彩色喷墨打印机工作原理详解

彩色喷墨打印机在家庭与商业用户应用的普及，已经是大势所趋。数码时代的到来也让更多用户开始关注这一大输出设备。家庭对于数码技术的应用需求 已经不单单只是局限在使用层面上，人们需要更适合的产品与更完美的输出效果。应用范围也已经从最初的文本打印快速过渡到精美数码照片输出方面。然而在挑选 相关产品时，用户往往在众多厂商的繁多产品面前望而却步。为何如此，大多是因为对这一产品的不甚了解造成的。那么，今天笔者就从初学者的角度，为大家先来 讲讲彩色喷墨打印机的相关工作原理，也好给大家起一个初级到精通的引路石的作用。　

　　打印的三原色原理

在了解彩色喷墨打印机的工作原理之前，我们先来看一下三原色的原理，还记得我们小的时候，经常将红、蓝、绿色的水彩以不同的份量混合成各种各样的色彩吧？那时候我们通过这种直接混色法就模糊地知道三原色的原理。

而自然界中的色彩几乎都可以由选定的三种颜色以适当的比例混合得到，而且绝大多数的颜色也可以分解成特定的三种单色，这三种选定的颜色被称为三 原色，各三原色相互独立，其中任一种基色是不能由另外两种基色混合而得到，但它们相互以不同的比例混合，就可以得到不同的颜色，例如黄色加蓝色等于绿色， 而红、蓝、绿怎样混合也不可以得到红、蓝、绿。

看到这里，相信聪明的读者已经有一点初步的想法，没错,通常我们看到的彩色墨盒正是由几种纯净单一颜色组成，常见的三色墨盒打印机通常就是采用 性质比较稳定的青色、红紫色、黄色来混合不同的颜色。而四色打印机，通常就加上一种黑色，用于纯黑色的打印。随着技术的发展，出现了六色墨盒，就是在原有 的四色（CMYK）上再加上浅蓝绿色和浅红紫色（即CcMmYK 和 CMYKcm）。

　　从墨盒到喷墨头

假如我们将墨盒中的原色分别抽取不同的比例，再喷射到近似同一个点上，那么这个近似点便可以根据各原色不同的比例显示出不同的颜色，这就是彩喷 的原始原理。问题是怎样可以将不同比例的墨水精确地喷射到同一个点上呢？这就有赖于打印机的整体结构，我们通常把喷墨打印机分为机械和电路两大部分，我们 主要来看看机械部分，它通常包括墨盒和喷头、清洗部分、运转机械、输纸机构和传感器等几个部分。

运转机械用于实现打印位置定位。输纸机构提供纸张输送功能，运动时它必须和运转机械很好的配合才能完成全页的打印，而传感器是为检查打印机各部 件工作状况而设的。这些部件中以墨盒和喷头最为关键。因为喷墨打印机正一种籍由控制指令来操控打印头及其喷嘴孔（Nozzle）喷出定量墨水形成图像的打 印机。而不同的喷墨打印机，其喷墨的方式又所不同。
　　 　　 　　
　　首先，根据其喷墨方式的不同，可以分为热泡式（Thermal Bubble）喷墨打印机及压电式（Piezoelectric）喷墨打印机两种。我们熟识的HP（惠普）、CANON（佳能）和Lexmark（利盟） 公司是采用的是热泡式技术。而EPSON（爱普生）使用的是压电喷墨式技术。这两种技术分别有不同的工作原理，我们现在来看一下。 

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热泡式技术

所谓热泡式打印技术，是70年代末受注射器原理的启发而发明的。热泡式技术是让墨水通过细喷嘴,在加热电阻的作用下，将喷头管道中的一部分墨汁气化，形成一个气泡，并将喷嘴处的墨水顶出喷到输出介质表面，形成图案或字符。

所以这种喷墨打印机有时又被称为气泡打印机。用这种技术制作的喷头工艺比较成熟成本也很低廉，但由于喷头中的电极始终受电解和腐蚀的影响，对使 用寿命会有不少影响。所以采用这种技术的打印喷头通常都与墨盒做在一起，更换墨盒时即同时更新打印头。这样一来用户就不必再对喷头堵塞的问题太担心了。同 时为降低使用成本，我们可以给墨盒加注成本低一点的专业墨水,只要方法得当，可以节约不少的耗材费用。

热泡式技术的缺点是在使用过程中会加热墨水，而高温下墨水很容易发生化学变化，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；另一 方面由于墨水是通过气泡喷出的，墨水微粒的方向性与体积大小很不好掌握，打印线条边缘容易参差不齐，一定程度的影响了打印质量。

从目前市场上看，HP（惠普）、Canon（佳能）这两家大公司在热泡式喷墨技术竞争很激烈,HP称其喷墨技术是“热敏式” (Thermal)；而Canon称其喷墨技术为“气泡式(Bubble)”。实际上，这两种技术的基本原理是相同的，都是热泡喷墨技术的再发展。

　　压电式喷墨技术

完全不同于热泡式的工作原理，压电式喷墨技术是将许多小的压电陶瓷放置到喷墨打印机的打印头喷嘴附近，利用它在电压作用下会发生形变的原理，适 时地把电压加到它的上面。压电陶瓷随之产生伸缩使喷嘴中的墨汁喷出，在输出介质表面形成图案。因为打印头的结构合理，通过控制电压来有效调节墨滴的大小和 使用方式，从而获得较高的打印精度和打印效果。

它对墨滴的控制能力强，所以容易实现高精度的打印。用压电式喷墨技术制作的喷墨打印头成本比较高，所以为了降低用户的使用成本，一般都将打印喷头和墨盒作成分离的结构，更换墨水时不必更换打印头。这种技术也是由爱普生独创。

当然它也有缺点，假设使用过程中喷头堵塞了，无论是疏通或更换费用都比较高而且不易操作，搞不好整台打印机可能就报废了。目前采用压电喷墨技术的产品主要是Epson（爱普生）公司的喷墨打印机。

　　将色彩喷出来

墨盒中的墨水经过压电式技术或者热喷式技术后，最终将不同的颜色喷射到一个尽可能小的点上，而大量这样的点便形成了不同的图案和图像，这一过程是一系列的繁杂程序。实际上，打印机喷头快速扫过打印纸时，它上面的无数喷嘴就会喷出无数的小墨滴，从而组成图像中的像素。

打印喷头上一般都有48个或48个以上的独立喷嘴,每个喷嘴又能够喷出3种以上不同的颜色：蓝绿色、红紫色、黄色、浅蓝绿色和淡红紫色。一般来说，喷嘴越多，完成喷墨过程就越快，也就是打印速度越快。这些喷出来不同颜色的小墨滴落于同一点上，形成不同的复色。

在单色喷墨时代，这个点越小，图像将会越精细。业界通常用DPI来表示,意思即是在每英寸的范围内喷墨打印机可打印的点数。单色打印时dpi值越高打印效果越好。而彩色打印时情况比较复杂。通常打印质量的好坏要受dpi值和色彩调和能力的双重影响。

其中，色彩调和能力是个非常重要的指标，传统的喷墨打印机，在打印彩色照片时，若遇到过渡色,就会在三种基本颜色的组合中选取一种接近的组合来打印，即使加上黑色，这种组合一般也不能超过16种，对彩色色阶的表达能力是难以令人满意的。

为了解决这个问题，早期的彩色喷墨打印机又采用了调整喷点疏密程度的方法来表达色阶。这就造成了一些分辨率低的打印品在近看的时候出现很多的小斑点。后来，人们想到了更好的办法，一方面通过提高打印密度（分辨率）来使打印出来的点变细，从而使图变得更为精细。

另一方面，都在色彩调和方面改进技术，常见的有：增加色彩数量、改变喷出墨滴的大小、降低墨盒的基本色彩浓度等几种方法。其中，增加色彩数量来 得最为行之有效。例如刚才我们提到的6色墨盒，当打印机将6种不同颜色的墨滴喷到同一个点上，颜色组合最多可达64种，如果再结合三种不同大小的墨滴，那 么便可能产生4096种不同的颜色。　

　　喷出精彩

数据通过打印口传送给打印机，然后通过转换电路将其转换为操作打印喷头的指令，打印机的运转设备和各部件协调打印头，而打印头根据指令运用好原色，再结合色彩调和技术打印出精彩的图片。