数字印刷技术之喷墨制版 印刷系统环保变革的新契机

      近几年来，挑战传统印前和印刷的数字印刷技术发展迅速，并在部分细分市场取得成功，成为印刷行业为关注的热点之一。其中，喷墨技术是上发展为迅速的前沿技术之一。目前，在陶瓷喷墨印刷领域已经突显的高昂喷头成本问题已被广泛关注。而用于胶印制版的喷墨制版技术的出现，为印刷系统的环保变革带来了新契机。

      近几年来，挑战传统印前和印刷的数字印刷技术发展迅速，并在部分细分市场取得成功，成为印刷行业为关注的热点之一。其中，喷墨技术是上发展为迅速的前沿技术之一，其核心优势有两点：灵活的按需特性和强大的可拓展性，已在3D成型、建材、印染、电子等领域发挥着重要作用。

      经过多年发展，我国印刷行业从设备制造到使用已经有了完整的工业基础，具有庞大的产业集群，如何在现有产业基础上进一步发展进步，成为印刷行业重点探索的问题之一。目前，数字印刷的核心技术垄断尚未被打破，在陶瓷喷墨印刷领域已经突显的高昂喷头成本问题已被广泛关注。而用于胶印制版的喷墨制版技术的出现，既充分利用了喷墨技术的材料适用范围广的特点，带来了新材料环保的优势，又保留使用了传统印刷机及胶印技术，发挥了原有工业基础成熟的高质量优势，通过二者的协同，实现了印前制版系统的环保升级，为印刷系统的环保变革带来了新契机。

      喷墨制版技术的成像原理

      传统制版是将光敏或热敏材料预先涂布在砂目化的亲水铝基表面，通过光照，对印版进行成像，光敏或热敏材料发生化学反应，印版表面形成图案的潜影，再通过对印版进行显影处理，终形成用于上机印刷的印版。制版过程会形成HW16感光材料危险废液，对环境造成影响。

      喷墨制版技术是通过喷墨的方式将特殊的纳米墨水直接打印至版基表面，从而实现图文的“塑造”，在版基表面形成图文区（亲油）、非图文区（亲水）的差异，经固化后形成用于上机印刷的印版。该技术省去了以往成像过程中的显影环节，简化了制版流程，消除了印版显影的污染。

      喷墨制版技术的体系构成

      喷墨制版技术是不同于感光成像的新兴技术，具有围绕喷墨的核心技术架构。喷墨制版系统包含高精度喷墨制版设备、纳米版材、纳米墨水和工艺控制，四位一体围绕喷墨制版需求特征展开，终达到满足印刷适性的要求。

      1.制版设备

      专业设备是喷墨制版技术应用的平台，从功能模块上可划分为机械结构、运动控制、墨路系统和辅助系统4个部分，实现将纳米墨水打印在版材*位置的功能。喷墨制版设备重点关注运动控制稳定性、喷墨墨滴落点（着纸）准确性、辅助功能易用性和人机交互友好性。

      喷墨制版设备以喷射的单个墨滴为基本成像单元，通过墨滴铺展，叠加区域体现图文边界，将RIP后的网点信息转移到纳米版材上。墨点作为单个像素要有准确的位置和规整的形态。因此要求喷头的运动控制准确度高，运动误差小；打印驱动控制要兼顾墨水特性，使墨滴下落过程不拖尾，落地无散点，墨滴飞行和落地形态规整，近似圆形。

      早期的喷墨制版设备大多使用市面上成熟的打印机进行改造，但是因为打印控制不匹配、机械结构受局限等，该类制版设备的打印速度和精度与制版需求相差甚远。目前较为*的喷墨制版系统完全针对制版工艺要求设计，在版材定位、打印制版、运动衔接方面均有重大改善。目前国内相关产品的运动定位精度已达到微米级，印版套准精度达到10微米，已达到光学制版系统的控制水平。

      随着喷头技术的快速发展，喷墨制版速度得到大幅提升，从初期的每小时制版几个对开张，到现在的每小时制版20～40对开张，甚至可以达到每小时近200张报业对开版的制版速度。输出精度也从初期的1440dpi提升到现在的2400dpi以上。

      2.纳米版材

      纳米版材是喷墨制版技术体系的核心材料。目前，常见的纳米版材分为砂目纳米版材和免砂目纳米版材。砂目纳米版材的生产工艺与传统版材类似，免砂目纳米版材采用全新的材料体系和生产工艺，以亲水的纳米材料为核心，代替传统胶印版材中砂目的亲水性作用，在胶印过程中作为非图文区使用。

      免砂目纳米版材的生产流程为：基材清洗、烘干、涂布纳米层、烘干、裁切和包装。与现有版材生产过程相比，免砂目纳米版材的生产省去了铝基版电解、氧化、除灰、封孔等复杂工艺过程，因此不仅省水、省电、成本低，而且更为重要的是彻底杜绝了高纯度铝版基在电解、氧化过程中产生的大量废液污染及金属铝流失的污染。因此免砂目纳米版材具有良好的发展前景。

      3.纳米墨水

      纳米墨水是喷墨制版系统至关重要的一环，就印刷适性而言，其必须具备良好的印刷油墨亲和性能，能均匀地吸附和转移油墨，并且在印刷压力和温度下能够保证持久的耐印力；就喷墨形式而言，其除了必须具备优异的体系稳定性能以外，还必须与喷头腔体黏合材料、面板疏水材料等具有良好的兼容性；就图像的打印精度而言，其又必须与纳米版材匹配良好，在其表面形成墨滴的规整性沉积，进行适度而稳定的铺展，以得到锐利、精细的图像质量。

      制版用纳米墨水采用超亲油和具有良好耐磨性的材料体系，通过将其制备成水基型、弱溶剂型或UV固化型墨水，使其可通过喷头进行功能材料打印，从而实现环保的增材式制版。为满足用户对印版高耐印力的要求，纳米墨水中可加入无机纳米粒子，使印版在印刷过程中具有良好的耐磨性。

      4.工艺控制

      工艺控制是喷墨制版体系控制的重要环节。喷墨制版设备根据墨水特性不同有运动速度、输出组合方式、喷墨控制的工艺，也有根据使用环境而调整的喷头保护、刮墨、准备动作与频率的工艺；根据纳米墨水与纳米版材表面能匹配特性，有印版数据线性化传递的工艺；根据电子文件和承印材料特性，有关于佳加网类型、角度选择的印前工艺；根据纳米版材类型不同，还有印刷环节供水、供墨等使用及操作工艺。因此，在喷墨制版系统集成中，各环节工艺紧密相连，工艺控制是一项涉及到如何将操作系统调整和运用良好的关键技术。

      喷墨制版技术存在的问题

      虽然喷墨制版技术逐渐成熟，体系架构清晰完整，目前制版质量已能达到大多数普通印刷品制版使用要求，并且在性价比和环保性能上具有突出优势，但是喷墨制版技术仍存在诸多问题和不足：首先，虽然通过特殊加网技术的优化，喷墨制版技术的印刷质量可以满足普通印刷品的要求，但是仍然低于PS版和CTP版的印刷质量，在精细度和色彩表现上还未达到印刷品的要求，尤其与热敏制版技术仍有较大差距。其次，喷墨制版系统结构复杂且环环相扣，体系开发难度大，研发投入成本高，一般企业无法承受，这也在一定程度上制约了其发展速度。

      喷墨制版技术的发展趋势

      1.高速度，高精度

      未来，随着喷头技术的高速发展，喷墨制版技术的精度和速度会有显著提升。大批量应用的工业级喷头已经从只有几百个喷嘴发展为集成数千个甚*万个喷嘴，喷头小喷墨量也从6pL、3pL发展为1.5pL甚至1pL。因此随着高速度、高精度集成化的工业级喷头的迅速发展，喷墨制版技术解决高精度问题将指日可待，并且可以在高精度的前提下进一步提升制版速度。

      2.高环保，新机遇

      广泛的材料适用性是喷墨技术日新月异的一大影响因素，因此，随着纳米材料的引入，喷墨制版将可以打破传统版材垄断的格局，不仅使我国制版技术在环保性变革上突飞猛进，而且可为国内环保版材的研发打开另一扇窗，使我国有可能更快打破国外环保产品*数十年的局面。另外，各种新型功能材料的引入，也许有机会可以改变印刷行业的污染现状。