噴墨打印技術(shù)背面的波形淺析

時(shí)間：2025-01-31 08:34:38 作者：147小編點(diǎn)擊：次

噴墨打印技術(shù)很大程度上已然作為微電子產(chǎn)業(yè)不可或缺的一環(huán)。然則怎樣實(shí)現(xiàn)有效率，高良率的電子打印依舊是當(dāng)下最棘手的問(wèn)題。本文將從噴墨打印中最關(guān)鍵的一環(huán)——波形入手，帶你解開噴墨打印的奧秘。

噴頭構(gòu)造

為了幫忙解釋波形的用途，讓咱們看一下噴頭的噴嘴腔。下圖描述了一種被叫作為“填充-開火”的噴射過(guò)程，這種噴射過(guò)程被廣泛應(yīng)用于噴頭的構(gòu)造設(shè)計(jì)中。在這種狀況下，壓電陶瓷材料PZT(壓電陶瓷材料)在施加電壓時(shí)出現(xiàn)變形，改變墨室的體積，引起墨室內(nèi)的油墨移動(dòng)，最后噴射出去。將這個(gè)電壓準(zhǔn)確的施加到PZT上的調(diào)控程序便是波形。

噴墨原理描述

在噴頭的設(shè)計(jì)上，各類品牌大致相同，都是基于疊層壓電陶瓷（PZT）設(shè)計(jì)而成。PZT僅有在施加電壓的狀況下才會(huì)被擴(kuò)展，因此在插進(jìn)打印頭之前不會(huì)有變形。一旦供電，噴頭保持一個(gè)特定的電壓，引起PZT拉長(zhǎng)并保持其非噴射位置(左)。倘若電壓降低，PZT縮回并在腔內(nèi)產(chǎn)生膨脹，將油墨吸進(jìn)腔內(nèi)(中心)。為了噴射出一個(gè)液滴，電壓恢復(fù)到原來(lái)的值，腔體縮小，多余的墨水被擠出(右)。這個(gè)過(guò)程每秒重復(fù)數(shù)千次。

市面上平常的幾類噴頭設(shè)計(jì)

需要重視的是，打印頭能夠由正向脈沖或反向脈沖驅(qū)動(dòng)，這取決于區(qū)別機(jī)構(gòu)的技術(shù)考量。不管基于何種設(shè)計(jì)，波形中最重要的是波形傾斜部分的計(jì)時(shí)與保持計(jì)時(shí)。即電壓保持在那個(gè)水平(高或低)多久后才回到初始位置。脈沖計(jì)時(shí)決定了當(dāng)腔體的體積恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)噴嘴處的噴墨狀態(tài)，這是構(gòu)建波形的第1步。

脈沖時(shí)間

經(jīng)過(guò)以上介紹，咱們已然大致認(rèn)識(shí)墨水是怎樣被噴出來(lái)的，在脈沖電壓的功效下，形變的墨水腔擠壓墨水，這種壓力的傳播實(shí)質(zhì)上是以聲波的形式傳導(dǎo)的，此過(guò)程接近以聲速快速進(jìn)行。

倘若打印時(shí)你站在打印頭旁邊，你乃至可能會(huì)聽到它“唱歌”，這取決于打印運(yùn)用的頻率。你能聽到它的原由是由于驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生聲波。當(dāng)然，這兒面最重要的是墨水本身產(chǎn)生的聲波，由于噴射壓力的變化是由于其來(lái)定義的。

聲波隨著電壓脈沖的變化

當(dāng)電壓降低時(shí)，墨水腔收縮引起聲波產(chǎn)生，此聲波振幅會(huì)隨著時(shí)間而消失。此過(guò)程伴同著墨水的彌補(bǔ)。當(dāng)新的脈沖來(lái)臨時(shí)，腔體壓力變大，聲波的信號(hào)重新加強(qiáng)，最后墨水被成功噴射出來(lái)。但此時(shí)亦伴同著新的問(wèn)題，倘若新的脈沖信號(hào)在錯(cuò)誤的時(shí)間被引入，墨水特別有可能會(huì)在即將噴射的瞬間，被重新引入腔體，引起不可夠順利噴射或效果極差。因此呢，咱們要充分思慮脈沖連續(xù)時(shí)間（pulse width），它太短或太長(zhǎng)，那樣PZT的產(chǎn)生的聲波、壓力和運(yùn)動(dòng)就會(huì)區(qū)別步。倘若油墨在壓力增多的時(shí)候無(wú)向正確的方向移動(dòng)，那樣就不會(huì)安穩(wěn)地增多沖量，沖量可能會(huì)被抵消。這就像推秋千上的孩兒同樣。倘若你在正確的時(shí)間推動(dòng)秋千，動(dòng)量就會(huì)增多，它們就會(huì)擺動(dòng)得更高。倘若你在錯(cuò)誤的時(shí)間推她們，她們會(huì)猛烈地停下來(lái)。

聲波震蕩時(shí)間與脈沖時(shí)間比較

聲波連續(xù)時(shí)間因墨水的區(qū)別而區(qū)別。但一般狀況下，一個(gè)聲波連續(xù)的時(shí)間大約為100微秒，在設(shè)置新的波形時(shí)要充分思慮此要求，并進(jìn)行優(yōu)化。

共振狀況

共振現(xiàn)象描述

在一種打印頻率下工作良好的波形在另一種頻率下可能工作欠好，這是很平常的。這一切都?xì)w結(jié)于墨水在腔內(nèi)來(lái)回移動(dòng)時(shí)脈沖的時(shí)間。隨著頻率的增多，由給定脈沖產(chǎn)生的聲波和運(yùn)動(dòng)起始與前一個(gè)脈沖相互功效。在必定的頻率下，這種是加強(qiáng)噴墨的共振，就像圖中最上面的例子。當(dāng)打印頻率越高，下一個(gè)液滴和壓力波顯現(xiàn)時(shí)，前一個(gè)壓力越有可能尚未衰減到零，導(dǎo)致噴墨不良的可能性亦就越大。倘若油墨仍在移動(dòng)，先前的脈沖亦可能會(huì)增多壓力(更高的速度與潤(rùn)濕)。倘若需要打印速度是靈活多變的，那就必須對(duì)墨滴在必定頻率下的噴墨狀況進(jìn)行優(yōu)化，以保證最后打印速度不落在出現(xiàn)共振的頻率范圍內(nèi)。

多重脈沖

在硬件設(shè)備準(zhǔn)許的要求下，亦能夠運(yùn)用多脈沖信號(hào)以實(shí)現(xiàn)更有效的噴墨打印。多脈沖的波形一般依賴于壓力波中的第1或第二共振。這寓意著當(dāng)油墨向噴嘴移動(dòng)時(shí)，第1個(gè)脈沖會(huì)增多油墨的壓力。有些墨水會(huì)噴出來(lái)，其余的會(huì)從噴孔彈出去，回到腔身體。一旦墨水再次向噴嘴移動(dòng)，第二個(gè)脈沖將增多其動(dòng)量。脈沖應(yīng)仔細(xì)調(diào)諧，由于這種二次加強(qiáng)，動(dòng)量很大，能夠極重的加強(qiáng)墨滴體積與噴墨效果。

多重脈沖描述

多重脈沖的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)不僅限于增大墨滴體積，在低粘度溶劑打印的過(guò)程中，溶劑會(huì)不由自主滴落。這種多重脈沖，能夠有效掌控低粘度溶劑在施加脈沖前（單一脈沖）的滴落問(wèn)題。另一，多重脈沖能夠改善在單一脈沖要求下，半月板形變的問(wèn)題。這般能夠準(zhǔn)許用戶去加強(qiáng)滴墨頻率與打印速度。下圖為一多重脈沖波形的專利描述，供大眾發(fā)散思維。