喷墨打印技术的飞速发展,伴随着新的需求和应用。本文针对喷墨打印技术在可靠性与均匀性方面的问题,提出一种基于高速墨滴观测设备的解决方案。利用垂直腔面发射激光器及光电二极管将墨滴动态行为转换为电学信号,抑制模跳并通过狭缝大幅提高信噪比,使信号增益4.7×105,从而获得墨滴飞行过程中的各项参数。高速墨滴观测系统墨滴探测的采样频率为20MHz,单喷孔测量时间低至20ms,能够满足墨滴测量的全部需求。高速墨滴观测系统模块化的设计,使得其既能够应用于现有的热气泡喷墨打印头中,也能够兼容其他类型的喷墨打印头。热气泡喷墨打印技术具有绿色环保,成本低,速度高的优势,本文基于自主研发的高速墨滴观测系统,针对热气泡喷墨打印技术进行了充分的实验研究。实验系统地分析了电压,脉宽,频率,温度,图案等多种因素对墨滴飞行动态行为的影响,并创新性地对墨滴抖动等方面的问题进行了研究,同时,结合热气泡成核观测的实验结果,深入分析了导致喷墨打印质量缺陷的根本原因。本文根据在墨滴观测实验中总结的数据,建立了精确控制墨滴的优化模型,并通过调整驱动参数与打印参数,全面掌握了喷墨补偿的控制方法,大幅提高了喷墨打印技术的可靠性与均匀性。本论文的创新点在于:(1)建立高速墨滴观测系统。该系统能够自动化,高效率,高精度地进行墨滴飞行动态行为测量。对比现有的其他四种墨滴观测方法,是唯一能够兼顾高精度与高效率的墨滴测量手段。(2)通过对两款国产热气泡喷墨打印头进行详细的测试实验,系统地研究了墨滴飞行特征与工作条件的关系,并进一步对热气泡成核过程进行了研究,从本质上解释了构成这些特征的物理机制。(3)建立了一套基于高速墨滴观测系统的墨水性能测试方案。相比于传统墨水测试方案,更注重墨滴喷射的稳定性与均匀性,为墨水方面的研究提供了一种有效的测试标准,大幅提高了墨水的开发效率。(4)基于高速墨滴观测系统,提出并验证了完整的喷墨补偿控制方法。解决了目前喷墨打印技术在可靠性与均匀性方面的问题。为喷墨打印技术向高端化应用的发展奠定基础。