中科纳新——浅谈喷墨制版技术

喷墨技术是国际上发展最为迅速的前沿技术之一，近几年来，挑战传统印前和印刷产业的数码喷墨印刷技术发展迅速，并在部分细分市场取得成功，成为印刷行业最为关注的趋势热点之一。

经过多年发展，我国印刷行业从设备使用到设备制造已经建立起完整的工业基础，具有庞大的产业集群，如何在现有产业基础上与时俱进，成为行业重点探索的问题之一。目前，在喷墨印刷领域，国外企业控制的核心技术垄断尚未被打破，同时高昂的成本问题也已被广泛关注。与此同时，由北京中科纳新印刷技术有限公司研发的用于胶印制版的纳米喷墨制版技术，既充分利用了喷墨对材料适用范围广的特点，又保留了传统印刷机及胶印技术，发挥原有工业基础优势。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新契机。

传统感光制版体系是将感光材料预先涂布在砂目化的亲水铝基表面，通过激光照射，对印版进行曝光，感光材料发生光化学反应，印版表面形成图案的潜影，在对印版进行显影处理过程中，非图文区的感光材料被除去，最终形成用于上机印刷的印版。制版过程形成了HW16感光材料危险废液，对环境造成破坏。

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。该技术无需感光成像过程中的显影环节，简化制版流程，消除了印版显影的污染，详细过程如下图所示。

中科纳新研发的喷墨制版技术是不同于感光成像的新兴技术体系，因此具有围绕喷墨工艺的核心技术架构。整个喷墨制版系统包含：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，最终达到满足印刷适性的要求，结构关系如下图所示：

喷墨制版体系框架图

1、制版设备

专业设备是喷墨制版技术应用的平台，从功能模块上划分为四个部分：机械结构、运动控制、墨路系统和辅助系统，可实现将纳米墨水精确打印在版材指定位置的功能。

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，使墨滴飞行和落地形态规整，下落过程不拖尾，落地无散点，墨滴近似圆形。

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，常见的该类版材分有砂目版材和免砂目版材。含砂目版材的生产工艺与传统感光材料版材类似，免砂目的纳米版材采用全新的材料体系和生产工艺。免砂目化版材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，与现有的感光材料版材生产过程相比，省去了铝基版电解、氧化、除灰、封孔等复杂工艺过程。因此纳米免砂目版材的生产过程不仅省水、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。因此纳米免砂目版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桥梁层，就印刷适性而言，它必须具备良好的油墨亲和性能，并保证持一定的耐印力；就喷墨形式而言，它除了必须具备优异的体系稳定性能以外，还必须与喷头、面板等具有良好的兼容性；而就图像的打印精度而言，它又必须与纳米版材良好匹配，以得到锐利、精细的图像质量。

制版用纳米墨水采用超亲油且具有良好耐磨性的纳米材料体系，可将其制备成水基型、弱溶剂型或UV固化型墨水，通过喷头进行功能材料打印，从而实现环保的增材式制版技术。

4、工艺控制

工艺是喷墨制版体系控制的重要环节。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，有关于最佳加网网型、角度选择的印前工艺；最后，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，在喷墨制版的系统集成中，工艺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，将各环节紧密相连。

随着喷墨技术的快速发展，未来喷墨制版技术也会有以下趋势：

1、高速度、高精度

喷头技术的发展会使喷墨制版技术的精度和速度得到显著提升。工业级喷头已经从只有几百个喷嘴发展为集成数千个甚至上万个喷嘴，喷头最小喷墨量也从6pl、3pl发展为1.5pl甚至1pl。因此随着高速、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，制版领域将有望打破感光材料垄断的格局，不仅使我国制版技术在环保性变革上突飞猛进，而且为国内环保版材研发打开了另外一扇窗，使我们有可能更快打破国外高端环保产品独占鳌头数十年的局面。另外，随着各种新型功能材料的引入，使我们也许有机会可以改变印刷环节污染现状。