一、概述
喷墨是一个印刷技术的总称。将少量墨转化成墨滴，通过空气到打印介质上（纸张、胶片、塑料容器等）。
喷墨打印机将很精细的，快干了的油墨喷涂在纸上。如点阵型，有7个油墨点被喷到纸张上。因为油墨是必须被喷出，所以它必须比普通油墨要稀。许多喷墨打印机制定用特殊纸张，使墨水不流动，提高印刷质量（大于300dpi ）。用于印刷的纸张，需有光滑的一面。
喷墨技术已经在各个领域实施。喷墨树状图提供了一个图示覆盖了大部分好的印刷技术。
在高技术之后，有些打印机可以打印每分钟超过1000英尺。邮件标签的印刷就是一个很典型的例子使用这样的打印机。这些系统，通常可分为连续式喷墨打印机和加压式喷墨打印机。即使是没有在印刷的时候，油墨也是不断拍出的小水珠。这有助于墨水喷嘴不被干燥的油墨所阻塞。墨水通过静电或磁场的力量被选中和引导到印刷媒介上，来控制墨水在纸张上形成字符。同样的方式，电子束使带点的墨滴在磁场中偏转。在没有印刷的时候，油墨捕捉器，将墨滴回收到墨盒中，以便下次使用。
其它分类为按需供墨，只有在需要的时候才会转化成墨滴。是墨水转变成墨滴并运动的力量，可能是机械能、电能、磁能或热能。
15.1.1 市场
集多种重要印刷特性于一体的能力，成为喷墨打印机市场的吸引力和重要的竞争对手。这些特征包括：颜色，高速度，高分辨率，低成本，非接触，低噪音和能够印刷在各种媒介上。特殊应用领域：工业标志，大格式光栏印刷。
15.2 技术
15.2.1连续喷墨
连续喷墨打印机能够根据墨滴下落的方式进一步分类，通过墨滴下落的方式来引导墨滴印刷在媒介上。通常，只有一小部分墨滴是用来打印的，大多数被定向在一个水槽中，通过泵和过滤器。一个主要的优点是在单位下降时间内，由更大数量的墨滴可以被使用。 15.2.1.1
统一下降是对墨滴应用一个周期性干扰，局部使用电压换能器（详见图2）。墨滴被位于下落点的点位所改变，然后偏离的高电压电子，在充电电压位置打印一个点。
喷墨打印是在一个有小喷嘴或喷孔的腔室内形成有压力的流体。流体喷射本质上是不稳定的，破裂成液滴作为其自然倾向的结果，以尽量减少表面自由能量，是相当于减少表面积。如果没有外力作用的话，自由表面的喷射，它是随机的，墨滴的大小和速度都不相等。通常将压电换能器连接到腔室以一个适当的频率施加一个周期性扰动，以达到形成均匀尺寸和速度的墨滴的目的。
IBM5258就是连续式喷墨多层次偏转打印机！这40个位置可以打印92cps ，分辨率240X240dpi 。喷嘴直径为33μm 。驱动频率为117KHz ，充电电压200V ，偏转电压为3.3KV . 15.2.1.1.1
墨滴在指定的电极周围被打散，下图就是一个简单的示例，墨滴在等效电路中被打散。
15.2.1.2 二次偏转
与上面的操作相同，但是用自动掉下来的油墨进行打印，带点的油墨却被回收，进去一个循环中。主要优势是，复杂的多级偏转，需要弥补墨滴的静电和空气动力学之间的差异。串行字符打印机的主要优势是，需要每一个垂直点位置在一个字符上。
Diconix Dijit-1就是一个例子。拥有64个喷嘴，双重操作分辨率为300X300dpi. 产能为20ppm ，性能同中速激光打印机。
15.2.1.3 非偏转/未偏转的
非偏转，在这项技术中，墨滴分散下降时随机的。一个高充电电压（100V-500V ）创建强大的静电斥力，使得墨滴成扇形散出。改变电压可以影响到墨滴的分散，迎来控制一定数量的墨滴穿过制定孔径到达纸张上，因此密度点的变换由一个模拟网格印刷和浅色调在高电压下产生。低电压用来控制最大印刷密度；在最大电压下，只有几滴能够通过孔。 15.2.1.4 非偏转/偏转的
就像在未被发现的情况下，分散是随机的从而产生了大小各异的墨滴。使用偏转板收集非打印墨滴以提高打印质量。每个打印点可能有超过30个墨滴。
一个产品示例IRIS Graphics 2044，它有一个玻璃毛细管喷嘴，直径为15μm ，由高压泵加压（650psi ）产生一串液滴，速度为每秒1,000,000个。每个打印点包含约30个液滴。四色印刷完成一次没英寸需要通过E 尺寸表（34X44英寸）里240个点，大约需要30分钟。在草图质量为每英寸120个点的纸上，需要约15分钟打印完成。低成本，小规格印刷，IRIS2024,1986年9月被发明，在12分钟内能打印18~24英寸色彩。
15.2.2 (DOD)油墨打印
15.2.2.1 电压增压/液体油墨
需要用到两个基本配置，一个是管式传感器，另一个是平面换能器（详见图7）。在之前，在之前，在喷嘴里，一个圆柱形压电陶瓷元件用于压缩封闭容积产生压力波导致液滴弹射而出。在平面配置一个扁平的压电陶瓷材料的形式，形成一个墨水室的墙。
产品示例Tektronix 4629，拥有40μm 的喷嘴，操作频率为20KHz ，分辨率154dpi. 另一个配置是爱普生的压电压缩技术，详见图8.
产品示例Epson Stylus Pro printrt,由64个回喷嘴和16X3个彩色喷嘴为洋红，青色和黄色。拥有分辨率为720X720双向印刷微粒。
也有压电固墨打印机。这个工作原理和液体墨原理一样，因为打印机工作时“固墨”在两头融化在墨水室。墨水不过是在加载到打印机和凝固在接触印刷媒介时是固体的。这个优势是固体墨水容易补充。产品示例Howtek PixelMaster.拥有32个旋转喷嘴，可以打印四色。工作频率30KHz ，分辨率240X480dpi 。打印效率为每个页面4分钟。
目前大多数高性能喷墨打印机使用压电换能器驱动液体或固体墨水。
15.2.2.2 热喷墨/泡沫喷射
通常被称为泡沫喷射的是日本的佳能，热喷墨的是惠普。当加热一个薄膜电阻引起突然汽化的一小部分墨滴。这取代了流体在墨室下降时弹射通过相邻的孔。详见图9.
要驱动一个液滴，薄膜电阻迅速加热升温，增加了应用程序的电流。典型的脉冲（3~10μsec ）持续时间短，影响传热效果。温度的变化速度超过每秒3000W ℃。加热引起微小的蒸汽泡沫形成。温度进一步增长是靠过热墨水层中的存储热。当泡沫形成一个大枕头块的形状，墨水就喷射到开放的孔里。消耗储存的能量，泡沫开始崩溃，墨水进行补充。 15.2.2.3 热引发
固体油墨和液体油墨的配置已经被开发出来。通过放电将有用的墨水汽化的一个或多个组件。膨胀的气体将一些墨滴粒子推向纸。图10为干火花墨盒，一个电子脉冲在 4~6μsec 约4KV ，然后在400V 时保持火花。图11为液体火花墨盒，电弧汽化墨水并驱动墨水进行喷射，类似于热打印。这类技术所出现的缺点，噪音和问题都跟相关的电弧有关系。
15.2.3 间歇式（静电）
15.2.3.1 未偏转
墨水轻微压力下堆积形成一个凸半月板。喷嘴上电极阀门的高电压（约2KV ）同时控制墨滴克服表面张力和允许一个墨滴通过。额外的电压（约7KV ）进一步加快液滴向印刷表面运动。该方法用于传真记录.(详见图
12)
图12 无偏斜间歇(静电) 喷墨
偏转。液滴用到了上面描述的技术。在垂直和水平方向的变形量由两个正交电极套控制。（详见图13）
图13 间歇喷墨中垂直和水平偏转
15.3 网板印刷
图书和杂志上的图像，连续色调的艺术品都是使用网版印刷，将墨滴转化为同一模式但大小和形状不同。有趣的是找出几个点就能复制一些可辨认的详细图像。
现在大多数的打印机使用点模式而不是完全形成字符，没英寸300个点已成为一种标准，没英寸600个点或更高现在越来越受欢迎。没英寸150点的分辨率，图像反而不清晰。在现实中，信息内容的半色调图像(和它的感知质量) 超越被描述的简单概念。点的大小和形状不同，必须被考虑。
半色调技能提供了一个代替更高分辨率来提高图像质量。但是更高的分辨率增加了成本和复杂性。例如，分辨率加倍，需要两倍数量的喷嘴和相关的驱动程序操作频率加倍，来维护相同的打印速度，内存就需要增加四倍。一个四级网版，在原本的分辨率下，提供类似的图像质量只需要用到内存两次，单不会准确呈现最优秀的详细程度。
同一像素的喷墨印刷不同的光学密度需要三个技术：①液滴体积控制②染料稀释③像素模式技术。
15.3.1 液滴体积控制
对于连续喷墨，如非偏转打印机，充电电极电压可以根据不同控制量的墨水穿过一个空；对偏转二进制系统，可以通过控制墨水的数量下落到一个制定的点，从而用数字改变光斑的尺寸。
对于压电打印机，改变脉冲高度或脉冲宽度可以改变光斑在纸上的尺寸来控制墨滴体积。增加四倍点区域可以实现多种多样的脉冲宽度从10μsec 到50μsec ，NEC 使用了他们微型阀门的设计。佳能通过改变脉冲高度（30~50V）或脉冲宽度（4~15μsec ）改变泡沫喷射设备所喷射的泡沫大小不一的情况。
压电和热喷墨技术只要对装配进行改变也可以做到由光斑尺寸控制墨滴大小。（详见图14）
图14 尺寸控制通过以下方式获得使用的脉冲串脉冲来控制每个像素墨水量
15.3.2 染料稀释
佳能和NEC 还致力于打印机使用染料稀释法，是否能不断增加数量达到一定的灰度。通常染料稀释法结合了调节墨滴体积来生产的混合动力系统。
15.3.3 超像素和其他处理技术
大多数截图设备所能产生的只有一个大小的点。这些打印机能够在高分辨率时模拟网板印刷，通过几个基本图像元素组合在一起，通常叫做像素，以此达到超像素。图15超像素模式用来获取多个强度水平。A.2X2;B.3X3阐明了2X2和3X3超像素如何用来实现多个强度水平。更多的水平是通过定义一个较大的矩阵。灰色调被认为是由于视觉平均发生在几个
黑色素和白色素。
图15 Superpixel模式用于获得多个强度水平。 （一）2X2（二）3X3。
广泛使用一个有序抖动很容易实现技术，连续色调或多层图像转换为一个二进制表示通过比较每个像素强度与一个预定义的值在一个阀值矩阵的元素的重复定期。当一个像素的强度超过了阀值，那么对于该像素就是一个点印刷；如果低于阀值，就没有点印刷。这项简单的技术对于计算机的处理能力和内存要求都不高。
为了减少轮廓线和纹理的可见性，最大化的同时，保留细节，选择适当值的矩阵式很重要的。
误差扩散是通过额外的计算机处理日记技术，进一步增加数量提高音调水平。日记是从一个多层次的形象选定与阀值水平相比。这些值之间的差异（不同权重）将产生一个错误值，然后分发到临近的像素。错误值可能是有用的，也可能是没用的，可以继续传播到其他像素或可能被截断。
15.4 页面描述语言
打印机之间的可移植性允许他们使用一些厂家你的格式输出数据是一个很有吸引力的特点，但是许多打印机之间的差别是很大的。在比特级别，这不是实际来描述期望的结果。因为点阵打印机有不同的分辨率，从低于70dpi 到超过2000dpi.
在可移植的编程语言中，需要更高层次的描述。一个页面描述语言如PostCript 指定需要多少方面的线条，形状，字体和字符打印机，让这个图成为自己的特点。
PostCript 是奥多比公司一个设备独立的编程语言专门针对描述文本和图形。给出一个示例。全套设施大多在这里已经描述，读者需进一步阅读本章的部分。
图16 （a ）源文本 （b ）生成文本
对于其他打印语言，如HP 喷墨和激光打印机，参考实验室手册的HP 打印机500C.
一、概述
喷墨是一个印刷技术的总称。将少量墨转化成墨滴，通过空气到打印介质上（纸张、胶片、塑料容器等）。
喷墨打印机将很精细的，快干了的油墨喷涂在纸上。如点阵型，有7个油墨点被喷到纸张上。因为油墨是必须被喷出，所以它必须比普通油墨要稀。许多喷墨打印机制定用特殊纸张，使墨水不流动，提高印刷质量（大于300dpi ）。用于印刷的纸张，需有光滑的一面。
喷墨技术已经在各个领域实施。喷墨树状图提供了一个图示覆盖了大部分好的印刷技术。
在高技术之后，有些打印机可以打印每分钟超过1000英尺。邮件标签的印刷就是一个很典型的例子使用这样的打印机。这些系统，通常可分为连续式喷墨打印机和加压式喷墨打印机。即使是没有在印刷的时候，油墨也是不断拍出的小水珠。这有助于墨水喷嘴不被干燥的油墨所阻塞。墨水通过静电或磁场的力量被选中和引导到印刷媒介上，来控制墨水在纸张上形成字符。同样的方式，电子束使带点的墨滴在磁场中偏转。在没有印刷的时候，油墨捕捉器，将墨滴回收到墨盒中，以便下次使用。
其它分类为按需供墨，只有在需要的时候才会转化成墨滴。是墨水转变成墨滴并运动的力量，可能是机械能、电能、磁能或热能。
15.1.1 市场
集多种重要印刷特性于一体的能力，成为喷墨打印机市场的吸引力和重要的竞争对手。这些特征包括：颜色，高速度，高分辨率，低成本，非接触，低噪音和能够印刷在各种媒介上。特殊应用领域：工业标志，大格式光栏印刷。
15.2 技术
15.2.1连续喷墨
连续喷墨打印机能够根据墨滴下落的方式进一步分类，通过墨滴下落的方式来引导墨滴印刷在媒介上。通常，只有一小部分墨滴是用来打印的，大多数被定向在一个水槽中，通过泵和过滤器。一个主要的优点是在单位下降时间内，由更大数量的墨滴可以被使用。 15.2.1.1
统一下降是对墨滴应用一个周期性干扰，局部使用电压换能器（详见图2）。墨滴被位于下落点的点位所改变，然后偏离的高电压电子，在充电电压位置打印一个点。
喷墨打印是在一个有小喷嘴或喷孔的腔室内形成有压力的流体。流体喷射本质上是不稳定的，破裂成液滴作为其自然倾向的结果，以尽量减少表面自由能量，是相当于减少表面积。如果没有外力作用的话，自由表面的喷射，它是随机的，墨滴的大小和速度都不相等。通常将压电换能器连接到腔室以一个适当的频率施加一个周期性扰动，以达到形成均匀尺寸和速度的墨滴的目的。
IBM5258就是连续式喷墨多层次偏转打印机！这40个位置可以打印92cps ，分辨率240X240dpi 。喷嘴直径为33μm 。驱动频率为117KHz ，充电电压200V ，偏转电压为3.3KV . 15.2.1.1.1
墨滴在指定的电极周围被打散，下图就是一个简单的示例，墨滴在等效电路中被打散。
15.2.1.2 二次偏转
与上面的操作相同，但是用自动掉下来的油墨进行打印，带点的油墨却被回收，进去一个循环中。主要优势是，复杂的多级偏转，需要弥补墨滴的静电和空气动力学之间的差异。串行字符打印机的主要优势是，需要每一个垂直点位置在一个字符上。
Diconix Dijit-1就是一个例子。拥有64个喷嘴，双重操作分辨率为300X300dpi. 产能为20ppm ，性能同中速激光打印机。
15.2.1.3 非偏转/未偏转的
非偏转，在这项技术中，墨滴分散下降时随机的。一个高充电电压（100V-500V ）创建强大的静电斥力，使得墨滴成扇形散出。改变电压可以影响到墨滴的分散，迎来控制一定数量的墨滴穿过制定孔径到达纸张上，因此密度点的变换由一个模拟网格印刷和浅色调在高电压下产生。低电压用来控制最大印刷密度；在最大电压下，只有几滴能够通过孔。 15.2.1.4 非偏转/偏转的
就像在未被发现的情况下，分散是随机的从而产生了大小各异的墨滴。使用偏转板收集非打印墨滴以提高打印质量。每个打印点可能有超过30个墨滴。
一个产品示例IRIS Graphics 2044，它有一个玻璃毛细管喷嘴，直径为15μm ，由高压泵加压（650psi ）产生一串液滴，速度为每秒1,000,000个。每个打印点包含约30个液滴。四色印刷完成一次没英寸需要通过E 尺寸表（34X44英寸）里240个点，大约需要30分钟。在草图质量为每英寸120个点的纸上，需要约15分钟打印完成。低成本，小规格印刷，IRIS2024,1986年9月被发明，在12分钟内能打印18~24英寸色彩。
15.2.2 (DOD)油墨打印
15.2.2.1 电压增压/液体油墨
需要用到两个基本配置，一个是管式传感器，另一个是平面换能器（详见图7）。在之前，在之前，在喷嘴里，一个圆柱形压电陶瓷元件用于压缩封闭容积产生压力波导致液滴弹射而出。在平面配置一个扁平的压电陶瓷材料的形式，形成一个墨水室的墙。
产品示例Tektronix 4629，拥有40μm 的喷嘴，操作频率为20KHz ，分辨率154dpi. 另一个配置是爱普生的压电压缩技术，详见图8.
产品示例Epson Stylus Pro printrt,由64个回喷嘴和16X3个彩色喷嘴为洋红，青色和黄色。拥有分辨率为720X720双向印刷微粒。
也有压电固墨打印机。这个工作原理和液体墨原理一样，因为打印机工作时“固墨”在两头融化在墨水室。墨水不过是在加载到打印机和凝固在接触印刷媒介时是固体的。这个优势是固体墨水容易补充。产品示例Howtek PixelMaster.拥有32个旋转喷嘴，可以打印四色。工作频率30KHz ，分辨率240X480dpi 。打印效率为每个页面4分钟。
目前大多数高性能喷墨打印机使用压电换能器驱动液体或固体墨水。
15.2.2.2 热喷墨/泡沫喷射
通常被称为泡沫喷射的是日本的佳能，热喷墨的是惠普。当加热一个薄膜电阻引起突然汽化的一小部分墨滴。这取代了流体在墨室下降时弹射通过相邻的孔。详见图9.
要驱动一个液滴，薄膜电阻迅速加热升温，增加了应用程序的电流。典型的脉冲（3~10μsec ）持续时间短，影响传热效果。温度的变化速度超过每秒3000W ℃。加热引起微小的蒸汽泡沫形成。温度进一步增长是靠过热墨水层中的存储热。当泡沫形成一个大枕头块的形状，墨水就喷射到开放的孔里。消耗储存的能量，泡沫开始崩溃，墨水进行补充。 15.2.2.3 热引发
固体油墨和液体油墨的配置已经被开发出来。通过放电将有用的墨水汽化的一个或多个组件。膨胀的气体将一些墨滴粒子推向纸。图10为干火花墨盒，一个电子脉冲在 4~6μsec 约4KV ，然后在400V 时保持火花。图11为液体火花墨盒，电弧汽化墨水并驱动墨水进行喷射，类似于热打印。这类技术所出现的缺点，噪音和问题都跟相关的电弧有关系。
15.2.3 间歇式（静电）
15.2.3.1 未偏转
墨水轻微压力下堆积形成一个凸半月板。喷嘴上电极阀门的高电压（约2KV ）同时控制墨滴克服表面张力和允许一个墨滴通过。额外的电压（约7KV ）进一步加快液滴向印刷表面运动。该方法用于传真记录.(详见图
12)
图12 无偏斜间歇(静电) 喷墨
偏转。液滴用到了上面描述的技术。在垂直和水平方向的变形量由两个正交电极套控制。（详见图13）
图13 间歇喷墨中垂直和水平偏转
15.3 网板印刷
图书和杂志上的图像，连续色调的艺术品都是使用网版印刷，将墨滴转化为同一模式但大小和形状不同。有趣的是找出几个点就能复制一些可辨认的详细图像。
现在大多数的打印机使用点模式而不是完全形成字符，没英寸300个点已成为一种标准，没英寸600个点或更高现在越来越受欢迎。没英寸150点的分辨率，图像反而不清晰。在现实中，信息内容的半色调图像(和它的感知质量) 超越被描述的简单概念。点的大小和形状不同，必须被考虑。
半色调技能提供了一个代替更高分辨率来提高图像质量。但是更高的分辨率增加了成本和复杂性。例如，分辨率加倍，需要两倍数量的喷嘴和相关的驱动程序操作频率加倍，来维护相同的打印速度，内存就需要增加四倍。一个四级网版，在原本的分辨率下，提供类似的图像质量只需要用到内存两次，单不会准确呈现最优秀的详细程度。
同一像素的喷墨印刷不同的光学密度需要三个技术：①液滴体积控制②染料稀释③像素模式技术。
15.3.1 液滴体积控制
对于连续喷墨，如非偏转打印机，充电电极电压可以根据不同控制量的墨水穿过一个空；对偏转二进制系统，可以通过控制墨水的数量下落到一个制定的点，从而用数字改变光斑的尺寸。
对于压电打印机，改变脉冲高度或脉冲宽度可以改变光斑在纸上的尺寸来控制墨滴体积。增加四倍点区域可以实现多种多样的脉冲宽度从10μsec 到50μsec ，NEC 使用了他们微型阀门的设计。佳能通过改变脉冲高度（30~50V）或脉冲宽度（4~15μsec ）改变泡沫喷射设备所喷射的泡沫大小不一的情况。
压电和热喷墨技术只要对装配进行改变也可以做到由光斑尺寸控制墨滴大小。（详见图14）
图14 尺寸控制通过以下方式获得使用的脉冲串脉冲来控制每个像素墨水量
15.3.2 染料稀释
佳能和NEC 还致力于打印机使用染料稀释法，是否能不断增加数量达到一定的灰度。通常染料稀释法结合了调节墨滴体积来生产的混合动力系统。
15.3.3 超像素和其他处理技术
大多数截图设备所能产生的只有一个大小的点。这些打印机能够在高分辨率时模拟网板印刷，通过几个基本图像元素组合在一起，通常叫做像素，以此达到超像素。图15超像素模式用来获取多个强度水平。A.2X2;B.3X3阐明了2X2和3X3超像素如何用来实现多个强度水平。更多的水平是通过定义一个较大的矩阵。灰色调被认为是由于视觉平均发生在几个
黑色素和白色素。
图15 Superpixel模式用于获得多个强度水平。 （一）2X2（二）3X3。
广泛使用一个有序抖动很容易实现技术，连续色调或多层图像转换为一个二进制表示通过比较每个像素强度与一个预定义的值在一个阀值矩阵的元素的重复定期。当一个像素的强度超过了阀值，那么对于该像素就是一个点印刷；如果低于阀值，就没有点印刷。这项简单的技术对于计算机的处理能力和内存要求都不高。
为了减少轮廓线和纹理的可见性，最大化的同时，保留细节，选择适当值的矩阵式很重要的。
误差扩散是通过额外的计算机处理日记技术，进一步增加数量提高音调水平。日记是从一个多层次的形象选定与阀值水平相比。这些值之间的差异（不同权重）将产生一个错误值，然后分发到临近的像素。错误值可能是有用的，也可能是没用的，可以继续传播到其他像素或可能被截断。
15.4 页面描述语言
打印机之间的可移植性允许他们使用一些厂家你的格式输出数据是一个很有吸引力的特点，但是许多打印机之间的差别是很大的。在比特级别，这不是实际来描述期望的结果。因为点阵打印机有不同的分辨率，从低于70dpi 到超过2000dpi.
在可移植的编程语言中，需要更高层次的描述。一个页面描述语言如PostCript 指定需要多少方面的线条，形状，字体和字符打印机，让这个图成为自己的特点。
PostCript 是奥多比公司一个设备独立的编程语言专门针对描述文本和图形。给出一个示例。全套设施大多在这里已经描述，读者需进一步阅读本章的部分。
图16 （a ）源文本 （b ）生成文本
对于其他打印语言，如HP 喷墨和激光打印机，参考实验室手册的HP 打印机500C.