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Hertz连续喷墨两种技术的范畴

发布于:2016-09-07 22:50来源:上海记事本定制 作者:圣马广告 点击:
瑞典罗德理工学院以Hertz教授为首的工作组研究成不同于Sweet技术的另一种连续喷墨工艺,命名为Hertz喷墨。虽然这两种技术同属连续喷墨的范畴,但Hertz喷墨与Sweet喷墨相比至少物理过程有一定区别,前者通过墨滴喷射密度调制代替Sweet喷墨的墨滴偏转控制技术。不过,两者也有相似之处,表现在Hertz喷墨在墨滴形成位置也有一对控制电极,用于对墨滴充电,但加到控制电极上的电压比Sweet喷墨高得多。

由于Hertz喷墨系统加到充电电极上的电压很髙,墨滴的带电量也很高,因而墨滴在朝向纸面飞行的过程中容易彼此排斥,导致原本线性排列的墨滴链转换成四散喷溅的“墨雾’。观察这种现象需要组建相应的实验装置,不像Rayleigh提出的射流不稳定性理论那样直观明了,比如高压水枪射出的水流很快断裂成水滴。

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喷墨印刷系统的墨滴只能以打开和关闭两种状态形成记录点,对基于偏转控制的Sweet喷墨而言墨滴的打开和关闭对应于偏转和不偏转,最终归结为墨滴参与打印和不参与打印,这种特点对Hertz喷墨自然也不例外。出于更好地理解Hertz喷墨的考虑,这里给出某些与Hertz喷墨工作特点有关的数据:假定Hertz喷墨可以调制的墨水射流的上限频率在100kHz左右,则意味着每秒钟可能有超过105个相互分离的墨滴喷射到纸面。得出该数据的理由如下:直径为l(Vm的墨水射流以40n/S的速度前进时,墨滴形成的固有频率在800kHz左右,所以理论上具备每秒钟形成8xlO5个墨滴的记事本定制连续喷墨印刷能力。

Hertz喷墨不仅理论上可行,也符合页面记录的实际情况,下面推导每秒钟参与打印的墨滴数量:考虑到开始阶段Hertz连续喷墨打印机的开发目标定位于文本输出,根据文字页面的统计数据可知,页面覆盖率(页面对象实际记录面积占页面总面积的比例)大约为125%;因此,参与打印的墨滴数量应该在8xl05x0.125=105个左右,说明墨水射流频率调制的上限为l00kHz时,基于Hertz喷墨的文本页面打印确实能够在每秒钟内形成105个相互分离的墨滴。由于墨滴带电量决定墨滴间的交互作用,并因此而决定墨滴喷射到纸面的运动轨迹,因而如果不采取其他避免墨滴合并的措施,则形成墨滴而需的射流切换频率(喷嘴振动频菊上限应略低于每秒钟产生的墨滴数量。

上面讨论的内容可利用说明,图中给出一支已经离开喷嘴的墨水射流,总长度大约4mm;该射流有每秒钟产生106个墨滴的能力,加到控制电极(充电电极)上的充电电压f等于500V,每一个电压脉冲的作用时间为10@,每秒钟4xlO4个脉冲。据此推算,在1S内作用有电压脉冲的总时间等于4xlO5#,没有电压脉冲作用的时间大鄉x105…,因而按作用1个电压脉冲(10#)后停止15计算,在产生10个充电墨滴后紧跟着是15个不充电墨滴,所有充电墨滴将偏离射流轴线,不会喷射到纸面。

根据Hertz喷墨原理,所有未充电墨滴将在纸张表面产生记录点,但Hertz喷墨的每—个记录点定义为视觉可见的墨滴群,通常由5~10个未充电墨滴的集聚组成。充电墨滴间的排斥效应很容易观察到,而未充电墨滴则倾向于彼此靠近并合并而较难彼此区别,这种现象在未充电墨滴链的两端表现得特别明显,原因在于未充电墨滴链的两端分布着充电墨滴链,充电墨滴链则处于空气阻力和静电排斥力的双重作用下。此外,墨滴形成的历史效应对墨滴合并也有至关重要的作用,当控制电压增加时历史效应表现得更为明显。考虑到参与合并的某些墨滴带电,因而合并后形成的新墨滴常常会立即带电,尺寸肯定比合并前的墨滴大,必然会影响打印质量,因此控制电压应尽可能保持得低一些。

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