Основа работы пьезоэлектрической печатной головки - пьезоэффект (способность некоторых материалов создавать электрический заряд при деформации или изменять свою форму под действием приложенного напряжения (эффект обратим)): капли чернил выталкиваются из сопел за счет колебаний пластины, обладающей пьезоэлектрическими свойствами.
Основными достоинствами этой технологии является возможность контроля размера капель, что позволяет достичь высокого качества при печати полутоновых изображений, а также не происходит активного выделения тепла печатающей головки.
При изготовлении Пьезоэлектрической печатающей головки можно использовать разные типы деформации активных элементов.
На рисунке: виды деформации пьезоэлементов:
А - изменение формы элемента при сдвиговой деформации (элемент после приложения напряжения изображен серым цветом);
В - изменение формы элемента при продольной деформации (стрелками указаны направления поляризации материала, то есть направления, в которых наиболее ярко проявляются свойства материала)
Конструкции печатающих головок зависят от вида деформации. Первыми появились печатающие головки, использующие продольную деформацию пьезоэлемента. Они широко применяются и в настоящее время. На рис изображена упрощенная схема сопла такой печатающей головки.
- Пьезоэлемент - основной компонент сопла печатающей головки. Для управления каждым соплом в отдельности необходимо установить соответствующее число пьезоэлементов. На схеме для простоты не показаны проводники, подводящие управляющие сигналы к элементу.
- Мембрана отделяет пьезоэлемент от камеры с чернилами. Пьезоэлемент и проводники подводящие управляющие сигналы, следует защитить от воздействия растворителя чернил. Для этого используется гибкая мембрана. Если сделать стенку сопла под пьезоэлементом тонкой и использовать достаточно гибкий материал, отдельную мембрану можно не устанавливать.
- Сопло, как и в других разновидностях струйных принтеров, обеспечивает формирование капли чернил. Для того чтобы печать была равномерной, все сопла печатающей головки должны иметь одинаковый размер. От правильного изготовления сопел зависит направление полета капель и, соответственно, точность воспроизведения изображения.
- Камера с чернилами. Поскольку размеры пьезоэлемента под действием управляющих сигналов изменяются незначительно, для эффективного выталкивания капель через сопло необходима большая площадь соприкосновения пьезоэлемента и чернил (через мембрану). Для этого используются специальные расширения подводящих каналов.
Корпус сопла с подводящим каналом соединяет воедино все части головки и обеспечивает подачу чернил. Поскольку пьезоэлемент постоянно вибрирует с высокой частотой, корпус должен быть достаточно прочным и устойчивым к вибрации. В противном случае возможно разрушение печатающей головки.