喷墨头技术原理.doc

喷墨头技术原理
摘要:喷墨打印技术除了提供高质量而低成本的彩色图片输出,也可应用于各种不同材料表面精密喷印成形,本文将详细说明喷墨头的分类及各自的原理与应用。
关键词:喷墨头分类原理
喷墨打印技术的主要原理分为两类(见图1):喷墨方式可分为连续式及非连续式(或称DOD-按需式)两大类,而非连续式的打印方式又可依墨水喷出动力机构的不同,分为热发泡式(Thermal bubble)及压电式(Piezoelectric)。
喷墨打印技术
连续式
非连续式
单路连续喷墨
多路连续喷墨
压电式
热发泡式
侧喷型
顶喷型
弯曲型
剪力型
推挤型
收缩管型
图1 喷墨技术分类
喷墨的速度取决于两项主要的因素:一为墨滴频率(每秒有多少墨滴) ,另一为墨滴大小。而喷墨头的重量也会影响到速度,如重量轻的喷墨头在加速和降速上就比较容易控制。至于分辨力则与两项主要的因素有关:一为喷墨头每一管道的间隔距离,另一因素为墨滴大小。
一、CIJ(Continuous Ink-Jet)
1、单路连续喷墨(Binary Continuous Ink-Jet)
大都使用于高速打印需求,且承印材料广泛。该系统的主要缺点有:喷印分辨率比DOD型喷墨头低,由于它采用的是低粘度的墨水,也没有采用墨路回收装置,会造成一定程度的浪费,相应的耗材成本较高。
图2 单路连续喷墨
2、多路连续喷墨(Multilevel Continuous Ink-Jet)
主要是带电的墨滴从喷嘴射出后,根据图像信号决定是到达承印物,还是进入回收系统内再使用。虽然大都使用在低分辨率、需要高速度的产品上,但也部分使用在中、高档的彩色数字印刷系统。该系统的主要优点有:喷印速度高,适应性广泛,系统稳定,喷墨头的使用寿命比热感式、压电式喷墨头的寿命长,而且印刷质量、化学性质稳定。但是系统维护费用较高,喷印分辨率相对较低,采用的墨水粘度在3~6cp(厘泊)之间,范围较窄。
图3 多路连续喷墨
二、DOD (Drop-On Demand)
DOD式喷墨头可满足较高质量和多功能的需求。热发泡式喷墨(thermal ink-jet) 打印机,由于低成本、喷头寿命以及耗材等限制,大都使用于办公型打印机。但是压电式喷墨则功能多样,能用于不同的材质,所以适用于数字印刷、包装业、纺织工业和商业印刷等。
1、热发泡式喷墨(TIJ—Thermal Ink-Jet)
热喷墨技术的工作原理是通过喷墨打印头(喷墨室的硅基底)上的电加热组件(通常是热电阻),在3微秒内急速加热到300摄氏度,使喷嘴底部的液态油墨汽化并形成气泡,该蒸汽膜将墨水和加热组件隔离,避免将喷嘴内全部墨水
加热。加热信号消失后,加热陶瓷表面开始降温,但残留余热仍促使气泡在8微秒内迅速膨胀到最大,由此产生的压力压迫一定量的墨滴克服表面张力快速挤压出喷嘴。随着温度继续下降,气泡开始呈收缩状态。原挤出于喷孔外的墨水受到气泡破裂力量的牵引而形成分散墨滴,后端因墨水的收缩使墨滴开始分离,气泡消失后墨水滴与喷嘴内的墨水就完全分开,而墨水则透过连通喷墨区与储墨区的流道持续流入补充,从而完成一个喷墨的过程。每喷出一个墨滴都是上述流程协同运作的结果。
(1) 侧喷型(Side Shooter Thermal Inkjet)
197