2.2 噴墨打印機的工作原理
    噴墨打印機的工作原理實際上是利用控制指令來控制打印頭上的噴嘴孔，讓噴嘴孔噴出定量的墨水打印在打印紙上。
    噴墨打印機工作時，計算機將處理好的打印數(shù)據(jù)信號通過打印機的接口傳輸?shù)酱蛴�機的控制電路板上，經(jīng)過信號處理電路處理后，轉(zhuǎn)換成字車控制驅(qū)動信號、控制打印頭噴墨水的控制信號、走紙控制驅(qū)動信號及其他控制信號，控制字車上的墨盒及噴頭在紙的水平方向來回運動、墨滴從打印頭噴出、打印紙自動進入打印機從打印頭下面通過后輸出到打印機外等。將墨水噴在打印紙上，形成文字或圖像，完成打印過程。
    噴墨打印機與針式打印機的不同在于噴墨打印機使用的是噴墨式打印頭而不是針式打印頭。目前，噴墨打印機的噴墨控制技術主要是隨機式噴墨技術，而早期常見的噴墨技術為連續(xù)式噴墨技術。
    1．連續(xù)式噴墨技術
    連續(xù)噴墨技術以電荷調(diào)制型為代表。這種噴墨打印原理是利用壓電驅(qū)動裝置對噴頭中的墨水加以固定壓力，使其連續(xù)噴射。當噴嘴中的墨水從噴嘴中流出時，供電電路會對流出的墨水進行充電，使墨水中的部分墨滴帶電。帶電墨滴通過偏轉(zhuǎn)電機形成的偏轉(zhuǎn)磁場后會產(chǎn)生相應的偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)后的墨滴會飛向紙張，墨滴落在紙上會形成一個墨點，這樣就打印了一個墨點。不帶電的墨滴則不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，它會直接噴向一個墨水回收器。對偏轉(zhuǎn)電極而言，有的系統(tǒng)采用的是兩對互相垂直的偏轉(zhuǎn)電極，對墨水滴打印位置進行二維偏轉(zhuǎn)；有的系統(tǒng)采用的是多維控制偏轉(zhuǎn)電極，即多維偏轉(zhuǎn)。如圖21所示為連續(xù)式噴墨工作原理。

    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。不同的打印介質(zhì)皆可獲得高質(zhì)量的打印結(jié)果，還易于實現(xiàn)彩色打印。但是，這種噴墨打印機的結(jié)構與隨機式噴墨打印機的結(jié)構相比比較復雜：需要墨水加壓裝置，終端要有回收裝置，在墨水的循環(huán)過程中須設有過濾器過濾混入的異物及氣體，成本較高。并且工作效率不夠高，而且不精確，因此現(xiàn)在采用這種技術的噴墨打印機已經(jīng)極少見到。
    2．隨機式噴墨技術
    隨機式噴墨系統(tǒng)中墨水只在打印需要時才噴射，所以又稱為按需式噴墨系統(tǒng)。它與連續(xù)式噴墨系統(tǒng)相比，結(jié)構簡單，成本低，可靠性也高，但是，因受射流慣性的影響，墨滴噴射速度低。為了彌補這個缺點，不少隨機式噴墨打印機采用了多噴嘴的方法來提高打印速度。
    目前，隨機式噴墨技術主要有熱氣泡噴墨技術和微壓電噴墨技術兩大類。
 （1）熱氣泡噴墨技術
    熱氣泡噴墨技術是受注射器原理的啟發(fā)而發(fā)明的。在正常情況下，打印頭內(nèi)部的墨水在表面張力的作用下和外部大氣形成平衡，處于穩(wěn)定狀態(tài)，沒有墨水噴出。當打印機收到信號后，打印數(shù)據(jù)通過驅(qū)動電路對打印頭施加電脈沖信號，打印頭內(nèi)部的加熱元件會迅速升溫，使其附近的墨水溫度急劇上升，并汽化形成小氣泡，小氣泡會變大形成蒸汽膜；當脈沖信號消失后，持續(xù)的預熱使氣泡進一步膨脹，內(nèi)部的壓力將墨水從噴嘴口中擠出，同時加熱器件的溫度開始下降，隨著加熱器件表面溫度的降低，氣泡和墨水分界處開始冷卻，由于墨水前端已經(jīng)從噴嘴處擠出，在噴嘴處形成墨滴噴到輸出介質(zhì)表面，形成圖案或字符。如圖22所示為噴墨打印機的熱氣泡噴射系統(tǒng)。

    因在工作過程中會形成一個氣泡，所以熱氣泡噴墨技術有時又稱為氣泡噴墨技術。用這種技術制作的打印頭工藝比較成熟，成本較低，但由于噴頭中的電極始終受到電解和腐蝕的影響，容易造成打印頭老化的現(xiàn)象。因此，采用這種技術時，打印頭通常都與墨盒集成在一起，更換墨盒的同時更換打印頭，這樣可以解決噴頭堵塞的問題。
    熱氣泡噴墨技術的缺點是，一方面，在使用過程中需要加熱墨水，而高溫下墨水的性質(zhì)不穩(wěn)定，容易發(fā)生化學反應，所以打印出的彩色真實性會受到一定程度的影響；另一方面，墨水在高溫下產(chǎn)生的墨點方向和形狀均不容易控制，打印線條邊緣容易參差不齊，影響打印質(zhì)量。
  （2）微壓電噴墨技術
    微壓電噴墨技術把噴墨過程中的墨滴控制分為3個階段：在噴墨操作前，壓電元件首先在打印信號的控制下微微收縮；然后，元件產(chǎn)生一次較大的延伸，把墨滴推出噴嘴；在墨滴馬上就要飛離噴嘴的瞬間，元件又會收縮，干凈利索地把墨水液面從噴嘴收縮。這樣，墨滴液面得到了精確控制，每次噴出的墨滴都有完美的形狀和正確的飛行方向。如圖23所示為相變式噴墨打印機的壓電式噴射系統(tǒng)。

    微壓電噴墨系統(tǒng)在裝有墨水的噴頭上都設置換能器，換能器受打印信號的控制，從而控制墨水的噴射。根據(jù)微壓電噴墨系統(tǒng)換能器的工作原理及排列結(jié)構，可把微電壓噴墨系統(tǒng)分為壓電管型、壓電薄膜型、壓電薄片型等幾種類型。
    采用微電壓的變化來控制墨點的噴射，不僅避免了熱氣泡噴墨技術的缺點，而且能夠精確控制墨點的噴射方向和形狀。壓電式噴墨打印頭在微型墨水貯存器的后部采用了一塊壓電晶體。對晶體施加電流，就會使它向內(nèi)彈壓。當電流中斷時，晶體反彈回原來的位置，同時將一滴微量的墨水通過噴嘴射出去。當電流恢復時，晶體又向后外延拉，進入噴射下一滴墨水的準備狀態(tài)。
    與熱氣泡噴墨技術相比，微壓電噴墨技術是利用晶體加壓時放電的特性，在常溫狀態(tài)下穩(wěn)定地噴出墨水；對墨滴控制能力較強，還將色點縮小許多，產(chǎn)生的墨點也沒有彗尾，從而使打印的圖像更清晰；容易實現(xiàn)高達1440dip的高精度打印質(zhì)量，且微壓電噴墨技術無須加熱，墨水就不會因受熱而發(fā)生化學變化，故大大降低了對墨水的要求。另外，微壓電打印頭被固定在打印機中，因此只需要更換墨盒就可以了。但微壓電噴墨打印機的缺點是：如果壓電打印頭損壞或者阻塞了，整臺打印機都需要維修。
    3．彩色噴墨打印機工作原理
    目前，市場上的噴墨打印機通常都是彩色噴墨打印機。彩色噴墨打印機通常有兩種墨盒，一種是黑色墨盒，用于打印黑色的文字或圖像；另一種是彩色墨盒，用于打印彩色的文字或圖像。
    彩色噴墨打印機的工作原理是利用三基色的原理。自然界中的色彩幾乎都可以由選定的三種顏色以適當?shù)谋壤�混合得到，且多大多�?shù)的顏色也可以分解成特定的三種單色，這三種選定的顏色就稱為三基色，各三基色相互獨立，其中任意一種基色都不能由另外兩種基色混合得到，但它們相互以不同的比例混合，就可以得到不同的顏色，例如，黃色加上藍色可以得到綠色。
    一般，彩色噴墨打印機的彩色墨盒是由幾種純凈、單一的顏色組成，常見的三色墨盒打印機通常采用性質(zhì)比較穩(wěn)定的青色、紅紫色、黃色來混合成不同的顏色。四色打印機通常是加上一種黑色，用于純黑色的打印。隨著技術的發(fā)展，出現(xiàn)了六色墨盒，即在四色的基礎上再加上淺藍綠色和淺紅紫色。
    彩色噴墨打印噴頭上一般都有48個或48個以上的獨立噴嘴，每個噴嘴又能夠噴出3種以上不同的顏色：藍綠色、紅紫色、黃色、淺藍綠色和淡紅紫色。一般來說，噴嘴越多，完成噴墨過程需要的時間就越短，也就是打印速度越快。噴出來的這些不同顏色的小墨滴落于同一點上，形成不同的復色小點，大量這樣的點便形成了不同的文字或圖像。

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