琐程序，对色彩叠印及陷印的要求不高，不需要考虑套准精度，作业准备时间短，对市场反应快速，作业生产周期短，可以以非常高的时间效率和成本效率完成数字样张和短版作业的生产。实现可变数据印刷和定制印刷，图像信息可以随时改变，满足用户的短版印刷活件以及个性化印刷需求，例如：个人相册、产品说明、资料、试销产品、包装样品等。一张起印，减少浪费，印刷服务更灵活，通常在一千印数内有优势。数字化特征使其更容易引入数字资产管理、自动化工作流程及色彩管理等数字集成技术。可实现异地印刷，通过互联网传输提供远程印刷服务，特别适合跨地区连锁经营的快印。多数喷墨印刷技术是非接触印刷，可在多种承印材料上印刷，例如各种各样的商品生产流水线上的可变喷码印刷。数字卷筒纸喷墨印刷设备可不受纸张长度限制，可实现大幅面、全景作品的复制。目前，喷墨印刷技术优势主要体现在以下三个方面：一是喷墨墨水的通用性与可替换性。印刷材料的通用性与可替换性是印刷企业选择设备和技术的前提，目前，喷墨印刷设备制造商与喷墨墨水制造商都在力图突破因大多数喷墨打印头与喷墨墨水的整体性研发而存在的通用性和可替代性不足问题，探寻喷墨印刷设备普及应用的整体性解决方案;二是色彩管理系统与生产管理系统的智能化水平。这些系统将从适应用户色彩设计环境、保证用户色彩再现精度的层面来确保喷墨印刷系统能够满足多元化色彩设计环境和色彩再现需求，并智能化地优化生产作业流程，满足印刷买家对承印物的个性化需求、产品成型加工需求以及表面整饰需求，确保每一位印刷买家的产品能够按时交付，达到生产作业冗余与成本最低的目标;三是喷墨打印头精细化和阵列化。喷墨打印头的精细化主要体现在喷墨打印头喷嘴孔径随喷墨打印分辨率的提高而不断降低，喷墨频率不断提升，喷墨墨点点径逐步达到相片级水平;喷墨打印头的阵列化主要体现在可将更多小尺寸单个打印头集成制造与印刷幅面宽度一致的多个打印头集成阵列。喷墨印刷是随着计算机技术与包装技术的不断发展而迅速发展起来的，现已在很多现代化的工厂和包装半自动线上得以应用。喷墨印刷具备其它印刷形式不可以比拟的长处，如适合性广、高速智能化、成本低、无污染等。可以便捷而敏捷地在在场(运动中)包装物上印刷日期、规格、保质期、数目、条码等。喷墨印刷后的产品干燥快，可迅即进入下一道工序。与传统的包装印刷不一样，喷墨印刷不再需求制版和专门的印前辅助工序，先进的喷墨印刷系统，只需在操作时按动键盘，便可改动印刷的字体、符号及各种图文，不止可用于印刷书籍和条码，还可以成功实现挑选扩展条码和用户(客户)防止伪造的喷印功能。喷墨印刷系统已远远越过了传统印刷的范畴，其除开具备黑白与彩色印刷功能外，还具备数字处置和信息贮存功能。它经过选取(安装)记忆贮存器，便可贮存数百条独立的编码(数字及字符集等)和近万个字符。它与电脑衔接，便可成功实现办公的记录及报告陈述的收拾与打印。当它与主机串连时，还可在包装上(或其它承印件上)喷印出重量，记录卫星通讯传来的各种数值、画出大气云图等。喷墨印刷已被广泛应用于在场各种式样和各种材料的包装外表印刷，不管是有孔无孔、最简单的面或球面、织物或带筋骨皮形外表，如分子化合物塑料、布、纸张、毛皮、瓷陶、玻璃或金属等。同时适合使用于各种速度的印刷，不管匀速、变速或间断运行，且最适应于包装出产线上的作业。在出产线向上行喷墨印刷号头、日期等，比其它印刷或粘附标签更为经济和便捷。五、印刷技术装备未来的数字化近年来，国内外计算机直接制版机（CTP机）、数字化印刷机、数字化喷绘机、数字化印后加工设备及其配套的数字化印刷工作流程技术已发展成熟，并开始为市场提供实用化的数字化印刷设备。在国外已有众多的印刷企业选用了具有数字化、网络化功能的印前、印刷和印后加工设备，并通过数字化工作流程实现了印前、印刷及印后加工的一体化集成。尽管我国目前数字化印刷设备的应用水平相对较低，但近年来的市场需求也呈现快速增长的趋势。CTP机高效高质运行和具有市场竞争力的软件核心技术，也是保证数字化工作流程设计正确性和具有实用性的关键技术。CTP甩掉胶片和晒版，实际是制版数字化，PVC不干胶特种材料印刷在为胶印全过程数字化创造条件。当实现机上直接制版（或自动上版），2019.6- 47 -

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无需人的直接干预，在数字化系统控制下自动完成印刷全过程的时候，我们也可以称胶印为数字印刷，其它方式的印刷也都在向数字化发展。数字喷墨在包装印刷领域前途光明。很多包装印刷厂家及终端用户正在探索喷墨印刷在包装领域的应用，喷墨印刷可以在诸如塑料瓶、金属箔片、个性化的瓦楞纸箱和异型瓦楞纸盒、标签等各种不同介质上直接进行高质量的印刷。为商品制造者提供向消费者展示可变信息内容，提供低成本的生产样品，以及少量的试销产品。在今后喷墨印刷将成为一种主流技术而被包装印刷业采用，在未来产品包装市场上发挥重要的作用。至今虽然传统胶印依然处于主导地位，但是数字印刷的增长速度不容小觑，再加之互联网技术的不断发展，传统印刷企业在转型升级的重要关口，纷纷选择“触网”，今后印刷企业转型升级依旧，网络印刷市场无疑将成为热点。提高印刷质量；数字喷墨印刷机已经进入短版、快速印刷市场，成为与小型平版印刷机竞争的主要机型，并以前所未有的高速度，抢占市场份额。数字喷绘设备已经进入大型广告喷绘市场，向传统的丝网印刷领域发起挑战。这种印刷方式以较低的分辨率，较大的印刷幅面和不受长度限制连续印刷的性能，已在街头广告、车身广告、灯箱、牌匾等方面获得了广泛的应用。喷墨印刷的全数字化工作流程符合印刷数字化、网络化的发展趋势。我们期待数字化喷墨印刷新纪元的到来，在不久的将来，喷墨印刷技术将会渗透到更宽泛的市场，为现代印刷业注入了新的活力。随着科学技术的迅猛发展，包装印刷技术不断与新兴科技和边缘学科相结合，在战略高技术领域进行创新和突破，出现了许多新技术，如静电印刷、喷墨印刷以及数字式印刷技术等。同时从当今的印刷技术发展趋势来看，我国的印刷机制造技术正快速向高度自动化、联动化、智能化、数字化、网络化和多色多功能方向发展。作者单位：株洲宏疆数码印刷公司责任编辑/欧定军六、喷墨印刷的发展前景国内以喷绘写真设备为代表的喷墨印刷行业已经从完全依赖国外进口设备，转变成为以国产设备取而代之的态势，经过十余年的发展，我国喷绘产业从喷绘机设备生产到墨水以及耗材的研发及应用都形成了完整的产业链架构，生产能力和生产规模也都取得了较大发展，国内喷绘写真市场的发展空间非常大。由于喷墨印刷的复制效果十分稳定，可表现的色域范围宽，使得它在未来的数字印刷中有着相当广泛的应用前景和发展空间。在喷墨打印机实现彩色喷墨、规格可变、打印速度加快等功能以后，形成了当代的数字喷墨印刷设备、数字打样设备、数字喷绘设备等蓬勃发展的市场局面。其应用领域大致可以分为几个方面。输出设备与计算机连接，和激光打印机一道，继续承担着输出设备的角色，其市场前景将非常广阔。采用数字喷墨输出菲林胶片，分割了一小块激光照排机和传统的照相、冲片设备市场，由于激光照排机的普及和数字直接制版机的快速崛起，这种设备的发展受到阻滞，因而发展空间十分有限。随着喷墨头分辨率的不断提高，高分辨率的喷墨印刷设备又形成三个应用的分支：作为数码相机的输出设备，直接输出数码照片，形成与传统模拟照相、冲洗照片工艺的竞争的势态；作为数字喷墨打样机或输出机，这种设备的打样效果已经接近印刷效果，很多出版社都以这种方式输出校样，以供校对、评价文稿，并有助于调整印刷设备，新建智能包装项目即将投产赣州市铭嘉现代化智能包装生产项目2019年2月底开工建设，12月底将全面完成第一条生产线的安装调试，预计2020年1月份投入试运行。据了解，该项目总投资11亿元，项目达产达标后，将实现年销售收入9亿元以上。在项目现场，近百名工人施工，2号厂房地面浇筑已经完成9000多m 2 ，机械设备底座也在安装铺设，2019年12月底将全面完成第一条生产线的安装调试。据了解，该项目总投资11亿元，以先进设备为核心，主要经营包装设计、研发、彩印等。项2 纸板、目达产达标后，将形成年产12000万m 9000万个瓦楞纸箱、750000令印刷制品的生产能力，将实现年销售收入9亿元以上。(安然)- 48 -

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