Thermische Tintenstrahltechnologie: Prinzipien, Vorteile und Herausforderungen
- Technisches Prinzip (Funktionsprinzip)
Der Kern der thermischen Tintenstrahldruck liegt in der hitzebedingten Ausstoßung von Blasen:
- Sofortige Erwärmung des Heizelements (Dünnschichtwiderstand)
Im Inneren des mikrometergroßen Düsenhohlraums befindet sich ein elektrothermischer Film.
Bei Erwärmung durch gepulsten Strom kann die Temperatur 300–400°C erreichen.
- Die teilweise Verdampfung der Tinte erzeugt Blasen.
Hohe Temperaturen führen dazu, dass die Tinte im Inneren der Düse lokal verdampft und sich dabei schnell ausdehnende thermische Blasen bilden.
- Tintenstrahldruck mit Blasenkompression
Die sich ausdehnenden Luftblasen treiben die Tinte aus der Düse und bilden so Tintentropfen.
- Blasenkühlung und Schrumpfung
Wenn die Heizung aufhört, fallen die Blasen schnell zusammen, und neue Tinte wird aus dem Tintenvorratsraum in den Hohlraum nachgefüllt.
- Wiederholen
Jede Düse kann den Sprühvorgang zehntausende Male pro Sekunde wiederholen.
- Vorteile
① Einfache Struktur und niedrige Kosten
Es benötigt keine teuren Bauteile wie piezoelektrische Chips, und die Düsenstruktur sowie der Herstellungsprozess sind relativ einfach.
Es ist günstiger als piezoelektrischer Tintenstrahl (PIJ) und erleichtert die Entwicklung kostengünstiger Drucker oder kostengünstiger Einweg-Druckköpfe.
② Hohe Einspritzgenauigkeit
Die Mikrodüse zeichnet sich durch eine hohe Dichte aus, was eine hohe dpi-Zahl (600–1200 dpi oder sogar höher) ermöglicht.
Das Volumen der Tintentropfen kann auf den Pikoliterbereich (pL) reduziert werden.
③ Hohe Geschwindigkeit und schnelle Reaktion
Angetrieben durch thermische Ausdehnung, Reaktionszeit im Nanosekunden- bis Mikrosekundenbereich.
Geeignet für die Codierung in Hochgeschwindigkeits-Produktionslinien, den Etikettendruck, den Druck von Bürodokumenten usw.
④ Einfache Wartung
Es ist weniger anfällig für die Alterungsprobleme, die für piezoelektrische Düsen charakteristisch sind.
Einwegdüsen vermeiden langfristige Wartungsprobleme.
⑤ Einfach zu integrieren, einfache Ansteuerschaltung
Der Antrieb benötigt lediglich einen einfachen Impulsstrom und keine Hochspannung oder komplexe Wellenformsteuerung.
- Herausforderungen
① Hohe Tintenkompatibilität
Für das thermische Schäumen werden Tinten benötigt, die einer kurzzeitigen Erhitzung auf hohe Temperaturen standhalten und folgende Eigenschaften aufweisen müssen:
- niedrige Viskosität
- Gute thermische Stabilität
- Die Bildung von Ablagerungen oder die Karbonisierung ist nicht einfach.
Daher thermisch Tintenstrahldruck ist nicht geeignet für UV-Farben, hochviskose Farben oder Farben, die partikelförmige Lösungsmittel enthalten.
② Die Lebensdauer der Düse wird durch Hitze beeinflusst.
Längerfristiges, wiederholtes Erhitzen kann zu einer Ermüdung der Widerstandsschicht und zu Verkokungen im Düsenhohlraum führen.
Während Einwegdüsen entwickelt werden können, stellen langlebige Industriedüsen weiterhin eine Herausforderung dar.
③ Aufgrund der begrenzten Strahlenergie ist es schwierig, ein sehr großes Tintentröpfchenvolumen zu erzielen.
Im Vergleich zu piezoelektrisches Drucken, SEIN eignet sich besser für das Drucken mit kleinen Tröpfchen, hoher Präzision und hoher Geschwindigkeit als für großformatige Anwendungen mit hohem Volumen und hoher Viskosität.
④ Stabilitätsprobleme aufgrund von Temperaturgradienten
Das wiederholte Erhitzen der Düse von Hunderten von Grad Celsius auf Raumtemperatur kann zu instabilem Sprühverhalten und Verstopfung der Düse führen.
Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit haben einen erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften der Tinte.
⑤ Einschränkungen der Materialverträglichkeit
Einige chemisch starke Industrietinten können die Druckkopfstruktur korrodieren und dadurch die industrielle Anwendbarkeit einschränken. seinDie
