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摘要：介绍了喷墨打印机及喷墨打印技术，分析了压电式喷墨技术和热泡式喷墨技术的工作原理和特点，对两种技术展开了讨论，并对喷墨打印技术的发展趋势做了相应的分析。
关键词：喷墨 打印机 压电式喷墨技术 热泡式喷墨技术
中图分类号：F224-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-348-01
1.概述
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。其打印方式通常是由墨盒之类的墨水容器提供墨源，经有相应的墨水流动管道将墨水输运至记录头，在打印信号的驱动下将墨水自记录头上设置的喷墨喷射至纸张等记录介质上，来完成字符或图形的记录。喷墨打印机在打印图像时，需要进行一系列的繁杂程序，当打印机喷头快速烧过打印介质时，它上面的无数喷嘴就会喷出无数的小墨滴，从而组成图像中的像素。从1993年至今，国外厂商在我国推出的喷墨打印机已有几百多种，现在世界范围内大规模生产喷墨打印机的厂家有几十家，规模较大的公司有Canon、Epson、HP和Lexmark等[1]。
目前喷墨打印机采用技术主要有两种：连续式喷墨技术与随机式喷墨技术，随机式喷墨系统中墨水只在打印需要時才喷射，所以又称为按需式。在连续型和按需型两种喷墨打印机中，市场需求量较大的是按需型，常见的市售按需型喷墨打印机根据其喷嘴的结构形式，可分为压电式喷墨打印机和热泡式喷墨打印机。
2.压电式喷墨技术
压电式喷墨技术，是在其记录头喷嘴附近的墨水流动管道两侧各放置一块或多块压电晶体，利用它在电压作用下会变形的原理，适时地把电压加到它的上面，当压电晶体接收到有数据调制的打印信号时，产生收缩或膨胀变形，挤压喷嘴中的墨水自喷嘴射出后形成微细的液滴，溅落至记录介质例如纸张的页面上，形成一个记录点，这个过程中，墨水始终处于常温状态，这与气泡打印截然不同。通过控制电压可以有效的调节墨滴的大小和适用方式，墨滴的形状控制也最接近完美的圆形，从而获得较高的打印精度和打印效果。但用压电式喷墨技术制作的喷墨打印头成本比较高，所以为了降低用户的适用成本，一般都将打印喷头和墨盒作为分离的结构，更换墨水时不必更换打印头，这种技术也是Epson独创。
基于上述原理，压电式喷墨技术具有如下优缺点：
①兼容更多墨水
使用压电式喷头可以更有弹性地选用不同配方的墨水。由于热发泡喷墨方式需要对墨水加热，因此墨水的化学成份必须与墨匣准确地配合。而由于压电喷墨方式无须对墨水加热，对墨水的选择便可较为全面。
②可配成固体成分高的墨水
使用压电式喷头可以选用固体成份更高的墨水，一般热发泡喷墨打印机使用的墨水含水量都需要在70%至90%之间，以保持喷嘴的畅通及配合热能的作用，这意味着必须留有足够的时间让墨水在介质上干透而不会向外扩散，但问题是这一要求令热发泡喷墨打印机无法进一步提高打印速度。正因如此，目前市场上的压电式喷墨打印机速度都比热发泡的要高。
③图像更鲜明
使用压电式喷头可以更好地控制墨点的形状和大小，从而得到更清晰的画面效果。实现高达1440dip的高精度打印质量。
采用热发泡喷墨技术时，墨水是以溅泼（Splash）的形态落在介质表面上。而压电喷墨方式的墨水则以覆放（Lay）的型态与介质结合。通过施加到压电晶体上的电压，并配合喷绘的直径等，墨点的大小形状便可得到更佳的控制。因此，在同样的分辨率下，压电式喷墨打印机所输出的图像会更清晰、更有层次感。
④提高产生效益
使用压电式喷墨技术可省却更换墨头、墨匣的麻烦及减低成本。由于在压电喷墨技术上，墨水不会被加热，加上压电晶体所产生的推力，压电式喷头在理论上是可永久性使用的。
⑤但如果压电打印头被损坏或者阻塞了，打印机需要维修。
3.热泡式喷墨技术
从目前市场上来看，HP、Canon和Lexmark公司是采用的热泡式技术。其中HP称其喷墨技术是“热敏式”，而Canon称其喷墨技术为“气泡式”。实际上这两种技术的基本原理是相同的，都是热泡喷墨技术的再发展。
热泡式喷墨技术，其记录头结构与压电式喷墨打印机相似。它们的差别是，气泡式喷墨打印机在记录头喷嘴附近的墨水流动管道内壁或外壁上设置了加热电极。数据调制的电脉冲信号被送到喷嘴的加热电极上，加热电极快速升温，使喷嘴附近的墨水迅速汽化，形成气泡。气泡膨胀产生的压力使墨水自喷嘴射出后形成一个个细微的墨滴，溅落至纸张页面上。电脉冲消失后，墨水蒸汽凝聚，喷嘴内的墨水通过表面张力维持在于喷嘴外表面齐口的水平。记录头抽取墨水后形成的负压引导储墨腔内的墨水流入喷嘴所在的墨水流动管道。
热泡式喷墨技术的有点是打印速度快，噪声低、可靠性强、容易维护，但这种技术只适用于水性墨水，且在使用过程中会加热墨水，而高温下墨水很容易发生化学变化，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很不好掌握，打印线条边缘容易参差不齐，一定程度的影响了打印质量，所以多数产品的打印效果还不如压电技术产品。
4.喷墨打印技术发展趋势
随着喷墨打印技术的不断发展，为追求更好地打印输出效果，对喷印打印机也会有更高的要求。
①分辨率更高
随着人们对打印色彩要求的逐步进步，新型的喷墨打印机将会使喷打的分辨率进步的一个更高的水平，这预示着未来喷墨打印机的分辨率将远远超过人类用眼睛捕捉细节时所能达到的分辨率，这也标志着喷墨打印机将能处理色彩要求更高、图象细节更全的图象或者照片打印要求。
②打印速度更快
新型的喷墨打印机将会利用双向打印技术以及给喷墨打印机增加喷嘴数目的方法，来使喷墨打印机在保持较高输出分辨率的基础上，进步打印机的输出速度。
③墨滴控制更精确
墨滴的大小以及墨滴的外形对喷墨打印机的输出质量是有很大影响的，假如不能精确地控制这些墨滴在打印纸上的外形和大小，将会降低打印输出效果，即使分辨率设置得再高，也会给人产生一种模糊朦胧的效果，这对那些追求高清楚度、高逼真度的用户来说是尽对不能容忍的事情。为此新型的高档打印机都对如何精确控制墨滴外形和大小进行了努力研究和探索，并推出了新兴星形喷嘴技术，来达到精确控制墨滴外形和大小的目的，从而使图象打印或者照片打印效果更为逼真、清楚。
另外，还会要求喷墨打印机色彩层次更均匀、输出品寿命更长、通用性更强、使用本钱更低、向专业化和产业化发展等。
参考文献：
[1] 周定保，顾金岳. 喷墨打印机技术[J]. 电子工程师，2000，6：1-4.
[2] 何国庚，季国钧，黄素逸. 气泡式喷墨打印机及其发展[J]. 电子计算机与外部设备，1997，21（5）：26-28.
关键词：喷墨 打印机 压电式喷墨技术 热泡式喷墨技术
中图分类号：F224-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-348-01
1.概述
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。其打印方式通常是由墨盒之类的墨水容器提供墨源，经有相应的墨水流动管道将墨水输运至记录头，在打印信号的驱动下将墨水自记录头上设置的喷墨喷射至纸张等记录介质上，来完成字符或图形的记录。喷墨打印机在打印图像时，需要进行一系列的繁杂程序，当打印机喷头快速烧过打印介质时，它上面的无数喷嘴就会喷出无数的小墨滴，从而组成图像中的像素。从1993年至今，国外厂商在我国推出的喷墨打印机已有几百多种，现在世界范围内大规模生产喷墨打印机的厂家有几十家，规模较大的公司有Canon、Epson、HP和Lexmark等[1]。
目前喷墨打印机采用技术主要有两种：连续式喷墨技术与随机式喷墨技术，随机式喷墨系统中墨水只在打印需要時才喷射，所以又称为按需式。在连续型和按需型两种喷墨打印机中，市场需求量较大的是按需型，常见的市售按需型喷墨打印机根据其喷嘴的结构形式，可分为压电式喷墨打印机和热泡式喷墨打印机。
2.压电式喷墨技术
压电式喷墨技术，是在其记录头喷嘴附近的墨水流动管道两侧各放置一块或多块压电晶体，利用它在电压作用下会变形的原理，适时地把电压加到它的上面，当压电晶体接收到有数据调制的打印信号时，产生收缩或膨胀变形，挤压喷嘴中的墨水自喷嘴射出后形成微细的液滴，溅落至记录介质例如纸张的页面上，形成一个记录点，这个过程中，墨水始终处于常温状态，这与气泡打印截然不同。通过控制电压可以有效的调节墨滴的大小和适用方式，墨滴的形状控制也最接近完美的圆形，从而获得较高的打印精度和打印效果。但用压电式喷墨技术制作的喷墨打印头成本比较高，所以为了降低用户的适用成本，一般都将打印喷头和墨盒作为分离的结构，更换墨水时不必更换打印头，这种技术也是Epson独创。
基于上述原理，压电式喷墨技术具有如下优缺点：
①兼容更多墨水
使用压电式喷头可以更有弹性地选用不同配方的墨水。由于热发泡喷墨方式需要对墨水加热，因此墨水的化学成份必须与墨匣准确地配合。而由于压电喷墨方式无须对墨水加热，对墨水的选择便可较为全面。
②可配成固体成分高的墨水
使用压电式喷头可以选用固体成份更高的墨水，一般热发泡喷墨打印机使用的墨水含水量都需要在70%至90%之间，以保持喷嘴的畅通及配合热能的作用，这意味着必须留有足够的时间让墨水在介质上干透而不会向外扩散，但问题是这一要求令热发泡喷墨打印机无法进一步提高打印速度。正因如此，目前市场上的压电式喷墨打印机速度都比热发泡的要高。
③图像更鲜明
使用压电式喷头可以更好地控制墨点的形状和大小，从而得到更清晰的画面效果。实现高达1440dip的高精度打印质量。
采用热发泡喷墨技术时，墨水是以溅泼（Splash）的形态落在介质表面上。而压电喷墨方式的墨水则以覆放（Lay）的型态与介质结合。通过施加到压电晶体上的电压，并配合喷绘的直径等，墨点的大小形状便可得到更佳的控制。因此，在同样的分辨率下，压电式喷墨打印机所输出的图像会更清晰、更有层次感。
④提高产生效益
使用压电式喷墨技术可省却更换墨头、墨匣的麻烦及减低成本。由于在压电喷墨技术上，墨水不会被加热，加上压电晶体所产生的推力，压电式喷头在理论上是可永久性使用的。
⑤但如果压电打印头被损坏或者阻塞了，打印机需要维修。
3.热泡式喷墨技术
从目前市场上来看，HP、Canon和Lexmark公司是采用的热泡式技术。其中HP称其喷墨技术是“热敏式”，而Canon称其喷墨技术为“气泡式”。实际上这两种技术的基本原理是相同的，都是热泡喷墨技术的再发展。
热泡式喷墨技术，其记录头结构与压电式喷墨打印机相似。它们的差别是，气泡式喷墨打印机在记录头喷嘴附近的墨水流动管道内壁或外壁上设置了加热电极。数据调制的电脉冲信号被送到喷嘴的加热电极上，加热电极快速升温，使喷嘴附近的墨水迅速汽化，形成气泡。气泡膨胀产生的压力使墨水自喷嘴射出后形成一个个细微的墨滴，溅落至纸张页面上。电脉冲消失后，墨水蒸汽凝聚，喷嘴内的墨水通过表面张力维持在于喷嘴外表面齐口的水平。记录头抽取墨水后形成的负压引导储墨腔内的墨水流入喷嘴所在的墨水流动管道。
热泡式喷墨技术的有点是打印速度快，噪声低、可靠性强、容易维护，但这种技术只适用于水性墨水，且在使用过程中会加热墨水，而高温下墨水很容易发生化学变化，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很不好掌握，打印线条边缘容易参差不齐，一定程度的影响了打印质量，所以多数产品的打印效果还不如压电技术产品。
4.喷墨打印技术发展趋势
随着喷墨打印技术的不断发展，为追求更好地打印输出效果，对喷印打印机也会有更高的要求。
①分辨率更高
随着人们对打印色彩要求的逐步进步，新型的喷墨打印机将会使喷打的分辨率进步的一个更高的水平，这预示着未来喷墨打印机的分辨率将远远超过人类用眼睛捕捉细节时所能达到的分辨率，这也标志着喷墨打印机将能处理色彩要求更高、图象细节更全的图象或者照片打印要求。
②打印速度更快
新型的喷墨打印机将会利用双向打印技术以及给喷墨打印机增加喷嘴数目的方法，来使喷墨打印机在保持较高输出分辨率的基础上，进步打印机的输出速度。
③墨滴控制更精确
墨滴的大小以及墨滴的外形对喷墨打印机的输出质量是有很大影响的，假如不能精确地控制这些墨滴在打印纸上的外形和大小，将会降低打印输出效果，即使分辨率设置得再高，也会给人产生一种模糊朦胧的效果，这对那些追求高清楚度、高逼真度的用户来说是尽对不能容忍的事情。为此新型的高档打印机都对如何精确控制墨滴外形和大小进行了努力研究和探索，并推出了新兴星形喷嘴技术，来达到精确控制墨滴外形和大小的目的，从而使图象打印或者照片打印效果更为逼真、清楚。
另外，还会要求喷墨打印机色彩层次更均匀、输出品寿命更长、通用性更强、使用本钱更低、向专业化和产业化发展等。
参考文献：
[1] 周定保，顾金岳. 喷墨打印机技术[J]. 电子工程师，2000，6：1-4.
[2] 何国庚，季国钧，黄素逸. 气泡式喷墨打印机及其发展[J]. 电子计算机与外部设备，1997，21（5）：26-28.