Stimulations Thermiques Internes d'un Jet d'Encre Conductrice

Abstract

The internal thermal stimulation of a conductive ink jet is to modulate the temperature of a portion of the liquid within the nozzle channel. The disturbance thus created is amplified under the effect of the surface tension and the jet eventually breaks into droplets. Two variants of the internal thermal stimulation are studied: the parietal stimulation where the modulation of temperature is introduced by an electrical resistance placed on one of the faces of the canal'and the volume stimulation where the modulation is done by Joule effect (passage of an electric current through the ink between two electrodes).A simplified modeling of the problem makes it possible to conclude that the effect of the dilation of the ink is negligible compared to the effect of the modulation of its viscosity.The internal thermal stimulations make it possible to stabilize the breaking length and to obtain well calibrated drops. The experimental study shows that the intensity of the stimulation is greater than the predictions of the viscous pressure drop model. It also shows that this intensity is of the order of 10.sup.-3 This study also reveals that the length of the channel upstream of the stimulation zone plays no role while the stimulation is sensitive to the downstream length. study of the various parameters of the problem as well as the introduction of a homogenisation reservoir show that thermal stimulation has two effects: one internal to the canal and the other manifesting itself at the exit. The second mechanism could be either the Araangoni effect or a modulation of the contact angle.La stimulation thermique interne d'un jet d'encre conductrice consiste à moduler la température d'une partie du liquide à l'intérieur du canal'de la buse. La perturbation ainsi créée est amplifiée sous l'effet de la tension superficielle et le jet finit par se briser en gouttelettes. Deux variantes de la stimulation thermique interne sont étudiées : la stimulation pariétale où la modulation de température est introduite par une résistance électrique placée sur l'une des faces du canal'et la stimulation volumique où la modulation se fait par effet Joule (passage d'un courant électrique à travers l'encre entre deux électrodes).Une modélisation simplifiée du problème permet de conclure que l'effet de la dilatation de l'encre est négligeable devant l'effet de la modulation de sa viscosité.Les stimulations thermiques internes permettent de stabiliser la longueur de brisure et d'obtenir des gouttes bien calibrées. L'étude expérimentale montre que l'intensité de la stimulation est supérieure aux prédictions du modèle de perte de charge visqueuse. Elle montre en outre que cette intensité est de l'ordre de 10"3. Cette étude révèle aussi que la longueur du cana\ en amont de la zone de stimulation ne joue aucun rôle alors que la stimulation est sensible à la longueur aval. L'étude des divers paramètres du problème ainsi que l'introduction d'un réservoir d'homogénéisation montrent que la stimulation thermique a deux effets: l'un interne au canal et l'autre se manifestant à la sortie. Une discussion générale suggère que le deuxième mécanisme pourrait être soit l'effet fAarangoni soit une modulation de l'angle de contact