Che cos'è una forma d'onda?

Che cos'è una forma d'onda?

Per aiutare a spiegare lo scopo di una forma d'onda, diamo un'occhiata all'interno di una camera degli ugelli di una testina di stampa. Il processo di getto noto come fill-and-fire, che viene comunemente applicato a molte testine di stampa diverse di design vario. In questo caso, una pila di PZT (un materiale ceramico piezoelettrico) si deforma ogni volta che viene applicata tensione, modificando il volume della camera dell'inchiostro e facendo muovere l'inchiostro al suo interno ed eventualmente espellerlo. Il mezzo per applicare questa tensione al PZT è la forma d'onda.

il PZT viene esteso solo quando viene applicata la tensione, quindi non ci sarà alcuna deformazione fino a quando la testina di stampa non viene collegata. Una volta alimentata, la testina di stampa mantiene una tensione specifica, facendo sì che il PZT si estenda e rimanga nella sua posizione di non getto. Se la tensione diminuisce, il PZT si ritrae e crea un'espansione nella camera, attirando l'inchiostro al suo interno. Per espellere una goccia, la tensione viene riportata al suo valore originale, la camera si restringe e l'inchiostro in eccesso viene espulso. Questo processo si ripete migliaia di volte al secondo.

È importante notare che le testine di stampa possono essere azionate da impulsi positivi o negativi, a seconda di come sono fabbricate. Qualunque sia il modo in cui'sei abituato a guardarlo, i tempi importanti della forma d'onda sono le due parti inclinate e il tempo di mantenimento, cioè per quanto tempo la tensione viene mantenuta a quel livello (alto o basso) prima che ritorni al posizione di partenza. Questa temporizzazione dell'impulso determina cosa sta accadendo all'ugello quando il volume della camera viene riportato a uno stato stazionario ed è il primo passo per capire quando si costruisce una forma d'onda.

Se'ti sei fermato vicino a una testina di stampa mentre sta stampando, potresti essere stato in grado di sentirla "cantare", a seconda della frequenza utilizzata. Il motivo per cui puoi sentirlo è perché gli attuatori producono onde sonore. I più importanti per il getto sono quelli che vengono prodotti nell'inchiostro stesso, poiché definiscono la variazione di pressione che dà l'espulsione della goccia.

A causa della presenza di un inchiostro con determinate proprietà meccaniche e del fatto che le onde sonore possono perdere energia mentre rimbalzano, la pressione nella camera può essere descritta come un risonatore smorzato. Qualsiasi variazione di pressione, come la deformazione del PZT, risulterà in una variazione di pressione caratteristica. Come mostrato qui, quando il PZT si ritrae e la camera aumenta di volume, la variazione di pressione fa sì che l'inchiostro inizi a muoversi avanti e indietro all'interno della camera.

Questa energia da sola di solito non è sufficiente per far espellere l'inchiostro, lo riporta semplicemente all'estremità opposta della camera e rimbalza. Utilizzando un impulso di tensione per rafforzare la pressione al momento giusto, l'espulsione della goccia è resa più efficiente, come mostrato qui. Una goccia viene espulsa quando la pressione supera un valore critico a causa della temporizzazione preferibile.

Il motivo per cui l'ampiezza dell'impulso è così critica è che se è troppo corta o troppo lunga, le onde, la pressione e il movimento del PZT non saranno sincronizzati. Se l'inchiostro non si muove nella giusta direzione nel momento in cui viene aggiunta più pressione, invece di aumentare gradualmente lo slancio, lo slancio potrebbe essere contrastato. È come spingere un bambino su un'altalena. Se li spingi al momento giusto, lo slancio aumenta e oscillano più in alto. Se li spingi nel momento sbagliato, si fermeranno violentemente. Allo stesso modo, se l'ampiezza dell'impulso è errata, il getto risultante, ripetuto più e più volte, sarà inefficiente e instabile.

Poiché l'inchiostro deve spostarsi avanti e indietro per tutta la lunghezza della camera, la frequenza massima che una testina di stampa può produrre dipende dalle dimensioni della camera della testina di stampa. Le testine di stampa progettate con camere più lunghe impiegano più tempo per il viaggio delle onde acustiche avanti e indietro, quindi non possono espellere le gocce con la stessa frequenza.

Poiché la lunghezza della camera dell'ugello è fissa, si potrebbe pensare che l'ampiezza dell'impulso necessaria per sincronizzare correttamente l'onda di pressione sia costante per una determinata testina di stampa. Tuttavia, la tempistica è anche influenzata dalla velocità del suono per quel particolare inchiostro. Questo è il motivo per cui una forma d'onda deve essere sintonizzata per una particolare combinazione di inchiostro e testina di stampa, non è sufficiente avere una forma d'onda generale per quella testina di stampa. Fortunatamente, se gli inchiostri hanno proprietà simili, la stessa forma d'onda può funzionare bene per entrambi.