喷墨绘图机喷头驱动电路的分析与设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com@电子计算机与外部设备第23卷第3期喷墨绘图机喷头驱动电路的分析与设计．何继成塑高有些王厚生。【fr33L卜g15西安电子科技大学卦设研究所710071西安I摘要：本文对m公司生产的HP51626A喷头的结构、工作原理进行了分析，并通过实验手段获得了控制喷头的关键技术参数，在此基础上给出了喷头驱动电路的设计思想及具体实现电路。关键词：喷墨绘图机墼撵瞿琏1扎，

2、1喷墨打印技术的供货商是}、Canon和Epson，并且它们分喷墨打印属非击打式，特别是近几年较好别是“热

3、阻式”、“气泡式”、“压电式”主流喷墨技解决了喷嘴堵塞的问题，自进入市场以来，发展术的拥有者。我们研制大幅面彩色喷墨绘图机非常迅速，具有噪音低、体积小、效果好、速度所用的喷头只能从这三家大公司购买。快、彩色丰富、单机价格低等许多优点，喷墨技Epson由于采用“压电式”技术，使得喷头术这些特点决定了中档绘图机将是喷墨绘图机的使用寿命长，—般做成了永久性喷头，置于机的天地。器内部，当墨水用完后，只需换墨水瓶即可，消喷墨技术可分为连续式和间歇式两大类，费品仅是墨盒，不可能得到其喷头。而t-IP、连续式喷墨技术由于耗墨

4、及结构复杂，花费昂C．an~n把喷头与墨盒做在一起成为消费品，显贵．现在已很少采用。目前流行的喷墨打印技然我们应选择这两家公司的产品。术属间歇式，它又分为”热泡式”和“压电式”两自研的彩色喷墨绘图机上所用的墨盒，是种。HP称其喷墨技术是“热敏式”(Therma1)，选用t-IP公司的产品f51626A)．其结构如图1而Canon称其喷墨技术是“汽泡式”(Bubble)。HP、Canon均采用热泡式结构，基本原理都是利用电阻迅速加热喷嘴，使喷嘴内的墨水汽化产生汽泡，汽泡膨胀将墨水喷出喷嘴。而Ep一鄹n是采用多层压

5、电式结构(MACH)．当压电晶体充电时，与它紧贴的金属膜片向墨水腔凸进，墨水受压便喷出墨滴。由于喷头是往复运动，故喷打易于实现较大幅面的绘制，所以喷墨技术在大幅面绘图应用中具有优势。2绘图机喷墨头的结构与工作原理喷墨打印技术，国际上已相当成熟，每年都有大量专利注册，由于喷头的生产涉及到半导体集成、微细加工等方面的基础工业，使得实力图1HP51626墨盒喷眵9结构单薄的厂商根本无法插足这个市场，国内目前该喷墨头上共有5O个喷嘴，分成奇、偶两尚无毙力生产，但市场上有喷头产品出售，主要列．每列各有25个喷嘴，每列喷嘴

6、间隔是。本文研究得到L五国防珂研项目基金资助维普资讯http://www.cqvip.com1999年5月喷墨绘图机喷头驱动电路的分析与设计——啊继成-9150DPI，两列交错叠印后的分辨率就达个接触点，与外部喷头驱动信号相连。其喷墨300DPI(12点／毫米)，这样做的原因在于喷嘴点形成的过程可用图2(a)～(f)表示。的制造更容易些。墨盒上有与之相对应的5O墨水一霉泡——(a】葶if)圉2喷臂的墨滴形成过程在每个喷嘴的管壁上都安放了加热元件，R如图2中A点．当对A点施加一定高度与宽度的脉冲电压时，加热元件迅

7、速升温．使其周围墨水汽化形成汽泡，借汽泡的膨胀将墨水喷射在介质上，加热元件同时冷却．喷嘴内的墨水由于负压而立刻得到补充，开始了下一个喷墨驱动圉3喷嘴驱动电路原理示意圉周期。上这也是早期喷头驱动电路的设计方式，那时由于加热元件需要一定的冷却时间，使得喷头上的喷嘴数只有l2个，如HP公司的喷嘴的最大激励频率受到限制。另外，为了产Thin~et喷墨打印机上所用的喷头n】。通过对生理想的汽泡．对脉冲旅加的宽度与高度都要输入控制信号锁存，直接驱动达林顿管即可，控有所要求，否则，会影响图象的输出质量。为制相对容易。但对于我

8、们绘图机上所用的喷头此．必须获得控制喷头的这些关键技术指标。而言，就显得不合理，主要原因是有两点，首先，通过对喷头进行分析、测试，得到了上述参数，5O个喷嘴不可能同时喷墨，因为．在脉宽有效喷嘴上所加的驱动信号脉宽是3．2幅度是期间，喷嘴上加热元件的压降约为12V．加热元12V，喷头驱动的激励频率最高为6KI-lz,可用件阻值为30此时每个喷嘴的功耗为4．8W，图3表示—个喷嘴的驱动原理示意图，图上L若同时工作，不仅电源功率达不到，而且对周围是加热元件，阻值约为3012，R、VCC分别是驱电路也是很大的干扰，显然

9、必须采用分组选通动电路外接的电阻和高压。INn是允许加热控工作方式。其次，喷头小车属运动部件，它与绘制信号，OUTn是喷嘴与驱动电路的接触点。图机主控板间是通过柔性电缆线相连的，若喷IL是加热元件的工作电流。头驱动电路安放在绘图机主控板上．电缆线的3喷头驱动电路的分析与设计引线数目将与喷嘴数目一样，随着喷嘴数目、喷3．1驱动电路和设计思想头数目增多时，布线非常复杂，而且这些驱动信从喷头