Choisir une encre pour une imprimante jet d’encre, parait très simple. Il suffit de prendre celle qui correspond.
On peut préférer celle du fabricant du matériel ou bien une autre moins chère, appelée générique ou compatible.
Pensez vous réellement que toutes les encres sont identiques dans leur formulation, et qu’elles se valent ?
Si c’était le cas elles sècheraient toutes à la même vitesse.
Savez vous que leur composition obéit aux lois issues notamment de la dynamique des fluides ?
Nous allons vous faire découvrir leur technologie, pour vous permettre de faire un choix éclairé, quand vous devrez la prochaine fois acquérir d’autres cartouches, ou bien pourquoi pas les formuler vous même.
Le présent article ne concerne pas les encres non aqueuses qui contiennent des composants organiques et se solidifient par polymérisation par exemple. La liste des études utilisées comme base scientifique pour le présent article sera fournie à la fin de la seconde partie
1 Les propriétés physico-chimiques de l”encre
Qu’est ce qui fait qu’une formulation de marque (indépendamment de la marque elle même) soit plus chère qu’une générique ? La réponse provient de sa composition. Et même si toutes les quantités de chaque composé pour tous les fabricants étaient rigoureusement semblables, des différences subsisteraient du fait de l’utilisation d’un solvant plutôt de que d’un autre par exemple.
A-Optimisation de la composition de l”encre
Schématiquement c’est une solution en base aqueuse, à laquelle on ajoute un solvant et des pigments pour la coloration. Avec ces 3 seuls composants on peut déjà fabriquer une quantité non négligeable de liquides en faisant varier les proportions de chacun. Il va donc falloir déterminer premièrement la quantité optimale de chaque composant en fonction de l’usage à laquelle cette encre est destinée, et du type d’imprimante dans laquelle elle est utilisée.
1 Selon l’imprimante
Ce qui est intéressant ici, c’est qu’en introduisant la notion de type d’imprimante, on se rend compte que la formulation ne peut être identique d’un liquide à un autre. Tout simplement parce que même si on ne considère que des imprimantes à jet d’encre conçues pour un usage privé ou professionnel destinées à reproduire sur un matériau de type papier, la technologie de la tête d’impression de chacune est très différente. Certaines chauffent l’encre, d’autres non.
Tout d’abord la récence ou la vétusté de l’imprimante nécessite un fluide adapté, ensuite le but recherché lors de l’impression est à prendre en compte. L’âge de l’imprimante est un paramètre non négligeable tout simplement parce que même dans l’impression, la loi de Moore trouve à s’appliquer. En 1984 une tête d’impression pouvait générer 107 gouttelettes par seconde, en 2020 c’est 1011!
L’augmentation de la vitesse de génération des gouttelettes est corrélative au changement de composition.
2 Selon le support
D’abord de quel type d’impression parle-t-on ? S’agit il d’un texte, d’un dessin, d’une peinture, d’une image, d’une photo, d’un croquis.
Ensuite sur quel support physique prévoit on d’imprimer ? Quel type de papier va être utilisé, de quel grammage, est ce un papier couché, très blanc ou un papier à grain de type Canson par exemple, quelle est sa porosité, voire sa composition.
Un papier recyclé n’absorbe pas l’encre de la même manière qu’un papier neuf, on devrait en toute logique selon le support, utiliser une formulation différente ou pour le moins en changer quand on utilise un autre type de support. Ceci est une des raisons pour lesquelles, la diffusion de l’encre étant différente selon le milieu, nous obtenons des résultats variables en terme de qualité.
La plupart d’entre nous, avons utilisé du papier buvard et constaté la diffusion du liquide dans l’épaisseur du matériau. Selon la grosseur de la goutte, sa densité, sa viscosité, sa vélocité aussi, le rendu était différent. Sans le savoir, enfant, nous avions déjà visuellement constaté les effets des propriétés non newtoniennes de l’encre.
Celles ci sont dites visco-élastiques parce qu’elles possèdent un comportement ambivalent mi solide-mi liquide (caractérisé par le nombre de Déborah qui permet d’exprimer la fluidité d’un matériau). C’est ce nombre qui est utilisé notamment pour caractériser l’avancée d’un glacier dans une vallée. La glace élément solide, se comporte comme un liquide qui vient épouser les parois de la vallée.
On admet que seules certaines données techniques sont réellement pertinentes. A savoir :
- le nombre de Reynolds où Re=UR/v. Qui introduit la notion de rapport des forces d’inertie aux forces visqueuses, dans lequel R est le rayon des gouttelettes, U la vitesse de celles-ci résultant de l’accumulation de pression dans le canal d’encre, v la viscosité cinématique de l’encre ;
- le nombre de Weber où We = ρU2R/σ, le rapport des forces d’inertie aux forces capillaires (forces de tension superficielles), où σ est la tension superficielle et ρ est la densité du liquide ;
- le nombre capillaire qui correspond au ratio des nombres de Weber et de Reynolds, et qui sert plus particulièrement à caractériser l’atomisation des liquides ;
- le nombre d’Ohnesorge où Oh = η/ρσR = We1/2 qui est le rapport du temps visqueux au temps capillaire
Même si la compréhension des formules mathématiques et physiques de chacun des nombres n’est pas directement utile, le rapport entre elles et loin d’être négligeable puisque par exemple le nombre d’Ohnesorge sert à déterminer la vitesse de séchage d’une gouttelette d’encre. La composition va avoir une incidence directe sur ce temps de séchage, et introduit des problèmes dont la résolution est moins simple qu’il n’y parait.