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40年风雨无阻:看喷打技术“从古至今”的发展历程

来源:文化办公协会  2016年9月12日

   时代在变化,科技在进步,从1976年世界第一台喷墨打印机的诞生至今,喷墨打印也走过了40个春夏秋冬。在这40年中,喷墨技术让我们知道了喷墨颜色的范围不仅局限于CMYK这四种颜色,现已支持六色甚至是七色,并且可以媲美传统冲洗的相片。除此之外,喷墨技术从过去的只追求质量,慢慢转变为速度上的需求,现在已经走向成熟的喷墨技术,在商用产品上,速度和质量甚至已经超过了激光打印产品。让我们在历史的脚步中,回顾喷墨打印的技术,并展望它的未来。

  1976年,第一台喷墨打印机诞生

IBM

  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

压电式墨点控制技术

  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

彩色喷墨打印机

  1994年第一台彩色喷墨打印机HP DeskJet525Q

  惠普HP Deskjet500C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HP DeskJet525Q。HP DesignJet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。

  提起喷墨技术,在我们生活中或工作中,不得不想到的是热发泡喷墨技术和微压电打印技术,典型的代表就是佳能和爱普生的喷墨打印产品。其实,热发泡喷墨技术和微压电打印技术都属于随机式喷嘴技术,而喷墨打印产品采用的技术主要有两种,分别是连续式喷墨技术与随机式喷墨技术。早期的喷墨打印机采用连续式喷墨技术,而当前市面流行的喷墨打印机都普遍采用随机喷墨技术。

  既然连续式喷墨技术是早期的喷墨打印产品所采用的技术,在我们生活和工作中很少能接触或者用到,笔者在这里就不多提了,附上一张工作原理图,使用此技术的喷墨打印机的结构与随机式喷墨技术相比,比较复杂并且工作方式的效率不够高,而且不精确,现在采用这种技术的喷墨打印机已经极少见到。

  热发泡喷墨技术

  随机式喷墨技术的工作原理很简单,墨水只在打印需要时才喷射工作,它与连续式喷墨技术相比,结构简单,成本低,但是,因受射流惯性的影响墨滴喷射速度低。为了弥补这个缺点,不少随机式喷墨打印机采用了多喷嘴的方法来提高打印速度。说到随机式喷嘴技术,那就要说说热发泡喷墨技术和微压电打印技术了。

  1980年8月,佳能第一次将热发泡喷墨技术应用到其喷墨打印机Y-80,从此也开始了喷墨打印机的历史。说起佳能的热发泡喷墨技术,不得不提其FINE打印头。

  FINE的全称为Full-photolithography Inkjet Nozzle Engineering,全称为全程光刻喷墨喷嘴技术。FINE技术实现了墨滴最小仅1微微升,喷嘴数量最多达7680个的规格水平,带来更真实的色彩再现,更鲜明的 对比度,更丰富的层次,更弱的颗粒感和更优秀的锐度表现。

  FINE打印头是具有高精度的微小喷嘴,整个喷嘴包括加热器的一体化成型打印头排列数以千计的微小喷嘴,精准的喷射及定位,并且FINE打印头上紧密排列众多数量的喷嘴,是实现高速高质打印有效的利器,同时喷嘴高密度排列的打印头,单程移动即可完成高分辨率的打印。在进行无边距照片打印时,纸张边缘打印的速度也更加出色。

  而热发泡喷墨技术的工作原理很简单,通过墨水在短时间内的加热、膨胀、压缩,将墨水喷射到打印纸上形成墨点,增加墨滴色彩的稳定性,实现高速度、高质量打印。

  热发泡喷墨技术工艺已经相当成熟,且成本低廉,但由于喷头中的电极始终受电解和腐蚀的影响,所以采用这种技术的打印喷头通常都与墨盒做在一起,更换墨盒时同时更新打印头,我们最常见的就是佳能和惠普的家用喷墨打印产品。

  微压电打印技术

  说到微压电技术,这里面还有一段小故事,也是笔者听说的。据说早年间当佳能研发出热发泡喷墨技术时,爱普生公司便想和佳能共同合作,将此技术也用在自己家的喷墨打印产品上,殊不知,虽然同是日本厂商的佳能,并没有同意爱普生的合作,这给了爱普生公司很大的打击,从此,爱普生公司便自主研发,花费了数年最终研发出微压电技术,于1994年问世。

  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。

微压电打印技术

  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。

微压电打印技术

  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,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,充分体现出颜料墨水的优良耐久性和防水性,也进一步提升了微压电的打印效果。

微压电打印技术

  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。最新的微压电打印技术采用气泡消除系统<Bubble Elimination System>和挥发抑制系统 <EvaporationRestraining System> ,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。

  惠普PageWide打印技术

  众所周知,惠普在今年的4月份在上海举办了大型的新品发布会,期间推出了不少的新品机型,其中让人印象最深刻的非惠普PageWide页宽式打印产品莫属,采用页宽式打印技术的商用喷墨打印产品,其打印速度甚至比激光打印产品还快。其实惠普的PageWide页宽式打印技术已经不算是新技术了,早在2013年4月,惠普就已经发布了第二代全幅面打印技术——PageWide。

惠普PageWide打印技术

  PageWide技术是惠普开发的一种成熟、可靠、可扩展的打印技术,独立于激光与喷墨打印技术之外的新一代技术,说白了,是在热发泡喷墨技术的原理上,进一步研发的新技术。不同于以往的成像方式,页宽技术的打印头横跨整个纸张页面,纸张一次通过即可成像,实现高速输出。而每个打印头上超过4万个发射装置精准成像,保证了页宽技术在实现专业品质彩色输出的同时,降低打印成本。

惠普PageWide打印技术

  PageWide打印技术喷头

  对于PageWide技术,令笔者印象深刻的便是今年4月惠普在上海新品发布会发布的HP PageWide Pro577dw多功能一体机,它采用页宽式打印技术,无论是单页打印还是双面打印,速度都要优于激光打印产品,页宽式打印产品的墨盒只有在打印时才下降到喷头上方实现对接。

惠普PageWide打印技术

  PageWide打印工作原理

  与传统的移动式喷头不同的是惠普页宽式打印技术采用了固定喷头A4幅面覆盖打印的方式,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。由于使用的是A4幅面覆盖打印方式,搭载了PageWide技术的喷墨打印产品都采用横向S型走纸路径,与纵向布局相比节省了产品的占地面积。

  40年后的今天

  前文提到了,喷墨打印技术已经有40年了,从1976年到2016年,喷墨打印技术越来越成熟,期间也有不少打印产品给用户留下了很深的印象及良好的口碑,近几年,喷墨打印产品在市场中的比重越来越大,随着技术的更新,产品的换代,我们来看看基于不同的喷墨打印技术,广受用户青睐的代表产品又有哪些?

喷墨打印技术

  爱普生墨仓式L365喷墨多功能一体机,笔者认为它是家用甚至是SOHO用户或者小微企业的首选,也是微压电打印技术典型的代表机型,爱普生墨仓式L365采用外挂式墨仓设计,基于微压电的打印技术,它的黑白打印速度为33页/分钟,彩色打印速度为15页/分钟。也是基于微压电打印技术,加上爱普生独有的墨仓式设计,爱普生L365无论是打印黑白还是彩色的文档,成本都很低,并且通过智能墨滴变化技术,它的打印分辨率可高至5760×1440dpi。

  说到热发泡喷墨技术,首先让人想到的就是佳能公司,佳能的喷墨打印产品完美的运用了此技术。有人会说,热发泡喷墨技术经过了几十年,还是像原来一样,在技术上并没有新的突破或者更新,此言差矣,佳能MG7780多功能照片一体机说明了一切。

喷墨打印机

  传统的照片打印产品仅支持四色的墨水,而佳能MG7780已经支持六色墨水,并且使用由染料青色C、品红色M、黄色Y、黑色BK、灰色GY和颜料黑色BK组成的6色独立式双黑墨水系统。新型染料墨水扩大了红色的打印色域,令打印照片的色彩更加丰富,层次过渡更加自然,细节 表现更加优秀,且新型黑色墨水让打印黑白照片时,色彩还原更加准确,满足单反摄影爱好者的挑剔眼光。不得不说的是,佳能MG7780打印出来的照片甚至比照相馆冲洗出来的照片质量都高,这也是单反爱好者青睐MG7780多功能找一体机的原因。

喷墨打印机

  使用热发泡喷墨技术的还有惠普公司,惠普的家用喷墨打印产品完美诠释了热发泡喷墨技术的低成本特点。一提到惠普家用喷墨打印产品,第一反应就会想到惠普3638喷墨多功能一体机。惠普3638做为一款家用的喷墨打印产品,拥有黑白8.5页/分钟和彩色6页/分钟的打印速度,基于热发泡喷墨技术,惠普3638的单页打印成本仅为0.14元,不仅打印成本低,墨盒的价格也非常实惠,是家庭用户选择打印产品的首选。

喷墨打印机

  对于热发泡喷墨技术,也会有不少用户抱怨,在打印数量较多的文档时,墨盒的打印量实在太少,并且频繁的更换墨盒成本也随之提升,于是,惠普公司便在热发泡喷墨技术的原理之上,将机型加之改进,惠普GT5820由此诞生。惠普GT5820对于用户来讲并不陌生,它是惠普第一款加墨式一体机,虽然GT5820同爱普生的机型一样,同属于外挂式墨仓,但它们的打印工作原理却并不一样。惠普GT5820在打印量上比传统的喷墨打印产品有明显的提升,黑色可打印高达5000页,彩色可打印高达8000页,并且黑色的打印成本仅需1分2元,彩色的打印成本仅需2分3元,完美的应用了热发泡喷墨技术的特点。

喷墨打印机

  最后,要说的就是惠普的页宽式打印技术,也是应用在惠普商用的喷墨打印产品上的技术。惠普HP PageWide Pro577dw多功能一体机笔者认为是惠普页宽式打印产品的代表,它黑白与彩色同速,高达50ppm的打印速度,不得不让人钦佩。基于热发泡喷墨技术的原理下的页宽式打印技术,融合了喷墨打印产品的高质量和低成本的优势,以及融合了激光打印产品速度和稳定性的优势,让惠普HP PageWide Pro577dw多功能一体机的打印速度超过了激光打印产品的打印速度,并且打印质量也远远超过激光打印产品。

  看过了喷墨打印技术的历史和现状,是不是大家更进一步了解了喷墨打印技术了?在文章的结尾,笔者想针对喷墨打印技术的现状发表一下自己的看法,虽然喷墨打印一路走过来,经历了40年的风风雨雨,也经历了无数次的更新换代,但是,在现如今,喷墨打印产品已经成为家家户户必不可少的打印产品,我希望将来可以不用听到用户反应堵头现象,打印量太少以及打印成本甚至是耗材高等等的反馈。


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