噴墨打印機的工作原理之連續式噴墨技術和隨機式噴墨技術

2018-11-01 12:42 作者:電腦問題網 打印機知識 瀏覽:64次
  噴墨打印機的工作原理實際上是利用控制指令來控制打印頭上的噴嘴孔,讓噴嘴孔噴出定量的墨水打印在打印紙上。

  噴墨打印機工作時,計算機將處理好的打印數據信號通過打印機的接口傳輸到打印機的控制電路板上,經過信號處理電路處理后,轉換成字車控制驅動信號、控制打印頭噴墨水的控制信號、走紙控制驅動信號及其他控制信號,控制字車上的墨盒及噴頭在紙的水平方向來回運動、墨滴從打印頭噴出、打印紙自動進入打印機從打印頭下面通過后輸出到打印機外等。將墨水噴在打印紙上,形成文字或圖像,完成打印過程。

  噴墨打印機與針式打印機的不同在于噴墨打印機使用的是噴墨式打印頭而不是針式打印頭。目前,噴墨打印機的噴墨控制技術主要是隨機式噴墨技術,而早期常見的噴墨技術為連續式噴墨技術。

  1.連續式噴墨技術
  連續噴墨技術以電荷調制型為代表。這種噴墨打印原理是利用壓電驅動裝置對噴頭中的墨水加以固定壓力,使其連續噴射。當噴嘴中的墨水從噴嘴中流出時,供電電路會對流出的墨水進行充電,使墨水中的部分墨滴帶電。帶電墨滴通過偏轉電機形成的偏轉磁場后會產生相應的偏轉,偏轉后的墨滴會飛向紙張,墨滴落在紙上會形成一個墨點,這樣就打印了一個墨點。不帶電的墨滴則不會發生偏轉,它會直接噴向一個墨水回收器。對偏轉電極而言,有的系統采用的是兩對互相垂直的偏轉電極,對墨水滴打印位置進行二維偏轉;有的系統采用的是多維控制偏轉電極,即多維偏轉。

  這種連續循環的噴墨系統能生成高速墨水滴,所以打印速度高,可以使用普通紙。不同的打印介質皆可獲得高質量的打印結果,還易于實現彩色打印。但是,這種噴墨打印機的結構與隨機式噴墨打印機的結構相比比較復雜:需要墨水加壓裝置,終端要有回收裝置,在墨水的循環過程中須設有過濾器過濾混入的異物及氣體,成本較高。并且工作效率不夠高,而且不精確,因此現在采用這種技術的噴墨打印機已經極少見到。

  2.隨機式噴墨技術
  隨機式噴墨系統中墨水只在打印需要時才噴射,所以又稱為按需式噴墨系統。它與連續式噴墨系統相比,結構簡單,成本低,可靠性也高,但是,因受射流慣性的影響,墨滴噴射速度低。為了彌補這個缺點,不少隨機式噴墨打印機采用了多噴嘴的方法來提高打印速度。

  目前,隨機式噴墨技術主要有熱氣泡噴墨技術和微壓電噴墨技術兩大類。

  (1) 熱氣泡噴墨技術
  熱氣泡噴墨技術是受注射器原理的啟發而發明的。在正常情況下,打印頭內部的墨水在表面張力的作用下和外部大氣形成平衡,處于穩定狀態,沒有墨水噴出。當打印機收到信號后,打印數據通過驅動電路對打印頭施加電脈沖信號,打印頭內部的加熱元件會迅速升溫,使其附近的墨水溫度急劇上升,并汽化形成小氣泡,小氣泡會變大形成蒸汽膜;當脈沖信號消失后,持續的預熱使氣泡進一步膨脹,內部的壓力將墨水從噴嘴口中擠出,同時加熱器件的溫度開始下降,隨著加熱器件表面溫度的降低,氣泡和墨水分界處開始冷卻,由于墨水前端已經從噴嘴處擠出,在明嘴處形成墨滴噴到輸出介質表面,形成圖案或字符。

  在工作過程中會形成一個氣泡,所以熱氣泡噴技術有時又稱為氣泡噴技術用這種技術制作的打印頭工藝比較成熟,成本較低,但由于噴頭中的電極始終受到電和腐蝕的影響,容易造成打印頭老化的現象。因此,采用這種技術時,打印頭通常都與墨盒集成在一起,更換墨盒的同時更換打印頭,這樣可以解決噴頭堵塞的問題。

  熱氣泡噴墨技術的缺點是,一方面,在使用過程中需要加熱墨水,而高溫下墨水的性質不穩定,容易發生化學反應,所以打印出的彩色真實性會受到一定程度的影響;另一方面,墨水在高溫下產生的墨點方向和形狀均不容易控制,打印線條邊緣容易參差不齊,影響打印質量。

  (2) 微壓電噴墨技術
  微壓電噴墨技術把噴墨過程中的墨滴控制分為3個階段:在噴墨操作前,壓電元件首先在打印信號的控制下微微收縮;然后,元件產生一次較大的延伸,把墨滴推岀噴嘴;在墨滴馬上就要飛離噴嘴的瞬間,元件又會收縮,干凈利索地把墨水液面從噴嘴收縮。這樣,墨滴液面得到了精確控制,每次噴出的墨滴都有完美的形狀和正確的飛行方向。

  微壓電噴墨系統在裝有墨水的噴頭上都設置換能器,換能器受打印信號的控制,從而控制墨水的噴射。根據微壓電噴墨系統換能器的工作原理及排列結構,可把微電壓噴墨系統分為壓電管型、壓電薄膜型、壓電薄片型等幾種類型。

  采用微電壓的變化來控制墨點的噴射,不僅避免了熱氣泡噴墨技術的缺點,而且能夠精確控制墨點的噴射方向和形狀。壓電式噴墨打印頭在微型墨水貯存器的后部采用了一塊壓電晶體。晶體施加電流,就會使它向內彈壓。當電流中斷時,晶體反彈回原來的位置,同時將一滴微量的
  對墨水通過噴嘴射出去。當電流恢復時,晶體又向后外延拉,進入噴射下一滴墨水的準備狀態。

  與熱氣泡噴墨技術相比,微壓電噴墨技術是利用晶體加壓時放電的特性,在常溫狀態下穩定地噴出墨水;對墨滴控制能力較強,還將色點縮小許多,產生的墨點也沒有彗尾,從而使打印的圖像更清晰;容易實現高達144di1的高精度打印質量,且微壓電噴墨技術無須加熱,墨水就不會因受熱而發生化學變化,故大大降低了對墨水的要求。另外,微壓電打印頭被固定在打印機中因此只需要更換墨盒就可以了。但微壓電噴墨打印機的缺點是:如果壓電打印頭損壞或者阻塞了整臺打印機都需要維修。

曬數碼

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