雖然打印頭、墨水、干燥設(shè)備和軟件均會(huì)影響打印質(zhì)量，但在本文中，重點(diǎn)介紹的是隨著生產(chǎn)型噴墨擴(kuò)展到新的領(lǐng)域，為改善打印質(zhì)量，打印頭進(jìn)行了什么樣的演變。

當(dāng)單Pass、生產(chǎn)型打印的噴墨技術(shù)首次在商業(yè)上變得可行時(shí)，圖文印藝的應(yīng)用讓人生出無(wú)限遐想。然而為滿(mǎn)足高墨水覆蓋率、高彩色應(yīng)用的需求，打印頭必須提供更高的分辨率和精準(zhǔn)性。要實(shí)現(xiàn)“高分辨率+高精準(zhǔn)性”組合效果，存在諸多挑戰(zhàn)，我們也將結(jié)合不同的打印頭技術(shù)對(duì)此展開(kāi)討論。

用于印刷行業(yè)的打印頭技術(shù)

用于印刷行業(yè)的打印頭類(lèi)別包括壓電式、熱敏式和連續(xù)噴墨 （CIJ）式。壓電式和熱敏式打印頭也稱(chēng)為按需噴墨（DOD）技術(shù)，因?yàn)榇祟?lèi)打印頭僅在需要時(shí)激活一次以噴射一滴墨水，而連續(xù)噴墨（CIJ）式打印頭則是連續(xù)噴射的。

壓電式打印頭將電脈沖傳遞到壓電陶瓷晶體，以膨脹和收縮噴嘴中的墨水室，從而產(chǎn)生必要的壓力以推動(dòng)墨滴噴射。

熱敏式打印頭使用噴嘴中的加熱元件（而不是壓電陶瓷晶體）來(lái)產(chǎn)生壓力脈沖，推動(dòng)墨滴噴射。

連續(xù)噴墨（CIJ）式打印頭在打印頭中連續(xù)循環(huán)墨水。當(dāng)墨水離開(kāi)噴嘴時(shí)，墨水流被分開(kāi)為用于打印的墨滴和用于再循環(huán)的墨滴。

連續(xù)噴墨（CIJ）式打印頭的墨滴循環(huán)示例圖。

資料來(lái)源：柯達(dá)

但是請(qǐng)勿將有獨(dú)特的連續(xù)墨滴循環(huán)能力的連續(xù)噴墨（CIJ）打印頭與“再循環(huán)”的按需噴墨（DOD）打印頭相混淆。再循環(huán)按需噴墨打印頭能在打印頭內(nèi)提供恒定的墨水流，這有助于防止噴嘴變干和堵塞，而噴嘴變干和堵塞可能導(dǎo)致噴墨亂射和其他缺陷。再循環(huán)還有助于將墨水保持在較恒定的溫度下，這個(gè)特征對(duì)于熱敏打印頭尤為重要。對(duì)于按需噴墨打印頭來(lái)說(shuō)，該功能是一個(gè)相對(duì)較新且復(fù)雜的功能，然而對(duì)于連續(xù)噴墨打印頭來(lái)說(shuō)卻是與生俱來(lái)的固有功能。

所有以上打印頭技術(shù)都隨著時(shí)間的推移而演變，通過(guò)不同的方法追求更高的打印質(zhì)量。

打印質(zhì)量的演變

15年前，生產(chǎn)型噴墨打印機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域是單色的消費(fèi)者傳播，而300 dpi的分辨率足以滿(mǎn)足大多數(shù)此類(lèi)應(yīng)用的要求。隨著噴墨技術(shù)在解決更具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用方面取得進(jìn)展，行業(yè)也更加關(guān)注打印質(zhì)量，在此之下噴墨的打印質(zhì)量也隨之發(fā)生了變化。

在早期，打印頭制造商專(zhuān)注于提高原始分辨率。為了增加每英寸上的墨滴數(shù) （dpi），墨滴本身必須變小。隨著dpi的上限從300提高到600，再提高到1200甚至更高，墨滴體積穩(wěn)步地按比例減少。但是，較小的墨滴更容易受到由打印頭下方承印物運(yùn)動(dòng)引起的風(fēng)向變化的影響。當(dāng)原始墨滴分離出一條長(zhǎng)尾巴時(shí)，該長(zhǎng)尾就會(huì)在原始墨滴之后接觸承印物并分裂成“衛(wèi)星狀”墨滴，導(dǎo)致出現(xiàn)模糊現(xiàn)象。

實(shí)例：在較長(zhǎng)拋射距離下，壓電式打印頭會(huì)降低噴墨精度，同時(shí)增加衛(wèi)星墨滴數(shù)量。

資料來(lái)源：Mark Bale ©INKJET ACADEMY。

為避免空氣湍流造成的打印缺陷，必須減小打印頭和承印物之間的拋射距離，或者增加噴射速度。由于需要脈沖來(lái)生成墨滴，這就限制了按需噴墨打印頭提高噴射速度的能力，因此與連續(xù)噴墨打印頭相比，按需噴墨打印頭的位置需要更靠近承印物。此時(shí)為支持自動(dòng)化功能（如不間斷收卷和拼接），就需要有額外的設(shè)備來(lái)抬升打印頭，以防止損壞打印頭。

雖然在評(píng)估文本的打印質(zhì)量時(shí)，高分辨率是首要考慮因素，但在優(yōu)化圖像（尤其是攝影類(lèi)圖像）時(shí)，高灰度或高每點(diǎn)位數(shù)（bit per dot）卻是至關(guān)重要的。二進(jìn)制打印頭在誤差擴(kuò)散算法的輔助下可改變固定大小的點(diǎn)的位置，以匹配攝影圖像的密度變化。對(duì)于單一點(diǎn)大小，除非點(diǎn)尺寸極端小，否則難以避免出現(xiàn)“鋸齒化”現(xiàn)象。然而，如果使用多個(gè)量則可在承印物上產(chǎn)生一系列的墨滴尺寸，從而改善色調(diào)范圍和邊緣清晰度。

領(lǐng)先的壓電陶瓷晶體打印頭制造商最初通過(guò)“動(dòng)態(tài)按需噴墨”技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，該技術(shù)可以生成三種甚至四種不同的墨滴尺寸。然而，要獲得較小的墨滴和多種墨滴尺寸需要有更高的噴射頻率，這會(huì)犧牲產(chǎn)能。出于這個(gè)原因，如今面向印刷的大多數(shù)壓電式打印頭僅噴射兩種不同的墨滴尺寸。也可以將高墨滴重量的噴嘴與低墨滴重量的噴嘴交錯(cuò)放在同一個(gè)打印頭中，惠普在其HDNA熱敏打印頭中就是采用的該制造工藝。當(dāng)所有噴嘴都在運(yùn)行時(shí)，灰度復(fù)制就會(huì)表現(xiàn)得更優(yōu)秀，但在較小的墨滴在高速下要保持一致的形狀也具有挑戰(zhàn)性，需要用戶(hù)在速度和質(zhì)量之間權(quán)衡，即只有在較低速度下才能獲得最高質(zhì)量，反之亦然。優(yōu)化圖像復(fù)制的第三種方法是通過(guò)提供極小的墨滴并將多個(gè)墨滴準(zhǔn)確地輸送到同一點(diǎn)以創(chuàng)建更大的點(diǎn)。這種方法需要用到等同于連續(xù)噴墨打印頭特有的點(diǎn)火頻率和速度。

打印質(zhì)量還取決于打印頭的健康狀況。如果噴嘴因內(nèi)部墨水干燥而堵塞，即使是具有最高分辨率、最精確墨滴形狀的打印頭也會(huì)產(chǎn)生不合格的打印質(zhì)量。在停機(jī)期間對(duì)打印頭進(jìn)行封蓋有助于避免出現(xiàn)該問(wèn)題，但還有其他方式會(huì)導(dǎo)致噴嘴堵塞。如果打印頭本身需要靠近承印物才能打印，就可能會(huì)受到在其下方移動(dòng)的承印物中的灰塵和碎屑的負(fù)面影響。一些印刷機(jī)制造商添加了聯(lián)機(jī)的印刷質(zhì)量系統(tǒng)，使用冗余噴嘴動(dòng)態(tài)補(bǔ)償可能出現(xiàn)的噴射亂流。然而只需要讓打印頭遠(yuǎn)離承印物就可避免使用這些重要且昂貴的系統(tǒng)——連續(xù)噴墨打印頭離承印物更遠(yuǎn)，具備更高的速度噴射，并且始終在不斷循環(huán)墨水，能有效避免堵塞。

為應(yīng)對(duì)打印質(zhì)量挑戰(zhàn)，柯達(dá)采取了獨(dú)特的解決方案

一直以來(lái)，柯達(dá)在其技術(shù)迭代中堅(jiān)持采用連續(xù)噴墨技術(shù)并持之以恒地對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，這在業(yè)界可謂獨(dú)一無(wú)二。自2008年以來(lái)，柯達(dá)一直在生產(chǎn)Stream連續(xù)噴墨打印頭。Stream打印頭使用了熱敏加熱器，通過(guò)改變連續(xù)墨水流的表面能形成墨滴?？諝馄D(zhuǎn)技術(shù)將把用于打印的墨滴與再循環(huán)的墨滴分開(kāi)?？逻_(dá)Stream打印頭的打印速度媲美膠印、柔印和凹印，可輕松實(shí)現(xiàn)與以上印刷工藝的集成；同時(shí)該打印頭還是柯達(dá)最高生產(chǎn)率的印刷機(jī)——柯達(dá)鼎盛6000和鼎盛7000 Turbo的幕后英雄。后者是當(dāng)今市場(chǎng)上至快的噴墨印刷機(jī)，運(yùn)行速度在650到1345英尺/分鐘（200到410米/分鐘）之間，分辨率從600 x 450 dpi到600 x 900 dpi。

柯達(dá)數(shù)碼印刷業(yè)務(wù)高級(jí)副總裁Randy Vandagriff解釋說(shuō)，柯達(dá)的連續(xù)噴墨打印頭可以在同一頻率下生成不同的墨滴尺寸。“這使得我們能在無(wú)需添加更多噴嘴的情況下，根據(jù)分辨率和速度調(diào)節(jié)墨滴大小。在高壓的連續(xù)噴墨技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下，我們的墨滴生成頻率顯著提高，可靈活地在同一頻率下均衡分辨率、速度和墨滴大小?？逻_(dá)可以提供600 dpi、900 dpi和1800 dpi的全像素墨水覆蓋率，而我們?cè)谕活l率下提供不同墨滴尺寸的能力是實(shí)現(xiàn)全頁(yè)或全像素覆蓋率的不二法門(mén)。”

柯達(dá)還擁有更新一代的連續(xù)噴墨打印頭——ULTRASTREAM，該技術(shù)的每個(gè)噴嘴每秒可輸送超過(guò)400,000個(gè)墨滴，其打印頻率比最快的按需噴墨技術(shù)快2到3倍。為實(shí)現(xiàn)墨滴的再循環(huán)，ULTRASTREAM打印頭使用的是帶電電極（而不是氣流）來(lái)偏轉(zhuǎn)墨滴?？逻_(dá)鼎盛 Ultra 520印刷機(jī)使用的就是ULTRASTREAM技術(shù)，即使在銅版紙上也能以高達(dá)500英尺/分鐘的速度實(shí)現(xiàn)600 x 1800 的高分辨率。Vandagriff指出：“在我們開(kāi)發(fā)ULTRASTREAM技術(shù)時(shí)，始終堅(jiān)持ULTRASTREAM的設(shè)計(jì)要有可擴(kuò)展性，所以我們能夠降低制造成本。這種可擴(kuò)展性還使得未來(lái)的墨滴頻率能比現(xiàn)在的高出兩倍，接近800 kHz，這意味著我們還有很大的運(yùn)行空間來(lái)提高圖文質(zhì)量、速度和產(chǎn)能?？逻_(dá)還展示出多維度密度分辨率的可擴(kuò)展性，這使得柯達(dá)能夠達(dá)到1200 dpi的高分辨率，并且速度能力相比友商更高一籌。”

Stream打印頭和ULTRASTREAM打印頭的另一個(gè)特點(diǎn)是生成墨滴的均勻性。極高的發(fā)射速度和超圓的墨滴，加上精確的墨滴放置，是精確打印質(zhì)量的保證，同時(shí)也能杜絕衛(wèi)星拖尾現(xiàn)象和霧氣的產(chǎn)生。而衛(wèi)星拖尾現(xiàn)象和霧氣通常在按需噴墨系統(tǒng)生產(chǎn)較小墨滴時(shí)會(huì)出現(xiàn)。

資料來(lái)源: 柯達(dá)

柯達(dá)連續(xù)噴墨技術(shù)各個(gè)優(yōu)秀的特征（如連續(xù)再循環(huán)和高噴射速度）是優(yōu)秀打印的保證，可實(shí)現(xiàn)精確的灰度打印，還能以最高速度運(yùn)行，減少?lài)娮鞌?shù)量，減少維護(hù)停機(jī)時(shí)間，并支持更小的顏料顆粒尺寸，同時(shí)不需要擔(dān)心噴嘴堵塞。隨著生產(chǎn)型噴墨技術(shù)繼續(xù)挑戰(zhàn)膠印在印刷行業(yè)中的霸主地位，打印頭必須不斷演變才能滿(mǎn)足更苛刻的要求。毫無(wú)疑問(wèn)的是，連續(xù)噴墨打印頭在滿(mǎn)足以上要求上有著與生俱來(lái)的優(yōu)勢(shì)，而柯達(dá)始終堅(jiān)持不斷改善連續(xù)噴墨打印頭，打造出基于該技術(shù)的平臺(tái)戰(zhàn)略，形成了自己獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)勢(shì)。