浅谈喷墨印刷基本理论及其质量控制

    【集萃网观察】一、喷墨印刷的成像机理

    1.喷墨成像系统的组成

    喷墨成像系统主要由喷嘴、墨棒、充电系统、偏转器、回收槽、受像介质和必要的传动控制系统构成。喷头和受像介质之间处于非接触状态，喷头喷射出的细小墨滴直接附着在承印物上，形成可视影像。喷墨印刷的分类方式，如图一所示。

    2.喷墨成像方式及其成像机理

    喷墨印刷方式有很多种，其基本原理都是将电子计算机存储的图文信息先输入到喷墨印刷机，再通过特殊的装置，在电子计算机的控制下，由喷嘴向承印物表面喷射雾状的墨滴，根据电荷效应在承印物表面直接成像，成为最终的印刷品。按照喷墨系统分类，包括连续式喷墨系统和间歇式喷墨系统。

    连续喷墨包括二值偏转喷墨系统和多值偏转喷墨系统两种类型。在二值偏转处理中，墨滴处于两种充电状态，充电的墨滴被电场偏转，未充电的墨滴转移到承印物上。在多值偏转中，不同的墨滴接受不同的电荷，产生不同的偏转，转移到承印材料的不同位置。如图二所示。

    在间歇式喷墨印刷系统中，最常用的主要包括热泡喷墨印刷、压电喷墨印刷以及静电喷墨印刷三种。其成像原理如图三所示。

    在热泡喷墨印刷过程中，通过加热使得油墨蒸发，使一定量的油墨从喷嘴中射出并在施加压力下形成气泡，进而转移到承印物上。

    在压电喷墨系统中，通过墨腔内压力效应造成的体积变化产生墨滴，并导致墨滴从喷嘴系统中射出，转移到承印物上。

    在静电喷墨印刷过程中，喷墨系统和印刷表面之间存在电场，通过电场和控制脉冲，油墨从喷嘴分离，并释放油墨到承印物来得到印刷图文。

 二、影响喷墨印刷品质量的因素

    喷墨印刷在快速发展的过程中，不可避免地受到了一些因素的制约，目前影响喷墨印刷品质的因素主要有以下几个方面：

    1.色彩转换

    对印刷品来说，人的眼睛都是由反射光来判定颜色的差异，当看到一张红色的纸，因为光源照在纸上，光谱中的红色光被反射，所以知道它是红色的。然而，在印刷品上，我们必须使用减色法来定义颜色，也就是所谓的C、M、Y三色模型。如何将光源系统的色彩（R、G、B）精确地转换为喷墨或是印刷系统的色彩（C、M、Y、K）是影响印刷品质的关键。

    2.解析度

    所谓解析度（DotPerInch）是指在一英寸的宽度上所印墨点的数量.由于喷墨印刷中，黑墨是独立的，不是通过Y、M、C三色油墨的叠印得到的，所以解析度成了决定黑白印刷机印品质量的关键。而对于彩色印刷机而言，由于是多色叠印，它不计较墨点是否重叠。因此出现了所谓的真实解析度与定址解析度。如图四所示。

    3.色阶

    印刷输出的图像和影像由许多具有不同颜色和明亮度的点（或称像素Pixel）构成。

    每一个像素点都有各自的颜色和明亮程度。由于色彩是采用类比输出方式，利用电压控制色彩，使得每一个点都能以连续色阶（全色调）来显示。因此，即便解析度比较低，输出的图像还是感觉非常自然逼真。所以，色阶对于输出的图像和影像而言非常重要。目前的喷墨印刷技术可以精确地控制墨滴的色阶，在同一位置控制色墨由不喷到喷1滴直至喷16滴，从而控制输出图像的色阶。

    4.印字头控制

    墨点经由喷嘴喷至纸张上，一般而言，喷嘴与印字头是做在一起的。然而，喷墨技术、印刷机悬臂齿轮和传动皮带的精密度是决定印字头质量的主要因素。

    5.墨水

    喷墨印刷一般使用无毒的水性油墨，通常是油基或石蜡基的，这两类油墨在喷嘴中不会变干，但可被喷印表面吸收。另外，墨水也必须具备快干性，以防止在纸张上晕开，因此，墨水本身也是影响印刷质量的因素之一。

    6.承印物材质

    油墨到达承印物上以后，由于不同的纸张的内部结构不同，以及表面涂布不同，所以油墨在纸张表面的渗透吸附不同，就会造成印品上颜色的饱和度和色域空间不同。通常来说，在相同的打印环境下，表面涂层比较光滑的纸张喷墨印刷效果较好，许多研究学者已经通过实验证明了这一点。

 三、喷墨印刷质量的检验与控制

    喷墨印刷因采用墨水来复制原稿的颜色和层次变化，对墨水的黏度和流动性往往有很高的要求，而喷嘴在使用一段时间后，由于温度的变化使油墨组成发生变化而出现凝聚现象，以及空气中的灰尘、粉尘等都会导致喷嘴的堵塞现象。此外，随机式喷墨数字印刷技术通常是利用打印头的往复运动和纸张沿印刷方向的直线运动组合来复制对象。因此，喷墨数字印刷除需要解决其他彩色数字印刷要解决的问题外，还需解决喷嘴堵塞和打印头的校正问题，利用EPSON公司提出的措施可以很好地解决喷嘴检查和打印头校正。

    1.喷嘴检查

    通过打印喷嘴检查图检查各种颜色，查找所有颜色的打印墨水是否有墨点丢失的情况发生。下面给出的操作方法虽然是针对EPSONSTYLUSPRO7000彩色喷墨打印机而言的，但对其他喷墨打印机的处理方法可参照执行。

    喷嘴检查的操作步骤为：①装入打印纸。②在方式选择模式下，按下方式选择按键，直到LCD面板上出现TESTPRNTMENU（测试打印菜单）。③按下项目按键，出现NOZZLECHECK=PRINT。④按回车键。

    打印出来的喷嘴检查图如图五所示，图中的一系列斜线称为测试线，分为两组，线条粗细没有区别，只是线条深浅不同。喷墨打印机有多少种墨水，就会有多少根线条被打印出来。利用这些测试线可检查出哪一种墨水的喷嘴被堵塞，并决定是否需要清洗打印头。

    如果在喷嘴检查图的测试线中发现某些线段丢失，说明需要清洗打印头了。按下控制面板上的清洗键并保持3秒钟以上，也可通过软件中的EPSON打印机应用工具中的打印头清洗应用工具进行清洗。注意，在开始打印图像前一定要确认喷嘴检查图是完整的，否则会影响打印的质量。

    2.打印头校准

    在打印过程中，如果打印头出现了偏位的情况，则打印出来的线条、图形轮廓、文字边缘均将是不连续的和不光滑的，图像内容也会错位，且打印头的偏位误差会累积起来，严重影响打印质量。因此，打印头校准是保证页面对象准确复制的基础。

    以EPSON喷墨打印机为例，打印头校准的一般流程是：装入打印纸；必要时需设定打印纸厚度；打印校准图案（全部或单个）；对每个校准图案找到间隙最小的线组并注册这一号码。

    校准打印头的操作步骤为：①将打印纸装入打印机。

    ②在方式选择模式中按下方式选择键直到LCD面板上显示HeadAlignmentMenu。

    ③按下项目键，LCD上出现PAPERTHICK=STD。如果想要在EPSON提供的记录介质（纸张）上打印，就让此设定保持为STD；如果想要在非EPSON提供的介质（纸张）上打印，可通过按“+”或“-”键，这将以0.1毫米的增量输入纸张厚度。

    ④按下回车键登录用户信息，ADJUST.PATT.=ALL信息出现。

    ⑤如果希望打印所有的调整图案，按下回车键；如果想打印单个调整图案，则按下“+”或“一”键，直到出现想调整的图案号（#1，#2，#3…），然后再按回车键。打印机开始打印全部或所选的调整图案。图六给出了#1～#7校正图案。

    ⑥打印完成后，会显示图案号与当前的线组号，例如#1=4。如果打印出来的所有线组中没有一组线条是对齐的，说明打印头校正仍需进行，但应选择间隙最小的线组打印，直至某一线组的线条对齐，打印头校正过程才算完成。此后，可按下“+”或“-”键以显示该线组的编号。如果打印结果中线组4的间隙最小，说明打印头校准结束，可按下暂停键退出方式选择模式。

    ⑦按下回车键登录该线组编号，下一个图案编号出现，然后重复第⑥步。

    ⑧设定图案后，按下暂停键返回READY（就绪）状态，决定是否需要继续进行打印头校准，直至某一线组的线条间隙最小。