信息记录材料及应用(6章)

产生的原因： 焦化是由油墨高温(3000C以上)分解产
物在加热电极上沉积所至, 会直接影响墨 滴的喷射, 直至墨滴喷射失败。
结果： 1. 低墨滴 2. 墨滴体积减小； 3. 影响打印质量；
油墨
I II III IV
焦化产物的典型化学组成
焦化产物的元素百分比(%)
C Fe
Si Sn Cr
33 17
连续型 1. Sweet型
压电晶体
记录信号(脉冲)
震动信号
带电电压 P
2. Microdot型
记录信号(脉冲)
静压 带电电压
回收
特点：(1)无震动压力信号； (2)带电电极和偏转电极融为一个整体； (3)电荷/质量大的墨滴, 即, 小粒径墨滴 偏转程度大，能越过捕获器到达承印
物形成印迹(分粒作用)； (4)具有高分辨力；
第六章 喷墨打印
第一节 喷墨打印的基本原理
一. 基本原理
1. 连续喷射型(Continueous Ink Jet)
脉冲信号控制器
墨滴产生器
喷嘴 带电器 偏转电场 捕获器 承印物
油墨在墨滴产生器的作用下(静压 + 震动压 力)从喷嘴(一般尺寸在35微米左右)喷射出去， 油墨流在喷射力和电场力的作用下被引导进入
相关的研究结果： 1. 输入(脉冲)能量与气泡体积的关系:
气 泡 体 积
阈值能量
脉冲能量
气泡体积随输入脉冲能量的增加 而增加，当输入能量超过一定数值后, 气泡体积趋于饱和，不在随输入能量 的增加而变化。这一能量可以被认为 是产生恒定体积气泡的阈值能量。
注: 输入的脉冲能量在某种程度上与 加热电极的温度相对应。
无记录信号时：油墨滴发散, 被多孔陶瓷壁吸 附，不能到达承印物表面。
被吸附的油墨在抽吸的作用下沿多孔陶 瓷壁的微孔被回收。
按需型 1. 压电晶体法
Stemme方法
压电晶体
记录信号
油墨(静压)
特点：油墨的供给在喷嘴附近进行， 使油墨在喷出后能及时得 到 补充, 可实现高速打印, 但油墨 容易在喷嘴附近脱落和存集。
3. Hert型 无记录信号(加电压) 有记录信号(无电压)
无记录信号时, 发散电极上的电压使油 墨滴扩散，被捕获后不能到达承印物表面;
有记录信号时, 发散电极上无电压，油 墨滴直线前进到达承印物表面形成印迹。
4. IRIS型
带电器 发散电极 多孔陶瓷 压电晶体
静压
回收
有记录信号时：油墨滴直线前进, 最终到达承 印物表面形成印迹；
带电器；油墨流在带电器中分裂成细小的墨滴
并同时带上相同符号的电荷；带电墨滴在偏转 器电场的作用下, 或直线前进被捕获器捕获后 被送回到墨滴产生器重复使用(无记录信号， 相当于“off”状态), 或偏转逃脱捕获器的捕获 最终到达承印物形成印迹(有记录信号, 相当于 “on”状态)。
2. 按需喷射型(DOD: Dot On Demand)
2.温度与气泡产生的关系:
温度 T 2880C
=3230C =3690C 3690C
气泡产生状况 无气泡产生(不能产生足够的机 械作用力将油墨喷射出去) 只有小气泡产生(结果同上) 大体积气泡(墨滴能正常喷射) 气泡体积基本不再增加(与3690C 时的气泡体积相比较)
结论: 3690C的温度与上面输入脉冲的阈值能 量相对应，这一温度远远高于油墨中 溶剂(水或甘油)的沸点, 说明加热电极 附近产生的气泡(核)处于一种过热状态 (Superheated), 数量众多的气泡的形成 阻止了油墨进一步从加热电极上获取 能量(气泡核的阻热作用)，气泡的增长 基本上靠处于过热状态的(气泡)核蓄积 的能量来实现。
扫描方式
主扫描
副扫描
黑白
彩色
特点： (1)造粒/喷射速度: 103～107滴/秒, 可实现高 (2) 打印速度； (2) 记录控制: 脉冲控制(on～off状态), 数字
化容易；
(3) 彩色化: 分别选用黄品青油墨和喷头即可 实现彩色记录，彩色化容易;
(4) 承印物: 非接触打印，适合于各种形态的 承印物；
二. 墨滴的形成过程及产生方式
1. 静压喷射
墨流连续区域 墨流分裂区域
D0
静压
最可几粒径： Dp = 1.89D0 最小粒径： Dm = 1.68D0 特点：(1)造粒机构简单, 但
(2)墨滴粒径(大小)分布不均匀。
2. 静压 + 震动压力
静压+震动压力
特点：墨流均匀分裂, 墨滴粒径(大小)分布均匀
气泡核 (过热状态)
油墨
气
气泡饱和体积
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泡
体
积 产生 增长
消失
气泡形成三步曲: (1)成核(气泡核)
时间
(2)增长 (3)消失
3. 热气泡喷墨的固有故障: 热电极的焦化
基本现象:
由于热气泡喷墨的工作温度都很高, 一 般大于3000C, 往往会在加热电极上沉积上 不容物, 从而使加热电极的汽化作用降低, 直至不能正常工作使用。 这些沉积物有无 机盐类, 称为无机焦化(Inorganic Kogation), 主要来自油墨中的无机杂质(如, 无机盐等 等); 也有有机化合物, 称为有机焦化 (Organic Kogation), 主要来自油墨的热分 解产物。
特点：在加热脉冲(记录信号)的作用下热
电阻温度积聚上升, 使其附近的油
墨溶剂汽化生成数量众多的小气泡
(核)，在加热时间内气泡体积不断
增加, 最终使油墨从喷嘴喷射出去。
显然热气泡的产生和消失相当于在油 墨腔的静压上附加了一个震动压力, 热气 泡法机构简单, 体积小, 是常采用的一种方 法, 但造粒速度不是太高。
记录信号 (机械脉冲)
记录信号以机械脉冲的形式被施加到
油墨产生器中, 使墨滴喷射出去形成印迹； 无记录信号时, 无墨滴喷射。这种喷射方
式无须对墨滴进行带电处理，当然也就无 须偏转机构，因此有喷头结构简单, 容易 实现喷头的多嘴化(Multi-nozzle Print Head), 彩色化容易，但一般墨滴喷射速度 较低(～104滴/秒)。
Stemme改进型
空气 油墨
特点：在喷嘴附近增设第二喷嘴并通过 第二喷嘴导入空气流，使第一喷 嘴油墨流/墨滴的周围充满流动的 空气，既有利于墨滴的喷射(加速 作用), 同时又有效地防止了喷嘴附 近油墨的存集。
2. 热气泡型
油墨 脉冲信号
气泡核
喷嘴
热电阻 T=1
溶剂气泡
T=3 T=6
T=9 T = 14