喷墨打印技术背面的波形浅析

时间：2025-01-31 08:48:14 作者：147小编点击：次

喷墨打印技术很大程度上已然作为微电子产业不可或缺的一环。然则怎样实现有效率，高良率的电子打印依旧是当下最棘手的问题。本文将从喷墨打印中最关键的一环——波形入手，带你解开喷墨打印的奥秘。

喷头构造

为了帮忙解释波形的用途，让咱们看一下喷头的喷嘴腔。下图描述了一种被叫作为“填充-开火”的喷射过程，这种喷射过程被广泛应用于喷头的构造设计中。在这种状况下，压电陶瓷材料PZT(压电陶瓷材料)在施加电压时出现变形，改变墨室的体积，引起墨室内的油墨移动，最后喷射出去。将这个电压准确的施加到PZT上的调控程序便是波形。

喷墨原理描述

在喷头的设计上，各类品牌大致相同，都是基于叠层压电陶瓷（PZT）设计而成。PZT仅有在施加电压的状况下才会被扩展，因此在插进打印头之前不会有变形。一旦供电，喷头保持一个特定的电压，引起PZT拉长并保持其非喷射位置(左)。倘若电压降低，PZT缩回并在腔内产生膨胀，将油墨吸进腔内(中心)。为了喷射出一个液滴，电压恢复到原来的值，腔体缩小，多余的墨水被挤出(右)。这个过程每秒重复数千次。

市面上平常的几类喷头设计

需要重视的是，打印头能够由正向脉冲或反向脉冲驱动，这取决于区别机构的技术考量。不管基于何种设计，波形中最重要的是波形倾斜部分的计时与保持计时。即电压保持在那个水平(高或低)多久后才回到初始位置。脉冲计时决定了当腔体的体积恢复到稳定状态时喷嘴处的喷墨状态，这是构建波形的第1步。

脉冲时间

经过以上介绍，咱们已然大致认识墨水是怎样被喷出来的，在脉冲电压的功效下，形变的墨水腔挤压墨水，这种压力的传播实质上是以声波的形式传导的，此过程接近以声速快速进行。

倘若打印时你站在打印头旁边，你乃至可能会听到它“唱歌”，这取决于打印运用的频率。你能听到它的原由是由于驱动器产生声波。当然，这儿面最重要的是墨水本身产生的声波，由于喷射压力的变化是由于其来定义的。

声波随着电压脉冲的变化

当电压降低时，墨水腔收缩引起声波产生，此声波振幅会随着时间而消失。此过程伴同着墨水的弥补。当新的脉冲来临时，腔体压力变大，声波的信号重新加强，最后墨水被成功喷射出来。但此时亦伴同着新的问题，倘若新的脉冲信号在错误的时间被引入，墨水特别有可能会在即将喷射的瞬间，被重新引入腔体，引起不可够顺利喷射或效果极差。因此呢，咱们要充分思虑脉冲连续时间（pulse width），它太短或太长，那样PZT的产生的声波、压力和运动就会区别步。倘若油墨在压力增多的时候无向正确的方向移动，那样就不会安稳地增多冲量，冲量可能会被抵消。这就像推秋千上的孩儿同样。倘若你在正确的时间推动秋千，动量就会增多，它们就会摆动得更高。倘若你在错误的时间推她们，她们会猛烈地停下来。

声波震荡时间与脉冲时间比较

声波连续时间因墨水的区别而区别。但一般状况下，一个声波连续的时间大约为100微秒，在设置新的波形时要充分思虑此要求，并进行优化。

共振状况

共振现象描述

在一种打印频率下工作良好的波形在另一种频率下可能工作欠好，这是很平常的。这一切都归结于墨水在腔内来回移动时脉冲的时间。随着频率的增多，由给定脉冲产生的声波和运动起始与前一个脉冲相互功效。在必定的频率下，这种是加强喷墨的共振，就像图中最上面的例子。当打印频率越高，下一个液滴和压力波显现时，前一个压力越有可能尚未衰减到零，导致喷墨不良的可能性亦就越大。倘若油墨仍在移动，先前的脉冲亦可能会增多压力(更高的速度与润湿)。倘若需要打印速度是灵活多变的，那就必须对墨滴在必定频率下的喷墨状况进行优化，以保证最后打印速度不落在出现共振的频率范围内。

多重脉冲

在硬件设备准许的要求下，亦能够运用多脉冲信号以实现更有效的喷墨打印。多脉冲的波形一般依赖于压力波中的第1或第二共振。这寓意着当油墨向喷嘴移动时，第1个脉冲会增多油墨的压力。有些墨水会喷出来，其余的会从喷孔弹出去，回到腔身体。一旦墨水再次向喷嘴移动，第二个脉冲将增多其动量。脉冲应仔细调谐，由于这种二次加强，动量很大，能够极重的加强墨滴体积与喷墨效果。

多重脉冲描述

多重脉冲的优点远不仅限于增大墨滴体积，在低粘度溶剂打印的过程中，溶剂会不由自主滴落。这种多重脉冲，能够有效掌控低粘度溶剂在施加脉冲前（单一脉冲）的滴落问题。另一，多重脉冲能够改善在单一脉冲要求下，半月板形变的问题。这般能够准许用户去加强滴墨频率与打印速度。下图为一多重脉冲波形的专利描述，供大众发散思维。