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Entupimento de cartuchos (jato de tinta)
Definição
Entupimento são os diversos fenômenos que ocorrem no bocal de um cartucho de jato de tinta, resultando em uma impressão deficiente. É a deficiência de escoamento de tinta em um cabeçote não desgastado e alimentado.
Isso limita os fenômenos que trataremos, por exemplo, neste artigo. A falta de tinta causada pelo fechamento completo da entrada de ar de um cartucho de espuma não é considerada um entupimento. Por outro lado, sendo um fenômeno do cabeçote, resíduos de tinta dentro do reservatório de um cartucho não podem causar entupimento até que não atinjam o cabeçote.
Causas de entupimento
O entupimento está estreitamente relacionado com o escoamento de fluidos. Podemos destacar três variáveis importantes: a Área de Escoamento, a Viscosidade e a Tensão Superficial.
Além disso, no sistema térmico (ou termocinético), o elemento de geração do impulso da gota (resistência) está localizado no cabeçote, portanto os efeitos químicos de deposição de material sobre o mesmo geram entupimento. Isso nos permite agrupar entupimentos em cinco famílias de causas principais:
Obstrução por Partículas Rígidas
Partículas rígidas são pós, fibras ou qualquer elemento insolúvel e não dispersável que possa obstruir a passagem de tinta pelo cabeçote.
A obstrução pela deposição der fibras e poeira ambiente sobre a chapa de bocais ocorre constantemente durante a operação do cabeçote. Essa é a razão para o ciclo regular de limpeza, inserido em todas as impressoras, onde o cabeçote é movido para uma lateral e raspado.
Obstrução por Bolhas de Ar
Ao contrário das partículas rígidas, as bolhas de ar são deformáveis e isso gera problemas adicionais à restrição de escoamento.
Em primeiro lugar a compressibilidade. A tinta é um líquido, portanto praticamente incompressível; assim ela é bombeada com maior facilidade, pois ao ser apertada (comprimida) ela se move. Já o ar é um gás compressível e ao ser apertado, ele se deforma. Isso faz com que a energia gerada no cabeçote para ejeção da gota seja gasta comprimindo a bolha de gás.
Em segundo lugar, a aglomeração. Como a pressão de uma bolha cresce com a diminuição de seu tamanho, as bolhas pequenas tendem a aumentar ou a transferir ar para as bolhas maiores, até que elas passam a ocupar todo o espaço do cabeçote. Para ser removida, a bolha deve ser menor que o bocal ou que a entrada de tinta à câmara de ejeção de gotas (ambas têm aproximadamente o mesmo tamanho); como a bolha cresce, ela não pode ser removida.
Este fenômeno explica dois pontos importantes na recarga. São as bolhas, e não o ar, que prejudicam o cartucho, quando a tinta penetra em um cartucho vazio há ar, contudo não há bolhas, portanto não há necessariamente impedimento ao funcionamento do cabeçote. Também é pelo efeito das bolhas que em alguns casos se desgaseifica a tinta, principalmente quando a tinta possui tensão superficial mais elevada, levando a uma alta pressão das bolhas.
Ressecamento
Toda a tinta é composta basicamente por materiais tingentes não voláteis (tanto corantes como pigmentos), líquidos solventes, líquidos cossolventes e aditivos. Quando expostos ao ar, os líquidos da tinta evaporam, levando a dois efeitos consecutivos:
- O líquido que evapora primeiro é o mais volátil e nas tintas inkjet também o menos viscoso. O resíduo formado aumenta de viscosidade, ficando consistente demais prejudicando o funcionamento do cabeçote.
- A perda de solventes aumenta até chegar ao ponto em que o material tingente deixa de ser compatível com o líquido restante havendo a precipitação (em corantes) ou floculação (em pigmentos).
- A perda de solventes aumenta até chegar ao ponto em que o material tingente deixa de ser compatível com o líquido restante havendo a precipitação (em corantes) ou floculação (em pigmentos).
Enquanto estes fenômenos ocorrem externamente aos bocais, os entupimentos mais simples, entretanto quando eles se alastram para dentro dos bocais e dos distribuidores dos cartuchos, formam-se borras como a que vemos na figura ao lado. Essas borras contêm material não dissolvido/disperso.
Kogação
Quando os cientistas da Cannon inventaram o sistema termocinético, notaram que havia a formação de um resíduo sobre as resistências. Esse resíduo eventualmente impedia por inteiro a operação do cabeçote. Ele se parecia a uma cinza ou rebarba, "kogue" em japonês; disso derivou o nome kogação. Este termo é exclusivo de sistemas termocinéticos, não aparecendo em cabeçotes piezoelétricos.
Essas condições são tão exóticas que o processo de sua firmação não é ainda completamente explicado. Análises químicas demonstraram que as kogas (resíduos de kogação) podem ter duas composições principais, o tipo metálico parece advir de impurezas nas matérias-primas, enquanto o tipo orgânico parece ter uma composição muito similar ao corante da tinta (em tintas pigmentadas um efeito equivalente seria esperada dos aditivos estabilizadores de dispersão).
Conjeturamos que podem tanto ocorrer fenômenos de superfície em nível molecular ou ainda que a posição onde estas kogas se encontram esteja dentro de uma camada fina o bastante para impedir que a movimentação da tinta ou material de limpeza gere uma força de descolamento suficiente para desgarrá-Ias.
Aparentemente ocorrem interações inclusive com o material do cabeçote, levantando a possibilidade de que a koga varie em cada cartucho.
Incrustação
A kogação não deve ser confundida com resíduos de incrustação, similares aos encontrados em caldeiras de geração de vapor, formados basicamente nas proximidades da resistência, mas nunca sobre a mesma, nas regiões onde as condições de operação levam a temperatura a valores de apenas 50 a 60°C10 e que são compostas basicamente por Cloro, Potássio, Sódio e Cálcio. Geralmente esses elementos provêm de águas de lavagem inadequadas e formam não uma kogação, mas uma obstrução por partícula rígida por vezes tão resistente à remoção quanto uma koga.
