1.2 数字印刷的发展历程

胶印技术以其良好的印刷质量和较高的印刷速度成为印刷工业中的主流技术。印刷及胶印技术的发明解决了已有图文大量复制的问题，数字技术的出现及其在印刷领域的应用给印刷质量和速度的提升带来了第二次飞跃。

1.2.1 数字印刷概述

数字印刷是有别于传统印刷烦琐的工艺过程的一种全新印刷方式。数字印刷是一种可以按用户时间、地点、数量、成本等要求提供服务的印刷方式，可变信息印刷的特点是其最大的优势。随着数字印刷技术在硬件、软件以及材料等方面的不断发展进步，每年都有更多功能、更高质量、更高速度、更低成本的数字印刷机出现。而数字印刷在我国的发展相对缓慢，核心技术多被国外公司所拥有甚至垄断。

1．数字印刷起源

作为数字印刷机始祖的打字机的发明最早可以追溯到1714年，当时英国工程师亨利·米尔申请一项写字机的专利，目前查证认为是最早关于文字输出设备的记载，但无法查证具体的专利号和技术描述。1806年，英国人韦奇伍德发明复写纸并获得“复制信函文件装置”的专利权。世界上最早的打字机由意大利的佩莱里尼·图于1808年发明，美国人克里斯托夫·拉森·肖尔斯等陆续研制相应的打字机，由于种种原因都未能正式进入市场，但克里斯托夫·拉森·肖尔斯的发明对以后打字机的发展起到巨大的作用，因此被称为打字机之父，如图1-20所示。投入市场获得成功的是肖尔斯的合作者约斯特发明的26键打字机，如图1-21所示，它于1874年进入市场并带来打字机的繁荣时代，之后打字机结合复写纸用来生成多份文档。在20世纪70年代美国出现电脑打字机，如图1-22所示，与以往的打字机相比，电脑打字机具有存储、修改和编辑功能，因此电脑打字机在20世纪80年代风靡全球，当时的美国王安公司因电脑打字机成为全美经济效益最好的公司，但打字机效率低、不能打印和复制稍复杂图形。为了解决上述问题，人们开始关注早期发明的喷墨成像技术和静电成像技术等数字印刷技术，复印机随着静电成像技术的发明而发明，用来解决文档复印的问题，打字机由于能够满足当时办公文档输出的需求被一直沿用。随着个人电脑的发展，IBM在1975年推出了世界上第一台基于静电成像原理的激光打印机，之后电脑打字机逐渐被打印机替代，直到2012年11月21日，兄弟公司关闭了设立在北威尔士的打字机生产工厂并将最后一台下线的打字机存放在伦敦博物馆，如图1-23所示，代表着打字机彻底退出历史舞台。

最早的数字印刷技术是1858年威廉·汤姆逊发明的基于虹吸原理的Siphon记录装置，1867年，威廉·汤姆逊完成静电控制墨滴释放试验，1873年，瑞利发明在喷墨头施加周期性振动形成均匀墨滴的技术，后被称为“瑞利断裂原理”，之后的几十年喷墨技术发展缓慢，直到1946年，美国广播唱片公司才推出全球第一台按需喷墨打印机，专利号US2512743A，至此可以认为喷墨成像技术完成了初始阶段的发展。

相比喷墨成像数字印刷技术的初始萌生，静电成像数字印刷技术的发明晚了80多年，静电成像数字印刷技术由美国物理学家兼律师切斯特·卡尔逊于1938年发明，专利号US2297691A,1940年底施乐公司的前身哈罗伊德公司购买切斯特·卡尔逊的技术并进行商业化，哈罗伊德公司在1948年开发出静电成像新工艺，标志着静电成像的商业化应用开发成功，1950年哈罗伊德公司推出世界上第一台复印机“Mode1 A”，专利号US2600580A，至此可以认为静电成像技术完成初始阶段的发展。

虽然基于虹吸原理的喷墨技术比胶印技术的发明早42年，但限于当时科技水平特别是微制造技术、半导体技术及计算机技术的发展滞后，喷墨成像数字印刷技术以及之后发明的静电成像技术未能成为当时工业印刷领域的主要技术。

2．数字印刷定义

数字印刷（GB/T 9851.8—2013）是由数字信息生成逐印张可变的图文影像，借助成像装置，直接在承印物上成像或在非脱机影像载体上成像，并将呈色及辅助物质间接传递至承印物而形成印刷品，且满足工业化生产要求的印刷方法。这一定义包括了数字图文信息、可变图文、喷墨和静电成像的成像方法、满足工业化生产这4大数字印刷特征。

1.2.2 数字印刷的发展

打字机形成文字是通过撞击实现的，现代数字印刷中的静电成像和喷墨成像两大主流技术均为非撞击成像技术，通过对数字印刷技术发展的研究发现，现代数字印刷技术的发展离不开撞击打印技术和撞击式打印机。撞击式打印机是所有利用击打动作完成复制任务的打印设备的统称，也是激光打印机和喷墨打印机大规模商业化前的主要硬拷贝输出设备，撞击式打印机分为两类，一类是字符型打印机，一类是点阵型打印机。现在，除点阵式打印机中的针式打印机被用于票据等类似需要多联打印的单据外，大多数撞击式打印机已退出历史舞台。

撞击式打印机对现代数字印刷技术有着巨大的贡献，为现代数字印刷技术发明和发展提供技术基础和经验积累，也为打印机提供产品研发的初始平台，世界上第一批计算机用打印机就是由打字机改装而成，激光打印机和喷墨打印机等的输出控制语言与撞击式打印机有关，现代静电打印机普遍使用的PCL语言来自针式打印机的Escape码。现代数字印刷技术由撞击式打印技术演变而来，得益于喷墨成像和静电成像两大主流技术的发明和发展而壮大，数字印刷的发展如图1-24所示。

喷墨成像技术发明于1858年，1973年米德纸业所属数字印刷系统发布连续喷墨技术并于1976年投入商业应用，1985年，佳能推出“BJ-80”热泡喷墨打印机，代表着喷墨成像技术的真正形成。静电成像技术发明于1938年，1975年，IBM“3800”激光打印机的推出，代表着静电成像打印技术的真正形成。1981年第一届国际数字印刷会议的召开标志着数字印刷技术被印刷行业所重视，1995年，数字印刷在DRUPA展览会上登台，从此数字印刷拉开发展的大幕，但数字印刷在以后几年发展缓慢，直到2004年，被称为第一台真正意义上的数字印刷机，施乐“Nuvera”系列数字印刷机生产出来，“Nuvera”系列是基于静电成像技术的生产型黑白数字印刷机。至此数字印刷技术才真正应用于商业印刷中。

毕昇发明胶泥活字印刷技术，使人类文明的传播变得便捷，德国人谷登堡发明金属活字印刷技术使大批量印刷成为可能，胶印技术的发明将印刷技术推上了巅峰，在印刷技术的发展过程中，印刷内容从早期的文字印刷逐渐过渡到图文结合以图像为主的色彩再现，印刷技术和工艺也从简单的纯手工制作发展为几乎无须人工干预的全自动操作。数字印刷技术初始发明的目的并不是去替代胶印等用于商业印刷领域的各种传统印刷技术，而是解决当时办公文件的复制和输出，第一台复印机的“mode1A”的出现解决了文档的复印问题，打字机的出现解决了人们对办公文字输出的需求，但打字机只能输出文字信息，对于图形的输出几乎无能为力，再有就是无法实现文件的复印，之后通过打字机演变而来的撞击式打印机有了一定的图形输出能力，但仍旧无法满足人们对复杂图文输出的需求，随着计算机技术的不断发展，对能够方便快速地输出复杂图文信息的打印机的需求显得更为迫切，直到IBM推出第一台激光打印机，此需求才在一定程度上得到满足。激光打印机和复印机的出现解决了人类对办公图文输出和复制的需求，随着计算机技术的发展，特别是PostScript技术的发明，人们借助计算机实现包括文字输入、图像扫描和处理、图形制作和排版等工作，传统印刷中的实物原稿逐渐被数字化，如果能够将计算机数字图文在计算机的直接控制下输出，取消印版制作过程，则会进一步提升印刷作业的便捷性，正是基于这种需求，数字印刷被提出。从上述分析可知，数字印刷技术中，数字图文原稿代替了实物原稿，这不仅解决了印刷复制对原稿的限制，也更是计算机技术发展所带来的直接需求，数字图文在图像处理、数字加网、数字分色等环节有着快速、节能、绿色的特点，这也正是印刷技术发展的根本目标。

1.2.3 数字印刷与传统印刷的差异

传统印刷按照印刷方式不同，其原理和工艺各不相同，目前数字印刷所代替的传统印刷的份额主要集中在胶印分支，这里主要针对在传统印刷中应用比例最大的胶印与数字印刷的区别进行论述。

数字印刷是一种在成像方式和印刷工艺上与传统模拟印刷迥然不同的现代印刷技术，二者成像方式对比如图1-25所示。数字印刷将印前、印刷甚至印后整合为一个整体，由计算机集中操作、控制和管理，原来传统印刷和数字化印刷技术的多个工艺，聚集成数字印刷机这一个整体，简化了印刷工艺，传统印刷的工艺流程如图1-26所示，数字印刷的工艺流程如图1-27所示。与传统印刷大批量复制生产相比，数字印刷的突出优势在于可以满足以即时印刷、按需印刷和可变数据印刷为特点的客户要求。数字印刷与传统印刷工作流程的比较见表1-3。

数字印刷是一个完全数字化、网络化的生产流程，从信息的输入一直到印刷，全部为对数字信息的识读、处理、传递、控制过程，数字流贯穿整个生产过程。印刷时，通常将经印前系统编辑好的图文信息，通过网络传输，直接输入数字印刷机，通过设备自带的RIP处理和物理成像，直接输出印刷品，是一个不需经过任何中间媒介的信息传递过程。所谓“数字印刷”并非意味着数字与网络系统取代了传统机电印刷系统，而是数字网络技术与传统机电印刷系统的有机结合。