简析写真机墨水喷射的工作机制_写真机_郑州乐彩科技股份有限公司

作为目前的两种主流按需喷墨技术之一，压电写真机喷墨的物理原理与热喷墨不同，但仍然建立在体积变换原理的基础上，也需要利用墨水为不可压缩流体的假定。压电喷墨打印头离不开压电陶瓷材料制成的压电元件，打印头的控制系统以电压形式对压电元件施如合适的驱动脉冲，使压电元件产生推压、挤压、弯曲或剪切变形之一。压电元件产生的变形传递给墨水，由于墨水流动路径上有喷嘴孔开口端，因墨水的不可压缩性而只能从喷嘴孔向自由的外部喷射并形成墨滴，喷射到纸面后转换成记录点。
压电喷墨技术的发明，从墨水喷射的工作机制看，连续喷墨似乎最简单，只要墨水流能连续地喷射，则墨滴也可以连续地成形。然而，连续喷墨的关键在于必须解决墨滴控制问题，因为若不加控制的墨滴全部喷射到纸张表面，则得不到有实际意义的结果。连续喷墨需要解决的第二大问题是射流干扰，不能依靠墨水射流的自发断裂，例如Sweet喷墨以放置在射流出口处的压电换能器强制墨水射流按压电材料的振动频率生成墨滴，现代Hertz喷墨也借鉴了这种方法。从连续喷墨使用压电换能器的工作原理分析，其实是利用了压电材料以输入的电压信号产生变形，当信号频率与流体系统的自然频率接近时，就能够强制墨水射流按压电材料的振动频率使墨滴断裂。既然如此，压电材料的变形机制通过体积变换也可用于独立地喷射墨滴，且墨滴在需要时才喷射，这就是目前的主流按需喷墨技术之一——压电喷墨。
压电按需喷墨的优点与热喷墨类似，主要优点包括无须墨滴断裂同步机制，也不需要充电电极、偏转电极、墨滴拦截、墨水循环处理系统、高压墨水供应泵统和复杂的电路等。压电按需喷墨的第一项开创性工作由美国无线电公司于20世纪40年代完成，他发明的世界上第一台按需喷墨设备，于1950年取得美国‘专利。首台压电按需喷墨设备设计草图发明的按需喷墨装置借助于压电圆盘的变形作用产生压力波，包含了现代压电喷墨的基本要素，例如压电元件、墨水腔和喷嘴等。最关键的是喷墨装置通过压电元件的变形喷射墨滴，包含体积变换原理。遗憾的是，这种本打算用作美国无线电公司传真机概念基础上的书写器械的设备仅仅停留在发明阶段，从未形成商业产品。

RCA虽然未能将自己发明的技术转化成商业产品，但毕竟是世界上首次提出以压电元件的变形喷射墨滴，且发明动力源于应用需求，不仅取得了专利授权，也出示了根据压电效应设计的喷墨印刷装置样机。当然，美国无线电公司放弃发明专利可能有自己的考虑，装置或许无法转化成有实际应用价值的商业设备，或许按当时的技术条件无法有效地实现，或实现难度太大，最终只能功亏一篑。

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