本發明涉及一種噴出墨霧的噴墨打印技術。此噴墨打印技術是在改進現有的超聲波墨霧噴射印刷技術的基礎上發展而來。

背景技術：

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

1999年，日本學者Fukumoto在國際數字印刷會議上發表“超聲波墨霧噴射印刷”，一文提到利用超聲波效應產生很小“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，而墨霧中的每一個細小“墨滴”則低于這個量級，平均直徑大約為2.5μm。如此細小的“墨滴”成像時，能在紙面上形成質量很高的印刷圖像。

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、反射腔和噴嘴板構成。絕緣膜覆蓋在壓電換能器內表面，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，在液面上產生毛細管波，毛細管波會產生向外噴射的霧狀液滴，當超聲波的頻率為10MHz時，噴出的液滴直徑為幾個微米。

超聲波墨霧噴射具體工作過程：（1）超聲波發生器與工業領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結到拋物面反射器，噴嘴板的位置在拋物面發射器的焦點上；（3）壓電換能器在成像信號激勵下使電能轉換成機械能，發出超聲波；（4）墨水供應到由超聲波發射器和聚酯薄膜形成的空間，等待超聲波信號的激勵；（5）壓電傳感器驅動電極上作用高頻電壓，產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生轉換、發射，并在聚焦點上集聚，由于噴嘴孔也在拋物面焦點位置附近，因而被發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，在噴嘴出口位置發生波形轉換，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傳遞，墨水沿水平方向高頻振蕩；（10）在噴口兩側墨水的震蕩波邊緣，墨水液體的表面張力不能繼續與母體的聯系，且在高密度超聲波能量的作用下，導致部分墨水與母體分裂，形成非常細小的霧狀墨滴群；（11）噴嘴口的墨霧受后面墨水的擠壓而不能保持穩定狀態，從噴嘴出口噴射而出；（12）噴射出的墨霧經過一定的飛行距離后，轉移到紙張表面。

超聲波墨霧噴射的每個噴墨單元都需要布置單個驅動電極，噴嘴個數越多，驅動電極越多，相應的驅動電路越復雜，成本越高。

技術實現要素：

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

本發明的目的是通過如下措施來達到：超聲波發生器產生的超聲波通過超聲掃描系統，將超聲波偏轉、調焦到噴墨頭內，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。超聲掃描系統是對超聲波進行可控偏轉和調焦等，掃描方式主要有機械掃描和電子掃描兩種，機械掃描包括擺動式和旋轉式，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動，因而超聲式噴墨打印方式可以不設置噴嘴。

附圖說明

圖1是本發明的超聲相控陣墨霧噴射的結構示意圖。

圖2是本發明的旋轉式超聲墨霧噴射的結構示意圖。

圖3是本發明的旋轉反射式超聲墨霧噴射的結構示意圖。

圖4是本發明的噴墨頭的正剖面圖。

圖5是本發明的噴墨頭的側剖面圖。

圖6是本發明的噴墨頭的帶廣角準直聲聚焦鏡的側剖面圖。

圖7是本發明的噴墨頭的帶準直楔子的一種側剖面圖。

圖8是本發明的噴墨頭的帶準直楔子的另一種側剖面圖。

圖9是本發明的噴墨頭的帶準直楔子的又一種側剖面圖。

具體實施方式

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

圖1是本發明的超聲相控陣墨霧噴射的結構示意圖，相控陣超聲掃描部件（1）產生經偏轉、調焦的超聲波透過透射層（2），射入噴墨頭（3）內，墨水受到高密度超聲能量作用可控噴射出墨霧。

圖2是本發明的旋轉式超聲墨霧噴射的結構示意圖，轉子（5）上設置有壓電換能器（4），壓電換能器產生超聲波束（6），轉子（5）轉動將超聲波束（6）依次射到噴墨頭（3）內，墨水受到高密度超聲能量作用可控噴射出墨霧。

圖3是本發明的旋轉反射式超聲墨霧噴射的結構示意圖，壓電換能器（4）產生超聲波束（6），轉子（5）將超聲波束（6）反射射入噴墨頭（3）內，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）之間通過進墨通道（7）相連，墨水從墨倉（9）進入墨室（8）內，超聲波束（6）透過透射隔層（11）會聚于墨室（8）內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是本發明的噴墨頭的側剖面圖，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是本發明的噴墨頭的帶廣角準直聲聚焦鏡的側剖面圖，基體（10）和透射隔層（11）一起組成了墨室（8），超聲波束（6）透過廣角準直聲聚焦鏡（12）后，透過透射隔層（11）垂直入射進墨室（8）。

圖7是本發明的噴墨頭的帶準直楔子的一種側剖面圖，反射腔（15）和透射隔層（11）一起組成了墨室（8），超聲波束（6）透過準直楔子（13）后，透過透射隔層（11）垂直入射進墨室（8）內，經反射腔（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是本發明的噴墨頭的帶準直楔子的另一種側剖面圖，基體（10）和透射隔層（11）一起組成了墨室（8），超聲波束（6）透過準直楔子（13）后，透過聚焦鏡層（16）垂直入射進墨室（8）內，超聲波束（6）在聚焦鏡層（16）的聚焦下會聚到墨室（8）內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是本發明的噴墨頭的帶準直楔子的又一種側剖面圖，基體（10）和透射隔層（11）一起組成了墨室（8），超聲波束（6）透過透過準直楔子（13）后，透過聚焦鏡層（16）垂直入射進墨室（8）內，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，為保證噴墨系統的可靠性，可以把超聲掃描系統、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利用率。

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

盡管根據上述實施方式對本發明進行了說明，但是，顯然本領域的技術人員可以對本發明進行各種替換、修改和變換。上述優選實施方式僅為了說明本發明，而不是用于限定本發明的。在不違背本發明權利要求所限定的范圍的情況下，對本發明可進行多種改變。