刘中道，王 远

（保定市乐凯集团 河北 保定 071000）

1 引言

喷墨技术在2008年德鲁巴展会上大放异彩，展会上展出了大量的喷墨印刷设备，同时也发布了很多喷墨技术的概念技术，很多人预测喷墨时代就要来临了。现在十年过去了，喷墨技术又取得了很大的进化，当年的概念技术基本都已实现，虽然并没有像一些人预测的那样取代传统印刷，但在印刷领域的份额正在逐步提升，应用范围也越来越广。

喷墨技术按照印刷方式可分为scanning和singlepass两种方式，scanning一般称作往复式或扫描式，指喷头在承印物上往复运动并打印从而使图像覆盖全篇的打印方式，它可以通过多次扫描使分辨率成倍提升，显著提升打印质量，每色只需一个喷头就可以完成超大幅面印刷。喷绘机和很多桌面喷墨打印机就是基于此技术。扫描式的优势是设备价格一般较低，又能印制超大幅面的图像，并且对于喷头堵塞不太敏感，图像质量很高，所以性价比很高，广泛用于室外广告印刷、陶瓷喷绘和印花等行业，该技术目前已比较成熟，有大量的国内设备制造商，国产设备由于价格优势在国内市场上占据主流地位。扫描式的缺点和优点一样突出，就是印刷速度非常缓慢，无法工业级大批量印刷。

Single-pass可译作一次过式，但行业内一般仍使用英文，指喷头固定在某个位置，直接在移动中的承印物上印刷，通常每色需要多个喷头横向排列以达到所需要的幅宽，承印物可以是卷筒纸、单张纸、板材甚至是生产线上的产品。由于喷头不再需要往复运动，Single-pass具有很高的印刷速度，上限取决于喷头的最大打印速度或者承印物的最大移动速度。Single-pass的印刷方式非常适合高速打印可变数据，目前喷码行业是single-pass应用最成熟的领域。但single-pass也存在天然的劣势，它非常依赖喷头的性能和打印状态，过去大部分喷头的分辨率不够高，所以印刷质量相比传统印刷差距非常明显，而且喷嘴一旦堵塞或斜喷，图像上就会出现白线，使本就劣势的图像质量进一步下降。同时，single-pass设备使用的喷头数量随着幅宽的增加而增多，打印幅面越大，使用的喷头越多，设备成本也越高，所以在过去的很多年里，较大幅面的single-pass喷墨设备的定位稍有些尴尬。不过，随着喷墨技术的不断发展，这种形势正在迅速转变。

2 single-pass喷墨技术发展现状

喷墨技术是一个快速发展的技术，喷墨印刷设备相比前几年已经发生了不小变化，在打印质量、性能、和自动化等方面都有不同程度的提升。

2.1 印刷质量进一步提高

喷墨印刷的打印质量主要取决于喷头的分辨率，过去主流的single-pass喷墨设备分辨率都在600dpi左右，与传统印刷和静电成像技术都有比较大的差距。

目前喷头的分辨率得到了极大提升，比如富士推出的Samba喷头原生分辨率就达到了1200dpi，最小墨滴2pL，4级灰度下印刷速度可以达到80米/分，已经被很多喷墨设备商采用，应用非常广泛。惠普推出的HDNA热发泡喷头分辨率更是达到了2400dpi，惠普声称其最高打印速度可达305米/分，该喷头主要应用在惠普的宽幅卷筒印刷机。Memjet公司推出的喷头分辨率达到了1600dpi，不过其印刷速度很慢，1600dpi模式下速度只有9米/分，主要应用在小型印刷设备和桌面打印机上。其它很多喷头公司虽然没有原生高分辨率的喷头，但也通过多个低分辨率喷头组合的方式来提高分辨率，比如柯尼卡美能达使用两个600dpi的KM1800i喷头组合，达到了1200dpi的分辨率；松下推出了4个360dpi喷头组合成的喷头模块，分辨率达到了1440dpi。这些高分辨率的喷头或者打印模块，使最终的印刷质量基本追上了静电成像技术，接近传统印刷。

2.2 印刷效率进一步提高

印刷效率主要与印刷幅宽和印刷速度相关，印刷幅宽越大，印刷速度越高，生产效率也越高。

得益于喷墨技术印刷质量的提升，几个印刷巨头都推出了自己的旗舰级喷墨印刷机，这些印刷机的销售对象主要是大型印刷企业，目的是使用喷墨技术进行工业化生产，许多设备的印刷幅面完全向胶印对标。单张纸设备中，海德堡Primefire106和兰达S10均为B1幅面，柯尼卡美能达KM-1和富士Jet Press 750S为B2+幅面，卷筒纸印刷机中，惠普的PageWide T400 HD幅宽达到了1067mm，高宝的RotaJET L最大幅宽达到了1300mm。这些印刷机不但幅面达到了大型传统印刷设备的级别，印刷速度也不遑多让，比如兰达S10宣称可达到13000印/小时，KM1速度较低，也达到了3000印/小时，惠普的PageWide T400 HD印刷速度高达305m/min，高宝RotaJET L则能达到150m/min的印刷速度。相比数字印刷中的静电成像技术，高端single-pass设备的生产效率明显胜出。

2.3 设备自动化程度更高

大型喷墨设备上使用的喷头越来越多，很多设备喷头多达几百个，日常维护仅靠手工操作费时费力，所以高端设备基本都配套自动清洗装置，大大降低了维护难度。

在印刷过程中，工业化生产对于single-pass设备的稳定性要求很高，这正是喷墨技术目前的短板之一，喷头在高速喷墨时可能会出现气堵或挂墨而引起断线。任意一个喷头发生断线都会引起明显的质量问题。所以，生产过程中实时的质量监控是很有必要的。这种监控一般依靠视觉检测设备，在设备工作中或生产间隙自动打印测试图像，如果检测到喷头不佳，则进行相应的软件补偿或者停机维护处理。不过，高速检测技术和实时软件补偿处理技术的开发难度很高，仅有少数高端设备配备，有不少设备仅通过检测模块发现问题，然后停机人工处理问题。

2.4 特种墨水和承印材料，改善适印性

喷墨印刷是非接触的印刷方式，优点是在各种材质上都能印刷，缺点是在很多承印物上印刷效果不够理想。为了提升喷墨设备的适印性，不少厂商从墨水和承印材料两个方面着手进行优化。

兰达公司开发出了一种纳米油墨，其中的颜料颗粒直径只有几十纳米，对于光的反射比传统颜料更强，可以在更少墨量的情况下获得比传统墨水更高的色彩饱和度。柯尼卡美能达公司的KM-1使用的是一种特殊的“蜡滴式”墨水，它在常温下是固体状态，必须加热才能变为液体，墨滴喷射到承印物表面后由于温度迅速降低很快凝固，从而获得极高的定位精度和防渗透能力。

艾利和芬欧蓝泰等知名纸业公司针对喷墨技术“挑纸”的问题，开发了不少喷墨专用纸张，具有比普通纸张更好的适印性，这些专用纸张成本较高，国内也开始有一些公司推出了类似的纸张，性价比高很多。

3 single-pass喷墨技术在我国的应用情况

近年来，随着印刷市场上短版和个性化需求订单的持续增长，以及喷墨技术的进一步发展，喷墨技术在印刷领域正扮演者越来越重要的角色。Single-pass喷墨以其远超扫描式喷墨的生产效率，被应用到很多领域，比如工业印刷、数码印花、陶瓷喷墨、可变数据打印等。

我国single-pass喷墨的市场与国外并不完全一致，国内市场相对于欧美有一定滞后性，人力成本和产品售价也更低一些，市场对于个性化订单的需求还不够旺盛，所以整个数字印刷发展都不如欧美。

纸类印刷领域中，single-pass喷墨主要应用于出版印刷领域，国外应用广泛的账单直邮市场在我国发展得并不顺利。彩色single-pass喷墨设备过去由于印刷质量不如传统印刷和静电成像技术，国内销量并不大，不过最新的旗舰级喷墨印刷机已经解决了打印质量的短板，得到了国内大型印刷企业的青睐，比如深圳贤俊龙彩印有限公司订购了海德堡Primefire106，中荣印刷集团和东莞永洪印刷有限公司拟订购兰达S10。而小型印刷企业很难负担起旗舰彩色喷墨印刷机的成本，国产中低端的彩色喷墨设备又很难满足国内客户对于印刷质量的要求，处境仍然尴尬。

可变数据印刷近年来发展非常迅速，由于进入门槛较低，国内设备厂商非常多，比如方正、尚浩、圣德、阿诺捷等，可变数据印刷设备的售价较低，小型印刷企业也能承受，通过传统印刷与喷墨技术相结合，发挥各自优势，也能满足一定的个性化订单需求。另外，生产线产品实时打码也是重要的应用领域。

纺织印花是国内喷墨的重要市场之一，目前数码纺织印花仍以扫描式喷墨为主，不过2016年被纺织业称为国内“single-pass元年”，很多印花企业都开始筹备购入single-pass印花设备，保守估计2017年底国内该类型设备已超过20台，这将对纺织印花行业的生产效率产生颠覆性的影响。国内印花设备以国产为主，知名厂商有希望高科、润天智、新景泰等。

喷墨技术在陶瓷印花领域的应用近十年来呈快速增长趋势，目前全球约一半的陶瓷生产线在中国。由于陶瓷喷墨对于印刷质量的需求较低，single-pass设备应用比较广泛，赛尔喷头由于其墨水循环技术的优势，在陶瓷喷墨领域占据主流。由于国内厂商进入该领域较早，技术上不比国外同行落后多少，国产设备占据70%左右份额，知名厂商有希望高科、新景泰、美嘉等。

4 展望

目前仍然有一些因素限制着single-pass喷墨技术的发展。一是设备和耗材的成本较高，仅仅是喷头和配套的控制系统的成本就足以吓退很多小型印刷企业。二是喷头的稳定性仍然不足以让人安心，宽幅设备动辄几百个喷头很难保证完全不发生堵塞，最终印品上常常会有细微的瑕疵。但是，相比single-pass喷墨技术带来的高速、短版、个性化等方面的优势，这些问题很多情况下是可以容忍的。

喷墨技术仍在快速发展，这些问题必然会逐步解决。同型号喷头的价格随着发布时间的推移会逐渐降低，而同样价格买到的喷头的性能会越来越好。耗材方面，国产墨水的推出以及激烈的市场竞争导致喷墨墨水的售价近年来下降非常明显，很多进口品牌价格只有原来的1/3甚至更低。以后喷墨设备和耗材的价格必然会更加亲民。提升喷头工作的稳定性也一直是喷头厂商的重要课题，比如不少新型喷头也加入了类似赛尔喷头的内循环技术，减少气泡和细微颗粒堵塞喷嘴的几率。

single-pass喷墨技术的打印质量逐渐接近传统印刷和静电成像技术，该类型设备已经具备了快速发展的基础，加上喷墨技术的应用领域不断扩大，该技术必将迎来更加辉煌的发展。