喷墨打印机的工作原理之连续式喷墨技术和随机式喷墨技术

2018-11-01 12:42 作者:电脑问题网 打印机知识 浏览:64次
  喷墨打印机的工作原理实际上是利用控制指令来控制打印头上的喷嘴孔,让喷嘴孔喷出定量的墨水打印在打印纸上。

  喷墨打印机工作时,计算机将处理好的打印数据信号通过打印机的接口传输到打印机的控制电路板上,经过信号处理电路处理后,转换成字车控制驱动信号、控制打印头喷墨水的控制信号、走纸控制驱动信号及其他控制信号,控制字车上的墨盒及喷头在纸的水平方向来回运动、墨滴从打印头喷出、打印纸自动进入打印机从打印头下面通过后输出到打印机外等。将墨水喷在打印纸上,形成文字或图像,完成打印过程。

  喷墨打印机与针式打印机的不同在于喷墨打印机使用的是喷墨式打印头而不是针式打印头。目前,喷墨打印机的喷墨控制技术主要是随机式喷墨技术,而早期常见的喷墨技术为连续式喷墨技术。

  1.连续式喷墨技术
  连续喷墨技术以电荷调制型为代表。这种喷墨打印原理是利用压电驱动装置对喷头中的墨水加以固定压力,使其连续喷射。当喷嘴中的墨水从喷嘴中流出时,供电电路会对流出的墨水进行充电,使墨水中的部分墨滴带电。带电墨滴通过偏转电机形成的偏转磁场后会产生相应的偏转,偏转后的墨滴会飞向纸张,墨滴落在纸上会形成一个墨点,这样就打印了一个墨点。不带电的墨滴则不会发生偏转,它会直接喷向一个墨水回收器。对偏转电极而言,有的系统采用的是两对互相垂直的偏转电极,对墨水滴打印位置进行二维偏转;有的系统采用的是多维控制偏转电极,即多维偏转。

  这种连续循环的喷墨系统能生成高速墨水滴,所以打印速度高,可以使用普通纸。不同的打印介质皆可获得高质量的打印结果,还易于实现彩色打印。但是,这种喷墨打印机的结构与随机式喷墨打印机的结构相比比较复杂:需要墨水加压装置,终端要有回收装置,在墨水的循环过程中须设有过滤器过滤混入的异物及气体,成本较高。并且工作效率不够高,而且不精确,因此现在采用这种技术的喷墨打印机已经极少见到。

  2.随机式喷墨技术
  随机式喷墨系统中墨水只在打印需要时才喷射,所以又称为按需式喷墨系统。它与连续式喷墨系统相比,结构简单,成本低,可靠性也高,但是,因受射流惯性的影响,墨滴喷射速度低。为了弥补这个缺点,不少随机式喷墨打印机采用了多喷嘴的方法来提高打印速度。

  目前,随机式喷墨技术主要有热气泡喷墨技术和微压电喷墨技术两大类。

  (1) 热气泡喷墨技术
  热气泡喷墨技术是受注射器原理的启发而发明的。在正常情况下,打印头内部的墨水在表面张力的作用下和外部大气形成平衡,处于稳定状态,没有墨水喷出。当打印机收到信号后,打印数据通过驱动电路对打印头施加电脉冲信号,打印头内部的加热元件会迅速升温,使其附近的墨水温度急剧上升,并汽化形成小气泡,小气泡会变大形成蒸汽膜;当脉冲信号消失后,持续的预热使气泡进一步膨胀,内部的压力将墨水从喷嘴口中挤出,同时加热器件的温度开始下降,随着加热器件表面温度的降低,气泡和墨水分界处开始冷却,由于墨水前端已经从喷嘴处挤出,在明嘴处形成墨滴喷到输出介质表面,形成图案或字符。

  在工作过程中会形成一个气泡,所以热气泡喷技术有时又称为气泡喷技术用这种技术制作的打印头工艺比较成熟,成本较低,但由于喷头中的电极始终受到电和腐蚀的影响,容易造成打印头老化的现象。因此,采用这种技术时,打印头通常都与墨盒集成在一起,更换墨盒的同时更换打印头,这样可以解决喷头堵塞的问题。

  热气泡喷墨技术的缺点是,一方面,在使用过程中需要加热墨水,而高温下墨水的性质不稳定,容易发生化学反应,所以打印出的彩色真实性会受到一定程度的影响;另一方面,墨水在高温下产生的墨点方向和形状均不容易控制,打印线条边缘容易参差不齐,影响打印质量。

  (2) 微压电喷墨技术
  微压电喷墨技术把喷墨过程中的墨滴控制分为3个阶段:在喷墨操作前,压电元件首先在打印信号的控制下微微收缩;然后,元件产生一次较大的延伸,把墨滴推岀喷嘴;在墨滴马上就要飞离喷嘴的瞬间,元件又会收缩,干净利索地把墨水液面从喷嘴收缩。这样,墨滴液面得到了精确控制,每次喷出的墨滴都有完美的形状和正确的飞行方向。

  微压电喷墨系统在装有墨水的喷头上都设置换能器,换能器受打印信号的控制,从而控制墨水的喷射。根据微压电喷墨系统换能器的工作原理及排列结构,可把微电压喷墨系统分为压电管型、压电薄膜型、压电薄片型等几种类型。

  采用微电压的变化来控制墨点的喷射,不仅避免了热气泡喷墨技术的缺点,而且能够精确控制墨点的喷射方向和形状。压电式喷墨打印头在微型墨水贮存器的后部采用了一块压电晶体。晶体施加电流,就会使它向内弹压。当电流中断时,晶体反弹回原来的位置,同时将一滴微量的
  对墨水通过喷嘴射出去。当电流恢复时,晶体又向后外延拉,进入喷射下一滴墨水的准备状态。

  与热气泡喷墨技术相比,微压电喷墨技术是利用晶体加压时放电的特性,在常温状态下稳定地喷出墨水;对墨滴控制能力较强,还将色点缩小许多,产生的墨点也没有彗尾,从而使打印的图像更清晰;容易实现高达144di1的高精度打印质量,且微压电喷墨技术无须加热,墨水就不会因受热而发生化学变化,故大大降低了对墨水的要求。另外,微压电打印头被固定在打印机中因此只需要更换墨盒就可以了。但微压电喷墨打印机的缺点是:如果压电打印头损坏或者阻塞了整台打印机都需要维修。

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