Lors du fonctionnement des imprimantes numériques, il existe une corrélation dynamique étroite entre la viscosité de l’encre, la température et la tension de buse. Leur état coordonné impacte directement la qualité d’impression (telle que la taille des gouttelettes, la précision d’impact, l’uniformité des couleurs) et la stabilité de l’équipement. Voici une explication systématique sous trois angles : concepts fondamentaux, mécanismes d’interaction et implications pratiques avec logique de régulation.
I. Concepts Fondamentaux et Fonctions Individuelles
1. Viscosité de l’Encre
La viscosité est une propriété physique mesurant la friction interne de l’encre, déterminant directement la facilité de son écoulement :
- Viscosité excessivement élevée : L’encre a une fluidité médiocre et est sujette à obstruer la buse, empêchant l’éjection fluide des gouttelettes et menant à des problèmes comme les ruptures de lignes ou le manque d’encre.
- Viscosité excessivement basse : L’encre est trop fluide et a tendance à s’étaler excessivement après éjection, ce qui peut résulter en un flou, un bavure des couleurs ou une fusion anormale des gouttelettes due à une tension de surface insuffisante.
2. Température
La température est un facteur clé pour réguler la viscosité de l’encre, son effet sur la viscosité suivant un schéma clair :
- Augmentation de température → Mouvement accru des molécules d’encre → Affaiblissement des forces intermoléculaires → Réduction de viscosité (fluidité améliorée).
- Diminution de température → Ralentissement du mouvement moléculaire → Renforcement des forces intermoléculaires → Augmentation de viscosité (fluidité diminuée).
Différents types d’encres varient dans leur sensibilité à la température. Par exemple, les encres aqueuses sont plus significativement affectées que les encres solvant et les encres UV.
3. Tension de Buse (Tension d’Entraînement)
La tension de buse détermine l’état d’éjection de l’encre en contrôlant l’intensité opérationnelle des composants centraux :
- Pour les buses à cristal piézoélectrique : Tension augmentée → Déformation accrue du cristal → Vitesse et volume plus élevés des gouttelettes éjectées ; Tension diminuée → Déformation moindre → Vitesse et volume moindres des gouttelettes.
- Pour les buses thermiques à bulle : Tension augmentée → Pression générée plus forte par les bulles thermiques → Énergie cinétique plus élevée des gouttelettes d’encre ; Tension diminuée → Pression plus faible → Énergie cinétique insuffisante des gouttelettes, pouvant causer des déviations d’impact.
II. Mécanisme d’Interaction : Équilibre Dynamique entre Force et Résistance
1. Corrélation Directe entre Température et Viscosité
La température est le facteur moteur central derrière les changements de viscosité, et il existe une corrélation négative significative entre les deux :
Lorsque la température ambiante augmente (par ex. de 25°C à 35°C), la viscosité d’une encre Epson faible solvant peut chuter de 4.2 cP à 3 cP ; lorsque l’encre solvant est refroidie de 25°C à 15°C, sa viscosité peut augmenter de 8 cP à 10 cP.
Cette corrélation est universelle. L’ordre de sensibilité à la température parmi les types d’encre (encre UV, encre aqueuse, encre solvant) est : encre UV > encre aqueuse > encre solvant, bien que la tendance de changement reste cohérente.
2. Logique d’Adaptation entre Viscosité et Tension de Buse
La tension de buse fournit la « force » pour l’éjection de l’encre, tandis que la viscosité représente la « résistance » à l’écoulement de l’encre. Elles doivent être adaptées dynamiquement :
- Lorsque la viscosité augmente : La résistance à l’écoulement de l’encre s’accroît, donc la tension de buse doit être augmentée pour augmenter la force motrice, garantissant que les gouttelettes puissent vaincre la résistance et être éjectées sans problème.
- Lorsque la viscosité diminue : La résistance de l’encre est réduite, donc la tension de buse devrait être diminuée pour affaiblir la force motrice, prévenant ainsi une diffusion incontrôlée des gouttelettes due à un excès de puissance.
III. Implications Pratiques et Logique de Régulation
1. Réaction en Chaîne : Température → Viscosité → Tension
L’effet en cascade de ces trois facteurs forme une voie de régulation claire :
- Environnement à Haute Température (basse viscosité) :
Réaction en chaîne : Température ↑ → Viscosité ↓ → Fluidité d’encre excessivement élevée (basse résistance).
Exigence de tension : Maintenir la tension d’origine causerait facilement des gouttes trop grandes et trop rapides, entraînant un « flou », des « éclaboussures » ou des fuites de buse. Par conséquent, la tension doit être réduite (ex. dans l’état standard 25°C, 15 cP, 30V, lorsque la température monte à 35°C et que la viscosité chute à 10 cP, la tension doit être ajustée à 24-26V).
- Environnement à Basse Température (haute viscosité) :
Réaction en chaîne : Température ↓ → Viscosité ↑ → Mauvaise fluidité de l’encre (haute résistance).
Exigence de tension : Maintenir la tension d’origine mènerait à une force motrice insuffisante, provoquant une éjection faible des gouttes et entraînant des ruptures ou des obstructions. Par conséquent, la tension doit être augmentée (ex. dans l’état standard 25°C, 15 cP, 30V, lorsque la température descend à 15°C et que la viscosité monte à 20 cP, la tension doit être ajustée à 34-36V).
2. Stratégie de Régulation Double sous Températures Extrêmes
Lorsque la température dépasse la plage conventionnelle (ultra haute > 40°C, ultra basse < 5°C), le simple réglage de la tension est insuffisant, et un équipement de contrôle de la température doit être utilisé :
- Environnement Ultra-Haut en Température : La viscosité peut tomber en dessous de 8 cP. Même avec une tension réduite, un « effilochement » (incapacité à former des gouttelettes complètes) peut se produire. Il faut activer le dispositif de refroidissement pour stabiliser la température de l’encre, suivi d’un ajustement approprié de la tension.
- Environnement Ultra-Bas en Température : La viscosité peut s’élever au-dessus de 30 cP. Même avec une tension accrue, les composants de buse (tels que les cristaux piézo) peuvent avoir une force motrice insuffisante en raison d’une réponse lente aux basses températures. Il faut réduire la viscosité en utilisant le dispositif de chauffage du circuit d’encre puis effectuer les ajustements de tension appropriés.
Résumé
La relation entre la viscosité de l’encre, la température et la tension de buse peut être résumée comme suit : La Température détermine la référence de viscosité, la Viscosité détermine l’exigence de tension, et la Tension régule finalement l’état des gouttelettes d’encre. La logique centrale est :
- Montée en température → Diminution de viscosité → La Tension doit être baissée (pour éviter une force motrice excessive) ;
- Descente en température → Augmentation de viscosité → La Tension doit être montée (pour compenser la résistance accrue).
Dans l’opération pratique, l’accent doit être mis sur l’objectif central de « maintenir la stabilité de la morphologie des gouttelettes d’encre ». La tension doit être ajustée dynamiquement en fonction des changements en temps réel de température et de viscosité, et un équipement de contrôle de la température doit être utilisé si nécessaire pour garantir la qualité d’impression et la stabilité de l’équipement.