喷墨打印机技术详解

云舒

　　顾名思义，所谓喷墨打印机，就是通过将墨滴喷射到打印介质上来形成文字或图像。早期的喷墨打印机以及当前大幅面的喷墨打印机都是采用连续式喷墨技术，而当前市面流行的喷墨打印机都普遍采用随机喷墨技术。这两种喷墨技术在原理上是有很大差别的。
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　　一、连续式喷墨技术

6 h- M, P5 L! T/ F　　 连续喷墨技术以电荷调制型为代表。这种喷墨打印原理是利用压电驱动装置对喷头中墨水加以固定压力，使其连续喷射。为进行记录，利用振荡器的振动信号激励射流生成墨水滴，并对其墨水滴大小和间距进行控制。由字符发生器、模拟调制器而来的打印信息对控制电报上电荷进行控制，形成带电荷和不带电荷的墨水滴，再由偏转电极来改变墨水滴的飞行方向，使需要打印的墨水滴飞行到纸面上，生成字符／图形纪录。不参与纪录的墨水滴由导管回收。对偏转电极而言，有的系统采用两对互相垂直的偏转电极，对墨水滴打印位置进行二维偏转型；有的系统对偏转电极采用多维控制，即多维偏转型。

　　这种连续循环的喷墨系统．能生成高速墨水滴，所以打印速度高，可以使用普通纸。不同的打印介质皆可获得高质量的打印结果，还易于实现彩色打印。但是，这种喷墨打印机的结构与随机式相比，比较复杂：对墨水需要加压装置，终端要有回收装置回收不参与纪录的。并且工作方式的效率不够高，而且不精确。现在采用这种技术的喷墨打印机已经极少见到。

　　二、随机式喷最技术
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　　 随机式喷墨系统中墨水只在打印需要时才喷射，所以又称为按需式。它与连续式相比，结构简单，成本低，可靠性也高，但是，因受射流惯性的影响墨滴喷射速度低。在这种随机喷墨系统中，为了弥补这个缺点，不少随机式喷墨打印机采用了多喷嘴的方法来提高打印速度。
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" H* u" W- Z4 t$ j' f: d　　目前，随机式喷墨技术主要有微压电式和热气泡式两大类
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; j) H; E; D1 \1 S　　 <B>1．热气泡喷墨技术</B>
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3 s+ Y9 F" d9 |& p* G' N　　喷墨打印机一般多采用热气泡喷墨技术，通过墨水在短时间内的加热、膨胀、压缩，将墨水喷射到打印纸上形成墨点，增加墨滴色彩的稳定性，实现高速度、高质量打印。由于除了墨滴的大小以外，墨滴的形状、浓度的一致性都会对图像质量产生重大影响，而墨水在高温下产生的墨点方向和形状均不容易控制，所以高精度的墨滴控制十分重要。热泡式喷墨打印的原理是将墨水装入到一个非常微小的毛细管中，通过一个微型的加热垫迅速将墨水加热到沸点。这样就生成了一个非常微小的蒸汽泡，蒸汽泡扩张就将一滴墨水喷射到毛细管的顶端。停止加热，墨水冷却，导致蒸汽凝结收缩，从而停止墨水流动，直到下一次再产生蒸汽并生成一个墨滴。
# Q. G; v% p- ~( C3 i0 c　　<B>2．微压电技术</B>
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　　微压电技术把喷墨过程中的墨滴控制分为3个阶段：在喷墨操作前，压电元件首先在信号的控制下微微收缩；然后，元件产生一次较大的延伸，把墨滴推出喷嘴；在墨滴马上就要飞离喷嘴的瞬间，元件又会进行收缩，干净利索地把墨水液面从喷嘴收缩。这样，墨滴液面得到了精确控制，每次喷出的墨滴都有完美的形状和正确的飞行方向。
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9 y9 D1 S  ]6 c　　微压电式喷墨系统在装有墨水的喷头上设置换能器，换能器受打印信号的控制，从而控制墨水的喷射。根据微压电式喷墨系统换能器的工作原理及排列结构可分为：压电管型、压电薄膜型、压电薄片型等几种类型。

) ^4 I2 W% T8 v' U$ ^0 G　　采用微电压的变化来控制墨点的喷射，不仅避免了热气泡喷墨技术的缺点，而且能够精确控制墨点的喷射方向和形状。压电式喷墨打印头在微型墨水贮存器的后部采用了一块压电晶体。对晶体施加电流，就会使它向内弹压。当电流中断时，晶体反弹回原来的位置，同时将一滴微量的墨水通过喷嘴射出去。当电流恢复时，晶体又向后外延拉，进入喷射下一滴墨水的准备状态。
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　　这两种方法相比，热泡式打印头由于墨水在高温下易发生化学变化，性质不稳定，所以打出的色彩真实性就会受到一定程度的影响；另一方面由于墨水是通过气泡喷出的，墨水微粒的方向性与体积大小不好掌握，打印线条边缘容易参差不齐，在一定程度上影响了打印质量，这都是它的不足之处。微压电打印头技术是利用晶体加压时放电的特性，在常温状态下稳定的将墨水喷出。对墨滴控制能力较强，还将色点缩小许多，产生的墨点也没有慧尾，从而使打印的图像更清晰。容易实现高达1440dip的高精度打印质量，且微压电喷墨时无需加热，墨水就不会因受热而发生化学变化，故大大降低了对墨水的要求。另外，压电式打印头被固定在打印机中，因此只需要更换墨盒就可以了。热泡式喷墨打印机需要在每个墨盒中安装喷墨嘴：这样会增加墨盒的成本。但压电式喷墨打印机的缺点是，如果压电打印头被损坏或者阻塞了，整台打印机都需要维修。
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　　不论是采用加热方式还是采用振动方式来产生墨滴，结果都是一样的：将微小的墨点附着到纸上。墨点越小，打印图像的分辨率就越高，色彩效果就越好。

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　三、喷墨打印机的关键技术

　　 喷墨打印机的关键技术集中在喷头和墨水两方面。

　　<B>1．高分辨率喷头是衡量产品技术的重要因素</B>
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- x' t: m/ ]7 s2 u+ U+ C" `　　彩色喷墨打印机目前流行的1440dpi x 720dpi分辨率与其最初时的分辨率已不可同日而语，但各大公司仍在追求这方面的突破。打印分辨率的高低，主要取决于喷墨头的好坏。目前彩喷使用的喷墨头分为两种：单喷墨头与双喷墨头。佳能的BJC-8200作为6色打印机，它的高分辨率双喷墨头采用全新的双排喷嘴设计，喷墨头上设有两个加热器：气个加热器喷射小的墨滴或两个加热器一起喷射一个普通大小的墨滴。两者结合在一起，便可产生精美的照片品质输出。该机型每种颜色有256个喷嘴，喷嘴数量大幅度提高，使打印头的硬件分辨率提高到了1200dpiXl200dpi，打印的墨点与墨点之间的距离仅仅为1／1200英寸，在每平方英寸上可打印144万个墨滴，是普通1440dp x 720dpi打印机的1.4倍，加上低浓度墨水，可以获得相当于1800dpi的分辨率，实现了肉眼无法分辨的零颗粒打印。以往 2400dpi只出现在价值数万元的高档彩色激光打印机的性能指标中，而今分辨率为2400dpi x1200dpi的彩色喷墨打印机也已有很多机种不断面市，它的分辨率比目前市场上最高精度的1200dpi x 1200dpi彩色喷墨打印机提高了200％，超过了一般激光打印机的打印效果，如： HPDeskJet950c、LexmarkZ52等新机型。其中，利盟公司的LexmarkZ52十分有特色，它采用了墨盒与喷墨头连体式设计，每次更换墨盒的同时就换上了新的喷墨头，不会因为喷头长期使用所产生的损耗而降低打印精度。一般产品是通过软件来实现2400dpi x l200dpi的效果，并必须在特殊的照相纸上才能实现这一打印精度，而它则通过硬件完成，加上独特的打印墨水，在任何介质上都可以实现这一超高打印精度，这标志着彩色喷墨打印进入了一个新的技术层次。

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　<B>2．墨水质量和使用寿命是用户必须考虑的重要因素</B> ‘

1 ~+ {/ ^7 c; p* j　　彩色喷墨打印机厂商一直认为，能否打印出色彩亮丽、永不褪色的高品质效果，核心问题是在墨水上。如果墨水中的墨色成分耐受不了光线(特别是阳光中的紫外线)的长时间照射，亮丽的输出稿件就会渐渐衰退暗淡。常见的染料型(Dye)墨水便是如此，尽管它能很快渗透进打印介质，也很容易缩小墨滴的尺寸，但它致命的问题是染料在紫外线照射下会褪色，而且也不防水，难以在户外得到应用。另一类墨水被称为颜料型(Pigment)，它是由大量悬浮在水中的色素颗粒组成的。颜料墨水具有相对出色的耐磨、耐水性能，但色彩表现一直难如人意，很难走入“艺术的殿堂”。

% g/ E% d; C8 ]- b8 w5 h: B# L0 b　　 染料型和颜料型墨水只能追求质量或是寿命的某一方面，有没有两全其美的方案呢?爱普生最新的“世纪色彩”油性墨就采用“胶囊”技术成功地解决了这一难题。在这种新型墨水中包含大量的色素颗粒，其外部由一层树脂材料包裹，形成一个个特殊的“胶囊”。由于树脂的隔离作用，墨水中的色素颗粒尺寸非常小，只有0．1微米，是以往颜料墨水颗粒的1／100。其实这层胶囊的作用还不只是让色素颗粒变小，它可以反射紫外线，大大延长打印作品的色彩寿命；“胶囊”落在介质上可以融合成光滑的表面，在提高画面光洁度的同时，还增强了输出的耐水、耐磨能力。其优势首先是使大幅面喷墨输出几乎变得长生不老，降低了户外广告的成本和维护难度；其次，“胶囊”技术也让颜料墨水达到了前所未有的图像质量。用户这下真的可以放心把大幅面打印作品展示在户外了。
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　　 目前爱普生的多种机型主要采用的是六色快干墨水，在10微秒内可快速渗透进纸纤维，这不仅减少了墨水的干燥时间，使其在打印输出时墨滴就已定型，而且由于墨滴的快速着色也提高了墨水的使用效率。

　　其他厂商的新产品除保留了各自的传统优势外，在墨水性能方面也都有新的突破。 CanonBJC-6500中采用的黑色颜料墨水与染料墨水相比有了质的飞跃，它可以使打印的文字更黑，边缘更加锐利，同时在防水性和防褪色等方面均有明显改善，这些优点在打印那些需要长期保存的重要商务文件时显得尤为突出。此外，采用的彩色墨水有浓淡不同的两种类型，在确保打印对比度清晰、色彩平衡精确的同时，还能产生平滑、细腻、自然的色彩过渡。而惠普的DeskJetl220C等产品在使用漆基墨水后，降低了普通纸上的洇纸现象，因此无论是黑白文本、彩色文本还是彩色图形图像，在普通纸上打印清晰自然。上述两种墨水与染料墨水相比，其墨水中的溶剂不再使用水质载体，可以减小墨点在普通纸上的扩散，大大提高了在普通复印纸上的打印质量，同时提高了打印内容的耐水性。

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新型打印技术全面介绍 </P>
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在喷墨、激光和针式三类打印机中，针式打印机已逐渐退居到少数专用领域，激光打印机特别是黑白激光打印机更多地被用在办公领域，喷墨打印机以其廉价的价格优势占据了家庭和部分办公市场的主导地位.
; y+ {: Z4 f- ^  n& N         根据打印原理和工作方式的不同， 热转换打印机可以分为热(染料)升华打印机、固体喷蜡打印机、热蜡打印机和微干处理打印机，这些打印机具有输出质量高，图像清晰艳丽、可以使用很多种打印介质等特点，因此主要被应用于专业图像输出领域，它们的价格通常都较高。 </P>
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4 |9 S  ^5 ]0 C0 E热升华打印机　　热升华(Thermal Dye Sublimation)打印机的工作原理是将四种颜色(青色、品红色、黄色和黑色， 简称CMYK)的固体颜料(称为色卷)设置在一个转鼓上，这个转鼓上面安装有数以万计的半导体加热元件，当这些加热元件的温度升高到一定程度时， 就可以将固体颜料直接转化为气态(固态不经过液化就变成气态的过程称为升华，因此这种打印机被称为热升华打印机 )， 然后将气体喷射到打印介质上。 每个半导体加热元件都可以调节出256种温度，从而能够调节色彩的比例和浓淡程度，实现连续色调的彩照片效果 。在几类热转换打印机中，热升华打印机的输出效果最好， 但是它的缺点是打印速度相当慢，对打印介质要求高，从而直接导致打印成本的提高。 </P>
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0 ^5 _+ n- m9 W固体喷蜡打印机　　固体喷蜡(Solid Ink)打印机的工作原理是将青、品红、黄、黑四色固体蜡ColorStix作了两次相变，ColorStix 原本是附着在打印机的鼓上，打印时作第一次相变熔化成液体并喷到打印介质上，然后立刻被重新固化，即进行第二次相变，在打印介质上形成图像之后，经过两个滚筒的挤压，从而使介质表面变得非常光滑。固体喷蜡式打印机打印出的图像效果虽然稍逊于热升华打印机，但是其色彩极为艳丽鲜亮，对打印介质要求也不严，彩色打印速度要比热升华打印机快得多，不过进行单色打印时与进行彩色打印的速度基本相同。 </P>
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热蜡打印机　　热蜡打印机也叫做热转印(Thermal Transfer)打印机， 它的工作原理 是 利用打印头上的半导体加热元件将附着在专用色带上的红、黄、蓝三种基色的蜡状彩色 物质加热熔化至打印介质上，整个过程要进行三次操作才能最终完成打印输出。热蜡打 印 机的优点是输出清晰度较高，但是其打印成本高，只有使用专用介质才能够保证输出质量。 </P>
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微干处理打印机　　微干处理(Micro Dry Proccess，简称MDP)打印机的打印原理是使用了防水的干式油墨，这种油墨工作在非水性状态，打印时直接转印到输出介质上，这样就避免了使用水性墨水时容易出现的渗透、扩散等影响打印质量的现象。由于微干处理打印机使用的油墨经过干式处理后的墨点直径仅为40微米，因此能够达到较高的分辨率，例如单色可以轻松实现1200DPI，彩色打印也能达到600×600DPI，并且在普通纸上也能够得到类似于彩色激光打印机那样的打印质量，输出图样具有照片品质的亮丽效果。 </P>
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热转换打印机放眼看　　在上述几类热转换打印机中，就打印质量而言，热升华打印机的效果最好，固体喷蜡打印机和微干处理打印机次之，就打印速度和打印成本而言，固体喷蜡打印机和微干处理打印机较具优势。　　生产热转换打印机的厂家以泰克公司( Tektronix ，其彩色打印机部门现已归属施乐公司)最为著名。经过近二十年的努力开发，泰克是目前唯一一家拥有液体喷墨、固体喷蜡、热蜡、热升华、彩色激光五种彩色打印技术的公司，其产品占据了高端彩色打印机市场的领先地位。就热转换打印机而言，泰克公司推出过固体喷蜡、热蜡和热升华三类打印机，并且独自拥有固体喷蜡打印技术的专利权。不过考虑到热蜡打印机对打印介质要求高，打印成本高，打印效果也没有特别出众的地方，而热升华打印机的打印速度极慢，对打印介质要求高，打印成本也非常高，因此现在泰克公司已经停止生产热蜡打印机，并且不再研发新的热升华打印机，而把精力集中放在了开发彩色激光打印机和固体喷蜡打印机上，这是因为固体喷蜡打印机具有彩色打印速度快、输出色彩艳丽、耗材简单易于更换、打印成本低、可使用打印介质范围广泛等优点，正好与彩色激光打印机形成优势互补。 </P>

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泰克公司推出的固体喷蜡打印机 Phaser 850，这款彩色打印机的分辨率高达1200DPI ，彩色打印速度高达每分钟12页，并且支持双面打印。Phaser 850 带有并口和USB接口， 还可以扩展成为网络打印机，其控制面板上安装了一块图形液晶显示屏，使用起来直观方便 。Phaser 850 支持Adobe PostScript 3、HP-GL仿真和PCL5彩色仿真打印语言，输出效果 相当专业，它的目标市场是专业图像输出领域，可以用作印前打样机，其缺点是价格相当昂贵。
                 柯达公司推出的一款热升华打印机8660，其打印分辨率虽然只有300DPI，但由于是连续色调打印，输出效果 要比相同分辨率的喷墨打印机或彩色激光打印机要好得多。8660 的打印速度只能达到每分钟0.8页，可以打印A4幅面、5×7英寸、8.5×11、8.5×12、8.5×14 等多种尺寸的大幅照片，配有SCSI接口、并口和网络接口。8660的目标市场是数码冲印店、人像处理系统等专门打印输出彩色数码照片的地方。
                 微干处理是Penrod公司的专利技术，它在输出效果、打印速度和打印成本方面本来具有能够与固体喷蜡技术竞争的实力，但由于Penrod公司的整体实力与泰克公司相比有较大的差距，近年来这种打印技术的发展并不大。尽管微干处理打印机具有不少优点，但Citi zen现在已经停止生产这类打印机了，由此可以看出微干处理打印机的前途并不太光明。 </P>
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不知道大家看到这样一个现象没有§？HP打印的文字要比爱普生打印的文字边缘要细腻好多，大家只要用对比一下就可以看出来，其实爱普生打印出来的文字有毛边。也后就不要说HP的热发泡打印线条边缘容易参差不齐了。呵呵，其实HP打印的图像的色彩要比爱普生鲜艳的多，而爱普生的图像很闷，当然这跟墨水有关系。HP打印图像的缺点就是过渡的时候不好，而用RIP就可以解决这个问题。从整体的成本考虑我还是会用HP，因为它的介质和墨水的兼容性比爱普生好！！^_^^_^

yuhonf

好

taiweimei

好呀！不错呀！