CN111347788A - 液体喷射头以及液体喷射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供液体喷射头以及液体喷射装置。具备:流道基板,其包括喷嘴板,并形成有流道;能量产生元件,其使流道的液体产生压力变化,流道包括:第一共用液室;第二共用液室;多个单独流道,其与第一及第二共用液室连通,并供液体从第一共用液室流向第二共用液室,单独流道具备;喷嘴,其与外部连通;第一流道,其在中途配置有喷嘴,并在喷嘴板的喷嘴面的面内方向即第一方向上延伸设置;第二流道,其与第一流道连接,并在第一方向以外的第二方向上被延伸设置;第三流道,其与第二流道连接,并在第二方向以外的第三方向上被延伸设置;压力室,其被配置于第三流道,并通过能量产生元件而产生压力变化,第一流道的截面积小于所述第二流道的截面积。
Description
技术领域
本发明涉及从喷嘴喷射液体的液体喷射头以及液体喷射装置,尤其涉及喷出作为液体的油墨的喷墨式记录头以及喷墨式记录装置。
背景技术
作为喷射液体的液体喷射头,已知一种向被印刷介质喷出作为液体的油墨从而实施印刷的喷墨式记录头。
喷墨式记录头具备:具有与喷嘴连通的压力室的单独流道、与多个单独流道共用并连通的共用液室、使压力室内的油墨产生压力变化的压电致动器等能量产生元件,通过能量产生元件在压力室内的油墨中产生压力变化,从而使油墨滴从喷嘴喷出。
在这样的喷墨式记录头中,当气泡滞留于压力室内时,气泡会吸收由能量产生元件所产生的压力变化,从而无法正常地从喷嘴喷出油墨滴。
因此,提出一种如下的结构的喷墨式记录头,该结构设为,作为与单独流道共用的共用液室而设置第一共用液室和第二共用液室,并使油墨从第一共用液室通过单独流道而向第二共用液室进行流动、即所谓进行循环(例如,参照专利文献1)。
但是,存在如下的问题,即,因在喷嘴附近增粘的油墨或从喷嘴侵入的气泡,从而会产生喷嘴的堵塞或油墨滴的飞翔方向的偏离等喷出不良。
这样的问题不仅存在于喷墨式记录头中,也同样存在于喷射油墨以外的液体的液体喷射头中。
专利文献1:日本特开2012-143948号公报
发明内容
本发明鉴于这样的情况,其目的在于,提供能够将喷嘴附近的增粘的液体以及气泡去除从而抑制喷出不良的液体喷射头以及液体喷射装置。
解决上述课题的本发明的方式在于一种液体喷射头,其特征在于,具备:流道基板,其包括喷嘴板,并形成有流道;能量产生元件,其使所述流道的液体产生压力变化,所述流道包括:第一共用液室;第二共用液室;多个单独流道,其与所述第一共用液室以及所述第二共用液室连通,并供液体从所述第一共用液室向所述第二共用液室流动,所述单独流道具备:喷嘴,其与外部连通;第一流道,其在中途配置有所述喷嘴,并在所述喷嘴板的所述喷嘴所开口的喷嘴面的面内方向即第一方向上被延伸设置;第二流道,其与所述第一流道连接,并在所述第一方向以外的第二方向上被延伸设置;第三流道,其与所述第二流道连接,并在所述第二方向以外的第三方向上被延伸设置;压力室,其被配置于所述第三流道上,并通过所述能量产生元件而产生压力变化,所述第一流道的截面积小于所述第二流道的截面积。
此外,其他的方式在于一种液体喷射装置,其具备上述方式所述的液体喷射头。
附图说明
图1为本发明的实施方式1所涉及的记录头的俯视图。
图2为本发明的实施方式1所涉及的记录头的剖视图。
图3为本发明的实施方式1所涉及的记录头的剖视图。
图4为本发明的实施方式1所涉及的记录头的剖视图。
图5为本发明的实施方式1所涉及的记录头的剖视图。
图6为本发明的实施方式2所涉及的记录头的俯视图。
图7为本发明的实施方式2所涉及的记录头的剖视图。
图8为本发明的实施方式2所涉及的记录头的剖视图。
图9为示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的流道的图。
图10为表示本发明的一个实施方式所涉及的记录头的剖视图。
图11为表示本发明的一个实施方式所涉及的记录头的剖视图。
图12为表示本发明的一个实施方式所涉及的记录头的剖视图。
图13为表示本发明的一个实施方式所涉及的记录头的剖视图。
图14为表示本发明的一个实施方式所涉及的记录头的剖视图。
图15为表示本发明的一个实施方式所涉及的记录头的剖视图。
图16为示意性地表示本发明的一个实施方式所涉及的流道的图。
图17为表示本发明的一个实施方式所涉及的记录装置的概要结构的图。
具体实施方式
以下,根据实施方式,对本发明进行详细说明。但是,以下的说明为表示本发明的一个方式的内容,并能够在本发明的范围内任意地进行变更。在各图中标记相同符号的部件表示相同的部件,并适当地省略说明。另外,在各图中,X、Y、Z表示相互正交的三个空间轴。在本说明书中,将沿着这些轴的方向设为X方向、Y方向以及Z方向。将各图的箭头标记朝向的方向设为正(+)方向、并将箭头标记的相反方向设为负(-)方向而进行说明。另外,Z方向表示铅直方向,+Z方向表示铅直下方向,-Z方向表示铅直上方向。
实施方式1
参照图1~图5,对作为本实施方式的液体喷射头的一个示例的喷墨式记录头进行说明。另外,图1为从作为本发明的实施方式1所涉及的液体喷射头的一个示例的喷墨式记录头的喷嘴面侧观察到的俯视图。图2为图1的A-A’线剖视图。图3为使图2的主要部分放大的图。图4、图5为图2的B-B’线剖视图。
如附图所示,作为本实施方式的液体喷射头的一个示例的喷墨式记录头1(以下,也简称为记录头1)具备作为流道基板的流道形成基板10、连通板15、喷嘴板20、保护基板30、壳体部件40以及可塑性基板49等多个部件。
流道形成基板10由单晶硅基板构成,在其一个面上形成有振动板50。振动板50也可以为从二氧化硅层或氧化锆层中选择出的单层或叠层。
在流道形成基板10中,构成单独流道200的压力室12通过多个隔壁而被划分,并被设置有多个。多个压力室12沿着并排设置有喷出油墨的多个喷嘴21的X方向而以预定的间距被并排设置。此外,在X方向上并排设置有压力室12的列在本实施方式中被设置为1列。此外,流道形成基板10以面内方向成为包含X方向以及Y方向在内的方向的方式而被配置。另外,在本实施方式中,将流道形成基板10的在X方向上被并排设置的压力室12之间的部分称为隔壁。该隔壁沿着Y方向而被形成。即,隔壁是指,流道形成基板10的在Y方向上与压力室12重叠的部分。
另外,虽然在本实施方式中,在流道形成基板10上仅设置压力室12,但也可以设置以向被供给至压力室12的油墨施加流道阻力的方式与压力室12相比缩小了对流道进行横截的截面积的流道阻力施加部。
在这样的流道形成基板10的-Z方向的一个面侧形成有振动板50,在该振动板50上,通过成膜以及光刻法而被层压有第一电极60、压电体层70和第二电极80,从而构成压电致动器300。在本实施方式中,压电致动器300成为使压力室12内的油墨产生压力变化的能量产生元件。在此,压电致动器300也称为压电元件,且是指包含第一电极60、压电体层70以及第二电极80在内的部分。一般而言,其通过将压电致动器300的任意一方的电极设为共用电极,并将另一方的电极以及压电体层70针对每个压力室12而进行图案形成而构成。虽然在本实施方式中,将第一电极60设为压电致动器300的共用电极,并将第二电极80设为压电致动器300的单独电极,但也可以由于驱动电路或配线的原因而进行相反设置。另外,虽然在上述的示例中,振动板50、第一电极60作为振动板而发挥作用,但当然并未被限定于此,例如,也可以设为,不设置振动板50,而仅将第一电极60作为振动板来发挥作用。此外,也可以设为,压电致动器300自身实质上兼作为振动板。
此外,引线电极90分别与这样的各压电致动器300的第二电极80连接,电压经由该引线电极90而被选择性地向各压电致动器300施加。
此外,在流道形成基板10的靠压电致动器300侧的面上,接合有保护基板30。
在保护基板30的与压电致动器300对置的区域内设置有压电致动器保持部31,所述压电致动器保持部31具有不妨碍压电致动器300的运动的程度的空间。压电致动器保持部31只要具有不妨碍压电致动器300的运动的程度的空间即可,该空间既可以被密封,也可以不被密封。此外,在本实施方式中,压电致动器保持部31通过一体地对被并排设置于第一方向X上的多个压电致动器300的列进行覆盖的大小而被形成。当然,压电致动器保持部31并未被特别限定于此,既可以单独地覆盖压电致动器300,也可以针对由被并排设置在第一方向X上的两个以上的压电致动器300构成的每个组而进行覆盖。
作为这样的保护基板30,优选为,使用与流道形成基板10的热膨胀率大致相同的材料、例如玻璃、陶瓷材料等,在本实施方式中,利用与流道形成基板10相同材料的单晶硅基板而形成。
此外,在保护基板30中,设置有在Z方向上贯穿保护基板30的贯穿孔32。而且,从各压电致动器300引出的引线电极90的端部附近以在贯穿孔32内露出的方式被延伸设置,并在贯穿孔32内与柔性电缆120电连接。柔性电缆120为具有挠性的配线基板,在本实施方式中,安装有作为半导体元件的驱动电路121。另外,也可以不经由柔性电缆120而使引线电极90和驱动电路121电连接。此外,也可以在保护基板30中设置流道。
此外,在保护基板30的-Z侧固定有壳体部件40。壳体部件40以如下方式而设置,即,与保护基板30的和流道形成基板10相反面侧接合,并且,还和后述的连通板15接合。
在这样的壳体部件40中,设置有构成第一共用液室101的一部分的第一液室部41、和构成第二共用液室102的一部分的第二液室部42。第一液室部41和第二液室部42在Y方向上被分别设置在隔着1列压力室12的两侧。
第一液室部41以及第二液室部42分别具有在壳体部件40的+Z侧的面上开口的凹形形状,并以跨及在X方向上被并排设置的多个压力室12的方式而被连续设置。
此外,在壳体部件40中,设置有与第一液室部41连通并向第一液室部41导入油墨的导入口43、和与第二液室部42连通并排出来自第二液室部42的油墨的排出口44。
而且,在壳体部件40中,设置有与保护基板30的贯穿孔32连通并供柔性电缆120插穿的连接口45。
另一方面,在流道形成基板10的与保护基板30相反的一个面侧即+Z侧,设置有连通板15、喷嘴板20和可塑性基板49。
在喷嘴板20中,形成有与外部连通并与压力室12连通的喷嘴21。在本实施方式中,如图1所示,多个喷嘴21被配置于沿着X方向的直线上。
喷嘴21具有内径不同的第一孔21a和第二孔21b,第一孔21a和第二孔21b在作为喷嘴板20的板厚方向的Z方向上被并列配置。第一孔21a与第二孔21b相比内径较小。而且,喷嘴21的第一孔21a被配置于喷嘴板20的外部侧、即+Z侧,第二孔21b被配置于喷嘴板20的详细情况将在后文叙述的第一流道201侧、即-Z侧。
通过这样在喷嘴21中设置内径较小的第一孔21a,从而能够提高油墨的流速,并提高被喷出的油墨滴的喷出速度。此外,通过在喷嘴21中设置内径较大的第二孔21b,从而能够减少使单独流道200内的油墨从详细情况将在后文叙述的第一共用液室101向第二共用液室102进行流动、即所谓实施循环时不受循环的流动的影响的部分。由此,速度梯度变大,从而能够易于去除因喷嘴21而增粘的油墨。
另外,虽然在本实施方式中,喷嘴21的内径由于第一孔21a和第二孔21b而阶段性地发生变化,但并未被限定于此,也可以设为,通过使喷嘴21的内径连续地变化,从而使喷嘴21的内表面成为相对于Z方向而倾斜的倾斜面。此外,在从Z方向俯视观察喷嘴21时的形状并未被特别限定,也可以为圆形、椭圆形、矩形、多边形、不倒翁形等。
这样的喷嘴板20例如能够由不锈钢(SUS)等金属、如聚酰亚胺树脂那样的有机物、或硅等的平板材料形成。此外,优选为,喷嘴板20的板厚在60μm以上且在100μm以下。通过利用这样的板厚的喷嘴板20,从而能够提高喷嘴板20的操作性,并提高记录头1的组装性。
在本实施方式中,连通板15具有第一连通板151和第二连通板152。第一连通板151和第二连通板152以在Z方向上流道形成基板10侧成为第一连通板151、且喷嘴板20侧成为第二连通板152的方式被层压在Z方向上。
构成这样的连通板15的第一连通板151以及第二连通板152能够通过不锈钢等的金属、玻璃、陶瓷材料等来进行制造。另外,优选为,连通板15使用热膨胀率与流道形成基板10大致相同的材料,在本实施方式中,使用与流道形成基板10相同材料的单晶硅基板来形成。
在连通板15中,设置有与壳体部件40的第一液室部41连通并构成第一共用液室101的一部分的第一连通部16、和与壳体部件40的第二液室部42连通并构成第二共用液室102的一部分的第二连通部17以及第三连通部18。此外,虽然详细情况将在后文叙述,但在连通板15中,设置有使第一共用液室101和压力室12连通的流道、使压力室12和喷嘴21连通的流道、与使喷嘴21和第二共用液室102连通的流道。被设置于连通板15中的这些流道构成单独流道200的一部分。
第一连通部16在Z方向上被设置于壳体部件40的与第一液室部41重叠的位置,并在连通板15的+Z侧的面以及-Z侧的面这两个面上开口,即,以在Z方向上贯穿连通板15的方式设置。第一连通部16通过在-Z侧与第一液室部41连通而构成第一共用液室101。即,第一共用液室101由壳体部件40的第一液室部41和连通板15的第一连通部16构成。此外,第一连通部16在Y方向上延伸设置至在+Z侧且在Z方向上与压力室12重叠的位置。另外,也可以不在连通板15中设置第一连通部16,而由壳体部件40的第一液室部41构成第一共用液室101。
第二连通部17在Z方向上被设置在壳体部件40的与第二液室部42重叠的位置上,并以在第一连通板151的-Z侧的面上开口的方式设置。此外,第二连通部17以在+Z侧朝向+Y方向的喷嘴21而被扩大宽度的方式设置。
第三连通部18以在Z方向上贯穿第二连通板152的方式被设置于如下的位置上,即,与第二连通部17的在+Z侧朝向+Y方向的喷嘴21而被扩大宽度的部分连通的位置。第三连通部18的+Z侧的开口被喷嘴板20覆盖。
通过被设置于这样的连通板15中的第二连通部17以及第三连通部18、和被设置于壳体部件40中的第二液室部42,从而构成第二共用液室102。另外,也可以不在连通板15中设置第二连通部17、第三连通部18,而通过壳体部件40的第二液室部42来构成第二共用液室102。
在连通板15的第一连通部16所开口的+Z侧的面中,设置有具有可塑性部494的可塑性基板49。该可塑性基板49对第一共用液室101的靠喷嘴面20a侧的开口进行密封。
在本实施方式中,这样的可塑性基板49具备由具有挠性的薄膜构成的密封膜491、和由金属等硬质的材料构成的固定基板492。由于固定基板492的与第一共用液室101对置的区域成为在厚度方向上被完全去除的开口部493,因此,第一共用液室101的壁面的一部分成为仅由具有可挠性的密封膜491密封的可挠部即可塑性部494。通过这样在第一共用液室101的壁面的一部分中设置可塑性部494,从而能够通过可塑性部494进行变形而吸收第一共用液室101内的油墨的压力变动。
此外,在本实施方式中,通过以在喷嘴21开口的+Z侧开口的方式设置第一共用液室101,从而喷嘴板20和可塑性部494在作为喷嘴面20a的垂线方向的Z方向上被配置于,与具有压力室12以及喷嘴21的单独流道200相同的一侧即+Z侧。通过这样相对于单独流道200而将可塑性部494配置在与喷嘴21相同的一侧,从而能够在未设置有喷嘴21的区域中设置可塑性部494,并以较大的面积设置可塑性部494。此外,通过相对于单独流道200而将可塑性部494和喷嘴21配置在相同的一侧,而能够将可塑性部494配置在靠近单独流道200的位置上,从而通过可塑性部494而有效地吸收单独流道200内的油墨的压力变动。
此外,在构成流道基板的流道形成基板10、连通板15、喷嘴板20、可塑性基板49等中,设置有与第一共用液室101和第二共用液室102连通并将第一共用液室101的油墨送向第二共用液室102的多个单独流道200。在此,本实施方式的单独流道200与第一共用液室101和第二共用液室102连通,并针对每个喷嘴21而被设置,并且包括喷嘴21。在这样的喷嘴21的并排设置方向即X方向上相邻的三个单独流道200分别以与第一共用液室101以及第二共用液室102连通的方式设置。即,针对每个喷嘴21而被设置的多个单独流道200分别以仅通过第一共用液室101以及第二共用液室102而连通的方式设置,多个单独流道200不会通过第一共用液室101以及第二共用液室102以外的结构而相互连通。也就是说,在本实施方式中,将设置有一个喷嘴21以及一个压力室12的流道称为单独流道200,各单独流道200彼此以仅通过第一共用液室101以及第二共用液室102来连通的方式设置。
此外,在本实施方式中,将单独流道200中的与喷嘴21相比靠第一共用液室101侧的流道称为上游流道,并将单独流道200中的与喷嘴21相比靠第二共用液室102侧的流道称为下游流道。
如图2所示,单独流道200具备喷嘴21、构成第三流道的压力室12、第一流道201、第二流道202和供给通道203。
压力室12如上所述被设置于流道形成基板10中,并在作为第三方向的Y方向上延伸设置。即,压力室12以如下方式而设置,即,在压力室12的Y方向的一端部上连接有供给通道203,在压力室12的Y方向的另一端部上连接有第二流道202,且油墨在压力室12内在Y方向上流动。也就是说,压力室12的延伸设置方向是指,油墨在压力室12内流动的方向。
本实施方式的压力室12由于如上文所述在Y方向上延伸设置,因此,也可以说,在设置有详细情况将在后文叙述的第二流道202的第二方向即Z方向以外的方向上延伸设置。
此外,压力室12构成在Z方向以外的方向上延伸设置的流道即第三流道。本实施方式的第三流道仅由压力室12构成。当然,并未被限定于此,如上文所述,在设置有以向压力室12的端部施加流道阻力的方式和压力室12相比缩小了截面积的流道阻力施加部的情况下,压力室12和流道阻力施加部构成第三流道。此外,虽然本实施方式的压力室12在Y方向上延伸设置,但只要在与第二方向即Z方向不同的方向上延伸设置即可,也可以在X方向上延伸设置。
供给通道203对压力室12和第一共用液室101进行连接,并以在Z方向上贯穿第一连通板151的方式设置。即,供给通道203的+Z侧的一端部与第一共用液室101连通,-Z侧的另一端部与压力室12连通。这样的供给通道203在Z方向上延伸设置。在此,延伸设置有供给通道203的方向是指,油墨在供给通道203内流动的方向。
第一流道201在喷嘴板20的面内方向、即喷嘴面20a的面内方向上延伸设置。在本实施方式中,第一流道201在喷嘴面20a的面内方向即包含X方向以及Y方向在内的方向中的Y方向上延伸设置。也就是说,本实施方式的第一方向为Y方向。
此外,第一流道201延伸设置的方向是指,油墨在第一流道201内流动的方向。在本实施方式中,由于第一流道201通过Y方向的一端而与第二流道202连通,并通过Y方向的另一端而与第二共用液室102连通,因此,油墨在第一流道201内在Y方向上流动。因此,延伸设置有第一流道201的方向为Y方向。
这样的第一流道201沿着Y方向而被设置于第二连通板152和喷嘴板20之间。具体而言,第一流道201以在第二连通板152中设置凹部、并由喷嘴板20覆盖该凹部的开口的方式形成。另外,第一流道201并未被特别限定于此,也可以设为,在喷嘴板20中设置凹部,由第二连通板152覆盖喷嘴板20的凹部,还可以设为,在第二连通板152和喷嘴板20这两方中设置凹部。
第二流道202与第一流道201连接,并在延伸设置有第一流道201的第一方向即Y方向以外的第二方向、在本实施方式中为Z方向上延伸设置。此处延伸设置有第二流道202的方向是指,油墨在第二流道202内流动的方向。在本实施方式中,第二流道202以在Z方向上贯穿连通板15的方式设置,第二流道202通过Z方向的一端而与压力室12连通,并通过Z方向的另一端而与第一流道201连通,从而使压力室12和第一流道201连通。因此,在第二流道202内,油墨在Y方向上流动。因此,延伸设置有第二流道202的方向为Z方向。
而且,以喷嘴21与第一流道201的中途连通的方式进行配置。即,喷嘴21被设置成以一端与第一流道201的中途连通、且另一端在喷嘴板20的+Z侧的喷嘴面20a处开口的方式与外部连通。
在此,喷嘴21以与第一流道201的中途连通的方式设置是指,在从Z方向俯视观察时,喷嘴21被配置在与第一流道201重叠的位置上。顺便提及,在从Z方向俯视观察时,喷嘴21被配置在与第二流道202重叠的位置上的情况并不被说成是,以与第一流道201的中途连通的方式设置。也就是说,本实施方式的第一流道201为在Z方向上不与第二流道202重叠的部分。
此外,在中途设置有喷嘴21的第一流道201的截面积小于第二流道202的截面积。在此,第一流道201以及第二流道202的截面积是指,横切油墨所流动的方向的截面上的面积。即,第一流道201的截面积为,包括X方向以及Z方向在内的方向的截面上的面积,第二流道202的截面积为,包括X方向以及Y方向在内的方向的截面上的面积。
在本实施方式中,通过使第一流道201的Z方向的高度低于第二流道202的Y方向的高度,从而使第一流道201的截面积小于第二流道202的截面积。
这样的单独流道200从与第一共用液室101连通的上游侧朝向与第二共用液室102连通的下游侧而依次具有供给通道203、压力室12、第二流道202、第一流道201。也就是说,在本实施方式中,在单独流道200中,相对于从第一共用液室101朝向第二共用液室102的油墨的流动,从上游侧朝向下游侧而依次配置有压力室12和喷嘴21。
而且,在这样的单独流道200中,实施了油墨从第一共用液室101通过单独流道200而流向第二共用液室102的、所谓循环。此外,通过对压电致动器300进行驱动而使压力室12内的油墨产生压力变化,从而通过使喷嘴21内的油墨的压力上升而使油墨滴从喷嘴21向外部喷出。既可以当油墨从第一共用液室101通过单独流道200而流向第二共用液室102时,对压电致动器300进行驱动,也可以当油墨未从第一共用液室101通过单独流道200且流向第二共用液室102时,不对压电致动器300进行驱动。此外,通过由压电致动器300的驱动而产生的压力变化,也可以临时产生油墨从第二共用液室102向第一共用液室101的流动。
在这样的本实施方式中,通过使喷嘴21与截面积小于第二流道202的第一流道201的中途连通,从而能够通过在第一流道201中流动的流速较快的油墨,而使通过由喷嘴21进行干燥而增粘的油墨流向下游侧的第二共用液室102。因此,能够抑制增粘的油墨在喷嘴21及其附近滞留的情况,从而抑制因增粘的油墨而产生喷嘴21的堵塞、或从喷嘴21喷出的油墨滴的飞翔方向的偏差等喷出不良的情况。
与此相对,例如,在将喷嘴21配置在与第二流道202连通的位置上的情况下,即,在从Z方向俯视观察时将喷嘴21配置在与第二流道202重叠的位置上的情况下,由于在第二流道202中流动的油墨的流速与在第一流道201中流动的油墨的流速相比较慢,因此,通过由喷嘴21进行干燥而增粘的油墨易于滞留于第二流道202和喷嘴板20之间的角部,尤其滞留于在Y方向上与第一流道201相反的一侧的角部。而且,由于增粘的油墨滞留于喷嘴21的附近,因此,易于产生因增粘的油墨而导致的喷嘴21的堵塞、或被喷出的油墨滴的飞翔方向的偏差等喷出不良。
在本实施方式中,由于通过使喷嘴21与截面积小于第二流道202的第一流道201的中途连通,从而能够在循环时使在喷嘴21正上方的第一流道201中流动的油墨的流速加快,因此,能够通过在第一流道201内的油墨,而使因喷嘴21而增粘的油墨易于流向作为下游侧的第二共用液室102侧。因此,能够减少增粘的油墨滞留于喷嘴21附近的情况,从而抑制产生油墨滴的喷出不良的情况。
此外,通过使喷嘴21与在Y方向上延伸设置的第一流道201的中途连通,从而能够通过在第一流道201中流动的油墨,而使从喷嘴21侵入的气泡流向作为下游侧的第二共用液室102侧。因此,能够抑制从喷嘴21侵入的气泡进入压力室12或第一共用液室101侧的情况,从而能够抑制因压力室12内的油墨的压力变动被侵入至压力室12中的气泡吸收而引起的油墨滴的喷出不良。顺便提及,在将喷嘴21设置在与第二流道202连通的位置上的情况下,从喷嘴21侵入的气泡易于因浮力而与油墨的流向相反地向压力室12侧移动。而且,当气泡从喷嘴21侵入至压力室12中时,侵入至压力室12中的气泡吸收压力室12内的油墨的压力变动,有可能产生油墨滴的喷出不良。
在本实施方式中,由于通过使喷嘴21与截面积小于第二流道202的第一流道201的中途连通,从而能够在循环时使在喷嘴21正上方的第一流道201中流动的油墨的流速加快,因此,能够通过在第一流道201内流动的油墨,而使从喷嘴21侵入的气泡易于流向作为下游侧的第二共用液室102侧。尤其,由于即使气泡因浮力而上浮,气泡也不会与油墨的流动相反地向压力室12侧移动,因此,能够减少气泡向压力室12的侵入。因此,能够抑制产生因气泡而引起油墨滴的喷出不良的情况。
顺便提及,例如,虽然考虑到如下的结构,即,通过将喷嘴21设置在与第二流道202连通的位置,并使第二流道202的靠喷嘴21侧的截面积小于靠压力室12侧的截面积,从而使第二流道202的靠喷嘴21侧的流速加快,以使增粘的油墨流向下游的结构,但即使是这样结构,从喷嘴21侵入的气泡有可能因浮力而与油墨的流动相反地侵入至压力室12中。在本实施方式中,由于喷嘴21在中途连通的第一流道201延伸设置的方向为与作为铅直方向的Z方向交叉的方向,因此,能够抑制气泡侵入至压力室12中的情况。
另外,优选为,本实施方式的喷嘴21被配置在第一流道201中的靠近第二流道202的位置。在此靠近第二流道202的位置是指,在第一流道201中从喷嘴21至第二流道202为止的距离短于,从喷嘴21至与第二流道202相反的一侧的流道、在本实施方式中为至第二共用液室102为止的距离。这样,通过将喷嘴21配置在靠近第二流道202的位置,而抑制从压力室12至喷嘴21为止的压力损失变大的情况,从而能够抑制油墨滴的喷出特性、尤其油墨滴的重量降低的情况。即,由于第一流道201的截面积小于第二流道202的截面积,因此,当第一流道201的从第二流道202至喷嘴21为止的距离变长时,从压力室12至喷嘴21为止的流道阻力变大。通过使喷嘴21与第一流道201的中途、且靠近第二流道202的位置连通,从而能够尽可能地减少从压力室12至喷嘴21为止的流道阻力,并能够减少在对压电致动器300进行驱动而使油墨从喷嘴21喷出时的压力损失,从而抑制油墨滴的喷出特性降低的情况。
另外,虽然在本实施方式中,设为使单独流道200的第一流道201和第二共用液室102直接连接,但并未特别限定于此,也可以在第一流道201与第二共用液室102之间设置其他的流道。例如,在第一流道201和第二共用液室102之间设置其他的流道的情况下,优选为,第一流道201的从喷嘴21至第二流道202为止的距离短于第一流道201的从喷嘴21至其他的流道为止的距离。
此外,优选为,从喷嘴21至压力室12为止的流道阻力小于从喷嘴21至第二共用液室102为止的流道阻力,单独流道200的压力室12与喷嘴21之间的惯性小于喷嘴21与第二共用液室102之间的惯性。即,优选为,从第一流道201的与喷嘴21连通的位置起靠上游侧和第二流道202的流道阻力小于从第一流道201的与喷嘴21连通的位置起靠下游侧的流道阻力,从第一流道201的与喷嘴21连通的位置起靠上游侧和第二流道202的惯性小于从第一流道201的与喷嘴21连通的位置靠下游侧的惯性。由此,由于能够将喷嘴21配置在靠近第二流道202的位置,因此,能够抑制从喷嘴21喷出的油墨滴的重量显著地降低的情况,并且,能够提高喷出效率。
此外,如图3所示,优选为,对第一流道201中的、成为在第一流道201内流动的油墨的最大流速的位置进行连结而成的线L在Z方向上最接近喷嘴板20的部分,在从Z方向俯视观察时位于喷嘴21内。即,由于从第二流道202流向第一流道201的油墨弯曲成直角,因此,对在第一流道201内流动的油墨的流速成为最大的点进行连结而成的线L在第一流道201的靠第二流道202侧的端部处以接近喷嘴21的方式而鼓起。通过在Z方向上与该线L的最靠近喷嘴板20的部分L1重叠的位置处配置喷嘴21,从而能够使喷嘴21接近在第一流道201内流动的油墨的流速较快的部分L1,进而能够有效地使喷嘴21内的增粘的油墨朝向作为下游侧的第二共用液室102流动。因此,能够抑制增粘的油墨滞留于喷嘴21内的情况,从而能够抑制因增粘的油墨而导致的喷嘴21的堵塞、或被喷出的油墨滴的飞翔方向的偏差等喷出不良。
此外,如图4所示,优选为,在第一流道201中,在从油墨流动的方向即Y方向俯视观察时,喷嘴21的并排设置方向即X方向的宽度w1小于Z方向的高度h1。即,优选为,满足w1<h1。例如,优选为,第一流道201的X方向的宽度w1:Z方向的高度h1为w1:h1=1:1.2~3。通过这样使第一流道201的X方向的宽度w1较窄,从而能够在X方向上高密度地配置第一流道201,并能够高密度地配置喷嘴21。
此外,如图5所示,在第一流道201中,在从油墨流动的方向即Y方向俯视观察时的截面中,喷嘴21的并排设置方向即X方向的宽度w1’大于Z方向的高度h1’。即,优选为,满足w1’>h1’。例如,优选为,第一流道201的X方向的宽度w1’:Z方向的高度h1’为w1’:h1’=1.01~7:1。通过这样使第一流道201的X方向的宽度w1’小于Z方向的高度h1’,从而能够使在第一流道201内流动的油墨的流速成为最大的位置接近喷嘴板20,并能够利用在第一流道201中流动的油墨,而使通过由喷嘴21进行干燥而增粘的油墨或从喷嘴21引入的气泡有效地流向作为下游的第二共用液室102侧。即,由于使油墨在喷嘴21的附近以较快的流速流动,因此,能够通过在第一流道201中流动的油墨,而使喷嘴21内的增粘的油墨或气泡流向下游。
而且,也可以设为,在从第一流道201内的油墨流动的方向即Y方向俯视观察时,使喷嘴21的并排设置方向即X方向上的第一流道201的宽度w1小于第二流道202的宽度w2。即使这样使第一流道201的宽度w1小于第二流道202的宽度w2,也能够使第一流道201的截面积小于第二流道202的截面积,并能够使在喷嘴21正上方的第一流道201中流动的油墨的流速加快。
此外,例如,在使用高粘度的油墨、例如粘度在20mPa·s以上且100mPa·s以下的油墨的情况下,由于难以使油墨的流速加快,因此,难以使通过由喷嘴21进行干燥而增粘的油墨朝向第二共用液室102流动,但如本实施方式那样,通过使喷嘴21所连通的第一流道201的截面积小于第二流道202的截面积,从而即使是高粘度的油墨,也能够使在第一流道201中流动的油墨的流速加快。因此,能够利用在第一流道201中流动的加快了流速的油墨,而使通过由喷嘴21进行干燥而增粘的油墨有效地流向第二共用液室102侧。
如以上说明那样,在本实施方式的液体喷射头的一个示例即喷墨式记录头1中,具备:流道基板,其包括喷嘴板20并形成有流道;压电致动器300,其为使作为流道的液体的油墨产生压力变化的能量产生元件,流道包括:第一共用液室101;第二共用液室102;多个单独流道200,其与第一共用液室101以及第二共用液室102连通,并供油墨从第一共用液室101朝向第二共用液室102流动,单独流道200具备喷嘴21、第一流道201、第二流道202、第三流道和压力室12,其中,所述喷嘴21与外部连通,所述第一流道201在中途配置有喷嘴21,并在喷嘴板20的喷嘴21所开口的喷嘴面20a的面内方向即作为第一方向的Y方向上延伸设置,所述第二流道202与第一流道201连接,并在作为Y方向以外的第二方向的Z方向上延伸设置,所述第三流道与第二流道202连接,并在作为Z方向以外的第三方向的Y方向上延伸设置,所述压力室12被配置在第三流道中,并通过压电致动器300而产生压力变化,第一流道201的截面积小于第二流道202的截面积。
这样,通过使喷嘴21与截面积小于第二流道202的第一流道201的中途连通,从而能够利用在第一流道201中流动的流速较快的油墨,而使通过由喷嘴21进行干燥而增粘的油墨或从喷嘴21侵入的气泡流向下游侧的第二共用液室102。因此,能够抑制增粘的油墨或气泡滞留于喷嘴21及其附近的情况,从而能够抑制因增粘的油墨而产生喷嘴21的堵塞、或从喷嘴21喷出的油墨滴的飞翔方向的偏差等喷出不良的情况。此外,能够抑制气泡侵入至压力室12中,从而抑制油墨滴的喷出不良。
另外,虽然本实施方式的单独流道200使油墨从第一共用液室101流向第二共用液室102,但并未被特别限定于此,单独流道200也可以使油墨从第二共用液室102流向第一共用液室101。即,单独流道200也可以从与第二共用液室102连通的上游侧朝向与第一共用液室101连通的下游侧而依次具有第一流道201、喷嘴21、第二流道202、压力室12、供给通道203。也就是说,在单独流道200中,相对于从第二共用液室102朝向第一共用液室101的油墨的流动,而从上游侧朝向下游侧而依次配置有喷嘴21和压力室12。在这样的结构中,在未喷出油墨滴的情况下,油墨从第二共用液室102通过单独流道200而流向第一共用液室101。此外,在喷出油墨滴时,通过对压电致动器300进行驱动而使压力室12内的油墨产生压力变化,从而通过使喷嘴21内的压力上升而从喷嘴21向外部喷出油墨滴。顺便提及,来自喷嘴21的油墨滴的喷出由喷嘴21内的油墨的压力决定。喷嘴21内的油墨的压力由从第二共用液室102朝向第一共用液室101流动的油墨的压力、所谓循环的压力、和通过压电致动器300的驱动而从压力室12朝向喷嘴21的压力决定。
此外,在本实施方式的记录头1中,优选为,喷嘴21被配置在第一流道201中的靠近第二流道202的位置。这样,通过将喷嘴21配置在靠近第二流道202的位置,从而抑制从压力室12至喷嘴21为止的压力损失变大的情况,进而能够抑制油墨滴的喷出特性、尤其油墨滴的重量降低的情况。
此外,在本实施方式的记录头1中,优选为,单独流道200的压力室12与喷嘴21之间的流道阻力小于喷嘴21与第二共用液室102之间的流道阻力,单独流道200的压力室12与喷嘴21之间的惯性小于所述喷嘴与所述第二共用液室之间的惯性。这样,由于通过使压力室12与喷嘴21之间的流道阻力小于喷嘴21与第二共用液室102之间的流道阻力,并使压力室12与喷嘴21之间的惯性小于喷嘴21与第二共用液室102之间的惯性,而能够将喷嘴21配置在靠近第二流道202的位置,因此,能够抑制从喷嘴21喷出的油墨滴的重量显著地降低的情况,并且,能够提高喷出效率。
此外,在本实施方式的记录头1中,喷嘴21优选为,第一流道201中的、连接成为作为在第一流道201内流动的液体的油墨的最大流速的位置而成的线L最接近喷嘴板20的部分在从喷嘴面20a的垂线方向即Z方向俯视观察时位于喷嘴21内。由此,由于能够使喷嘴21接近在第一流道201内流动的油墨的流速较快的部分L1,因此,能够有效地使喷嘴21内的增粘的油墨流向作为下游侧的第二共用液室102。
此外,在本实施方式的记录头1中,优选为,在从作为液体的油墨在第一流道201内流动的方向即Y方向俯视观察时,喷嘴21的并排设置方向即X方向上的第一流道201的宽度w1小于喷嘴面20a的垂线方向即Z方向上的第一流道201的高度h1。通过这样使第一流道201的X方向的宽度w1较窄,从而能够在X方向上高密度地配置第一流道201,并能够高密度地配置喷嘴21。
此外,在本实施方式的记录头1中,优选为,在从作为液体的油墨在第一流道201内流动的方向即Y方向俯视观察时,喷嘴21的并排设置方向即X方向上的第一流道201的宽度w1’大于喷嘴面20a的垂线方向即Z方向上的第一流道201的高度h1’。由此,由于能够使在第一流道201中流动的油墨的流速成为最大的位置接近喷嘴板20,因此,能够利用在第一流道201中流动的油墨,而使通过由喷嘴21进行干燥而增粘的油墨、或从喷嘴21引入的气泡有效地流向作为下游的第二共用液室102侧。
此外,在本实施方式的记录头1中,优选为,在从作为液体的油墨在第一流道201中流动的方向俯视观察时,喷嘴21的并排设置方向即X方向上的第一流道201的宽度w1小于第二流道202的宽度w2。即使这样使第一流道201的宽度w1窄于第二流道202的宽度w2,也能够使第一流道201的截面积小于第二流道202的截面积,并能够使在喷嘴21正上方的第一流道201中流动的油墨的流速加快。
此外,在本实施方式的记录头1中,喷嘴21具有内径不同的第一孔21a和第二孔21b,优选为,第一孔21a和第二孔21b在喷嘴板20的所述喷嘴面的垂线方向即Z方向上并列形成。
通过这样在喷嘴21中设置内径较小的第一孔21a,从而能够提高油墨的流速,并提高被喷出的油墨滴的喷出速度。此外,通过在喷嘴21中设置内径较大的第二孔21b,而能够减少使单独流道200内的油墨从第一共用液室101朝向第二共用液室102流动的、所谓在实施循环时未受到循环的流动的影响的部分。因此,能够易于去除通过喷嘴21而增粘的油墨。
此外,在本实施方式的记录头1中,优选为,作为液体的油墨的粘度在20mPa·s以上。即使是难以使油墨的流速加快的高粘度的油墨,也能够使在第一流道201中流动的油墨的流速加快,从而能够利用在第一流道201中流动的加快了流速的油墨,而使通过由喷嘴21进行干燥而增粘的油墨有效地流向第二共用液室102侧。
此外,在本实施方式的记录头1中,优选为,喷嘴板20的板厚在60μm以上且100μm以下。由此,能够提高喷嘴板20的操作性,从而提高喷嘴板20的制造以及记录头1的组装性。
另外,虽然在本实施方式中,设为使喷嘴板20和可塑性基板49分体设置的结构,但并未被特别限定于此。例如,也可以设为,以覆盖第一共用液室101的开口的方式设置喷嘴板20,从而在喷嘴板20的一部分中设置可塑性部494。设置有这样的可塑性部494的喷嘴板20能够通过聚酰亚胺等的树脂薄膜或不锈钢等的金属材料来制造。
实施方式2
图6为本发明的实施方式2所涉及的记录头的一个示例即喷墨式记录头的俯视图。图7为图6的C-C’线剖视图。图8为图6的D-D’线剖视图。图9为示意性地表示实施方式2所涉及的流道结构的图。另外,对与上述的实施方式相同的部件,标记相同的符号,并省略重复的说明。
如图7以及图8所示,在作为流道基板的流道形成基板10、连通板15、喷嘴板20、可塑性基板49、壳体部件40等中,设置有第一共用液室101、第二共用液室102、使来自第一共用液室101的油墨流向第二共用液室102的多个单独流道200。
在流道形成基板10上,在X方向上并排设置有压力室12的列在Y方向上被并列设置有两列。此外,在两列的压力室12中,将一列的压力室12称为第一压力室12A,并将另一列的压力室12称为第二压力室12B。第一压力室12A和第二压力室12B被配置于在从X方向俯视观察时未相互重叠的位置。此外,第一压力室12A和第二压力室12B成为在X方向上错开的、所谓交错配置。在本实施方式中,在X方向上并排设置有第一压力室12A的列、和在X方向上并排设置有第二压力室12B的列被配置于在X方向上相互错开半个间距的位置。
此外,在本实施方式中,将与第一压力室12A连通的喷嘴21称为第一喷嘴21A,并将与第二压力室12B连通的喷嘴21称为第二喷嘴21B。在本实施方式中,如图6所示,第一喷嘴21A和第二喷嘴21B在X方向上被交替配置。此外,在本实施方式中,第一喷嘴21A和第二喷嘴21B在Y方向上被配置在相同的位置。即,喷嘴21被配置在沿着X方向的直线上。
此外,如图7以及图8所示,在连通板15中,设置有构成第一共用液室101的第一连通部16、和构成第二共用液室102的第四连通部19。
第一连通部16由于与上述的实施方式1相同,因此,省略重复的说明。
第四连通部19在Z方向上被设置于与壳体部件40的第二液室部42重叠的位置,并在连通板15的+Z侧的面以及-Z侧的面这两个面上开口,即,以在Z方向上贯穿连通板15的方式设置。第四连通部19通过在-Z侧与第二液室部42连通而构成第二共用液室102。即,第二共用液室102由壳体部件40的第二液室部42和连通板15的第四连通部19构成。此外,第四连通部19在Y方向上延伸设置至在+Z侧且在Z方向上与第二压力室12B重叠的位置。
此外,在第二共用液室102的+Z侧的开口的面上,设置有可塑性基板49,第二共用液室102的壁面的一部分成为可塑性部494。在本实施方式中,将被设置于第一共用液室101中的可塑性部494称为第一可塑性部494A,并将被设置于第二共用液室102中的可塑性部494称为第二可塑性部494B。通过这样在第一共用液室101和第二共用液室102的各自的壁面的一部分中设置可塑性部494,从而能够通过可塑性部494变形,而吸收第一共用液室101以及第二共用液室102内的油墨的压力变动。
顺便提及,在不设置第二可塑性部494B而设置第一可塑性部494A的情况下,在设置有压力室12和喷嘴21的单独流道中喷出油墨滴时的压力变动经由第二共用液室102而传递至其他的单独流道,从其他的单独流道喷出的油墨滴的喷出特性不稳定,有可能在从多个喷嘴21喷出的油墨滴的喷出特性中产生偏差。同样地,在不设置第一可塑性部494A而仅设置第二可塑性部494B的情况下,单独流道的压力变动经由第一共用液室101而传递,有可能在油墨滴的喷出特性中产生偏差。在本实施方式中,通过在第一共用液室101以及第二共用液室102这两方设置可塑性部,而难以使单独流道的压力变动经由第一共用液室101以及第二共用液室102而传递至其他的单独流道,并能够抑制在油墨滴的喷出特性中产生偏差的情况。
此外,在不设置第二可塑性部494B而仅设置第一可塑性部494A时、从少数的喷嘴21喷出油墨滴的情况下,虽然由于第一可塑性部494A的变形而充分及时地实施了油墨向压力室12的供给,但在同时从多个喷嘴21喷出油墨滴时,仅通过第一可塑性部494A的变形,则无法充分地实施油墨向压力室12的供给,因同时喷出的喷嘴21的数量而有可能在油墨滴的喷出特性、尤其油墨滴的重量中产生偏差。在本实施方式中,通过设置第一可塑性部494A和第二可塑性部494B这两方,而能够抑制因同时喷出油墨滴的喷嘴21的数量而产生油墨向压力室12的供给不足的情况,从而能够抑制在油墨滴的喷出特性中产生偏差的情况。
此外,在这样在第一共用液室101以及第二共用液室102这两方中设置可塑性部494的情况下,在本实施方式中,通过将第一共用液室101以及第二共用液室102设置成向喷嘴21所开口的Z2侧开口,从而使喷嘴板20和可塑性部494在喷嘴面20a的垂线方向即Z方向上相对于具有压力室12以及喷嘴21的单独流道200,而被配置在作为相同的一侧的Z2侧。这样,通过将可塑性部494相对于单独流道200而配置在与喷嘴21相同的一侧,从而能够在未设置有喷嘴21的区域内设置可塑性部494,并能够以较大的面积设置可塑性部494。此外,通过将可塑性部494和喷嘴21相对于单独流道200而配置在相同的一侧,从而能够将可塑性部494配置在靠近单独流道200的位置,进而能够通过可塑性部494来有效地吸收单独流道200内的油墨的压力变动。
另外,可塑性部494的位置并未被特别限定于此,也可以设为,在Z方向上相对于单独流道200而被配置在与喷嘴21相反的一侧。即,能够将可塑性部494设置在壳体部件40的Z1侧的面或壳体部件40以及连通板15的侧面等。但是,如上文所述,将可塑性部494配置在与喷嘴21相同的Z2侧,则是将可塑性部494配置在靠近单独流道200的位置,从而能够通过可塑性部494而有效地吸收单独流道200内的油墨的压力变动,并且,能够以较大的面积来形成可塑性部494。
此外,如图6所示,本实施方式的两个可塑性部494被设置于一个可塑性基板49上。当然,可塑性基板49并未被限定于此,也可以设为,针对每个可塑性部494而设置独立的可塑性基板49。
此外,本实施方式的单独流道200具备具有第一喷嘴21A的第一单独流道200A、和具有第二喷嘴21B的第二单独流道200B。而且,第一单独流道200A和第二单独流道200B在X方向上被交替配置。
在此,如图7所示,第一单独流道200A具备第一喷嘴21A、第一压力室12A、第一流道201A、第二流道202A、第一供给通道203A、第四流道204A和第五流道205A。
第一供给通道203A使第一压力室12A和第一共用液室101连通,并在Z方向上贯穿第一连通板151,即,沿着Z方向而被延伸设置。
第一压力室12A构成在Z方向以外的方向上被延伸设置的第三流道。本实施方式的第一单独流道200A的第三流道仅由第一压力室12A构成。该第一压力室12A如上所述被设置于流道形成基板10。此外,第一压力室12A在流道并列的方向即X方向上以第一分辨度而被形成。另外,由于第一压力室12A和第二压力室12B被配置于在Y方向上不同的位置,因此,第一分辨度是指,第一压力室12A以及第二压力室12B的各自的分辨度。此外,第一分辨度是指,流道并列的方向即X方向上的流道的间距。
第一流道201A与上述的实施方式1同样地在作为第一方向的Y方向上被延伸设置在喷嘴板20和连通板15之间。本实施方式的第一流道201A以在第二连通板152中设置凹部、并由喷嘴板20覆盖该凹部的开口的方式形成。另外,第一流道201A并未被特别限定于此,也可以设为,在喷嘴板20中设置凹部,并通过第二连通板152来覆盖喷嘴板20的凹部,也可以设为,在第二连通板152和喷嘴板20这两方中设置凹部。
而且,以第一喷嘴21A与第一流道201A的中途连通的方式配置。
第二流道202A与上述的实施方式1同样地与第一流道201A连接,并在延伸设置有第一流道201A的第一方向即Y方向以外的第二方向、在本实施方式中为Z方向上被延伸设置。第二流道202B以如下方式设置,即,在Z方向上贯穿连通板15而被设置,并通过Z方向的一端而与第一压力室12A连通,通过Z方向的另一端而与第一流道201A连通。
第四流道204A被设置成,以一端与第一流道201A连通、且另一端与第五流道205A连通的方式而在第三方向上贯穿第二连通板152。即,第四流道204B在与延伸设置有第一流道201A的第一方向即Y方向不同的Z方向上被延伸设置。
第五流道205A在第一连通板151和第二连通板152之间以一端与第四流道204A连通、且另一端与第二共用液室102连通的方式在喷嘴面20a的面内方向上沿着Y方向而被延伸设置。本实施方式的第五流道205A以在第二连通板152中设置凹部、且由第一连通板151覆盖凹部的方式形成。当然,第五流道205A也可以以在第一连通板151中设置凹部、且由第二连通板152覆盖的方式形成,还可以设为,在第一连通板151和第二连通板152这两方处设置凹部。
这样,第一单独流道200A从与第一共用液室101连通的上游侧朝向与第二共用液室102连通的下游侧,而依次具有第一供给通道203A、第一压力室12A、第二流道202、第一流道201A、第一喷嘴21A、第四流道204A以及第五流道205A。也就是说,在本实施方式中,如图9所示,在第一单独流道200A中,相对于从第一共用液室101朝向第二共用液室102的油墨的流动,从上游侧朝向下游侧而依次配置有第一压力室12A和第一喷嘴21A。
而且,在这样的第一单独流道200A中,在未喷出油墨滴的情况下,油墨从第一共用液室101通过第一单独流道200A而流向第二共用液室102。此外,在喷出油墨滴时,通过对压电致动器300进行驱动,而使第一压力室12A内的油墨产生压力变化,从而通过使第一喷嘴21A内的油墨的压力上升,进而使油墨滴从第一喷嘴21A向外部喷出。
另外,在本实施方式中,将第一单独流道200A中的与第一喷嘴21A相比靠上游侧、即第一流道201A的与第一喷嘴21A相比靠第二流道202A侧、第二流道202A、第一压力室12A和第一供给通道203A称为第一上游流道。此外,将第一单独流道200A中的与第一喷嘴21A相比靠下游侧、即第一流道201A的与第一喷嘴21A相比靠第四流道204A侧、第四流道204A和第五流道205A称为第一下游流道。
如图8所示,第二单独流道200B具备第二喷嘴21B、第二压力室12B、第一流道201B、第二流道202B、第二供给通道203B、第四流道204B和第五流道205B。
第二供给通道203B使第二压力室12B和第二共用液室102连通,并在Z方向上贯穿第一连通板151,即,沿着Z方向而被延伸设置。
第二压力室12B构在Z方向以外的方向上延伸设置的第三流道。本实施方式的第二单独流道200B的第三流道仅由第二压力室12B构成。该第二压力室12B如上所述被设置于流道形成基板10。此外,第二压力室12B被配置在第一单独流道200A的在Y方向上与第一压力室12A不同的位置,在从X方向俯视观察时,第一压力室12A和第二压力室12B被设置于相互不重叠的位置。这样的第二压力室12B与第一压力室12A同样地在X方向上以第一分辨度而被形成。
此外,第二压力室12B和第一单独流道200A的第五流道205A被配置于在喷嘴面20a的垂线方向即Z方向上不同的位置。具体而言,第二压力室12B被设置于第一连通板151的-Z侧,第五流道205A被设置于第一连通板151的+Z侧,第二压力室12B和第五流道205A被配置于在Z方向上不同的位置。因此,即使使第二压力室12B和第五流道205B以在X方向上接近的方式配置,也能够抑制隔开第二压力室12B的隔壁的厚度变薄的情况,从而抑制因第二压力室12B的隔壁变形而进行压力吸收从而使喷出特性产生偏差的情况。此外,即使将第二压力室12B和第五流道205B配置为,在从Z方向俯视观察时至少一部分重叠,由于第二压力室12B和第五流道205B被配置于在Z方向上不同的位置,因此,第二压力室12B和第五流道205B也不会连通。
与上述的实施方式1相同,第一流道201B在喷嘴板20与连通板15之间被延伸设置在作为第一方向的Y方向上。本实施方式的第一流道201B以在第二连通板152中设置凹部、且由喷嘴板20覆盖该凹部的开口的方式形成。另外,第一流道201B未被特别限定于此,也可以设为,在喷嘴板20中设置凹部,且由第二连通板152覆盖喷嘴板20的凹部,还可以设为,在第二连通板152和喷嘴板20这两方中设置凹部。
而且,在连通板15和喷嘴板20之间,第一单独流道200A的第一流道201A和第二单独流道200B的第一流道201B在X方向上交替地被配置。将在X方向上交替配置有该第一流道201A、201B的分辨度称为第二分辨度。而且,第一流道201A、201B的第二分辨度大于第一压力室12A或第二压力室12B的第一分辨度。例如,当第一压力室12A以300dpi、第二压力室12B以300dpi的第一分辨度而被形成时,第一流道201A、201B以600dpi的第二分辨度而被形成。因此,能够使第一压力室12A以及第二压力室12B的各自的第一分辨度小于第一流道201A、201B的第二分辨度,并使第一压力室12A以及第二压力室12B的X方向的开口宽度扩大,从而能够使压力室12的排除体积增大。
而且,以第二喷嘴21B与第一流道201B的中途连通的方式配置。第二喷嘴21B在Y方向上被配置在与第一喷嘴21A相同的位置,即,被配置于在从X方向俯视观察时第一喷嘴21A和第二喷嘴21B相互重叠的位置。
与上述的实施方式1相同,第二流道202B与第一流道201B连接,并在延伸设置有第一流道201B的第一方向即Y方向以外的第二方向、在本实施方式中为Z方向上被延伸设置。第二流道202B以在Z方向上贯穿连通板15的方式设置,并以通过Z方向的一端而与第二压力室12B连通、且通过Z方向的另一端而与第一流道201B连通的方式设置。
第四流道204B被设置成,以一端与第一流道201B连通、且另一端与第五流道205B连通的方式在第三方向上贯穿第二连通板152。即,第四流道204B在与延伸设置有第一流道201B的第一方向即Y方向不同的Z方向上被延伸设置。
第五流道205B在第一连通板151和第二连通板152之间以一端与第四流道204B连通、且另一端与第二共用液室102连通的方式在喷嘴面20a的面内方向上沿着Y方向而被延伸设置。本实施方式的第五流道205B通过在第二连通板152中设置凹部、且由第一连通板151覆盖凹部的方式而被形成。当然,第五流道205B也可以以在第一连通板151中设置凹部、且由第二连通板152覆盖的方式形成,还可以设为,在第一连通板151和第二连通板152这两方中设置凹部。
这样的第二单独流道200B的第五流道205B和第一单独流道200A的第一压力室12A被配置于在喷嘴面20a的垂线方向即Z方向上不同的位置。具体而言,第一压力室12A被设置于第一连通板151的-Z侧,第五流道205B被设置于第一连通板151的+Z侧,第一压力室12A和第五流道205B被配置于在Z方向上不同的位置。因此,即使将第一压力室12A和第五流道205B以在X方向上接近的方式进行配置,也能够抑制隔开第一压力室12A的隔壁的厚度变薄的情况,并抑制通过第一压力室12A的隔壁变形而吸收第一压力室12A内的油墨的压力的情况,从而抑制在喷出特性中产生偏差的情况。此外,即使在从Z方向俯视观察时将第一压力室12A和第五流道205B以至少一部分重叠的方式配置,由于第一压力室12A和第五流道205B被配置于在Z方向上不同的位置,因此,第一压力室12A和第五流道205B也不会连通。
这样,第二单独流道200B从与第一共用液室101连通的上游侧至与第二共用液室102连通的下游侧而依次具备第五流道205B、第四流道204B、第一流道201B、第二喷嘴21B、第二流道202B、第二压力室12B、第二供给通道203B。也就是说,在本实施方式中,如图9所示,在第二单独流道200B中,相对于从第一共用液室101朝向第二共用液室102的油墨的流动,而从上游侧朝向下游侧依次配置有第二喷嘴21B和第二压力室12B。即,在第一单独流道200A和第二单独流道200B中,相对于从第一共用液室101朝向第二共用液室102的油墨的流动,而以压力室12和喷嘴21的顺序不同的方式配置。在本实施方式中,由于压力室12和喷嘴21一个一个地被设置于各单独流道200,因此,第一单独流道200A和第二单独流道200B以压力室12和喷嘴21的顺序反转的方式而被配置。
而且,在这样的第二单独流道200B中,油墨从第一共用液室101通过第二单独流道200B而向第二共用液室102流动。此外,通过对压电致动器300进行驱动而使第二压力室12B内的油墨产生压力变化,从而通过使第二喷嘴21B内的压力上升,而使油墨滴被从第二喷嘴21B向外部喷出。当油墨从第一共用液室101通过第二单独流道200B而流向第二共用液室102时,既可以对压电致动器300进行驱动,也可以当油墨未从第一共用液室101通过第二单独流道200B而流向第二共用液室102时,对压电致动器300进行驱动。此外,也可以通过由压电致动器300的驱动而引起的压力变化,而临时产生油墨从第二共用液室102向第一共用液室101的流动。顺便提及,油墨滴从第二喷嘴21B的喷出由第二喷嘴21B内的油墨的压力决定。第二喷嘴21B内的油墨的压力由从第一共用液室101朝向第二共用液室102流动的油墨的压力、所谓循环的压力、和通过压电致动器300的驱动而从第二压力室12B朝向第二喷嘴21B的压力所决定。
例如,相对于从第一共用液室101朝向第二共用液室102的油墨的流动,油墨也可以通过第二压力室12B内的油墨的压力变动而从第二压力室12B朝向第二喷嘴21B回流,从而使油墨滴被从第二喷嘴21B喷出。这样,油墨从第二压力室12B朝向第二喷嘴21B回流使从第一共用液室101朝向第二共用液室102的循环的压力变小,因此,通过使循环的压力变得较小,而能够减小单独流道200的压力损失。而且,由于通过减小单独流道200的压力损失,而能够减少各单独流道200之间的压力损失之差,因此,能够减少从各喷嘴21喷出的油墨滴的喷出特性的偏差。
此外,例如,相对于从第一共用液室101朝向第二共用液室102的油墨的流动,也可以以油墨未因第二压力室12B内的油墨的压力变动而从第二压力室12B朝向第二喷嘴21B回流的方式从第二喷嘴21B喷出油墨。在该情况下,由于未产生从第二压力室12B朝向第二喷嘴21B的油墨的流动,因此,气泡难以从第二压力室12B朝向第二喷嘴21B回流,难以因气泡而产生来自第二喷嘴21B的油墨滴的喷出不良。
另外,在本实施方式中,将第二单独流道200B中的与第二喷嘴21B相比靠上游侧、即第一流道201B的与第二喷嘴21B相比靠第四流道204B侧、第四流道204B和第五流道205B称为第二上游流道。此外,将第二单独流道200B中的与第二喷嘴21B相比靠下游侧、即第一流道201B的与第二喷嘴21B相比靠第二流道202B侧、第二流道202B和第二压力室12B、第二供给通道203B称为第二下游流道。
如图9所示,这样的第一单独流道200A和第二单独流道200B在X方向上被交替地配置。即,相对于从第一共用液室101朝向第二共用液室102的油墨的流动,以与压力室12和喷嘴21的位置无关的方式,能够通过压力室12内的压力变动而从喷嘴21喷出油墨滴。也就是说,即使如第一单独流道200A那样将第一压力室12A配置在上游,将第一喷嘴21A配置在下游,此外,即使如第二单独流道200B那样将第二喷嘴21B配置在上游,将第二压力室12B配置在下游,也能够通过压力室12内的油墨的压力变动而从第一喷嘴21A以及第二喷嘴21B这两者中选择性地喷出油墨滴。因此,相对于如上所述从第一共用液室101朝向第二共用液室102的油墨的流动,也能够通过在X方向上将压力室12和喷嘴21的顺序不同的第一单独流道200A和第二单独流道200B交替地配置,从而能够通过第一单独流道200A和第二单独流道200B而变更压力室12的位置,即,能够将第一压力室12A和第二压力室12B配置于在Y方向上不同的位置。因此,能够在X方向上在较宽的范围内形成各单独流道200的压力室12,或在X方向上高密度地配置压力室12。也就是说,通过将第一压力室12A和第二压力室12B配置于在Y方向上不同的位置,从而能够增厚在X方向上被并排设置的第一压力室12A之间的隔壁,并且,能够增厚在X方向上被并排设置的第二压力室12B的隔壁。因此,即使在X方向上在较宽的范围内形成第一压力室12A以及第二压力室12B,也能够抑制隔壁的刚性降低的情况,并能够提高排除体积,从而能够增大油墨滴的喷出特性、即油墨滴的重量,并且,能够抑制因隔壁的刚性降低而导致的串扰的产生。此外,即使在X方向上分别高密度地配置第一压力室12A以及第二压力室12B,也能够抑制隔壁的刚性降低的情况,并能够抑制因隔壁的刚性降低而导致的串扰的产生。
顺便提及,例如,在未设置第二单独流道200B而仅在X方向上并排设置第一单独流道200A的情况下,当在X方向上高密度地配置第一压力室12A时,相邻的第一压力室12A之间的隔壁的厚度变薄,隔壁的刚性降低。当这样使隔壁的刚性降低时,产生因隔壁的变形而导致的串扰。即,在从喷出油墨滴的喷嘴21的两侧的喷嘴21同时喷出油墨滴的情况下,在相邻的第一压力室12A之间的隔壁上,从两侧以相同的定时而被施加有压力。在该情况下,由于无论隔壁的刚性如何、压力都被从两侧被施加在隔壁上,因此,隔壁难以变形。相对于此,在未从喷出油墨滴的喷嘴21的两侧的喷嘴21喷出油墨滴的情况下,压力仅在单侧被施加在相邻的第一压力室12A之间的隔壁。此时,当隔壁的刚性较低时,隔壁变形,从而使压力变动被吸收,油墨滴的喷出特性降低。因此,根据是否从多个喷嘴21的任意一个喷出油墨滴的条件的差异,而在油墨滴的喷出特性中产生偏差。因此,在仅设置第一压力室12A的情况下,无法在X方向上在较宽的范围内形成第一压力室12A,此外,无法在X方向上高密度地配置第一压力室12A。
在本实施方式中,由于第一压力室12A和第二压力室12B被配置于在Y方向上不同的位置,因此,能够使在X方向上相邻的第一压力室12A之间的隔壁的厚度变得较厚,并且,使在X方向上相邻的第二压力室12B之间的隔壁的厚度变得较厚。因此,即使在X方向上在较宽的范围内分别形成第一压力室12A以及第二压力室12B,也能够抑制第一压力室12A之间的隔壁以及第二压力室12B之间的隔壁的刚性降低的情况。因此,能够抑制流道基板在X方向上大型化的情况,从而能够增大第一压力室12A以及第二压力室12B的容积,并能够增大因压电致动器300的驱动而产生的排除体积,从而能够提高油墨滴的喷出特性、尤其油墨滴的重量,并且,能够抑制因隔壁的刚性降低而导致的串扰的产生。
此外,即使在X方向上缩短第一压力室12A和第二压力室12B之间的间隔,由于能够抑制第一压力室12A之间的隔壁以及第二压力室12B之间的隔壁的刚性降低的情况,因此,也能够在X方向上高密度地配置第一压力室12A以及第二压力室12B。因此,能够实现流道基板的X方向的小型化,并且提高压力室12的排除体积,从而提高油墨滴喷出特性,或者能够在X方向上高密度地配置压力室12,从而能够高密度地配置喷嘴21,并且,能够抑制因隔壁的刚性降低而导致的串扰的产生。
此外,由于与第一压力室12A或第二压力室12B的第一分辨度相比,能够减小第一流道201A、201B的第二分辨度,因此,能够使第一喷嘴21A和第二喷嘴21B靠近配置。即,通过将喷嘴21配置在与在喷嘴面20a的面内方向上延伸设置的第一流道201A、201B的中途连通的位置,从而即使第一压力室12A和第二压力室12B被配置于在Y方向上不同的位置,也能够在Y方向上容易地调节喷嘴21的位置,因此,能够使多个喷嘴21在Y方向上靠近配置,并且能够在沿着X方向的直线上容易将多个喷嘴21配置为一列。
在这样的结构中,在从喷嘴21的并排设置方向即X方向俯视观察时,在X方向上相邻的两个单独流道、即第一单独流道200A和第二单独流道200B中,喷嘴21的间隔即第一喷嘴21A和第二喷嘴21B之间的间隔小于,压力室12的间隔即第一压力室12A和第二压力室12B之间的间隔。
这样,通过在Y方向上使第一喷嘴21A和第二喷嘴21B之间的间隔小于第一压力室12A以及第二压力室12B之间的间隔,从而能够使多个喷嘴21接近并高密度地配置,并且,能够将第一压力室12A以及第二压力室12B配置在Y方向上的分离的位置,并能够将第一压力室12A的列以及第二压力室12B的列中的各个列与喷嘴21相比低密度地配置。因此,能够实现使各压力室12的排除体积增大的情况或者通过高密度地配置而实现流道基板的小型化。
此外,通过在Y方向上将多个喷嘴21配置在相同的位置上,从而无需以使从各喷嘴21喷出油墨滴的定时错开的方式而进行调节,能够简化压电致动器300的驱动控制。顺便提及,这是因为,当使记录头1向Y方向移动从而喷出油墨滴时,如果以相同的定时从被配置于在Y方向上不同的位置的喷嘴21喷出油墨滴,则油墨滴向被喷射介质的喷落位置在Y方向上偏离,因此,需要对压电致动器300的驱动定时进行调节,以使油墨滴喷落于在Y方向上相同的位置。
此外,当第一喷嘴21A和第二喷嘴21B被配置于在Y方向上的比较分离的位置时,由从第一喷嘴21A以及第二喷嘴21B分别喷出的油墨滴而产生的紊流相互影响,有可能在油墨滴的飞翔方向上产生偏差。如本实施方式那样,通过将第一喷嘴21A和第二喷嘴21B配置在比较靠近的位置上,从而能够抑制因从相互的喷嘴21喷出的油墨滴的紊流而产生的影响,从而抑制油墨滴的飞翔方向的偏差,并抑制油墨滴向被喷射介质的喷落位置偏离。
此外,虽然在本实施方式中,设为将第一喷嘴21A和第二喷嘴21B配置在沿着X方向的直线上,但并未被限定于此。例如,如果第一喷嘴21A、第二喷嘴21B分别与第一流道201A、201B的中途连通,则也可以将第一喷嘴21A和第二喷嘴21B配置于在Y方向上相互偏离的位置上。
如以上所说明的那样,在本实施方式的液体喷射头的一个示例即喷墨式记录头1中,具备:流道基板,其包括喷嘴板20并形成有流道;压电致动器300,其为使作为流道的液体的油墨产生压力变化的能量产生元件,流道包括:第一共用液室101;第二共用液室102;多个单独流道200,其与第一共用液室101以及第二共用液室102连通,且供油墨从第一共用液室101向第二共用液室102流动,单独流道200具备喷嘴21、第一流道201、第二流道202、第三流道和压力室12,其中,所述喷嘴21与外部连通,所述第一流道201在中途配置有喷嘴21,并在喷嘴板20的喷嘴21所开口的喷嘴面20a的面内方向即作为第一方向的Y方向上延伸设置,所述第二流道202与第一流道201连接,并在Y方向以外的作为第二方向的Z方向上延伸设置,所述第三流道与第二流道202连接,并在Z方向以外的作为第三方向的Y方向上延伸设置,所述压力室12被配置在第三流道中,并通过压电致动器300而产生压力变化,第一流道201的截面积小于第二流道202的截面积。
这样,通过使第一喷嘴21A、第二喷嘴21B与截面积小于第二流道202A、202B的第一流道201A、201B的各自的中途连通,而能够利用在第一流道201A、201B中流动的流速较快的油墨,而使通过由第一喷嘴21A以及第二喷嘴21B进行干燥而增粘的油墨或从第一喷嘴21A以及第二喷嘴21B侵入的气泡流向下游侧的第二共用液室102。因此,能够抑制增粘的油墨或气泡滞留于第一喷嘴21A、第二喷嘴21B及其附近的情况,从而抑制因增粘的油墨而产生第一喷嘴21A以及第二喷嘴21B的堵塞、或从第一喷嘴21A以及第二喷嘴21B被喷出的油墨滴的飞翔方向的偏差等喷出不良的情况。
此外,在本实施方式的记录头1中,多个单独流道200中的、在喷嘴21的并排设置方向即X方向上相邻的三个单独流道200分别与第一共用液室101以及第二共用液室102连通,在X方向上相邻的第一单独流道200A、第二单独流道200B中,在从第一共用液室101朝向第二共用液室102的液体即油墨流动的方向上,压力室12和喷嘴21的排列顺序不同。
这样,通过将压力室12和喷嘴21的排列顺序不同的单独流道200即第一单独流道200A和第二单独流道200B以在X方向上相邻的方式配置,从而将相邻的单独流道200的压力室12配置于在Y方向上不同的位置。因此,与将压力室12和喷嘴21的顺序相同的单独流道200并排设置的情况相比,能够将压力室12的并排设置方向的宽度设置得较大,从而能够增大压力室12的因压电致动器300而产生的排除体积,并能够增大油墨滴的喷出重量,或者在X方向上高密度地并排设置压力室12,从而使流道基板小型化。此外,由于能够将相邻的单独流道200的压力室12配置于在Y方向上偏离的位置,因此,能够提高在X方向上相邻的单独流道200的压力室12的配置密度,从而高密度地配置喷嘴21。
此外,通过以不使单独流道200彼此在中途回流的方式使单独流道200分别独立地与第一共用液室101以及第二共用液室102连通,从而能够抑制因各单独流道200之间的压力变动的影响而导致的串扰的产生。也就是说,当使单独流道200彼此在与第一共用液室101以及第二共用液室102连通之前合流时,一方的单独流道200内的油墨的压力变化大幅地影响另一方的单独流道200,从而在油墨喷出特性中产生偏差。在本实施方式中,多个单独流道200由于仅与具有较大的容积的第一共用液室101以及第二共用液室102连通,因此,能够在多个单独流道200之间相互减小压力变动的影响,并能够抑制油墨喷出特性的偏差。
而且,由于第一共用液室101和第二共用液室102仅通过单独流道200进行连通,因此,在第一共用液室101内油墨未向单独流道200的并排设置方向即X方向流动的情况下,难以产生向多个单独流道200供给的油墨的压力差,并难以在从喷嘴21被喷出的油墨的喷出特性中产生偏差。顺便提及,当油墨在第一共用液室101内流向X方向时,和向与第一共用液室101的上游侧连通的单独流道200供给的油墨的压力相比,向与下游侧连通的单独流道200供给的油墨的压力降低,容易因向各单独流道200供给的油墨的压力的偏差而产生油墨喷出特性的偏差。
另外,在本实施方式中,优选为,单独流道200的与喷嘴21相比靠第一共用液室101侧的上游流道、和与喷嘴21相比靠第二共用液室102侧的下游流道以成为相同的流道阻力的方式而被设置。
即,第一单独流道200A的第一上游流道和第一下游流道成为相同的流道阻力。在此,第一上游流道和第一下游流道的流道阻力由对流道进行横截的截面积、流道长度以及形状所决定。
此外,第二单独流道200B的第二上游流道和第二下游流道成为相同的流道阻力。
而且,在本实施方式中,第一单独流道200A和第二单独流道200B成为相对于油墨从第一共用液室101朝向第二共用液室102流动的方向而相互反转的形状。即,第一单独流道200A的第一上游流道和第二单独流道200B的第二下游流道以成为相同的形状、且相同的流道阻力的方式设置,第一单独流道200A的第一下游流道和第二单独流道200B的第二上游流道以成为相同的形状、且相同的流道阻力的方式设置。
这样,通过将第一单独流道200A的第一上游流道和第一下游流道设为相同的流道阻力,并将第二单独流道200B的第二上游流道和第二下游流道设为相同的流道阻力,从而即使将第一单独流道200A和第二单独流道200B设为相对于油墨从第一共用液室101朝向第二共用液室10流动的方向而相互反转的形状,也能够使从第一共用液室起至喷嘴21为止的第一上游流道和第二上游流道的流道阻力一致。因此,能够抑制在从第一单独流道200A的第一喷嘴21A被喷出的油墨滴、和从第二单独流道200B的第二喷嘴21B被喷出的油墨滴的喷出特性中产生偏差的情况,并且能够简化流道的结构。
此外,通过使第一单独流道200A的第一下游流道和第二单独流道200B的第二下游流道的流道阻力一致,从而能够使从喷嘴21被喷出的油墨滴的喷出特性一致。也就是说,在从多个喷嘴21同时喷出油墨滴的情况下,由于从第一共用液室101和第二共用液室102这两方向压力室12供给油墨,因此,通过将第一下游流道和第二下游流道设为相同的流道阻力,从而能够抑制在油墨的供给量中产生偏差的情况,进而抑制在油墨滴的喷出特性中产生偏差的情况。
顺便提及,例如,在第一单独流道200A的第一上游流道和第一下游流道的流道阻力不同的情况下,当使第一单独流道200A反转而设为第二单独流道200B时,由于第一单独流道200A的第一下游流道成为第二单独流道200B的第二上游流道,因此,成为在从第一共用液室101至喷嘴21为止的第一上游流道和第二上游流道中不同的流道阻力。因此,在从第一单独流道200A的第一喷嘴21A和第二单独流道200B的第二喷嘴21B被喷出的油墨滴的喷出特性中产生偏差。此外,为了将第一上游流道和第二上游流道设为相同的流道阻力,必须以与第一下游流道相同的截面积、流道长度、形状等来形成第二上游流道,很烦杂。
此外,在使油墨从第一共用液室101经由单独流道200而向第二共用液室102流动的状态下,在未从喷嘴21喷出油墨滴的非喷出时,优选为,以在喷嘴21的并排设置方向即X方向上相邻的单独流道200的喷嘴21内的大气压作为基准的油墨的压力差在-2%以上且+2%以上。例如,在将大气压设为1013hPa的情况下,喷嘴21内的压力大约为1000hPa左右。因此,相邻的喷嘴21内的油墨的压力差最大大约为20hPa左右。
通过这样在非喷出时、将在X方向上相邻的第一喷嘴21A内的油墨的压力与第二喷嘴21B内的油墨的压力之差减小为-2%以上且+2%以下,从而能够抑制在从第一喷嘴21A被喷出的油墨滴和从第二喷嘴21B被喷出的油墨滴的喷出特性中产生偏差的情况。这样,为了使第一喷嘴21A内的油墨的压力和第二喷嘴21B内的油墨的压力之差变得较小,需要使从第一共用液室101至第一喷嘴21A为止的流道阻力和从第一共用液室101至第二喷嘴21B为止的流道阻力一致,以使喷嘴21内的油墨的压力差成为-2%以上且+2%以下。而且,在以喷嘴21内的油墨的压力差成为-2%以上且+2%以下的方式形成从第一共用液室101至第一喷嘴21A为止的流道阻力和从第一共用液室101至第二喷嘴21B为止的流道阻力的情况下,通过将第一单独流道200A和第二单独流道200B设为相同的形状、且相对于油墨流动的方向而相互反转的形状,从而能够简化单独流道200的结构,并将第一压力室12A以及第二压力室12B配置于在Y方向上不同的位置。
此外,第一上游流道和第一下游流道的流道阻力、以及第二上游流道和第二下游流道的流道阻力、或在X方向上相邻的两个喷嘴21内的油墨的压力差并未被限定于上述的内容。例如,第一上游流道和第一下游流道的流道阻力、以及第二上游流道和第二下游流道的流道阻力分别不同的情况、或第一喷嘴21A内的油墨的压力和第二喷嘴21B内的油墨的压力可以小于-2%,或者大于+2%。在这样的情况下,只要使施加于在喷嘴21的并排设置方向上相邻的单独流道200的各自的压电致动器300上的电压不同即可。
例如,当采用第一单独流道200A和第二单独流道200B反转了的结构时,在第一上游流道的流道阻力大于第一下游流道的情况下,第一喷嘴21A内的油墨的压力变小,从第一喷嘴21A被喷出的油墨滴的重量变小。相对于此,在采用第一单独流道200A和第二单独流道200B反转的结构的情况下,第二上游流道的流道阻力小于第二下游流道的流道阻力,第二喷嘴21B内的油墨的压力变小。因此,从第二喷嘴21B被喷出的油墨滴的重量变大。因此,使施加于与第一单独流道200A相对应的压电致动器300上的电压和施加于与第二单独流道200B相对应的压电致动器300上的电压相比相对地变大。另外,为了使施加于与第一单独流道200A相对应的压电致动器300上的电压和施加于与第二单独流道200B相对应的压电致动器300上的电压相比相对地变大,例如,也可以设为,使施加于与第一单独流道200A相对应的压电致动器300上的电压增大,还可以设为,使施加于与第二单独流道200B相对应的压电致动器300上的电压减小,另外也可以设为,相对于成为基准的电压,而实施上述两种方式的电压变动。由此,即使在第一喷嘴21A内的油墨的压力和第二喷嘴21B内的油墨的压力中产生较大的差,也能够通过对施加于压电致动器300上的电压进行调节,而减少从第一喷嘴21A以及第二喷嘴21B被喷出的油墨滴的重量的偏差,从而提高印刷品质。
其他的实施方式
以上,虽然对本发明的各实施方式进行了说明,但本发明的基本结构并未被限定于上述的结构。
例如,虽然在上述的各实施方式中,例示了在一个流道基板上逐个地设置有第一共用液室101和第二共用液室102的结构,但并未特别限定于此。
在此,参照图10以及图11,对记录头1的变形例进行说明。另外,图10为对流道结构进行说明的概要剖视图,且为以图6的C-C’线为准的概要剖视图。图11为对流道结构进行说明的概要剖视图,且为以图6的D-D’线为准的概要剖视图。
如图10以及图11所示,在流道基板400中,第一共用液室101和第二共用液室102在Y方向上被交替反复地配置。此外,设置有将来自第一共用液室101的油墨向第二共用液室102供给的多个单独流道200。相对于由一个第一共用液室101和一个第二共用液室102构成的一组,沿着X方向而设置有多个单独流道200。在Y方向上,单独流道200位于第一共用液室101和第二共用液室102之间。
单独流道200具有第一单独流道200A和第二单独流道200B,第一单独流道200A具有第一喷嘴21A,第二单独流道200B具有第二喷嘴21B。
如图10所示,第一单独流道200A具备第一喷嘴21A、第一压力室12A、第一流道201A、第二流道202A和第一供给通道203A,在第一流道201A的中途,连通地设置有第一喷嘴21A。
这样,第一单独流道200A从与第一共用液室101连通的上游侧朝向与第二共用液室102连通的下游侧,而依次具有第一供给通道203A、第一压力室12A、第二流道202A、第一流道201A、第一喷嘴21A。即,在本实施方式中,相对于从第一共用液室101朝向第二共用液室102的油墨的流动,第一单独流道200A从上游侧朝向下游侧而依次配置有第一压力室12A和第一喷嘴21A。
如图11所示,第二单独流道200B具备第二喷嘴21B、第二压力室12B、第一流道201B、第二流道202B和第二供给通道203B,在第一流道201B的中途,连通设置有第二喷嘴21B。
这样,第二单独流道200B从与第一共用液室101连通的上游侧朝向与第二共用液室102连通的下游侧,而依次具备第一流道201B、第二喷嘴21B、第二流道202B、第二供给通道203B。也就是说,在本实施方式中,在第二单独流道200B中,相对于从第一共用液室101朝向第二共用液室102的油墨的流动,从上游侧朝向下游侧而依次配置有第二喷嘴21B和第二压力室12B。即,在第一单独流道200A和第二单独流道200B中,相对于从第一共用液室101朝向第二共用液室102的油墨的流动,而以压力室12和喷嘴21的顺序不同的方式配置。在本实施方式中,由于压力室12和喷嘴21被一个一个地设置于各单独流道200中,因此,第一单独流道200A和第二单独流道200B以压力室12和喷嘴21的顺序反转的方式被配置。
而且,在本实施方式中,第一喷嘴21A和第二喷嘴21B被排列在X方向的一条直线上。顺便提及,第一喷嘴21A和第二喷嘴21B也可以不被排列在X方向的一条直线上。此外,虽然在图10以及图11中,仅示出了两组第一共用液室101和第二共用液室102的组,但也可以在Y方向上设置3组以上,还可以以所谓的矩阵状而配置。此外,也可以使共用的柔性电缆120和与3组以上的第一共用液室101和第二共用液室102的组相对应的压电致动器300连接。
此外,在图12以及图13中示出图10以及图11的记录头1的变形例。另外,图12为对流道结构进行说明的概要剖视图,且为以图6的C-C’线为准的概要剖视图。图13为对流道结构进行说明的概要剖视图,且为以图6的D-D’线为准的概要剖视图。
如图12以及图13所示,第一共用液室101和第二共用液室102在Y方向上被交替地配置。
此外,油墨通过两列单独流道200而被从一个第一共用液室101送向Y方向的两侧的第二共用液室102。此外,油墨通过两列的单独流道200而被从Y方向的两侧的第一共用液室101送向一个第二共用液室102。即,也可以设为,使第一共用液室101和两列的单独流道200连通,使一个第二共用液室102和两列的单独流道200连通。这样,通过相对于单独流道200的两列而兼用第一共用液室101以及第二共用液室102,从而能够高密度地配置喷嘴21,进而实现流道基板400的小型化。
此外,虽然在上述的各实施方式中,例示了在Y方向上在第一共用液室101和第二共用液室102之间设置有单独流道200的结构,但并未被特别限定于此。在此,参照图14~图16,对记录头1的变形例进行说明。另外,图14为对流道结构进行说明的概要剖视图,且为以图6的C-C’线为准的概要剖视图。图15为对流道结构进行说明的概要剖视图,且为以图6的D-D’线为准的概要剖视图。图16为示意性地表示流道的图。
如图14以及图15所示,第一共用液室101和第二共用液室102在Y方向上被并排设置。此外,将油墨从第一共用液室101送向第二共用液室102的单独流道200的各喷嘴21在Y方向上被配置于第一共用液室101的与第二共用液室102相反的一侧。
具体而言,单独流道200具备具有第一喷嘴21A的第一单独流道200A、和具有第二喷嘴21B的第二单独流道200B。
如图14所示,第一单独流道200A具备第一喷嘴21A、第一压力室12A、第一流道201A、第二流道202A和第一供给通道203A。
第一供给通道203A从第一共用液室101朝向Y方向的与第二共用液室102相反的一侧,并沿着Y方向而被延伸设置。
第一压力室12A被配置于流道基板400的-Z侧。
第二流道202A沿着Z方向而被延伸设置,并使第一压力室12A和第一流道201A连通。
第一流道201A沿着Y方向而被延伸设置,并使第二流道202A和第二共用液室102连通。
即,第一单独流道200A从第一共用液室101朝向Y方向的与第二共用液室102相反一侧而被延伸设置,并以与第二共用液室102连通的方式而设置。
这样,在第一单独流道200A中,相对于油墨从第一共用液室101朝向第二共用液室102流动的方向而依次配置有第一压力室12A和第一喷嘴21A。
如图15所示,第二单独流道200B具备第二喷嘴21B、第二压力室12B、第一流道201B、第二流道202B、第二供给通道203B和第六流道206。
第二供给通道203B沿着Y方向而被延伸设置,并使第二压力室12B和第二共用液室102连通。
第二压力室12B被配置于流道基板400的-Z侧。此外,第二压力室12B被配置于在Y方向上与第一压力室12A不同的位置。
第二流道202B沿着Z方向而被延伸设置,并使第二压力室12B和第一流道201B连通。
第一流道201B沿着Y方向而被延伸设置,并使第二流道202B和第六流道206连通。
第六流道206沿着Z方向而被延伸设置,并使第一流道201B和第一共用液室101连通。
即,第二单独流道200B从第一共用液室101朝向Y方向的与第二共用液室102相反一侧而被延伸设置,并以与第二共用液室102连通的方式而设置。
在这样的第二单独流道200B中,相对于油墨从第一共用液室101朝向第二共用液室102流动的方向,而依次配置有第二喷嘴21B和第二压力室12B。即,如图16所示,在第一单独流道200A和第二单独流道200B中,相对于从第一共用液室101朝向第二共用液室102的油墨的流动,以压力室12和喷嘴21的顺序不同的方式配置。在本实施方式中,由于压力室12和喷嘴21被一个一个地设置于各单独流道200中,因此,第一单独流道200A和第二单独流道200B以压力室12和喷嘴21的顺序反转的方式配置。
在这样的结构中,在第一单独流道200A和第二单独流道200B中,通过使压力室12和喷嘴21的顺序不同,而能够将第一压力室12A和第二压力室12B配置于在Y方向上不同的位置,并使压力室12的并排设置方向即X方向的宽度扩大,能够增大排除体积,或高密度地配置压力室12。
此外,通过使第一喷嘴21A、第二喷嘴21B与第一流道201A、201B的各自的中途连通,从而利用在第一流道201A、201B中流动的流速较快的油墨,而使因第一喷嘴21A、第二喷嘴21B而增粘的墨或侵入的气泡流向下游。因此,能够抑制因增粘的油墨或气泡而产生喷出不良的情况。
此外,在图14以及图15的记录头1中,在Y方向上,相对于第一共用液室101和第二共用液室102,而将第一喷嘴21A和第二喷嘴21B配置在一侧,但也可以配置在两侧。即,也可以相对于一个第一共用液室101,而在Y方向上的两侧设置单独流道200,并相对于一个第二共用液室102,而在Y方向上的两侧设置单独流道200。
另外,与在从上述的图14以及图15所示的喷嘴面20a的垂线方向即Z方向俯视观察时在第一共用液室101和第二共用液室102之间未设置有喷嘴21的结构相比,如上述的各实施方式那样,在从Z方向俯视观察时在第一共用液室101和第二共用液室102之间设置有喷嘴21的结构中,能够简化单独流道200的结构,并能够抑制连通板15的多层化。
此外,虽然在上述的各实施方式中,例示了在喷嘴21和压力室12被一个一个地设置于各单独流道200中的结构,但喷嘴21和压力室12的数量并未被特别限定,也可以针对一个压力室12而设置有两个以上的多个喷嘴21,此外,也可以针对一个喷嘴21而设置有两个以上的压力室12。但是,从被设置于一个单独流道200中的喷嘴21中,以一个喷出周期而同时喷出油墨滴。也就是说,即使在一个单独流道200中设置有多个喷嘴21,也实施如下的动作中的任意一个,所述动作为,从多个喷嘴21中同时喷出油墨滴的动作,或者同时不喷出油墨滴的非喷出动作。但是,在一个单独流道200中设置多个喷嘴21的结构中,只要同时实施来自多个喷嘴21的油墨滴的喷出、非喷出即可。
此外,在上述的各实施方式中设为,流道基板具有流道形成基板10、连通板15、喷嘴板20、可塑性基板49、壳体部件40等,但并未被特别限定于此,流道基板可以为一块基板,此外,也可以为由两块以上的多个基板层压的结构。例如,流道基板既可以包括流道形成基板10和喷嘴板20,也可以不包括连通板15、可塑性基板49和壳体部件40。此外,既可以通过多个流道形成基板10而形成一个压力室12,也可以在流道形成基板10中形成压力室12、第一共用液室101和第二共用液室102。
此外,在上述的各实施方式中,作为使压力室12产生压力变化的能量产生元件,使用薄膜型的压电致动器300进行了说明,但并未被特别限定于此,例如,也能够使用通过粘贴印刷电路基板等的方法而形成的厚膜型的压电致动器、或使压电材料和电极形成材料交替地层压而在轴向上伸缩的纵向振动型的压电致动器等。此外,作为能量产生元件,能够使用在压力室内配置发热元件从而通过由发热元件的发热产生的气泡而从喷嘴喷出液滴的装置、或通过在振动板和电极之间产生静电、并利用静电力使振动板变形而从喷嘴开口喷出液滴的所谓静电式致动器等。
在此,参照图17,对本实施方式的液体喷射装置的一个示例即喷墨式记录装置的一个示例进行说明。另外,图17为表示本发明的喷墨式记录装置的概要结构的图。
如图17所示,在液体喷射装置的一个示例即喷墨式记录装置I中,多个记录头1被搭载于滑架3上。搭载了记录头1的滑架3以轴向移动自如的方式被设置在滑架轴5上,滑架轴5被安装在装置主体4上。在本实施方式中,滑架3的移动方向成为Y方向。
此外,在装置主体4中,设置有作为液体而贮留有油墨的贮留单元即罐2。罐2经由管等供给管2a而与记录头1连接,来自罐2的油墨经由供给管2a而被向记录头1供给。此外,记录头1和罐2经由管等排出管2b而被连接,实施从记录头1被排出的油墨经由排出管2b而返回至罐2的、所谓循环。另外,罐2也可以由多个构成。
而且,通过将驱动电机7的驱动力经由未图示的多个齿轮以及正时带7a而向滑架3传递,从而使搭载了记录头1的滑架3沿着滑架轴5移动。另一方面,在装置主体4上设置有作为输送单元的输送辊8,纸等被喷射介质即记录薄片S通过输送辊8而被输送。另外,对记录薄片S进行输送的输送单元并未限于输送辊8,也可以为带或滚筒等。在本实施方式中,记录薄片S的输送方向成为X方向。
另外,虽然在上述的喷墨式记录装置I中,例示了记录头1被搭载在滑架3上并在主扫描方向上移动的结构,但并未被限定于此,例如,也可以在记录头1被固定、并仅通过使纸等记录薄片S在副扫描方向上移动而实施印刷的、所谓行式记录装置中应用本发明。
另外,在各实施方式中,作为液体喷射头的一个示例,列举了喷墨式记录头,此外,作为液体喷射装置的一个示例,列举了喷墨式记录装置,从而进行了说明,但本发明为广泛地将所有液体喷射头以及液体喷射装置设为对象的发明,当然也能够应用于喷射油墨以外的液体的液体喷射头或液体喷射装置。作为其他的液体喷射头,例如,能够列举出应用于打印机等的图像记录装置中的各种记录头、应用于液晶显示器等的彩色滤波器的制造中的颜色材料喷射头、应用于有机EL(Electro Luminescence,电致发光)显示器、FED(面发光显示器)等的电极形成中的电极材料喷射头、应用于生物芯片制造中的生体有机物喷射头等,也能够应用于具备所涉及的液体喷射头在内的液体喷射装置中。
符号说明
I…喷墨式记录装置(液体喷射装置);1…喷墨式记录头(液体喷射头);2…罐;2a…供给管;2b…排出管;3…滑架;4…装置主体;5…滑架轴;7…驱动电机;7a…正时带;8…输送辊;10…流道形成基板;12…压力室;12A…第一压力室;12B…第二压力室;15…连通板;151…第一连通板;152…第二连通板;16…第一连通部;17…第二连通部;18…第三连通部;19…第四连通部;20…喷嘴板;20a…喷嘴面;21…喷嘴;21a…第一孔;21b…第二孔;21A…第一喷嘴;21B…第二喷嘴;30…保护基板;31…压电致动器保持部;32…贯穿孔;40…壳体部件;41…第一液室部;42…第二液室部;43…导入口;44…排出口;45…连接口;49…可塑性基板;50…振动板;60…第一电极;70…压电体层;80…第二电极;90…引线电极;101…第一共用液室;102…第二共用液室;120…柔性电缆;121…驱动电路;200…单独流道;200A…第一单独流道;200B…第二单独流道;201、201A、201B…第一流道;202、202A、202B…第二流道;203…供给通道;203A…第一供给通道;203B…第二供给通道;204A、204B…第四流道;205A、205B…第五流道;206…第六流道;300…压电致动器(能量产生元件);400…流道基板;491…密封膜;492…固定基板;493…开口部;494…可塑性部;494A…第一可塑性部;494B…第二可塑性部;S…记录薄片。
Claims (12)
1.一种液体喷射头,其特征在于,具备:
流道基板,其包括喷嘴板,并形成有流道;
能量产生元件,其使所述流道的液体产生压力变化,
所述流道包括:
第一共用液室;
第二共用液室;
多个单独流道,其与所述第一共用液室以及所述第二共用液室连通,并供液体从所述第一共用液室向所述第二共用液室流动,
所述单独流道具备:
喷嘴,其与外部连通;
第一流道,其在中途配置有所述喷嘴,并在所述喷嘴板的所述喷嘴所开口的喷嘴面的面内方向即第一方向上被延伸设置;
第二流道,其与所述第一流道连接,并在所述第一方向以外的第二方向上被延伸设置;
第三流道,其与所述第二流道连接,并在所述第二方向以外的第三方向上被延伸设置;
压力室,其被配置于所述第三流道上,并通过所述能量产生元件而产生压力变化,
所述第一流道的截面积小于所述第二流道的截面积。
2.如权利要求1所述的液体喷射头,其特征在于,
所述喷嘴被配置于所述第一流道中的靠近所述第二流道的位置处。
3.如权利要求1或2所述的液体喷射头,其特征在于,
所述单独流道的所述压力室与所述喷嘴之间的流道阻力小于所述喷嘴与所述第二共用液室之间的流道阻力,
所述单独流道的所述压力室与所述喷嘴之间的惯性小于所述喷嘴与所述第二共用液室之间的惯性。
4.如权利要求1所述的液体喷射头,其特征在于,
对所述第一流道中的、成为在该第一流道内流动的液体的最大流速的位置进行连结而得的线最接近于所述喷嘴板的部分,在从所述喷嘴面的垂线方向俯视观察时位于所述喷嘴内。
5.如权利要求1所述的液体喷射头,其特征在于,
在从液体于所述第一流道内流动的方向俯视观察时,所述喷嘴的并排设置方向上的所述第一流道的宽度小于所述喷嘴面的垂线方向上的所述第一流道的高度。
6.如权利要求1所述的液体喷射头,其特征在于,
在从液体在所述第一流道内流动的方向俯视观察时,所述喷嘴的并排设置方向上的所述第一流道的宽度大于所述喷嘴面的垂线方向上的所述第一流道的高度。
7.如权利要求1所述的液体喷射头,其特征在于,
在从液体于所述第一流道内流动的方向俯视观察时,所述喷嘴的并排设置方向上的所述第一流道的宽度小于所述第二流道的宽度。
8.如权利要求1所述的液体喷射头,其特征在于,
所述喷嘴具有内径不同的第一孔和第二孔,所述第一孔和所述第二孔在所述喷嘴板的所述喷嘴面的垂线方向上被并列地形成。
9.如权利要求1所述的液体喷射头,其特征在于,
所述液体的粘度在20mPa·s以上。
10.如权利要求1所述的液体喷射头,其特征在于,
所述喷嘴板的板厚在60μm以上且100μm以下。
11.如权利要求1所述的液体喷射头,其特征在于,
多个所述单独流道中的、在所述喷嘴的并排设置方向上相邻的三个所述单独流道分别与所述第一共用液室以及所述第二共用液室连通,
在所述并排设置方向上相邻的两个所述单独流道中,在液体从所述第一共用液室朝向所述第二共用液室流动的方向上,所述压力室和所述喷嘴的排列顺序不同。
12.一种液体喷射装置,其特征在于,
具备权利要求1~11中任一项所述的液体喷射头。
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