探討快速噴墨打印系統(tǒng)的背后技術

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　　噴墨印刷一直不能兼顧打印質量與速度。新型寬幅打印頭的推出，可以有效改變這種情況，打印速度可以與最常見的膠印設備相媲美。在真正的設備投向市場之前，還不能確切地知道打印質量和單位成本，但新型打印頭技術肯定會縮小數(shù)字印刷和傳統(tǒng)膠印在質量和成本方面的差距。

　　在drupa 2008上展出的噴墨印刷系統(tǒng)有十多種（單張紙和卷筒紙），其印刷速度和圖像質量都是以前聞所未聞的。我們可以用"一次走紙印刷(one-pass printing)"來定義這樣的系統(tǒng)，即指印刷過程中只需移動紙張的印刷技術，而新一代的噴墨打印頭使得這種技術成為可能。以往大幅面印刷中打印頭移動的技術已被淘汰，一次走紙印刷技術首先需要解決3個問題：

　　（1）打印寬度：打印單元必須能夠覆蓋紙張的整個寬度，可以通過開發(fā)線性排列或連續(xù)排列的小打印頭來實現(xiàn)。

　?。?）打印質量：過去，壓電式噴墨頭可以根據(jù)階調值的大小噴射出大小不一的墨滴。而現(xiàn)在，采用熱發(fā)泡原理的打印頭可以噴射大小不變的細小墨滴，以每秒5萬——10萬個墨滴的速度形成，比壓電式噴墨頭快10——20倍。階調值可以通過噴墨頭連續(xù)噴射的1——8個墨滴來改變，這些墨滴在飛行中相互結合。

　?。?）打印速度：壓電式噴墨頭通過較高的機械分辨率（比如1440dpi×1440dpi）來確保圖像質量，而新型的Xaar1001打印頭通過產(chǎn)生7個大小不同的墨滴來實現(xiàn)高質量的打印。這種打印頭每秒鐘能噴射5萬個墨滴，相當于每秒噴射7000個可變大小的墨滴。

　　下面通過惠普、Dimatix、賽爾和柯達4家生產(chǎn)商的技術對打印頭技術進行分析

　　（一）惠普Edgeline

　　惠普的跨頁面打印頭Edgeline采用多層陶瓷組成的熱發(fā)泡噴嘴，其墨滴噴射能達到100kHz（即每秒10萬個墨滴）。噴射的熱源是由導電薄膜產(chǎn)生的，導電薄膜包裹在陶瓷里，不會和墨水直接接觸，這也確保打印頭能有更長的工作壽命。兩列平行排列的噴墨頭組成一個打印頭，每英寸內(nèi)有1200個噴墨頭。當每列噴墨頭打印不同的顏色時，相當于每個顏色有5280個噴墨頭。當兩列噴墨頭打印同一顏色時，10560個噴頭將使打印速度翻倍，5個這樣的打印頭組合成兩個重疊的列陣。

　　這些被稱為"Wide Scan"的打印頭，在制作時就考慮到相互之間的連接，能夠組成任意寬度的印刷單元。對于多色印刷來說，任意數(shù)量的印刷單元還能以前后方式組裝在一起。這種即插式單元的設計非常精確，用戶無須求助技術支持人員就能自己更換有故障的打印單元?；萜展疽呀?jīng)決定不再把這種技術稱為Edgeline，現(xiàn)在稱為SPT全維打印引擎（Scalable Printing Technology）。

　　在drupa 2008新聞發(fā)布會上，惠普公司稱，旗下所有新款數(shù)字印刷系統(tǒng)都將配備這種技術。這種技術對打印速度的提升可以在觀看卷筒紙噴墨印刷機Ink jet Web Press的現(xiàn)場演示時感受到，報紙質量的打印速度為122m/min。對印刷質量的提高可以從寬幅打印機Design jetL65500的演示中看到，這是第一臺使用乳劑油墨的打印機，3個惠普WideScan打印頭前后排列，配有6種顏色的乳劑墨水。同一方向兩次走紙，打印速度為70m2/h。即使是最高質量的室內(nèi)產(chǎn)品，打印速度仍能達到35m2/h。

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　　Dimatix公司（被富士膠片收購前的Spectra公司）也在drupa 2008上推出最新的Samba技術（一次走紙壓電式DOD噴墨）。這種新打印頭寬度為45mm，形狀為平行四邊形，包含有2048個噴嘴，相當于每英寸有1200個噴嘴。這是第一個能夠噴射0.1、1.0和2.0皮升（十億分之一升）墨滴的壓電式噴墨頭，噴射頻率達到每秒鐘10萬滴。這樣一個噴墨頭以及能夠噴射皮升級墨滴的噴嘴的制作只有采用Dimatix公司的"微型機電系統(tǒng)（MEMS）"才能完成。平行四邊形的結構確保打印頭能夠安裝到任何長度的打印單元上。打印單元可以連續(xù)排列，只需保留20mm的間隙，可以實現(xiàn)一次走紙印刷任意數(shù)量的顏色。富士膠片JetPress720噴墨印刷機上安裝了4個這樣的打印單元。

　　富士膠片公司有意讓Dimatix公司繼續(xù)作為一個獨立的噴墨和打印頭供應商來運營，以盡可能為客戶保留更多的印刷系統(tǒng)供應商。Samba打印頭可以使用水性、溶劑型、UV、油性以及其他類型的墨。

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　　英國賽爾公司擁有多個打印頭系列，根據(jù)不同的墨滴形成原理可分為3個主要類型。（1）固定墨滴（二態(tài)墨滴），所有任務均使用固定墨滴；（2）可選擇墨滴（多脈沖墨滴，二態(tài)墨滴），可根據(jù)任務選擇墨滴大小，但整個任務過程中墨滴大小不變；（3）可變墨滴（多脈沖，灰度成像），打印過程中墨滴大小可變?；叶鹊淖畲笾敌枰诿看未蛴∪蝿諘r選定。

　　最新的Xaar 1001打印頭可以在二態(tài)墨滴和可變墨滴技術（灰度級）之間選擇。Xaar 1001打印頭在70.5mm的寬度內(nèi)排列有1000個噴墨頭，其機械分辨率只有360dpi（這是高速打印的保證），而高質量打印則通過以下兩種不同的方式實現(xiàn)：

　　使用二態(tài)墨滴技術，其墨滴大小為6皮升，噴射頻率為5萬滴/秒。而使用可變墨滴技術，可以打印8個灰度級（6——42皮升），噴射頻率為6000滴/秒，墨滴是在飛行過程中由多個更小一級的墨滴結合而成的。

　　稍小的Xaar780打印頭的工作原理是一樣的。賽爾公司授權3個窄幅標簽印刷機供應商使用這些打印頭：紐博泰公司的Caslon窄幅卷筒紙標簽噴墨印刷模塊、太陽化學公司SolarJet窄幅卷筒紙標簽噴墨印刷機以及EFI公司的Jetrion 4000窄幅卷筒紙標簽噴墨印刷機。

　　灰度技術已經(jīng)被賽爾公司申請專利，賽爾公司把這種技術授權給其他打印頭供應商，允許他們在自己的設備上使用。獲得授權的公司有日本東芝、柯尼卡美能達、SII Seiko Infotec和夏普公司等。這也是為什么富士膠片Acuity HD2504平臺式噴墨印刷機使用UV油墨能夠印刷高品質圖像的原因，富士膠片使用的打印頭來自其競爭對手賽爾授權的一個公司。

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　　柯達公司在drupa 2008上展示的Stream的概念機印刷速度為150m/min，噴射墨水具有無與倫比的色彩深度。這個技術是從涂布復印膜的技術演化而來的，下落的墨水在飛行中結合在一起形成可變大小的墨滴。很明顯，隨著每秒鐘噴射墨量的增加，從技術上就會更加難以控制。現(xiàn)在就認為柯達Stream技術將會對傳統(tǒng)膠印帶來很大威脅還為時尚早，但是我們已經(jīng)可以確信的是，其他噴墨技術供應商肯定會受到Stream技術的沖擊。

　　上述新型的打印頭不僅為噴墨技術，同時也為數(shù)字印刷技術開辟了新的機遇。目前來講，噴墨印刷一直不能兼顧打印質量與打印速度。隨著新型寬幅打印頭的推出，可以有效地改變這種情況，打印速度甚至可以直接與最常見的膠印設備（中幅面單張膠印機）相媲美。在真正的設備投向市場之前，我們還不能確切地知道打印質量和單位成本，但是可以肯定的是，新型打印頭技術肯定會縮小數(shù)字印刷和傳統(tǒng)膠印在質量和成本方面的差距。