解開(kāi)噴墨打印的奧秘：噴墨打印技術(shù)中的波形

【快印客導讀】如今，噴墨打印技術(shù)已經(jīng)成為微電子產(chǎn)業(yè)重要的組成部分。然而，對于這個(gè)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，如何實(shí)現高效率，高良率的電子打印，仍然是目前最具挑戰性的難題。對于噴墨打印，很多人并不了解其技術(shù)。下面，我們就來(lái)看看這項技術(shù)中最關(guān)鍵的一環(huán)——波形。

噴墨原理描述

在噴頭的設計上，各類(lèi)品牌大致相同，都是基于疊層壓電陶瓷（PZT）設計而成。PZT只有在施加電壓的情況下才會(huì )被擴展，所以在插入打印頭之前不會(huì )有變形。一旦供電，噴頭保持一個(gè)特定的電壓，導致PZT拉長(cháng)并保持其非噴射位置(左)。

如果電壓降低，PZT縮回并在腔內產(chǎn)生膨脹，將油墨吸進(jìn)腔內(中心)。為了噴射出一個(gè)液滴，電壓恢復到原來(lái)的值，腔體縮小，多余的墨水被擠出(右)。這個(gè)過(guò)程每秒重復數千次。

噴頭構造

為了幫助解釋噴墨打印波形的用途，讓我們看一下噴頭的噴嘴腔。下圖描述了一種被稱(chēng)為“填充-開(kāi)火”的噴射過(guò)程，這種噴射過(guò)程被廣泛應用于噴頭的構造設計中。在這種情況下，壓電陶瓷材料PZT(壓電陶瓷材料)在施加電壓時(shí)發(fā)生變形，改變墨室的體積，導致墨室內的油墨移動(dòng)，最終噴射出去。將這個(gè)電壓準確的施加到PZT上的調控程序就是波形。

市面上常見(jiàn)的幾類(lèi)噴頭設計

需要注意的是，噴墨打印的打印頭可以由正向脈沖或反向脈沖驅動(dòng)，這取決于不同公司的技術(shù)考量。不管基于何種設計，波形中最重要的是波形傾斜部分的計時(shí)與保持計時(shí)。即電壓保持在那個(gè)水平(高或低)多久后才回到起始位置。脈沖計時(shí)決定了當腔體的體積恢復到穩定狀態(tài)時(shí)噴嘴處的噴墨狀態(tài)，這是構建波形的第一步。

脈沖時(shí)間

通過(guò)以上介紹，我們已經(jīng)大致了解墨水是如何被噴出來(lái)的，在脈沖電壓的作用下，形變的墨水腔擠壓墨水，這種壓力的傳播實(shí)際上是以聲波的形式傳導的，此過(guò)程接近以聲速快速進(jìn)行。

快印客表示，如果打印時(shí)你站在打印頭旁邊，你甚至可能會(huì )聽(tīng)到它“唱歌”，這取決于打印使用的頻率。你能聽(tīng)到它的原因是因為驅動(dòng)器產(chǎn)生聲波。當然，這里面最重要的是墨水本身產(chǎn)生的聲波，因為噴射壓力的變化是由其來(lái)定義的。

聲波隨著(zhù)電壓脈沖的變化

當電壓降低時(shí)，墨水腔收縮導致聲波產(chǎn)生，此聲波振幅會(huì )隨著(zhù)時(shí)間而消失。此過(guò)程伴隨著(zhù)墨水的補充。當新的脈沖來(lái)臨時(shí)，腔體壓力變大，聲波的信號重新增強，最終墨水被成功噴射出來(lái)。但此時(shí)也伴隨著(zhù)新的問(wèn)題，如果新的脈沖信號在錯誤的時(shí)間被引入，墨水很有可能會(huì )在即將噴射的瞬間，被重新引入腔體，導致不能夠順利噴射或效果極差。

因此，我們要充分考慮脈沖持續時(shí)間（pulse width），它太短或太長(cháng)，那么PZT的產(chǎn)生的聲波、壓力和運動(dòng)就會(huì )不同步。如果油墨在壓力增加的時(shí)候沒(méi)有向正確的方向移動(dòng)，那么就不會(huì )平穩地增加沖量，沖量可能會(huì )被抵消。

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