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喷墨印刷:工欲善其事 必先利其器

文章作者:包装材料 上传时间:2020-05-07

32007.com太阳集团,近几年,全球标签印刷市场发生了显著变化,客户不仅需要标签具有更强的灵活性、更短的交货期,还希望要标签更加个性化。数码印刷技术在标签印制中的应用使这一切都变得非常简单、灵活,不仅为一些标签印刷企业解决了燃眉之急,而且还带来了一些新商机。因此,现今业内人士已不再怀疑是否需要数码印刷机,而是更多地开始关注何时购进标签数码印刷机。 数字技术的不断成熟,以及标签领域表现出蓬勃发展的大好形势,使得国内外众多数码设备生产商纷纷涉足标签印刷领域。当前活跃在标签数码印刷舞台上的设备供应商,除了我们所熟悉的在标签数码印刷领域耕耘多年的巨头HP Indigo、Xeikon,分别采用电子油墨技术和干式碳粉技术之外,EFI、纽博泰、太阳化学、爱普生、北大方正、Impika公司等新面孔均采用喷墨技术,这足以表明喷墨印刷技术的飞速发展已经使标签喷墨印刷机取得了重大突破,有望打破HP Indigo和Xeikon垄断天下的局面。喷墨头是喷墨印刷机上的关键部件,墨水是喷墨印刷中的重要耗材,它们直接决定了喷墨印刷速度的快慢和印刷质量的高低,其发展也有力地推动了标签喷墨印刷技术的进步。 本文中,笔者将围绕当前市场上几款有代表性的标签喷墨数码印刷机来介绍喷墨头和喷墨油墨的发展。 一、喷墨头 1、赛尔喷墨头 赛尔是高科技喷墨部件和灵活支持系统的首席供应商,从1986年至今,已经拥有700多项专利权。在近20年的时间里,赛尔连续推出了多款性能优越的喷墨头,如Xaar 126、 Xaar 128、Xaar 318、Xaar 500、Xaar 760、Xaar 1001等,是业内公认的最为成功的喷墨头供应商。 太阳化工和美国ITI公司于2007年8月推出的SolarJet标签喷墨印刷机便采用了Xaar 760喷墨头。Xaar 760喷墨头是赛尔公司于2005年推出的,其有效喷嘴数量为764个,喷印宽度可达53.8mm,用户可在8~40微微升范围内选择二态或动态的可变墨滴大小。此外,该喷墨头采用了赛尔公司的多脉冲灰度技术,可用作一个基本喷头或全集成打印装置,与众多溶剂型、水性、UV和油性墨水兼容。 北大方正EagleJetL1000喷墨数码印刷机、纽博泰Caslon喷墨印刷机、EFI Jetrion 4000 UV喷墨系统等机型均采用了Xaar 1001喷墨头。Xaar 1001喷墨头是赛尔2007年里为高速喷墨印刷设计推出的,也是赛尔2009年在全球的一个主打产品。该喷墨头采用了8级灰度技术,有效喷嘴数量为1000个,喷印宽度为70.5mm,墨滴为6微微升,此外还采用了独特的压电按需喷墨技术和串流技术,这些均有效提高了喷印质量、喷印的稳定性和灵活性。Xaar 1001喷墨头的墨水循环将墨水堵塞的可能性降到最低,从而保证其工作的平稳性,这也是目前世界上唯一一款墨水在喷头里循环的喷头。 2、爱普生喷墨头 在大幅面喷绘领域颇有建树的爱普生也在drupa2008上推出了Prototype标签喷墨印刷机,并计划于2009年面市,该设备采用了爱普生公司生产的微压电喷墨头。 微压电喷墨头研发是基于爱普生1989独创的微压电技术。微压电技术的工作原理是将许多微小压电陶瓷放置在喷墨头的喷嘴附近,这些压电陶瓷在两端电压变化作用下具有伸展或收缩形变的特性,压电陶瓷的伸缩振动随着图像信息电压的变化而变化,并使墨水保持在常温常压的稳定状态,有效控制墨滴的大小及调和方式,从而均匀准确地喷出墨水。2008年11月,爱普生推出了新一代TFP微压电喷墨头,每种颜色有360个微细喷嘴,通过智能墨滴变换技术可生产最小为3.5微微升的墨滴,可以实现墨滴的精确控制,这也是迄今为止爱普生公司研发出的最先进的喷墨头。 3、京瓷喷墨头 日本传统印刷机巨头宫腰公司在drupa2008上首次展出了其最新的喷墨印刷机MJP 20V,在分辨率为600dpi600dpi下,其彩色喷印速度可高达150米/分钟,是目前业界可用于标签印刷的速度最快的数码印刷机。这么高的印刷速度要归功于其所应用的日本京瓷和美国兄弟公司共同开发的KJ4系列喷墨头。 KJ4系列喷墨头于2008年4月正式进行生产和销售,宣称是目前最快的DOD喷墨头,受到了市场的广泛关注。该系列喷墨头采用独特的高级压电制陶技术,成功开发出了最适合喷墨头使用的小型压电致动器,并将压电致动器及其附带的小型喷嘴高密度且有规则地配置到4.25英寸宽的喷墨头上,这也是目前世界上最宽的行扫描型喷墨头。 4、松下喷墨头 2007年6月,法国Impika公司推出了PBX600标签喷墨印刷设备,该喷墨印刷设备采用了松下公司生产的喷墨头。 松下喷头的独特之处在于其采用了一种薄膜压电致动器,从而为用户创造了一个更便宜和更可靠的网穴控制方式。在每一个474mm宽的喷墨头阵列里,有29个特殊的喷墨头,同时每一个喷墨头又含有800个独立的可设定地址的喷嘴。松下喷墨头可以在很多种模式下运行,当用户需要高速生产时,它能在二进制的模式下以600dpi的分辨率进行喷印,最高速度可达150米/分钟;当客户需要高质量生产时,其能在75米/分钟的喷印速度下印刷出高质量的图案。 二、喷墨油墨 1.环保性突出 纵览市场上的标签喷墨印刷机,我们不难发现,几乎全部设备厂商都提出了印刷方式更为环保的理念,几乎所有的设备都不约而同地采用了UV喷墨油墨和水性喷墨油墨。我们先来看一下UV喷墨油墨。UV喷墨油墨是能量固化型喷墨油墨家族中的一位明星,其成分包括光活性单体、光活性预聚物、光引发剂、着色剂及其他助剂。由于UV喷墨油墨可实现瞬间固化,不含挥发性有机溶剂,污染小,能耗低,因此是一种较为环保型的油墨。顾名思义,水性喷墨油墨主要是以水为载体,其不含挥发性有机溶剂,故在印刷过程中对操作人员的健康无不良影响,亦是公认的环保型油墨。因此,从喷墨油墨的角度来看,与传统的标签印刷相比,标签数码印刷更加注重环保。 2.优缺点与印刷适性 由于标签喷墨印刷是一种无接触、无压力的印刷方式,因此,其对油墨的要求要比传统油墨高一些。标签喷墨印刷所使用的油墨应该具备以下特点:适宜的黏度和表面张力,良好的保湿性,既要保证墨滴可以有效保持形状、喷射性良好,又要保证墨水不堵塞喷头,此外,还要具有一定的耐候性、耐光性、耐久性等。 与其它喷墨油墨相比,UV喷墨油墨具有以下优点:能在数秒内完成固化,大大降低了固化时间,非常适合高速喷墨印刷;承印材料范围宽泛,几乎可以适用于任何承印材料,如纸张、塑料薄膜、纺织品等,无论是在硬质材料还是软质材料上均可获得良好的效果。并且在紫外光照射之前能一直保持液体状态,不会堵塞喷墨头。但目前,UV喷墨油墨还存在成本相对偏高,柔软性稍差(若喷印印品过度卷曲,会发生断裂现象)等问题。 水性喷墨油墨具有环保性、墨色稳定、着色力强、色彩饱和度高、对喷墨头和耗材无损害等优点,但其也存在以下技术局限性:不抗碱、不抗乙醇和水、干燥速度慢、光泽度差、易造成纸张收缩等。由于水的表面张力较高,导致水性喷墨油墨在很多承印物上都难以很好地润湿和印刷,尤其是在喷印一些薄膜产品时,水性喷墨油墨就显得力不重心了。 3.喷墨油墨尚未实现国产化 目前市场上应用的相当一部分喷墨油墨是由标签数码印刷设备厂商为了扩展承印物的范围和保证印刷质量而专门投入研发的,如EFI专门为Jetrion 4000系统配备了Jetrion研发的UV墨水及固化装置,太阳化工专为SolarJet标签喷墨印刷机研发了名为SolarDot的UV墨水等。还有一部分喷墨油墨则由大日本油墨、富林特和阪田油墨等世界领先的油墨制造商开发生产。虽然我国喷墨油墨的研发工作正在逐步开展,但国产喷墨油墨依然不成熟,不能替代原装或者进口的喷墨油墨,这也是国内标签喷墨印刷的成本居高不下的一个重要因素,这在一定程度上阻碍了标签喷墨印刷的推广。

数码印刷可主要分为激光原理数码印刷和喷墨印刷两大领域。激光原数码印刷是出现较早的数码印刷方式,施乐iGen4单张纸数码印刷机、柯达NexPressS3600单张纸数码印刷机、HPIndigoW7200卷筒纸数码印刷机都是静电数码印刷机。这种数码印刷方式,受本身的影响,速度并不能满足商业印刷的需求,所以一般在打印机,以及一些速度不是非常快的数码印刷机上应用。喷墨印刷是另一种数码印刷方式,也是被当今最为看好的印刷方式。2011年喷墨印刷产值占整个印刷业产值的4.2%,占整体产量比例为0.5%。随着传统印刷市场产量份额的逐步下降,喷墨印刷产品所占比例强劲上升,在印刷设备供应商看来这也正是喷墨印刷诱人之处。预计到2017年,喷墨印刷品份额或许少于1%,但其产值将显著上升,预计能够达到整个印刷市场产值的7%左右。 喷墨印刷方式可分为两种:气泡式和压电式。气泡式喷墨技术即在喷墨头管壁上设置加热板,通过电脉冲加热所选定的加热器件,使喷嘴喷射墨滴。当加热到一定温度后,墨滴成为气泡并爆破,经加热室通过喷嘴喷出,落到承印物表面。落到承印物表面墨滴的数量可通过改变加热器件的温度来控制,从而达到打印图像的目的。压电式喷墨技术在喷嘴附近放置许多小的压电陶瓷,这些压电陶瓷具有伸展或收缩的特性,在两端电压作用下会发生形变,随即产生伸缩使喷嘴中的油墨喷出,落到承印物表面。喷墨头由很多微小的墨水通道组成,墨水通道的数量就是喷墨头中的喷嘴数量。一般情况下,喷嘴越多,完成喷墨过程耗费的时间就越短,打印速度也就越快,打印图像质量越高。气泡式又叫连续式喷墨,压电式又叫按需印刷方式。 喷墨印刷被称为未来可以代替胶印的印刷方式,但它的发展却受到了喷墨头和墨水的制约。其中喷墨头最为喷墨印刷机的主体部分,是印刷机最核心的部分。喷墨头的好坏,直接决定了喷墨印刷机的性能。 一、赛尔 赛尔成立于1990年,是国际上一流的喷墨头制造商。到目前为止,IPR已获4大专利及各地司法机构的84项专利应用。赛尔拥有9个喷头授权许可商,包括兄弟、柯尼卡、夏普和东芝泰格。 2003年赛尔推出其第一款成批生产的喷头,该喷头充分结合了其独特的、专利灰度技术。随后赛尔陆续退出了Xaar318、Xaar500、Xaar1001等喷头。Xaar1001可喷射不同大小的墨滴,很适宜包装印刷以及具有精细要求的展示图像单张印刷,而且其喷印速度可提高一倍。这种独特的TF持续供墨专利技术,可以提供极高水平的机器正常运行时长。这对提升陶瓷业厂家的生产效率是非常重要的。赛尔市场营销总监MarkAlexander表示,赛尔将致力于继续开拓这一迅速发展的市场,进一步研发满足这一市场特殊需求的最佳喷印头产品。 目前赛尔喷头在市场上的应用十分广发,大部分的喷绘机都是采用赛尔的喷墨头,打印宽度为17.4mm。 赛尔电子型喷头带有128个小型管道,跟原来的128外形,尺寸没有多大变化,最大的不同是电子型喷头有内置过滤器,可以过滤墨水的杂质,起到保护喷头的作用,对墨水的兼容性更强了,对喷头的使用寿命会延长。自带电子装置,可以控制调节温度,更有利于墨水的喷射,跟柯尼卡的喷头相似。墨滴变小,精度挺高,主要型号有两种:XAAR电子喷头electron70-W/70PL、XAAR电子喷头electron35-W/35PL。 赛尔公司所生产的喷头大部分采用特氟龙材料所制造,故使用稳定性能得不到保证,精度在其使用几个月后就会得到大副度降低。 二、佳能 1980年的时候佳能根据气泡喷墨技术研制了喷墨打印机Y-80。1999年佳能采用独立的墨盒技术,推出了采用4微微升墨滴的喷墨印刷设备,并开始研制FINE喷墨头技术;2002年推出了具有多尺寸喷嘴、能同时喷射2微微升和5微微升墨滴的喷墨头;2004年制造出喷嘴数量超过6000个、具有1微微升墨滴、最高分辨率达9600dpi的喷墨头;2005年推出采用FINE技术的喷墨头,配备了每种颜色可单独更换的独立墨盒系统,可喷射仅为1微微升的墨滴,可达到9600dpi2400dpi的高分辨率;2007年9月,佳能推出的imagePROGRAFiPF5000、iPF700、iPF600、iPF500等12色大幅面喷墨印刷设备,使用了采用FINE技术的高密度喷墨头,每种颜色各拥有2560个喷嘴,12色墨水总共拥有30720个喷嘴,每个喷嘴最小能够喷射4微微升的墨滴。 三、爱普生 ESPON的喷头在日本写真机时代一直是独立鳌头的,在MIMAKI,ROLAND,MOUTH等系列日本写真机都可以看见EPSON喷头的身影,目前国产设备也大规模开始使用EPSON的DX5带头开发国产的写真喷绘机,其中比较有名的是公正的,特米内,宏华的,丽彩,富特莱等国内厂商。 四、京瓷 京瓷喷头产品,可从一个墨水喷嘴(InkNozzle)中以最快每秒6万次(驱动频率为60kHz)的速度喷出墨滴。喷墨头内有2656个喷嘴,每秒可喷出约1亿5000万个网点(Dot)。为了提高速度,采取了1)提高驱动频率、2)改良喷嘴形状、3)调整防水膜材料等措施。提高驱动频率方面,重新设计了压电致动器和流路构造等。喷嘴形状方面,通过改善精度提高了喷出的直线性。据称可根据材质的变更来提高喷出精度等。 喷墨头KJ4B-JF06每个喷嘴每秒最多可喷墨6万次,且含有2,656个喷嘴的单个喷头具有每秒约可喷出1亿5千万个点的能力。在按需喷墨方式的喷墨印刷领域,其打印速度为世界最快。 据了解,兰达用的喷墨头就是京瓷的喷墨头。 五、柯尼卡美能达 喷头是双排进墨管,流量压力均匀。保证打印质量。有些品牌的是单排的。 512柯尼卡喷头是全封闭喷头,防水,防老化。由于是全封闭的,所以不会出现电路短路等上述情况。喷头寿命较长,不用换喷头,这样会大大节省维护费用。精度高,打印速度快,14pl的精度是1440dpi,42pl的精度是720dpl,打印1pass相当于一些的2pass。 六、富士胶片 Spectra公司最早是生产办公打印热发泡喷头,后因HP的出现而最终放弃转而研发工业压电式喷头,后被日本富士收购。其喷头的特点是墨滴较小(对应精度高),喷射频率非常高(速度快),对于墨水也不很挑剔,美国威特是最早采用Spectra喷头的品牌,也是在全球市场最受好评的喷绘机,Spectra的问题是喷头价格太高,虽然威特在国内曾经销售了上百台,但是国内几个采用Spectra喷头厂家的喷绘机产品,始终未成主流产品,都以外销为主。其是一种不锈钢包装精密的轻质集装喷头,所有组件均可快速移动,适用于性能优越的打印机,主要型号有四个品种系列:Spectra系列、Inspira系列、Endura系列、Performa系列。 七、理光喷头. 理光收购了日立的喷头技术研发部,日立原来有两款喷头用的不错,HITACHI 256I和HITACHI 256II,VUTEK 5300和VUTEK3300,这两款机器各用了16个HITACHI 256I个喷头,HITACHI2 56II这款喷头主要用在HPScitex:Idanit,Pressjet机器上,HPscitex Pressjet和HPtuberjet 8300用了150个HITACHI 256II喷头,这个纪录好象到现在还没有人打破过,目前国内的厂商应用只有泰威的机器.我记得02年泰威就在推广日立的喷头,2010年福州的DIGITEX开始用RICH的GEN47Pl的喷头.

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