喷墨打印机的原理
喷墨打印机的原理是将喷嘴喷出的墨滴偏转,从而有取舍地在纸面上喷出字形的图文输出设备。
喷墨印字机整机结构的框图如图1-13所示。
图1-13 喷墨印字机结构框图
喷墨印字机主要由三部分组成,控制部分、控制喷墨印字机各机构的驱动电路以及喷墨机构。
a.控制部分。
控制部分是使控制喷墨机构按计算机主机命令动作的部分,也是控制电气驱动电路动作的部分。
其组成与其他输出设备类似。
b.电气驱动电路。
用于控制喷墨机构动作,包括喷墨头传动电机驱动电路、走纸电机驱动电路、高压偏转电压电路、墨水泵控制电路、墨水微粒带电荷的控制电路等,以及控制墨水循环、喷墨头、墨水微粒偏转系统等。
c.喷墨头。
喷嘴喷出的墨滴可以是连续式和随机式两种。
①连续式。
喷嘴连续喷出墨滴.在墨滴运动过程中按墨滴的性质(如充电与否)控制其运动的方向,使形成图文的墨滴落到纸上,不形成图文的墨滴落到墨滴收集器中,回收使用。
这种方式墨滴喷射速度高,易实现高速印字。
但需要墨水泵和墨水回收装置,机械结构比较复杂,设备规模比较大。
②随机式。
喷嘴对墨滴喷射与否进行控制,即将要形成图文的墨滴喷出,不形成图文的墨滴就不喷出。
这种方式的技术难度比较大,墨水喷射速度低,靠采用多喷嘴结构获得高速印字。
这种方式机构简单,可用于便携式印字机。
墨滴的偏转方向可以有电场控制和电荷控制型两种形式,其中电荷控制型应用得比较普遍。
其原理如图1-14所示。
图1-14 电荷控制型喷墨打印机工作原理
喷墨装置的墨水的喷出方式有气泡式和压电式。
气泡式的喷嘴中装有加热元件,需要印字时对加热元件通电,使墨水加热产生气泡,气泡膨胀使墨水微粒喷出。
压电式的墨水用泵加压从墨水容器送至喷嘴,以压电振子提供的一定频率(如115kHz)呈微粒状喷出。
由于压电元件的尺寸的原因,其分辨力提不高。
从喷嘴喷出的墨水微粒通过带电电极,带电电极的电压随版面信息点阵信号而变化,使墨水微粒带有电荷或不带电荷。
在通过加有高压的垂直方向偏转板,带有电荷的墨水微粒产生静电偏转,到达纸张上形成图文的一个点,不带电荷的墨水微粒通过偏转板后并不偏转,仍按原来的方向运动,到达墨滴收集器,回收到墨水容器后再重新使用。
偏转电压每变化一个周期.形成一个汉字 (或一行图像)的数个纵列的一列。
喷墨头依一定速度作横向移动就可以形成一行完整的图文。
如果在墨水微粒的运动途中再加一横向偏转的静电偏转板,可以便墨水微粒在作完纵向偏转后再做横向偏转,则喷墨头无需横向移动就能形成一行图文。
以上两种喷墨头受发热体和压电器件尺寸的限制,分辨力提不高,而且使用的是水性墨水。
围此,也出现了利用空气和静电吸引力为原理的喷墨印宇头(ROHM公司),使用高沸点油性墨水的方案.这种静电喷墨印字头解决了喷嘴堵塞的问题,分辨力也有所提高。
另据报道.美国惠普公司在HS—IPS型喷墨印字机上采用 Spectra公司的使用固体墨的喷墨印字头,有96个喷嘴,其中48个喷嘴喷黑色墨水,另有48个喷嘴喷射黄、晶红、青墨水(各16个喷嘴),分辨力为300dpi彩色图像输出速度为2页/min。
喷墨印字机的喷墨头喷嘴直径很小,例如要达到400dpi的输出效果,计算下来每个喷墨嘴的间距(包括喷嘴本身的口径)不能超过60μm,实际上每个喷嘴直径为30μm,另外30μm为两个喷嘴之间的距离。
为达到较快输出,一般需要64个喷嘴或128个喷嘴排成一行,才能达到足够大的覆盖面积。
喷墨印字机优点:
①噪音小。
由于喷墨头与纸张无接触,与针式打印机相比,这种非击打式输出设备的噪音就非常小。
②可使用普通纸张印字。
③容易实现彩色印刷。
在喷墨机构中安装3个喷射头,分别喷射品红、黄、青三种颜色的墨水,就很容易实现彩色图文印刷。
但印出的色彩不够饱和。
不过,近两年来市场上出现的六色打印机已基本解决了色彩不饱和的问题。