喷墨印刷的理论基础.PDF

第三章 喷墨印刷的理论基础 授课知识点 连续喷射墨水的断裂问题 按需喷墨的流体动力学 墨滴扩展 表面张力与黏弹性问题 墨水渗透与吸收 干燥时间与喷墨印刷质量的相关性 1 3.1连续喷射墨水流的断裂问题 3.1.1层流喷射 连续喷墨的基础条件：从粘性流体的连续性方程和运动规律 可以知道, 层流喷射是保证连续喷墨不间断进行的基本条件。 已有研究结果：墨水从层流喷射转换到紊流喷射的条件与喷 嘴的特征比参数L/d 有关，其中L表示喷嘴长度，d为喷嘴直径。 结论：考虑到喷墨印刷只能在层流喷射条件下才能实现图文 内容的有序复制, 因而对于墨水喷射的讨论重点在于层流运 动状态。 2 3.1连续喷射墨水流的断裂问题 3.1.2连续喷墨的墨滴形成过程 Rayleigh贡献：首次从理论上开展非粘性液体射流液滴的形 成机制, 其研究成果来自理想流体的假设, 但研究结果对粘性流体 也有很高的参考价值, 至少找到了实际所用墨水喷射行为的近似 解。若考虑到Rayleigh研究的是关于射流的不稳定性问题, 因而允 许忽略流体粘性, 则研究结果的参考价值更大。 射流半径： qt r d / 2 + a e cos(2πxλ) 0 式中，t 表示射流离开喷嘴的时间, d表示喷嘴直径, q为增长速 率系数, λ代表沿射流x轴方向的扰动信号波长。 结论：利用流体力学的两种研究方法之一（即拉格朗日方法） 可计算由射流半径振荡和流体动能导致的表面能增加。并指出在 增长速率系数q与扰动波长λ 间存在某种关系。 3 3.1连续喷射墨水流的断裂问题 3.1.2连续喷墨的墨滴形成过程 增长速率系数q 的最大值： qm 0.97 σ / ρd 3 与该增长速率最大值对应的射流波长： λ 4.51d m 式中，ρ表示密度，σ 表面张力。 进一步结论：当射流半径的增长速率系数小于等于零时, 对 射流的振荡扰动不会产生实质性的作用。因为此时的扰动波长λ 小于等于πd。 4 3.1连续喷射墨水流的断裂问题 3.1.3墨滴形成前的射流轮廓 连续喷墨系统每当形成墨滴时, 扰动波位置一定到达墨 滴成形位置（点）, 由此可得墨滴的自然生成频率f 为： s u u f s λ 4.51d m 据此可推得墨滴形成的最高频率f max表达式： u f max