漫談噴墨技術的發展歷程

文 周廣亮

漫談噴墨技術的發展歷程

文 周廣亮

隨著計算機技術的提升以及在印刷行業的使用，噴墨印刷作為一種新型的印刷方式，顛覆了傳統印刷的生產模式。同時也因其各種優勢使得噴墨印刷廣泛的應用于短版印刷、大幅面噴繪、印花等領域，具有不可估量的前景。本文就隨 著筆者一起來了解下噴墨技術在印刷行業中的發展歷程。

噴墨印刷作為計算機技術與印刷設備結合下的產物，有著印刷速度快、印刷幅面大等優勢，極大的滿足了人們在生產生活中的需要，快速沖斥著整個印刷行業。

概述

噴墨印刷是指在計算機系統的控制下，通過噴墨頭將呈色墨水直接或間接噴射到承印物表面進而形成圖文信息的印刷技術。實現了無壓非接觸印刷，對于印刷方式來說是一次質的轉變。

噴墨印刷技術受到計算機技術、墨水、噴墨頭技術等方面的制約。其中，大規模集成電路計算機從上世紀70年代問世以來，計算機的運算能力和各類程序軟件有了飛躍性的提升，使得計算機技術能夠很好的應用到各個行業當中；同時，顏料類墨水隨著研磨工藝的提升，顆粒度也逐步符合噴墨印刷的要求，特別是染料類墨水的使用降低了耗材對噴墨印刷的制約性。所以本文主要從噴墨頭的技術發展以及在印刷設備中的使用這個方面來展開。

噴墨印刷根據噴墨頭的工作原理的不同可分為連續噴墨印刷和按需噴墨印刷。前者根據偏轉模式的不同還可以分為雙態偏轉和多態偏轉；后者也可以分為熱噴墨和壓電噴墨。各類噴墨頭的工作原理不盡相同，同時噴墨頭的大小也會影響到最終成品的印刷精度。

噴墨技術的發展歷程

連續噴墨原理要比按需噴墨起源早，在1858年出現的Siphon記錄裝置可以認為是噴墨印刷的雛形，1873年第一臺以墨水噴射原理的圖案輸出設備問世。后續20世紀初期成為了連續噴墨技術的孵化期，比如1931年一批研究工作者將連續噴墨技術用于記錄各種信號的記錄器，而最終第一臺真正意義上的連續噴墨印刷設備則為Elmqvist研制的字符打印機。

后期連續噴墨技術在發展中逐漸形成Sweet和Hertz兩大主流。其中Richard Sweet博士是在Elmqvist的基礎上，采用靜電偏轉的原理來控制墨滴的轉移，使得連續噴墨的控制機理更有方向性。其工作原理就是使用恒定動力裝置給予墨水固定壓力，使之連續噴射并在振蕩器的作用下分離成墨水滴（振蕩器同時保證墨滴的均勻效果，提高后續墨滴在承印物上成像時的精確位置），控制系統根據打印信息對墨水滴進行選擇性附加電荷。最終在通過偏轉電場時帶電電荷發生偏轉后噴射到承印物表面形成圖文信息，不帶電電荷直行進入回收裝置，這就是前面提及的雙態偏轉；而如果成像電荷因所帶電荷量多少在承印物垂直方向不同位置成像時，則為多態偏轉，具有控制難度大、工作原理結構復雜、打印速度快、易于實現多色印刷等特點。該項技術現在為柯達所有，代表設備機型為柯達鼎盛PROSPER 1000噴墨印刷機，能夠實現高質高量低耗的生產效果，在短版圖書領域有很大的優勢。

盡管連續噴墨都是通過偏轉墨滴來實現圖文與非圖文的區分，可最終的實現方式還有不同。若說Sweet技術為電荷調制型，控制成像墨滴在承印物表面精確成像，那么Hertz技術則是選擇更加細窄的墨滴，通過調節墨滴的流動性能，控制成像墨滴在圖文局部區域（每一個像素點）的數量來實現色彩密度的再現，有點“調頻加網”的味道，可以得到更加理想的灰色調效果。1989年Iris Graphics使用該技術推出了一款連續調噴墨打印設備，處于高端噴墨印刷領域領先地位。

按需噴墨技術的發展起步較晚，起源于上個世紀70年代，主要代表人物為Zoltan。按需印刷主要通過斷續的墨滴噴射到承印物表面形成圖文信息即可，相對于連續噴墨系統中的墨滴帶電裝置、偏轉硬件和墨路回收系統等更加簡單。按需印刷的關鍵點在于如何實現對墨滴斷續噴射的控制，Zoltan技術是在噴嘴中使用加電壓技術，通過控制壓電陶瓷片的機械運動來改變噴嘴內的空間壓力，進而控制噴嘴內墨滴是否噴出。

溫度提升，墨水會產生水蒸氣泡，也可改變噴嘴內部壓力大小，在這一思路下，佳能公司于1979年發明了熱噴墨技術，其中打印頭包括加熱元件、墨水容器和噴嘴三部分組成，是熱噴墨打印系統的核心部件。并且為了增加熱噴墨設備的工作效率和產品精度，對單位長度內噴嘴的數量以及排列方式都有了一個完善。在1983年佳能和HP公司聯盟共同擁有該項技術，并各自陸續有相應的熱噴墨設備上市。

按需噴墨的斷續性影響到印刷設備的工作效率，特別是熱噴墨印刷設備，由于其技術特點必須選用水基墨水，在后續的溫度控制出墨效果方面也不如壓電噴墨（電能和機械能相結合）好，且容易造成油墨高溫下的化學變化。所以在按需噴墨技術革新方面壓電式噴墨技術更具優勢。1990年seiko-epson發明的微壓電式噴墨技術在壓電式噴墨技術基礎上進行了完善，通過更精細的機械變化元件來把控噴嘴內部空間的精確變化，以此來保證墨水的正常噴出以及更完美的控制墨量大小，極大的推動按需噴墨印刷設備向高精方向的發展。

結語

噴墨印刷作為印刷行業的一枝新秀，已經招來了各大印刷設備生產廠家的目光。在巨大蛋糕的引誘下，噴墨技術發展與革新必將成為各大印刷生產廠商角逐的關鍵，更加符合市場需求的噴墨印刷設備也會在這激烈的競爭中脫穎而出。

（作者單位 江西傳媒職業學院）