تقنية الطباعة الحرارية النفاثة: المبادئ والمزايا والتحديات
- المبدأ التقني (مبدأ العمل)
جوهر الحرارة الطباعة النافثة للحبر يكمن السبب في انبعاث الفقاعات بفعل الحرارة:
- التسخين الفوري لعنصر التسخين (مقاوم ذو غشاء رقيق)
يوجد غشاء كهروحراري داخل تجويف الفوهة ذي الحجم الميكروني.
عند تسخينها بواسطة تيار نبضي، يمكن أن تصل درجة الحرارة إلى 300-400 درجة مئوية.
- يؤدي التبخر الجزئي للحبر إلى إنتاج فقاعات
تتسبب درجات الحرارة المرتفعة في تبخر الحبر الموجود داخل تجويف الفوهة بشكل موضعي، مما يؤدي إلى تكوين فقاعات حرارية تتمدد بسرعة.
- تقنية الطباعة النفاثة للحبر المضغوط بالفقاعات
تدفع فقاعات الهواء المتمددة الحبر من الفوهة، مما يؤدي إلى تكوين قطرات الحبر.
- التبريد الفقاعي والانكماش
عندما يتوقف التسخين، تنهار الفقاعات بسرعة، ويتم تجديد الحبر في التجويف من منطقة تخزين الحبر.
- يكرر
يمكن لكل فوهة أن تكرر عملية الرش عشرات الآلاف من المرات في الثانية.
- المزايا
① هيكل بسيط وتكلفة منخفضة
لا يتطلب الأمر مكونات باهظة الثمن مثل رقائق الكهرضغطية، كما أن هيكل الفوهة وعملية التصنيع بسيطة نسبياً.
إنه أرخص من الطباعة النفاثة الكهروإجهادية (PIJ) ويجعل ذلك من السهل الحصول على طابعات منخفضة التكلفة أو رؤوس طباعة يمكن التخلص منها منخفضة التكلفة.
② دقة حقن عالية
تتميز الفوهة الدقيقة بكثافة عالية، مما يتيح دقة عالية (600-1200 نقطة في البوصة أو حتى أعلى).
يمكن تقليل حجم قطرة الحبر إلى مستوى البيكولتر (pL).
③ سرعة عالية واستجابة سريعة
مدفوع بالتمدد الحراري، زمن الاستجابة في نطاق النانوثانية إلى الميكروثانية.
مناسب لترميز خطوط الإنتاج عالية السرعة، وطباعة الملصقات، وطباعة المستندات المكتبية، وما إلى ذلك.
④ صيانة بسيطة
إنها أقل عرضة لمشاكل التقادم الخاصة بالفوهات الكهروإجهادية.
تُجنّب الفوهات التي تُستخدم لمرة واحدة مشاكل الصيانة على المدى الطويل.
⑤ سهولة الدمج، دائرة قيادة بسيطة
لا يتطلب المحرك سوى تيار نبضي بسيط ولا يتطلب جهدًا عاليًا أو تحكمًا معقدًا في شكل الموجة.
- التحديات
① توافق عالٍ مع الأحبار
تتطلب عملية التشكيل الحراري استخدام أحبار يمكنها تحمل التسخين الفوري بدرجة حرارة عالية، ويجب أن تمتلك الخصائص التالية:
- لزوجة منخفضة
- استقرار حراري جيد
- ليس من السهل تكوين رواسب أو تفحّم
لذلك، حراري الطباعة النافثة للحبر غير مناسب لأحبار الأشعة فوق البنفسجية، أو الأحبار عالية اللزوجة، أو الأحبار التي تحتوي على مذيبات جسيمية.
② يتأثر عمر الفوهة بالحرارة.
قد يؤدي التسخين المتكرر على المدى الطويل إلى إجهاد طبقة المقاومة وتكوّن الكربون في تجويف الفوهة.
على الرغم من إمكانية تصميم فوهات للاستخدام لمرة واحدة، إلا أن الفوهات الصناعية طويلة العمر لا تزال تشكل قيداً.
③ بسبب محدودية طاقة النفث، يصعب جعل حجم قطرة الحبر كبيرًا جدًا.
مقارنة ب الطباعة الكهروإجهادية، له وهو أنسب للطباعة ذات القطرات الصغيرة والدقة العالية والسرعة، بدلاً من التطبيقات ذات التنسيق العريض والحجم الكبير واللزوجة العالية.
④ مشاكل الاستقرار الناتجة عن تدرجات درجة الحرارة
قد يؤدي تكرار تشغيل الفوهة من مئات الدرجات المئوية إلى درجة حرارة الغرفة إلى رش غير مستقر وانسداد الفوهة.
تؤثر درجة الحرارة المحيطة والرطوبة بشكل كبير على خصائص الحبر.
⑤ قيود توافق المواد
قد تتسبب بعض الأحبار الصناعية ذات التركيب الكيميائي القوي في تآكل هيكل رأس الطباعة، مما يحد من إمكانية استخدامها في الصناعة. له.
