可调式电热板打印机是计算机系统、办公自动化设备和智能仪器的重要输出设备。随着计算机技术的飞跃发展，打印机也取得了惊人的进步。从最初出现的活字式打印机，到后来的点阵式打印机，从电灼式、静电式、热敏式打印机，到目前正逐步丰富市场、备受青睐的喷墨打印机及激光印字机。
本文将从机电工程现代设计方法角度分析喷墨式打印机。
一、喷墨打印机原理
该类打印机借助内装墨水的喷头，在打印信号的驱动下，向打印纸喷射墨水而实现字符及图形的打印。依据墨水喷射方式的不同，该类打印机又可分为连续式和按需式两种。 1.连续式喷墨打印机
图1是这种方式打印机的打印原理。墨水滴连续地从喷头中喷出，受到字符集点阵调制充电，利用偏转电极来改变墨水的前进方向，选出的点阵墨滴到纸上，形成图案，其他的墨滴则回收起来，循环利用。
模拟断路器此类打印机的特点是打印速度快，易实现彩打印，而且可采用普通纸。不足之处是对墨水需要加压手段。而且要有墨水回收装置以回收不参与记录的墨滴，且浪费大量墨水。
图1 连续式喷墨
2.按需喷墨打印机
所谓按需喷墨是指墨水从喷头中喷出是随机的，不同于前面叙述的连续式喷墨，墨水根据需要喷射。这种喷墨方式的特点是结构简单、不需要墨水的回收装置和加压手段，可实现设备小型化。根据墨水喷射时驱动方式的不同，该类打印机可分为压电式和热气泡式两种。
（1）压电式喷墨图2是该种方式打印机的结构和工作原理。图中喷头内装有墨水，在喷头的上、下两侧各有一块压电晶体，压电晶体受到打印信号的控制，产生变形，挤压喷头中的墨水，从而控制墨水的喷射。用这种方式工作的打印机体积小、重量轻、噪声低，易于实现彩打印。
（2）热气泡式喷墨图3是该种打印机的工作原理，其喷头结构与压电式相似。不同的是：它在喷头的
管壁上设置了加热将电极。在图中A点，加上一定幅度和宽度的电脉冲加热，管壁的一侧生成气泡，进墨水处加一负压，借气泡的膨胀，将墨水喷射到纸上。
应用系统运维该种打印机具有高精度，文字和图形处理精度可高达360DPI，纸面黑白分明，彩形象逼真。
二、喷墨打印机结构
喷墨打印机是机电一体化的智能设备，可分为机械装置和控制电路两大部分。喷墨打印机组成框图如图4所示。
图2 压电式喷墨原理 图3 热气泡式喷墨原理
光纤探头
图4 喷墨打印机组成框图
（一）机械装置
打印机的机械装置主要包括：喷墨头与墨水盒、清洗系统、字车机构和走纸机构。 1.喷墨头结构
喷墨头安装在字车机构的字车架上，由墨水盒和喷头组成，喷头的作用是将墨水盒中储存的墨水喷在打印介质（如打印纸）上，实现打印。
图5是一种喷墨头结构图。由基板、加热脉冲设置电阻、热敏电阻、驱动器IC 和支撑架组成 ；升温加热器、墨水过滤器、加热器和喷嘴等连同玻璃基板与硅板一起固定在基板上；其中，热敏电阻用来检测气泡式喷墨头的温度，使其工作于最佳温度环境；当喷墨头温度经热敏电阻测出降低时，由升温加热器加热；加热脉冲设置电阻可调节加热器的加热脉冲电压幅值，以减小由于喷嘴制作时可能产生的工艺误差带来的影响；64个喷嘴以1/360inch 的间距竖排成一列；逻辑板通过小车板电路向喷头发送两个信号：串行打印信号通过驱动器IC 转换成并列打印信号，另一个是喷头加热控制信号。这两个信号一起组成激励信号驱动喷嘴工作。
喷嘴喷墨与激励信号的关系如图6所示。当逻辑板通过字车板电路向喷墨头发送的打印信号和喷墨头加热控制信号同时有效时，才能加热相应的加热器，使该路喷嘴产生气泡，喷出墨滴，否则喷嘴不可能产生气泡，因而无墨滴喷出。
喷嘴加热信号控制机方式如图7所示。它由8个COM 信号和8个SEG 信号组成的矩阵控制。其中COM 信号作为喷嘴加热器电极的激励电源，SEG 信号接地，只有当COM 信号和SEG 信号同时有效时，选中的喷嘴才能被加热。加给喷嘴的64路加热信号被分成4个非重叠组：（4N+1）、（4N+2）、（4N+3）、（4N+4），N=0～15。将4组喷嘴分别加热，以减少供电单元的负载和大小。
图5 打印机喷墨头结构
这种喷墨头的结构的打印机一个最大的缺点是需要有独立的墨水供应装置—墨水盒，以及复杂的墨水循环通路。
墨水盒结构如图8所示。它包括墨水箱、废弃墨水吸收器、
墨水盒标签及墨水盒检测标
图7 喷墨的加热信号控制方式
图6 打印信号和打印喷嘴
图8 墨水盒结构 图9 墨水通道
签等几部分。废弃墨水吸收器用于储存喷墨嘴清洗及维护喷射过程中由泵单元抽出的墨水，以及由墨水缓冲器中流出的墨水。墨水盒检测标签是打印机中墨水盒传感器检测的标志，以此来判别墨水盒的有无。
墨水通道图如图9所示。它由三大部分组成：清洁单元、字车单元和墨水盒，其中清洁单元包括盖幅、空气阀、泵单元和墨水传感器。盖帽的作用是维护喷嘴，避免墨水的干涸及外泄，并在清洗喷嘴过程中与泵单元配合，抽吸喷嘴中的墨水。空气阀的作用是调节盖帽后喷头部的空气压及实现头盖关闭和斤启。泵单元可完成对喷嘴及墨水缓行器中墨水的抽吸操作。墨水传感器是一个带有薄膜开关的压力传感器，通过它来检测墨水管道内的墨水压力、从而控制墨水缓存器中的墨水量。
桑叶采摘器3d打印玻纤字车单元由气泡喷墨头和墨水缓存器两部分组成，墨水缓存器中储存一定量的墨水，以稳定地向喷嘴提供墨水。
墨水盒的作用既储存墨水，又接收废弃墨水。
2.字车机构
字车机构是打印机的重要组成部件，在工作时它沿着打印机内的导轨往复移动。 字车机构的功能如下：
固定墨盒和打印喷头，并实现喷头与逻辑板的电连接；
字车单元具有驱动功能。有字车驱动电机带动，通过齿轮传递，使字车平行与打印纸水平移动，实现打印位置的搜索；
通过字车上的调节杆，可调节喷头与打印纸间的间隙，以保证优质的打印效果。
借助字车来实现功率转换。当字车处于正常工作位置时，字车电机驱动字车字车运动；当字车回到原位后，将引导丝杆的齿轮推向清洁单元控制齿轮，使得字车马达驱动清洁单元工作。
字车机构装置图如图10所示。
喷墨头安装在托架上，托架由托架导轨A 、B 支撑着，固定于齿条皮带上。当托架电机在控制电路控制之下顺时针或逆时针转动时，齿条皮带带动托架左右横向移动。
字车传动系统中，主要参数指标是：字车走一微步的尺寸。
以MX-80II 型打印机为例，字车传动系统简图如图11所示。带轮3z 的节圆直径mm d c 936.12=，当步进电机走一步，转动步距角'0307=θ，电机轴上的齿轮1z 带动齿轮2z 转过角度
图10 字车结构装置
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议