写真机加热器表面的焦化现象

  写真机加热器表面的焦化现象

  写真机热喷墨依赖矛过热墨水的蒸发，形成气泡后导致墨滴喷射。为了生成气泡，电阻加热器表面酌墨水应暴露在超过300℃的温度环境下，作用时间极其短暂。对于以脉冲宽度（作用时间长度）仅几微秒驱动的电阻加热器，温度骤增到超过300℃的时间周期往往小于脉冲宽度。这种温度骤增即使对化学反应来说也很短暂，某些场合电阻加热器的重复升温导致电阻加热器表面沉积残渣物，常以焦化这一术语描述上述现象。

  人们普遍相信，沉积物源于墨水成分高温作用引起的热分解。据，含氮染料温度达到250-300℃时会发生分解，含氮染料配成的墨水焦化导致不可溶解的沉积物，主要成分为碳。另有则聚焦于乙二醇和乙二醇醚的热分解，源于喷墨装置内二甘醇（二次乙基乙二醇）的热分解效应，终导致焦化物的生成。即使这些都有利于人们理解焦化的原因，但焦化发生的化学机制仍然不能很好地解释。电阻加热器表面累积的残渣影响气泡成形，并因此而影响墨滴喷射。监视加热器表面焦化过程的方法之一是测量墨滴重量，表示为喷射墨滴数量的函数。打印头内的电阻加热器以超过墨滴喷射低能量水平要求的不同能量操作，实际采用的能量水平超过墨滴喷射能量的30%和45%，都高于打印头喷射墨滴的低能量要求。通常，焦化的形成导致墨滴重量减轻，极端焦化条件下的墨滴重量将迅速降低到0，意味着不喷射任何墨滴。出现喷射能量高时墨滴重量轻的特点并不奇怪，因为喷射能量高时喷嘴内部更倾向于引起焦化效应，导致墨滴重量减轻。

  对墨滴重量减轻的合理猜想是由于残渣物的沉积，这种猜想后来得到证实。拆除喷嘴板并以光学显微镜检合电阻加热器后发现，电阻加热器表面沉积了不少残渣物，说明墨滴重量减轻是焦化的结果。为了更清楚地了解焦化的严重程度，可以利用扫描电子显微镜检查电阻加热器昀表面状态，进一步观察残渣物的特点。电阻加热器表面的残渣究竟是什么物质？为何沉积得如此严重？为了分析电阻加热器表面沉积物的结构成分，有研究者利用俄歇电子能谱技术分析这些沉积物，确定残渣物的基本成分。测量和分析结果表明，热喷墨打印头电阻加热器表面的残渣物与墨水有关，由于每一种墨水都由碳、氧、氮和硫组成，因而只要检查俄歇电子能谱技术的分析结果与墨水的这些结构成分是否吻合就可以了。结论不言而喻，残渣物的基本成分确实与墨水相同。

  写真机墨水中加入一定比例的添加剂可以防止焦化效应，以酮阴离子作为墨水添加剂对防止焦化的有效性已尽人皆知。磷酸盐是特别良好的阴离子物质，添加到墨水巾后可以防止焦化现象的产生，得到很稳定的墨滴重量。

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