液体喷射头以及液体喷射装置的制作方法

专利名称：液体喷射头以及液体喷射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷墨式记录头等液体喷射头以及液体喷射装置，特别涉及 具有排列设置喷嘴开口而成的多个喷嘴组和与喷嘴开口连通的压力产生 室且通过使压力产生室产生压力变动而使液体从与该压力产生室对应的 喷嘴开口喷射出来的液体喷射头、以及具备该喷射头的液体喷射装置。
背景技术：
液体喷射装置是具备可以喷射液体的液体喷射头且从该液体喷射头 喷射各种液体的装置。作为该液体喷射装置的代表性装置，例如可以举出 具有作为液体喷射头的喷墨式记录头(以下简称为记录头)且从记录头的 喷嘴开口将液状体的墨液以墨液滴的形式喷射，弹落在记录纸等记录介质 (喷射对象物)上后形成点、由此进行记录的喷墨式打印机等图像记录装 置。另外，近年来，不仅将液体喷射装置用于该图像记录装置，还用于液 晶显示器等的滤色器的制造装置等各种制造装置。上述喷墨式打印机(以下简称为打印机)中的墨液滴的喷射，是从含 有一系列的多个喷射脉冲的驱动信号中选择性地将喷射脉冲施加给压力 产生单元(例如压电振子(电气机械变换元件)或发热元件(电一热变换 元件))，对其进行驱动，由此使压力产生室内的墨液产生压力变动，通过 控制该压力变动而进行的(例如，参照专利文献l)。专利文献h特开2002 — 103619号公报不过，正在寻求在该种打印机中以更少的墨液量有效地记录图像等。 特别是在将图像记录在记录纸上的情况下，有可能由于墨液中含有的水分 在记录纸上产生变形(凹凸)，或记录图像产生渗洇，所以优选使弹落在 记录纸上的墨液的总量尽可能地少。另外，如果墨盒内的墨液的消耗快， 则需要频繁更换墨盒，由此在运行成本方面增加用户的负担，另外，从环 境保护的观点出发也存在问题。

发明内容
本发明正是鉴于上述情况而完成的发明，其目的在于提供一种能以更 少的液体量并用墨点有效掩埋喷射对象物上的区域的液体喷射装置。
本发明的液滴喷射头是为了实现上述目的而提出的发明，是具有多个 喷嘴组且具备用于从构成喷嘴组的各喷嘴开口喷射出液体的压力产生室 的液体喷射头，其特征在于，
形成厚度比喷嘴形成构件的厚度薄的凹状部，在该凹状部形成喷嘴开
□，
以同一喷嘴组内的多个喷嘴开口的组为喷嘴套组，该喷嘴套组配设成 与每个压力产生室对应，
各喷嘴套组配置成在喷嘴套组列设置方向相对偏移的状态。 通过该构成，以同一喷嘴组内的多个喷嘴开口的组为喷嘴套组，将该 喷嘴套组排列设置成与每个压力产生室对应，所以能通过一次的喷射动作 同时从与驱动对象的压力产生室相对应的喷嘴套组的各喷嘴开口喷射液 体，通过从各喷嘴开口喷射的液体，可以以少于以往的液体量用点有效地 掩埋喷射对象物上的规定区域。由此，可以比以往更好地抑制液体的消耗， 其结果，例如可以抑制由水分导致的记录纸的变形或记录图像的渗洇。另 外，由于可以抑制液体的消耗，所以可以有助于运行成本的降低或环境保 护。
另外，以在喷嘴套组列设置方向相对偏移的状态配置相邻喷嘴组中的 一方的喷嘴组的各喷嘴套组和另一方的喷嘴组的各喷嘴套组，所以即便当 由于制造上的状况而无法较小地生成压力产生室在喷嘴套组列设置方向 上的宽度时，即当无法将一个喷嘴组中的喷嘴套组等间隔配置在喷嘴套组 列设置方向上时，光是通过一方的喷嘴组和另一方的喷嘴组使喷射时间不 同，也不会增加头的扫描次数(路径)，而可以在喷嘴套组列设置方向上 以一定的间隔将点排列在一条直线上。其结果，可以有助于记录速度等液 体喷射处理速度的提高。
在上述结构中，可以采用将构成上述喷嘴套组的各喷嘴开口相对于喷 嘴套组列设置方向斜向配置的结构。根据该结构，通过相对于喷嘴套组列设置方向斜向配置构成喷嘴套组 的各喷嘴开口，可以不必从规定的间隔(例如点形成密度的设计值)改变 各喷嘴开口的喷嘴套组列设置方向的配置间隔，扩大同一喷嘴套组内的喷 嘴开口彼此的间隔。由此，可以提高通过冲裁加工形成喷嘴开口时的加工 容易性。另外，通过扩大同一喷嘴套组内的喷嘴开口彼此的间隔，可以抑制由 于喷射的液体彼此邻近导致的不良影响，由此，可以减轻从各喷嘴开口喷 射液体时的液体的飞翔弯曲。进而，如果从同一喷嘴套组内的喷嘴开口喷射液体，2个点相对于喷 嘴套组列设置方向斜向排列，而形成在记录纸等喷射对象物上。由此通过 斜向排列形成点，可以在喷嘴套组列设置方向和与其正交的方向上没有偏 倚地用点覆盖规定区域。在该结构中，可以采用构成上述喷嘴套组的各喷嘴开口的配置方向相对于喷嘴套组列设置方向具有45。的角度的结构。根据该结构，通过将构成喷嘴套组的各喷嘴开口配置成相对于喷嘴套组列设置方向成45°的角度，可以在最小限的空间内最大地扩展喷嘴开 口的间隔。另外，在该结构中，优选一个喷嘴套组和另一个喷嘴套组的偏移量为 喷嘴套组的配置间隔P的1/2。其中，"喷嘴套组的配置间隔"是指从该喷嘴套组的中心至其相邻的 喷嘴套组的中心的距离。另外，在上述结构中，优选以P/n(n:自然数)的间隔配置构成喷嘴 套组的各喷嘴开口。此外，在该结构中，优选n二4。另外，在上述各结构中，可以采用上述凹状部按每个喷嘴套组形成并 含有构成同一喷嘴套组的各喷嘴开口的结构。根据该结构，凹状部的底部的板厚与周围的板厚相比更薄，所以通过 在该凹状部的底部开设喷嘴开口，减轻对在此时的塑性加工中使用的阳模 (冲头)的负载，可以放置阳模的压曲等。另外，凹状部对于构成同一喷 嘴套组的各喷嘴开口是通用的，所以与在每个喷嘴开口形成凹状部的结构相比，加工更容易，另外可以确保冲头的强度。
另外，在上述各结构中，还可以采用按每个喷嘴开口分开形成上述凹 状部的结构。
根据该结拘，通过按每个喷嘴开口分开设置凹状部，从而可以使各喷 嘴开口的周围的形状一致，由此可以减轻从各喷嘴开口喷射的液体的飞翔 弯曲。 '
进而，优选还具有用于使压力产生室内的液体产生压力变动的压力产 生机构，
所述压力产生机构由电气一机械变换元件或电一 热变换元件构成。 另外，本发明的液体喷射装置的特征在于，具备上述任何结构的液体 喷射头。


图1是说明打印机的结构的立体图。
图2是说明记录头的结构的主要部分剖视图。
图3是说明流路单元的结构的分解立体图。
图4是说明打印机的电结构的框图。
图5是说明驱动信号的结构的图。
图6是说明流路形成基板的结构的主要部分俯视图。
图7是图6中的Y—Y线剖视图。
图8是说明各喷嘴组的配置关系的图。
图9 (a)是说明在以往用于形成单位像素的点的结构的示意图，(b) 是说明用于形成本发明中的单位像素的点的结构的示意图。 图IO是表示墨液量和点直径的关系的曲线图。
图11是表示向单位像素喷射的墨液量和该单位像素的墨液的浓度的 关系的图。
图12是说明第二实施方式中流路形成基板的结构的主要部分俯视图。
图13是说明第二实施方式中各喷嘴组的配置关系的图。图14是说明第二实施方式中点的结构的示意图。图中l一打印机，2 —记录头，6—记录纸，16 —喷嘴开口， 20 —压 电振子，24 —驱动信号产生电路，26 —压力产生室，28 —喷嘴板，33 —喷 嘴套组，34 —凹状部，34' —凹状部。具体实施方式

以下，参照

用于实施本发明的最佳实施方式。其中，在以下 描述的实施方式中，作为本发明的优选实施例进行各种限定，但就本发明 的范围而言，在以下的说明中只要没有特别记载限定本发明的主旨，就不 限于这些实施方式。另外，在下面的描述中，作为本发明的液体喷射装置， 例示图l所示的喷墨式打印机(以下简记为打印机)。打印机1安装有作为液体喷射头的一种的记录头2，并且简略构成为 具有可以装卸的方式安装有墨盒3的台架4、配设在记录头2的下方的 台板5、使搭载有记录头2的台架4在记录纸6 (喷射对象物)的纸宽方 向移动的台架移动机构7、在作为与纸宽方向正交的方向的送纸方向输送 记录纸6的送纸结构8等。在这里，纸宽方向是指主扫描方向(头扫描方 向)，送纸方向是指副扫描方向(即与头扫描方向正交的方向)。其中，作 为墨盒3，可以是安装于台架4的类型，或者可以是安装在打印机l的框 体侧并经由墨液供给管提供给记录头2的类型。台架4构成为以由架设在主扫描方向上的导杆9轴支承的状态进行 安装，通过台架移动装置7的工作，沿着导杆9在主扫描方向上移动。台 架4的主扫描方向的位置被线性编码器10检测出来，检测信号作为位置 信息被发送给打印机控制器12 (参照图4)。由此，打印机控制器12可以 根据来自该线性编码器10的位置信息确认台架4(记录头2)的扫描位置， 同时控制由记录头2进行的记录动作(喷射动作)等。另外，在记录头2的移动范围内且比台板5更靠近外侧的位置设定成 为记录头5的扫描起点的初始位置。在该初始位置设置有加盖机构13。 该加盖机构13通过盖构件14来密封记录头2的喷嘴面，防止来自喷嘴开 口 15 (参照图2)的墨液溶剂的蒸发。另外，该加盖机构13用于向密封 状态的喷嘴面施加负压而强制性地从喷嘴开口 15吸引排出墨液的清洗动作。
图2是说明上述记录头2的结构的主要部分剖视图。该记录头2具有 喷头盒16、收纳在该喷头盒16内的执行机构17、与喷头盒16的底面(前 端面)接合的流路单元18等。上述喷头盒16例如是由环氧系树脂制作的， 在其内部形成有用于收纳执行机构17的收纳空部19。执行机构17具有 分界成梳齿状的多个压电振子20 (相当于本发明的压力产生机构，电气 一机械变换元件的一种)、和接合该压电振子20的固定板21。另外，在 执行机构17的各压电振子20上连接有挠性电缆22，通过该挠性电缆22 提供来自驱动信号产生电路24 (参照图4)的驱动信号。
本实施方式的压电振子20是在与电场方向正交的方向上变位的所谓 纵向振动模式的压电振子。如果被供给驱动信号，则在与压电体和电极的 层叠方向正交的方向上变位(伸缩)。另外，各压电振子20以与流路单元 18的压力产生室26的形成间距相同的间距被分界，相对于一个压力产生 室26 (参照图6)对应一个压电振子20。
图3是说明本实施方式的流路单元18的结构的分解立体图。该流路 单元18是通过在压力室形成基板27的一面接合喷嘴板28 (喷嘴形成构 件的一种)，在压力室形成基板27的另一面接合振动板29后进行一体化， 由此来制作的，如图2所示，形成从贮存器30至墨液供给口 31、压力产 生室26、喷嘴连通口32、以及喷嘴开口 15的一系列墨液流路。
上述喷嘴板28是在副扫描方向上列状穿设有多个喷嘴开口 15的金属 制的薄板。在本实施方式中，利用不锈钢制的板材构成该喷嘴板28，设 置喷嘴开口 15的列(喷嘴组)多列，在本实施方式中为2歹U。 1个喷嘴 组例如通过排列设置360个喷嘴开口 15而构成。此外，以同一喷嘴组内 的多个喷嘴开口 15的组、例如在副扫描方向上相邻的2个喷嘴开口 15的 组为喷嘴套组33，各喷嘴套组33分别与压力产生室26 (压力室形成基板 27的空部38) —一对应，在副扫描方向上被配置成180dpi。因此，在本 实施方式中，构成为相对于一个压力产生室26配置1套的喷嘴套组33、 即2个喷嘴开口 15的组。
另外，在本实施方式中，如图6以及图7所示，使喷嘴板28凹下至 厚度方向的中途，按每个喷嘴套组形成有在构成同一喷嘴套组33的各喷嘴开口 15通用的俯视下为椭圆形状的凹状部34 (第二喷嘴)。此外，在该凹状部34的底部分别开设有各喷嘴开口 15。即，凹状部34形成为包 含构成同一喷嘴套组的各喷嘴开口。由于该凹状部34的底部的板厚与周 围的板厚相比更薄，所以在该凹状部34的底部开设喷嘴开口 15，由此可 以减轻对此时的塑性加工中使用的阳模(冲头)的负载，放置阳模的压曲 等。另外，凹状部34在构成同一喷嘴套组33的各喷嘴开口 15是通用的， 所以与在每个喷嘴开口形成凹状部的结构相比，更容易加工，另外，可以 确保用于形成凹状部的冲头的强度。其中，各喷嘴组是以在喷嘴套组列设置方向上相对偏移的状态将一个 喷嘴组的各喷嘴套组33和另一个喷嘴组的各喷嘴套组33配置在喷嘴板 28上。关于这一点如后所述。配置在喷嘴板28和振动板29之间的压力室形成基板27，是被划分 形成有成为墨液流路的部分、具体地说有成为贮存器30的开口部36、成 为墨液供给口 31的槽部37以及成为压力产生室26的空部(压力室空部) 38的板状的构件，在本实施方式中，是通过对作为具有结晶性的基材的 硅晶片实施各向异性蚀刻处理来制作的。上述的空部38是在主扫描方向 上细长的凹状部，构成为 一端借助槽部37与开口部36连通，同时另一 端通过喷嘴连通口 32与喷嘴板28的喷嘴开口 15连通。此外，该空部38 在压力室形成基板27上沿着副扫描方向排列设置有多个。上述振动板29例如是由作为弹性薄膜部40，在不锈钢等金属制的支 撑板39的表面上层叠PPS (聚苯硫醚)树脂膜而得到的复合板材构成的。 在该振动板29上形成有与压电振子20的伸缩驱动对应变形而能使压力产 生室26内的墨液(液体的一种)产生压力变动的振动片部41。该振动片 部41构成为在将连接压电振子20的前端面的部分作为岛部42残留的 状态下利用蚀刻处理将其周围的支撑板39除去而仅仅作为弹性薄膜部 40。另外，在该振动板29上形成有密封压力室形成基板27的开口部36 的一个开口面并对贮存器30的一部分进行划分的柔软(compliance)部 43。关于该柔软部43，通过利用蚀刻加工除去与贮存器30 (开口部36) 对应的区域的支撑板39，而仅作为弹性薄膜部40。此外，该柔软部43是作为对压电振子20的驱动时的贮存器30内的墨液压力变动进行缓和的阻
尼器(damper)发挥功能的。
上述流路单元构成构件即振动板29、压力室形成基板27、以及喷嘴 板28上，以贯通各构件的板厚方向的方式分别开设有能插通定位销的基 准孔44 (44a、 44b、 44c)。此外，各流路单元构成构件通过在各基准孔 44插通定位销来进行相对位置的定位，然后利用粘接剂等进行接合，以 喷嘴板28位于下侧的姿态被喷头盒16固定。
图4是表示打印机的电结构的框图。在本实施方式中的打印机1是由 打印机控制器12与打印引擎45简要构成的。打印机控制器12具有输 入来自主机等外部装置的打印数据的外部接口 (外部I/F) 46、用作暂时 储存各种数据等的工作存储器的RAM47、储存了用于各种数据处理的控 制程序或字形数据以及图解函数等的ROM48、进行各部的控制的控制部 49、产生时钟信号的振荡电路50、产生提供给记录头2的驱动信号的驱 动信号产生电路24、用于将通过按照每个点扩展打印数据而得到的喷射 数据或驱动信号等输入到记录头2的内部接口 (内部I/F) 52。
控制部49除了根据在ROM 48中储存的控制程序进行各部的统合控 制之外，将从外部装置通过外部I/F接收的打印数据变换成在记录头2中 使用的喷射数据(点图形数据)。此外，如果得到能以记录头2的一次主 扫描进行记录的一行量的喷射数据，则控制部49通过内部I/F将由输出 缓冲器收纳的一行量的喷射数据输出到记录头2。
上述打印引擎45具有记录头2、台架移动机构7、送纸机构8以及线 性编码器10。台架移动机构7是由安装记录头2的台架4、和借助牙轮皮 带等使该台架4行进的驱动马达等构成，在主扫描方向使记录头2移动。 送纸机构8是由送纸马达和送纸辊等构成，顺次送出记录纸6并进行副扫 描。另外，线性编码器10将与搭载在台架4上的记录头2的扫描位置相 对应的编码器脉冲作为主扫描方向的位置信息，通过内部I/F输出给控制 部49。
上述的驱动信号产生电路24产生包括多个喷射脉冲(喷射波形)的 一系列驱动信号。该喷射脉冲是能对压电振子20进行伸縮驱动将墨液滴 从喷嘴开口 15喷射出的脉冲，如图5所例示的驱动信号COM在一个记录周期T内包括2个喷射脉冲(第一喷射脉冲Pl、第二喷射脉冲P2)。此外，驱动信号产生电路24在每个记录周期T反复产生该驱动信号COM。这些喷射脉冲P1、 P2都是由相同波形的信号构成的，构成为含有自中间电位VM至最高电位VH以不使墨液滴喷射的程度的恒定梯度使电位上 升的膨胀要素pl、将最高电位VH保持规定时间的膨胀保持要素p2、自 最高电位VH至最低电位CL以陡梯度的形式使电位下降的喷射要素p3、 将最低电位VL保持规定时间的收缩保持要素p4、和自最低电位VL至中 间电位使电位恢复的减振要素p5。如果将这些喷射脉冲P1、 P2提供给压电振子20，每当供给各喷射脉 冲Pl、 P2时，同时将规定量的墨液滴从构成1个喷嘴套组33的2个喷嘴 开口 15射出。在本实施方式中，从一个喷嘴开口 15喷射出的墨液滴的量 被设定成5pl。 g卩，通过将一个喷射脉冲施加给压电振子20，从而一次从 对应的压力产生室26的各喷嘴开口 15喷射出各5pl总计10pl的墨液滴。此外，在利用打印机1在记录纸等记录介质上形成单位像素时，构成为通过使用第一喷射脉冲Pl和第二喷射脉冲P2连续地喷射出墨液滴，从而可以使多个墨液滴在主扫描方向上弹落到记录纸6上。其中，在本实施方式中，单位像素的设计上的分辨率(基本分辨率或者点形成密度的设计值)为纵(副扫描方向)X横(主扫描方向)二360dpiX360dpi (二70pm X70^im)。 S卩，向被设定成该尺寸的区域弹落墨液滴而形成点，通过用该 点掩埋该区域而形成单位像素。接着，对上述打印机1中的记录头2的实施方式进行说明。图6是压 力室形成基板27的主要部分俯视图，图7是流路单元18的Y—Y线剖视 图，图8是说明各喷嘴组的配置关系的图。如图6所示，通过相邻的两个 喷嘴开口 15构成一个喷嘴套组33，构成该喷嘴套组33的各喷嘴开口 15 沿着副扫描方向排列。同一喷嘴组中的各喷嘴套组33如图8所示，例如 以对应于180dpi的规定间距P被配设在副扫描方向上，构成喷嘴套组33 的各喷嘴开口 15以小于规定间距P的P/n (n:自然数)间距进行排列。 在本实施方式中，各喷嘴开口 15以例如720dpi即P/4的间距在副扫描方 向上(喷嘴套组列设置方向)上并列排列。另外，以在喷嘴套组列设置方 向(在本实施方式中为副扫描方向)上相对偏移的状态，配置相邻的喷嘴组中一个喷嘴组A的各喷嘴套组33和另一个喷嘴组B的各喷嘴套组33。 更为具体地说，按照一个喷嘴组A和另一个喷嘴组B的偏移量例如成为 360dpi的方式、即成为同一喷嘴组中的喷嘴套组33的配置间隔P的1/2 的方式，在喷嘴板28上将各喷嘴组配置成交错状。因此，各喷嘴套组33 的各喷嘴开口 15在副扫描方向上观察是以720dpi (P/4)进行排列的。
如果如此构成，即便在出于制造上的状况而无法较小地生成压力产生 室26或压电振子20的副扫描方向的宽度的情况下、即在无法以较小的间 距(高密度)在副扫描方向(喷嘴套组列设置方向)上等间隔地配置一个 喷嘴组中的喷嘴套组33的情况下，光是由一个喷嘴组A和另一个喷嘴组 B使主扫描中的喷射时间不同，不会使扫描次数(路径)增加，可以在副 扫描方向上副扫描方向上以一定的间隔(在本实施方式中为720dpi)将点 排列在一条直线上。其结果，可能有助于提高记录速度。
如图7所示，振动板29的岛部42与执行机构17的压电振子20与压 力产生室26相对喷嘴套组33 —对一设置。构成喷嘴套组33的相邻的喷 嘴开口 15彼此之间，对一个压力产生室26配置一套。与该喷嘴套组33 对应的各压力产生室26彼此之间如图7所示被划分壁54进行了划分。如 此，与各压力产生室26对应配置有成为多个喷嘴开口 15的组的喷嘴套组 33，由此没有必要如以往所示对一个喷嘴开口 15—对一设置压力产生室 26。即，在由相同个数的喷嘴开口 15构成的喷嘴组中，与使压力产生室 和喷嘴开口一一对应的以往的结构相比，可以减少与这些喷嘴开口 15相 对应的压力产生室26的个数(减少一半)。或者，关于喷嘴组，可以在不 增加压电振子20或压力产生室26的个数的情况下，增加喷嘴开口 15的 个数(倍增)。在本实施方式中， 一个喷嘴组是由360个喷嘴开口 15构成 的，与此相对，与这些喷嘴开口 15对应的压力产生室26是由其一半即 180个构成的。由此，与以喷嘴开口 15的个数相同的数量设置压力产生 室26的以往结构相比，可以增厚对各压力产生室26进行划分的划分壁 54。其结果，可以使划分壁54的刚性比以往的结构高，可以防止相邻的 各压力产生室26的由喷射动作产生的压力波的影响。由此，可以防止串 扰，使喷射特性稳定。
此外，如图5所示，在利用上述结构的记录头2通过挠性电缆22向压电振子20提供喷射脉冲时，首先通过膨胀要素pl使压电振子20在元
件长度方向上收缩，岛部42在远离压力产生室26的方向上变位，由此驱 动对象的压力产生室26自与中间电位VM对应的基准容积膨胀至与最高 电位VH对应的膨胀容积。通过该压力产生室26的膨胀，在各压力产生 室26内从贮存器30侧通过墨液供给口 31提供墨液。此外，该压力产生 室26的膨胀状态只能在膨胀保持要素p2的供给期间被维持。
随后，提供喷射要素p3而压电振子20伸长，岛部42向接近压力产 生室26的方向变位。由此，压力产生室26从膨胀容积向与最低电位VL 对应的收縮容积急剧收縮。通过压力产生室26的收縮，对内部的墨液加 压，从与驱动对象压力产生室26对应的喷嘴套组33的各喷嘴开口 15同 时喷射出墨液滴。压力产生室26的收縮状态在收縮保持要素p4的供给期 间被维持，此期间由于墨液滴的喷射而减少的压力产生室26的内压通过 其固有振动而再次上升。与其上升时间一致地提供减振要素p5。通过该 减振要素p5的提供，压力产生室26膨胀恢复至基准容积，压力产生室 26内的墨液压力变动被吸收。
不过，如上所述，本实施方式中的单位像素被设定成360dpiX360dpi。 因此，为了在记录纸上形成单位像素，有必要用点掩埋70pmX7(^m的 整个正方形区域。当利用以往的打印机在记录纸上形成单位像素时，在该 区域形成与上述正方形外接的直径lOOpm左右的点。此外，以往为了形 成该点需要消耗较多量的墨液，所以由于墨液中含有的水分而有可能在记 录纸上产生变形(凹凸)，或者记录图像产生渗洇。另外，由于墨盒内的 墨液的消耗快，所以需要频繁更换墨盒，由此在运行成本方面增加了对用 户的负担，另外，在环境保护的观点方面也存在问题。
鉴于这一点，利用本发明的打印机l，可以以更少的墨液量在记录纸 上更有效地掩埋点。
在这里，图IO是表示墨液量和点直径的关系的曲线图。如该图所示， 可知表示墨液量和点直径的关系的曲线图是非线性的。此外，形成直径为 100pm的点所需要的墨液量为40pl，与此相对，形成上述直径的一半即 504m的点所需要的墨液量不是20pl， 5pl已足够。
本发明的打印机1利用这一点，在一个记录周期T内，首先通过向压电振子20施加第一喷射脉冲Pl，从与驱动对象压力产生室26相对应的
喷嘴套组33的各喷嘴开口 15同时喷射出墨液滴各5pl，如图9 (b)所示， 在副扫描方向上以720dpi排列的状态，在记录纸上形成直径50)im的点， 通过这两个点的组合(点要素dl)掩埋单位像素的一半(主扫描方向的 一半)区域。接着，通过向压电振子20施加第二喷射脉冲P2，同样地从 各喷嘴开口分别喷出液滴，通过在副扫描方向上排列的2个点的组合(点 要素d2)掩埋单位像素剩余的一半区域。目卩，本实施方式中的单位像素 是由5pl的墨液滴形成合计4个点构成。
因此，在该结构中，能够以5plX4=20pl的墨液量形成单位像素。即， 可以以大于以往结构的一半的墨液量形成单位像素。另外，能够以一次的 喷射动作同时形成多个点，在本实施方式中，副扫描方向上的点形成密度 从外观上来看与未应用本发明的以往结构相比为2倍，所以在用点无间隙 地掩埋记录纸6的规定区域的所谓满版记录时，不会导致头的扫描次数 (路径)的增加。
接着，从单位像素的浓度方面验证本发明的效果。
图11是表示向单位像素喷射的墨液量与该单位像素的印字浓度的关 系的图。在该图中，实线的曲线图表示利用本发明的结构(使多个喷嘴与 压力产生室对应的结构)的实验结果，虚线的曲线图表示利用以往结构(使 单一的喷嘴与压力产生室对应的结构)的实验结果。如该图所示可知，利 用以往的结构，显示单位像素的印字浓度的OD (Optical Density)值随着 喷射墨液的增加而大致以线性函数的形式增加，与此相对，在本发明的结 构中，相对于喷射墨液量的增加，OD值以对数函数的形式增加。
即，在直至墨液(点)无间隙地覆盖规定区域的墨液喷射量的范围内， 例如如图11中箭头X所示，关于喷射相同量的墨液时的OD值，本发明 的结构大于以往的结构。另外，如箭头Y所示可知，关于用于得到相同 OD值的墨液的喷射量，与以往的结构相比，本发明的结构只需较少的量 就可以完成。这是因为，与用一滴墨液即点掩埋规定区域相比，用多个点 掩埋需要墨液在更广的范围内扩展，墨液的覆盖面积增大。因此，根据本 发明的结构，可以有效地用墨液掩埋喷射对象物上的规定区域，尤其适合 于通过由墨液的深浅来体现灰度的浓度灰度来形成图像的情况。如此，关于搭载上述的记录头2的打印机1，对以在副扫描方向上相 邻的多个喷嘴开口 15为组的喷嘴套组33而言， 一一对应设置压力产生室
26，所以可以利用一次的喷射动作(喷出动作)同时从与驱动对象压力产 生室26对应的喷嘴套组33的各喷嘴开口 15喷射墨液滴，通过从各喷嘴 开口 15喷射的墨液滴，能以少于以往的墨液量有效地用点掩埋记录纸(喷 射对象物)上的规定区域。由此，可以抑制墨液的消耗，即可以抑制记录 图像等时弹落在记录纸上的墨液的总量，其结果，可以抑制由墨液中含有 的水分导致的记录纸的变形或记录阁像的渗洇。另外，可以抑制墨液的消 耗，所以能有助于运行成本的降低或环境保护。
另外，在本发明中，关于压电振子20，没有必要变更形成间距，可 以直接援用以往结构中的构件，所以非常简便，每个压电振子20的尺寸 也与以前相同，所以变位效率不会降低。
不过，本发明并不限于上述实施方式，可以根据技术方案的范围记载 进行各种变形。
图12是本发明的第二实施方式中压力室形成基板27的主要部分俯视 图。另外，图13是说明本实施方式中各喷嘴组的配置关系的图。
如亂12.所示，本实施方式的结构在通过相邻的2个喷嘴开口 15构成 1个喷嘴套组33这一点上与上述第一实施方式相同，但构成喷嘴套组33 的各喷嘴开口 15的排列与第一实施方式不同。具体而言，在上述第一实 施方式中，构成为沿着喷嘴套组列设置方向(副扫描方向)排列构成喷嘴 套组33的各喷嘴开口 15，与此相对，在本实施方式中，相对于喷嘴套组 列设置方向(副扫描方向)斜向配置构成喷嘴套组33的各喷嘴开口 15。 此外，各喷嘴开口的配置方向相对于喷嘴套组列设置方向具有45°的角 度。即，相对于连接同一喷嘴组中各喷嘴套组33的中心的假想线D1，连 接各喷嘴开口 15的中心的假想线D2与上述D1的夹角成为45。。
如图13所示，同一喷嘴组中的各喷嘴套组33与上述第一实施方式一 样以规定间距P配设在副扫描方向上。另外，构成喷嘴套组33的各喷嘴 开口 15在喷嘴套组列设置方向上的配置间隔成为P/n (n:自然数)。在该 例中，各喷嘴开口 15在喷嘴套组列设置方向上的配置间隔成为720dpi即 P/4。另外，以在喷嘴套组列设置方向上相对偏移的状态，配置相邻的喷嘴组中一个喷嘴组A的各喷嘴套组33和另一个喷嘴组B的各喷嘴套组 33。以一个喷嘴组A与另一个喷嘴组B的偏移量为360dpi的方式，即按 照成为同一喷嘴组中的喷嘴套组33的配置间隔P的1/2的方式，在喷嘴 板28上将各喷嘴组配置成交错状。因此，两喷嘴组的各喷嘴开口 15在副 扫描方向上观察是以720dpi (P/4)进行排列的。
如此，通过相对于喷嘴套组列设置方向(副扫描方向)斜向配置构成 喷嘴套组33的各喷嘴开口 15，从而可以不必变更各喷嘴开口 15的喷嘴 套组列设置方向的配置间隔、即副扫描方向的记录密度(基本析像度)， 而扩大同一喷嘴套组33内的喷嘴开口 15彼此的间隔。特别是通过按照各 喷嘴开口的配置方向相对于喷嘴套组列设置方向倾斜45°的方式配置各 喷嘴，从而可以在最小限的空间内最犬地扩大喷嘴开口 15f皮此的间隔。 由此，可以提高通过对金属制的喷嘴板28实施冲裁加工形成喷嘴开口 15 时的加工容易性。即，在喷嘴开口 15彼此接近的结构中，有可能产生由 冲裁加工时的喷嘴板基材的流动(材料组织滑移)带来的影响(孔径的变 形)等，但通过尽可能地扩大喷嘴开口 15彼此的间隔，可以减轻这样的 影响。
另外,通过扩大同一喷嘴套组33内的喷嘴开口 15t皮此的间隔，可以 抑制从各喷嘴开口 15喷射墨液时的墨液的飞翔弯曲。关于这一点，当从 同一喷嘴套组33内的喷嘴开口 15同时喷射墨液时，确认存在各墨液相互 排斥而飞翔方向弯曲的现象。认为其原因在于，由于墨液彼此之间的空气 阻力和周围的空气阻力的差异，墨液向阻力小的方向飞翔等原因。对于这 样的现象，也可以通过尽可能扩大喷嘴开口 15之间的间隔，来抑制由墨 液彼此邻近造成g勺不良影响。由此，可以减轻墨液的飞翔弯曲。
进而，如果A同一喷嘴套组33内的喷嘴开口 15喷射墨液，'如图14 所示，由2个点构成的点要素相对于喷嘴套组列设置方向(副扫描方向) 斜向(在图14的例子中为45。)形成在记录纸6上。通过这样斜向排列 形成点，从而可以没有偏倚地用墨液掩埋规定区域。即，在点沿着喷嘴套 组列设置方向排列的结构中，可以容易地在该方向上掩埋墨液，但在与其 正交的方向上，喷射时间或在墨液飞翔方向上的点的间隔有^J能产生变 化，所以存在墨液难以掩埋的问题。与此相对，通过相对于喷嘴套组列设置方向斜向排列点，从而可以在喷嘴套组列设置方向和与其正交的方向上 用点没有偏倚地覆盖规定的区域。
另外，在本实施方式中，使喷嘴板28凹下至厚度方向的中途，在每
个喷嘴开口 15分开形成有俯视下为椭圆形状的凹状部34'(第二喷嘴)。 此外，在该凹状部34'是内径比喷嘴开口 15大的俯视下为圆形的凹陷， 在其底部的中心部分开设有喷嘴开口 15。 g卩，凹状部34'形成为包含对 应的喷嘴开口 15。如此，通过按每个喷嘴开口 15分开设置凹状部34'， 从而可以使各喷嘴开口 15的周围的形状一致，由此可以减轻从各喷嘴开 口 15喷射的墨液的飞翔弯曲。其中，在本实施方式中，可以如上述第一 实施方式所示，采用在构成同一喷嘴套组的各喷嘴开口 15通用的凹状部 34。
其中，在上述的各实施方式中，例示了各喷嘴开口 15的开口直径全 部相同的结构，但并不限于此，还可以采用使各喷嘴开口 15的直径不同 的结构。例如，相对于上述喷嘴组中与一个喷嘴组相对应的各喷嘴开口 15的幵口直径，较大地设定与另一个喷嘴组相对应的喷嘴开口 15的开口 直径，在形成小点时，从与一个喷嘴组对应的喷嘴开口 15喷射墨液滴， 在形成大点时，可以从两喷嘴组的喷嘴开口 15喷射墨液滴。由此，可以 兼顾记录速度的高速化和记录图像的高画质化。
另外，例如，在上述各实施方式中，例示了以副扫描方向上相邻的2 个喷嘴开口 15的组作为喷嘴套组33的结构，但并不限于此。例如还可以 采用以在副扫描方向上相邻的3个以上的喷嘴开口 15的组为喷嘴套组33 的结构。
另外，作为压力产生机构，不限于上述各实施方式中例示的作为电气 机械变换元件的一种的所谓纵向振动型的压电振子20，还可以使笛同样 作为电气机械变换元件的一种的挠曲振动型的压电元件或磁致伸缩元件、 作为电热变换元件的一种的发热元件等。
进而，本发明还可以用于构成为不使长条状液体喷射头(线型液体喷 射头)相对于装置主体移动而是在固定的状态下喷射液体的液体喷射装 置，所述长条状液另外，在上面的描述中，作为液体喷射头，以喷墨式记录头2为例进 行了说明，但本发明还可以用于其他的液体喷射头。例如，在液晶显示器
等的滤色器的制造中使用的色材喷射头、在有机EL (Electro Luminescence)显示器、FED (面发光显示器)等的电极形成中使用的电 极材料喷射头、在生物芯片(生物化学元件)的制造中使用的活组织有机 物喷射头等中应用本发明。
进而，本发明还可以用于上述打印机以外的液体喷射装置。例如，还 可以用于显示器制造装置、电极制造装置、芯片制造装置等。
权利要求
1.一种液滴喷射头，其具有多个喷嘴组且具备用于从构成喷嘴组的各喷嘴开口喷射液体的压力产生室，该液滴喷出头形成有厚度比喷嘴形成构件的厚度薄的凹状部，在该凹状部形成有喷嘴开口，以同一喷嘴组内的多个喷嘴开口的组为喷嘴套组，该喷嘴套组配设成与每个压力产生室对应，各喷嘴套组配置成在喷嘴套组列设置方向相对偏移的状态。
2. 如权利要求l所述的液体喷射头，其特征在于， 将构成所述喷嘴套组的各喷嘴开口相对于喷嘴套组列设置方向斜向配置。
3. 如权利要求2所述的液体喷射头，其特征在于，构成所述喷嘴套组的各喷嘴开口的配置方向相对于喷嘴套组列设置 方向具有45。的角度。
4. 如权利要求1 3中任意一项所述的液体喷射头，其特征在于， 一个喷嘴套组和另一个喷嘴套组的偏移量为喷嘴套组的配置间隔P的1/2。
5. 如权利要求1 4中任意一项所述的液体喷射头，其特征在于， 构成所述喷嘴套组的各喷嘴开口在喷嘴套组列设置方向上的配置间隔为P/n，其中n为自然数。
6. 如权利要求1 5中任意一项所述的液体喷射头，其特征在于， n二4。
7. 如权利要求1 6中任意一项所述的液体喷射头，其特征在于， 所述凹状部构成为按每个喷嘴套组形成，并含有构成同一喷嘴套组的各喷嘴开口。
8. 如权利要求1 6中任意一项所述的液体喷射头，其特征在于， 所述凹状部按每个喷嘴开口分开形成。
9. 如权利要求1 8中任意一项所述的液体喷射头，其特征在于，该液体喷出头还具有用于使压力产生室内的液体产生压力变动的压 力产生机构，所述压力产生机构由电气一机械变换元件或电—热变换元件构成。
10. —种液体喷射装置，其具备权利要求1 9中任意一项所述的液体喷射头。
全文摘要
本发明提供一种能以更少的液体量在喷射对象物上有效地掩埋点的液体喷射头及具备其的液滴喷射装置。该液滴喷射头具有多个喷嘴组，从构成喷嘴组的各喷嘴开口(15)喷射出墨液，以同一喷嘴组内的相邻多个喷嘴开口的组为喷嘴套组(33)，将该喷嘴套组与每个压力产生室(26)一一对应配设，以在喷嘴套组列设置方向上相对偏移的状态配置相邻的喷嘴组中一个喷嘴组的各喷嘴套组和另一个喷嘴组的各喷嘴套组。
文档编号B41J2/14GK101314277SQ200810099970
公开日2008年12月3日 申请日期2008年5月29日 优先权日2007年5月31日
发明者田中良一, 细野聪, 赤羽富士男 申请人:精工爱普生株式会社