一、原理篇

彩色喷墨打印机有高温高压式打印和常温常压式打印两种方式。前者以佳能的气泡技术（Bubble Jet）和惠普的热感技术（Thermal InkJet Technology）为代表，后者以爱普生的超微压电打印技术为代表。气泡技术的工作原理是通过喷墨打印头（喷墨室的硅基底）上的电加热元件（通常是热电阻），在3微秒内急速加热到300℃，使喷嘴底部的液态油墨汽化并形成气泡，该蒸汽膜将墨水和加热元件隔离，避免将喷嘴内全部墨水加热。加热信号消失后，加热陶瓷表面开始降温，但残留余热仍促使气泡在8微秒内迅速膨胀到最大，由此产生的压力压迫一定量的墨滴（很少，只有人一滴眼泪的百万分之一左右）克服表面张力快速挤压出喷嘴。随着温度继续下降，气泡开始呈收缩状态。喷嘴前端的墨滴因挤压而喷出，后端因墨水的收缩使墨滴开始分离，气泡消失后墨水滴与喷嘴内的墨水就完全分开，从而完成一个喷墨的过程。喷到纸上墨水的多少可通过改变加热元件的温度来控制，最终达到打印图像的目的。当然, 以上只是一种“慢镜头”似的划分，实际打印喷头加热喷射墨水的过程,是相当高速的。从加热到气泡的成长一直到消失，准备下次喷射的整个循环只耗时140～200微秒，正是这样的速度使得佳能打印机实现了高速打印。

　　　　　　　　　　　　　　（热喷墨技术原理示意图）

热感应式喷墨技术是利用一个薄膜电阻器，在墨水喷出区中将小于0.5 %的墨水加热，形成一个汽泡。这个汽泡以极快的速度（小于10微秒）扩展开来，迫使墨滴从喷嘴喷出。汽泡再继续成长数微秒，便消逝回到电阻器上。当汽泡消逝，喷嘴的墨水便缩回。接着表面张力会产生吸力，拉引新的墨水去补充到墨水喷出区中。热感应式喷墨技术，便是由这样一个整合的循环技术程序所架构出来的。我们可以看到它与热泡技术有异曲同工之妙，只是在墨水喷射与回收阶段有小小的不同。热喷墨技术的每个喷嘴单元都由微电子加工工艺在硅片上沉积和蚀刻而成，体积非常小巧，而且随着制造工艺水平的提高，打印头上喷嘴的排列也愈发紧密，使加大喷嘴数目、提高打印速度成为可能。同时加热电阻的尺寸非常小，约在60微米左右，在形成气泡的瞬间，电阻表面的能量密度会达到1.28×10 11w/m2，比太阳表面还高，可以大大提高墨滴的喷出频率。以惠普最新的DJ 990Cxi为例，它的喷墨频率就高达18kHz。这种技术应用较早，技术成熟、设备成本低廉。但打印头与墨盒多半是一体结构，耗材较贵。又因高温高压，喷嘴腐蚀严重，同时容易引起墨滴飞溅和喷嘴阻塞等不良后果。

　　　　　　　　　　　　　　　（微压电喷墨示意图）

　　　　　　　　　　　　　　　　（Epson打印头）

Epson超微压电喷墨打印技术是将许多微小压电陶瓷放置到打印头喷嘴附近，压电陶瓷在两端电压变化作用下具有伸展或收缩形变的特性，当图像信息电压加到压电陶瓷上时，压电陶瓷的伸缩振动将随着图像信息电压的变化而变化，并使墨头中的墨水在常温常压的稳定状态下，有效地控制墨滴的大小及调和方式，均匀准确地喷出墨水（只有通常的1/3），从而获得较高精度和分辩率的图像彩色打印输出，同时降低了墨水的消耗量。与传统的热喷墨技术相比，压电喷墨技术具有墨点形状规则、没有溅射、墨点大小可以控制、喷射速度可控、定位准确（热喷墨时墨水是通过气泡喷出的，墨水微粒的方向性与体积大小不好掌握，打印线条边缘容易参差不齐，一定程度的影响了打印质量）、可以选用更多化学成分不同的墨水、腐蚀机会减少、喷头寿命延长等优点，还可以采用粉性颜料墨水，防止紫外线照射时所引起的变色和褪色现像（墨水在高温下易发生化学变化，性质不稳定，所以打出的色彩真实性就会受到一定程度的影响）。虽然压电喷墨打印头成本较高，但打印头和墨盒为分离结构，因而可通过只更换墨盒来降低后期应用成本。通常人们认为微压电喷墨打印只用了压电陶瓷伸展的特性，实际上，适时、适度的收缩才是Epson打印机的“绝招”。微压电技术把喷墨过程中的墨滴控制分为3个阶段：在喷墨操作前，压电元件首先在信号的控制下微微收缩；然后，元件产生一次较大的延伸，把墨滴推出喷嘴；在墨滴马上就要飞离喷嘴的瞬间，元件又会进行收缩，干净利索地把墨水液面从喷嘴口缩回。这样，墨滴的液面得到了精确的控制，每次喷出的墨滴都有完美的形状和正确的飞行方向。

二、打印技术篇

打印质量

喷墨打印方式属于单色抖动输出模拟灰度，其质量主要决定于打印机在黑白文本和彩色图像输出中的分辩率、灰度、色彩层次、饱和度和色温等多种参数。因而提高打印效果的方法除了可以通过提高打印分辩率之外，还可通过增加墨水色彩数、减小墨滴大小、采用先进的算法软件控制墨滴落点、改善墨水性能和使用专用打印纸张等多种途径来实现，喷墨打印机高品质输出是一个需要在硬件和软件性能全面提高的系统工程。所以，各厂家都推出了各种先进技术来提升打印品质。比如Epson独创的“完美成像系统PPIS（Perfect Picture Imaging System）”，包括微压电打印头技术、速干墨水（Quick Ink）、精细图像半色调调整技术（AcuPhotoHalftoning）和照片质量打印纸。从打印头、墨水、图像调整技术、打印介质四个方面来提高打印的分辨率，增强图像的色彩。其中精细图像半色调调整技术能够生动逼真地将屏幕上由三原色（RGB）组成的光点转换成精确彩色图像打印所需要的CMYK四色（这四种彩色正好是打印机的四种墨水颜色）输出，然后根据合适的算法进行误差扩散半色调的控制，使其产生极其平滑的色调变化和更加细腻自然柔美的纹理与质地的表现能力，从而提高打印机图像真实性输出的能力。速干墨水在10微秒之内就可快速渗透，从而做到墨点边缘不起毛边。照片质量的打印纸则通过在纸介质表面覆盖上一层可固定墨水的涂层实现高分辨和色彩浓度。完美成像系统从打印头、墨水、图像调整技术、打印介质四个方面来提高打印的分辨率，增强图像的色彩。Canon则采用了微小墨滴技术、墨滴调整技术、普通纸优化打印技术、六色墨水和多重色控制技术。

随着墨头工艺的改进，墨头中喷嘴可以做得更加精细，墨滴体积可以做到很小，新型喷墨打印机（如佳能8200）采用了4微微升（pl）的超精细墨滴(1微微升＝1×10-12升),直径不足发丝的六分之一!此项技术可以明显增强打印机输出照片的细节表现能力，提高图像的精细度，减少颗粒感。另外，还有一点值得注意，在实现微小墨滴的同时，佳能8200的星形喷嘴能有效改善墨滴的形状，使墨滴形状更加规则。（注意：这是8200的特点）

墨滴调整技术是佳能在喷墨技术上的一次革新，它可以用同一个打印头喷出普通大小和一半大小两种墨滴。这种新的打印头设计了两个加热器，一个加热器喷射小的墨滴或两个加热器一起喷射一个普通大小的墨滴。当同一条打印线上喷出大小不同的墨点时，能够减少组成图案的墨水重叠，从而在一定的分辩率条件下能提高清晰度。该技术是针对喷墨打印机准确打印精美图案文字的需要而设计的，因为墨头在小面积纸张上喷出上万个墨点时，难免其中因多余墨点重叠而影响色调细节，通过两种大小不同的墨滴结合在一起就可以产生更细致的、更高品质的输出。尽管这项技术并没有在整体上增强分辨率，但利用这项技术可以减少色彩的颗粒状现象。普通纸优化打印技术P－PE RWEPIP（Plain Paper E RWEP Iptimized Printing）是一种采用“墨水优化液”的辅助液体技术，打印时先把这种优化液喷到纸上，然后打印机喷嘴再喷出墨水，墨水与优化液结合后发生反应，使墨水牢牢地黏结在纸张的表面而不会渗透进纸张深处，用化学方法改善纸张的表面，使纸张更适合打印运行环境，从而提高打印质量。通过这种技术能在普通纸张上能打印出更细致、更精美的图像，还能实现防水功能。由于特殊的墨水配方代价昂贵，所以新出的打印机也不再使用这种技术了。Canon力推的多重色控技术（Photo Realism），即“照片再现”技术，着重进行色彩和打印层次方面的控制。在原有4种色彩的基础上，又创新出了3种照片墨水（即Photo黄、Photo品红、Photo青），从而实现6重色彩。色彩的浓度变化对人的视觉产生很大的影响，6色墨盒增加了打印头经过纸页时的次数，打印时，打印驱动程序会根据图像上每一个像素点的色度饱和值来控制喷嘴在此点的喷墨次数，产生多重浓度变化（最多33重），使色彩层次更丰富。多重色控技术强调的是打印出的照片效果，可以更加清晰地表现颜色中的细微变化，完美再现图像的中间色调，过渡更细致自然，效果更好。HP也有富丽图技术、照片色彩增强技术、智能色彩增强技术和真色彩映像（realLife）系统。

　　　　　　　　　　　　　　（“富丽图”技术示意图）

“富丽图”（Photo Ret）技术使用了一种独一无二的墨滴排列方法，与特制的墨水相配合，可以在每一个打印点上组合出十几个墨滴和30个层次的颜色，增强了图像分辨率，同时敏锐地控制页面上点的大小和分布（数量、位置），使打印色彩更丰富，过渡更平滑。智能色彩增强技术（ColorSmart）可以智能化分析需打印的文档，然后按照专用的半色调(halftone)算法和彩色变换算法自动确定最隹的亮度和色彩组合，调节色彩匹配及映射设置并提升分辨率，表现最细微的地方，使用者不用费心去调校各项打印参数，比如说抖动（Dither）与淡化（Difussion），即使是普通纸也可实现栩栩如生的图象效果。照片色彩增强技术是使喷头射出肉眼不可能看到之10PL（1PL=10-12升）的极微小墨滴，在每个像素中产生更多种的变化，实现成百成千的色阶（Color level），所谓色阶：就是打印机在每点（像素：dots or pixels）上可以直接打印出的颜色数，也指颜色的深浅变化。按照传统的dpi技术，墨滴只有喷与不喷两种选择（即有墨滴和没有墨滴两种情况）；于是，在每一点上，使用三色墨水（青蓝、洋红、黄）的普通喷墨打印机所能产生的色阶数只有八种（2×2×2＝8），额外的色彩由半色调技术（halftoning techniques：一种利用原色产生更多颜色的配色方法）创造；这种方式是将一个墨滴尽可能近地打印在另一个墨滴旁，以产生其它色彩的错觉，并且只能产生两层以下的色阶。 而HP采用了一种新型墨盒，结合富丽图技术，每一喷嘴可以实现从不喷到喷的十几种变化，各点上最多能有16个墨滴，且每个墨滴具有四层色阶可供选择，因此表现的色阶数也立刻突飞猛进到成千上百之多——是半色调技术的30倍！色阶越多，色彩过渡越平滑，有效消除了画面上的“斑斑点点”，使照片和图像输出更逼真清晰亮丽。

利盟采用的准分子激光切割打印头技术可以把喷墨孔与墨汁到喷嘴的加压舱合二为一，突破了把喷嘴与加压舱拼接的传统技术，现了喷嘴的直径只有1微米的精密处理工艺，其精细程度仅相当于一根头发的七十分之一。精密的喷嘴能够有效缩小所喷出的墨水滴，使得打印效果更加清晰细腻。利盟还研制出一种特殊的黑色染料，用其代替液体染料，通过分散剂使墨水中非常小的碳粒保持其悬浮状态，这样便不会因重力作用而沉积，因此具有出色防水能力。用这种墨水打印成的样张，即使在水中浸泡一星期，字迹依然清晰如初。

此外，多数喷墨打印机还采用了图形优化技术，它是一种在打印低分辩率小尺寸图像时，自动根据图片情况，对其进行优化处理的技术。驱动程序能根据周围像素点的色彩过渡情况，填补因为图像中所有的像素点等比例放大后造成的点与点之间扩大的空隙和间隔，锐化修饰图片粗糙发虚的边缘，然后再以打印机所能提供的最大分辨率在打印机上输出的技术。比如说HP的智能聚焦技术（SmartFocus）、佳能的照片优化技术、Epson的PhotoEnhance4图像增强技术和利盟的Web Smoothing页面精细处理技术。

打印速度

打印速度是厂商、用户关注的焦点。技术的发展永无止境，在确保打印质量的同时打印速度自然是越快越好。

那么速度呢主要取决于以下几点：喷嘴数目；双向打印功能，智能墨滴变换技术，打印机接口。

喷嘴数目越多，使打印机单位时间内的喷墨量大为增加，显著提高了打印速度。

双向打印模式使打印头无论是在打印行程还是复位行程都可进行打印，是提高打印速度的有效手段。

智能墨滴变换技术能保证在大片的颜色下用较大墨滴快速渲染而不致于因为太过细小的墨滴影响打印速度。

打印机接口主要是从原来的并口逐步转向更快速的USB接口。

衡量打印照片效果的好坏，主要取决于两点：

一是打印图形的精细度，简单地说是喷打能打出的墨滴越小越好——但这也有个极限：对于0.9pl以下的墨点，肉眼已经无法分辨了——无论你的眼睛是1.0还是5.0！大家不信的话可以做个试验：用削得很尖的铅笔在白纸上轻轻点一下，留下的痕迹大概是40pl墨滴能打印的效果，现在喷打实际上能喷出最小3pl的墨滴，假设有一个方法能让喷打单独喷出这么小的一个墨点，想必没有人能看到它！同样的道理，人的头发丝粗细约是0.06毫米左右，因此0.01毫米以下的线条，不借助工具我们也无法做出判断。

二是打印图形能表现的色彩，打印机能够打出的色彩越丰富越好。大家都知道低档彩喷是三色或是四色打印机而中高档则为六色（甚至更多颜色）打印机，就像画笔颜料一样，种类越多越能表现出绚烂多彩的画面来。Photo墨水通常是颜色较浅的墨水，主要用在打印图像的高光过渡处、大面积浅色上，如果不用Photo墨水那么普通彩色墨水只有用喷少量墨水的方法来处理图片，肯定会形成稀疏的墨点，也就是俗称的“颗粒感”。热升华打印机效果为什么好，就是因为热升华打印机能表现出接近无限种颜色，使得画面更自然逼真，再举个例吧，大宇DoMo小组解释他们做《仙剑奇侠传》时没有跟风学日本游戏的高解析度低彩色模式的原因是：“因为分辨率提高后对美工要求很高，在320×240×256模式下我们采用成熟的技术相信能比640×480×16色更漂亮！”这充分说明色彩数目的影响比高精度更为重要，在HP最新产品中，我们知道HP打印机的打印精度并不是最高的，低彩图像颗粒感比较严重，但依靠出色的软件算法，配合先进墨水，“富丽图三代”打印技术硬是让其打印的Photo图像外在表现有着别家没有的鲜艳与活泼感，因此HP称其打印机具备“2400dpi”的能力……综合上述所说，我们建议消费者不要购买市面上的三色打印机，因为进行黑色文本打印时黑色由三种彩色叠加调和而成，没有专用的黑色墨水纯正还特别费墨。

说了半天，现在的喷墨打印机采取了哪些新技术来保证以上两个方面的提高呢？

使墨点更小的技术：

佳能的超高精细喷墨头（应用于8200或更高档产品上），通过高质量的生产工艺保证了喷头能以理论最小的管径通过喷射墨滴，最小达4pl！而且由于有六分之一浓度变化，相当于4/6＝0.67pl，所以也称“0墨点打印”，与佳能类似的利盟准分子激光切割打印头技术也能实现类似的效果，在Z32这种中档产品上墨水输出是7pl，号称能实现物理2400dpi的Z52最小墨滴没有查到具体数据，请读者谅解。Epson的超微压电喷墨打印技术由于其特殊构造，所以能更好地控制墨点大小——因为电压这种物理量是很容易精确控制的，比温度变化的非线性因素更容易实现高精度。

Epson的新型打印机的墨点是3pl，可能是目前为止最小的！同样Epson墨水也有浓度变化，最浅为四分之一，算起来没有佳能好，实际效果嘛……一切尽在不言中，笔者只能说仁者见仁，智者见智了。HP呢当然也不能忘记，在普通模式下，它的高档机型喷射墨滴体积达到了5pl，而在其高分辨率模式下，喷射墨滴只有4.3pl！和佳能水平差不多。

使喷墨落点更精细，墨点形状更准确的技术：

还是先说佳能，喷嘴采用了星形结构而不是其他打印机中使用的圆形喷嘴，大家可不要以为圆形喷嘴喷出来的是标准圆形，其实它在脱离喷头的瞬间，由于受重力影响和受力不均等因素影响，溅射到纸上是椭圆或是变形的圆，五角星是圆形的稳定内接多边形，在喷射瞬间可以利用张力使墨滴形状尽可能接近圆形。因此多点喷射时，所有墨点都会各就各位，一个象素一个坑，不会相互渗透和错位。Epson呢？还是用压电喷头，自然能很好控制墨点的“去向”，这里要提一下我们在喷打技术上篇中提过的“智能墨滴控制技术”，除了能使最小墨滴可控外，它能根据图像色彩疏密自动喷上大中小各种墨滴（现在最多能有12种！），有效节约了墨水和打印时间（比如同色处用大墨滴打印），并且能减少墨滴的散射与毛刺（边缘处或细节用小墨滴）。HP和利盟也有类似的技术保证了墨滴形状与落点。

增加照片色彩的技术：

采用六色Photo墨水等等技术就不多说了，就说说到底新形彩喷能完成几种色彩变化吧：佳能8200精度很高，多个墨滴可以喷射到同一位置，形成一个墨点，每一个墨点即为生成图像的每一个像素。因此，墨点越小，在相同面积的图像中所容纳的墨点越多，就像分辨率越高，我们的视觉感受也是越精美的原理一样。8200在图像中的每一个像素点，可以喷射42个墨滴，由于采用多重色控技术，每一种颜色可以实现33个层次变化（最新的S800是49重！），在同一像素点中，多个墨滴可以调和出更加丰富的色彩数目。HP的富丽图三代当然也不弱，970CXI以上的机种在图像中的每一个像素点，最多可以喷射29个墨滴，而且其富丽图技术中的色彩分层技术可以实现每一种颜色17个层次，在每一个像素点上多个墨滴可以调和出上千种色彩。较其第二代富丽图技术产品，无论是细节表现清晰度还是色彩鲜艳丰富程度都有了很大的飞跃。Epson的精细图像半色调调整技术也是一种软件算法，也有人称之为（AcuPhoto Halftoning）真彩转换技术，

它采用照相网版印刷的原理，将RGB光点迅速存入驱动程序中，通过高准确性的三维速算色彩转换表（Look-upTable专利技术：将RGB转换为CMYK颜色）进行误差扩散半色调的控制，使其产生极其平滑的色调变化和更加细微的纹理与质地的表现能力，从而可以打印完美的皮肤色调和色彩饱和、栩栩如生的自然图像。

当然，图像打印得好坏与打印机本身的机械精度、墨水品质、打印纸的关系也非常密切，打印机用到步进精密电动齿轮传动机构的要优于普通皮带传动；墨水用速干墨水或油性墨水要好于普通水性墨水；用光泽照相纸不仅能帮助打印机完成更高的解析度，而且能实现无边距打印等等多种特效，实际看来可能比屏幕上显示的图片或传统胶片照片更加鲜润漂亮，保存时间更长。这些东西又可以专门写一篇东西来详细介绍，在此暂且按下不表。

三、降低打印成本

省墨打印技术：佳能打印机具备草稿打印模式，可以通过降低打印分辨率和墨水浓度提高打印速度，减少墨水消耗量。

佳能打印机以其独特的6色分离的独立式墨水盒设计，有效地降低了打印成本。独立式的墨水盒将不同颜色的墨水分别盛放，用完哪色换哪色，避免了不必要的浪费。将常用的功能（打印、扫描）组合到一起，而将需要分开的部分（墨盒）分开设计，“分”与“合”之间体现了佳能独特的设计思想。采用类似功能的还有Xerox公司的产品。

另一项降低打印成本的措施是墨水检测系统。这一系统将光线投射到墨盒内，墨水的多少会使光线产生不同的折射和反射，当墨水不足时，系统会发出“少墨”、“缺墨”的警告，并通过驱动程序提醒用户，避免时间和纸张耗材的浪费。

四、多功能、易用性

为了减少使用故障和提高便捷性，厂家纷纷开放了防卡纸系统，更好地适合各种介质的打印，比较突出的有利盟的Accu-Feed专利智能送纸系统，凭着渐进调节所需的压力令不同厚度的纸张均能入置于打印机内。更可避免纸张堵塞情况。Epson的新摩擦进纸方式，避免了原来由于小齿轮会在厚纸上留下痕迹的问题。

软件控制技术和自动休眠节能技术：Epson的低端新品采用了全软件控制技术，整个打印机没有控制键，进一步简化功能和降低成本，至于耗电也不用担心，因为一段时间不用打印机会处于“熟睡”状态，很环保呢！

网络打印和红外打印：随着打印速度的飞速提高，部分喷打具备小型局域网联网功能，自带网络接口，支持PostScript标准，可以有效降低网络办公时代小型工作组的使用成本，提高工作效率，比如HP最高端的商务打印机DeskJet 970Cxi还具备红外打印功能，进一步拓展了其应用范围。

佳能打印机的多功能主要体现在它提供了输入、输出一体化的解决方案。将打印头换成扫描器，便可轻松实现由打印机到扫描仪的转换，扫描分辨率可达720dpi。通过它可以很方便地进行图像扫描和OCR文字识别。

自动双面打印：激光打印机上的自动双面打印技术由于不渗不泅的速干墨水的出现而被移植到喷打上，HP的高端970CXI等型号就具备这个功能，它能有效提高纸张的利用效率，是一项很实用的办公打印技术。

在软件开发上各种产品全新的打印驱动程序具有照片优化、单色打印、印记打印、缩略打印、条幅打印、海报打印、效果处理等多种功能。照片优化会在分析来源于数码相机等设备的图像数据的色调与亮度的基础上，通过自动修正图像的颜色及采用颜色补偿等方法，解决了色彩模糊、错误、曝光、饱和度对比不佳等原先无法克服的问题，仅需选择驱动程序的一个按钮，就可以打印具有完美色彩、亮度和对比度的图像。

附录：部分打印（机）名词解释

cpi：Characters Per Inch的缩写。每英寸内所含的字符数，用来表示字符的大小、间距。（注：1英寸＝2.54厘米）

cpl：Characters Per Line的缩写。每行中所含的字符个数，用来在横向方向表示字符的宽度、间距。

lpi：Lines Per Inch的缩写。每英寸内所含的行数，用来表示在垂直方向字符的大小、间距。

cps：Character Per Second的缩写。每秒所能打印的字符个数，用来表示打印机的打印速度。当然，它和打印的字符大小有关。一般以10cpi的西文字符为基准来计算打印速度。

ppm：Papers Per Minute的缩写。每分钟打印的页数，这是衡量非击打式打印机打印速度的重要参数，是指连续打印时的平均速度。

dpi：Dot Per Inch的缩写。每英寸所打印的点数或线数，用来表示打印机打印分辨率。这是衡量打印机打印精度的主要参数之一。一般来说，该值越大，表明打印机的打印精度越高。

sRGB：sRGB（standard Red Green Blue）是一种彩色语言协定。它提供一个标准方法来定义色彩，让电脑的周边装置与应用软件对于色彩有一个共通的语言。sRGB是由HP及微软两家公司以长达两年时间所共同发展出来的开放式业界标准。直至目前为止，已有愈来愈多的硬件及软件厂商，如Corel及Pantone等公司采用此标准，随著数码影像的普及，色彩一致性的问题将越来越普遍，将一个彩色语言协定纳入所有的输出输入装置和应用程序中，将有助于原色重现。

CMYK：CMYK又称减色系统，是专业出版领域里的色彩标准。它是由CMY三色系统发展而来的，CMYK分别代表青、品红、黄、黑四种颜色，对于常用的RGB三色系统（R代表红；G代表绿；B代表蓝），可由CMY三种色彩叠加形成其他色彩，如C+M=B，C+Y=G。