數(shù)字印刷技術之噴墨制版 印刷系統(tǒng)環(huán)保變革的新契機

      近幾年來，挑戰(zhàn)傳統(tǒng)印前和印刷的數(shù)字印刷技術發(fā)展迅速，并在部分細分市場取得成功，成為印刷行業(yè)為關注的熱點之一。其中，噴墨技術是上發(fā)展為迅速的前沿技術之一。目前，在陶瓷噴墨印刷領域已經突顯的高昂噴頭成本問題已被廣泛關注。而用于膠印制版的噴墨制版技術的出現(xiàn)，為印刷系統(tǒng)的環(huán)保變革帶來了新契機。

      近幾年來，挑戰(zhàn)傳統(tǒng)印前和印刷的數(shù)字印刷技術發(fā)展迅速，并在部分細分市場取得成功，成為印刷行業(yè)為關注的熱點之一。其中，噴墨技術是上發(fā)展為迅速的前沿技術之一，其核心優(yōu)勢有兩點：靈活的按需特性和強大的可拓展性，已在3D成型、建材、印染、電子等領域發(fā)揮著重要作用。

      經過多年發(fā)展，我國印刷行業(yè)從設備制造到使用已經有了完整的工業(yè)基礎，具有龐大的產業(yè)集群，如何在現(xiàn)有產業(yè)基礎上進一步發(fā)展進步，成為印刷行業(yè)重點探索的問題之一。目前，數(shù)字印刷的核心技術壟斷尚未被打破，在陶瓷噴墨印刷領域已經突顯的高昂噴頭成本問題已被廣泛關注。而用于膠印制版的噴墨制版技術的出現(xiàn)，既充分利用了噴墨技術的材料適用范圍廣的特點，帶來了新材料環(huán)保的優(yōu)勢，又保留使用了傳統(tǒng)印刷機及膠印技術，發(fā)揮了原有工業(yè)基礎成熟的高質量優(yōu)勢，通過二者的協(xié)同，實現(xiàn)了印前制版系統(tǒng)的環(huán)保升級，為印刷系統(tǒng)的環(huán)保變革帶來了新契機。

      噴墨制版技術的成像原理

      傳統(tǒng)制版是將光敏或熱敏材料預先涂布在砂目化的親水鋁基表面，通過光照，對印版進行成像，光敏或熱敏材料發(fā)生化學反應，印版表面形成圖案的潛影，再通過對印版進行顯影處理，終形成用于上機印刷的印版。制版過程會形成HW16感光材料危險廢液，對環(huán)境造成影響。

      噴墨制版技術是通過噴墨的方式將特殊的納米墨水直接打印至版基表面，從而實現(xiàn)圖文的“塑造”，在版基表面形成圖文區(qū)（親油）、非圖文區(qū)（親水）的差異，經固化后形成用于上機印刷的印版。該技術省去了以往成像過程中的顯影環(huán)節(jié)，簡化了制版流程，消除了印版顯影的污染。

      噴墨制版技術的體系構成

      噴墨制版技術是不同于感光成像的新興技術，具有圍繞噴墨的核心技術架構。噴墨制版系統(tǒng)包含高精度噴墨制版設備、納米版材、納米墨水和工藝控制，四位一體圍繞噴墨制版需求特征展開，終達到滿足印刷適性的要求。

      1.制版設備

      專業(yè)設備是噴墨制版技術應用的平臺，從功能模塊上可劃分為機械結構、運動控制、墨路系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)4個部分，實現(xiàn)將納米墨水打印在版材*位置的功能。噴墨制版設備重點關注運動控制穩(wěn)定性、噴墨墨滴落點（著紙）準確性、輔助功能易用性和人機交互友好性。

      噴墨制版設備以噴射的單個墨滴為基本成像單元，通過墨滴鋪展，疊加區(qū)域體現(xiàn)圖文邊界，將RIP后的網點信息轉移到納米版材上。墨點作為單個像素要有準確的位置和規(guī)整的形態(tài)。因此要求噴頭的運動控制準確度高，運動誤差?。淮蛴◎寗涌刂埔骖櫮匦?，使墨滴下落過程不拖尾，落地無散點，墨滴飛行和落地形態(tài)規(guī)整，近似圓形。

      早期的噴墨制版設備大多使用市面上成熟的打印機進行改造，但是因為打印控制不匹配、機械結構受局限等，該類制版設備的打印速度和精度與制版需求相差甚遠。目前較為*的噴墨制版系統(tǒng)完全針對制版工藝要求設計，在版材定位、打印制版、運動銜接方面均有重大改善。目前國內相關產品的運動定位精度已達到微米級，印版套準精度達到10微米，已達到光學制版系統(tǒng)的控制水平。

      隨著噴頭技術的快速發(fā)展，噴墨制版速度得到大幅提升，從初期的每小時制版幾個對開張，到現(xiàn)在的每小時制版20～40對開張，甚至可以達到每小時近200張報業(yè)對開版的制版速度。輸出精度也從初期的1440dpi提升到現(xiàn)在的2400dpi以上。

      2.納米版材

      納米版材是噴墨制版技術體系的核心材料。目前，常見的納米版材分為砂目納米版材和免砂目納米版材。砂目納米版材的生產工藝與傳統(tǒng)版材類似，免砂目納米版材采用全新的材料體系和生產工藝，以親水的納米材料為核心，代替?zhèn)鹘y(tǒng)膠印版材中砂目的親水性作用，在膠印過程中作為非圖文區(qū)使用。

      免砂目納米版材的生產流程為：基材清洗、烘干、涂布納米層、烘干、裁切和包裝。與現(xiàn)有版材生產過程相比，免砂目納米版材的生產省去了鋁基版電解、氧化、除灰、封孔等復雜工藝過程，因此不僅省水、省電、成本低，而且更為重要的是徹底杜絕了高純度鋁版基在電解、氧化過程中產生的大量廢液污染及金屬鋁流失的污染。因此免砂目納米版材具有良好的發(fā)展前景。

      3.納米墨水

      納米墨水是噴墨制版系統(tǒng)至關重要的一環(huán)，就印刷適性而言，其必須具備良好的印刷油墨親和性能，能均勻地吸附和轉移油墨，并且在印刷壓力和溫度下能夠保證持久的耐印力；就噴墨形式而言，其除了必須具備優(yōu)異的體系穩(wěn)定性能以外，還必須與噴頭腔體黏合材料、面板疏水材料等具有良好的兼容性；就圖像的打印精度而言，其又必須與納米版材匹配良好，在其表面形成墨滴的規(guī)整性沉積，進行適度而穩(wěn)定的鋪展，以得到銳利、精細的圖像質量。

      制版用納米墨水采用超親油和具有良好耐磨性的材料體系，通過將其制備成水基型、弱溶劑型或UV固化型墨水，使其可通過噴頭進行功能材料打印，從而實現(xiàn)環(huán)保的增材式制版。為滿足用戶對印版高耐印力的要求，納米墨水中可加入無機納米粒子，使印版在印刷過程中具有良好的耐磨性。

      4.工藝控制

      工藝控制是噴墨制版體系控制的重要環(huán)節(jié)。噴墨制版設備根據(jù)墨水特性不同有運動速度、輸出組合方式、噴墨控制的工藝，也有根據(jù)使用環(huán)境而調整的噴頭保護、刮墨、準備動作與頻率的工藝；根據(jù)納米墨水與納米版材表面能匹配特性，有印版數(shù)據(jù)線性化傳遞的工藝；根據(jù)電子文件和承印材料特性，有關于佳加網類型、角度選擇的印前工藝；根據(jù)納米版材類型不同，還有印刷環(huán)節(jié)供水、供墨等使用及操作工藝。因此，在噴墨制版系統(tǒng)集成中，各環(huán)節(jié)工藝緊密相連，工藝控制是一項涉及到如何將操作系統(tǒng)調整和運用良好的關鍵技術。

      噴墨制版技術存在的問題

      雖然噴墨制版技術逐漸成熟，體系架構清晰完整，目前制版質量已能達到大多數(shù)普通印刷品制版使用要求，并且在性價比和環(huán)保性能上具有突出優(yōu)勢，但是噴墨制版技術仍存在諸多問題和不足：首先，雖然通過特殊加網技術的優(yōu)化，噴墨制版技術的印刷質量可以滿足普通印刷品的要求，但是仍然低于PS版和CTP版的印刷質量，在精細度和色彩表現(xiàn)上還未達到印刷品的要求，尤其與熱敏制版技術仍有較大差距。其次，噴墨制版系統(tǒng)結構復雜且環(huán)環(huán)相扣，體系開發(fā)難度大，研發(fā)投入成本高，一般企業(yè)無法承受，這也在一定程度上制約了其發(fā)展速度。

      噴墨制版技術的發(fā)展趨勢

      1.高速度，高精度

      未來，隨著噴頭技術的高速發(fā)展，噴墨制版技術的精度和速度會有顯著提升。大批量應用的工業(yè)級噴頭已經從只有幾百個噴嘴發(fā)展為集成數(shù)千個甚*萬個噴嘴，噴頭小噴墨量也從6pL、3pL發(fā)展為1.5pL甚至1pL。因此隨著高速度、高精度集成化的工業(yè)級噴頭的迅速發(fā)展，噴墨制版技術解決高精度問題將指日可待，并且可以在高精度的前提下進一步提升制版速度。

      2.高環(huán)保，新機遇

      廣泛的材料適用性是噴墨技術日新月異的一大影響因素，因此，隨著納米材料的引入，噴墨制版將可以打破傳統(tǒng)版材壟斷的格局，不僅使我國制版技術在環(huán)保性變革上突飛猛進，而且可為國內環(huán)保版材的研發(fā)打開另一扇窗，使我國有可能更快打破國外環(huán)保產品*數(shù)十年的局面。另外，各種新型功能材料的引入，也許有機會可以改變印刷行業(yè)的污染現(xiàn)狀。