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墨滴成形

发布于:2016-09-06 21:55来源:上海记事本定制 作者:圣马广告 点击:
通常,连续喷墨系统的墨水射流利用强制性的方法产生,墨水在很高的压力作用下从带有圆形开口的喷嘴中喷射出来。墨水离开喷嘴后变成一定程度的自由流体,射流穿过空气飞行时产生层流运动,并受液体表面张力的作用而形成圆柱状的细窄墨水射流。如果没有特殊外力的作用,则墨水刚脱离喷嘴时射流将不会断裂,意味着在此阶段不会形成连续的墨滴流。如果墨水的黏性不可忽略,则射流的飞行速度会受到干扰而发生变化,导致墨水射流的直径略为收缩,成为墨滴与射流母体分离的重要条件之一。

射流从喷嘴出口挤出后,连续的墨水射流逐步分解为墨滴链,确定墨滴的分裂位置是设计连续喷墨系统的关键任务之一。因此,射流断裂条件和位置成为决定连续喷墨系统设计原则的重要依据,学者们在Rayldgh射流不稳定性理论的基础上对相关问题展开了广泛的研究,发现连续喷墨不间断进行的条件是层流喷射,如果墨水射流以很高的速度运动且受到紊流状的干扰流作用,则墨水流离开喷嘴后无法保持连续喷射。

早在1833年时法国人Savart就已经指出,处于层流喷射条件下的流体可以在某一特定点上发生射流断裂而分解成液滴链,射流发生断裂的原因是液体表面张力的作用。解释这一现象并不困难,原因在于球状液体的表面能小于包含相同容积圆柱状液体的表面能,而射流在飞行过程中总是要取表面能最小的形状。因此,圆柱状射流(比如墨水射流)本质上处在不稳定的状态,部分液体从射流母体分离出来而转换为球状液滴。

从几何尺度方面考虑,演示直径为10pm的圆柱形墨水射流在离开喷嘴后形成墨滴的大致过程,这种尺寸对连续喷墨来说有相当的典型意义,由此可确定墨滴从射流母体脱离后的飞行速度大约为20n/s。如果在喷嘴口的恰当位置通过压电换能器对墨水射流加以机械振动控制,例如给予频率在1.08MHz左右的振动,且墨水射流的运动速度为
称为墨滴模型,根据高速曝光设备拍摄墨滴形成过程所得的照片,经建模处理后产生用于计算墨滴形成参数的数学物理模型。尽管墨滴生成的数学物理模型是设计连续喷墨记事本定制印刷系统的重要依据,但系统设计时还得考虑其他相关因素。理论分析和实验研究已经证明,墨滴尺寸和间距是任何连续喷墨记事本定制印刷系统的重要参数,将决定系统的工作性能和记事本定制印刷质量等,与喷嘴直径、液体的黏度、表面张力以及激励频率等因素有关。

可以看到,墨滴在脱离墨水射流母体前由于不可避免的空气接触和摩擦以及受飞行惯性的影响,不同的部位会产生不同的表面张力,形成墨滴的大体形状,这意味着墨水射流不能保证连续而光滑的外形。由此可见,墨水从喷孔中挤出后不久断裂点就已经初步成型,成为墨水射流轮廓的谷点;如果这些谷点的关系处理成包络线,则包络线的延伸终止于喷射轴线的某一位置。与此类似,墨滴的初步成形也必然产生墨水射流轮廓的峰值点,由这些峰值点可形成墨水射流的外轮廓包络线,与谷点包络大致对称,变化趋势与谷点包络线相反。在墨水射流尚未发生断裂的飞行过程中,初步成形的墨滴不断地扩展其横向尺寸,而将要成为断裂点的谷点位置则不断下移,当谷点到达墨水的喷射轴时,墨滴从射流母体分离出来,形成独立的墨滴。在墨滴形成的过程中,两个相邻墨滴峰值点的距离保持不变,只是因横向尺寸增大而导致墨滴分离。

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