写真机墨滴体积调整参数解析

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写真机墨滴体积调整参数解析
    与热喷墨技术相比，压电写真机喷墨在墨滴尺寸（体积）调整方面具有更多的优势，其中剪切模式墨水通道共享壁结构的压电喷墨打印头的调整余地更大。注意，这里提到的调整指合理地改变与墨滴体积有关的参数，并非墨滴体积调制，后者指通过一定的技术手段使相同的压电喷墨打印头能喷射不同体积的墨滴。
    对剪切模式墨水通道共享壁结构的压电喷墨打印头来说，能用于调整墨滴体积的参数肯定不止一个，例如喷嘴直径、墨水通道长度、墨水通道宽度、墨水通道深度、电极埋置深度和驱动电压等。上述参数往往是相互独立的，意味着改变一个参数将影响压电喷墨打印头的整体性能。举例来说，如果调整了喷嘴孔的直径，则墨滴体积和喷射速度都将受到明显的影响，这里的墨滴体积和喷射速度影响指两者偏离打印头设计的理想值，并非墨滴体积调制技术从根本上改变墨滴体积。墨水通道长度的改变必然影响其声学性能，而墨水通道的声发射特性决定墨滴的喷射效果，因为当声发射反射系数作用于压电换能器时，由于反射系数的不同而影响从喷嘴孔喷射出的墨滴参数。对各种现代压电喷墨打印头结构恃点的研究结果表明，如果墨水通道的声学长度与驱动电压脉冲形状成基本倍数关系，则可以明显改善墨滴喷射效果。因此，为了合理地调整墨滴体积和其他墨水喷射参数，最大限度地利用体积变换原理，获得高质量的喷墨印刷效果，了解所有与墨滴喷射有关的变量，以及这些变量间的关系，对设计压电喷墨打印头至关重要，仅仅局部了解肯定是不够的。墨水通道局部区域由固体和液体构成的耦联系统的物理属性也因此发生变化。
    以弯曲模式压电喷墨打印头为例，假定墨水通道壁以压电材料制成，则墨水通道本身就是压电元件。一旦压电材料确定下来，其弹性模量和压电参数等物理属性也就固定不变，但墨水通道宽度变化时，必然引起通道壁抗弯模量（弯曲刚度）的变化。例如，墨水通道宽度增加导致相对厚度减少，通道壁的抗弯模量也随之降低，当墨水通道壁受到驱动电压作用时，压电材料发生的弯曲变形增加，墨水通道的体积变化也增加。因此，以相同的电压驱动压电元件墨滴体积与墨水通道关系时，对管壁较薄的墨水通道来说，作用在压电材料单位体积上的电场强度变得更高，其结果是压电材料产生的弯曲变形更厉害。只要压电元件的应力不超过弹性极限应力，则压电材料的弯曲变形量与墨水通道的宽度成正比。剪切模式墨水通道共享壁压电喷墨打印头与弯曲模式类似。通道宽度改变时，也将导致结构特性的改变。例如，墨水通道宽度增加后，由于共享壁的相对厚度减少，共享壁的剪切刚度也随之而降低。当相同的驱动电压作用于共享壁的压电材料时，墨水通道壁的剪切变形量增加，墨水通道的体积变化也增加。根据体积变换原理，墨水通道璧更大变形量传递到喷嘴口附近时，变换成更高的压力作用于墨水，从而喷射出体积更大的墨滴。值得注意的是，由于墨水通道宽度改变而引起的相对厚度变化数值很小，对压电元件弯曲刚度或剪切刚度的影响不可能很大，压电元件变形量的变化有限，墨水通道的体积变化也在有限的范围内，因而喷射出的墨滴体积变化很小。
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