瓷磚絲網(wǎng)印刷技術已呈日薄西山之勢?
瓷磚印花領域傳統(tǒng)上一直使用絲網(wǎng)(平板或滾筒)印刷技術，其缺點是每種顏色需使用單獨的滾筒或絲網(wǎng)分別印刷。用于瓷磚印花的數(shù)字噴墨打印機早于世紀之交便已面世，然而，這項技術從誕生到足夠成熟并可實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，又足足經(jīng)過了十年的時間。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)過干燥和施釉后，在磚坯上打印彩色圖案，最后再進入輥道窯爐進行高溫煅燒。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、必須進行大批量印刷方可實現(xiàn)經(jīng)濟性、設備前期投資巨大、重復印刷時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準，而各家制造商也已針對瓷磚印花工藝生產(chǎn)出種類眾多的噴墨打印機。市場上一些先進的噴墨打印機甚至能夠以高達70 m/min的物料進給速度輸出皮升 (10-12 L) 級墨滴的精細打印。
美國數(shù)字打印技術專家IT Strategies公司預測陶瓷噴墨打印機在歐洲市場的滲透率到2017年將達86%，屆時全球相關產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值將達到約13億美元。在中國，陶瓷噴墨打印技術雖仍處于早期階段，但發(fā)展也十分迅猛。
噴墨打印技術是一種數(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。這項技術正逐漸被越來越多的行業(yè)所采用，其中便包括在瓷磚裝飾領域的運用，相比傳統(tǒng)工藝，噴墨打印的巨大優(yōu)勢在于：圖案設計更加靈活、輸出圖像更加細膩、廢品率更低、可省去制版過程且自動化程度更高。近年來，隨著最終消費者及商業(yè)用戶對個性化定制瓷磚產(chǎn)品的需求逐漸增加，可以預見用于瓷磚的大幅面打印機將變得越來越受歡迎。噴墨打印具有打印時間短、價格經(jīng)濟實惠的特點，因此，即使是極小批量的個性化瓷磚設計需求也能輕松得以滿足。在過去的幾年里，由于大幅面打印頭的使用 — 打印頭在工作時基本保持固定，不需要水平掃過物料 — 這大幅提升了噴墨打印機的效率。然而，這項技術仍在不斷發(fā)展，我們可以預見業(yè)界未來將會實現(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的發(fā)展前景，以及如何于這一技術中運用最新光柵解決方案。
展望未來
過去五年中，大量的數(shù)字噴墨打印機進入市場，而傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷機的銷量已開始下滑。在過去，光柵較少應用于瓷磚行業(yè)，但現(xiàn)在這種情況似乎將會改變。專家預計在接下來的三至五年內(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：二進制打印和灰階打印。在二進制打印中，墨滴大小保持不變。因此，二進制打印可做到真正精確控制在每英寸所打印的墨水點數(shù) (DPI)?；译A打印允許墨點大小改變，這有助于生成更逼真、更銳利的圖像。
傳統(tǒng)“多程”噴墨機配置多個噴墨頭在直線軸上移動，因此每個軸都需要使用某種類型的光柵。隨著惠普“單程”Pagewide技術和Memjet Waterfall?技術的興起，針對傳統(tǒng)物料的打印方式已發(fā)生根本性的變化，而光柵技術也已在這一新興領域找到了用武之地。
人們普遍認為在瓷磚裝飾領域灰階打印將占據(jù)主導地位，因為這一技術能夠以更高的速度實現(xiàn)單程噴墨，然而，許多高質量圖像的打印過程仍將依賴二進制打印(可確保較高的墨點密度，即較高的DPI分辨率)。瓷磚印花中的色彩再現(xiàn)過程采用最少四種顏色 (CMYK)，借此每一色彩層均可轉換為半色調(diào)圖層并單獨進行打印。
最終，半色調(diào)圖層的打印質量取決于其空間分辨率、灰階分辨率以及低頻率瑕疵點的存在程度。多個半色調(diào)點組成一個半色調(diào)單元，根據(jù)單元中半色調(diào)點的尺寸/密度的不同，便會在人眼中呈現(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輸出的半色調(diào)單元具有的灰度大約為8至10級，相當于3位元/像素。相較之下，商用圖像打印機可輸出的灰度約數(shù)百級，因此其原始打印DPI便比瓷磚打印機要高出許多。用于瓷磚噴涂的墨水本身具有較高的粘性及獨特的密度 — 墨水中可能包含玻璃漿料(玻璃細粒)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)時瓷磚噴墨打印頭的原始分辨率約在300至360 DPI之間，而標準的商用圖像打印頭的分辨率則可高達2,400 DPI。較低的打印分辨率不可避免地會降低每英寸行數(shù) (LPI)，導致色彩重現(xiàn)不準確、圖像中出現(xiàn)條紋，以及其他對圖像質量的不良影響。
要打印出更為清晰的圖像，打印頭需要具備線性/旋轉位置控制功能，從而最大程度增加DPI、LPI以及灰度級。通過在寬面噴墨機打印桿上加裝一個或多個運動軸，便可得到明顯高于打印機原始分辨率的實際復合分辨率。
多根打印桿能夠沿垂直于進給軸的方向運動，位移增量可小于兩個打印噴嘴的間隔(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，從而達到任何所需的分辨率。最終的復合分辨率將是單個打印頭分辨率的數(shù)倍。利用多根打印桿提高打印分辨率的好處是不會犧牲打印速度 — 設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)，窯爐通常全天候運行，多條進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，單程噴墨打印對于確保進料速度、保證生產(chǎn)效率而言至關重要。
很明顯，與其他高端大批量生產(chǎn)設備類似，未來的瓷磚數(shù)字噴墨打印機也應是具有高度靈活性的設備，應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“開源”墨水。這類墨水可以在各個品牌的打印機上通用，目前在業(yè)內(nèi)發(fā)展勢頭強勁。
光柵如何幫助打印機輸出更好的打印分辨率和更高質量?
光柵在高品質打印領域具有廣泛的應用空間，在接下來的幾年中，其普及程度將進一步提高。單程噴墨打印機采用最新技術，市場售價昂貴。此類打印機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)進行移動，因此必須使用高精度光柵作為位置反饋。此外，打印機內(nèi)的打印桿還需要圍繞垂直軸作旋轉運動，且最小精度需優(yōu)于±5角秒，以確保物料通過一系列方向一致的打印頭時，印點配準精度良好?？刂凭€性運動時，光柵的最小分辨率要求至少為200納米，從而確保印點配準精度達到±2微米;控制旋轉運動時，光柵的最小分辨率要求至少應< 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式光柵。這類光柵在啟動后可立即確定位置信息，無需返回零位。絕對式光柵可顯著降低碰撞風險和一般性的計數(shù)誤差，從而提高安全性并縮短停機時間 — 這些優(yōu)勢將吸引最終用戶。雷尼紹RESOLUTE?絕對式光柵系列便屬于這類光柵。打印過程中，打印桿有可能長時間(可達數(shù)小時)固定在某個位置。受熱脹冷縮效應的影響，打印頭的位置確實會隨著時間的變化而出現(xiàn)漂移;對于步進電機-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用中發(fā)揮著至關重要的作用。最終隨著噴墨打印技術的不斷發(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。在接下來的幾年內(nèi)，用于瓷磚印花的大幅面打印機的市場需求必將大幅增加，這顯然會令光柵制造商從中受益。市場對于高質量打印的強勁需求將給高性能光柵系統(tǒng)帶來良好的應用前景，因為打印設備制造商紛紛尋求繞過陶瓷墨水固有的技術限制，而通過精確控制打印頭的運動來提高打印的分辨率。領先的運動控制解決方案供應商因此具有巨大的成長潛力，應抓住時機努力擴大市場份額。
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