漫談噴墨技術(shù)的發(fā)展歷程

文 周廣亮

漫談噴墨技術(shù)的發(fā)展歷程

文 周廣亮

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的提升以及在印刷行業(yè)的使用，噴墨印刷作為一種新型的印刷方式，顛覆了傳統(tǒng)印刷的生產(chǎn)模式。同時(shí)也因其各種優(yōu)勢(shì)使得噴墨印刷廣泛的應(yīng)用于短版印刷、大幅面噴繪、印花等領(lǐng)域，具有不可估量的前景。本文就隨 著筆者一起來(lái)了解下噴墨技術(shù)在印刷行業(yè)中的發(fā)展歷程。

噴墨印刷作為計(jì)算機(jī)技術(shù)與印刷設(shè)備結(jié)合下的產(chǎn)物，有著印刷速度快、印刷幅面大等優(yōu)勢(shì)，極大的滿足了人們?cè)谏a(chǎn)生活中的需要，快速?zèng)_斥著整個(gè)印刷行業(yè)。

概述

噴墨印刷是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制下，通過(guò)噴墨頭將呈色墨水直接或間接噴射到承印物表面進(jìn)而形成圖文信息的印刷技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了無(wú)壓非接觸印刷，對(duì)于印刷方式來(lái)說(shuō)是一次質(zhì)的轉(zhuǎn)變。

噴墨印刷技術(shù)受到計(jì)算機(jī)技術(shù)、墨水、噴墨頭技術(shù)等方面的制約。其中，大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)從上世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力和各類程序軟件有了飛躍性的提升，使得計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠很好的應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)當(dāng)中；同時(shí)，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(duì)噴墨印刷的制約性。所以本文主要從噴墨頭的技術(shù)發(fā)展以及在印刷設(shè)備中的使用這個(gè)方面來(lái)展開(kāi)。

噴墨印刷根據(jù)噴墨頭的工作原理的不同可分為連續(xù)噴墨印刷和按需噴墨印刷。前者根據(jù)偏轉(zhuǎn)模式的不同還可以分為雙態(tài)偏轉(zhuǎn)和多態(tài)偏轉(zhuǎn)；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(shí)噴墨頭的大小也會(huì)影響到最終成品的印刷精度。

噴墨技術(shù)的發(fā)展歷程

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

后期連續(xù)噴墨技術(shù)在發(fā)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(chǔ)上，采用靜電偏轉(zhuǎn)的原理來(lái)控制墨滴的轉(zhuǎn)移，使得連續(xù)噴墨的控制機(jī)理更有方向性。其工作原理就是使用恒定動(dòng)力裝置給予墨水固定壓力，使之連續(xù)噴射并在振蕩器的作用下分離成墨水滴（振蕩器同時(shí)保證墨滴的均勻效果，提高后續(xù)墨滴在承印物上成像時(shí)的精確位置），控制系統(tǒng)根據(jù)打印信息對(duì)墨水滴進(jìn)行選擇性附加電荷。最終在通過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)帶電電荷發(fā)生偏轉(zhuǎn)后噴射到承印物表面形成圖文信息，不帶電電荷直行進(jìn)入回收裝置，這就是前面提及的雙態(tài)偏轉(zhuǎn)；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(shí)，則為多態(tài)偏轉(zhuǎn)，具有控制難度大、工作原理結(jié)構(gòu)復(fù)雜、打印速度快、易于實(shí)現(xiàn)多色印刷等特點(diǎn)。該項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)在為柯達(dá)所有，代表設(shè)備機(jī)型為柯達(dá)鼎盛PROSPER 1000噴墨印刷機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)高量低耗的生產(chǎn)效果，在短版圖書領(lǐng)域有很大的優(yōu)勢(shì)。

盡管連續(xù)噴墨都是通過(guò)偏轉(zhuǎn)墨滴來(lái)實(shí)現(xiàn)圖文與非圖文的區(qū)分，可最終的實(shí)現(xiàn)方式還有不同。若說(shuō)Sweet技術(shù)為電荷調(diào)制型，控制成像墨滴在承印物表面精確成像，那么Hertz技術(shù)則是選擇更加細(xì)窄的墨滴，通過(guò)調(diào)節(jié)墨滴的流動(dòng)性能，控制成像墨滴在圖文局部區(qū)域（每一個(gè)像素點(diǎn)）的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)色彩密度的再現(xiàn)，有點(diǎn)“調(diào)頻加網(wǎng)”的味道，可以得到更加理想的灰色調(diào)效果。1989年Iris Graphics使用該技術(shù)推出了一款連續(xù)調(diào)噴墨打印設(shè)備，處于高端噴墨印刷領(lǐng)域領(lǐng)先地位。

按需噴墨技術(shù)的發(fā)展起步較晚，起源于上個(gè)世紀(jì)70年代，主要代表人物為Zoltan。按需印刷主要通過(guò)斷續(xù)的墨滴噴射到承印物表面形成圖文信息即可，相對(duì)于連續(xù)噴墨系統(tǒng)中的墨滴帶電裝置、偏轉(zhuǎn)硬件和墨路回收系統(tǒng)等更加簡(jiǎn)單。按需印刷的關(guān)鍵點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)對(duì)墨滴斷續(xù)噴射的控制，Zoltan技術(shù)是在噴嘴中使用加電壓技術(shù)，通過(guò)控制壓電陶瓷片的機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)改變噴嘴內(nèi)的空間壓力，進(jìn)而控制噴嘴內(nèi)墨滴是否噴出。

溫度提升，墨水會(huì)產(chǎn)生水蒸氣泡，也可改變噴嘴內(nèi)部壓力大小，在這一思路下，佳能公司于1979年發(fā)明了熱噴墨技術(shù)，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(tǒng)的核心部件。并且為了增加熱噴墨設(shè)備的工作效率和產(chǎn)品精度，對(duì)單位長(zhǎng)度內(nèi)噴嘴的數(shù)量以及排列方式都有了一個(gè)完善。在1983年佳能和HP公司聯(lián)盟共同擁有該項(xiàng)技術(shù)，并各自陸續(xù)有相應(yīng)的熱噴墨設(shè)備上市。

按需噴墨的斷續(xù)性影響到印刷設(shè)備的工作效率，特別是熱噴墨印刷設(shè)備，由于其技術(shù)特點(diǎn)必須選用水基墨水，在后續(xù)的溫度控制出墨效果方面也不如壓電噴墨（電能和機(jī)械能相結(jié)合）好，且容易造成油墨高溫下的化學(xué)變化。所以在按需噴墨技術(shù)革新方面壓電式噴墨技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)。1990年seiko-epson發(fā)明的微壓電式噴墨技術(shù)在壓電式噴墨技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了完善，通過(guò)更精細(xì)的機(jī)械變化元件來(lái)把控噴嘴內(nèi)部空間的精確變化，以此來(lái)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(dòng)按需噴墨印刷設(shè)備向高精方向的發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)

噴墨印刷作為印刷行業(yè)的一枝新秀，已經(jīng)招來(lái)了各大印刷設(shè)備生產(chǎn)廠家的目光。在巨大蛋糕的引誘下，噴墨技術(shù)發(fā)展與革新必將成為各大印刷生產(chǎn)廠商角逐的關(guān)鍵，更加符合市場(chǎng)需求的噴墨印刷設(shè)備也會(huì)在這激烈的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。

（作者單位 江西傳媒職業(yè)學(xué)院）