淺談連續(xù)噴墨打印及其新技術(shù)

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1、淺談連續(xù)噴墨打印及其新技術(shù)噴墨印刷主耍分為連續(xù)式和按需式W大類,從其結(jié)構(gòu)和控制難度上來說按需式以其結(jié)構(gòu)簡單控制難度小節(jié)約成本等優(yōu)勢(shì)發(fā)展迅速,但是在大幅而印刷和印刷速度上來說,連續(xù)式擁有很人優(yōu)勢(shì),在此我簡單的介紹一K連續(xù)式噴墨打印技術(shù)的原理及其未來發(fā)展方向,當(dāng)然不全面和需要補(bǔ)充的地方還奮很多,希望各位前輩給予指導(dǎo)。從1873年世界上第一臺(tái)基于墨水噴射原理的圖形花樣(圖案)輸出設(shè)備付諸使用開始算起,噴墨印刷已經(jīng)有100多年的發(fā)展歷史,比人們想象中的更古老。如果上溯到1858年出現(xiàn)的類似于噴墨印刷的Siphon記錄裝置,則噴墨印刷的發(fā)展歷史更悠久。整個(gè)20世紀(jì)初期是噴墨印刷技術(shù)發(fā)展的孕

2、育階段,尤其是在1930年前后出現(xiàn)了一批研究工作者,他們大多致力于利用細(xì)窄墨水流的連續(xù)噴射記錄各種信號(hào),以示波器發(fā)出的波形信號(hào)最為典型。活躍的研宂活動(dòng)導(dǎo)致多種噴墨記錄裝置取得專利技術(shù)授權(quán),人多是建立在噴墨記錄原理基礎(chǔ)上的傳真機(jī)輸出部分,這些連續(xù)噴墨設(shè)備通過偏轉(zhuǎn)連續(xù)墨水射流的方法在承印材料上形成記錄軌跡。世界上首臺(tái)成功應(yīng)用噴墨印刷原理的設(shè)備誕生于1951年,即丙門子公司瑞典籍醫(yī)生和工程師Elmqvist研制的字符噴墨打印機(jī)。嚴(yán)格意義上的打印機(jī)應(yīng)該由計(jì)算機(jī)控制,或者說打印機(jī)通常指計(jì)算機(jī)控制下的硬拷貝輸出設(shè)備。可以這樣說,點(diǎn)陣和行式打印機(jī)出現(xiàn)前的噴墨設(shè)備均以模擬方式工作,大多數(shù)情況K不

3、必與計(jì)算機(jī)的打印機(jī)嚴(yán)格區(qū)分。1963年,美國斯坦福大學(xué)RichardSweet博士在Elmqvist噴墨裝置的基礎(chǔ)上開展對(duì)連續(xù)噴墨的實(shí)驗(yàn)研宄,捉出了不同于Elmqvist技術(shù)的連續(xù)噴墨印刷原理。實(shí)驗(yàn)成功的確切時(shí)間很難確定,學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為形成于1964年到1965年之間。后來證明,由于Sweet采用靜電偏轉(zhuǎn)法控制墨滴是否噴射到紙張,因而工作原理更有普遍意義。這種技術(shù)發(fā)展成賽天使數(shù)字印刷公司的VersaMark連續(xù)噴墨印刷機(jī),目前為柯達(dá)公司所擁有。簡革地說,連續(xù)噴墨技術(shù)發(fā)展早于按需噴墨技術(shù),形成了Sweet和Hertz兩大主流技術(shù)。連續(xù)噴墨技術(shù)以電荷調(diào)制型為代表的有SWEET技術(shù)。這

4、種噴墨打印原理是利用壓電驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)噴頭中墨水加以鬧定壓力,使其連續(xù)噴射。為進(jìn)行記澩,利用振蕩器的振動(dòng)信號(hào)激勵(lì)射流生成墨水滴,并對(duì)其墨水滴大小和間距進(jìn)行控制。由字符發(fā)生器、模擬調(diào)制器而來的打印信息對(duì)控制電報(bào)上電荷進(jìn)行控制,形成帶電荷和不帶電荷的墨水滴,再由偏轉(zhuǎn)電極來改變墨水滴的飛行方向,使需耍打印的墨水滴飛行到紙面上,生成字符/圖形紀(jì)錄。不參與紀(jì)錄的墨水滴由墨水回收裝置回收以便在此利用。對(duì)偏轉(zhuǎn)電極而言,有的系統(tǒng)采用兩對(duì)互相垂直的偏轉(zhuǎn)電極,對(duì)墨水滴打印位置進(jìn)行二維偏轉(zhuǎn)型;有的系統(tǒng)對(duì)偏轉(zhuǎn)電極采用多維控制,即多維偏轉(zhuǎn)型。(下圖為蘇己充電墨滴和雛形墨滴的等價(jià)電荷轉(zhuǎn)換圖)在整個(gè)工藝流程中,首

5、先由壓電換能器產(chǎn)生墨滴,之后由控制電極對(duì)墨滴充電,為了在給定的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中獲得最大的偏轉(zhuǎn)量,墨滴應(yīng)該被充以盡可能多的電荷,因?yàn)槟螏щ娏扛邥r(shí)偏轉(zhuǎn)量大,從而能夠在垂直方向產(chǎn)生更多的記錄點(diǎn),只要走紙機(jī)構(gòu)有足夠的精度,則輸出結(jié)果越精細(xì)。之后在偏轉(zhuǎn)電極產(chǎn)生的電場(chǎng)作用下產(chǎn)生一定的偏轉(zhuǎn)量,使墨滴足以落到指定位置(下圖為墨滴偏轉(zhuǎn)后的運(yùn)動(dòng)特征)。噴射到紙面的墨滴產(chǎn)生視覺標(biāo)記,按需要打印的字母或數(shù)字作有規(guī)律的排列,因而墨滴噴射到紙面上的位置必須能準(zhǔn)確地加以控制。墨滴噴射位置取決于充電過程,應(yīng)該在墨滴形成瞬間使之帶有特定數(shù)量的電荷,并在該瞬間促使墨滴雛形從墨水射流母體分離出來。當(dāng)墨滴繼續(xù)前進(jìn)到偏轉(zhuǎn)電極

6、時(shí),由于墨滴帶電量的不同而產(chǎn)生不同程度的偏轉(zhuǎn),噴射到紙面時(shí)就奮垂直位置差異,若定紙機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向與墨滴偏轉(zhuǎn)方向垂直,且運(yùn)動(dòng)精度與偏轉(zhuǎn)精度相當(dāng),則字符打印就有了可靠的保證??梢钥闯瞿伟l(fā)生偏轉(zhuǎn)之后在靜電斥力和空氣阻力的作用下運(yùn)動(dòng)特征的合并過程,因而為丫彌補(bǔ)這種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的發(fā)生,采用相位控制的方法來加以改善。即調(diào)整充電信號(hào)與墨滴生成激勵(lì)信號(hào)之間的相位差。為了防止衛(wèi)星墨滴的生成則采用交叉排列法,保護(hù)墨滴技術(shù)和真空法三種(下圖為保護(hù)墨滴法原理圖)。由此可以看出,電荷調(diào)制型的連續(xù)噴墨控制難度較大,結(jié)構(gòu)也相對(duì)較復(fù)雜,但是這種連續(xù)循環(huán)的噴墨系統(tǒng).能生成高速墨水滴,所以打印速度高,可以使用普通紙。

7、不同的打印介質(zhì)皆可獲得高質(zhì)量的打印結(jié)果,還易于實(shí)現(xiàn)彩色打印。是大幅面高速印刷的首選技術(shù)。在其新技術(shù)和典型設(shè)備領(lǐng)域有柯達(dá)針對(duì)單色應(yīng)用推出的是柯達(dá)鼎盛PROSPER1000噴墨印刷機(jī)。(下圖為其外觀設(shè)計(jì))該機(jī)采用了柯達(dá)革命性的連續(xù)式噴墨技術(shù),它是一款緊湊型單色印刷機(jī),能夠以高達(dá)650英尺/分鐘或200米/分鐘的速度提供印刷寬度高達(dá)24.5英寸或62.23厘米的雙而印刷,強(qiáng)大、高性能的噴墨輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)解決方案可現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)到彩色,讓客戶在競(jìng)爭中脫穎而出,通過高品質(zhì)、高產(chǎn)能、高經(jīng)濟(jì)效益降低運(yùn)營

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