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数字印刷技术发展概述

《广东印刷》2010年第3期 作者:汤学黎 更新日期:2011-05-25

drupa2008之后就有专家指出这一年是胶印向数字印刷转变里程碑式的·一年,更可以看作是喷墨印刷时代的元年。这种判断形象地描述了印刷市场的变化和印刷技术的更迭。
2008年的数字印刷技术总体来看,首先当然是数字印刷的质量至少已经可以与胶印质量相当。其次就是喷墨印刷技术华丽蜕变,经过了40年的发展终于成为了数字印刷技术的主角。同时30英寸(762mm)卷筒纸数字印刷机的出现,改变了市场上大部分卷筒彩色数字印刷机都是为直邮和事务性印刷服务的现状。由于可以适应商业印刷领域进行书刊生产的需要,而成为了真正能够吸引图书胶印印刷中中等印量市场的数字印刷设备。
应用于数字印刷流程的软件与服务模式的推陈出新与不断探索,为数字印刷技术的推广推波助澜。
一、数字印刷技术的发展重点
1.喷墨技术
drupa2008所反映出的一个最大的特点就是喷墨技术的稳步提升。2008年出现的l0多种新的喷墨设备,在图像质量和速度上都达到了前所未有的高度。这种现象的出现在于围绕“One-pass”或者称为“Single-pass”印刷的技术而产生的各种新型喷墨头。
“One-pass”印刷顾名思义就是在印刷过程中除了纸张不会有其他的部件移动。这就取代了在宽幅印刷中常见的喷墨头来回移动的模式。这种印制方式使得印刷宽度更宽,印刷质量更好,印刷速度更快。
喷墨技术的发展也使各种成像技术共同发展,即连续喷墨(CIJ)、按需压电喷墨(DOD)和热喷墨以及其他应用,比如Latex凝胶油墨等新型油墨的DOD热喷墨或者压电喷墨等各种技术呈现出百家争鸣的态势。下面列举的一些新开发的内容,也许会成为将来喷墨发展的方向。
⑴连续喷墨
虽然采用连续喷墨技术的供应商不少,但是只有 Kodak一家真正将这项技术应用到彩色印刷设备上。 Kodak从20世纪70年代开始就采用这项技术并不断改进。在这项技术上的主要亮点是Stream CIJ喷墨头。这是一项全新的技术,实现了更高的速度,更好的色彩质量,并且能够采用更多类型的油墨。目前这种喷墨头已经在美国Cyrio-Scott公司安装,用于印刷美国邮政总局的自封式邮件及其他形式的邮件,采用St ream喷墨头的数字印刷机要到2010年才能市场化。Kodak虽然在drupa2008展示了采用“Stream”技术运行的数字印刷机,印刷速度达到l50米/分钟,印品色彩饱满。但Kodak没有公布任何关于喷墨头的情况,从资料影像上判断这种技术可能是从涂布胶片的技术中衍生出来的,喷射过程中的墨滴聚集成各种尺寸的墨滴喷射到介质上。
虽然还不能肯定Kodak的Stream技术会给胶印带来多大的威胁,但是可以肯定的是这项技术必将影响其他的喷墨供应商。
(2)按需喷墨
在喷墨领域最活跃的还是按需喷墨技术。从某种程度上可以说是喷墨头供应商之间的较量。
①Xaar
这家英国公司毫无疑问拥有最多的印刷喷墨头品种,根据不同的墨滴形成方式,主要分成固定墨滴(二值墨滴方式),选择性墨滴(二值墨滴,复合墨滴)和可变墨滴。
新的Xaar l001喷墨头既可以采用二值墨滴也可以采用可变墨滴技术。规格稍小的Xaar 780喷墨头采用的是同样的原理。
在许多方面Xaar都被看作最成功的喷墨头供应商,在不少产品中都能看到Xaar喷墨头用于不同油墨的效果。比如FFEI Emb Laze数字涂布机,用于印刷瓷砖和其他装饰材料的Xennia X-treme 9000宽幅印刷机,以及FFEl,北大方正的EagleJet,Xennia的标签机和EFl的Jetrion喷墨印刷机。
②Dimatix
Dimatix(在被富士胶片收购之前叫做Spectra)充分展示了新专利带来的影响。该公司研发了新的samba(Single Pass压电DOD喷墨)技术,可以实现“Single Pass”印刷多种颜色,采用它的最新一代喷墨头的新产品不多。我们看到第一款应用其M系列喷墨头的是来自Raster Printers入门级平板UV固化喷墨印刷机,印刷品质量很好。Dimatix重点介绍的则是富士胶片JetPress720,采用了新的Samba喷墨技术来产生1200dpi分辨率的灰度梯尺喷墨头。这是压电DOD喷墨在分辨率与小墨滴尺寸上的一次飞跃。
富土胶片打算让Dimatix继续作为独立的喷墨设备和印刷喷墨头的经销商来运营,并尽可能与更多的印刷系统经销商建立合作。
③Kyocera(京瓷)
京瓷新的KJ4系列喷墨头宣称是目前最快的DOD喷墨头,是和兄弟公司共同开发的,在奥西JetStream系列产品和Miyakoshi MJP600上得到了应用。这是由 Miyakoshi(宫腰)制造的两款基本相同的印机,只是在控制系统和机电驱动方面奥西专门为JetStream开发了一套驱动。这些喷墨头是最宽的压电DOD喷墨头,能够达到4.25英寸的宽度。Miyakoshi是日本的胶印机制造商,正在努力开发彩色数字印刷市场。MIyakoshi在20世纪90年代与Scitex Digital合作提供基础印刷引擎和为早期的Versamark提供介质传输装置从而开始进入高速彩色数字印刷市场。
④Epson与Toshiba Tec
两家公司都为许多印机制造商提供喷墨头。(Toshiba Tec得到了来自Xaar的授权技术而且在其基础上开发出自己的喷墨头)。在drupa2008上采用这两家供应商喷墨头的是网屏。Epson的喷墨头用在网屏Truepress Jet520连续进纸彩色数字印刷机以及新的Truepress JetSXB2幅面的单张纸数字印刷机上。
(3)热喷墨技术——HP Edgeline
惠普发布了一项新的Edgeline喷墨技术,包括了与页面等宽的喷墨头阵列,Single Pass机理和为满足特殊市场需求度身定做的油墨与介质产品。
在传统的喷墨技术中,印刷机必须以从一端扫描到另一端的方式成像,而Edgeline技术则通过减少纸张进入后设备的横向移动来提高印刷速度。
不过惠普决定不再称这种技术为Edgeline,现在称为“Scalable Printing Technology”。惠普宣称旗下所有的惠普印刷系统都将配备这种技术。
Edgeline技术对于印刷速度的提升,在drupa2008所展示的HP Inkjet Web Press上可见一斑,该设备以报纸质量每分钟可印刷l2米,而对于印刷质量的提升则在HP Design jet L65500宽幅印刷机上得到体现,这是第一台 Iatex-ink(凝胶油墨)喷墨印刷机,该设备每小时的印刷速度达70m2。以适用室内产品的最高质量效果印刷也还能达到每小时35m2的印刷速度。
在Pira最新的关于喷墨技术的分析中,Sean Smyth博士提到压电DOD技术受到了来自柯达连续喷墨技术Stream和惠普热喷墨技术的挑战。随着竞争的加剧,市场可以期待价格更低,分辨率更高,墨滴尺寸更小,速度更快的设备。
2.应用软件
现在有上百种用于数字印刷设计与生产的软件,在生产软件和控制软件方面与传统印刷生产相似,包括有排版软件,流程软件,MIS等。其不同之处就在于对可变数据的应用在设计与生产软件中有着独特的需求。这些软件可以分成两大类:基于工作站的应用程序和网络印刷应用程序。
⑴基于工作站的应用程序
许多软件供应商都提供不止一种类型的软件解决方案。这些程序用于将可变数据整合到静态的或无变化的设计中去。
基于工作站的应用程序完全在电脑工作站上运行。静态与可变图案根据规划在工作站上进行组合。其中一些软件要与其他的程序一起工作才能生产最终产品。
基于工作站的程序又分成以下几种:
①图像个性化软件
图像个性化软件允许个性化或不同的信息直接整合到图像中,比如每个人的名字可以作为图像设计的一部分而使图像显示为名字的形式。提供这种软件的专业厂商有DirectSmile等。
②独立制作软件
独立制作软件首先将EPS或PDF文件输入到静态元素中,然后再将可变信息增加到版面中。这一类的软件包括Atlas Printshop Mail,Pageflex Persona和BCC MailManager 2010等。
③插件程序
插件程序需要与已有的程序协同工作才能将数据整合到静态元素中,一般配合Adobe InDesign,Adobe Acrobat或者QuarkXPress使用。插件程序包括Kodak/Creo Darwin,Printable FusionPro和XMPie等。
Darwin可以应用在Quark和lnDesign中,通过Darwin View.Darwin Preview和Darwin Fields可以将可变元素添加到页面设计中。
④动态排版软件
动态排版软件可以使格式与内容相分。这种方式在设计可变内容时灵活性更强。在一个区域中如果包含有图片元素,而在数据库中的图像尺寸都是不同的,那么动态排版软件可以根据尺寸的不同来修改版面。动态排版可以应用于图形与文本元素。这个方面的产品包括PageFlex和NimbleFish等。
⑵网络印刷应用程序
网络印刷(Web to Print)不是一种印刷技术,而是一种由网络参与的生产及商务过程。
作为一种新的服务方式,网络印刷一直被视作数字印刷的先锋应用方式,这其中商务模式的研究与技术模式的研究往往是并行的。在此我们只讨论在网络印刷中所应用到的与生产相关的应用程序。总的来说,网络印刷中的软件程序可以划分为:
①基于网络的应用:所有操作利用网络浏览器完成;
②桌面应用程序:不依赖于网络浏览器,完全由桌面软件完成;
③网络与桌面应用程序:两种应用程序的混合使用;
④实时所见即所得编辑器:在设计与规格描述阶段可以实时看到效果;
⑤预览式所见即所得编辑器。
现在网络印刷应用程序中既有专业公司提供的与数字化工作流程相连的网络活件提交接口产品,比如柯达、惠普、奥西、施乐和网屏等所提供的产品,也有提供网络印刷服务的服务商自己开发的系统,比如美国的VistaPrint。
二、数字印刷技术的市场状况
1.大幅面喷墨技术的市场规模及应用水平
2008年,用于展示类型的印刷品占到了整个喷墨印刷市场的41.5%,这个领域是被喷墨印刷牢牢占据的市场,包括有室内外的展示海报、建筑外墙、展示用条幅、旗帜、POS、车身广告、遮阳篷与硬质标示牌等。所涉及的材质包括纸张、织物、柔性与硬性的塑料、瓦楞纸以及某些金属。2008年中国大幅面喷墨市场达到了l5.654亿欧元,到2015年的时候预计会增长到23.451亿欧元。整个亚洲市场都因为中国大型广告市场的繁荣而得到了带动,国内超过400万的室外广告位以及很多展会、零售商店、机场和公交站的展示都是用喷墨产品进行印制的。
2.生产型喷墨技术的市场规模及应用水平
喷墨印刷被广泛地应用于高质量数码打样,并在高速账单印刷领域取得立足之地,同时广泛涉猎商业印刷市场、书刊印刷市场和工业印刷市场。
根据Pira 2008年的《The Future of Inkjet Printing to 2013》的报告,2008年全球喷墨印刷市场达到了l57亿欧元,比2003年翻了一番,其中西欧是最大的喷墨印刷市场,亚洲市场与北美则紧随其后。
3.生产型静电成像技术的市场规模及应用水平
数字印刷的快速增长来自各种成像领域,虽然喷墨技术渐成主流,但色粉静电成像技术的应用者也不在少数。这里所涵盖的市场不包括家用或办公用打印机型,而是单色印刷速度在95页/分钟以上,彩色印刷速度在65页/分钟以上的生产型机型。提供静电成像技术的厂商主要有:佳能、柯达、HP Indigo、柯尼卡美能达、奥西、理光、赛康和富士施乐。
根据Pira提供的《The Future of Global Printing to 2012》报告,2007年全球静电成像技术的应用主要集中在短版市场,产值达到了355亿欧元,未来几年中市场绝对值增长最快的区域在发达国家,而增长速度最快的地区则在发展中国家。
《数码印刷》杂志在2008年针对国内非喷墨印刷机的应用情况进行了调查。受调查的产品主要是高端彩色数字印刷机和生产型彩色数字印刷机。
1.高端彩色数字印刷机
高端彩色数字印刷机是指印刷质量可与胶印媲美、图像层次清晰、色彩丰富、主要用于精品印刷的彩色数字印刷机,例如HP Indigo和柯达NexPress的部分设备。主要应用于商业快印、机关文印、影像、按需出版、标签包装等数字印刷领域和报纸印刷、书刊(精美画册)印刷、商业印刷等传统领域。根据《数码印刷》的调查结果,如表1、图l所示,短版快印领域目前是高端彩色数字印刷机大施拳脚的领域,但同时,2007~2008年其在传统印刷领域应用的快速增长也不容小觑。
2.生产型彩色数字印刷机
生产型彩色数字印刷机是指印刷速度达到一定水平,对承印物有一定适应能力,设备耐用性达到生产要求的彩色数字印刷机,比如富士施乐、佳能和柯尼卡美能达的系列产品,其速度均在50页/分钟A4以上。由表2可以看出,目前生产型彩色数字印刷的装机量增长很快,最近l年间的增速达到101.3%。当然,其中一部分设备在最近1年上市和l款设备已经停产是使这个数字具有冲击力的原因之一。不过,我们仍然能够看出各大数字印刷设备商均把主要精力放在了生产型彩色数字印刷设备的研发和推广上。这也是数字印刷行业向“更高、更快、更强”不断迈进的佐证。
由图2可以看出,生产型彩色数字印刷机的主要应用还是在商业快印领域。机关文印、按需出版等领域在2007~2008年也有一定程度的增长。特别值得一提的是,影像输出和标签包装领域均有一定幅度的增长。一方面,影像输出为很多业内人士看好,纷纷开发相关系列产品;另一方面,以标签包装企业为代表的传统印刷企业在数字化浪潮下也开始购进数字印刷机。
3.生产型黑白数字印刷机
账单打印领域是黑白数字印刷机工业化应用的代表,因为涉及金融、电信、能源、社保、医疗、交通等行业,生产量非常可观。生产型黑白数字印刷机装机情况如表3所示。
表1 高端彩色数字印刷机装机量统计与对比
表2 生产型彩色数字印刷机装机量统计与对比
表3 生产型黑白数字印刷机装机量统计与对比
图一 高端彩色数字印刷机应用领域分布
图二 生产型彩色数字印刷机应用领域分布
三、发展中存在的问题及发展建议
中国数字印刷市场的发展值得肯定,但是中国的数字印刷企业也面临着一些问题:
⑴印量不足
⑵人才不足
⑶同行竞争激烈
⑷业务推广难
⑸印刷质量不稳定
⑹产品创新成本高
数字印刷企业面临的问题表明数字印刷在我国仍处于发展初期,社会认知度不高;数字印刷企业业务较为雷同,相互竞争激烈,导致企业出现业务不足的情况,进而导致了数字印刷市场的恶性竞争。数字印刷企业对业务创新的重视程度以及创新能力有待于进一步提高,数字印刷方面的人才不足已经成为限制数字印刷发展的重要因素。
四、数字印刷技术发展预测
1.技术发展预测——重点发展技术
⑴印刷速度。彩色数字印刷系统的速度得到了大幅提升,特别是来自静电成像设备的威胁让商业胶印领域感到了压力,但是在速度与印刷宽度上的限制也使得静电成像技术的发展遇到了瓶颈,喷墨印刷系统应该成为在速度上能够继续提升的主要数字印刷技术。
⑵连线技术。数字印刷设备可以整合某些印后工序和工艺,提供快捷的整体性方案,特别是混合印刷与邮件系统的印刷。在印刷生产中工序的连贯性与整体性毫无疑问是一个重要的考虑因素。采用数字印刷作为传统印刷的后续加工手段并不是新的应用,将来的使用效果不仅能够完成各种连线的加工,而且能够通过在线的检测手段分拣出质量合格与不合格的产品。
2.市场发展预测——重点应用领域
数字印刷目前在中国的应用领域主要分布在影像行业、商业打样、印前设计、户外广告、报业印刷、机关文印、商业快印、包装印刷、出版印刷、金融/邮政/电信账单等领域。数字印刷在商业领域应用比较成熟,在工业中的应用相对落后。中国数字印刷机的主流产品是激光数字印刷机和喷墨数字印刷机,激光数字印刷机(黑白≥60页/分钟,彩色≥30页/分钟)的应用已经初具规模,宽幅喷墨印刷机应用已经比较成熟,高速数字喷墨印刷机应用处于初始阶段。
目前数字印刷技术占主导地位的喷绘市场,账单、直邮和按需印刷市场将仍然是数字印刷市场增长的强劲动力,随着市场的引导以及数字印刷质量的提升,以数字印刷技术制作的影集为代表的影像市场可能会成为差异化竞争和可开发的新市场,个性化需求的增长和数字印刷设备速度与幅面的改进,也会促使报纸、杂志和图书印刷市场数字印刷比例的增加。
3.发展契机
在新技术推动行业发展的道路上总是有一些共性。
⑴随着新产品开发时间的缩短,技术改进的速度和应用的速度都会提高。
⑵技术变革对各个行业的影响将会增加。然而新技术的实际应用可能与当时的发明初衷完全不同,日本正在研究用喷墨印刷的打印原理来制造人体组织,以助医疗。
⑶新技术的发展历史并不是对成熟技术的直接替代。现有技术的用户与供应商往往会对新技术的出现感到害怕。但是技术成熟后会开发出它的优势改变现状。被称为万能印刷技术的网印曾经是广告与展会行业普遍采用的方式,但是看看现在各种展板与促销广告、车身广告、建筑外墙广告,这一部分的喷墨印刷市场今年全球已经达到了65亿欧元,而其中贡献最大的是来自亚洲的25亿欧元,而更加功不可没的则是中国市场的16亿欧元。谁又能肯定10年之后网印不会成为喷墨印刷产品中的辅助加工技术呢?
⑷新的技术在前进的过程中又会引发许多新技术的产生和新应用的开发,而引起行业重要而迅速的改变与重组。越来越多关于Transpromo的讨论和不断推陈出新的产品使这个名词已经不仅仅是一个概念,它将深刻地改变整个产业链的运作模式。2008年8月份InfoTrends在纽约举办了第二届Transpromo峰会,出席会议的人员不仅是设备与软件供应商,还有印刷上游的金融、银行、教育、医疗等行业人士。他们的需求将直接推动Transpromo应用,而他们的参与则是将来的趋势。Transpromo文档的设计生产与反馈数据的分析需要强大的数据资源与数据挖掘的能力,这个不是一个单纯的印刷厂商能够实现的,在这个领域掌握了数据的机构就掌握了主动,看到了将数据转换成产品的人就看到了商机。这部分的市场潜力不可小觑,2008年Transpromo的市场达到17亿欧元,5年之后即使喷墨印刷在其他的应用领域增速降低,但是在该领域将高歌猛进,轻松实现160%的增长。