摘要：随着科学技术的快速发展，喷墨印刷正向着几乎所有的印刷领域进军，其印刷质量也越
来越好。而按需喷墨的压电喷墨技术利用电压直接转换原理，实现喷墨头的常温工；大大提高
头寿命，更可方便使用颜料型墨水，实现以户外为主的应用，整体耗墨小；速度方面大有潜力
引言：喷墨印刷，即Ink-jetPrintingo是一种无接触、无压力、无印版的数字成像技术。他将电
子计算机中存储的信息输入到喷墨打印机后即可进行印刷，具有无版数码印刷的共同特征，即
使用可变信息的印刷。该技术省去了传统印刷方法所需要的制版设备、版材以及胶片等耗材，
并且能够在不同的材质及不同厚度的平面、曲面和球面等承印物上进行印刷，不受承印物幅面
喷墨印刷的基本原理是利用微细的喷嘴将油墨以一定的速度喷射成小墨滴，再利用喷墨头
把细小的墨滴引导至承印物的相互作用实现油墨影像的再现过程。喷墨墨滴越小，打印的图像
就越清晰。喷墨印刷按喷墨系统中墨水喷射的基本方式（即墨水喷射是否连续），可以讲现在喷
墨成像数字印刷技术分为连续喷墨印刷（ContinuousInk-jetPrinting）和按需喷墨印刷
喷墨和连续区域可调喷墨；按需喷墨成像数字印刷主要分为：热泡式喷墨和压电式喷墨。
连续喷墨连续喷墨印刷（简称CU）：液体油墨在压力作用下通过一个小圆形喷嘴，依靠高
频而产生连续性的墨流，再被分离为单个墨滴，并带上静电，然后在图像信息的控制下，墨滴
连续喷墨印刷原理（如图1）：来自加压墨源的油墨进入印刷头，经单个喷嘴的小孔，变成
一股很细的墨流，这股墨流在充有高压电的金属通道内获得静电，并使喷出的油墨分离成单个
墨体，当墨滴通过一个与墨滴运行方向垂直的高压偏转磁场时，带电很少或不带电的墨滴不受
静电磁场的影响，直接穿过这个磁场，喷在承印物表面上形成墨迹，完成刷.带电墨滴受高压偏
转磁场的影响进入油墨回流管道，送回输墨系统循环使用；从喷嘴小孔喷射出来的连续墨水在
压电晶体谐振器的作用下被分裂成一系列单个墨滴，这些墨滴组成的墨水流从一排带电电极前
加上电后对应的墨滴被充电，在偏转磁场的作用下，进入墨水回收装置，循环使用；没有被充
连续区域阶调可变喷墨工作原理：它采用区域阶调可变的喷墨技术，使不同的墨滴束对准
同一个打印点，可产生类似凹印的复制效果，看上去是连续变化的色调。它能产生更高质量的
输出效果。墨滴大小可以变化,把不同的墨滴束对准同一个打印点因而可以实现不同的灰度等级，
按需喷墨按需喷墨（简称DIJ）是随机式喷墨系统中墨水只在打印需要时才喷射，所以又
称为按需式。根据图文信号使墨滴从喷嘴中喷出并立即附着在承印材料上，喷嘴供给的墨滴只
有在需要时才喷出。比连续式喷墨分辨率高但速度慢。其中最有代表性喷墨技术要属压电陶瓷
技术。常见的有热气泡喷墨、压电喷墨和静电喷墨三种类型，当然也有其它类型。
间歇式热喷墨印刷方式（如图3）：打印头墨水腔的一侧为加热板，另一侧为喷孔，发热
板在图文信号控制的电流作用下迅速升温到高于油墨的沸点，与加热板直接接触的油墨汽化后
形成气泡，气泡充满墨水腔使油墨从喷孔喷出，到达承印物。然后加热板冷却墨水腔依靠毛细
热气泡式喷墨技术的实现原理是：在加热脉冲（记录信号）的作用下，喷头上的加热元件温
度积聚上升，使其附近的油墨溶剂汽化生成数量众多的小气泡，在加热时间内气泡体积不断增
加，到一定的程度时，所产生的压力将使油墨从喷嘴喷射出去，最终到达承印物表面,再现图文
间歇式压电喷墨印刷方式（如图4）：米用压电晶体的振动来产生墨滴。压电晶体将压力
脉冲施加在油墨上，当压电产生脉冲时，压电晶体发生变形，形成喷墨的压力，从而形成墨滴,
压电喷墨技术的实现原理是：将许多小的压电陶瓷放置到打印头喷嘴附近，压电晶体在 电
场作用下会发生变形，到一定的程度时，借助于变形所产生的能量将墨水从墨腔挤出，从 喷嘴
静电喷墨技术的实现原理是：在喷墨系统和承印物之间的电场，通过图像信号改变喷嘴 表
面张力的平衡，在静电场吸引力作用下，使墨滴从喷嘴喷射出去，到达承印物表面形成 印迹。
静电喷墨的基本原理如图四所示。由静电喷墨技术产生的墨滴尺寸远远比喷嘴的尺寸 要小，因
热发泡式与微压电式比较:热发泡式喷墨技术在使用过程中会加热墨水，在高温下墨水 很容
易发生化学变化，性质不稳定。所以打出的色彩真实性会受到一定影响。另一方面由于 墨水是
通过气泡喷出的，墨水微粒的方向性与体积大小很不好掌握，打印线条边缘容易参差 不齐，一
定程度上影响了打印质量。微压电式喷墨技术是通过微电压来精确控制墨滴的大小 和浓度使墨
滴在喷出的瞬间无任何星状散点或雾状的扩散。利用电压直接转换原理，实现喷 墨头的常温工；
大大提高头寿命，更可方便使用颜料型墨水，实现以户外为主的应用，整体 耗墨小；速度方面
① 与连续式喷墨印刷相比，间歇式设备的简单紧凑，采用这一工作原理的设备成本底可
② 由于间歇式不需要墨水循环系统，从而省去了连续喷墨印刷设备所必须的墨水加压泵
③ 间歇式的输出速度受到喷射惯量的限制。为了提高输出速度可采用增加喷嘴数量来解
目前流行的是间歇式打印技术，它又分为“热泡式”和“压电式”两种，HP （惠普）、 Canon
（佳能）公司均采用热泡式结构，这两家大公司在喷墨技术上竞争很激烈，HP 称其 喷墨技术是
注射器原理的启发而发明的。实际上，这两种技术的原理相同，基本原理都是 利用电阻迅速加
热喷墨头，使喷墨头内的墨水汽化产生气泡，气泡膨胀将墨水喷出喷嘴，墨 滴将以每秒 3000
至 6200 点的速度喷射在纸上，当喷头与纸的距离很少时，便可很精确 地表现在纸上，形成所
需要的图案。而Epson （爱普生）使用的是另外一种技术，称之为 “压电式”,这是采用多层压电
结构（MACH）的技术，在存储及激发墨水喷出的气室结构 及电流脉冲电阻高温引发墨水变化
方面取得了很大的成功，使喷力更大，喷速更快，打印的 图像更为精细，即使放大数倍仍然非
常紧密而且规则，由于喷头的特殊性使得喷头的使用寿 命长，可做成永久性喷头，当墨水用完
后，只需要换墨水盒即可。Epson 表示，加热方式 在黑白打印时代还可以，到了彩色打印时候
就成问题了，因为墨水在温度变化的时候化学特 性会发生变化，所以色彩稳定性差，而多层压
电打印就没有这个问题，喷嘴可以做得很小， 而且墨水喷射的速度更快，提高了打印速度和打
喷墨印刷的发展以及应用喷墨印刷已经成熟了吗？它将朝着哪个方向发展?这是人们 经常谈
论的两个问题。如何来衡量一项技术是否成熟？如果用大众消费性（如电视）来衡量, 那么很清
楚，桌上喷墨打印机已经满足了这个标准。但如果从它何时才能在效率和灵敏性方 面超过其前
喷墨印刷已经成熟了，但它仍很年轻，还有许多发展潜力。虽然它还比不上胶印，但在 商
业市场中喷墨印刷所占的比例已经非常大，而且还在不断迅速地增长。它现在所需要的是 在未
来发展方面有一个正确的线路图，并向适合它的市场去突破。喷墨印刷是XAAR公司 运作的一
个主要市场领域。这一技术被认为是一种强大的和切实可行的工业与商业技术，可 以为印刷公
司提供主要的和附加的营业流水收入。它享有众多的和不断增长的客户群及支持 者。在质量和
速度等方面，它已经达到甚至超过了它的竞争者。此外，它还吸引了市场的注 意力，在宽幅及
数码按需喷墨印刷的发展趋势:喷墨技术将朝着哪个方向发展？相信喷墨技术正处于其 发展
阶段中的一个激动人心之处。灰度作为喷墨技术的引入，已经并且将继续改善喷墨印刷 的质量
和速度，帮助喷墨印刷进入新的市场应用领域。在考虑喷墨印刷的多功能性及未来发 展时，有
一个关键因素是应当记住的，即它具有明显的优势，它是真正直接的、非接触式的 数码按需印
刷过程。这意味着它的基本局限性是极其小的，尤其是就承印材料方面而言，不 管是硬性的还
是软性的、吸收性好的还是差的、表面平滑的还是粗糙的，都可以采用各种性 能的印墨进行喷
印，而且还可以根据需要进行可变数据印刷。这使得喷墨印刷对于不断增长 的工业印刷领域米
说，是一个完美的技术。显而易见，这就是它的未来，正如我们每天所能 见到的。在一个全球
竞争的环境中，广告客户、大超市、制药公司、大企业等等，都试图在 其所提供的产品和服务
方面、在满足交货日期方面，以及在所达到的质量方面，都更具有创 造性。而要想达到这些，
印刷方式就必须做到比之以往更加吸引眼球、更加令人兴奋、更加 迅速、更加富有创造性、更
目前，包装及工业印刷领域，包括印刷壁纸、瓦楞纸等外包装箱、纺织品、陶瓷、玻璃、
塑胶等，以及二维条形码、彩色条形码、磁性码和光学码印刷等，正不断地在低印数、低成 本、
快周转、多种承印材料兼容性及可变信息选择等各方面，从数码按需喷墨印刷、尤其是 灰度技
术的应用中获益。按需喷墨印刷今天已在大幅面海报与广告条幅印刷市场、文件资料 印刷市场、
织物印花市场，以及陶瓷装饰等印刷领域得到了广泛的应用，并正在迅速广泛地 进入包装及工
数字喷印系统的一大特点，就是可以方便地添加到包装生产流水线中而不中断生产过 程，
其稳定可靠的质量又使得产品包装看上去更加美观。从二次包装（如在包装箱上喷印条 形码），
到直接在产品上喷印全色彩图像，按需喷墨印刷技术正在向传统印刷方式发起全面 挑战。采用
按需喷墨技术的新一代平台式喷墨印刷机已经面世，只要将折叠纸盒等待印物品 放在平台上，
就可以开始喷印。无论承印物的表面是粗糙的还是光滑的，印墨都能按需达到 承印物的表面，
即使是瓦楞纸箱也可以印刷得非常精美漂亮，而且它还特别适合可变图文 信息、以及短版活的
通过灰度技术所获得的多重突破，也使得喷墨印刷进入了传统上极为专门和特殊的市 场领
域。如XAAR 公司生产的灰度喷印头，具有8 级灰度和900dpi 以上的机敏分辨率，能 以快速
连续的方式从同一喷嘴喷射出多重墨滴，而不是像双态方式那样喷出单一墨滴。这不 仅可以获
得更大的分辨率，而且还减少了所谓“卫星效果”，即单一滴墨引起的涂污现象。 加之这种技术
能以较少的像素产生较高分辨率的图像,同此，通过墨滴大小的改变而使喷墨 量精确地适合各种
承印材料，在提高印刷质量的同时也提高了印刷速度。由于喷墨印刷技术 的真正多功能性，它
可以应用的领域正在不断扩大。数码按需喷墨这一喷墨打印技术的印头 研制样品，甚至已经可
以用于非传统印艺市场，如印刷电子业。这一领域中新兴塑胶电子器 材的生产，在很大程度上
依赖于喷墨印刷。由于其达到的质量和微精度，以及可以喷射各种 不同液流的多功能性，喷墨
在较早应用的市场领域中，喷墨印刷无疑已经成熟了。但相对于尚未应用的领域，以及 传
统的主流印刷市场，喷墨印刷还需要跨越一些障碍。这些障碍仍与质量、速度和可靠性有 关。
但数码按需喷墨技术在这些方面取得进一步的突破是必然的。与其他相对较为新兴的技 术与革
新一样，喷墨印刷也遭遇到了一些反对者和怀疑者。在某些领域，它作为一种可靠的 工业及商
按需喷墨技术相对于连续喷墨技术而言，虽然速度较慢，但拥有质量更佳、应用领域更 广
的优势，同时，随着技术的完善与成熟，喷印速度稳步提升，业内对按需喷墨打印技术的 认可
Silicon MEMS 技术、采用压电按需喷墨打印头及单纸路喷墨打印设备的原型机。基 于MEMS
技术的打印头产品提供对喷嘴形状更精密的控制，和更精密地控制硅晶片上绝对 位置，允许在
更远的喷射距离上保持更高的液滴落点精度。坚固耐用的硅结构使操作更加可 靠，以及使用寿
命更加长久，所有这些都是制造新型打印机和开辟新的应用领域所要求的属 性。值得关注的还
VL2000 在保持与现有Versamark VT3000 相同速度的同时，彩色图 像品质获得大幅提升。
结论：按需喷墨印刷将成为最新发展的代表，且其应用领域极其宽广。同时喷墨印刷技 术
同其他技术的联合以及全数字化工作流程正悄然兴起。引起了相关行业的极大兴趣。从 2004 年
Drupa展览会开始，喷墨技术就跻身于印刷技术前沿行列，在不久的将来，喷墨印 刷技术必将渗
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