粘度对喷墨打印液滴体积的影响

摘要

液滴体积对定量打印有重要意义,而墨水粘度对液滴体积有重要的影响.首先,利用层流-水平集方法建立了喷嘴模型.依据实验经验设置模拟所用墨水密度为1.0 g/mL,表面张力为28 mN/m,粘度为1～15 mPa·s,对不同粘度墨水喷射过程进行了演示,得到了液滴体积与墨水粘度关系为负相关;然后,通过水平集函数积分对液滴体积进行量化,得到了其变化范围为58.10～37.29 pL,并对液滴体积与墨水粘度关系进行拟合得到二者为负线性关系,具体线性系数为A=-1.54,纵截距为B=60.2.其次,利用相同物理参数下的聚硫醇墨水进行了打印实验,得到液滴体积变化范围为149.9～92.9 pL,且拟合得到液滴体积与粘度仍为负线性关系,A′=-4.12,B′=154.71,证明了模拟结果的正确性.最后,通过模拟与实验结果的对比发现两者所得线性函数之间存在一系数h=2.5,通过进一步仿真研究证明该系数与墨水的种类无关,而是由入口处的压力决定.该线性结果有利于简化任意低粘度墨水的定量打印.