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如何选择生产型喷墨印刷解决方案

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发表时间:2021-09-02 10:35作者:温晓辉 刘晶来源:北京北大方正电子有限公司

2019 年,中宣部印刷发行局将推动印刷业数字化升级和“一本图书印刷智能制造测试线建设”列为重点工作之一。同时,有关部委印发了《关于推进印刷业绿色化发展的意见》,部署推动按需出版印刷领域印刷委托书、版权页和样本交送等管理制度改革试点。对于出版印刷业来说,这将是按需印刷得到广泛应用的良机。

根据科印传媒发布的“2021‘高速喷墨印刷在中国’装机量”调查报告显示,2020 年,高速喷墨印刷设备装机量达到 298 台,近乎于 2019 年装机量的 3 倍,比2015—2019 年装机量的总和还要多,保有量已从 2015年的 41 台,增长至 2020 年的 539 台(保有量已核减退市设备数量)。

越来越多的用户想要入手生产型喷墨印刷设备,但面对市场上的众多品牌和机型,以及复杂的技术参数,却又感到无从下手。北京北大方正电子有限公司(以下简称“方正电子”)作为国际上为数不多的拥有喷墨控制系统软硬件完整自主知识产权的系统供应商,其研发的 P 系列喷墨数字印刷机,是近几年高速喷墨印刷市场上大受欢迎的产品之一。接下来,就由笔者站在设备生产商的角度,从多维度出发,带你了解喷墨印刷的工作原理,教你如何选择生产型喷墨印刷解决方案。


数字化工作流程

传统印刷靠印版或 CTP 来传递印刷图文信息,喷墨印刷是直接从印刷原文件到最终印品。这就需要一套数字化工作流程来完成整个过程,包括图文信息流和控制信息流两大部分。图文信息流解决的是“做什么”的问题,而控制信息流则解决“如何做”“做成什么样”的问题。

1. 文件处理速度(RIP)

印刷过程中,需要将终端客户的原始文件处理成印刷机可以识别的文件格式,这个 RIP 速度极大地影响了生产效率,这一点在喷码上特别明显。如果一个活件按照 100 万个码计算,每个码大约 50k(PDF),一个文件就是 50G, RIP 文件用时 3h,印刷用时 1h,操作人员和设备只能干等着文件 RIP 完成才能进行印刷。

2. 印刷流程与设备的兼容性和可操作性

印刷流程可以将印前处理、印刷、印后加工工艺过程中的多种控制信息纳入计算机管理,用数字化控制信息流,将整个印刷生产过程联系成一体,所以其与喷墨印刷机的连接性能和操作性能也影响着生产效率。简言之,就是好不好用,好不好学。操作印刷机的工人经常需要分为几个班组,且人员流动也快,再加上其对数字智能设备的接受程度不高,如果操作困难将直接影响设备的使用效果。

3. 专业的拼版方式

承印介质的尺寸和打印作业的尺寸,决定了小页作业的排版,是排 2 个还是排 3 个?是短边排还是长边排?如果印后连接的是堆叠、骑马订、胶订等多种设备,流程中自带的多种折手模板将能为书刊印刷提供灵活多样的拼版方式。

4. 可变数据输出功能

个性化可变数据印刷潮流也逐渐在按需印刷和商业印刷领域流行起来,有些书商出于防伪、防窜货或是刮奖促销的需求,会在书本中印刷可变数据二维码,这时就要求流程具备可变数据输出功能。

5. 字库支持

一些出版社会有特殊的字体印制需求,流程可以支持的字体数量和字库有限,原文件的选择也有限。如果客户要印刷少数民族文字,如蒙文、藏文等,这就要求流程中包含这些民族文字字体。


高速喷墨印刷机

1. 印刷质量

喷墨印刷质量是首当其冲的考察项,这一关过不了客户的法眼,其他就都是浮云。

1)白线:白线(或拉道)是生产型喷墨印刷中绝对的头号杀手,一道完全迈不过去的坎。以水性京瓷喷头为例,一个 108mm 宽的喷头上有 2558 个喷嘴,但凡有一个喷嘴偏针或堵嘴就会在印刷介质上呈现白线。如果是纯文字印刷,基本上看不出问题,如果是平网印刷或图片印刷,白线问题就无法 100% 避免。这几乎是喷墨印刷的通病,这时候就要依靠喷头堵嘴补偿技术来解决。这种技术可根据人眼视觉特性对不同空间频率的敏感度不同,结合实际网点有针对性地进行小范围墨量调整,即网点增减位置变化及大小变化等,来减轻喷头缺陷带来的影响。

2)黑色密度:国标中关于胶印的黑色密度要求是1.75 ~ 1.85。在喷墨印刷中,因为水性墨水相较于胶印油墨来说,更容易渗透到纸张纤维中,留在纸张表面的呈色物质会少很多,光学密度也就相应降低了。一般来说,黑墨的密度会在 1.1 ~ 1.2 之间。

3)文字边缘:没有锯齿与台阶,保证文字更佳的印刷效果。拿放大镜观看时,空白部分没有多少飞散的墨点。

4)图像质量:能够根据每个图像而生成不同大小的墨滴,体现不同的灰度级别,从而模拟出更细腻的输出效果。

2. 稳定高产能

喷墨印刷速度受制于喷头的最高喷射频率。理论上使用相同的喷头,最高印刷速度就是固定的,如使用京瓷 40kHz 的印刷速度都是 100m/min,根据拼接的喷头数量不同,打印宽度相应为 108mm 的倍数。目前,POD 喷墨印刷领域常见的是拼接 4 ~ 5 个喷头。虽然这是个命题作文,但各家厂商拿出的作品还是有很大的差别。比如优秀的喷头拼接技术,可以保证优异的平网、渐变网印刷质量,在长时间的实际生产中不会发生拼接问题,否则容易产生打印台阶。

3. 印刷平台

承印介质传输的稳定性对印刷质量至关重要,保证平台的张力稳定是关键。笔者推荐的张力波动范围是 ±0.5N。采用无翻转杠的设计,更有利于保持张力稳定。

4. 供墨系统

供墨系统是喷墨印刷机高产高效的有力保障。喷头的良好喷射需要精确地控制墨水温度及喷嘴表面负压。建议墨水温度波动控制在 ±1℃内,负压波动控制在 ±0.1kPa 内。喷头清洗维护是效率提升的重要一环,如果系统具有全自动的喷头清洗及维护系统,无须人工干预,可以提高使用效率。


裁切设备及服务网络

1. 裁切设备

不论是卷到单张书芯方案还是卷到书帖方案,裁切设备几乎都是标配方案。这里说几点挑选裁切设备的注意事项:

1)裁切速度:为了匹配印刷机 100m/min 的生产速度(采用 40kHz 京瓷水性喷头),建议裁切速度≥ 120m/min;

2)裁切技术先进,适用的纸张克重范围广,同时满足薄纸和厚纸裁切;

3)裁切精度高,加上中刀,可以直接裁成 A4 小页;

4)设置简单,规格转换快捷:只需在触摸屏内进行简单设置,即可完成纸张裁切规格变化;

5)可以实现书芯裁切错位堆叠,后工序无需再进行分本作业;

6)建议配备缓冲器,以免由于裁切故障或参数设置而降低打印速度。

2. 服务网络

对于大型工业设备来说,售后服务是至关重要的一环,及时有效的服务可以实现设备的最大使用价值。有以下几个维度的因素供参考:

1)服务网点数量;

2)技术服务人员数量;

3)是否有本地化的专业服务团队;

4)是否有本地化的备件供应,以及快捷的配件供应体系;

5)是否可以实现 7×24h 服务;

6)是否有远程诊断功能:利用互联网和数据实时分析处理技术,降低设备停机时间,提高售后服务效率。

此外,还有用于判断服务满意度的 5 个“多久”,即多久回复客户;多久到达服务区域;多久提供常用维修配件;多久解决客户投诉;多久解决客户遗留问题。

全套印刷解决方案有了高速喷墨设备,如何与其他印后设备相搭配,组成完整的全套印刷解决方案,是很多客户关心的问题。在此介绍三种常用的配套方案。


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图 1 方正 P 系列高速喷墨印刷机与 Tecnau 裁切生产线


1. 卷到单张书芯的生产方式

该生产方式广泛适用于 POD 按需印刷、商务印刷、公文印刷等印刷细分市场,图书无需折页配页直接胶订生产。同时,还可以充分利用印刷厂原有的胶订和三面切设备。图 1 所示为方正 P 系列高速喷墨印刷机与 Tecnau 裁切生产线连线生产。


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图 2 高速喷墨机与马天尼印后设备连线示意图


2. 卷到书帖的生产方式

采用卷到书帖的生产方式,连线折页机,再匹配传统骑订龙方案或传统锁线机方案,书帖无需配页,无需人工干预,即可实现全自动化生产。图 2 所示为高速喷墨机与马天尼印后设备的连线示意图。在此,例举两个用户方案实例:2013 年,河南新华引进数字印刷生产线,配备了方正桀鹰 P5200 高速数字喷墨印刷机和马天尼数字胶订、骑马订生产线,实现印装在线一次完成。2019 年,河南新华投资近700 万元,引进桀鹰 P5600 喷墨印刷机和阿斯特单张纸数字折配锁机组成新的数字印刷生产线,提升了数字印刷精装书芯智能化生产水平。


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图 3 喷墨印刷组合解决方案示意图


3. 组合方案

一条生产线兼顾多种业务,能够帮助生产企业有效降低生产成本。目前,该方案已在多家方正 P 系列用户处得到成功应用。图 3 所示为喷墨印刷组合解决方案示意图。其中,①单张书芯出口:裁切机生产单张书芯,直接胶订,适用于大部分的胶订业务;②折页书帖出口:裁切单张纸模式配合折页机,生成书帖,匹配传统锁线机或骑订龙进行生产,适用于骑马订和精装业务;③复卷出口:特殊纸经喷墨印刷,复卷后,进行其他特殊工艺处理,适用于特种纸业务。

4. 运营管理

设备有了,解决方案有了,如何让喷墨设备这只“金鸡”下出“金蛋”,运营管理非常重要,其核心理念是在设备生命周期内最大限度地实现使用价值。一台设备的使用成本包括:

1)设备成本:一次性采购设备付出的成本及设备每年的折旧成本;

2)耗材成本:喷头、墨水、无纺布、清洗液等;

3)日常维护成本:日常喷头清洗维护的时间及消耗的耗材成本;

4)服务成本:设备过保以后的服务成本,有按年保收费,也有按次收费,还有服务和备件打包收费等;

5)人工成本:完成印刷订单时需要的人工费用。2011 年,方正电子第一台 P 系列装机。近年来,方正电子又先后推出了 P5600/P4400 系列。综合考虑变动成本(纸张、墨水、电费)及固定成本(人工、设备折旧、场租、全保费或维修费),方正桀鹰 P5600/P4400 可做到目前行业内综合成本最低。同时,方正桀鹰 P5600/P4400 可保障高印刷质量、稳定运行,按实际生产数据来看,可达到理论产能的 94%。好设备加上好的运营管理,让投资 P5600/P4400 系列的用户,短则 300 天,长则两年便可以收回投资成本。


结语

通过以上全方位的介绍,相信您对如何选择生产型喷墨印刷解决方案已胸有成竹。虽然高速喷头技术已经使工艺变得高度集成化,但走纸、烘干、裁切等各环节的良好匹配,乃至喷头控制的专业精调,仍然是影响设备品质的关键要素。一些设备因其低价格特性,在短期内形成局部的热度,但时间稍微拉长一些看,产品稳定可靠的品质及迭代能力则是最终赢得客户、赢得市场的基础与保障。

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