《非击打式打印机》PPT课件.ppt

第三章 非击打式印刷机 3.1 喷墨印刷技术 一、喷墨技术 连续式 间断式（按需式） 液态墨 固态墨 ：相变式 压电式 微压电式 气泡式 1、连续式 工作原理 施加固定压力使其连续喷射 激励射流分解成滴，控制其大小和间距 使需要印刷的墨滴带电荷，飞到纸面 不需要印刷的墨滴不带电荷，由导管回收 字符发生器 模拟 调制器 控制电极 偏转电极 墨水回收 打 印 纸 喷嘴 压电驱 动装置墨水 振动信号 特点： 印刷速度高、印刷质量高、易于彩色化； 结构较复杂，成本较高。 2. 压电式 3. 工作原理 喷头上设置换能器,它受电脉冲信号的控制而产 生变形，将墨水挤压出喷嘴,滴落在记录纸上,形 成记录,无信号则不喷墨。 特点： 结构简单，易于小型化、多嘴化和彩色化 喷射过程 根据换能器的不同 , 可分 : 压电管型、压电隔膜型、压电薄片型。 3. 微压电式 工作原理: 对压电式喷墨技术的改进。喷头上的多层压电 晶体受电脉冲信号的控制而振动变形，撞击墨水 腔上的弹性元件，从而挤压墨水腔里的墨水，从 喷嘴喷出墨滴,滴落到记录纸上形成记录。 特点： 易于产生超微小的墨滴，实现高分辨率印刷。 4. 气泡式 膜沸腾现象： 在水和赤热物体的界面上产生一定厚度的气泡 ，这种气泡随着物体的冷却又会消失 工作原理: 在一个针式喷嘴内注入墨水，在喷嘴的侧壁上 安装热敏电阻元件，一旦加上脉冲电压，热敏电阻 元件发热，使靠近该处的墨水层急剧汽化，产生膜 沸腾现象，即在热敏电阻元件附近的墨水产生气泡 ，瞬间气泡内的蒸气压力增大，并使气泡扩大，从 而将喷嘴头部的墨水挤出口，滴落到记录纸上形成 记录。 特点： 喷嘴体积小，功耗低，易于实现多嘴高密度化和 彩色化。 有两种喷墨方式: 气泡膨胀方向和墨水喷射方向垂直 -Canon 气泡膨胀方向和墨水喷射方向一致 - HP 5. 相变式 相变： 物质从一种相转变成另一种相 工作原理: 特点： 墨滴圆度高, 尺寸均匀, 印刷效果好, 操作简便,无 污染。 二、喷墨印刷机的结构 喷头 字车输墨单元 喷嘴 喷嘴帽 空气阀 喷嘴帽吸收管 墨泵 活塞 喷嘴密闭清洁单元 墨水缓存 器吸收管 墨水 墨水供应器 墨水传感器 废弃墨水管 吸墨纸 墨盒 墨水供应管 墨水缓存器 墨盒安装单元 墨水供应路径 废弃墨水路径空气路径 三、喷头驱动电路 喷墨技术目前有“气泡式”和“压电式”两种主流技术。 主要靠提高喷头上的喷嘴数目来提高速度。 1. 直接驱动 如: HP51626A墨盒喷头, 有50个喷嘴. 每个喷嘴内都有一个加热元件，墨盒上有与其相对 应的50个接触点，用于与外部驱动信号相连。 A1 A2 An C L （a） （b） INn An L R C IL VCC HP51626A喷头结构与直接驱动电路示意图 （a）喷头电路结构；（b）喷头直接驱动电路 上图表示了喷头的电路结构和喷头直接驱动电路的示 意图, 其中，C是公共端，A1A2是墨盒上的接触点，L 是加热元件；R，Vcc分别是外部驱动电路外接电阻与 电压。 特点： 引线排列复杂 占用硅片面积大 为使接触可靠，接触点一般应镀金，故成本增加 2. 矩阵式 喷头驱动原理 上述喷头的驱动原理如下: 接触点大大减少 ( 从64 减至16 ) R1 R2 R8 C1 C2 C8 L1L2 L8 L9L10 L16 L57L58 L64 VCC 喷头的结构 墨盒上的喷嘴排成一竖列. VCC Cn Ln Rn GND 列驱动信号 行选通信号 外接电路 墨盒 喷头结构示意图 MOS管驱动电路与加热元件一起集成在每个喷嘴 的硅片上. 1 64 墨盒结构 驱动电路 控 制 逻 辑 行驱动器件 列驱动器件 墨 盒 R1R8 C1C8 行、列驱动信号的产生可由微处理器或控制逻辑电路 实现。 先控制行信号R1有效（高电平），此时列信号受绘图 数据bit位控制, 当各位均有效时（低电平），可印出 第18个点; 随后，控制R1无效, R2有效，在此期间 ，输出列驱动信号，可选通第916个点，随后，控制 R2无效。以此类推，直到R8为止。 为进一步降低瞬时功耗，可分成奇、偶选通，这时， 最多只有4个喷嘴同时工作。具体时序如下所示。 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 4s 14.4s 行列驱动信号控制时序图 特点 矩阵式喷头驱动技术与传统的直接式驱动技术相比， 在保持相同喷嘴数目的同时，喷头与外界的接触点数 目却显著减少。随着集成电路的发展，喷头上的喷嘴 数目还将继续增多，用分离元件构成的矩阵式驱动电 路将会由专用喷头驱动器件来替代。 四、彩色喷墨技术 多色直印法 混色法 固态墨彩色喷墨技术 混色法 混合出彩色的方式有两种： 1)彩色光线的混合法，用相加混色法 2)彩色颜料的混合，用相减混色法 3)相加混色规律为： 红光+绿光=黄光 红光+蓝光=紫光(品红光) 绿光+蓝光=青光 红光+绿光+蓝光=白光 相减混色法是利用颜料、染料的吸色性质来 实现的，采用从白光中减去基色光的方法。 相减混色规律为： 白色-红红色=青色 白色-绿绿色=品红红 白色-蓝色=黄色 黄色+紫色=白光-蓝光-绿光=红色 黄色+青色=白光-蓝光-红光=绿色 紫色+青色=白光-绿光-红光=蓝色 黄色+青色+紫色=白光-蓝光-红光-绿光=黑色 。 相减混色就是以吸收三基色比例不同而形成不 同的颜色的。所以把青色、品红、黄色称为颜 料三基色, 实际中 “黄”+“青”+“紫” 纯“黑”, 具体运用时 还要加上一个“黑”，于是有四色. 用相减混色三基色原理所表示的颜色模式称为 CMYK模式 3.2 激光印刷机 一、概述 1、发展过程 实验室阶段（19651970） 商品化阶段（19711977） 广泛普及使用阶段（1977年后） 2、激光的特性 单色性 好 方向性 强 相干性 高 3、激光印刷机的工作过程 (1) 格式转换 (2) 光栅转换 (3) 扫描输出 4、字符形成方法 ( 扫描方法) 单线扫描 一行字符分几次扫描完成 多面镜每面仅扫一条线 1 1 1 1 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 5 5 5 多线顺序偏转扫描 一行字符分一次扫描完成 多面镜转过一个面形成一行字符 字符是倾斜的 9 9 9 9 9 9 8 7 6 5 4 3 2 1 5 5 5 5 偏 转 顺 序 多线同时偏转扫描 多面镜转过一个面形成一行字符 字符不倾斜 9 9 9 9 9 9 8 7 6 5 4 3 2 1 5 5 5 5 同 时 产 生 第一次 第二次 第三次 多线同时偏转多次扫描 多面镜转过一个面形成一行字符的若干点阵， 多次扫描形成一行字符。 如 15*18，分成6束光，同时扫描 分三次横向扫描形成一行字符 5、形成字符的曝光方式 大面积曝光：无字区域曝光 小面积曝光：有字区域曝光 二、激光印刷机的组成及工作原理 激光扫描系统 电子照相系统 . . . . 激光印刷机工作原理图 （1）电-光 （2）准直 （3）扫描 （4）聚焦、校正 （5）充电、曝光 （6）显影 （7）转印、分离 （8）定影 （9）清除残像 三、激光扫描系统 （1）激光器 气体激光器 氦氖激光器（ He Ne ) : =632.8 nm（红光） W=525mw 半导体激光器 =780 nm （红外）， =830 nm （近红外） W=5mw （2）声光调制器 原理：利用声光效应产生布雷格衍射 di 布雷格方程： d = i = B 例：f = (64,68,72,76,80,84,88,92,96)*106 HZ v = 3.632*106 mm/s , = 632.8 nm 64MHZ 64 = 0.01115066 68MHZ 72MHZ 96MHZ 32 = 0.00557533 4 = 0.000696916 n M N 入射光 反射光 i d 反射光 n M N 2 转镜扫描原理 i = d 如果反射面以一定角速度匀速旋转， 则反射光束将以二倍角速度匀速扫描 （3）扫描器 多面转镜 多面镜扫描误差 产生误差的原因： a. 反射面是绕多面镜中心 O旋转，而不是绕 A旋转 b. 扫描轨迹产生非线性误差， . O . A R Rm m 匀速轨迹 非匀速轨迹 扫描失真的校正 校正方法： （1）采用圆形、椭园形、抛物面形附加镜 （2）采用广角聚焦镜（ F - 透镜 ） 在鼓的中部线速度小，两端线速度大 四、电子照相系统 电子照相的工作阶段和过程 潜像阶段 （1）充电 （2）曝光 墨粉可见像阶段 . . . . （1 ） （2 ） （3） （5） （4） （6） （8） （7） （3）显影 （4）转印 （5）分离 （6）定影 清洁阶段 （7）消电 （8）清扫 1、光导鼓 功能 在静电场的作用下使光导体获得一定极性的、均 匀的电荷，并将投照在它上面的光像转换成静电潜像， 经墨粉显影，获得可见图像。 结构 + + + + + + - - - - - - 上阻挡层 下阻挡层 底基 光导层 光导体的基本特性 在暗的状态下为绝缘体 在光照的状态下为导体 2. 电晕放电装置 + + + + + + - - - - - - 7.5kv 3. 静电潜像的形成 + + + + + + - - - - - - . 硒-碲合金 充电 曝光 + + - - 4. 显影 5. 将静电潜像变成可见图像的过程 瀑布显影 磁刷显影 跳动显影 液体显影 + + - - 铁粉 永久磁铁 - - 5. 电晕转印与分离 + + - - - - + + - - - - . + + + + + + + + + - - - - . + + + + + + + 分离方法： 气吸分离法 带分离法 片分离法 交流电晕分离法 （分离效果好， 适合于光导提直径小的平直供纸 ） + + - - - - - - - - 6. 定影 热辊定影 热板定影 热辐射定影 加热定影 压力定影 7. 清洁 8. 消电： 9. 用灯泡全面光照，清除鼓面残留色粉上的残留 电荷。 10. 清扫： 11. 清除转印后残留在光导层表面的墨粉 （1）速度高 （2）光导鼓使用寿命长 （3）易产生混色、 擦糊现象 . . . . . . . 五、彩色激光印刷技术 1. 彩色打印方法 采用一个光导鼓和多套光路系统 2. 擦糊混色的防止 非接触式跳动显影 结构 粉层厚度： 20 40 m 光导鼓 显影辊 限制板 无磁性色粉 200 300 m 投射间隙 + + + + + + + - - - 正负电压之比：653：347 跳动显影机理 显影辊 + + + + + + + - - - - - 正负电压之比：653：347 a b c . . . 图像区：F投出 =负偏压的排斥力+图像电荷的引力 F返回=正偏压的吸引力-图像电荷的引力 F投出 F返回 图像区：F投出 =负偏压的排斥力+图像电荷的引力 F返回=正偏压的吸引力-图像电荷的引力 F投出 F返回 显影辊 - - - - - 正负电压之比：653：347 a b c . . . + + + + + + + a - b , 间距变小， 投射力（F） 逐渐变大 。 图像区：F投出 =负偏压的排斥力+图像电荷的引力 F返回=正偏压的吸引力-图像电荷的引力 F投出 F返回 a - b , 间距变小， 投射力（F） 逐渐变大 。显影辊 - - - - - 正负电压之比：653：347 a b c . . . + + + + + + + b - c , 间距变大， 投射力（F） 逐渐变小 。 投出阈值 返回阈值 跳动力 时间 图像区跳动力示意图 a b c : F F投出阈值 F 鼓 显影 : F F投出阈值 F F返回阈值 辊 鼓 往复运动 : F F投出阈值 F 鼓 显影 显影辊 + + + + + + + - - - - - 正负电压之比：653：347 a b c . . . 非图像区：F投出 =负偏压的排斥力 F返回=正偏压的吸引力 F投出 F返回阈值 色粉不动 : F F投出阈值 F F返回阈值 辊 鼓 往复运动 : F F返回阈值 色粉 - 辊 跳动显影的优点 （1）消除底灰 （2）提高显影速度 多次充电防止混色 混色的过程 V：光导鼓表面电位 充电 V 第一色曝光、显影 （黄色） 显影偏压 显影阈值电压 V 第二色曝光、显影 （红色） 显影偏压 显影阈值电压 防止方法 在下一次曝光和显影前进行再充电 V 第二色曝光、显影 （红色） V 第一色曝光、显影 （黄色） V 充电 V 充电 V 充电 V