探討快速噴墨打印系統(tǒng)的背后技術(shù)

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　　噴墨印刷一直不能兼顧打印質(zhì)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(shè)備相媲美。在真正的設(shè)備投向市場之前，還不能確切地知道打印質(zhì)量和單位成本，但新型打印頭技術(shù)肯定會縮小數(shù)字印刷和傳統(tǒng)膠印在質(zhì)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(zhì)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(shù)，而新一代的噴墨打印頭使得這種技術(shù)成為可能。以往大幅面印刷中打印頭移動的技術(shù)已被淘汰，一次走紙印刷技術(shù)首先需要解決3個問題：

　?。?）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(shí)現(xiàn)。

　　（2）打印質(zhì)量：過去，壓電式噴墨頭可以根據(jù)階調(diào)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(xì)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(diào)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(jié)合。

　　（3）打印速度：壓電式噴墨頭通過較高的機(jī)械分辨率（比如1440dpi×1440dpi）來確保圖像質(zhì)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(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的打印。這種打印頭每秒鐘能噴射5萬個墨滴，相當(dāng)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(dá)4家生產(chǎn)商的技術(shù)對打印頭技術(shù)進(jìn)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(dá)到100kHz（即每秒10萬個墨滴）。噴射的熱源是由導(dǎo)電薄膜產(chǎn)生的，導(dǎo)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(dāng)每列噴墨頭打印不同的顏色時，相當(dāng)于每個顏色有5280個噴墨頭。當(dāng)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(shè)計(jì)非常精確，用戶無須求助技術(shù)支持人員就能自己更換有故障的打印單元。惠普公司已經(jīng)決定不再把這種技術(shù)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(shù)。這種技術(shù)對打印速度的提升可以在觀看卷筒紙噴墨印刷機(jī)Ink jet Web Press的現(xiàn)場演示時感受到，報紙質(zhì)量的打印速度為122m/min。對印刷質(zhì)量的提高可以從寬幅打印機(jī)Design jetL65500的演示中看到，這是第一臺使用乳劑油墨的打印機(jī)，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(zhì)量的室內(nèi)產(chǎn)品，打印速度仍能達(dá)到35m2/h。

　　（二）Dimatix Samba技術(shù)

　　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(shù)（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(dāng)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(dá)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(jī)電系統(tǒng)（MEMS）"才能完成。平行四邊形的結(jié)構(gòu)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(shí)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(jī)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(dú)立的噴墨和打印頭供應(yīng)商來運(yùn)營，以盡可能為客戶保留更多的印刷系統(tǒng)供應(yīng)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。

　　（三）賽爾打印頭

　　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(wù)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(wù)選擇墨滴大小，但整個任務(wù)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?wù)時選定。

　　最新的Xaar 1001打印頭可以在二態(tài)墨滴和可變墨滴技術(shù)（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(jī)械分辨率只有360dpi（這是高速打印的保證），而高質(zhì)量打印則通過以下兩種不同的方式實(shí)現(xiàn)：

　　使用二態(tài)墨滴技術(shù)，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(shù)，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(jié)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(quán)3個窄幅標(biāo)簽印刷機(jī)供應(yīng)商使用這些打印頭：紐博泰公司的Caslon窄幅卷筒紙標(biāo)簽噴墨印刷模塊、太陽化學(xué)公司SolarJet窄幅卷筒紙標(biāo)簽噴墨印刷機(jī)以及EFI公司的Jetrion 4000窄幅卷筒紙標(biāo)簽噴墨印刷機(jī)。

　　灰度技術(shù)已經(jīng)被賽爾公司申請專利，賽爾公司把這種技術(shù)授權(quán)給其他打印頭供應(yīng)商，允許他們在自己的設(shè)備上使用。獲得授權(quán)的公司有日本東芝、柯尼卡美能達(dá)、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(jī)使用UV油墨能夠印刷高品質(zhì)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(quán)的一個公司。

　?。ㄋ模┛逻_(dá)Stream

　　柯達(dá)公司在drupa 2008上展示的Stream的概念機(jī)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(shù)是從涂布復(fù)印膜的技術(shù)演化而來的，下落的墨水在飛行中結(jié)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(shù)上就會更加難以控制?，F(xiàn)在就認(rèn)為柯達(dá)Stream技術(shù)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(shù)供應(yīng)商肯定會受到Stream技術(shù)的沖擊。

　　上述新型的打印頭不僅為噴墨技術(shù)，同時也為數(shù)字印刷技術(shù)開辟了新的機(jī)遇。目前來講，噴墨印刷一直不能兼顧打印質(zhì)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(shè)備（中幅面單張膠印機(jī)）相媲美。在真正的設(shè)備投向市場之前，我們還不能確切地知道打印質(zhì)量和單位成本，但是可以肯定的是，新型打印頭技術(shù)肯定會縮小數(shù)字印刷和傳統(tǒng)膠印在質(zhì)量和成本方面的差距。