基于混杂系统理论的热泡式喷墨的建模与分析

发布时间：2020-11-16 14:00

　　 本文研究了热泡式打印的混杂建模与仿真方法。首先通过一维热传导公式,温度—压强关系式和能量、物质转换关系建立了喷墨过程的数值模型,其中一维热传导公式用于描述气泡和周围液体之间的能量交换以及气—液交界层的温度分布,温度—压强关系式和能量转换关系用于描述气泡的增长和破裂过程。该模型从连续变量动态系统的角度描述了一次墨滴喷射的过程。其次,论文介绍了混杂系统基本理论,并讨论了现有的混杂系统建模方法,比较了各自的优缺点和适用性,在此基础上,分析喷墨系统的混杂特性,提出喷墨过程的混杂Petri网(HPN)建模思路,研究Matlab环境下,利用Simulink与Stateflow相结合对HPN进行仿真的方法。最后,采用上述模型,对热泡式喷墨过程进行仿真,分析了气泡产生的初始温度、初始压强与控制电压、液体黏度、喷嘴结构的关系,为高性能喷墨头的设计和打印驱动电路的设计提供理论依据。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TP334.83
【部分图文】：

墨滴喷射出去，整个过程在30-40 s内完成，其中加热过程大约需要10 s。图2.7喷头内部结构图2.8表明了喷嘴的尺寸大小。加热器位于喷嘴的底部，长约80 m，宽25 m。

Petri网模型如图5.3所示。各个库所和变迁的含义见表5-1。图5.3中的混杂Petri网基本覆盖了热泡式喷墨打印过程中所有连续变量和离散动作信息。HPN的系统动态是由状态标识的变化来表征的。1P 中首先置一个token引起变迁激发，从而开始网模型的运行，由于连续变迁不改变离散库所标识，变迁操作得以持续激发，小车持续移动。离散变迁激发给下游离散库所标识数加 1，连续库所标识数代表了模拟参数的数值。连续库所9P 表示小车的位移，9P 的 Making 数持续变化，当其为 0 时达到阈值激发变迁3T ，从而启动清洁单元，为x（x≥0）值时确定打印位置激发变迁7T

7 8 210 10 W /m，加热温度为270℃左右[8]，因此，墨水很快过热并达到热极限，形成蒸汽泡。墨水的汽化使得气泡内部产生高压（4.5MPa），导致气泡的增长。快速增长的气泡挤压墨水，由于喷嘴出表面张力的影响形成墨滴，随着气泡内温度降低，压强减小，气泡开始破裂，墨滴由于惯性从喷嘴中喷射出去。当发热电阻冷却时，气泡自行熄灭，气泡破碎时产生的吸引力就把新的墨水从储墨盒中吸到喷头，为下一次喷墨做准备。对于热泡技术来说，影响墨滴质量的最主要的因素就是喷嘴内气泡的产生，它将直接影响到喷射出去的墨滴的形状、体积和速度。对于气泡的产生，加热电压、加热脉宽、液体黏度、喷嘴的结构等都对产生气泡的特性有着比较大的影响，从而影响喷射出的墨滴的质量。所以在设计热泡式喷墨打印头的时候，这些因素都是必须要进行考虑的。热泡式技术的缺点是在使用过程中会加热墨水，而高温下墨水很容易发生化学变化，性质不稳定，所以打出的色彩真实性就会受到一定程度的影响；另一方面由于墨水是通过气泡喷出的，墨水微粒的方向性与体积大小很不好掌握，打印线条边缘容易参差不齐，一定程度的影响了打印质量。
【参考文献】

相关期刊论文 前8条

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本文编号：2886314