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商用喷墨的第三次革命 书写喷墨打印37年

2018-9-12 22:30:26 www.fuyinji-zulin.com

喷墨打印机的历史

  自1976年印有IBM商标的世界上第一台喷墨打印机诞生,到如今全幅面喷墨打印技术对激光打印技术的逆袭,从连续喷墨的低质量,到现在的随机式喷墨系统,喷墨打印已经走过了三十七年。如果说喷墨打印技术是全社会的益友一点不为过,他让我们陶醉在墨滴间的艺术,让我们在家庭中输出令人愉悦的彩色,还让我们知道世界上最贵的水就是打印墨水。喷墨打印这三十七年,从开始对质量的追求慢慢的转变为速度上的需求,从商用产品到家用产品,如今再次逆袭商用市场,让我们不禁叹服老骥伏枥志在千里,一个三十七年的技术在今年又焕发了青春!


喷墨打印技术就犹如无底洞一样永远看不到尽头!

  一、喷墨打印机的历史

  1976年,第一台喷墨打印机诞生。


连续喷墨工作原理


现在谁曾经想过第一台喷墨打印机出自这里

  喷墨打印技术早在1960年就有人提出,但过了16年第一部商业化喷墨打印机才诞生在IBM,原始的IBM4640采用欧洲瑞典路德工业技术学院的教授Hertz和他的同僚所开发,称之为连续式喷墨技术。所谓连续式喷墨,是无论印纹或非印纹,都以连续的方式产生墨滴,再将非印纹的墨滴回收或分散。但此技术几乎是用滴的方式将墨点印到纸上,效果之差可以想象,因此在现实中毫无实用价值。     

  1976年,压电式墨点控制技术问世


SeimensPt-80

  与IBM4640同年,西门子科技的三位先驱研究者Zoltan,Kyser和Sear在同年研发发展成功压电式墨点控制技术(EPSON技术的前身),并将其成功运用在SeimensPt-80上,此款打印机在1978年量产销售,成为世界上第一部具有商业价值的喷墨打印机。       

  1979年,BubbleJet气泡式喷墨技术问世      

  日本佳能的研究员成功地研究出BubbleJet气泡式喷墨技术,此技术利用加热组件在喷头中将墨水瞬间加热产生气泡形成压力,从而墨水自喷嘴喷出接着再利用墨水本身的物理性质冷却热点使气泡消褪,藉此达到控制墨点进出与大小之双重目的。这里引用该公司的一个小故事,1977年7月的一天,东京目黑区的Canon产品技术研究所的第22研究室的远藤一郎,在实验室进行实验时,偶然将加热的烙铁放在注射针的附件上时,从注射针上迅速地飞出了墨水。受此启发,2年后发明了气泡式喷墨技术。   

  与此同时,惠普也发明了与之本质相同的技术,HP和Canon都不约而同地宣称是自己的研究人员率先发明了喷墨打印技术,以此建立自己在喷墨打印领域的地位。不过“气泡”这一概念已被佳能抢去,惠普只好将此命名为ThermalInk-Jet。       

  1980年8月,Canon公司第一次将其气泡喷墨技术应用到其喷墨打印机Y-80。从此开始了喷墨打印机的历史。      

  1991年,第一台彩色喷墨打印机、大幅面打印机出现。    


1994年才来的第一台彩色喷墨打印机HPDeskJet525Q 

  惠普HPdeskjet500C是全球第一台彩色喷墨打印机,1994年6月,国内才出现经本土改造过的产品HPDeskJet525Q。HPDesignJet是惠普公司首次将其热喷墨打印技术应用到大幅面打印机中,推出的世界上第一台单色大幅面喷墨打印机。彩色喷墨打印机、大幅面打印的出现都是喷墨打印机史上最为重要的里程碑。       

  1994年,微压电打印技术问世。      

  早在上个世纪的70年代,爱普生就开始了压电技术的研究,历经将近20年,终于成功地将微压电打印技术应用于打印机领域,实现了产品化。微电压技术的基本原理是将许多微小的压电陶瓷放置到喷墨打印机的打印头喷嘴附近,利用墨水在电压作用下会发生形变的原理,使喷嘴中的墨汁喷出,在输出介质表面形成图案。

  此后,爱普生的智能墨滴变换技术、自然色彩还原技术、超精微墨滴技术等;佳能的专业照片优化技术、四重色控技术等;惠普的富丽图分层技术、智能色彩增强技术等。均进一步提升了喷墨打印机的技术含量。

  科技日新月异,1990年以前生产的喷墨打印机到了现在几乎都已经销声匿迹,而此后的喷墨打印机都不约而同地朝着照片打印的方向进发,通过追求高分辨率,低墨滴体积,图象处理技术等达到卓越的打印品质。优胜劣汰是市场永恒不变的定律,无论多少优秀的打印机,都经受不起时间的考验,被更优秀的所代替。我们探索具有代表性的打印机类型,每一个新的类型都是一种技术的突破,都凝聚着无数科研人员的智慧与心血。>>

 

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2惠普PageWide打印技术


  二、惠普PageWide打印技术

  在2013年4月18日,惠普发布了其第二代全幅面打印技术——PageWide,通过测试我们发现搭载PageWide技术的惠普Officejet Pro X576dw的输出速度堪比十几万元的复合机产品,到底什么是惠普PageWide技术?该技术与Memjet打印技术到底有何区别?下面我们来为大家逐一解密!


PageWide打印技术墨盒与喷头位置


PageWide打印技术喷头部分

  正如前文所说惠普Officejet Pro X576dw在喷墨一体机产品中绝对算的上“巨人”的标准,其产品体积为何如此之大呢?通过研究我们发现,惠普Officejet Pro X576dw的墨盒只有在打印时才下降到喷头上方实现对接,这种设计虽然在一定程度上增高了产品的体积,但在使用的安全和易用方面得到了加强,这种设计中要体现在保护喷头防尘抗氧化方面和用户更换墨盒方面的增强。


打印工作原理

  与传统的移动式喷头不同的是惠普Officejet Pro X576dw采用固定喷头A4幅面覆盖打印的方式形成喷墨打印操作,喷头与纸张距离1mm左右的距离,通过A4幅面覆盖横向喷头上的42240个采用热发泡打印技术喷嘴实现将墨滴准确喷洒在纸张上,其喷头上每英寸拥有1200个喷嘴,满足了高精度打印需求。


打印工作原理

  由于使用了A4幅面覆盖打印方式,搭载了PageWide技术的惠普Officejet Pro X576dw采用了横向S型走纸路径,与纵向布局相比节省了产品的占地面积。此时会有不少读者会惊呼惠普PageWide技术与Memjet打印技术如此的相似,这是否是一种技术?通过数据我们可以看到,惠普PageWide技术喷嘴数量仅为42240个,而Memjet技术的实体产品联想RJ600N的喷嘴数量为70400。观察其喷嘴布局我们可以发现惠普PageWide技术采用的喷嘴布局为交错式,而Memjet打印技术的喷嘴布局为线性布局。在供墨方式上前者属于单项供墨,后者为双向供墨。在速度上Memjet打印技术有着较大的优势。>>

优点:输出速度快,大幅度降低堵头现象,打印文本保存时间较长

缺点:输出质量有待提高


3爱普生微压电打印技术


  三、爱普生微压电打印技术

  微压电技术是喷墨打印的最主流技术,得益于压电元件良好的控制性,微压电技术最大的优势在于墨滴控制的灵活性和精确度。通过调整压电元件的脉冲控制即可获得大小不等的墨滴,实现在相纸高覆盖率打印条件下使用大墨滴来提升打印速度,在高精度打印条件下依靠小墨滴来保证打印精度的目的,这就是微压电喷墨打印的智能墨滴变换技术。同时,微压电技术还有利于提高墨滴着墨的精度,他依靠压电元件先向后变形将墨滴向后拉,再将墨滴向前推射出去,为墨滴的喷射积蓄了能量并能减小液体的表面张力,使得喷射出去的墨滴更加浑圆。而压电元件的推射力非常平衡,这也很好地保证了墨滴的飞行轨迹和在打印介质上的落点。浑圆的墨滴和精确的落点,无疑能更好地保证照片的打印质量。


微压电打印机喷头外观


微压电打印喷头工作原理

  单从微压电技术在常温下就能将墨水喷射出去这点上就可以肯定,微压电打印机的喷头耐用性非常好。综合来说,微压电技术具有墨点形状规则、没有喷溅、墨点大小可以控制、喷射速度可控、定位准确等优势。除此之外,微压电的能耗方面也比较低,真正体现了打印技术的成本优势。由于微压电是处于常温状态下工作,这也使微压电喷墨打印机能广泛适应颜料墨水。而颜料墨水优良的耐侯性(耐光照、耐氧化等的性能)和防水性能也进一步提升了微压电的打印效果。


第五代爱普生打印喷头

  爱普生微压电打印技术在适度增加喷嘴的前提下,增加了震荡频率和喷射墨滴的效率,保证了更高速度的打印。尤其是彩色打印速度得到大幅度提升。新一代微压电打印技术采用气泡消除系统  和挥发抑制系统  ,在提升了打印速度的同时,大大提高了产品的稳定性。微压电打印技术打印时无需对打印头加热,因此耗能更低。工作能耗不仅是激光打印机的百分之五,更是其他喷墨打印机的二分之一。>>

  优点:墨滴控制力较高,图像输出较为精准,堵头情况较少

  缺点:输出速度较慢


4佳能热发泡打印技术


  四、佳能热发泡打印技术

  说起佳能的热发泡打印技术,不得不提其FINE打印头技术,其实二者是同一个事情。FINE的全称为Full-photolithography Inkjet Nozzle Engineering,中文译作:全平板照相喷墨打印头喷嘴工艺,FINE技术可以产生超小体积并可以让墨滴达到了1微微升的最小颗粒,确保图片输出效果更加细腻。


FINE打印头工作原理


热升华打印喷头

  而热发泡打印技术的原理其实就是热感应式喷墨技术为基础,热感应式喷墨技术其缩小墨滴喷出区域的能力,和整合的电路循环技术,可使墨滴体积更小。墨滴体积减小的另一的好处,就是喷出墨滴的频率变高了。低操作频率、高喷嘴数和单一打印次数的解析度,是高速打印的基本要素。 因此热感应式喷墨技术可以提高打印速度,进阶提升了打印机的工作效率。不断整合的电路技术也让热感应式喷墨技术可以持续压低成本,同时将整个打印过程最佳化。


惠普墨盒

  由于属于自发热打印原理,热发泡打印技术的喷嘴部位经常会因为长时间不用而造成堵头现象的发生,而由于染料墨与颜料墨表面张力不同,造成热发泡打印产品大部分皆使用染料墨,而鲜有颜料墨的打印产品,而堵头的最终代价就是更换喷头,无形中也增加了用户使用的成本。>>

  优点:墨滴最小可达1ppl,染料墨色彩较为鲜艳,照片色彩过渡较为细腻

  缺点:容易堵头、文档保存期限较短


5澳大利亚的Memjet打印技术


  五、澳大利亚的Memjet打印技术

  还记得2011年CES上大出风头的Memjet打印技术么?使用该技术的产品以60ppm的速度刷新了彩色喷墨打印的世界纪录(后被惠普PageWide打印技术于2013年所破),可为一时无两。按照其喷墨打印原理上,其实该技术可以划分到热发泡打印技术中,但通过工艺、技术、软件方面的提升和全幅面的打印理念,可以说是青出于蓝而胜于蓝。


Memjet喷头详解


Memjet喷嘴部位

  Memjet喷墨头采用微电机系统(MEMS)技术,最小部件的尺寸只有几微米。长度为20mm的微芯片可控制6400个打印头,组合打印头的宽度与纸张幅面保持一致,Memjet打印机无须像市场上大多数喷墨打印机一样左右移动。A4幅面的打印头阵列安装了11个微芯片,每个微芯片上有6400个喷墨头,总共有70400个喷墨头。这些喷墨头能够实现1600dpi×1600dpi的打印精度,也就是说,1英寸的打印幅面需喷出250万个墨滴,该打印头最小可以喷出1升的百亿分之一的墨滴。据说该打印机的墨盒成本只有普通墨盒的十分之一到五分之一。


Memjet打印技术使用的墨盒

  喷墨打印机除了打印头这一关键部件之外,另一个重要组件是控制芯片。在A4模式下,要驱动70400个喷墨头,每秒喷射9亿墨滴,其控制芯片必然具有高度的精密性。此外,用于打印的墨水也是人们关注的焦点。Memjet公司称,为了确保打印质量,使用Memjet打印头的打印系统将使用专用的墨水。虽然墨水是特殊并专用的,但与目前市场上的墨水没有本质的差别。最初的Memjet照片打印机样机使用的是染料墨水,Memjet的颜料墨水则将与A4/信纸喷墨头配置单元一起发布。[返回频道首页]

  优点:速度快,全幅面打印已然能保持较高的速度

  缺点:打印质量有待提高,喷头价格较为昂贵。

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