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Tecnología de inyección de tinta

La tecnología de inyección de tinta se inventó originalmente para depositar tintas acuosas sobre papel en posiciones "selectivas" basadas únicamente en las propiedades de la tinta. Las boquillas de inyección de tinta y las tintas se diseñaron juntas y el rendimiento de la inyección de tinta se basó en un diseño. Se utilizó como registrador de datos a principios de la década de 1950, [1] más tarde, en la década de 1950, las tintas a base de cosolventes en la industria editorial se vieron para texto e imágenes, luego aparecieron las tintas a base de solventes en el marcado industrial en superficies especializadas y en la década de 1990, el cambio de fase o la tinta termofusible [1] se ha vuelto popular con imágenes y fabricación digital [2] de dispositivos electrónicos y mecánicos, especialmente joyería. [2] Aunque los términos "inyección", "tecnología de inyección de tinta" e "impresión de inyección de tinta" se usan comúnmente indistintamente, la impresión de inyección de tinta generalmente se refiere a la industria editorial, utilizada para imprimir contenido gráfico, mientras que la inyección industrial generalmente se refiere a la fabricación de propósito general a través de la deposición de partículas de material.

Primera inyección de tinta de metal líquido

Muchas empresas han trabajado con chorro de tinta a lo largo de los años. Se han expedido muchas patentes y la tecnología se ha utilizado en numerosos productos. La forma básica del chorro de tinta era una boquilla única con fluido forzado a través de ella bajo presión, extraído de ella mediante potencial eléctrico o expulsado con la ayuda de un piezo. En esta introducción, analizaremos primero los chorros de tinta de una boquilla. La tecnología de chorro de tinta fue pionera en la década de 1960 por Teletype Corporation [3] , que introdujo la "tracción electrónica", la extracción de caída de alto voltaje de una boquilla, y en 1965 introdujo el Inktronic Teleprinter, que imprimía a 120 caracteres por segundo (cps) a partir de una fila de 40 chorros de tinta utilizando la patente de Charles R. Winston, Método y aparato para transferir tintas, 1962, US3.060.429. Teletype experimentó con tintas de cera "hot-melt" como se describe en una patente de Teletype de Johannes F. Gottwald, Liquid Metal Recorder, 1971, US 3,596,285, que produce un símbolo de metal fabricado (símbolos y cotizaciones de la Bolsa de Valores) que se puede quitar del transportador y reutilizar la aleación de metal de bismuto si se desea. El uso de tintas hot-melt con una tecnología de inyección de tinta Drop-On-Demand más nueva (inventada por Zoltan en 1972) con estas tintas no se volvería a ver hasta 1984 en Howtek y Exxon. [3]

Howtek fue fundada en 1982 como RH Research por Robert Howard después de hacer crecer con éxito Centronics , [3] [4] la primera empresa de impresoras de impacto de cinta de alambre accionadas por solenoide de matriz de puntos en 1968. Howard calculó que su impresora de matriz de puntos [3] era entre 10 y 20 veces más rápida que Teletype . Howard había probado a hacer puntos en papel utilizando sonido ultrasónico a fines de la década de 1960, pero no avanzó con la idea hasta unos 20 años después, en 1984, con Howtek, cuando contrató a 6 empleados clave de Exxon para desarrollar su idea de impresora de inyección de tinta a color con tecnología de fusión en caliente.

Fotografía del evento del Club de Inventores

Exxon Office Systems (EOS), Brookfield, Ct se sumergió en el negocio de impresoras sin impacto a fines de la década de 1970 e invirtió hasta $ 2 mil millones. [3] Los registros de patentes muestran una larga lista de empleados con experiencia en impresión en EOS, Exxon Enterprises, Danbury Systems Division a partir de 1978, incluido Ken Bower, quien fue contratado por Exxon para fundar el departamento de ingeniería en Exxon Enterprises. El primer trabajo de Ken después de la universidad en 1963 fue en la División de Teletipo de AT&T en Skokie, IL, donde su trabajo era hacer la transición de una impresora de inyección de tinta electromecánica a producción. En su primer día de trabajo olió cera y le mostraron una impresora de 42 chorros con cabezales de impresión calentados que estaba en desarrollo. Ken pasó a trabajar en formularios comerciales de UARCO y se asoció con desarrolladores de inyección de tinta a pedido, incluido Steve Zoltan en Gould y Silonics bajo Ed Kyser y Stephen Sears. Steve Zoltan usaba un tubo piezoeléctrico cilíndrico con compresión cilíndrica y Ed Keyser usaba un diafragma piezoeléctrico plano que expulsaba tinta como una lata de aceite.

"Impresoras de inyección de tinta Alpha en impresoras de fax" premiadas por Exxon Office Systems en 1980

Dos empleados contratados en Exxon (EOS) sin experiencia en impresión fueron James McMahon y Kathy Olson. McMahon fue contratado para instalar la primera impresora de inyección de tinta de una sola boquilla estilo Zoltan, cuyo nombre en código era "Alpha Jet", en una impresora de fax y Olson fue contratada para construir las boquillas "Alpha" para la producción de impresoras de fax. McMahon y Olson (apellido de casada McMahon) fueron dos de los seis empleados [4] contratados por Robert Howard para diseñar y construir impresoras de inyección de tinta a pedido para la impresora a color Pixelmaster. A los 6 meses de unirse a RH Research (nombre cambiado a Howtek), las muestras de impresión de la impresora Alpha con tinta termofusible se exhibieron en COMDEX, en Las Vegas. [4] A J. McMahon se le atribuye un sistema de inyección de tinta mejorado que utiliza la tecnología Zoltan en EOS y a K. McMahon se le atribuyen las técnicas de fabricación de boquillas en Howtek. J. McMahon trabajó en el fabricante de impresoras 3D Sanders Prototype (Solidscape) y ahora trabaja en Layer Grown Model Technology, que respalda las impresoras de inyección de tinta de una sola boquilla a pedido, y afirma ser el padrino de la tecnología de inyección de tinta 3D de una sola boquilla como historiador que trabajó en el campo desde 1978 con Steve Zoltan y Ken Bower en Exxon. La impresión de inyección de tinta 3D de una sola boquilla tiene un camino directo desde las tintas termofusibles de Teletype (cera y aleación de metal) hasta la tecnología de inyección de una sola boquilla de Steve Zoltan que nunca se desarrolló en Exxon con boquillas de vidrio, pero se convirtió en realidad en Howtek con boquillas moldeadas de teflón y cabezales de impresión calentados en 1984. Un ex empleado de Howtek, Richard Helinski, es reconocido por la patente que usa dos materiales para producir artículos de deposición de partículas en 3D usando impresoras de inyección de tinta estilo Howtek y tintas termoplásticas. Estas mismas impresoras de inyección de tinta y materiales de Howtek se utilizaron en las empresas de impresión 3D Ballistic Particle Manufacturing, Personal Modeler y Visual Impact Corporation, Sculptor, que ya cerraron. Estas impresoras y las impresoras de inyección de tinta y materiales originales de Howtek se pueden ver en la 3D Inkjet Collection de New Hampshire, la única colección histórica de impresoras de inyección de tinta y de inyección de tinta de estilo Zoltan. Las impresoras de inyección de una sola boquilla todavía se utilizan hoy en día en las impresoras 3D de Solidscape y se considera que producen un modelo de muy alta calidad.

Aplicaciones

Algunas tintas deben tener alta conductividad, alta resistencia a la oxidación y baja temperatura de sinterización, mientras que otras son para otras aplicaciones.

Formación de gotas

Existen diversas tecnologías de formación de gotas, y se pueden clasificar en dos tipos principales: inyección de tinta continua (CIJ) y gota a demanda (DOD). [1] [16]

Laszlo Halasz en 1984

Mientras que la CIJ tiene una creación de gotas sencilla y una manipulación sofisticada de la trayectoria de las gotas, la DOD tiene una creación de gotas sofisticada y cierta manipulación de la trayectoria y son posibles diseños de boquillas alternativas. Esta tecnología de inyección de tinta de una sola boquilla todavía está en sus primeras etapas para aquellos que quieran investigar. [ cita requerida ]

Una boquilla de inyección de tinta Howtek utiliza un piezoeléctrico tubular de pared delgada que produce una onda de sonido en la cámara de fluido que se refleja en ambos extremos de la boquilla. El borde delantero de una señal de onda cuadrada lo activa y el borde trasero de la señal de onda cuadrada, en coincidencia con la onda de presión, expulsa la gota. Este chorro único DOD es acústico. La boquilla de Tefzel 120C no es rígida y no se comprime. La formación de gotas está controlada por las propiedades del fluido y la geometría de la boquilla. La amplitud y la sincronización del pulso de accionamiento desempeñan un papel importante en el volumen y la formación de las gotas. En general, la tecnología DOD puede ser muy complicada de entender y utilizar.

Representación de la boquilla de inyección de tinta Howtek

Entrega a pedido (DOD)

Fuente: [1]

En este método, las gotas de tinta se liberan individualmente, a demanda, mediante una señal de voltaje. Las gotas liberadas caen verticalmente sin ninguna manipulación de trayectoria o requieren un tiempo de disparo especial cuando se proyectan horizontalmente desde un cabezal de impresión giratorio que gira a 121 RPM para formar caracteres (impresora a color Howtek 1986). Los cabezales de impresión comerciales pueden tener una sola boquilla (Solidscape) o miles de boquillas (HP) y muchas otras variaciones intermedias. El aparato de inyección de tinta en matriz (patente de John G Martner 4468680, 1984 Exxon Research and Engineering Co) se inventó después de probar un DOD piezoeléctrico pegado con epoxi en el extremo de una cuerda de piano de 30 pulgadas de largo e insertado en una cámara de fluido de tinta que conduce a una boquilla. El pequeño piezoeléctrico tiraba del cable hacia adentro y hacia afuera de la cámara de fluido o transmitía una onda de sonido a través del cable para impartir energía acústica al fluido para disparar una gota. El objeto de la invención era construir un cabezal de impresión para reducir la diafonía (sonido o cualquier energía en boquillas ubicadas muy cerca para la impresión de texto).

Las dos tecnologías principales para forzar la salida de tinta de una boquilla según la demanda son el DOD térmico y el DOD piezoeléctrico. Observe que el DOD puede utilizar un "Llenado antes de disparar una gota" o "Disparo antes del llenado" y el DOD térmico simplemente "dispara antes del llenado". Las gotas deben controlarse con precisión con el DOD piezoeléctrico o el DOD térmico. Un DOD piezoeléctrico estándar puede disparar gotas a una velocidad de 9 pies por segundo. El posicionamiento del objetivo de la gota del DOD piezoeléctrico es muy preciso con cada gota disparada horizontal o verticalmente.

Otras tecnologías incluyen electrospray, [18] [19] descarga acústica, [20] membrana electrostática [21] y bimorfo térmico. [22]

DOD piezoeléctrico

Fuente: [1]

El pulso de voltaje piezoeléctrico determina el volumen inyectado.

El método piezoeléctrico Drop-On-Demand (DOD) se inventó en la década de 1970. [23] [24] Una desventaja del método piezoeléctrico DOD es que las tintas inyectables deben tener una viscosidad y una tensión superficial dentro de un rango relativamente estricto para expulsar gotas más pequeñas sin rociar ni gotas satélite. Una gran ventaja es que los chorros piezoeléctricos DOD se pueden diseñar para trabajar con termoplásticos de alta temperatura y otras tintas termofusibles en el rango de temperatura de 100-130 °C. Esto permite imprimir gotas tridimensionales en sustratos y hace posible la fundición a la cera perdida y el modelado 3D. La patente 3D US5136515A de Richard Helinski inició una nueva era en la impresión por inyección de tinta. La experiencia de Helinski en Howtek, Inc. de 1984 a 1989 y sus muchas otras patentes, incluida la de color sustractivo (capas de gotas de colores) con sugerencias de un colega inventor/empleado, Alan Hock, sobre la fundición a la cera perdida, alentaron esta patente. La patente se centra en la impresión de objetos sólidos 3D complejos impresos con un material de combustión limpia cuando se coloca en un proceso de fundición de inversión principalmente en la industria de la joyería, pero también favorecido por las industrias electrónica, automotriz y médica a principios de la década de 1990. Las impresoras de inyección de tinta de estilo Howtek y los materiales termoplásticos se crearon para imprimir documentos e imágenes y, más tarde, caracteres Braille.

Existen muchas patentes y métodos para expulsar gotas con dispositivos piezoeléctricos. Un piezo cambia de forma cuando se le aplica voltaje. La cantidad de cambio dimensional es extremadamente pequeña. Un piezo también se puede fabricar en muchos tamaños diferentes. Cuanto más pequeño sea el piezo, menor será el desplazamiento de forma. El uso de un piezo DOD para imprimir un carácter de texto (el tamaño de estas letras) requiere que el piezo se coloque uno al lado del otro en una carcasa. Las gotas deben ser más pequeñas que 0,005 pulgadas y colocarse con precisión en líneas para formar letras. Un piezo colocado uno al lado del otro a frecuencias lo suficientemente altas como para imprimir una hoja de papel completa vibra fuerte y afecta a las gotas cercanas. Los cabezales de impresión Drop-On-Demand (DOD) tienen límites de fabricación con boquillas individuales. La impresión DOD de chorro múltiple es más común con impresoras de inyección de tinta por este motivo.

Inyección de tinta térmica (TIJ) DOD

Comparación entre chorro piezoeléctrico (izquierda) y chorro térmico (derecha)

La DOD térmica fue introducida en la década de 1980 por Canon [25] y Hewlett-Packard [26] . La impresión térmica no utiliza tintas de alta temperatura.

Una desventaja de este método es que la variedad de tintas compatibles con TIJ es esencialmente limitada, porque este método es compatible con tintas que tienen alta presión de vapor , bajo punto de ebullición y alta estabilidad de kogación. [27] [28] El agua, al ser un solvente, limitó la popularidad de este método solo para la impresión fotográfica no industrial, donde se utilizan tintas a base de agua.

Inyección de tinta continua (CIJ)

Fuente: [1]

En este método, se libera un chorro de tinta de forma continua desde la boquilla. El chorro de una manguera de jardín es un buen ejemplo de un flujo continuo desde una boquilla, excepto que las boquillas CIJ son diminutas (menos de 0,005 pulgadas o aproximadamente 1/10 de milímetro). El chorro de tinta se divide naturalmente en gotas separadas debido a la inestabilidad del flujo Plateau-Rayleigh . Los chorros de fluido se pueden dividir en gotas de diferentes tamaños con la vibración de un dispositivo piezoeléctrico. El uso de un dispositivo piezoeléctrico no debe confundirse con la inyección de tinta Drop-On-Demand, que utiliza el piezo para generar ondas de sonido en las boquillas o expandir el tamaño de la cámara de fluido para empujar gotas individuales desde una boquilla. Las gotas de tinta formadas por CIJ se desvían mediante un campo eléctrico hacia la ubicación deseada en el sustrato o se recogen para su reutilización. Los cabezales de impresión CIJ pueden tener un solo chorro (boquilla) o varios chorros. La CIJ es popular en la industria y la publicación, pero no se suele ver en impresoras minoristas para uso doméstico.

Una desventaja del método CIJ es la necesidad de controlar el disolvente. Dado que solo se utiliza una pequeña fracción de la tinta para la impresión real, se debe añadir disolvente continuamente a la tinta reciclada para compensar la evaporación que se produce durante el vuelo de las gotas recicladas. [27]

Otra desventaja es la necesidad de utilizar aditivos para la tinta. Dado que este método se basa en la deflexión electrostática, los aditivos para la tinta, como el tiocianato de potasio , pueden deteriorar el rendimiento de los dispositivos impresos. [27]

La CIJ se puede dirigir a través de un campo magnético utilizando tinta de aleación de metal de baja temperatura, como se describe en la patente US3596285A de Johannes F Gottwald sobre Liquid Metal Recorder, emitida el 27 de julio de 1971. La boquilla de vidrio con una abertura de 0,003 pulgadas imprimía símbolos de cotización de la bolsa de valores sobre una cinta transportadora de sustrato metálico en movimiento y se dejaba caer sobre la mesa para usarse como señalización o reutilizarse en la grabadora para imprimir otros símbolos. Este fue posiblemente el primer ejemplo de impresión de "objetos fabricados" con una impresora de inyección de tinta.

Cabezal de impresión

El cabezal de impresión debe tener capacidad de calentamiento para imprimir cualquier material influenciado por cambios de viscosidad. Las tintas a base de aceite son sensibles a la temperatura. Las ceras y los materiales termofusibles son sólidos a temperatura ambiente. Las tintas a base de agua pueden no necesitar calor. También es posible imprimir con aleaciones metálicas como plomo, estaño, indio, zinc y aluminio. El proceso de impresión de metales de bajo punto de fusión se denomina "impresión por fusión directa" y fue introducido en 1971 por la patente de Johannes F Gottwald, US3596285, "Grabación de metal líquido" con una inyección de tinta continua (CIJ) mucho antes de que se considerara cualquier forma de impresión 3D. Las impresoras de inyección de tinta DOD termoplásticas imprimen a la temperatura de Curie piezoeléctrica o por encima de ella y deben estar polarizadas continuamente para funcionar. El desplazamiento del piezo D33 tuvo que optimizarse para reducir los voltajes de accionamiento. Consulte la microscopía de fuerza de respuesta piezoeléctrica para obtener la teoría relevante. Investigaciones previas realizadas en 1980 por James McMahon sobre los seis estados de polarización física piezoeléctrica y pruebas para maximizar las frecuencias piezoeléctricas resonantes y antirresonantes aceleraron el tiempo de desarrollo. Howtek fabricó estas impresoras de inyección de tinta de última generación en 1985, antes de que se inventara la impresión 3D con impresoras de inyección de tinta el 4 de agosto de 1992.

Boquilla de inyección de tinta Zoltan

Los cabezales de impresión de inyección de tinta originales del Departamento de Defensa fueron fabricados en vidrio en 1972 por Steve Zoltan. Estos primeros cabezales de impresión de inyección de tinta de una sola boquilla imprimían con tintas a base de agua. Más tarde, se necesitó una carcasa para rodear la inyección de tinta con una masa térmica estable. Las boquillas de inyección de tinta de vidrio eran difíciles de duplicar y las boquillas moldeadas fueron introducidas por Howtek, Inc. Las boquillas de vidrio de Howtek tenían que fabricarse con calor mediante un soplete y tubos de vidrio estirados, luego cortados a medida y pulidos para producir una superficie de orificio de boquilla plana. Un inventor, Laszlo Halasz, comprendió mejor la tecnología de las boquillas de vidrio en la década de 1980 y pudo formar diferentes formas de boquillas utilizando aceite caliente para fundir capilares de vidrio. Howtek introdujo boquillas moldeadas de Tefzel de un solo tubo utilizando un pasador de núcleo de acero inoxidable, moldeado a ciegas y luego cortado con una navaja para exponer el orificio en forma perfecta. Howtek produjo su propia impresión de hojas de membrete con material de tinta termoplástica a todo color en la impresora Pixelmaster de cabezal rotatorio en 1986 con 32 boquillas individuales (ocho para cada color primario). El material de la boquilla de Tefzel que opera a 125 °C solo permitió que la energía del pulso de voltaje desencadenara una onda de presión acústica en el fluido sin acoplar las vibraciones de alta frecuencia del piezo que causan la vibración del fluido y el rociado a medida que se expulsan las gotas. Las ideas para el diseño surgieron de un libro descubierto por Jim McMahon en 1972, Harry F Olson's Music, Physics and Engineering . [29] Los diseños de inyección de tinta anteriores con boquillas de vidrio también eran fuentes de resonancia y cuando se llenaban con material amortiguador de vibraciones nunca podían eliminar el rociado. El objetivo del diseño era tener gotas limpias sin rociado expulsadas ​​en el rango de frecuencia de la longitud de la boquilla. Los chorros Howtek funcionan bien de 1 a 16.000 Hertz. Ninguna otra empresa ha producido cabezales de impresión con este diseño hasta el día de hoy. [ ¿ cuándo? ] La boquilla de Tefzel con una cámara de fluido frontal cónica larga absorbía los armónicos no deseados y permitía que solo la oleada de fluido hidráulico del pulso de accionamiento piezoeléctrico individual expulsara una gota. Un pulso de accionamiento equivalía a una gota en todas las frecuencias hasta la resonancia de fluido para la longitud del tubo. El borde delantero del pulso de onda cuadrada desencadenaba una onda de sonido en el fluido que se reflejaba en el extremo trasero del tubo de la boquilla y se reforzaba cuando el borde trasero del pulso de accionamiento pasaba por debajo del centro del piezoeléctrico para aumentar la presión del fluido lo suficiente como para expulsar una sola gota. La velocidad del sonido para cada una de las dos tintas (cera y termoplástica) difiere, lo que da como resultado dos frecuencias de resonancia máximas para la misma estructura de boquilla de inyección de tinta. Por lo tanto, un diseño de cabezal de impresión Howtek funciona para dos tintas diferentes. La boquilla de inyección de tinta Howtek es única en muchos sentidos. El diseño requiere una secuencia de ensamblaje y un proceso de fabricación estrictos.

Una impresora 3D en uso en 2021 (Solidscape) todavía tiene una boquilla de estilo Howtek, ya que se fabricó en 1986. Originalmente tenía una estructura de extremo de boquilla de metal con forma hexagonal con un orificio de boquilla desplazado que permitía que las gotas del chorro se dirigieran (apuntaran) hacia un objetivo para alinearse correctamente para obtener la mejor calidad de impresión cuando se instaló anteriormente en Howtek Pixelmaster. Sanders Prototype, Inc. adquirió más de 1500 impresoras de inyección de tinta de estilo Howtek cuando se inició la producción de Modelmaker 6 Pro en 1994. Modelmaker 6 pro utiliza dos impresoras de inyección de tinta por máquina. Las impresoras de inyección de tinta se instalan en un cabezal de impresión especial que dirige las gotas directamente hacia abajo para la impresión 3D. El prototipo original de impresora 3D, Sculptor de Visual Impact Corporation, que utiliza boquillas Howtek, imprimió horizontalmente en 1989. Pixelmaster también proyectaba las gotas horizontalmente desde un cabezal de impresión giratorio de 121 rpm para imprimir caracteres o imágenes 2D en papel. Howtek introdujo una impresora de caracteres Braille y solo vendió unas pocas máquinas en 1990-1991 con fuentes en relieve impresas en papel normal utilizando impresoras de inyección de tinta Howtek. Esto requería que se acumularan cuatro capas de gotas para cada carácter Braille. Este fue un ejemplo temprano de cómo comenzó la impresión de materiales (tinta) tridimensionales (no llamada impresión 3D en 1984) y, hoy en día, la fabricación aditiva (AM) no hace referencia a la inyección histórica de las propiedades de los materiales termofusibles utilizados en la impresión 3D. La impresión 3D (impresión con tintas de superficie en relieve) fue la impresión por inyección de tinta en la década de 1960-1980 con cera, metal líquido y fluidos termoplásticos termofusibles. [ cita requerida ]

Enfoques de fabricación

El material impreso rara vez es solo un paso en el proceso, que puede incluir la deposición directa del material seguida de un rodillo mecánico o un paso de fresado de superficie controlado. Puede ser una deposición de un precursor seguida de un catalizador , sinterización , curado fotónico , recubrimiento electrolítico , etc., para obtener el resultado final. Consulte Fabricación de partículas balísticas (BPM), que utiliza una boquilla única de tinta sólida , calentada a 125 °C y una técnica de impresión de 5 ejes que no requiere ningún otro proceso para la fabricación.

Fabricación aditiva por inyección de tinta

Fabricación por inyección de tinta sustractiva

Materiales fluidos para inyección de tinta

La tinta debe ser líquida, pero también puede contener pequeños sólidos si no provocan obstrucciones. Las partículas sólidas deben ser más pequeñas que 1/10 del diámetro de la boquilla para evitar obstrucciones y más pequeñas que 2 micrones para reducir la pulverización de gotas satelitales. La impresión de inyección de tinta de detalles finos tiene material filtrado por filtros de 1 micrón para evitar la pulverización y líneas de fluido protegidas por filtros de 15 micrones para evitar obstrucciones.

La formación de gotas está regida por dos propiedades físicas principales: la tensión superficial y la viscosidad . La tensión superficial forma las gotas expulsadas en esferas, de acuerdo con la inestabilidad Plateau-Rayleigh . La viscosidad se puede optimizar en el momento del chorro utilizando una temperatura adecuada del cabezal de impresión. El volumen de las gotas se controla mediante el ancho de tiempo del pulso de accionamiento y la amplitud del voltaje de accionamiento. Cada conjunto de inyección de tinta tendrá una ligera variación en el tamaño de las gotas y es necesario mantener todos los parámetros del material y del chorro para un rendimiento óptimo. La formación y el volumen de las gotas varían con la frecuencia de las gotas y la posición del menisco del orificio del chorro. El líquido se coloca en la abertura de la boquilla por gravedad (el tanque de almacenamiento de fluido debe estar ligeramente más bajo en altura que la boquilla). La tensión superficial del fluido también mantiene el fluido en el borde del orificio (agujero) de la boquilla. La acción de expulsar una gota altera esta condición natural de posición constante del fluido. Esta condición se denomina comúnmente menisco del fluido. El menisco actúa como una barrera y debe superarse para permitir la expulsión de la gota. El menisco también ejerce fuertes fuerzas cuando se estira. Cuanto menor sea la altura del tanque de almacenamiento, mayor será la fuerza necesaria para expulsar una gota. La sincronización de la acción del resorte del menisco altera el tamaño de la gota, la velocidad de la gota y el voltaje de accionamiento en la formación de las gotas. Disparar gotas con mayor frecuencia significa que las características de la gota cambian constantemente debido a la posición del menisco. Cada material inyectable tiene diferentes propiedades físicas y requiere diferentes parámetros de impresora y configuraciones de altura del tanque. Los materiales no se pueden cambiar simplemente. La temperatura de la inyección de tinta debe controlarse más de cerca para mantener la tensión superficial y la viscosidad en un sistema DOD que en un sistema CIJ.

En general, una viscosidad más baja permite una mejor formación de gotas [30] y, en la práctica, solo se pueden imprimir líquidos con una viscosidad de 2 a 50 mPa s. [17] Más precisamente, los líquidos cuyo número de Ohnesorge es mayor que 0,1 y menor que 1 son inyectables. [31] [32] [33]

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