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喷墨打印市场:现状与未来

樊俊耀

2013-9-4


    

    喷墨打印以其低成本、高品质、适用介质广泛等特性,正在成为继静电成像技术后又一主流的数码图文打印/印刷方式,尽管2008年的经济危机,给全球经济以不小的打击,数码印刷/打印领域也不能幸免,但是有关厂家并没有停止在喷墨打印头、喷墨介质、墨水等相关技术上的持续投入,几乎每年,都有重要的技术进展和新产品推出。

(喷墨打印对于传统输出方式的替代性)

    时至今日,经济危机的阴云并未完全消散,但是我们有理由相信,随着喷墨打印技术的不断进步,它将取得更为广泛的应用前景,进入越来越多的传统印刷领域。本文针对近期喷墨应用市场的情况做一个小小的盘点。

(全球市场传统与数码应用增长率比较)

一、传统应用:

影像与艺术品复制市场

    随着数码相机的普及,尽管照片的拍摄量每年都在成倍增加,但是照片的输出量进十年来一直徘徊不前,电脑、数码相框、手机、Ipad等的不断普及,使人们对于照片印出的需求锐减,但照片输出绝对量并没有明显减少,毕竟,实物照片是液晶屏幕不可完全取代的。

    总量虽相差无几,但所输出照片的格式变化却很大,6寸照片迅速减少,而照片书(Photo book)、大幅面照片上升很快,照片越来越少了其 “纪念”的意义,而承载了更多的“装饰与艺术” 功能。

(不同的照片输出方式演变)

    十年来,输出照片的方式,也由单一的银盐冲印,演化为冲印、喷墨打印、热升华打印三足鼎立的局面,热升华打印主要在证件照、旅游景点立等可取、kiosk市场;而喷墨打印则在大幅面照片、艺术品复制和家庭打印市场。

    在家里喷墨打印照片的好处是随意性、私密性和介质种类的多样性,大都使用配有耐光染料墨水的桌面照片打印机或者多功能打印机,这些打印机的价格极其低廉,唯一的问题是墨水的价格,原装耗材的照片打印成本要远远高于银盐冲印,对于成本敏感的客户,好在有兼容耗材可以选择。

    在冲印连锁店、婚纱影楼等专业影像输出机构,它们的输出设备多是银盐传统冲印与喷墨打印的组合,大幅面的照片输出用配有水性颜料墨水的大幅面打印机,Epson等品牌也认证了不少自己的连锁店--“爱普生艺术微喷工作室”。

    值得一提的是,继诺日士推出基于喷墨打印技术的“干式冲印机”后,富士胶片也步其后尘,在去年的Fotokina上推出富士的喷墨冲印机,这是不是意味着这些银盐影像巨头会逐步放弃传统的银盐冲印技术?不得而知。

    艺术品复制市场增长非常之快,曾几何时,雅昌的复制绘画只会在博物馆露面,短短几年时间后,她就完成了由“艺术品”到“艺术装饰品”的过渡,“飞入寻常百姓家”,每个月,杭州开源艺术、美盛经典都有几个货柜的复制绘画运往欧美的超市销售。而在这个领域,大幅面喷墨打印机和水性颜料墨水是不二选择,因为颜料墨水,能保证几十年甚至上百年不褪色。

(杭州开源的国画复制品展厅)

广告喷绘市场

    广告喷绘是喷墨打印技术最先进入的领域,在西方国家,由于环保要求,目前广告喷绘主要是UV固化打印和环保溶剂打印,而在中国,由于成本原因,户内广告依然以“水性染料墨水+PP介质+冷裱膜”方案为主;而户外广告则由“溶剂墨水+灯箱布”方案独霸。

    但无论如何,环保将会是未来很多年广告喷绘市场面临的主要问题,比如,墨水工厂考虑如何减少VOC(有机物排放)、选择更有利于环境的有机溶剂、如何减少对墨水工厂、喷绘公司和展示空间内人员的危害,更为安全的材质也会越来越多,特别是在防火性能和张贴后的低VOC排放方面。

    总体的趋势还是用水性的和紫外线(UV)固化墨水来替代溶剂墨水,目前包括联创佳艺在内的几家公司都推出了乳胶墨水(惠普注册了latex商标,有些厂家就干脆叫“万能墨水”),这样的水性墨水可以打印在没有涂层的普通材料如壁纸、铜版纸上,但这还只能算初级产品,需要改进提高,比如降低加热温度、提高附着力、改善色彩等。

    UV固化喷墨打印机最早出现在2000年前后,它对溶剂墨和传统丝网印刷是一个挑战,但是UV技术也有自身的问题,比如UV墨水的色彩赶不上溶剂墨水,UV墨水与灯箱布等材料的粘结力也不够等,这些都在影响UV墨水对于溶剂墨的替代;普通UV灯由于发热、寿命短等原因,逐步被冷光源LED-UV取代,如何提高LED-UV的固化速度就变成另外一个问题。

    设备方面乏善可陈,值得一提的是,国内不少厂家都开发出了与Roland、Mimaki、武藤一样基于Epson压电喷头的写真机,会对前述三家的市场垄断形成冲击。

办公打印市场

    桌面彩色喷墨打印机和多功能打印机是办公室和家庭最主流的打印机型,尽管喷墨打印机的价格比彩色激光打印机要低得多,同时其打印成本也可能低于彩色激光,但是办公室大部分的打印作业还是由激光打印机完成,这有使用习惯的问题,也有彩色喷墨打印机的速度和在普通打印纸上打印品质与激光有差距的关系。

    但这个情况不会持续太久,在今年初拉斯维加斯的消费展上,联想高调宣布成为Memjet的中国合作伙伴,5月初,就迅速地推出了基于Memjet喷墨技术的喷墨打印机RJ600N,为了宣示其高速度,这款喷墨打印机被命名为“光墨打印机”,就在写本文的今天,韩国LG也推出几乎完全一样的LG Machjet JPP6010N,打印速度每分钟60页,分辨率1600X800DPI,而联想的RJ600N,同时具备1600x1600DPI的打印精度。

(MEMJET打印头组件)

    Memjet是全球喷墨打印领域的一批黑马,也是喷墨领域新增专利最多的公司,这是世界首款相当于A4幅宽的大宽度打印头,每个打印头上有70000个喷嘴,喷嘴密度达到每英寸1600个,其喷嘴密度也是全球最高的,也就是说,不用喷头移动,就可以实现1600DPI的打印精度,有了具备single pass的喷头精度,也就具有了比激光更高的打印速度、更好的打印品质,以及超低的打印成本。

    Memjet会不会真的成为办公领域激光打印机的终结者?让我们拭目以待。

(LG Machjet JPP6010N )

商业印刷市场

    商业用途的打印机要求喷墨打印速度能够达到与孔版印刷或者静电成像技术一样的打印速度,要达到如此高的速度,墨水的干燥就是个问题,针对平张纸打印,惠普和理想(RISO)分别拿出了各自的解决方案,惠普MFP CM8060采用了“粘合剂—水性颜料墨水—加热器”的组合方案,而理想(RISO)采用的则是没有加热器的“溶剂墨水+普通”纸方案,显然惠普的latex技术更胜一筹:第一步,打印机会给没有涂层的普通打印介质上上一层透明的粘合剂,然后latex墨水在打印于其上,最后加热器加热让少量的水分挥发,墨水“成膜”,这种打印方式的缺点是需要加热让水分挥发,但是非常低“绿色环保”。

(latex技术原理)

    在标签和包装领域,基本都应用UV固化打印技术,扫描式的打印机速度较低,集成有切纸和淋膜功能,可以打印三维浮雕效果的标签;更高速的single pass标签打印机可以代替UV柔性版和UV凸版印刷机。不过目前UV标签打印机的速度依然难以完全满足包装行业的要求,另外,色域、墨水牢度、成本等也为专业人士担心。

    商业打印领域的焦点在高速宽幅数码印刷机,全球只有少数几家公司拥有此种技术,市场能见到的主要的机型有大日本网屏的TruepressJet520,日本宫腰的MJP系列,东京Kikai的Jetreader,惠普的Webpress T300,柯达的Prosper5000XL等,此类卷纸印刷机的主要应用在直邮、帐单、书报出版、促销广告等方面,以宫腰的MJP20F为例,在1200X1200DPI精度下,速度可达每分钟250米,打印幅宽541毫米。

    值得注意的是,在上一届DRUPA展会上,北大方正展出了其自主研发的高速数码印刷机,目前已经在市场上销售,速度为每分钟75米,可以双面同时打印,该机采用了日本松下喷头,据说更高速度的机型正在研发中。

    喷墨印刷机相比于激光等静电成像印刷机,不但在幅宽上有优势,在印刷介质也能更加多样化,但客户更多地担心印刷成本和设备运行的稳定性,这需要生产厂家关注,同时也要进一步提高印刷品质。

(富士胶片的Jetpress720高速印刷机)

    平张高速印刷机主要有大日本网屏的TruepressJetSX,富士胶片的Jetpress720,他们主要是替代传统的凸版印刷机,相比于后者,有更高的印刷质量,以及批次之间、同一批次的不同印张之间的一致性。

    其实纯就质量而言,凸版印刷与数码喷墨印刷相比也是各有千秋,喷墨的图像过渡和文字边沿更加平滑,但是锐度比凸版印刷要差,我们知道,喷墨印刷品质首先取决于墨点的大小和喷头的物理分辨率,尽管受到喷头的限制,但还是其他途径进一步提升印刷品质。

(喷墨印刷与凸版印刷品质对比)

    商业用途的喷墨印刷系统最大的挑战是成本,主要是墨水成本,尽管喷墨印刷系统更为简单,墨水的稳定性需要重点关注。

数码印花市场

    印花是非常大的传统产业之一,全球每年的印花量超过400亿平米,其中一半以上的生产在亚洲,而这一半之中,又有一大半分布在我国。相比于传统印花,数码印花以其小批量成本低廉、生产周期短、印花品质高、低能耗低排放而具备无以伦比的优势,被认为是喷墨打印下一个潜在的主要应用领域。

(传统与数码印花市场的地理分布)

    数码印花机并不是新东西,早在十多年前喷墨技术刚刚商业化的时期,Encad、佳能等公司就已经推出了他们的喷墨印花机,此后,日本MImaki基于爱普生压电喷头的TX3在全球实现了很好的销售业绩。但是,这些机器,速度只有每小时几个或者十几平米,仅仅能够满足打样和定制之用。

(意大利MS的JP-6数码印花机)

    过去的2010年,才是数码印花时代的开始,意大利MS公司公布了其基于日本京瓷公司喷头的全新数码印花机(Kyocera喷头是目前最为先进的工业级压电式喷墨打印头,每个喷头有2656个喷嘴,喷嘴密度达每英寸600个),实际印花速度可达370延米,是全球第一台“生产级”的数码印花机,也是数码印花的里程碑,柯尼卡美能达、杜邦、Zimmer、Reggiani等公司也都推出了其高速印花设备,同时,亨斯迈、杜邦、Dystar等公司也都推出并完善了其数码印花墨水,由此,昭示了数码印花进入批量生产的时代。
国内,除了知名度较高的宏华外,已陆续有几个厂家也进入到数码印花设备的研发生产领域。

二、特殊应用

    喷墨打印技术是人类20世纪最伟大的发明之一,我常对人讲,也许不久的将来,InkJet一词中的Ink,应该换成别的词汇,因为未来喷头中喷出来的,大多已经不是墨水了。喷墨打印技术能应用于很多非传统领域,主要是基于很多其他物质都可以被做成“墨水”,如各种导电有机化合物、纳米金属分散剂、医用物质等,通过改变他们的微结构、应用分散技术,把他们做成“墨水”,用特制的喷墨打印设备打印出来,再通过仪器做沉积,就可以生成不同的物体。

电路打印

    电路打印,特别是把有机化合物打印在柔性的材料上,是喷墨系统一个非常重要的应用领域。可以打印的有:导线、传感器、光学器件(滤光镜、光反射镜、透镜、光传感器、发光物质等)以及液晶屏驱动模块等。

    电路打印总体上还处于研究阶段,对于每一个具体的应用,都需要解决很多具体的问题。

(电路打印样品)

(金属墨水的工作原理)

生物医疗

    生物医疗的打印应用包括生物分子、细胞、DNA和组织的三维模型,生物材料非常昂贵,而且不能混入任何杂质,喷墨打印在生物和医疗领域,是作为生成精细模板的工具引入的,生成生物三维模型所要求的条件,与喷墨打印的特性非常吻合:高纯度的昂贵的材料、非接触式、发生化学反应等。

(三维打印得人体骨骼)

图中所示为日本学者郑雄一所做的人体骨骼,据最新报道,美国已经有商业化利用此项技术培养出人造器官:肾脏、膀胱等。

 

主要参考文献:《Next generation Ink-jet Printer and Potentiality》,作者:野口弘道《日本印刷学会志》2011第48卷

 

 
 


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