Mr. OH!主述
ANAN 策劃

       Piezoelectric ink - 壓電式噴墨技術鹹魚翻身

        續上一講: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。

        這之中泰半的原因是 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。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。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)

        我們先前提過,西門子公司釋出『壓電式』噴墨技術後,有多家公司購買其專利並繼續研究。接著並發展出各具特色的壓電式技術:

偏向式(Bend-mode)

推拉式(Push-mode)

剪力式(Share-mode)

        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。 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。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。

        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。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) 

        在電腦科學發展的領域裡,我們常常可以見到一些『神來一筆』的創作!這些可以在短時間之內解決部分問題的實戰操作,常被很多人奉為規臬。但不幸的是,一些先天上的缺陷還是無法讓其跟上潮流的腳步,終被時間所淘汰。同學們必須牢記這些技術的前因後果,才不會在進行類似開發時誤入歧途,畢竟不是每個技術都像『壓電式』一樣的幸運。

     『靜電式噴墨技術』(Electrostatic Dispersion) 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埼逕,生產出不一樣的噴墨印表機。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。 

   

       這種技術還有一種衍生型,叫做靜電拉引(Electrostatic Pull) 技術: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。

        這部份的技術,確實可以節省部分的噴墨頭成本。但缺點在於墨滴無法再縮小,同時列印時易受外界干擾而影響品質等...因素,逐步被淘汰。

        HP的逆襲 

HP DeskJet 610C 4色分色噴墨設計

        HP可說是最早發現這個『氣泡式』和『壓電式』技術逆轉的廠商,若以廣告多年的Dpi解析度值來比較HP和Epson的噴墨技術,無疑的HP將落於下風。此時,HP面臨兩難:1.投資更多的資金發展高階的氣泡式噴墨頭製造技術 2.放棄『氣泡式』轉以『壓電式』製造技術提高解析度。不論HP選擇哪一項都意味著損失市場和資金,而且還不一定趕得過EPSON。

        HP的列印部的老闆大概常常上教堂禱告,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!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。 

        此外,HP還改善了噴嘴只有噴和不噴兩種變化,使每一色噴頭,都可以有從不噴到噴16滴共17種變化層次,且相互混色在同一墨點上,每個顏色互相的層次乘幕可達到4913的高色階數。這個被稱做PhotoREt II - 二代相片麗彩科技,只使用在HP高階機種上。透過此一技術的發展,HP不再需求高dpi技術,就能讓印表機表現出相片應有的連續色調。不僅如此,HP還號稱可以在普通紙上表現出相片品質 !

        其後,HP透過了強力的行銷與宣傳,以確實表現出極佳的相片列印品質,在市場上聲名大噪,壓低了EPSON的氣焰。之後,EPSON和Canon也發展出類似的技術,繼續搶佔市場。HP也不甘示弱,繼續推出第三代的相片麗彩科技,號稱可以產生27000個色階,應用於HP DESKJET 9xx系列上。當然,EPSON和Canon又繼續發展相似的科技予以抗衡。再可預見的未來,三大印表機廠商必定還會為這塊領域投入更多的技術和資金,大家可以拭目以待!

         誰來搶第四塊大餅?

      印表機市場的龍頭幾乎扳扳手指就可以算得完,不過,每年還是有大約15~20%的低價印表機市場需求,等著其他廠商來填補空缺。這不代表HP, EPSON和Canon不重視這塊市場,而是這塊市場的獲利率不如其他,因此,較少涉獵罷了!雖說只有15%,但算算每年還是有近1億美金的交易,養活一些中小型的製造公司可說是措措有餘了。Lexmark利盟,就是其中的佼佼者。   

        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。

        EXCIMER氬(ARGON)/氟(FLUMRINE)雷射切割技術并非全新的技術,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。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。

    
附錄:噴墨技術研革一覽表

下期.........

雷射印表技術.......

首頁 | 數位論壇 | 線上藝廊 KeyBuy網(二手DC) 攝影家手札|自然寫真|寫信給站長 加入會員

本網站內容之著作權屬於各原創作者,  任何部分均不得以任何形式或任何方式重製或轉載.