随机式喷墨系统供给的墨滴只在需要时才喷出，因此，不需要墨水循环系统，省去了墨
水的加压泵、过滤器和回收装置。这种喷墨系统的喷墨结构简单、成本便宜、可靠性高、工
作噪声小。
为实现按照喷印 （绘）的需求进行随机式喷墨，随机式喷墨打印机激励墨水产生墨滴的
第六章 新型打印材料化学品 ２１１
机构，可以采用不同的技术方案。目前，大致存在有两种最流行的技术方案。一种是采用压
电换能器，即压电式；另一种是热电换能器，即热电式也称气泡式。
（１）压电式喷墨技术类别 根据换能器的工作原理及排列结构，压电式喷墨打印机大致
可分为三种类型。
① 压电管型 这种类型的喷墨换能器利用径向很薄的压电管。
② 压电隔膜型 这种类型选用压电隔膜换能器，根据墨水的喷射结构，一种是侧面喷
口型，另一种是端面喷口型。
③ 压电薄片型 这种类型的换能方式，采用纵向振荡器产生墨滴。
这几种类型的喷墨技术都具有一个共同的特点，即对墨水压电换能器需施加高 电 压 脉
冲，但功耗很小，每喷射一粒墨滴，消耗能量仅为０５～９μＪ。
（２）压电式喷墨原理 压电管型喷墨系统是由压电管、墨水管道和喷嘴组成。由于墨水
在容器中的水平面低于喷嘴的最低位置，因此，墨水在管道中处于较小的负压力状态。在这
种状态下，因毛细管作用，仅剩余的墨水保持在喷嘴内，而不至于溢出开口的喷嘴外面。
为了利用电压脉冲产生墨滴，必须仅用换能器。这种喷墨系统所使用的电压脉冲幅度一
般在６０～２００Ｖ 之间，具体数值取决于实际结构。从电压脉冲引起的换能器效应来看，有些
与电容器相类似，施加不同的电压脉冲可使压电管内部截面积收缩或扩张。压电管对电压的
反应是很快的，但对压电管施加不同的电压后，不可能立即使墨水喷出或吸入，总会产生一
定的滞后现象。压电管局部产生过压或欠压的效应，可视为声波在液体中发生和传播的现
象。这种波在管道中的传播也遵守声学定律，这意味着管道开口端的截面积扩展或收缩，将
会使传导波在管道的端面形成反相的反射波。这样，对压电管施加单一极性的电压脉冲，将
会产生两个极性的压力。对于每个单独喷墨系统的管道，在管道内既能维持一定的能量，又
能防止各单独喷墨系统间的干扰。为产生墨滴，作用的电压脉冲、喷嘴的材料、几何尺寸及
墨水性能，必须相匹配。
在喷嘴中的压力波会使墨水形成弯月波，并加速传播。随着墨水在管道中以弯月波形态
传播到墨滴喷出的同时，在管道内会形成局部的真空。由于这种局部真空的作用，可以把剩
余的墨水吸回，从而起到了墨水的回收作用。随后，吸回的墨水填满管道中的局部真空，使
喷墨系统恢复平静，进而进入下一个墨滴的生成和喷出的周期。生成墨滴的周期，大约需要
２００μｓ左右。
压电隔膜型喷墨系统的工作原理与压电管型相类似，唯有压力波是由位于刚性隔膜上的
片状压电盘的挠性运动来产生的，其工作原理可视为与金属隔片相同。在电压脉冲的作用下，
可引起压电盘直径微米级的变化。刚性金属隔膜应保证正负方向呈弓形的变化量约为１μｍ。
压电薄片型喷墨系统由压电薄片型换能器实现。这种换能器是由并行排列的压电薄片组
成的，在电压脉冲的作用下，使压电薄片收缩或扩展，生成墨滴并喷出，完成喷墨过程。压
电薄片产生的压力传递至墨水容器，由反作用力作用的结果生成墨滴并喷出。这种喷墨技
术，综合了端面开口型 （压电隔膜型喷墨系统即为端面开口型）密封的优点，并选用较小的
墨水容器，尽可能地提高墨滴的喷射频率。
