吴为+石宝光+赵朕毅

随着环境状况的日趋严峻，印刷业的绿色、环保趋势已成为全社会的共识。从再生纸张到大豆油墨，越来越多的新技术、新工艺被应用于印刷行业。制版作为印刷流程中电子文档“物化”的关键环节，这一过程所产生的HW16有毒废液目前仅能通过浓缩、第三方收容等被动方法进行处置，成本高、去毒效果差。喷墨制版技术的应运而生从根本上解决了这一难题，制版过程无污染、无排放的优势使其必将成为未来发展的主流。

喷墨制版采用喷墨方式，将功能性墨水打印并固化于印版表面，如何保证墨点的形状、位置精度成为制版设备关注的重点，与其直接相关的墨路系统、喷头控制是保证印版质量的关键。从功能上看，喷墨制版设备由主体框架、墨路系统、喷头控制以及保证设备稳定运转的辅助系统四大部分组成。

主体框架

主体框架是制版设备的承载基础，决定着设备的运行方式、成像速度、精度等重要性能。从目前来看，制版设备的主体框架主要有三种方式：平台式、外鼓式、传统送纸式。这几种方式各有其优缺点。

1.平台式

平台式是目前喷墨制版设备应用最成熟的框架结构，性能较好的喷墨制版设备均采用该结构。所谓平台式即设备主体为平面式的印版承载平台，喷头模块悬于该平台上方进行往复运动，配合平台的相对平移，实现喷头对整个平面的二维扫描。

平台结构对版材幅面的兼容性很大，基本上只要不大于平台尺寸的印版都可以制备，并且版材装载效率高，可在几秒内完成手动上版。同时，版材的装载精度也远高于其他方式。平台式喷墨制版设备对喷头的兼容性也是几种方式中最好的，可适用于几乎所有喷头组合。

但由于平台在实际应用中均水平放置，这使得此类设备外形尺寸偏大，且大幅面平台的加工难度高，设备成本高。

2.鼓式

鼓式在传统激光制版设备中应用较多，分为外鼓式与内鼓式，但内鼓式在喷墨制版设备中应用较少。在外鼓式制版过程中，印版包覆在滚筒外表面，随滚筒一起旋转，喷头沿滚筒母线方向移动，实现对印版整个幅面的扫描。

因为印版可卷曲，所以此类喷墨制版设备的外形比较紧凑，同时避免了喷头往复运动，墨路系统更稳定。

但是由于滚筒表面包覆了版材，其质量的偏心极易造成滚筒旋转失衡。而且目前的喷头喷孔均为平面阵列排布，喷头与滚筒的曲面无法形成等间隙，极易造成墨点的形位偏差，如果选择使用部分线性排列喷孔，则会导致效率低下，因此外鼓式装备对于喷墨制版技术的适应性较差。

3.传统送纸式

市面上大部分喷墨打印机都采用这种结构，但在喷墨制版设备中，因为版材送进过程中缺少可靠的定位，所以其成像精度不够稳定，目前性能较高的喷墨制版设备都不再采用该结构。

墨路系统

墨路系统一般由喷头、供墨系统、喷头维护系统组成。喷头是实现墨水转移至打印版基的关键部件。喷头的性能决定了制版速度和印版质量。喷头的主要参数包括喷嘴数量、点火频率、打印分辨率、墨滴体积等。其中，喷嘴数量和点火频率决定了制版速度，喷嘴越多，点火频率越高，则制版速度越快。打印分辨率和墨滴体积决定了印版上的基础网点大小，直接影响图像的精细程度。性能优异的喷头还要具备良好的墨水宽容度、稳定的工作状态和较长的使用寿命。随着喷墨技术的日益发展及由市场导向而变化的客户需求，小墨滴喷墨打印技术也在快速提高。在喷墨制版技术中，为了达到较高的制版精度，墨滴体积通常需要达到10pL以下。

供墨系统是连接墨水和喷头的“动脉”，在设备工作时持续地向喷头供应墨水。该系统通常分为气路部分和墨路部分。气路部分常由负压供墨和正压挤墨两个模块组成，其中，负压供墨模块负责向喷头提供稳定的负压，使其与墨水的自身重力平衡，保证喷嘴内的墨水形成完美的弯月面，提高喷墨的稳定性。喷头要保持良好的打印状态就要有持续的墨水供应和稳定的供墨压力，尤其是在高速和大幅面的喷墨工作状态下，对供墨系统性能要求更高。供墨系统的部件不仅需要具有较高的洁净度和可靠性，还要满足良好的气密性。

喷头的维护对设备的稳定性十分关键，设备使用过程中的环境温湿度影响、异常操作、气泡和墨水等都可能会造成喷头的轻微堵塞或斜喷。因此，喷头的清洗系统是使其正常工作的保障，该系统集合了气泡排除、正压挤墨清洗、机械刮墨及保护液清洗喷头等功能。

喷头控制

在喷墨制版体系中，印版上的网点由若干个墨点组成，每一个墨点的形状、位置都会影响最终网点的成型，如何有效地控制墨点着纸位置及其形状是重中之重。

1.位置精度控制

喷墨制版采用二维运动模式，将喷头定位于指定坐标并进行墨滴喷射，由于任何机械运动方式都存在着固有的精度误差，为了解决该问题，一般会采取精度补偿措施：首先，用高精度的位置标定设备如激光干涉仪等，对二维运动坐标进行微分标定，将实际运行距离参数和理论值进行比较，形成一组微分补偿数据；然后，将该组数据输入运动控制软件，在控制制版设备二维运动时，进行积分计算实际的运行距离，精确地将喷头送到指定的二维运动坐标进行喷墨。该精度补偿措施能够将制版设备的单步二维运动精度误差从5微米减少到0.5微米以内，累计误差从50微米降低到3微米以内。

2.形状精度控制

喷头喷射出的墨点形状受墨水流畅性、黏稠度等因素影响，而墨水的性质主要随着环境温湿度的波动而变化。形状精度控制系统需实时采集设备运行环境参数，针对环境温湿度的变化，调整喷孔喷墨力度，使墨滴在印版上的成像大小与形状保持一致。

辅助系统

辅助系统是整体设备中不可忽视的一部分，版材定位模块、版材监测模块、上版和收版模块以及用户界面等都是喷墨制版设备必不可少的组成部分，制版质量的稳定性、设备使用的便捷性都与之直接相关。

近年来，随着喷墨技术和精密控制技术的日趋成熟，喷墨制版设备取得了突破性进展，其速度、精度逐步达到甚至超越传统制版设备。在环境保护越来越受重视的大趋势下，喷墨制版技术必将引领印刷行业全面进入绿色化、数字化时代。