面临的技术挑战

8.6.5　面临的技术挑战

初始阶段的测试研究使用标准的水性油墨声发射固体油墨打印头，仅做微小的修改就可用于在高温条件下操作。下面列出的大多数技术挑战主要来自150℃温度下13cp数值的高黏度油墨，以及与温度关联的油墨黏度变化。

研究高黏度油墨特性后发现，液面控制板小孔相对于声发射聚焦点轻微的对准不良导致喷射墨滴方向错误，弯月面曲率变得更大时这种效应更明显。矩形小孔尺寸的特殊设计使垂直于印刷方向的弯月面曲率增加，而该方向恰恰对条纹最敏感。测量结果表明，特殊小孔形状的灵敏度很高，使小孔中心与镜头中心沿垂直于印刷方向对匹配不良的响应能力增加，导致印刷图像质量下降。由于制造误差，小孔与镜头相隔9.5μm，造成印刷宽度误差163μm。因此，镜头加工到更理想的尺寸很重要，方向敏感性问题上应通过严格的制造工艺控制予以解决，才有可能达到可接受的程度。了解特殊打印头的误差来源后，有必要限制打印宽度，建议不超过15列，相当于120个喷射器宽度。

与水性油墨相比，固体油墨的黏度更高，而表面张力则较低，两种因素导致循环处理系统的操作流体压差降低。低表面张力引起在相同的压力作用下更大的弯月面位移，而较高的黏度则造成更大的阻抗压力损失。

第一代固体油墨声发射打印头面临的另一技术挑战是功率的均匀性。工程建模的分析结果表明，打印头应该有合理的均匀性，功率波动不超过1分贝，焦距补偿由已知效应给定时尤其需要严格控制，已知效应包括弯月面松弛波动和液面控制板变形等。实际使用的打印头的均匀性比预想的差许多，非均匀性上升到3分贝。热传导模型揭示出了“横跨”打印头油墨温度的非均匀性计算结果。根据打印头喷射器的结构特点知道，液体油墨通过入口管道进入，扩散到加热器下面的支管，然后流入液面控制板下方和玻璃表面间的薄板，玻璃表面上布置了镜头“图案”。此后，液体油墨流到打印头的外边缘，在加热器下面驻留较长的时间。如图8－29所示的热传导模型计算结果表示温度的量值大小。

图8－29的水平原点是打印头的中心，垂直虚线代表交叉工艺方向(垂直于印刷方向)

图8－29　热量变化模拟

结束处的喷射器。打印头中存在很大的温度差异，结束处的喷射器温度大致比开始位置喷射器的温度高15℃;固体油墨在这种温度差作用下将导致2分贝的附加非均匀性上升。这些问题可通过加热器和墨水流动路径的自定义设计予以消除。