專利名稱：液體噴射頭及具有其的液體噴射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體噴射頭及具有其的液體噴射裝置，特別在適用于使用 高粘度的液體的情況下有用。
背景技術(shù)：
作為液體噴射裝置，有具備噴墨式記錄頭的噴墨式記錄裝置，該噴墨 式記錄頭具備例如利用由壓電元件構(gòu)成的壓力發(fā)生機(jī)構(gòu)產(chǎn)生使液體噴出 的壓力的多個(gè)壓力產(chǎn)生室；從共同的儲(chǔ)藏室向各壓力發(fā)生室單獨(dú)供給墨的 墨供給路；形成在各壓力發(fā)生室，噴出墨滴的噴嘴開(kāi)口。在所述噴墨式記 錄裝置中，對(duì)與對(duì)應(yīng)于印字信號(hào)噴嘴連通的壓力發(fā)生室內(nèi)的墨賦予能量， 從而從噴嘴開(kāi)口使墨滴噴出。以該種噴墨式記錄裝置印刷規(guī)定的文字、圖形等的印刷對(duì)象最近不僅 是以往的紙，遍及塑料、玻璃等多種。然而，以紙等為對(duì)象的以往的墨對(duì) 于塑料等吸墨性低的印刷對(duì)象不十分合適。即，在使用以紙為對(duì)象的墨， 例如在塑料上印刷的情況下，以紙為對(duì)象的墨的粘度(例如，常溫下3.5 (mPa，s)左右)作為在塑料上印刷的墨存在粘度過(guò)低，墨滴附著于印刷 對(duì)象后發(fā)生流動(dòng)的問(wèn)題。因此，在塑料等吸收性小的印刷對(duì)象上進(jìn)行印刷的情況下，使用高粘 度(例如，常溫下IO.O (mPa*s)左右)的墨。以往僅使用高粘度的墨， 噴墨式記錄頭的構(gòu)造自身不進(jìn)行任何變更。即，作為對(duì)該種噴墨式記錄頭 中的對(duì)墨的噴出特性帶來(lái)影響的物理量的墨供給路及噴嘴開(kāi)口的慣性 (inertance)及流路阻抗形成為在墨供給路及噴嘴開(kāi)口中分別帶有大致相 同程度的值的構(gòu)造。而且，作為考察上述的慣性乃至流路阻抗的以往技術(shù)，可舉出專利文 獻(xiàn)1。專利文獻(xiàn)h日本專利特開(kāi)2006-2卯000號(hào)公報(bào)(圖1，
至[2227]段)但是，以現(xiàn)有技術(shù)的噴墨式記錄頭使用高粘度的墨進(jìn)行印刷的情況 下，從噴嘴開(kāi)口噴出的墨滴的量變少，不僅對(duì)印刷品質(zhì)造成不良影響，噴 出后的彎月面(meniscus)舉動(dòng)也返回緩慢，所以產(chǎn)生墨的噴出周期變長(zhǎng) 的問(wèn)題，從而成為阻礙高速印刷的要因。圖24是使用以往技術(shù)的噴墨式記錄頭，使規(guī)定的墨噴出，并模擬此 時(shí)的彎月面舉動(dòng)的情況的特性圖，(a)表示墨的粘度為5.0 (mPa's)的 情況，(b)表示墨的粘度為IO.O (mPa")的情況。同圖中，橫軸為時(shí)間 (us)，縱軸為墨的噴出重量(ng)。而且，此情況的墨的粘度為噴出時(shí) 墨溫度下的粘度。此外，該噴墨式記錄頭的其他的諸元如下。噴嘴開(kāi)口的徑-24um，墨供給路的慣性M產(chǎn)1.5X108 (kg/m4)，噴嘴 開(kāi)口的慣性M2=1.4X108 (kg/m4)，墨供給路的流路阻抗R產(chǎn)2.0X1013 (Pa's/m3)，噴嘴開(kāi)口的流路阻抗R產(chǎn)2.1X1013 (Pa s/m3)。而且，慣性M,、 M2及流路阻抗R,、 R2都為墨的粘度在5.0 (mPa")的情況。參照?qǐng)D24可知，在如圖(a)所示的墨的粘度為5.0 (mPa s)的情 況下，噴出12 (ng)的墨滴，且噴出后的返回足夠快速，但在如圖(b) 所示的墨的粘度為10.0 (mPa's)的情況下，僅能?chē)姵?0 (ng)的墨滴， 噴出后的返回也非常緩慢。而且，此種問(wèn)題不僅噴出墨的噴墨式記錄頭，在噴射墨以外的液體的 液體噴射頭中也同樣存在。特別在用于印刷以外的工業(yè)用途的液體頭中， 噴射高粘度液體的機(jī)會(huì)多，從而上述問(wèn)題顯著化。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)，目的在于提供一種即使在使用高粘度的液 體的情況下，可確保足夠的噴出量，并且噴出后的彎月面舉動(dòng)也良好，能 夠有利于印刷的高速化的液體噴射頭及具有其的液體噴射裝置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的方式的液體噴射頭的特征在于，構(gòu)成為具備壓力發(fā)生室，其經(jīng)由液體供給路供給液體，并形成有噴射所述液體的噴嘴開(kāi)口；壓力發(fā)生機(jī)構(gòu)，其使所述壓力發(fā)生室內(nèi)產(chǎn)生壓力變化，并且當(dāng) 將所述液體供給路的慣性及流路阻抗分別設(shè)為M,、 Rp將所述噴嘴開(kāi)口 的慣性及流路阻抗分別設(shè)為M2、 R2時(shí)，M2〈M,、且R2〉2XR,的關(guān)系成根據(jù)本方式，液體的噴出特性除基于液體供給路的慣性與噴嘴開(kāi)口的 慣性的比率而變化這一周知的知識(shí)以外，進(jìn)而將兩者的流路阻抗形成合適 的關(guān)系，從而確定液體供給路及噴嘴開(kāi)口的構(gòu)造，所以即使在使用高粘度 的液體的情況下，仍能夠形成可確保液體的噴出量，并且噴出后的彎月面 的返回也良好的液體噴射頭。其結(jié)果，能夠良好地保持使用高粘度液體的 情況下的印刷的印刷品質(zhì)，并有利于印刷的高速化。此處，上述液體噴射頭更適用于使用液體的粘度為8.0 (mPa s)以 上的情況。在此情況下，能夠在表面平滑且沒(méi)有吸收性的塑料上進(jìn)行期望 的良好的印刷。特別地期望所述液體的粘度在8.0 (mP"s)以上、且在 20.0 (mPa")以下。因?yàn)樵诖饲闆r下，能夠形成可確保足夠的液體噴出 量，并且噴出后的彎月面的返回也良好的液體噴射頭。此外，所述流路阻 抗R,、 R2的關(guān)系期望為3XR,^R2^20XR,。同樣地，能夠形成可確保足夠的液體噴出量，并且噴出后的彎月面的返回也良好的液體噴射頭。進(jìn)而，上述液體噴射頭將所述液體供給路的剖面積設(shè)為Sp所述噴嘴 開(kāi)口的液體噴出口的剖面積設(shè)為S2時(shí)，優(yōu)選構(gòu)成為S2〈S!的關(guān)系成立。 在此情況下，能夠?qū)⑺鰬T性M卜M2及流路阻抗Rp R2容易地形成如上 述規(guī)定的關(guān)系。本發(fā)明的其他的方式為具備如上述的各液體噴射頭的液體噴射裝置。 根據(jù)本方式，特別有用于作為在表面平滑且沒(méi)有吸收性的塑料等上進(jìn) 行期望的印刷的印刷裝置。


圖1是實(shí)施方式所述的記錄頭的剖面圖。圖2是表示圖1所示的記錄頭的各部分的尺寸的說(shuō)明圖。圖3是表示慣性及流路阻抗的求得方法的說(shuō)明圖。圖4是圖1的壓電元件單元的立體圖。 圖5是圖1的壓電元件單元的俯視圖及剖面圖。 圖6是表示上述實(shí)施方式所述的記錄頭的墨噴出特性的圖表。 圖7是表示其他的實(shí)施方式所述的記錄頭的墨噴出特性的圖表。 圖8是表示其他的實(shí)施方式所述的記錄頭的墨噴出特性的圖表。 圖9是表示其他的實(shí)施方式所述的記錄頭的墨噴出特性的圖表。 圖10是表示其他的實(shí)施方式所述的記錄頭的墨噴出特性的圖表。 圖11是表示其他的實(shí)施方式所述的記錄頭的墨噴出特性的圖表。 圖12是表示驅(qū)動(dòng)波形的一例的波形圖。 圖13是表示驅(qū)動(dòng)波形的其他的例子的波形圖。 圖14是表示其他的實(shí)施方式所述的記錄頭的墨噴出特性的圖表。 圖15是表示其他的實(shí)施方式所述的記錄頭的墨噴出特性的圖表。 圖16是表示其他的實(shí)施方式所述的記錄頭的墨噴出特性的圖表。 圖17是表示其他的實(shí)施方式所述的記錄頭的墨噴出特性的圖表。 圖18是表示其他的實(shí)施方式所述的記錄頭的墨噴出特性的圖表。 圖19是表示其他的實(shí)施方式所述的記錄頭的墨噴出特性的圖表。 圖20是表示其他的實(shí)施方式所述的記錄頭的墨噴出特性的圖表。 圖21是表示其他的實(shí)施方式所述的記錄頭的墨噴出特性的圖表。 圖22是表示其他的實(shí)施方式所述的記錄頭的墨噴出特性的圖表。 圖23是表示搭載圖1所示的記錄頭的記錄裝置的示意圖。 圖24是表示以往技術(shù)所述的記錄頭的墨噴出特性的圖表。 圖中，IO —壓電元件單元；11—壓電元件；13 —壓電元件形成部件； 14一固定基板；15 —壓電材料層；16 —單獨(dú)內(nèi)部電極；17 —共通內(nèi)部電極； 21 —電極非形成部；22 —單獨(dú)外部電極；23 —共通外部電極；30 —配線基 板；31—驅(qū)動(dòng)IC; 33 —連接配線；50 —流路形成基板；52 —壓力發(fā)生室； 53 —儲(chǔ)藏室；54—墨供給路；55 —振動(dòng)板；56—噴嘴開(kāi)口。具體實(shí)施方式

以下，基于附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。 <第一實(shí)施方式> -圖1 (a)是作為本發(fā)明的實(shí)施方式所述的液體噴射頭的一例的噴墨式 記錄頭的壓力發(fā)生室的短邊方向的剖面圖，圖1 (b)是作為液體噴射頭的 一例的噴墨式記錄頭的壓力發(fā)生室的長(zhǎng)度方向剖面圖。如兩圖所示，流路 形成基板50由硅單結(jié)晶基板構(gòu)成，在一面?zhèn)鹊谋韺硬糠?，沿其寬度方?(短邊方向)并列設(shè)置由多個(gè)間隔壁51形成的壓力發(fā)生室52。此外，在 各壓力發(fā)生室52的長(zhǎng)邊方向一端部側(cè)，經(jīng)由作為液體供給路一種的墨供 給路54，連通用于向各壓力發(fā)生室52供給作為液體的一種的墨的儲(chǔ)藏室53。 此外，流路形成基板50的壓力發(fā)生室52的開(kāi)口面?zhèn)扔烧駝?dòng)板55密 封，另一面?zhèn)冉?jīng)由粘接劑或熱熔敷薄膜連接穿透設(shè)置有噴嘴開(kāi)口的噴嘴板 57。在振動(dòng)板55上固定有具有與未圖示的多個(gè)墨盒連接的墨供給路的頭 箱58，且在該頭箱58中，壓電元件單元10被高精度地定位固定。g卩，頭 箱58設(shè)有貫通的收容部58a，在該收容部58a的一側(cè)的內(nèi)面上固定有壓電 元件單元10，且各壓電元件11的前端抵接于設(shè)置在對(duì)應(yīng)于振動(dòng)板55上的 各壓力發(fā)生室52的區(qū)域上的各島部59。在所述噴墨式記錄頭中，通過(guò)伴隨驅(qū)動(dòng)信號(hào)的供給的壓電元件11的 變位，經(jīng)由振動(dòng)板55，在壓力發(fā)生室上產(chǎn)生壓力變動(dòng)，并利用該壓力變動(dòng)， 使填充在壓力發(fā)生室52內(nèi)的墨從噴嘴開(kāi)口 56噴出。此處，墨被從儲(chǔ)藏室 53經(jīng)由各墨供給路54向各壓力發(fā)生室52供給。并且，此時(shí)的墨的噴出特 性由墨供給路54及噴嘴開(kāi)口 56的慣性及流路阻抗規(guī)定。在本方式中，將墨供給路54及噴嘴開(kāi)口 56的慣性分別設(shè)為M,、 M2， 并將墨供給路54及噴嘴開(kāi)口 56的流路阻抗分別設(shè)為R,、 R2時(shí)，構(gòu)成為 使M2<M,，且R2〉2R!的關(guān)系成立。此外，使用時(shí)的墨的粘度使用8.0 (mPa*s)，更優(yōu)選IO.O (mPa*s)以上的高粘度的墨。此外墨供給路54 及噴嘴開(kāi)口 56等尺寸如圖2所示。此處，圖2 (a)是提取表示墨供給路54、 壓力發(fā)生室52及噴嘴開(kāi)口 56部分的示意圖，圖2 (b)是放大表示噴 嘴開(kāi)口56部分的剖面圖。如圖2(a)所示，墨供給路54的長(zhǎng)度600um， 寬度55um，高度80ym。此外，壓力發(fā)生室52的長(zhǎng)度1000 u m。噴嘴 如圖2 (b)所示，具有朝向前端逐漸變小的80um的錐部，并與該錐部 的前端連接地形成圓筒形狀的噴嘴開(kāi)口 56。該噴嘴開(kāi)口的徑為25um。.此外，所述噴嘴開(kāi)口 56部分的高度為20um，所述圓筒形狀部分與錐部總 計(jì)的噴嘴部的厚度為80um。此處，說(shuō)明代表性的慣性及流路阻抗的求得方法。如圖3 (a)所示， 在流路為中空長(zhǎng)方體的情況下，其慣性M (pl/wh)，流路阻抗R長(zhǎng)= (12pl/wh3)。此外，如圖3 (b)所示，在流路為圓筒體的情況下，其慣 性M^ (pl/;ur2)，流路阻抗R圓- (8^1/兀4)。而且，上式中，u為墨的粘 度，P為墨的密度。從而，墨供給路54的形狀能夠以中空長(zhǎng)方體近似的情況下，可利用 求所述慣性M《及流路阻抗Re的式子，求其慣性M,及流路阻抗Rp此 外，噴嘴開(kāi)口 56的形狀能以圓筒狀近似的情況下，可利用求所述慣性M ②及流路阻抗R^的式子，求其慣性M2及流路阻抗R2。而且，即使在不能 進(jìn)行此種近似的情況下，也能夠利用積分以同樣的運(yùn)算求期望的慣性M,、 M2及流路阻抗R^ R2。而且，如上述的規(guī)定的關(guān)系，在將墨供給路54的流路剖面積設(shè)為Sl， 噴嘴開(kāi)口 56的墨噴出口的流路剖面積設(shè)為S2時(shí)，可通過(guò)構(gòu)成為S2<S1 的關(guān)系成立而容易地實(shí)現(xiàn)。圖4是提取表示壓電元件單元的立體圖，圖5是圖4的俯視圖及其 A-A線剖面圖。此處，對(duì)于壓電元件單元IO，進(jìn)一步追加圖4及圖5詳細(xì) 地說(shuō)明。如圖4及圖5所示，該壓電元件單元10具有壓電元件形成部件13， 其具有多個(gè)壓電元件11在其寬度方向上并列設(shè)置的列12;固定基板14， 其以壓電元件形成部件13的前端部(一端部)側(cè)為自由端的方式，接合 其基端部(另一端部)。此處，壓電元件形成部件13通過(guò)將壓電材料層15、 構(gòu)成壓電元件11的兩個(gè)極的內(nèi)部電極，即構(gòu)成與鄰接的壓電元件11電獨(dú) 立的單獨(dú)內(nèi)部電極16、和構(gòu)成與鄰接的壓電元件11電共通的共通電極的 共通內(nèi)部電極17交互地包夾疊層而形成。此外，在壓電元件形成部件13上，例如由鋼絲鋸(wire saw)等形 成多個(gè)狹縫18，其前端部側(cè)被切分為梳齒狀，從而形成壓電元件11的列 12。而且，在壓電元件11的列12的兩外側(cè)，設(shè)有比各壓電元件11更寬 的寬度的定位部19。該定位部19將壓電元件單元IO嵌入噴墨式記錄頭時(shí)，用于高精度地定位壓電元件單元10。此處，構(gòu)成為各壓電元件11的單獨(dú)電極的單獨(dú)內(nèi)部電極16基本上遍 及壓電元件形成部件13的大致整面地設(shè)置，但在與固定基板14的端面附 近相對(duì)的區(qū)域處分離為前端部側(cè)和基端部側(cè)。另一方面，構(gòu)成共通電極的 共通內(nèi)部電極17也基本上遍及壓電元件形成部件13的整面地設(shè)置，但與 單獨(dú)內(nèi)部電極16同樣地在壓電元件11的前端部附近分離。即，壓電元件 11與固定基板接合的區(qū)域成為不參與振動(dòng)的非活性區(qū)域，但對(duì)構(gòu)成壓電元 件11的單獨(dú)內(nèi)部電極16及共通內(nèi)部電極17間施加電壓時(shí)，僅未與固定 基板14接合的前端部側(cè)的區(qū)域振動(dòng)。此外，在壓電元件形成部件13的外表面形成與單獨(dú)內(nèi)部電極16及共 通內(nèi)部電極17連接的外部電極20。此外，在壓電元件形成部件13的至少 與壓電元件11的列12對(duì)應(yīng)的區(qū)域的基端部側(cè)，存在不存在外部電極20 的電極非形成部21。并且，多個(gè)狹縫18形成為到達(dá)與該電極非形成部21相對(duì)的區(qū)域的長(zhǎng) 度，且外部電極20被該狹縫18及電極非形成部21分離，構(gòu)成為與鄰接 的壓電元件11電獨(dú)立的單獨(dú)外部電極22，和與鄰接的壓電元件電共通的 共通外部電極23。具體地，外部電極20分離為與各壓電元件11相對(duì)的部分和與定位部 19相對(duì)的部分，與各壓電元件11相對(duì)的區(qū)域的外部電極20在壓電元件形 成部件13的前端部構(gòu)成與構(gòu)成壓電元件11的單獨(dú)電極的單獨(dú)內(nèi)部電極16 電連接的單獨(dú)外部電極22。另一方面，設(shè)置于壓電元件11的列12的兩側(cè) 的定位部19上的外部電極20在壓電元件形成部件13的基端部側(cè)的端面 處構(gòu)成與構(gòu)成各壓電元件ll的共通電極的共通內(nèi)部電極17連接的共通外 部電極23。艮P，在壓電元件單元10中，在壓電元件形成部件13與固定基板14 接合的部分的相反側(cè)的面上，并列設(shè)置單獨(dú)外部電極22，并且在單獨(dú)外部 電極22的并列設(shè)置方向兩側(cè)、與定位部19相對(duì)的區(qū)域存在共通外部電極 23。由此，能夠比較容易地連接壓電元件單元10與后述的配線基板，且 能夠?qū)崿F(xiàn)壓電元件單元10的小型化。此種壓電元件單元10如圖1所示，固定基板14的與固定壓電元件形成部件13的面相反側(cè)的面固定于頭箱58的收容部58a。并且，在壓電元 件單元IO上連接供給用于驅(qū)動(dòng)各壓電元件11的信號(hào)的薄膜狀的配線基板 30。配線基板30具有與壓電元件11的單獨(dú)外部電極22和共通外部電極 23連接的連接配線33。供給驅(qū)動(dòng)各壓電元件11的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)IC31 安裝在配線基板30上。作為配線基板30可適宜地適用例如TAB帶等柔 性線路板(TCP, Tape Carrier Package)等。即，配線基板30能夠構(gòu)成為， 在聚酰亞胺等基膜32的表面上以銅箔等形成規(guī)定圖案的導(dǎo)電層，并通過(guò) 電鍍導(dǎo)電層形成連接配線33后，以抗蝕劑等絕緣膜34覆蓋連接配線33 的除與壓電元件11及后述的端子部連接的區(qū)域及連接驅(qū)動(dòng)IC31的端子的 區(qū)域以外的區(qū)域。此處，驅(qū)動(dòng)IC31安裝在配線基板30后，由覆蓋連接配 線33的絕緣膜34覆蓋。所述配線基板30如下地配置，即驅(qū)動(dòng)IC31為與固定基板14相對(duì) 的面?zhèn)?，且?qū)動(dòng)IC31在配線基板30的寬度方向的中央?yún)^(qū)域。并且，連接 配線33的一端部與壓電元件11的固定于固定基板14的端部側(cè)的單獨(dú)外 部電極22及共通外部電極23經(jīng)由金屬層35電連接，該金屬層35例如在 連接配線33的表面及單獨(dú)外部電極22及共通外部電極23的表面形成錫 (Sn)-鉍(Bi)合金等金屬后，在使兩者抵接的狀態(tài)下加熱而形成。此外，配線基板30的連接配線33的與壓電元件11連接的一端部相 反側(cè)的另一端部被彎曲地連接于設(shè)置在與頭箱58的振動(dòng)板55相反側(cè)的面 上的輸入配線基板60的輸入配線61的端子部61a。此處，設(shè)置于頭箱58的輸入配線基板60是用于從外部向驅(qū)動(dòng)IC31 及壓電元件11供給驅(qū)動(dòng)電壓及印刷信號(hào)等。并且，此種輸入配線基板60 因?yàn)樵O(shè)置在頭箱58的振動(dòng)板55的相反側(cè)的面上，所以與輸入配線基板60 的輸入配線61的端子部61a連接的部分被彎曲成大約90度，連接配線33 的端部連接于端子部61a。并且，連接配線33和端子部61a經(jīng)由金屬層 36電連接，該金屬層例如通過(guò)在輸入配線61的端子部61a的表面上形成 錫-磷銅合金等金屬后，在使兩者抵接的狀態(tài)下加熱而形成。此外，配線基 板30經(jīng)由紫外線硬化型粘接劑(UV粘接劑)40、 41、 42粘接在固定基 板14上。在所述噴墨式記錄頭中，經(jīng)由與墨盒連通的墨供給路向儲(chǔ)藏室53供 給墨，并經(jīng)由墨供給路54分配到各壓力發(fā)生室52。此時(shí)，如果通過(guò)向壓 電元件11施加電壓使壓電元件11收縮，則振動(dòng)板55與壓電元件11被同 時(shí)提起，壓力發(fā)生室52的容積擴(kuò)大，從而墨被引入壓力發(fā)生室52內(nèi)。并 且，至噴嘴開(kāi)口 56為止用墨充滿內(nèi)部后，當(dāng)根據(jù)來(lái)自驅(qū)動(dòng)IC31的記錄信 號(hào)，解除施加在壓電元件ll上的電壓時(shí)，壓電元件ll伸張，返回到原來(lái) 的狀態(tài)。由此，振動(dòng)板55也變位返回到原來(lái)的狀態(tài)，因此壓力發(fā)生室52 收縮，內(nèi)部壓力升高，從噴嘴開(kāi)口56噴出墨滴。在本方式中，支配此時(shí)的墨的噴出特性的墨供給路54、噴嘴開(kāi)口 56 的慣性M,、 M2及流路阻抗R。 R2構(gòu)成為如上述的關(guān)系，所以在使用高粘 度的墨的情況下，能夠得到良好的噴出特性。圖6是使用本方式所述噴墨式記錄頭噴出高粘度(粘度10.0(mPa s)) 的墨，模擬此時(shí)的彎月面舉動(dòng)的情況下的與圖24 (b)對(duì)應(yīng)的特性圖。同 圖中，橫軸為時(shí)間(us)，縱軸為墨的噴出重量(ng)。此外，該噴墨式記錄頭的其他諸元如下。噴嘴開(kāi)口 56的徑-24um，墨供給路54的慣性M產(chǎn)1.9X 108 (kg/m4)， 噴嘴開(kāi)口 56的慣性M尸1.4Xl()S(kg/m"，墨供給路54的流路阻抗R產(chǎn)0.69 X1013 (Pa's/m3)，噴嘴開(kāi)口 56的流路阻抗R2-4.3X1013 (Pa s/m3)。而且，M2 (=1.4X108 (kg/m4)) 〈Mi (=1.9X108 (kg/m4))及112 (=4.3 X1013 (Pa.s/m3)) 〉2XR, (=2X0.69X 1013 (Pa s/m3))的關(guān)系成立。 同時(shí)，3XR^R^20XR,的關(guān)系也成立參照?qǐng)D6可知，即使粘度在IO.O (mPa's)的情況下，噴出12 (ng) 的墨滴，且噴出后的返回也十分快速。<關(guān)于液體噴射頭的其他的實(shí)施方式>本方式所述的液體噴射頭是與圖1所示的上述實(shí)施方式相同的噴墨式 記錄頭，但各諸元不同。S卩，本實(shí)施方式所述的噴墨式記錄頭的噴嘴開(kāi)口 56的徑-25um，墨供給路54的慣性M產(chǎn)2.0X 108 (kg/m4)，噴嘴開(kāi)口 56 的慣性M產(chǎn)1,5X108 (kg/m4)，墨供給路54的流路阻抗R^1.5X1013 (Pa s/m3)，噴嘴開(kāi)口 56的流路阻抗R2=6.8X 1013 (Pa s/m3)。而且， M2 (-1.5X108 (kg/m4)) <M, (=2.0X108 (kg/m4))及R2 X8X1013(Pa*s/m3)) >2& (=2X1.5X1013 (Pa*s/m3))的關(guān)系成立。同時(shí)，3 XR,〈R2〈20XR,的關(guān)系也成立。并且，在本方式所述的噴墨式記錄頭中， (R2/R,) N5。圖7~圖11是本方式的噴墨式記錄頭中分別改變墨的粘度及驅(qū)動(dòng)波形 的情況下的墨的噴出特性的與圖6相同的特性圖。此處，驅(qū)動(dòng)波形使用圖 12所示的驅(qū)動(dòng)波形和圖13所示的驅(qū)動(dòng)波形兩種。圖12所示的驅(qū)動(dòng)波形I 是對(duì)將最大電壓的30%的電壓作為初始值施加的壓電元件11 (參照?qǐng)D1)， 在規(guī)定的各期間(依次為2.0lis、 2.5 w s、 2.5 us、 3.0 Us、 3.0 us)施加 規(guī)定的電壓。圖13所示的驅(qū)動(dòng)波形II對(duì)將最大電壓的10%的電壓作為初 始值施加的壓電元件11 (參照?qǐng)DO，在規(guī)定的各期間(依次為2.0us、 2.0ys、 2.0lis、 3.0ys、 3.0us)施加規(guī)定的電壓。此處，驅(qū)動(dòng)波形II從 初始值至最大電壓的差大于驅(qū)動(dòng)電壓I，所以能夠與該量相應(yīng)地使壓電元 件11變形增大，使壓力發(fā)生室52 (參照?qǐng)D1)膨脹。其結(jié)果，施加驅(qū)動(dòng) 波形II的情況更加平滑地進(jìn)行墨的供給。此處，圖7 圖9為施加驅(qū)動(dòng)波形I，并且分別使用粘度8.0(mPa")、 10.0 (mPa's)、 15.0 (mPa，s)的墨的情況的特性圖。圖7的特性表示了， 粘度8.0 (mPa，s)的墨的情況，噴出13 (ng)的墨滴，噴出后產(chǎn)生若干 的隆起，但在實(shí)用上沒(méi)有問(wèn)題的返回特性。圖8的特性表示了，粘度IO.O (mPa's)的墨的情況，噴出12 (ng)的墨滴，噴出后返回十分快速。 即，此情況下的噴出量及返回特性非常良好。圖9的特性表示了粘度15.0 (mPa，s)的情況，噴出11 (ng)的墨滴，噴出后的返回稍微遲緩。圖10是墨的粘度為15.0 (mPa ，s)，但施加驅(qū)動(dòng)波形II的情況的特性 圖。在此情況下，噴出12 (ng)的墨滴，與圖9的情況相比較，噴出后的 返回也能夠足夠快。而且，圖11是本實(shí)施方式中使用粘度為5.0 (mPa's)的墨，以驅(qū)動(dòng)波形I驅(qū)動(dòng)的情況的特性圖。表示了在此情況下，噴出后的隆起變得過(guò)大 (即，彎月面隆起于噴嘴面)，結(jié)果是噴出不穩(wěn)定。圖14是本方式中設(shè)(噴嘴開(kāi)口 56的流路阻抗R2) / (墨供給路54的 流路阻抗R》=3，并使用粘度8.0 (mPa*s)的墨，以驅(qū)動(dòng)波形I驅(qū)動(dòng)的 情況的特性圖。此表示了在滿足R2〉2R,的要件的基礎(chǔ)上，通過(guò)一適宜地選定R2/Ri的比，與圖7所示的使用粘度相同(8.0 (mPa's))的墨的情況 相比較，能夠抑制墨噴出后的隆起。圖15及圖16是本方式中設(shè)(噴嘴開(kāi)口 56的流路阻抗R2) / (墨供給 路54的流路阻抗R,)=20，并使用粘度15.0(mPa 's)(圖15)、20.0(mPa 's) (圖16)的墨，以驅(qū)動(dòng)波形I驅(qū)動(dòng)的情況的特性圖。此也滿足R2〉2R,及 3X^SR2^20XRi的要件。參照?qǐng)D15可知，與R2/Ri以外的條件相同的 圖9所示的特性相比，返回特性的延遲被顯著地改善。B卩，墨越變得高粘 度，越期望增大R2/R,。此外，圖17是設(shè)112/ R尸20，并使用粘度20.0 (mPa's)的墨，以 驅(qū)動(dòng)波形II驅(qū)動(dòng)的情況的特性圖。如同圖所示可知，通過(guò)用驅(qū)動(dòng)電壓的初 始值低的驅(qū)動(dòng)波形II來(lái)驅(qū)動(dòng)，與僅驅(qū)動(dòng)波形I不同的圖16的情況相比較， 噴出后的返回特性被顯著改善。即，墨越變得高粘度，越期望以驅(qū)動(dòng)波形 II來(lái)驅(qū)動(dòng)。圖18~圖21用于與本方式所述的噴墨式記錄頭的噴出特性比較的、表 示設(shè)R2/R產(chǎn)1的以往構(gòu)造的噴墨式記錄頭的噴出特性的圖，并施加驅(qū)動(dòng)波 形I，分別使用粘度為8,0 (mPa s)、 10.0 (mPa s)、 15,0 (mPa s)、 20.0 (mPa*S)的墨的情況的特性圖。參照這些圖顯示出，除粘度為8.0 (mPa，s)的情況，當(dāng)使用其以上的高粘度的墨時(shí)，噴出后的返回遲緩， 該傾向在變得高粘度時(shí)，變得更加顯著。但即使在以R2/R產(chǎn)1的噴墨式記 錄頭，使用粘度IO.O (mPa's)的墨的情況下，如果使用驅(qū)動(dòng)波形II，如 圖22所示，返回特性被改善到實(shí)用上沒(méi)有問(wèn)題的程度。但是，如果粘度 在15 (mPa，s)以上，則無(wú)法得到實(shí)用上沒(méi)有問(wèn)題的返回特性。從以上的模擬結(jié)果可知，根據(jù)本方式，即使是高粘度的墨，仍能夠容 易地調(diào)整以確實(shí)地得到良好的返回特性。從而，在由于使用時(shí)的外部氣溫 導(dǎo)致粘度增減的情況下，仍能夠得到穩(wěn)定的噴出特性。與此相反，即使在 以往構(gòu)造(R2/R產(chǎn)l)的情況、粘度為8.0左右，利用其他的條件也有得到 足夠的返回特性的情況，但如果綜合考慮使用環(huán)境的溫度等使粘度變動(dòng)的 要素，可追隨的溫度變化的幅度變窄，因此噴出特性變得不穩(wěn)定。結(jié)果， 在使用高粘度的墨的情況下，與以往相比，本方式的噴墨式記錄一能夠得 到更穩(wěn)定的噴出特性，并能夠確實(shí)地有助于印刷的高速化。 ^<關(guān)于液體噴射頭的其他的實(shí)施方式>以上，說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但當(dāng)然本發(fā)明并不限定于此。例如， 上述實(shí)施方式所述的噴墨式記錄頭為具有使壓電材料和電極材料交互地 疊層，從而使其在軸向伸縮的縱振動(dòng)型促動(dòng)器的頭，但作為使壓力發(fā)生室 產(chǎn)生壓力變化的壓力發(fā)生機(jī)構(gòu)也同樣適用于具有薄膜型的促動(dòng)器的壓電元件的頭，和具有通過(guò)貼合生片(green sheet)等方法形成的厚膜型的促 動(dòng)器的壓電元件的頭頂?shù)?。此外，作為壓力發(fā)生機(jī)構(gòu)，也能夠適用于，在 壓力發(fā)生室內(nèi)配置發(fā)熱元件，從而利用發(fā)熱元件的發(fā)熱產(chǎn)生的氣泡，從噴 嘴開(kāi)口使液滴噴出的所謂氣泡式促動(dòng)器，或使振動(dòng)板與電極之間產(chǎn)生靜 電，利用靜電力使振動(dòng)板變形，從而從噴嘴開(kāi)口噴出液滴的所謂靜電式促 動(dòng)器等。主要是只要從液體供給路向壓力發(fā)生室供給液體，并利用在壓力 發(fā)生室上產(chǎn)生的壓力，經(jīng)由噴嘴開(kāi)口噴出液滴的裝置即可。在此情況下， 無(wú)論哪種形式，都得到與圖l所示相同的液體噴出特性。此外，本發(fā)明以廣義的液體噴射頭整體為對(duì)象，當(dāng)然也能夠適用于噴 射墨以外的液體的液體噴射頭。作為其他的液體噴射頭，舉例如，用于打 印機(jī)等圖像記錄裝置中的各種記錄頭、用于液晶顯示器等濾色器的色材噴 射頭、用于有機(jī)EL顯示器、FED (電場(chǎng)發(fā)射顯示器)等電極形成的電極 材料噴射頭、用于生物芯片(chip)制造的生體有機(jī)物噴射頭等。<具有上述實(shí)施方式的液體噴射頭的液體噴射式記錄裝置>上述實(shí)施方式所述的噴墨式記錄頭構(gòu)成具備與墨盒等連通的墨流路 的記錄頭單元的一部分，搭載在噴墨式記錄裝置上。圖23是表示其噴墨 式記錄裝置的一例的示意圖。如同圖所示，具有上述實(shí)施方式所述的噴墨 式記錄頭的記錄頭單元1A及1B可裝卸地設(shè)置于構(gòu)成墨供給機(jī)構(gòu)的墨盒 2A及2B，且搭載該記錄頭單元1A及1B的滑架3沿軸向移動(dòng)自如地設(shè)置 在安裝在裝置主體4上的滑架軸5。該記錄頭單元1A及1B例如分別為噴 出黑墨組成物和彩色墨組成物。并且，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)6的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由未圖示的多個(gè)齒輪及同步帶7傳遞 給滑架3，由此搭載記錄頭單元1A及1B的滑架3沿滑架軸5移動(dòng)。另一 方面，在裝置主體4上沿滑架軸5設(shè)有壓板8，作為通過(guò)未圖示的給紙輥 等給紙的紙等記錄介質(zhì)的記錄片材S巻掛在壓板8上輸送。
權(quán)利要求
1.一種液體噴射頭，其特征在于，構(gòu)成為具備壓力發(fā)生室，其經(jīng)由液體供給路供給液體，并形成有噴射所述液體的噴嘴開(kāi)口；壓力發(fā)生機(jī)構(gòu)，其使所述壓力發(fā)生室內(nèi)產(chǎn)生壓力變化，并且當(dāng)將所述液體供給路的慣性及流路阻抗分別設(shè)為M1、R1，將所述噴嘴開(kāi)口的慣性及流路阻抗分別設(shè)為M2、R2時(shí)，M2＜M1、且R2＞2R1的關(guān)系成立。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液體噴射頭，其特征在于， 所述液體的粘度在8.0 (mPa s)以上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液體噴射頭，其特征在于， 所述液體的粘度在8.0 (mPa's)以上、且在20.0 (mPa s)以下。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液體噴射頭，其特征在于， 所述流路阻抗R!、 R2的關(guān)系為3R^R2^20Ri。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液體噴射頭，其特征在于， 當(dāng)將所述液體供給路的剖面積設(shè)為Sp所述噴嘴開(kāi)口的液體噴出口的剖面積設(shè)為S2時(shí)，構(gòu)成為S2〈Si的關(guān)系成立。
6. —種液體噴射裝置，其特征在于， 具備權(quán)利要求1或2所述的液體噴射頭。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液體噴射頭，其即使在使用高粘度的液體的情況下，作為能夠確保足夠的噴出量，并且噴出后的彎月面舉動(dòng)也良好的液體噴射頭有利于印刷的高速化。該液體噴射頭具備壓力發(fā)生室(52)，其經(jīng)由液體供給路(54)供給液體，并形成有噴射所述液體的噴嘴開(kāi)口(56)；壓電元件(11)，其使所述壓力發(fā)生室(52)內(nèi)產(chǎn)生壓力變化，當(dāng)將所述液體供給路(54)的慣性及流路阻抗分別設(shè)為M₁、R₁，將所述噴嘴開(kāi)口(56)的慣性及流路阻抗分別設(shè)為M₂、R₂時(shí)，構(gòu)成為M₂＜M₁、且R₂＞2R₁的關(guān)系成立。
文檔編號(hào)B41J2/14GK101219600SQ200810002
公開(kāi)日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月12日
發(fā)明者張俊華 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社