胡锦华　胡少华　徐丽军

摘 要：矩阵式喷头结构是喷头无限并联技术的一种。矩阵式喷头排列，是提高喷墨打印机速度的一个重要途径。理论上，喷头的无限并联结构对输出画面的品质是没有影响的；实际上，受到机械结构，制造精度等条件的影响，喷头数量与打印速度成正比，与输出画面品质成反比。分析矩阵式压电打印机喷头单元的校准方法，对提高采用无限喷头并联技术打印设备画面输出品质，促进无限喷头并联技术应用具有重要意义。

关键词：矩阵式单元；喷头并联结构；喷墨打印机；校准方法

中图分类号：TS194.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）32-0351-02

1 无限喷头并联技术

喷墨打印技术是一种非接触式的喷墨印刷技术。基于喷墨打印技术的现代化打印设备，为建筑材料、纺织、广告、皮革、工艺品、印刷包装等数十个领域提供了丰富的解决方案。随着市场的发展，设备输出速度是关系到企业提高产能和提升企业核心竞争力的重要因素，也是市场的内在需求。为此，无限喷头并联技术应运而生。无限喷头并联技术是指采用集成化管理方式，将一组或多组喷头以特定方式进行排列和连接，以实现喷头单元集成化目的，实现高速打印的技术。该结构通过提高单pass喷墨打印的横向精度和纵向高度，进而提高喷墨打印设备的速度。矩阵式喷头结构是喷头无限并联技术的一种常见形式。根据喷墨控制技术的不同，矩阵式喷头结构又可分为多pass单元结构和单pass单元结构。本文为方便理解，以多pass单元结构为例论述其校准原理。

多pass单元结构特点，喷头矩阵方向可向并排（Y轴）或错排（Z轴）两个方各无限并联。作业时，整个矩阵单元整体运动，通过提高横向精度和纵向高度，进而提高输出速度。

单pass单元结构特点，以单一颜色为矩阵单元，单一矩阵单元内喷头可向并排（Y轴）或错排（Z轴）两个方各无限并联。此外，矩阵方向以单一矩阵单元为单位，向并排（Y）方向有限并联。作业运动时，矩阵单元静止不动，介质垂直喷头排列方向运动。

2 喷头状态图原理

以日本东芝（TOSHIBA CE4W1）为例，喷孔列总宽为53.6mm，单排喷嘴数量318个，共2排，合计喷孔为636个。通过计算，我们可以得到喷嘴间距为0.0845mm，每列间距为0.169mm。墨滴大小为6Pl（原生产企业给定参数）。根据喷头的物理参数，可以制作喷头的状态图。设定喷头的墨点大小为0.0845mm，水平输出10根线条，线条水平距离为0，垂直距离为0.169mm；并设定32组这样的线条，每组线条垂直距离为1.69mm。通过控制喷头1pass打印，即可输出喷头每只喷孔的状态图。

3 校准方法及过程

根据喷头喷孔结构，我们可以设定垂直校准、水平校准等几组状态图，并通过控制喷孔打点，输出喷头相应的状态图。根据输出的喷头状态图，我们可以判断喷头的物理水平、垂直状态。我们通过首先确定单只喷头的物理位置状态后，以该喷头为参照物，再来通过状态图，判断其它喷头与该喷头之间的物理位置关系。通过物理调节，将多组喷头连成一体。

（1）高低位。喷头喷孔的喷射距离与喷头加载电压成正比。电压一定时，喷孔喷射墨滴的距离也是一定的。喷头与介质的距离越大，墨滴的可控性越差，输出品质越差。反之输出品质越好。测试结果表时，喷头表面与介质的黄金距离为1.5～2.5mm之间。高低位可通过专用调头板物理限位方法调节。

（2）垂直位。作出两条竖线状态图，通过程序控制喷头分前后两段出墨，并通过1pass输出，即可得到喷头垂直状态图。设定喷头0点方向为A点，Z轴方向为B点。由于墨滴经由喷孔喷射出来后，随着喷头的水平移动，呈自由落体运动状态。当喷头处于前高后低或左高右低状态，或者前左后右，前右后左的状态时，A点和B点由于距离介质的距离不同，竖线状态图会出现左右偏离现象。通过物理调整喷头状态，保证竖线上下完全垂直对齐。即可判断喷头的垂直位。

（3）并排喷头垂直位。并排喷头垂直位的调整方法与基准喷头的调试方法基本一致。区别在于并排喷头，不仅要考虑喷头本身垂直位问题，还要考虑与基本喷头的前后位问题。根据喷头特点，我们设计喷头状态图为一组横向直线，控制噴头向从左向右运动并单pass输出，此时基准喷头和并排喷头各自会完整输出一组横向直线。我们观察两个喷头第一排喷孔各自输出的直线，当并排喷头输出直线与基准喷头输出直线完全重合，证明两个喷头前后位置无偏差（并排状态1）。当并排喷头输出直线位于基准喷头上方，说明并排喷头位于基准喷头前方。反之，位于后方。

（4）错排喷头垂直位。错排喷头的校准，不仅要考虑喷头自身的垂直位关系、考虑喷头并排喷头之间的物理位置关系，还要考虑错排喷头与基准喷头之间的物理位置关系。当错排喷头与基准喷头之间的物理位置关系重叠时，两个喷头之间状态图线条会呈现重叠状态，打印出来画面时，重叠部分会比正常位置出墨量大一倍，呈现明显的重叠线条；当错排喷头与基准喷头之间的物理位置关系过大时，两个喷头之间状态图线条会呈现露白状态，打印画面时也会呈现一条露白线条。

（5）同色校准。同色校准是指不同喷头的同一种颜色，在打印单元即喷头左右运动过程中，落到同一位置的校准。当喷头同色打点位置不准时，画面的组成颜色会错位。

（6）各色校准。在印刷色中，画面的色彩由CMYK四种颜色组成，以其中一种颜色为基准，其它三种颜色与基准色落到同一位置的校准，称为各色校准。通常情况下，为方便观察，我们以黑色为基准，通过程序控制，设定其它三种颜色的参数，让其与墨色打点到同一位置。当喷头各色打点位置不准时，画面墨点颗粒感会非常强，画面显色十分粗糙。

（7）双向校准。由于打印单元在作业过程中是始终作左右往返动作。所以，喷头从右到左运动打点，和喷头从左到右打点，也需要落到同一位置。当双向不准时，画面会左右错位。通过程序控制，调整喷头打点起始位置来保证左右打点重合。

（8）步进校准。在多PASS打印过程中，喷头每打印1pass时，会走纸一次。走纸距离过大时，1pass与下1pass之间呈现露白现象；走纸距离过小时，pass道之间呈现重叠现象；这里需要注意的是，步进的重叠与露白，与喷头错排物理位置关系之间的重叠与露白存在区别。步进的重叠与露白是在单pass的边缘；而喷头错排物理位置关系的重叠与露白，是在单pass的中间，因为喷头错排通过物理位置校准后，喷头连成一个整体，单pass的状态与单喷头单pass的状态基本一样，只是物理宽度增加了。此外，喷头断针状态与步进露白也需要区别开来。

4 结 论

综上所述，矩阵式喷头单元的精度与打印单位与介质的距离、喷头之间的垂直、水平物理位置存在必然的联系，与同色、各色、双向打印、进纸步进也存在相应的因果关系。掌握其中原理之后，无限喷头并联的校准也迎刃而解。理论上而言，可以将单位喷头无限并联，形成一个超级喷头单元。由于制造精度，如平台水平程度、横梁结构水平程度、导轨是否存在角度偏差等诸多方面的因素，当前市场上在多pass技术应用当时，支持最多的喷头并联为32支工业头；超过该数量的喷头，一般采用单pass并联技术。此外，无限喷头的并联技术，与喷头本身物理特性也存在一定关系。实际应用过程中，无限喷头并联多应用于工业喷头。

收稿日期：2018-9-23