При работе цифровых принтеров существует тесная динамическая взаимосвязь между вязкостью чернил, температурой и напряжением форсунки. Их согласованное состояние напрямую влияет на качество печати (такое как размер капли, точность позиционирования, равномерность цвета) и стабильность оборудования. Ниже приводится систематическое объяснение с трех точек зрения: основные понятия, механизмы взаимодействия и практические последствия с логикой регулирования.
I. Основные понятия и отдельные функции
1. Вязкость чернил
Вязкость — это физическое свойство, измеряющее внутреннее трение чернил, непосредственно определяющее легкость их течения:
Чрезмерно высокая вязкость: Чернила обладают плохой текучестью и склонны к засорению форсунки, препятствуя плавному выбросу капель и приводя к таким проблемам, как разрыв линий или нехватка чернил.
Чрезмерно низкая вязкость: Чернила слишком жидкие и склонны к чрезмерному расплыванию после выброса, что может привести к размытию, растеканию цвета или аномальному слиянию капель из-за недостаточного поверхностного натяжения.
2. Температура
Температура является ключевым фактором, регулирующим вязкость чернил, причем ее влияние на вязкость следует четкой закономерности:
- Повышение температуры → Усиленное движение молекул чернил → Ослабление межмолекулярных сил → Снижение вязкости (улучшение текучести).
- Понижение температуры → Замедление движения молекул → Усиление межмолекулярных сил → Увеличение вязкости (ухудшение текучести).
Различные типы чернил различаются по своей чувствительности к температуре. Например, водорастворимые чернила подвержены влиянию температуры в большей степени, чем сольвентные чернила и чернила с УФ-отверждением.
3. Напряжение форсунки
Напряжение форсунки (управляющее напряжение) определяет состояние выброса чернил, контролируя интенсивность работы ключевых компонентов:
- Для пьезоэлектрических форсунок: Повышенное напряжение → Большая деформация кристалла → Более высокая скорость и больший объем выброшенных капель; Пониженное напряжение → Меньшая деформация → Меньшая скорость и меньший объем капель.
- Для термоструйных форсунок: Повышенное напряжение → Более сильное давление, создаваемое тепловыми пузырьками → Высокая кинетическая энергия капель чернил; Пониженное напряжение → Более слабое давление → Недостаточная кинетическая энергия капель, что может вызвать отклонения в позиции падения.
II. Механизм взаимодействия: Динамический баланс силы и сопротивления
1. Прямая корреляция между температурой и вязкостью
Температура является основным фактором, вызывающим изменения вязкости, и между ними наблюдается значительная отрицательная корреляция:
- При повышении температуры окружающей среды (например, с 25°C до 35°C) вязкость малосольвентных чернил Epson может снизиться с 4.2 сП до 3 сП; при охлаждении сольвентных чернил с 25°C до 15°C их вязкость может возрасти с 8 сП до 10 сП.
- Эта корреляция является универсальной. Порядок чувствительности различных типов чернил к температуре (УФ-чернила, водорастворимые чернила, сольвентные чернила): УФ-чернила > водорастворимые чернила > сольвентные чернила, хотя тенденция изменения остается последовательной.
2. Логика адаптации между вязкостью и напряжением форсунки
Напряжение форсунки обеспечивает «силу» для выброса чернил, в то время как вязкость представляет «сопротивление» потоку чернил. Они должны динамично соответствовать:
- При увеличении вязкости: Растет сопротивление потоку чернил, поэтому необходимо повысить напряжение форсунки для увеличения движущей силы, обеспечивая способность капель преодолевать сопротивление и плавно вылетать.
- При уменьшении вязкости: Сопротивление чернил снижается, поэтому следует понизить напряжение форсунки для уменьшения движущей силы, предотвращая неконтролируемое распространение капель из-за избыточной силы.
III. Практические последствия и логика регулирования
1. Цепная реакция: Температура → Вязкость → Напряжение
Эффект цепи этих трех факторов образует четкий путь регулирования:
- Высокотемпературная среда (низкая вязкость):
Цепная реакция: Температура ↑ → Вязкость ↓ → Избыточная текучесть чернил (низкое сопротивление).
Требование к напряжению: Сохранение исходного напряжения легко приведет к слишком большим и быстрым каплям чернил, вызывая «размытие», «разбрызгивание чернил» или утечку из форсунки. Следовательно, напряжение необходимо снизить (например, в стандартном состоянии 25℃, 15 сП, 30В, при повышении температуры до 35℃ и снижении вязкости до 10 сП, напряжение следует скорректировать до 24-26В).
- Низкотемпературная среда (высокая вязкость):
Цепная реакция: Температура ↓ → Вязкость ↑ → Плохая текучесть чернил (высокое сопротивление).
Требование к напряжению: Сохранение исходного напряжения приведет к недостаточной движущей силе, из-за чего капли будут вылетать слабо, что вызовет обрыв линий или засорение. Поэтому необходимо повысить напряжение (например, в стандартном состоянии 25℃, 15 сП, 30В, при понижении температуры до 15℃ и повышении вязкости до 20 сП, напряжение следует скорректировать до 34-36В).
2. Стратегия двойного регулирования при экстремальных температурах
Когда температура выходит за обычный диапазон (сверхвысокая > 40°C, сверхнизкая < 5°C), простой корректировки напряжения недостаточно, и необходимо использовать оборудование для контроля температуры:
- Сверхвысокотемпературная среда: Вязкость может упасть ниже 8 сП. Даже при пониженном напряжении может возникнуть «нить» (невозможность сформировать полноценные капли). Необходимо активировать устройство охлаждения для стабилизации температуры чернил, а затем соответствующим образом отрегулировать напряжение.
- Сверхнизкотемпературная среда: Вязкость может превысить 30 сП. Даже при повышенном напряжении компоненты форсунки (такие как пьезокристаллы) могут не справляться из-за замедленной реакции при низких температурах. Необходимо снизить вязкость с помощью нагревателя чернильного контура, а затем выполнить корректировку напряжения.
Резюме
Взаимосвязь между вязкостью чернил, температурой и напряжением форсунки можно обобщить следующим образом: Температура определяет базовый уровень вязкости, вязкость определяет потребность в напряжении, а напряжение в конечном итоге регулирует состояние чернильных капель. Основная логика:
- Повышение температуры → Понижение вязкости → Напряжение необходимо снизить (чтобы избежать избыточной движущей силы);
- Понижение температуры → Повышение вязкости → Напряжение необходимо повысить (чтобы компенсировать возросшее сопротивление).
В практической работе акцент должен быть на ключевой цели «поддержания стабильности морфологии чернильных капель». Напряжение следует динамически корректировать на основе изменений температуры и вязкости в реальном времени, а при необходимости использовать оборудование для контроля температуры, чтобы обеспечить качество печати и стабильность оборудования.