認識噴墨印表機

印表機技術簡介 目前市面上的印表機大致可分為: 點矩陣式(Dot Matrix Printer) 噴墨式(Ink Jet Printer) 雷射式(Laser Printer) 熱昇華式

點矩陣印表機簡介 點矩陣印表機的運作原理是以印字頭撞針打擊色帶再將墨點印在報表紙上。 而撞針數愈多,代表所印出的印點愈緊密,印出的字或圖形就越平滑。 目前在規格上8針,9針和24針三種。

點矩陣印表機的現況 實際上,市面上僅存24針的印表機還在販售,在發展中期,曾出現過彩色(4色帶-64色階)的點矩陣印表機,稍後又出現色匣式和色帶式列印速度之爭。(右圖為富士通-色匣式設計,左圖為EPSON LQ-色帶式設計)

噴墨式印表機簡介 由於點矩陣印表機的針點大小固定,又無法控制濃淡,因此新一代的印表技術取而代之—即噴墨式印表機。事實上,噴墨技術早在1960年代就有人提出,但遲至1976年第一部商業化噴墨印表機才誕生在IBM(IBM-4640型)。

噴墨式印表機的沿革 原始的IBM 4640型採用歐洲瑞典路德工業技術學院的教授Hertz和他的同僚所開發,稱之為『連續式噴墨技術』。 但此一技術幾乎是用『滴』的方式將墨點印到紙上,在現實中毫無實用價值。

連續式噴墨印表機的發展 拜研究重心轉移之賜,西門子科技的三位研者Zoltan,Kyser和Sears在同年研發成『壓電式』墨點控制技術(EPSON技術的前身),並將其運用在Seimens PT-80(1978年量產),成為第一部具有商業價值的噴墨印表機。

氣泡式噴墨印表機的出現 1979年日本佳能的兩位先驅研究員Endo和Hara成功的推出『Bubble Jet-氣泡式噴墨技術』。

氣泡式噴墨印表機技術 此一技術利用熱點元件在墨水艙中,瞬間加熱產生氣泡形成壓力,從而墨水自噴嘴噴出。接著再利用墨水本身的物理性質冷卻熱點使氣泡消褪,藉此達到控制墨點進出與大小之雙重目的。

氣泡式噴墨印表頭示意圖

熱氣泡式噴墨印表頭

噴墨展現的魅力 噴嘴可將墨滴噴在頁面上的任何地方,精確度約達1/4000公分,它所產生的墨點只有人髮橫截面的1/10~1/4,而且可以排得非常緊密,若使用高品質紙張,解析度可達到4800×1200dpi(每英吋的墨點數)。 噴墨印表頭在小於6.5平方公分的空間裡大概有360~600個噴嘴,每個噴嘴都有獨立的通道供應墨水,並且各自都由獨立的加熱電阻器或壓電片來驅動,一秒鐘可以噴射好幾千次。

具體的微基電系統 來看看噴墨印表機的內部吧,機器內部的基本零件都是機械式的:有個步進馬達控制傳動帶的運轉,讓噴墨印表頭組件在頁面上來回移動,這個組件裡也包含墨水匣;控制列印內容的指令,則由一條隨組件移動而左右彎折的排線負責傳送,可說是具體的微機電系統(MEMS) 。

三大印表機廠商技術比較 EPSON的壓電式印表機組件含有一個固定的噴墨印表頭,墨水匣只用來供應墨水。對噴墨印表頭的壓電片充電,則壓電片會前後振動,將墨滴從微小的噴嘴推出去。 如果是Canon、HP的熱噴墨式印表機,或稱氣泡式噴墨印表機,則噴墨印表頭是和墨水匣整合在一起的,因此墨水匣就包含了全部的微型技術和一個積體電路 。

三大印表機廠商競技過程(一) 儘管 Bubble Jet 的技術大好，讓最早開發出壓電式噴墨技術的西門子滿不是滋味，只好賤價出售這個技術給其他有興趣的公司。包括多家知名的歐美公司如：Philips, Topaz ; 日本公司如: Brother等...，都曾擁有此類技術，可惜都玩不出什麼名堂就放棄了！只有 EPSON 是唯一用功最勤，堅持到最後 。

三大印表機廠商競技過程(二) 其中泰半的原因是 EPSON 早就洞悉『氣泡式』的兩大缺點：列印速度和解析度。這兩大元兇，嚴重的阻礙了氣泡式向高解析度和快速列印發展的實力，而壓電式的主要技術在由利用墨水夾下之壓電元件振動產生壓力，使墨水噴出，正好可以克服這種缺點。

三大印表機廠商競技過程(三) 但在當時EPSON本身也很苦惱，因為此刻的半導體技術尚無法生產出既便宜又耐用的『壓電式』噴墨頭。期間還需應付其他日本公司： NEC和Matsushita 所開發的『靜電式』噴墨技術的夾殺。

三大印表機廠商競技過程(四) EPSON列印部門只能靠『點矩陣』印表機的銷售勉強維持住業績。所幸，堅持是有代價的。90年初期兩項革命性技術的突破，使得EPSON製造『壓電式』噴墨頭的成本大幅降低，可靠度達8千萬張以上的噴墨頭被製造出來。另一項則是EPSON自己所發展的 Piezo(針點壓電噴墨技術)。

EPSON 獨家 Micro Piezo (微針點壓電噴墨技術) 1 EPSON在這個領域裡的淺心研究，讓它快速包辦兩種全新的壓電技術：偏向式（Bend-mode)和推拉式(Push-mode)兩個新專利。這個新技術也適時應用在 EPSON新機上，1993年 EPSON 首推 Stylus 800 改良推拉壓電式噴墨印表機直接衝擊市場超強 Canon和HP的佔有率。

EPSON 獨家 Micro Piezo (微針點壓電噴墨技術) 2 1994年 EPSON再接再厲推出 Stylus Color 系列（使用三色墨水夾）以及 1995年真正適合彩色列印 Color Stylus II 系列（四色墨水夾），而這時候的EPSON已經擁有與同等於Canon 的64噴嘴（nozzle）的製造技術。

EPSON 獨家 Micro Piezo (微針點壓電噴墨技術)3 到了 1997年 EPSON更一口氣推出 Color Stylus 400, 600和 800 一系列使用偏向壓電技術的噴墨印表機。Color Stylus 800 更以雙噴墨頭 128-nozzle 黑色和 192-nozzle 彩色 (CMY)，拿下當年列印速度和解析度雙料冠軍。

EPSON 獨家 Micro Piezo (微針點壓電噴墨技術)4 此後EPSON更利用晶體的導電性發展出微針點壓電噴墨技術（Micro Piezo)：有效的利用晶體通電時膨脹，通電停止時拉回，以多層壓電板穩定控制電壓於晶體上。則可對墨點本身的濃度、大小精準掌控，達到1440dpi的驚人境界。

EPSON 獨家 Micro Piezo (微針點壓電噴墨技術)5 相較於氣泡式噴墨法，因加熱產生的氣泡中可能的雜質和加熱、噴射再冷卻的動作本身的反應速度也不及電壓變化來得快。不管就速度或是精細度來說，氣泡式技術已到了瓶頸，而『壓電式』才正要開始。

『靜電式噴墨技術』(Electrostatic Dispersion) 1 主要是由三家包括NEC在內的日本公司所共同研發的，其目的在希望能夠另闢蹊徑，生產出不一樣的噴墨印表機。  

『靜電式噴墨技術』(Electrostatic Dispersion) 2 其墨水仍是由加壓管口噴出，但管孔較『壓電式』的更為纖細，噴出後的墨滴會自動分解成一顆顆的極小墨珠，在使這些細小的墨珠經過相同電極的帶電環時，由於這些墨珠相當微小，會因為同性電荷相斥的緣故，導致這些帶電的墨珠再度分散成墨霧，墨霧會因揮發作用快速的消散於空氣之中。反之，不帶電的印墨就不會分散而附著於紙上。

『靜電式噴墨技術』(Electrostatic Dispersion)3 以靜電拉引力而噴墨，在噴孔處的印墨會形成凸出的半月型，再以一電極板併列之。凸出印墨具有表面張力，會受到電極板上的高壓電伏所吸引，進而被破壞。之後，墨滴就會被靜電力拉出來，這些墨滴都帶有電荷，可以向水平或垂直方向位移。

HP DeskJet 610C 4色分色噴墨設計1 HP可說是最早發現這個『氣泡式』和『壓電式』技術逆轉的廠商，儘管時機不利，卻被HP看出彩色市場的可乘之機！受全球e化的激勵，電腦設備的處理能力越來越強。傳統影像圖檔可用的色階也越來越豐富，從早期的EGA 16色，VGA 256色到現在的True Color 1677萬色等...。不論影像色彩在電腦螢幕上進展的多麼快速，印表機始終就只有那四個顏色CMYK。

HP DeskJet 610C 4色分色噴墨設計2 HP現在明白，單靠解析度強，充其量在黑白影像的清晰度上會有不錯的表現。但來到了彩色世界，dpi值大，不代表所印出的品質會比較好。相對的，反倒是顏色多，濃淡控制能力強的系統，比較可以列印出與真實影像色彩相近的色調。以此理論為基礎，HP發展出獨特的色階噴墨技術！ 。

HP DeskJet 610C 4色分色噴墨設計3 簡單的說，色階技術是一種可以讓噴墨印表機對所噴出的墨點具有多重色彩變化能力的技術。這包括使用六色墨水系列，在四色(CMYK)外再加進了淡洋紅與淡藍這兩種中間色，使每個墨點所能表現出的更多的顏色變化（ 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 32 種），減少使用半色調模擬的缺點，提升列印品質。

Lexmark的崛起1 Lexmark的前身是IBM的OEM部門，負責代理製造，銷售電腦器材和周邊。1991年正式獨立，發展自身的業務。由於，長期接觸電腦周邊相關事務自成立開始就藉助獨立研發和OEM代工外製設計印表機等...。不同於三大，Lexmark 是第一個引進雷射光切割技術來製造噴墨頭的印表機廠商。

有別於一般傳統生產方式，需要組合墨水導管和噴墨孔是兩個不同的流程。EXCIMER雷射切割技術可以製作出一體成型的噴墨頭而無需二次加工。 Lexmark的崛起2 有別於一般傳統生產方式，需要組合墨水導管和噴墨孔是兩個不同的流程。EXCIMER雷射切割技術可以製作出一體成型的噴墨頭而無需二次加工。

Lexmark的崛起3 EXCIMER氬（ARGON）/氟（FLUMRINE）雷射切割技術並非全新的技術，其早在1979年便開發出來，被用以蝕刻半導體的積體電路上。 因為其特性可以放出的足夠的能量切開連結的分子，但卻不會釋出熱能，所以被切割的邊緣非常平直、光滑。

Lexmark的崛起4 1996年Lexmark利用此一技術推出全世界第一台1200 x 1200dpi超高解析度彩色噴墨印表機 Lexmark CJ7000，而其噴墨頭製作成本僅需其他方式的一半開創了低價高品質的市場先驅。