噴碼機噴印墨滴的研究

噴碼機噴印墨滴的研究

0噴碼機墨滴充電的電場強度的研究噴槍機是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的識別設(shè)備，對研究具有重要的實際意義。在連續(xù)噴射式噴碼機中,充電效果對噴碼機的噴印質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用,墨滴的帶電量及帶電量的準確值決定著噴碼機的噴字效果,目前對噴碼機的充電效果分析的文章未見諸報道,這對提高噴碼機的質(zhì)量非常不利,長期以來,國外對噴碼機的核心技術(shù)進行封鎖,而國內(nèi)噴碼機的研究更多集中在生產(chǎn)工藝過程對噴碼機的基礎(chǔ)技術(shù)問題研究較少或因為競爭而進行保密,長此以來形成的局面使噴碼機技術(shù)進步較慢.本文在噴碼機的墨滴充電的電場強度方面進行研究,以期能夠為提高噴碼機的整體質(zhì)量有所貢獻.噴碼機噴頭附近的部件(如噴頭,墨線,充電極,充電極底板等)形狀復(fù)雜,現(xiàn)有的論文獲得以下基金項目支持:1、靜電場理論分析第一作者:顧國超(1983-),男,漢族,碩士,研究方向:設(shè)計方法及CAD,郵箱:ggc-2003@163.com靜電場理論如高斯定理,環(huán)路定理等都難以對其進行理論分析得出結(jié)果。雖然原則上可以用庫倫定理和場疊加原理得出結(jié)果,但計算量過大且計算精度不高。本文選ANSYS進行靜電場分析,通過UG建模,將模型導(dǎo)入ANSYS中進行分析計算,較好地分析計算了噴碼機充電極附件的電場分布,這對于改進噴碼機的設(shè)計具有較重要的參考價值。1非接觸連續(xù)噴墨編碼技術(shù)連續(xù)噴射式噴碼機(ContinuousInkJetPrinter)是一種采用非接觸連續(xù)式噴墨編碼技術(shù)進行產(chǎn)品或包裝標識的自動化設(shè)備。非接觸連續(xù)噴墨編碼技術(shù)是當今應(yīng)用最為廣泛的一種標識技術(shù)。其原理是將墨水墨滴充電,再通過高壓電場而使其飛行軌跡偏轉(zhuǎn),從而實現(xiàn)在產(chǎn)品或包裝上噴墨打印。噴碼機的噴印工作原理如圖1所示。本文分析的計算模型取自某型號噴碼機,并簡化了對電場影響不大的個別部件,得出的比較合理的簡化模型,如圖2,圖3所示:3.計算過程為縮短計算時間并保證整個過程的正確性,本文采用了命令流和手動操作相結(jié)合的方法進行計算,以下是實現(xiàn)分析的流程圖:4.不同的參數(shù)對充電場的影響4.1基于anasis的充電電場分布從靜電場的理論上上來講,有三個方面可以說明墨線對電場有著比較大的影響:(1)電場都有尖端效應(yīng),墨線的尺寸遠遠小于周圍其他部件的尺寸;(2)墨線的介電常數(shù)比周圍其他材料的介電常數(shù)都要大;(3)墨線和充電極的距離比其他部件與充電極的距離都要近(因充電極底座對于整個電場的影響非常小,可忽略不計)。本文采用方形充電極的模型對于整個電場進行計算,分別計算在有墨線情況下和無墨線情況下的充電電場分布,其結(jié)果見圖4、圖5和圖6:從圖4的電場分布圖來看,在無墨線的情況下,電場線較均勻的分布于充電極周圍,但在接近噴頭的兩個尖端的地方,螺母處電場線有較小幅度的集中。而且場強大的區(qū)域基本上都集中在充電極的各個表面上。比較圖4和圖5可知:有墨線時,電場線幾乎全部集中于墨線處且墨線附近場強要遠大于無墨線時同一位置的場強。由以上三圖可以看出:有墨線的場強最大處位于墨線頂端圓弧上,而無墨線的場強最大處位于充電極表面,且有墨線的最大場強要遠遠大于無墨線的最大場強。為了進一步的表現(xiàn)墨線影響,利用ANSYS后處理中的“PATHOP-ERATION”,選擇墨線表面的部分點形成路徑(模型中墨線為圓柱,選擇其母線確定的直線,取此線上包含整條墨線等間距的點),并將場強賦于所選點,繪出路徑曲線,見圖7,圖8:由圖7可知,整條路徑上的場強都非常小,且場強變化相對較平緩,沒有出現(xiàn)尖峰。而圖8中整條路徑的場強不但整體相當大,而且相鄰點的場強變化迅速,且在墨線頂端處出現(xiàn)了場強尖峰。由以上分析可知:墨線對于整個充電電場起著決定性的作用,對充電電場的分析必須在有墨線情況下才能更接近實際。4.2影響電效果的因素由4.1的分析可知,在有墨線情況下,電場線急劇集中于墨線頂端圓弧,出現(xiàn)大場強集中于某個小區(qū)域,其他部位場強對充電效果影響很小。故分析采用方形充電極,獲取墨線和充電極不同距離下的電場分布,并取墨線頂端圓弧等間隔8個點(見圖2)的場強均值,見表1,并繪制距離-場強圖,見圖9:表1:不同距離下的場強由圖9可知,在墨線與充電極間距為0時場強最大,充電效果最好,隨著偏移距離增大,場強迅速下降。因此,在實際應(yīng)用中,要盡量的使斷點位置盡量接近于充電極。4.3不同充電極形狀對充電效果的影響為了得出充電極形狀對充電效果的影響,分別對大小相當?shù)木€形、圓形和方形充電極進行分析(所用墨線和充電極距離為0,充電極槽寬為1),并取墨線頂端圓弧上均分的8個點(見圖2)的場強均值列于表2:表2不同充電極形狀對于充電效果的影響由表2可知,方形充電極和圓形充電極的充電效果相當,圓形稍好。線形充電極充電效果遠差于前兩種充電極。4.4充電極的大小對充電效果的影響本文采用不同半徑的圓形充電極和不同的槽寬對充電電場進行分析,并獲取墨線頂端圓弧均分的八個點(見圖2)場強,經(jīng)MATLAB取均值并擬合三次樣條曲線,見圖10:由圖10可知,充電極的大小對于充電效果影響不大;槽寬影響較大,且槽寬越小充電質(zhì)量越好。因此,需要根據(jù)噴頭的空間和槽內(nèi)堵墨的實際情況來選取充電極的大小和槽寬。5.充電參數(shù)對充電效果的影響本文以常用的噴碼機為研究對象,分析了墨線對于充電電場的影響,