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标题: 写真机原理之气泡成核的统计模型 [打印本页]

作者: locorgzz 时间: 2014-12-3 10:27
标题: 写真机原理之气泡成核的统计模型
加热器是写真机热喷墨打印头的关键部件，目前以使用薄膜加热器居多。据统计，电流通过热喷墨打印机的薄膜电阻加热器时，发热程度大约可达到每秒钟108千焦耳的量级，这种加热速率将在电阻器表面建立均匀的墨水气泡核，对改善热喷墨质量有利。
由于均匀的气泡核发牛在墨水的过热极限，因而是可预测和¨T重复的现象，从而消除了异类核引起的加热器表面条件反复无常的行为特征。然而，问题在于墨水过热极限的正确界定，至少到目前为止在确定墨水的准确过热极限方面仍然存在争议，从而成为某些喷墨印刷专业文献长期以来的主题。根据已有的研究成果，墨水的气泡成核温度很低，通常不超过27℃，这当然与墨水**有关。专业研究人员或许会相信墨水可以在如此低的温度下成核，热喷墨印刷设备的用户却未必能理解，同时也不可否认特定热流条件下某些实验模型的预测温度往往超过该临界点的事实，可见气泡成核仍然充满了不确定性。由于气泡成核温度决定压力脉冲的数值，而压力脉冲是推动墨水喷射、墨滴成形并建立稳定的热喷墨印刷过程之一切工作机制的基础，在这种不确定的起始点上根本不存在有效的气泡流体动力模拟方法。
计算流体力学和热转移领域对热喷墨印刷一直给予特别的关注，是因为喷墨印刷应用领域涉及多物理相的变化，从墨水流到沸腾或冷凝，处在复杂几何条件下的实际系统尤其如此。喷墨印刷过程物理交化的复杂性对理论研究形成相当的困难，实验方法成为设计信息的主要来源，长期以来一直保持这种状态。虽然困难如此之大，人们在建立计算模型方面的努力从未停止，也取得了不少进展。相比之下，建立在流体动力学基础上的单一物理相流动预测方法发展得相对成熟，热喷墨计算模型研究仍然处在相对“原始”的状态。此外，与热喷墨工艺过程有关的物理基础信息很难测量，仿真成为唯一可用的技术。
据参考文献报道，已经有学者在热喷墨印刷气泡成核准则方面展开了有效的研究，不仅讨论了各种气泡成核模型，还在墨滴动能理论、墨滴喷射不连续热转移和可靠性统计学的基础上推导了气泡成核的概率函数，图6-6 是部分研究成果的例子，给出了气泡可靠性与高功率密度脉冲间的关系，反映该气泡可靠性模型的典型输出结果。
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