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英国Xaar公司打印头的热力特性

  • 发布日期:2006-11-13 浏览次数1121
一.概述

  通过阅读《英国Xaar公司打印头结构与工作原理简介》这篇文章,您应该已经知道了激励器是由墨水通道和两边的共享壁组成的,而且一端连接汇流管,另一端是喷嘴,当PZT立杆壁上的电极接收到驱动信号后,共享壁变形为切变形态,在墨水通道中产生的振动波使墨水喷射出去。在灰度打印时,这个过程会连续重复进行好多次,喷射出的墨滴会融合成一个可变大小的墨点。
  XaarJet打印头由固定在铝质底板上的激励器、特制的驱动芯片和控制电路组成。这种设计的优点在于控制电路和驱动芯片工作时产生的热量能够被导入铝质底板与热导管(可选)散发掉,而激励器工作时产生的热量除了大部分通过被加热的墨水排出外,其余的热量也能通过传导方式被散发掉。
  在稳定打印黑色图像的状态下,总能量消耗是c5μJ/复式墨点,或者是c1μJ/灰度墨滴,而且激励器的温度仅比环境温度高15°C。
  在实际打印图像时,暂时无需执行打印工作的通道会接收到一个“恒温”信号波形并且不喷射墨滴,这样就能够有充足的能量保持喷嘴里墨水的温度,因此喷射墨点的速度与体积始终是恒定的,并不随图像内容的变化而变化。“恒温”信号波形也能够用来在启动时对打印头加热。
  提供给驱动芯片的电压由一个闭合环路来调节,而这个闭合环路受控于激励器上的温度感应器,这样就能确保打印头始终处于良好的工作电压环境中。


二.
基础

  在论述Xaar压电式打印头的热力特性之前,我们先回顾一下打印头的结构和工作原理。
  图1是标准打印头的垂直于墨水滴落方向的截面结构示意图,图2是PZT通道基本结构的截面图。两幅示意图都详细显示了墨水通道以及共享壁的结构,壁的顶部有一块被既薄且硬的粘胶层粘住的盖板,为了确保热力匹配,盖板通常也用PZT材料制成。

图1


图2

  盖板下部的底切确定了墨水通道的有效长度,通道的后部与共有的汇流管相连,而且在前部的喷嘴的作用下,墨水被大气压引入汇流管。
  共享壁上半部电极按上图所示连结至汇流管的后部,驱动信号从图1中的a、b、c点进入,结果在共享壁上形成垂直于PZT立杆方向的电场,使得壁的上半部产生切变形态变形,同时,壁的下半部也被迫跟随上半部发生相应运动,于是,通道壁就形成了尖顶V形。
  图3显示的是典型的波形图。当电压施加于通道b的电极上时(拉升段),由于通道a与c的电极没有施加电压,这就造成通道b两边的共享壁中产生电压差,于是b通道两边的共享壁就向外运动,导致通道有效范围内的墨水压力降低,随即从通道两头的汇流管端和喷嘴端处产生压缩波并向通道内运动,使得通道内的大气压力逐渐回升,当来自共享壁两端的压缩波在通道中部交叉时,在通道中心产生一个高于大气压的区域,经过一个波形周期后,压缩波通过通道的整个有效范围,其中的压力全面回升。
  此时,b通道的隔壁通道也正在进行着相反的波形运动,这就使得b通道两边的共享壁开始向内运动(“释放”段和“补充”段),从而更进一步增加了通道内的压力,这时有许多微小的振动波通过整个通道进入通道两端的汇流管和喷嘴并使得压力降至正常大气压,因此在释放/补充段之后的一个波形周期就会有一个墨滴被喷射出去

 

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