瓷磚絲網(wǎng)印刷技術(shù)已呈日薄西山之勢(shì)?
瓷磚印花領(lǐng)域傳統(tǒng)上一直使用絲網(wǎng)(平板或滾筒)印刷技術(shù)，其缺點(diǎn)是每種顏色需使用單獨(dú)的滾筒或絲網(wǎng)分別印刷。用于瓷磚印花的數(shù)字噴墨打印機(jī)早于世紀(jì)之交便已面世，然而，這項(xiàng)技術(shù)從誕生到足夠成熟并可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，又足足經(jīng)過(guò)了十年的時(shí)間。彩色打印工序處于瓷磚生產(chǎn)流程的末期 — 瓷磚磚坯壓制成型并經(jīng)過(guò)干燥和施釉后，在磚坯上打印彩色圖案，最后再進(jìn)入輥道窯爐進(jìn)行高溫煅燒。全球瓷磚行業(yè)現(xiàn)有約10,000條窯爐生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線均無(wú)一例外地配備一套打印系統(tǒng)。
絲網(wǎng)印刷工藝有很多不足，如制版成本高昂、必須進(jìn)行大批量印刷方可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性、設(shè)備前期投資巨大、重復(fù)印刷時(shí)難以確保顏色精確匹配等。在這種情況下，數(shù)字化打印逐漸成為瓷磚行業(yè)內(nèi)趨之若鶩的最新黃金標(biāo)準(zhǔn)，而各家制造商也已針對(duì)瓷磚印花工藝生產(chǎn)出種類眾多的噴墨打印機(jī)。市場(chǎng)上一些先進(jìn)的噴墨打印機(jī)甚至能夠以高達(dá)70 m/min的物料進(jìn)給速度輸出皮升 (10-12 L) 級(jí)墨滴的精細(xì)打印。
美國(guó)數(shù)字打印技術(shù)專家IT Strategies公司預(yù)測(cè)陶瓷噴墨打印機(jī)在歐洲市場(chǎng)的滲透率到2017年將達(dá)86%，屆時(shí)全球相關(guān)產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值將達(dá)到約13億美元。在中國(guó)，陶瓷噴墨打印技術(shù)雖仍處于早期階段，但發(fā)展也十分迅猛。
噴墨打印技術(shù)是一種數(shù)字化、非接觸式、可在眾多物料上打印高清圖案或圖像的打印技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)正逐漸被越來(lái)越多的行業(yè)所采用，其中便包括在瓷磚裝飾領(lǐng)域的運(yùn)用，相比傳統(tǒng)工藝，噴墨打印的巨大優(yōu)勢(shì)在于：圖案設(shè)計(jì)更加靈活、輸出圖像更加細(xì)膩、廢品率更低、可省去制版過(guò)程且自動(dòng)化程度更高。近年來(lái)，隨著最終消費(fèi)者及商業(yè)用戶對(duì)個(gè)性化定制瓷磚產(chǎn)品的需求逐漸增加，可以預(yù)見(jiàn)用于瓷磚的大幅面打印機(jī)將變得越來(lái)越受歡迎。噴墨打印具有打印時(shí)間短、價(jià)格經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的特點(diǎn)，因此，即使是極小批量的個(gè)性化瓷磚設(shè)計(jì)需求也能輕松得以滿足。在過(guò)去的幾年里，由于大幅面打印頭的使用 — 打印頭在工作時(shí)基本保持固定，不需要水平掃過(guò)物料 — 這大幅提升了噴墨打印機(jī)的效率。然而，這項(xiàng)技術(shù)仍在不斷發(fā)展，我們可以預(yù)見(jiàn)業(yè)界未來(lái)將會(huì)實(shí)現(xiàn)從瓷磚印花、施釉到裝飾的完整端到端噴墨打印工藝。本文探討了單程噴墨打印技術(shù)的發(fā)展前景，以及如何于這一技術(shù)中運(yùn)用最新光柵解決方案。
展望未來(lái)
過(guò)去五年中，大量的數(shù)字噴墨打印機(jī)進(jìn)入市場(chǎng)，而傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷機(jī)的銷量已開(kāi)始下滑。在過(guò)去，光柵較少應(yīng)用于瓷磚行業(yè)，但現(xiàn)在這種情況似乎將會(huì)改變。專家預(yù)計(jì)在接下來(lái)的三至五年內(nèi)，35%的瓷磚將采用數(shù)字噴涂方式生產(chǎn)。目前，中國(guó)的瓷磚生產(chǎn)量占全球總量的大約50%。
噴墨打印具有兩種打印模式：二進(jìn)制打印和灰階打印。在二進(jìn)制打印中，墨滴大小保持不變。因此，二進(jìn)制打印可做到真正精確控制在每英寸所打印的墨水點(diǎn)數(shù) (DPI)?；译A打印允許墨點(diǎn)大小改變，這有助于生成更逼真、更銳利的圖像。
傳統(tǒng)“多程”噴墨機(jī)配置多個(gè)噴墨頭在直線軸上移動(dòng)，因此每個(gè)軸都需要使用某種類型的光柵。隨著惠普“單程”Pagewide技術(shù)和Memjet Waterfall?技術(shù)的興起，針對(duì)傳統(tǒng)物料的打印方式已發(fā)生根本性的變化，而光柵技術(shù)也已在這一新興領(lǐng)域找到了用武之地。
人們普遍認(rèn)為在瓷磚裝飾領(lǐng)域灰階打印將占據(jù)主導(dǎo)地位，因?yàn)檫@一技術(shù)能夠以更高的速度實(shí)現(xiàn)單程噴墨，然而，許多高質(zhì)量圖像的打印過(guò)程仍將依賴二進(jìn)制打印(可確保較高的墨點(diǎn)密度，即較高的DPI分辨率)。瓷磚印花中的色彩再現(xiàn)過(guò)程采用最少四種顏色 (CMYK)，借此每一色彩層均可轉(zhuǎn)換為半色調(diào)圖層并單獨(dú)進(jìn)行打印。
最終，半色調(diào)圖層的打印質(zhì)量取決于其空間分辨率、灰階分辨率以及低頻率瑕疵點(diǎn)的存在程度。多個(gè)半色調(diào)點(diǎn)組成一個(gè)半色調(diào)單元，根據(jù)單元中半色調(diào)點(diǎn)的尺寸/密度的不同，便會(huì)在人眼中呈現(xiàn)出顏色的不同陰影。目前用于瓷磚印花的單程噴墨打印機(jī)輸出的半色調(diào)單元具有的灰度大約為8至10級(jí)，相當(dāng)于3位元/像素。相較之下，商用圖像打印機(jī)可輸出的灰度約數(shù)百級(jí)，因此其原始打印DPI便比瓷磚打印機(jī)要高出許多。用于瓷磚噴涂的墨水本身具有較高的粘性及獨(dú)特的密度 — 墨水中可能包含玻璃漿料(玻璃細(xì)粒)及重金屬顏料 — 這些物理因素似乎限制了提升瓷磚打印頭的原始分辨率。
現(xiàn)時(shí)瓷磚噴墨打印頭的原始分辨率約在300至360 DPI之間，而標(biāo)準(zhǔn)的商用圖像打印頭的分辨率則可高達(dá)2,400 DPI。較低的打印分辨率不可避免地會(huì)降低每英寸行數(shù) (LPI)，導(dǎo)致色彩重現(xiàn)不準(zhǔn)確、圖像中出現(xiàn)條紋，以及其他對(duì)圖像質(zhì)量的不良影響。
要打印出更為清晰的圖像，打印頭需要具備線性/旋轉(zhuǎn)位置控制功能，從而最大程度增加DPI、LPI以及灰度級(jí)。通過(guò)在寬面噴墨機(jī)打印桿上加裝一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，便可得到明顯高于打印機(jī)原始分辨率的實(shí)際復(fù)合分辨率。
多根打印桿能夠沿垂直于進(jìn)給軸的方向運(yùn)動(dòng)，位移增量可小于兩個(gè)打印噴嘴的間隔(噴嘴節(jié)距)。另外，由多根打印桿組成的陣列還可圍繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到任何所需的分辨率。最終的復(fù)合分辨率將是單個(gè)打印頭分辨率的數(shù)倍。利用多根打印桿提高打印分辨率的好處是不會(huì)犧牲打印速度 — 設(shè)備整體上仍為單程打印。窯爐煅燒是瓷磚生產(chǎn)流程中成本最高的環(huán)節(jié)，窯爐通常全天候運(yùn)行，多條進(jìn)料線源源不斷地將壓制成型并打印好圖案的磚坯送入爐內(nèi)煅燒;在這種情況下，單程噴墨打印對(duì)于確保進(jìn)料速度、保證生產(chǎn)效率而言至關(guān)重要。
很明顯，與其他高端大批量生產(chǎn)設(shè)備類似，未來(lái)的瓷磚數(shù)字噴墨打印機(jī)也應(yīng)是具有高度靈活性的設(shè)備，應(yīng)提供更大范圍的可用分辨率、滿足更多尺寸的打印需求并兼容更多種類的“開(kāi)源”墨水。這類墨水可以在各個(gè)品牌的打印機(jī)上通用，目前在業(yè)內(nèi)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。
光柵如何幫助打印機(jī)輸出更好的打印分辨率和更高質(zhì)量?
光柵在高品質(zhì)打印領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用空間，在接下來(lái)的幾年中，其普及程度將進(jìn)一步提高。單程噴墨打印機(jī)采用最新技術(shù)，市場(chǎng)售價(jià)昂貴。此類打印機(jī)的噴墨打印頭需要沿直線軸方向以小于噴嘴節(jié)距的增量距離(20微米或更短)進(jìn)行移動(dòng)，因此必須使用高精度光柵作為位置反饋。此外，打印機(jī)內(nèi)的打印桿還需要圍繞垂直軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且最小精度需優(yōu)于±5角秒，以確保物料通過(guò)一系列方向一致的打印頭時(shí)，印點(diǎn)配準(zhǔn)精度良好?？刂凭€性運(yùn)動(dòng)時(shí)，光柵的最小分辨率要求至少為200納米，從而確保印點(diǎn)配準(zhǔn)精度達(dá)到±2微米;控制旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，光柵的最小分辨率要求至少應(yīng)< 0.5角秒。雷尼紹TONiC?增量式光柵系列將是理想的選擇，另外，也可以考慮使用絕對(duì)式光柵。這類光柵在啟動(dòng)后可立即確定位置信息，無(wú)需返回零位。絕對(duì)式光柵可顯著降低碰撞風(fēng)險(xiǎn)和一般性的計(jì)數(shù)誤差，從而提高安全性并縮短停機(jī)時(shí)間 — 這些優(yōu)勢(shì)將吸引最終用戶。雷尼紹RESOLUTE?絕對(duì)式光柵系列便屬于這類光柵。打印過(guò)程中，打印桿有可能長(zhǎng)時(shí)間(可達(dá)數(shù)小時(shí))固定在某個(gè)位置。受熱脹冷縮效應(yīng)的影響，打印頭的位置確實(shí)會(huì)隨著時(shí)間的變化而出現(xiàn)漂移;對(duì)于步進(jìn)電機(jī)-絲杠組合而言，這類漂移尤為顯著，因此高精度光柵在這些應(yīng)用中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。最終隨著噴墨打印技術(shù)的不斷發(fā)展，高精度光柵必將成為其中不可或缺的核心元件。
摘要
噴墨打印技術(shù)的發(fā)展正在令瓷磚裝飾行業(yè)發(fā)生徹底的變革。在接下來(lái)的幾年內(nèi)，用于瓷磚印花的大幅面打印機(jī)的市場(chǎng)需求必將大幅增加，這顯然會(huì)令光柵制造商從中受益。市場(chǎng)對(duì)于高質(zhì)量打印的強(qiáng)勁需求將給高性能光柵系統(tǒng)帶來(lái)良好的應(yīng)用前景，因?yàn)榇蛴≡O(shè)備制造商紛紛尋求繞過(guò)陶瓷墨水固有的技術(shù)限制，而通過(guò)精確控制打印頭的運(yùn)動(dòng)來(lái)提高打印的分辨率。領(lǐng)先的運(yùn)動(dòng)控制解決方案供應(yīng)商因此具有巨大的成長(zhǎng)潛力，應(yīng)抓住時(shí)機(jī)努力擴(kuò)大市場(chǎng)份額。
（轉(zhuǎn)載）
