本發(fā)明涉及一種噴出墨霧的噴墨打印技術(shù)。此噴墨打印技術(shù)是在改進(jìn)現(xiàn)有的超聲波墨霧噴射印刷技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。

背景技術(shù)：

所謂噴墨打印機(jī)，就是通過將墨滴噴射到打印介質(zhì)上來形成文字或圖像。早期噴墨打印機(jī)以及當(dāng)前大幅面的噴墨打印機(jī)都是采用連續(xù)式噴墨技術(shù)，而當(dāng)前市面流行的噴墨打印機(jī)都普遍采用隨機(jī)噴墨技術(shù)，按噴墨打印的驅(qū)動方式主要分為熱氣泡式、壓電式、超聲式和靜電式。

1999年，日本學(xué)者Fukumoto在國際數(shù)字印刷會議上發(fā)表“超聲波墨霧噴射印刷”，一文提到利用超聲波效應(yīng)產(chǎn)生很小“墨滴”的方法。因“墨滴”尺寸非常小，以致于相互很難分清，被稱為“墨霧”。在尺寸上墨霧不同于墨滴，墨滴尺寸通常在10μm，而墨霧中的每一個(gè)細(xì)小“墨滴”則低于這個(gè)量級，平均直徑大約為2.5μm。如此細(xì)小的“墨滴”成像時(shí)，能在紙面上形成質(zhì)量很高的印刷圖像。

Misubishi Electric Coporation研制的一種超聲式噴墨打印是由壓電換能器、絕緣膜、墨腔、反射腔和噴嘴板構(gòu)成。絕緣膜覆蓋在壓電換能器內(nèi)表面，作用是使底電極與墨腔中的墨水絕緣。而反射腔由金屬制成，呈拋物線型。反射腔外覆蓋有噴嘴板，上面布置著噴嘴。超聲波由壓電換能器產(chǎn)生，透過絕緣膜后，沿液體傳播。超聲波被反射腔聚焦在噴嘴附近，在液面上產(chǎn)生毛細(xì)管波，毛細(xì)管波會產(chǎn)生向外噴射的霧狀液滴，當(dāng)超聲波的頻率為10MHz時(shí)，噴出的液滴直徑為幾個(gè)微米。

超聲波墨霧噴射具體工作過程：（1）超聲波發(fā)生器與工業(yè)領(lǐng)域的超聲波探傷儀相同，由壓電換能器組成；（2）壓電換能器通過絕緣聚酯薄膜聯(lián)結(jié)到拋物面反射器，噴嘴板的位置在拋物面發(fā)射器的焦點(diǎn)上；（3）壓電換能器在成像信號激勵下使電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，發(fā)出超聲波；（4）墨水供應(yīng)到由超聲波發(fā)射器和聚酯薄膜形成的空間，等待超聲波信號的激勵；（5）壓電傳感器驅(qū)動電極上作用高頻電壓，產(chǎn)生的超聲波傳遞到墨水，且墨水成為傳遞超聲波的媒介；（6）壓電換能器振動方向與壓電板垂直，使超聲波沿垂直方向傳遞到具有拋物線界面形狀的表面；（7）超聲波能量在拋物面上發(fā)生轉(zhuǎn)換、發(fā)射，并在聚焦點(diǎn)上集聚，由于噴嘴孔也在拋物面焦點(diǎn)位置附近，因而被發(fā)射的超聲波將會聚在噴嘴的出口位置；（8）會聚后的超聲波能量增大，在噴嘴出口位置發(fā)生波形轉(zhuǎn)換，形成與墨水噴射方向垂直的表面波；(9）與墨水噴射方向垂直的表面波向兩側(cè)傳遞，墨水沿水平方向高頻振蕩；（10）在噴口兩側(cè)墨水的震蕩波邊緣，墨水液體的表面張力不能繼續(xù)與母體的聯(lián)系，且在高密度超聲波能量的作用下，導(dǎo)致部分墨水與母體分裂，形成非常細(xì)小的霧狀墨滴群；（11）噴嘴口的墨霧受后面墨水的擠壓而不能保持穩(wěn)定狀態(tài)，從噴嘴出口噴射而出；（12）噴射出的墨霧經(jīng)過一定的飛行距離后，轉(zhuǎn)移到紙張表面。

超聲波墨霧噴射的每個(gè)噴墨單元都需要布置單個(gè)驅(qū)動電極，噴嘴個(gè)數(shù)越多，驅(qū)動電極越多，相應(yīng)的驅(qū)動電路越復(fù)雜，成本越高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提出一種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、易制造成大幅度頁面噴頭，可不設(shè)置噴嘴，高速噴射出墨霧的新型超聲式噴墨打印技術(shù)。

本發(fā)明的目的是通過如下措施來達(dá)到：超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲波通過超聲掃描系統(tǒng)，將超聲波偏轉(zhuǎn)、調(diào)焦到噴墨頭內(nèi)，超聲波直接或間接會聚到噴墨頭的噴嘴或與空氣接觸的液面附近，墨水在高密度超聲波能量的作用下，噴射出霧狀墨滴群。超聲掃描系統(tǒng)是對超聲波進(jìn)行可控偏轉(zhuǎn)和調(diào)焦等，掃描方式主要有機(jī)械掃描和電子掃描兩種，機(jī)械掃描包括擺動式和旋轉(zhuǎn)式，電子掃描主要為相控陣式。由于液滴是由定向傳播的超聲波驅(qū)動，因而超聲式噴墨打印方式可以不設(shè)置噴嘴。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的超聲相控陣墨霧噴射的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式超聲墨霧噴射的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)反射式超聲墨霧噴射的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的噴墨頭的正剖面圖。

圖5是本發(fā)明的噴墨頭的側(cè)剖面圖。

圖6是本發(fā)明的噴墨頭的帶廣角準(zhǔn)直聲聚焦鏡的側(cè)剖面圖。

圖7是本發(fā)明的噴墨頭的帶準(zhǔn)直楔子的一種側(cè)剖面圖。

圖8是本發(fā)明的噴墨頭的帶準(zhǔn)直楔子的另一種側(cè)剖面圖。

圖9是本發(fā)明的噴墨頭的帶準(zhǔn)直楔子的又一種側(cè)剖面圖。

具體實(shí)施方式

新型超聲式噴墨技術(shù)包括打印控制系統(tǒng)、超聲掃描系統(tǒng)、噴墨頭和走紙機(jī)構(gòu)等部件組成。這里只介紹噴墨部分的具體實(shí)施方式，其余部件均為已有成熟技術(shù)。噴墨部分主要包括超聲掃描系統(tǒng)和噴墨頭。

圖1是本發(fā)明的超聲相控陣墨霧噴射的結(jié)構(gòu)示意圖，相控陣超聲掃描部件（1）產(chǎn)生經(jīng)偏轉(zhuǎn)、調(diào)焦的超聲波透過透射層（2），射入噴墨頭（3）內(nèi)，墨水受到高密度超聲能量作用可控噴射出墨霧。

圖2是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式超聲墨霧噴射的結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)子（5）上設(shè)置有壓電換能器（4），壓電換能器產(chǎn)生超聲波束（6），轉(zhuǎn)子（5）轉(zhuǎn)動將超聲波束（6）依次射到噴墨頭（3）內(nèi)，墨水受到高密度超聲能量作用可控噴射出墨霧。

圖3是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)反射式超聲墨霧噴射的結(jié)構(gòu)示意圖，壓電換能器（4）產(chǎn)生超聲波束（6），轉(zhuǎn)子（5）將超聲波束（6）反射射入噴墨頭（3）內(nèi)，墨水受到高密度超聲能量作用可控噴射出墨霧。

圖4是本發(fā)明的噴墨頭的正剖面圖，基體（10）和透射隔層（11）一起組成了墨室（8），墨室（8）和墨倉（9）之間通過進(jìn)墨通道（7）相連，墨水從墨倉（9）進(jìn)入墨室（8）內(nèi)，超聲波束（6）透過透射隔層（11）會聚于墨室（8）內(nèi)的墨水和空氣交接的液面附近，高密度超聲能量作用墨水可控噴射出墨霧。

圖5是本發(fā)明的噴墨頭的側(cè)剖面圖，基體（10）和透射隔層（11）一起組成了墨室（8），超聲波束（6）透過透射隔層射入墨室（8）。

圖6是本發(fā)明的噴墨頭的帶廣角準(zhǔn)直聲聚焦鏡的側(cè)剖面圖，基體（10）和透射隔層（11）一起組成了墨室（8），超聲波束（6）透過廣角準(zhǔn)直聲聚焦鏡（12）后，透過透射隔層（11）垂直入射進(jìn)墨室（8）。

圖7是本發(fā)明的噴墨頭的帶準(zhǔn)直楔子的一種側(cè)剖面圖，反射腔（15）和透射隔層（11）一起組成了墨室（8），超聲波束（6）透過準(zhǔn)直楔子（13）后，透過透射隔層（11）垂直入射進(jìn)墨室（8）內(nèi)，經(jīng)反射腔（15）將超聲波束（6）會聚到噴嘴（14）附近，高密度超聲能量作用墨水可控噴射出墨霧。

圖8是本發(fā)明的噴墨頭的帶準(zhǔn)直楔子的另一種側(cè)剖面圖，基體（10）和透射隔層（11）一起組成了墨室（8），超聲波束（6）透過準(zhǔn)直楔子（13）后，透過聚焦鏡層（16）垂直入射進(jìn)墨室（8）內(nèi)，超聲波束（6）在聚焦鏡層（16）的聚焦下會聚到墨室（8）內(nèi)的墨水和空氣交接的液面附近，，高密度超聲能量作用墨水可控噴射出墨霧。

圖9是本發(fā)明的噴墨頭的帶準(zhǔn)直楔子的又一種側(cè)剖面圖，基體（10）和透射隔層（11）一起組成了墨室（8），超聲波束（6）透過透過準(zhǔn)直楔子（13）后，透過聚焦鏡層（16）垂直入射進(jìn)墨室（8）內(nèi)，超聲波束（6）在聚焦鏡層（16）的聚焦下會聚到噴嘴（14）附近，高密度超聲能量作用墨水可控噴射出墨霧。

另外，為保證噴墨系統(tǒng)的可靠性，可以把超聲掃描系統(tǒng)、噴墨頭甚至和墨盒一體化，以減少灰塵、水汽等外部影響。亦可以采用分體式組合，以增加各組件的重復(fù)利用率。

本發(fā)明的新型超聲式噴墨打印機(jī)技術(shù)不限于打印機(jī)，也可適用于其他需要使用按需噴射的裝置上。

盡管根據(jù)上述實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是，顯然本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種替換、修改和變換。上述優(yōu)選實(shí)施方式僅為了說明本發(fā)明，而不是用于限定本發(fā)明的。在不違背本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍的情況下，對本發(fā)明可進(jìn)行多種改變。