解開噴墨打印的奧秘：噴墨打印技術(shù)中的波形

【快印客導(dǎo)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，對于這個產(chǎn)業(yè)來說，如何實現(xiàn)高效率，高良率的電子打印，仍然是目前最具挑戰(zhàn)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(shè)計上，各類品牌大致相同，都是基于疊層壓電陶瓷（PZT）設(shè)計而成。PZT只有在施加電壓的情況下才會被擴展，所以在插入打印頭之前不會有變形。一旦供電，噴頭保持一個特定的電壓，導(dǎo)致PZT拉長并保持其非噴射位置(左)。

如果電壓降低，PZT縮回并在腔內(nèi)產(chǎn)生膨脹，將油墨吸進腔內(nèi)(中心)。為了噴射出一個液滴，電壓恢復(fù)到原來的值，腔體縮小，多余的墨水被擠出(右)。這個過程每秒重復(fù)數(shù)千次。

噴頭構(gòu)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為“填充-開火”的噴射過程，這種噴射過程被廣泛應(yīng)用于噴頭的構(gòu)造設(shè)計中。在這種情況下，壓電陶瓷材料PZT(壓電陶瓷材料)在施加電壓時發(fā)生變形，改變墨室的體積，導(dǎo)致墨室內(nèi)的油墨移動，最終噴射出去。將這個電壓準(zhǔn)確的施加到PZT上的調(diào)控程序就是波形。

市面上常見的幾類噴頭設(shè)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(qū)動，這取決于不同公司的技術(shù)考量。不管基于何種設(shè)計，波形中最重要的是波形傾斜部分的計時與保持計時。即電壓保持在那個水平(高或低)多久后才回到起始位置。脈沖計時決定了當(dāng)腔體的體積恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)時噴嘴處的噴墨狀態(tài)，這是構(gòu)建波形的第一步。

脈沖時間

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

快印客表示，如果打印時你站在打印頭旁邊，你甚至可能會聽到它“唱歌”，這取決于打印使用的頻率。你能聽到它的原因是因為驅(qū)動器產(chǎn)生聲波。當(dāng)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定義的。

聲波隨著電壓脈沖的變化

當(dāng)電壓降低時，墨水腔收縮導(dǎo)致聲波產(chǎn)生，此聲波振幅會隨著時間而消失。此過程伴隨著墨水的補充。當(dāng)新的脈沖來臨時，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。但此時也伴隨著新的問題，如果新的脈沖信號在錯誤的時間被引入，墨水很有可能會在即將噴射的瞬間，被重新引入腔體，導(dǎo)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(xù)時間（pulse width），它太短或太長，那么PZT的產(chǎn)生的聲波、壓力和運動就會不同步。如果油墨在壓力增加的時候沒有向正確的方向移動，那么就不會平穩(wěn)地增加沖量，沖量可能會被抵消。

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