聚焦大幅面喷墨印刷技术及其应用

    大幅面喷墨印刷技术的新发展

    大幅面喷墨印刷技术是惠普公司将大幅面笔式绘图仪技术与喷墨印刷技术融合与创新发展而得。1991年，惠普公司推出了世界第一台彩色喷墨打印机HP Deskjet 500C。同时推出了全球首台单色大幅面喷墨打印机HP Design jet，开创了大幅面喷墨印刷技术的新时代。大幅面喷墨印刷多数采用卷筒材料，可以印制幅宽1～5m、长度不限，可再现高达成百上千平方米的巨幅画面，在海报、宣传品、户外广告等超大幅面领域极具优势，也逐步渗透到个性化复制领域，市场潜力巨大。其技术新发展可以归纳为以下几个方面。

    1、喷墨成像技术的新发展

    喷墨印刷系统是典型的无压印刷技术，由功能装置、成像系统、成像载体及其着墨装置等组成，直接将油墨转移到承印材料上。喷墨成像过程是一种计算机直接印刷技术，在喷墨成像中，印刷活件的数据直接控制成像装置，即通过喷嘴喷射油墨，不需要图像载体直接在承印材料上成像。喷墨成像技术根据墨点成像形式可分为连续喷墨和按需喷墨两类，如图1所示。

    在大幅面喷墨印刷技术领域，喷墨成像技术的发展主要集中在按需喷墨技术的创新和突破，主要包括以爱普生、罗兰等厂商为代表的压电喷墨技术，以佳能、惠普、柯达安凯等厂商为代表的热发泡喷墨技术以及正在发展的静电喷墨技术。其中，压电喷墨技术是利用压电晶体在两端电压变化下产生伸缩变形的特性，通过电信号驱动墨腔内的压电晶体运动，压迫墨水喷出。具有墨滴形状规则、无溅射、墨滴大小和喷墨速度可控以及喷墨成像精度高等优点，属于常温常压喷墨技术。热发泡喷墨技术是利用热敏电阻瞬间加热墨腔，使墨腔内墨水产生膨胀的气泡压力把墨水“挤出”喷嘴，形成墨滴。其具有图像色彩艳丽，喷墨成像精度高的优点，属于高温高压喷墨技术。而静电喷墨技术是喷墨技术的最新发展，是在承印材料和喷墨印刷系统之间产生一个电场，通过向喷嘴发送一个基于图像的控制脉冲来产生墨滴。这些脉冲导致墨滴释放，并沿指定路径通过电场到达承印材料而成像。目前主要采用的有基于“泰勒(Taylor)效应”的静电喷墨技术、基于“热效应改变黏度控制”的静电喷墨技术和基于“静电墨雾”的静电喷墨技术。其技术突破主要集中在喷嘴及其阵列的设计，可以达到32个灰度级别、600dpi以上的成像分辨率以及大尺寸成像宽度。

    2、喷嘴阵列结构的创新

    近年来，采用喷嘴阵列的成像系统已经成为高生产能力的喷墨印刷系统创新的技术关键和竞争优势所在。喷墨打印头设计是喷墨印刷技术的关键，它既可以采用页面宽度的固定阵列设计，也可采用与纸张输送方向成直角方式运动，组合在成像系统中的设计。喷嘴阵列按照合适的、比期望分辨率更大的间距排列，就可以组合成页面实际阵列的要求。比如通过图2所示的将两列喷嘴组合成一行喷嘴的设置来简单倍增分辨率。

    通过扩大喷嘴间距来获得期望分辨率的阵列。通过图3所示的6行喷嘴使每行100dpi分辨率产生600dpi分辨率的结果。通过图4所示的喷嘴行按印刷方向排列，通过单列喷嘴来增加分辨率以及较大的打印宽度。

    此外还可以根据喷嘴设计和机械/电子系统来确定喷嘴与喷嘴之间的距离，采用高分辨率所对应的墨滴尺寸来设计喷嘴孔径，采用多行成像阵列安装来提高分辨率，还可以采用叠印配置的喷墨成像头来增加打印宽度和打印速度。