喷墨印刷技术的发展趋势

喷墨印刷技术的发展趋势近来随着个人电脑的蓬勃发展，印表机已是一种非常普遍的周边设备，而喷墨式的印表机又仗着它的低价位与丰富的色彩，在市场上造成一股挡不住的热潮，将印表机从公司带到一般家庭；但是各家厂商为了改善其产品的列印品质，都不遗馀力的纷纷发表出属於自己产品的独特技术，本文在探讨喷墨印刷方式的技术概要，以及现在业界的各种新技术对输出品的影响，期能了解目前的发展与未来的发展方向。壹、前言彩色列印在极短的时间内发生了相当大的变化：列印品质提升、价格下滑、工作效率高……等，皆是彩色印表机被家庭、学校，乃至公司行号所广泛采用的主要因素。另一方面随着电脑速度的提升、储存装置的大容量、数位影像科技的成长，以及网路上大量图形的使用，使得现在印表机已不光是用来印一些黑白文字稿、图表、报告等，而是具备多用途，如：照片、T-shirt、月历、海报、贴纸、名片、马克杯等，所以喷墨印表机的色彩稳定、阶调表现、高解析度、与软体的相容性以及喷墨专用材质的开发，都变成是我们不可忽视的品质判断标准。Epson的喷墨技术是以极为细小的墨点6pl，以半色调的方式，在每一英寸喷上1440个墨点，也就是在单位面积（英寸）中产生1440X1440个墨点，造成人眼的错视而形成不同色彩，其每一滴喷出的墨点都是一样大的；而HP的印表机技术可精确的控制墨滴色阶，是在同一位置上控制色墨由不喷或喷一滴到喷十六滴，如此便可造成十七种阶调，而每一色均有十七阶，所以C、M、Y三色共有17X17X17=4913种色阶，以上两种厂牌的色彩形成基本原理大不相同，所以在色彩表现上一定会不同的特性。另外还有多种新技术的发展，如：PPIS（PerfectPictureImageSystem）、微针点压电喷墨技术、真彩转换（AcuPhotoHalftoning）、智慧型调控墨点大小、墨量控制等，都对印表机列印品质提升有很大的帮助。贰、喷墨印刷的发展史传统印刷一直离不开压力转印，要转印就必须要制版，然而制版的成本和时间，无论怎麽进步也都无法满足少量多样的现代印刷趋势，为了找到简易、低成本的印刷方法，於是就往无版、无压力的喷墨印刷发展。谈到现在电脑玩家们的新宠------喷墨印表机，就要追溯到1884年，美国人C.H.Richard在注射器中放入水，压之针端就飞出液滴，若使此飞出液体带电，用电厂控制其落点，就可在纸上形成画像，此称为雾墨印刷。当时因为针、墨有问题，效果不佳，直至1960年才正式进入实用阶段。十年前已将喷墨用於条码加工或产品序号的印刷，喷墨印刷的印纹可变性，增加了序多便利，但是解析度仍然令人失望；直到近五、六年，才在喷墨印刷的品质上突飞猛进，但是碍於数位资料储存设备的容量不足，很难快速普及於一般家庭。近年来由於数位科技的发达，数位相机的进步和储存设备都快速进步，要获得一张高品质的数位图档已非难事，所以要求喷墨印刷品质的电脑使用者越来越多，现在几乎每个家庭里都有一台印表机，而且其中喷墨印表机的占有率就占六成五（1999，6月），可见喷墨的品质与价位已经受大众所接受。叁、喷墨印刷的方式喷墨印刷的方式有20多种之多，但是其基本的原理都是先产生小墨滴，再将之导引至设定的位置上，大致可归纳成连续式和间歇式；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；而间歇式喷墨却只有在印纹部分才产生墨滴。一、连续式喷墨印刷(ContinuousJet)(一)以偏离的墨滴印刷(DeflectedDroptoPrint)墨流经加压喷出、振动、分解成小墨滴後，经过一电场，由於静电作用，小墨滴在飞越此电场後不论荷电与否，均直前飞行。在通过偏离电磁场时，荷电量大的墨滴会受到较强的吸引，而曲折较大的幅度。反之，则偏折较小。而不带电的墨滴将积於集墨沟内回收。(如图一)(二)以不偏离的墨滴印刷(UndeflectedDroptoPrint)和上述的一类很类似，唯一不同在於偏离的电荷被回收，不偏离的电荷反而直行形成印纹。（如图二）(三)不需用的墨滴使之『静电分裂』(ElectrostaticDispersion)墨流仍是加压由管口喷出，但管孔更为纤细，其直径大约在10-15个Microns左右，其管孔细到喷出的墨滴会自动分解成一颗颗的极小墨滴。在使这些细小的墨滴经过同电极的荷电环。由於这些墨滴相当微小，会因为同性电荷相斥的缘故，导致这些荷电的墨滴再度分裂成雾墨，此时它就失去方向性而「不印」。反之，不荷电的印墨就不会分裂而形成印纹。可用作连续调的印刷。（如图三)二、间歇式喷墨印刷(IntermittentJet)(一)以静电拉引(ElectrostaticPull)以静电拉引力而喷墨，在喷孔处的印墨会形成凸出的半月型，再以一电极板并列之，凸出印墨的表面张力，会受到并列电极板上的高电伏所破坏。因而墨滴会被静电力拉引出来，这些墨滴都荷有静电，可向垂直或水平方向偏移，射到设定的位置上或是遮蔽板上回收。（如图四）(二)热气泡式喷墨(ThermalInkJet)将墨水在极短的时间瞬间加热，使在电阻器附近的气体体积膨胀，也会有少量的墨会变成蒸气，将油墨挤压推出喷嘴，使其飞行至纸面上，形成印纹。墨滴喷出後温度随即降低，使油墨室内的温度也迅速将低，在藉由毛细管原理将突出的油墨拉回墨盒内。（如图五）肆、影响喷墨印刷品质的因素一、色彩转换在自然界中，所有的颜色都是由不同波长的光所组合而成。当光透过镜时，我们可以看到各种不同波长光所产生的光谱。『光谱』可称为是一个连续颜色混合的自然现象，但我们却可藉由它来定义颜色的变化，进一步管理我们所需的颜色。在电视、电影和电脑的萤幕上，我们都是用『加色法』的方式来处理颜色的变化。他包含了主要的三种颜色，红、绿、蓝（Red、Green、Blue），也就是我们所熟知的三原色（R、G、B）。所有的颜色都可由这三种不同颜色的光重叠而产生，包括白光也只需要将三种光重叠即可。但对印刷品来说，人的眼睛却是藉由反射光来判定颜色的差异，当看到一张红色的纸，因为光原照在纸上，光谱中的红色光反射，所以知道它是红色的。所以在印刷品上，我们必须使用『减色法』来定义颜色，也就是所谓的C、M、Y（青绿Cyan、洋红Magenta、黄Yellow）三色模型。因为对有色光来说，红、绿、蓝是可以混合出白色光，但使用水彩或颜料作画时，会发觉颜色却会越加越深，红、绿、蓝相加并不是白色。所以利用C、M、Y这三种颜色互补的特性，来创造变化出各种不同颜色。不过由於C、M、Y三色相加并不能混合出纯黑色，所以彩色印表机再把黑色(Black)独立出来，构成一套完整的C、M、Y、K色减法模型，以求更完美的列印品质。彩色列印品质必须要能真实地呈现色彩;加法原理与减法原理是色彩学上两大系统，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的系统(C、M、Y、K)是非常复杂的学问，但是，唯有将色彩精确地转换，乃能获得真实高品质的效果。因此，精准的色彩转换技术是影响列印品质的重要关键。二、解析度对黑白雷射印表机来说，解析度可能是列印品质的关键，但对彩色印表机来说，色阶与解析度却是同等的重要。DPI解析度是DotPerInch的缩写，就是说在l英寸宽度上能印出多少点的意思。以黑白雷射印表机来说，解析度愈高印出来的解析度与色阶点愈细小，列印品质也就愈佳。但对彩色印表机而言，解析度却是指在l英寸的宽度上能印出多少个墨点，而不计较墨点是否重叠。所以对彩色印表机而言有所谓的「真实解析度」与「定址解析度」(如图六)。三、色阶基本上，一个输出影像(image)是由许多点(或称像素pixel)构成，而每一个点是以不同的颜色和明亮度形成这张影像。例如在电视或电脑上的显示器上，可以呈现美丽又鲜的画质，让我们眼睛感觉影像非常逼真。可是电脑显示器上的解析度是640x480或1600x1200，电视的解析度则更低，但由於色彩是采用类比输出方式，利用电压来让控制色彩，使得每一个点都能以连续色阶(全色调)来显示，所以就算解析度比印表机来的低，还是感觉非常自然逼真，所以色阶的重要性也非常的明显，也因此有的印表机改以6色来列印色彩，将原有的C、M、Y、K四色再加上另外浅蓝和浅红两种颜色，这样的作法，好处是混色时不再只有透过原来的C、M、Y、K四色来上色，而是透过六种颜色能让画质更接近连续色阶。图形上的原色数增加，影像也就更加逼真。四、印字头控制墨点是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，所以印字头本身的技术非常主要，而左右印字头的便是喷墨的技术和印表机悬臂齿轮、传动皮带的精密度。五、墨水印墨可分为染料型（DyeType）和颜料型（PigmentType）两种，染料型墨水之色饱和度较好，但是耐水性不佳；而颜料型墨水之色饱和度虽不及染料型，但耐水性佳。目前喷墨墨水以染料型墨水居多，例如Epson和Canon的C、M、Y、K四色全用染料型墨水。喷墨印表机的墨水必须有足够的表面张力，以防止喷出时墨水溅射出去。另外墨水也必须具备快乾性，以防止在纸张上晕开，因此，墨水本身也是影响列印品质的因素之一。六、被印物材质所有列印的呈现与使用的纸材有重要的关连，就如同我们去相馆冲洗照片一般．在不同的相纸上，我们可以获得不同的效果。以喷墨印表机而言，因为每一种纸材使用的纸张纤维不同，所以对墨水吸附的能力也不同，当然，呈现的效果也不同。光面的相片品质当然以相片纸的呈现方式最好；而一般的文件则采用普通纸或喷墨专用纸列印即可。伍、目前各厂牌所发展的新技术一、HP公司的技术HP的色阶喷墨技术与一般彩色喷墨印表机标榜dpi解析度的喷墨技术不同的是，HPDeskJet多色阶彩色喷墨印表机所使用的，是HP独家发展的色阶喷墨技术，简单的说，色阶技术足一种让喷墨印表机所喷出的墨点具有多重色彩变化能力的技术，这意味着HP的多色阶彩色喷墨印表机，不需要使用太多的半色调混色技术，就可以达成重现相片自然色彩的能力，所以颜色更自然、准确，列印相片时效果尤其明显（一）列印品质的关键之一：「色阶能力」其实影响印表机彩色列印品质的关键，除了提高列印解析度之外，色阶能力的表现也足不容忽视，最近各家印表机厂商纷纷推出所调的六色喷墨印表机，并号称是「相片机种」，六色印表机比四色印表机更能表现出接近相片的列印效果，关键就在『颜色的表现能力』。六色印表机比四色印表机多了淡洋红与淡蓝这两种中间色，即使颜色还是只有喷和不喷两种变化，但足每个墨点所能表现出的颜色变化就有2x2x2x2x2=32种，如此减少了半色调模拟的缺点，列印品质自然大大提升。独特的色阶喷墨技术Hp的色阶喷墨技术，就是为了提升印表机的色阶表现能力所研发的一种技术，使用这种技术的印表机，每一色喷头，可以有多阶的层次变化，而且可以相互混色在同一墨点上，每个颜色互相的层次乘幕可以产生的颜色变化，目前HP较高阶的机种，所采用的色阶喷墨技术，称作PhotoREtII，二代相片丽彩科技，这种技术让C、M、Y三色墨水各可以有从不喷到喷16滴共17种变化，相互乘幂下可以达到4913的高色阶数，这表示使用PhotoREtII二代相片丽彩科技的HP印表机，在单一墨点上可以有4913种颜色变化。而且不需使用高dpi技术，电脑的处理速度更快(尤其在有MMX功能的电脑上)，最能表现相片的连续色调，纸张的适用性也更广。这种做法，让彩色喷墨印表机不需要依靠太多的半色调混色，所以不会有画质劣化的顾虑，而列印的效果也比传统印表机来得更逼真，更接近相片。（二）普通纸上印出相片品质为了达成多色阶喷墨技术的要求，墨水喷头必须要有精密控制墨滴的能力，才能够控制颜色的层次与混合。如此一来，印表机不会『毫无节制』的喷出墨水，能够有效节省墨水。这对於一般人最常用到的普通影印纸列印非常有帮助，因为精密控制墨水喷量，墨水就不容易渗透到普通纸的里层，自然不容易晕开造成毛边，这也是HPDeskJet喷墨即表机在普通影印纸上效果佳的最大原因。(三)sRGB色彩管理标准此为HP和Microsoft共同制订的色彩管理标准，能有效改善输入端与输出端的色彩准确度，使得不同硬体间也能有色彩几乎