5.4  压力诱导串扰

一个通道的驱动导致一个振幅至少为1～2bar^[1]的压力波，这些压力波也将使得结构变形，尤其对那些软通道板材，比如石墨。图5.2c显示了覆盖了25μm钽箔的石墨中220nm宽的通道的变形。在开动的通道里的一个正压力导致全部通道产生变形，这就是所谓的压力诱导串扰作用。

通道的变形主要有两个主要部分：一个是伸长部分；另一个是弯曲部分。通过伸长部分，驱动器被从通道中推开，这被连接在通道壁上的压电元件所抵消。通道变形的伸长部分导致所有通道增大，进而对于所有通道来讲，导致产生更低的通道压力和墨滴下落速度。

伸长量取决于在压电元件之间的箔片的驱动方向上的刚度和通道壁的刚度。一个25μm的钽箔具有一个可以与压电元件和通道壁的伸长刚度相媲美的刚度。

通道壁和压电元件会变形很大，如图5.2所示。当有一个10μm的聚酰亚胺箔时，箔片的刚度会更低。压力波将主要使通道壁自身的箔片变形，在压力下，第一个相邻通道的变形大约是这个通道变形的10%，这仍旧会导致串扰作用，其大大地降低了墨滴在相邻通道中的下落速度。

对于压力诱导串扰作用，通道壁的弯曲刚度也是很重要的，压电元件的弯曲刚度是可忽略的。弯曲部分可减少第一相邻通道的横截面，同时可以补偿伸长变形部分的影响。但是，当更多的通道同时开动时^[1]由于残留压力诱导串扰而引起的更低的下落速度仍旧可以增加到总的几米每秒的下落速度的减少中。

为了阻止通道板的变形，非常硬的通道板材是必要的，例如硅^[15]。另一个选择是由压力诱导串扰作用具有与压力波相同动力学的事实而引起的，在没有开动的通道里，弯液面运动的方向大约与开动的通道里的半液面运动的方向相反（见图5.3）。当更多的通道被同时开动时，半液面在相反方向的运动解释了更低的下落速度。弯液面的运动频率与墨水通道的声共振的频率是相同的。

运用声学模型完成了模拟，其中考虑到了声弹性的相互作用附加到该打印头结构的变形的有限元模拟上^[16]。全部通道的横截面的变形ΔA_i可以被写成相邻通道从直接串扰作用α_ij和压力诱导串扰作用β_ij中获得的所有在形变上的贡献之和：

用式（5.1）作为声学部分的出入，它模拟了波在窄通道中的传播，在很多通道中的半液面运动就可以计算出来了。

因此，在所有通道里半液面速度与通道产生共振，在相邻通道中的驱动开始之间有一个时间延迟，对于下落速度有很大的影响，如图5.3b所示。在时间延迟与通道振动的半周期相一致的情况下，8mm长、共振频率为44kHz的通道半周期为11μs，在相邻通道中半液面的移动将会与开动的通道中的半液面移动同步。然后，甚至更高的下落速度将会是由此处的串扰作用引起。一个时间延迟与通道振动周期的1/4相一致会抵消此处串扰对下落速度的影响，这个可用于使点在纸上定位的错误最小化^[17]。在扫描打印理念中点的定位错误是与在墨滴速度中的偏差相称的。

图5.3 a）在开动的通道和相邻通道的喷嘴处，计算出的半液面速度作为时间的函数。 在图中，半液面在相邻通道中的速度有10倍的增加更加清晰地显示了半液面是朝相反方向运动的，这导致当两个通道同时被开动时一个更低的下落速度b）关于介于参照物和第一个相邻的通道之间的延迟时间下落速度的测量影响，这个影响延迟时间对压力诱导 串扰作用有巨大的影响，8mm长的压力通道的横截面积是220μm×120μm，成形在一个石墨通道块中，而且覆盖一层25μm的聚酰亚胺箔片。在一个50μm的电铸的镍喷嘴板中，这个喷嘴的直径为32μm