Archive: 2025年9月11日

تحليل العلاقة بين لزوجة الحبر ودرجة الحرارة وجهد الفوهة في الطابعات الرقمية

في تشغيل الطابعات الرقمية، توجد علاقة ديناميكية وثيقة بين لزوجة الحبر ودرجة الحرارة وجهد الفوهة. تؤثر حالتها المتناسقة بشكل مباشر على جودة الطباعة (مثل حجم القطرة، دقة الهبوط، تجانس الألوان) واستقرار المعدات. يقدم ما يلي تفسيرًا منهجيًا من ثلاث وجهات نظر: المفاهيم الأساسية وآليات التفاعل والتداعيات العملية مع منطق التنظيم.

I. المفاهيم الأساسية والوظائف الفردية

1.لزوجة الحبر

اللزوجة هي خاصية فيزيائية تقيس الاحتكاك الداخلي داخل الحبر، وتحدد مباشرة سهولة تدفق الحبر:

اللزوجة المرتفعة جدًا: الحبر لديه سيولة ضعيفة وعرضة لانسداد الفوهة، مما يمنع قطرات الحبر من القذف بسلاسة ويؤدي إلى مشاكل مثل انقطاع الخط أو نقص الحبر.

اللزوجة المنخفضة جدًا: الحبر سائل جدًا ويميل إلى الانتشار المفرط بعد القذف، مما قد يؤدي إلى ضبابية أو انتشار اللون أو اندماج غير طبيعي لقطرات الحبر بسبب توتر سطحي غير كافٍ.

2.درجة الحرارة

درجة الحرارة هي عامل أساسي في تنظيم لزوجة الحبر، ويتبع تأثيرها على اللزوجة نمطًا واضحًا:

ارتفاع درجة الحرارة → حركة جزيئات الحبر تزداد شدة → القوى بين الجزيئات تضعف → تنخفض اللزوجة (تتحسن السيولة).

انخفاض درجة الحرارة → حركة الجزيئات تتباطأ → القوى بين الجزيئات تتعزز → تزداد اللزوجة (تقل السيولة).

تختلف أنواع الحبر المختلفة في حساسيتها لدرجة الحرارة. على سبيل المثال، تتأثر أحبار الماء بشكل أكبر بدرجة الحرارة من الأحبار القائمة على المذيب والأحبار المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية.

3.جهد الفوهة

جهد الفوهة (جهد القيادة) يحدد حالة قذف الحبر عن طريق التحكم في شدة تشغيل المكونات الأساسية:

للفوهات ذات البلورات الكهروضغطية: زيادة الجهد → تشوه أكبر للبلورة → سرعة وحجم أكبر لقطرات الحبر المقذوفة؛ انخفاض الجهد → تشوه أقل → سرعة وحجم أصغر لقطرات الحبر.

للفوهات الحرارية ذات الفقاعة: زيادة الجهد → ضغط أقوى تولده الفقاعات الحرارية → طاقة حركية أعلى لقطرات الحبر؛ انخفاض الجهد → ضغط أضعف → طاقة حركية غير كافية لقطرات الحبر، مما قد يسبب انحرافات في مواقع الهبوط.

II. آلية التفاعل: التوازن الديناميكي بين القوة والمقاومة

1.الارتباط المباشر بين درجة الحرارة واللزوجة

درجة الحرارة هي العامل الدافع الأساسي وراء تغيرات اللزوجة، وهناك ارتباط سلبي كبير بين الاثنين:

عند ارتفاع درجة الحرارة المحيطة (على سبيل المثال من 25℃ إلى 35℃)، قد تنخفض لزوجة حبر إبسون القابل للذوبان الضعيف من 4.2 سنتي بواز (cP) إلى 3 سنتي بواز؛ عند تبريد حبر قائم على المذيب من 25℃ إلى 15℃، قد تزداد لزوجته من 8 سنتي بواز إلى 10 سنتي بواز.

هذا الارتباط عالمي. ترتيب الحساسية لدرجة الحرارة بين أنواع الحبر المختلفة (حبر الأشعة فوق البنفسجية، حبر أساسه الماء، حبر قائم على المذيب) هو: حبر الأشعة فوق البنفسجية > حبر أساسه الماء > حبر قائم على المذيب، على الرغم من أن اتجاه التغيير لا يزال ثابتًا.

2.منطق التكيف بين اللزوجة وجهد الفوهة

يوفر جهد الفوهة “القوة” لقذف الحبر، بينما تمثل اللزوجة “المقاومة” لتدفق الحبر. يحتاجان إلى التطابق ديناميكيًا:

عند زيادة اللزوجة: تزداد مقاومة تدفق الحبر، لذا يجب زيادة جهد الفوهة لتعزيز قوة القيادة، مما يضمن أن القطرات يمكنها التغلب على المقاومة والقذف بسلاسة.

عند انخفاض اللزوجة: تقل مقاومة الحبر، لذا يجب تقليل جهد الفوهة لإضعاف قوة القيادة، مما يمنع انتشار القطرات غير المنضبط بسبب القوة الزائدة.

III. التداعيات العملية ومنطق التنظيم

1.تفاعل متسلسل: درجة الحرارة → اللزوجة → الجهد

يشكل التأثير المتسلسل لهذه العوامل الثلاثة مسارًا تنظيميًا واضحًا:

بيئة عالية الحرارة (لزوجة منخفضة):

تفاعل متسلسل: درجة الحرارة ↑ → اللزوجة ↓ → سيولة حبر مرتفعة للغاية (مقاومة منخفضة).

متطلب الجهد: الحفاظ على الجهد الأصلي سيتسبب بسهولة في تكون قطرات حبر كبيرة وسريعة جدًا، مما يؤدي إلى “ضبابية”، “تناثر الحبر” أو تسرب من الفوهة. وبالتالي، يجب خفض الجهد (مثلاً، في الحالة القياسية 25℃، 15 سنتي بواز، 30 فولت، عند ارتفاع درجة الحرارة إلى 35℃ وانخفاض اللزوجة إلى 10 سنتي بواز، يجب تعديل الجهد إلى 24-26 فولت).

بيئة منخفضة الحرارة (لزوجة عالية):

تفاعل متسلسل: درجة الحرارة ↓ → اللزوجة ↑ → سيولة حبر ضعيفة (مقاومة عالية).

متطلب الجهد: الحفاظ على الجهد الأصلي سيؤدي إلى قوة قيادة غير كافية، تسبب قذفًا ضعيفًا للقطرات مما يؤدي إلى انقطاع في الخط أو انسداد. لذلك، يجب زيادة الجهد (مثلاً، في الحالة القياسية 25℃، 15 سنتي بواز، 30 فولت، عند انخفاض درجة الحرارة إلى 15℃ وارتفاع اللزوجة إلى 20 سنتي بواز، يجب تعديل الجهد إلى 34-36 فولت).

استراتيجية تنظيم مزدوجة تحت درجات حرارة متطرفة

عندما تتجاوز درجة الحرارة النطاق التقليدي (حرارة مرتفعة جدًا > 40℃، برودة شديدة جدًا < 5℃)، فإن مجرد تعديل الجهد غير كافٍ، ويجب استخدام معدات التحكم في درجة الحرارة بالتزامن معه:

بيئة حرارة مرتفعة جدًا: قد تنخفض اللزوجة دون 8 سنتي بواز. حتى مع انخفاض الجهد، قد يحدث “تسلسل” (عدم القدرة على تشكيل قطرات كاملة). من الضروري تفعيل جهاز التبريد لاستقرار درجة حرارة الحبر، متبوعًا بتعديل الجهد المناسب.

بيئة برودة شديدة جدًا: قد ترتفع اللزوجة فوق 30 سنتي بواز. حتى مع زيادة الجهد، قد تعاني مكونات الفوهة (مثل البلورات الكهروضغطية) من نقص في قوة القيادة بسبب الاستجابة البطيئة في درجات الحرارة المنخفضة. من الضروري تقليل اللزوجة باستخدام جهاز التسخين في دائرة الحبر ثم إجراء تعديلات الجهد المناسبة.

الخلاصة

يمكن تلخيص العلاقة بين لزوجة الحبر ودرجة الحرارة وجهد الفوهة على النحو التالي: درجة الحرارة تحدد المستوى الأساسي للزوجة، واللزوجة تحدد متطلب الجهد، والجهد ينظم في النهاية حالة قطرات الحبر. المنطق المركزي هو:

ارتفاع درجة الحرارة → انخفاض اللزوجة → يحتاج الجهد إلى الخفض (لتجنب قوة دافعة مفرطة)؛

انخفاض درجة الحرارة → زيادة اللزوجة → يحتاج الجهد إلى الزيادة (لتعويض المقاومة المتزايدة).

في التشغيل العملي، يجب أن يكون التركيز على الهدف المركزي المتمثل في “الحفاظ على استقرار مورفولوجيا قطرات الحبر”. يجب تعديل الجهد ديناميكيًا بناءً على التغيرات في الوقت الحقيقي لدرجة الحرارة واللزوجة، ويجب استخدام معدات التحكم في درجة الحرارة عند الضرورة لضمان جودة الطباعة واستقرار المعدات.