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

當單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，圖文印藝的應用讓人生出無限遐想。然而為滿足高墨水覆蓋率、高彩色應用的需求，打印頭必須提供更高的分辨率和精準性。要實現(xiàn)“高分辨率+高精準性”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)對此展開討論。

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為按需噴墨（DOD）技術(shù)，因為此類打印頭僅在需要時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）來產(chǎn)生壓力脈沖，推動墨滴噴射。

連續(xù)噴墨（CIJ）式打印頭在打印頭中連續(xù)循環(huán)墨水。當墨水離開噴嘴時，墨水流被分開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。

資料來源：柯達

但是請勿將有獨特的連續(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，這個特征對于熱敏打印頭尤為重要。對于按需噴墨打印頭來說，該功能是一個相對較新且復雜的功能，然而對于連續(xù)噴墨打印頭來說卻是與生俱來的固有功能。

所有以上打印頭技術(shù)都隨著時間的推移而演變，通過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)型噴墨打印機的主要應用領(lǐng)域是單色的消費者傳播，而300 dpi的分辨率足以滿足大多數(shù)此類應用的要求。隨著噴墨技術(shù)在解決更具挑戰(zhàn)性的應用方面取得進展，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動引起的風向變化的影響。當原始墨滴分離出一條長尾巴時，該長尾就會在原始墨滴之后接觸承印物并分裂成“衛(wèi)星狀”墨滴，導致出現(xiàn)模糊現(xiàn)象。

實例：在較長拋射距離下，壓電式打印頭會降低噴墨精度，同時增加衛(wèi)星墨滴數(shù)量。

資料來源：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。此時為支持自動化功能（如不間斷收卷和拼接），就需要有額外的設(shè)備來抬升打印頭，以防止損壞打印頭。

雖然在評估文本的打印質(zhì)量時，高分辨率是首要考慮因素，但在優(yōu)化圖像（尤其是攝影類圖像）時，高灰度或高每點位數(shù)（bit per dot）卻是至關(guān)重要的。二進制打印頭在誤差擴散算法的輔助下可改變固定大小的點的位置，以匹配攝影圖像的密度變化。對于單一點大小，除非點尺寸極端小，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“動態(tài)按需噴墨”技術(shù)來應對這一挑戰(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，這會犧牲產(chǎn)能。出于這個原因，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放在同一個打印頭中，惠普在其HDNA熱敏打印頭中就是采用的該制造工藝。當所有噴嘴都在運行時，灰度復制就會表現(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)化圖像復制的第三種方法是通過提供極小的墨滴并將多個墨滴準確地輸送到同一點以創(chuàng)建更大的點。這種方法需要用到等同于連續(xù)噴墨打印頭特有的點火頻率和速度。

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產(chǎn)生不合格的打印質(zhì)量。在停機期間對打印頭進行封蓋有助于避免出現(xiàn)該問題，但還有其他方式會導致噴嘴堵塞。如果打印頭本身需要靠近承印物才能打印，就可能會受到在其下方移動的承印物中的灰塵和碎屑的負面影響。一些印刷機制造商添加了聯(lián)機的印刷質(zhì)量系統(tǒng)，使用冗余噴嘴動態(tài)補償可能出現(xiàn)的噴射亂流。然而只需要讓打印頭遠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，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。

為應對打印質(zhì)量挑戰(zhàn)，柯達采取了獨特的解決方案

一直以來，柯達在其技術(shù)迭代中堅持采用連續(xù)噴墨技術(shù)并持之以恒地對其進行優(yōu)化，這在業(yè)界可謂獨一無二。自2008年以來，柯達一直在生產(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。柯達Stream打印頭的打印速度媲美膠印、柔印和凹印，可輕松實現(xiàn)與以上印刷工藝的集成；同時該打印頭還是柯達最高生產(chǎn)率的印刷機——柯達鼎盛6000和鼎盛7000 Turbo的幕后英雄。后者是當今市場上至快的噴墨印刷機，運行速度在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。

柯達數(shù)碼印刷業(yè)務高級副總裁Randy Vandagriff解釋說，柯達的連續(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_可以提供600 dpi、900 dpi和1800 dpi的全像素墨水覆蓋率，而我們在同一頻率下提供不同墨滴尺寸的能力是實現(xiàn)全頁或全像素覆蓋率的不二法門。”

柯達還擁有更新一代的連續(xù)噴墨打印頭——ULTRASTREAM，該技術(shù)的每個噴嘴每秒可輸送超過400,000個墨滴，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）來偏轉(zhuǎn)墨滴?？逻_鼎盛 Ultra 520印刷機使用的就是ULTRASTREAM技術(shù)，即使在銅版紙上也能以高達500英尺/分鐘的速度實現(xiàn)600 x 1800 的高分辨率。Vandagriff指出：“在我們開發(fā)ULTRASTREAM技術(shù)時，始終堅持ULTRASTREAM的設(shè)計要有可擴展性，所以我們能夠降低制造成本。這種可擴展性還使得未來的墨滴頻率能比現(xiàn)在的高出兩倍，接近800 kHz，這意味著我們還有很大的運行空間來提高圖文質(zhì)量、速度和產(chǎn)能?？逻_還展示出多維度密度分辨率的可擴展性，這使得柯達能夠達到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打印頭的另一個特點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)較小墨滴時會出現(xiàn)。

資料來源: 柯達

柯達連續(xù)噴墨技術(shù)各個優(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，可實現(xiàn)精確的灰度打印，還能以最高速度運行，減少噴嘴數(shù)量，減少維護停機時間，并支持更小的顏料顆粒尺寸，同時不需要擔心噴嘴堵塞。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足更苛刻的要求。毫無疑問的是，連續(xù)噴墨打印頭在滿足以上要求上有著與生俱來的優(yōu)勢，而柯達始終堅持不斷改善連續(xù)噴墨打印頭，打造出基于該技術(shù)的平臺戰(zhàn)略，形成了自己獨一無二的優(yōu)勢。