按需喷墨技术

采用按需喷墨技术，只在印刷的图像需要喷墨时，才产生墨滴。墨滴既可以通过热转移（热泡喷墨），又可以通过在喷嘴通道中改变腔体容积（压电喷墨）来产生。包括热泡喷墨和压电喷墨（包括系统参数）两种按需喷墨技术。

⑴热泡喷墨
以简单方式按顺序描述墨滴如何喷射成热泡和如何再次在通道内填充油墨。根据当前热泡喷墨技术，可以实现的墨滴容量大约是23pL，墨滴的频率范围是5～8kHz。分辨率必须与墨滴容量相对应，采用23pL可以获得600dpi的分辨率。根据喷射墨滴放电方向和加热单元的位置来比较喷墨系统的设计，有“侧喷头”和“顶喷头”。

桌面出版或办公环境使用的彩色打印机大都采用热泡喷墨系统。在典型应用中，每色采用一个单独喷墨头，常用的印刷色黑（K)采用一个单独的喷墨头，彩色青、品红、黄采用第二组喷墨头。功能好的系统可以使用600dpi的分辨率，8kHz的墨滴频率以及300喷嘴的单个打印头。为了单独喷嘴的定 位安装，喷嘴排列成阶梯状的几列，以确保期望的分辨率和需要的空间。

⑵压电喷墨
与热泡喷墨不同，压电喷墨是在油墨通道中通过机械置换来产生墨滴的喷射，而不是在喷墨系统内进行加热和汽化。对于小型电子寻址系统，压电陶瓷适合。在电场下，这种材料可改变形状或体积，被称为“切变模式”。采用适当电子控制器的“切变模式”常用于压电喷墨系统。在切变模式工作中，材料的体积保持不变，但几何形状会发生变化。

与热泡喷墨系统不同（一般采用水基型油墨），基于压电喷墨的电子一机械式系统能够高频寻址，并具有适应多种不同油墨配方的突出优点。1990年市场首次推出了应用压电喷墨技术、采用喷嘴阵列的系统。固态热熔墨被加热，并在送到喷墨阵列之前加热液化后转移。根据图像将油墨转移到纸上后，油墨再次冷却并固化。
⑶静电喷墨
在上述按需喷墨系统中，只是通过成像系统来产生墨滴。热泡喷墨系统是通过液体汽化形成气泡的压力，压电喷墨系统则是通过电子控制的墨腔几何形状的机械变形产生墨滴。静电喷墨系统的基本原理是在承印材料和喷墨打印系统之间产生一个电场，通过向喷嘴发送一个基于图像的控制脉冲来产生墨滴。这些脉冲导致墨滴释放，并沿指定路径通过电场到达承印材料。在有关系统的现有技术中，对这些技术的系统发展已经进行了讨论。也可以在有关专利文件中获得相关信息。

采用“泰勒（Taylor)效应”的静电喷墨
从1990年就开始讨论基于泰勒效应的喷墨处理，即在静电场中形成一个由喷嘴喷出的极细液态射流。射流与喷嘴的直径比率大约是1:20。采用合适的喷嘴孔形状，可形成比“泰勒锥”喷嘴孔直径更小的墨流。在喷墨印刷中，此效应的优点是用相对大的喷嘴能产生更小的墨滴，以及每个像素可 印刷更多的灰度值。与图像一致的墨滴通过纸张、喷嘴孔之间的电场以及叠加其上的信号电压来产生。墨滴的体积由控制脉冲持续的时间决定。

与上述过程相关，根据特殊精密机械方式（优化设计喷嘴形状），提出了多种喷嘴阵列设计的思路。现已经达到了大约400um的喷嘴直径和小于1mm的喷嘴间距。通过喷嘴的多列配置，并使每列喷嘴前后之间呈阶梯状，可使喷嘴阵列达到600dpi和更高的分辨率，以及较大的成像宽度。

采用通过热效应改变粘度控制的静电喷墨
1995年，Silverbrook提出了在喷墨印刷系统中采用专门喷嘴控制的思想。在安装有喷嘴板的容器内，液体油墨轻微过压。过压的油墨和喷嘴阵列与承印材料表面之间的电场同与喷嘴边缘相关的液体表面张力保持平衡。所有喷嘴配有环形加热元件，并分别进行控制。喷嘴边缘通过电流脉冲加热，使表面张力变化，则形成成像的墨滴。

发明者将基于这种效应的印刷技术称为LIFT按需喷墨。这个名称是源于以特殊技术和硅基材料为基础，采用高于需要分辨率的大型喷嘴阵列更经济的事实（其描述在专利应用中，其中一些还没有公布）。它可以用于两个方面：每个像素产生多个灰度值，避免印刷中由于单个喷嘴故障而损害质量；喷嘴功能可通过电子控制，在需要时切换到保留的喷嘴。这种处理的突出特点是在高分辨率喷墨印刷中，喷嘴系统的结构相对简单（无管道系统，仅有喷嘴板）。目前正在讨论大规模生产具有60um喷嘴间距和10～20um喷嘴弯月面的喷嘴阵列设计的解决方案。

静电墨雾喷墨
在近的出版物中，出现了关于采用超声波效应生成极小墨滴（墨雾）的。超声波聚焦于喷嘴孔，其结果是表面波在喷嘴出口处射出微小墨滴。转移到纸张上的油墨通过图像信号和采用不同宽带的高频信号叠加组合控制的雾滴数量来形成。微小雾滴形成的3个灰度级。在实验中它可以在300dpi分辨率下产生32个灰度级。必须特别注意使图像元素保持等量的扩大。灰度级由通过雾滴形成的不同数量的小点形成。