专利名称：液体喷出头及使用了其的液体喷出头装置、液体喷出装置以及印刷方法
技术领域：
本发明涉及ー种喷出液滴的液体喷出头、尤其是以倾斜的状态被固定或改变倾斜角度的同时进行使用的液体喷出头、及使用了该液体喷出头的液体喷出头装置、液体喷出装置以及印刷方法。
背景技术：
近些年，喷墨打印机或喷墨绘图机等利用喷墨记录方式的印刷装置不仅利用于面向普通消费者的打印机，还广泛利用于例如电路的形成、液晶显示器用的滤色器的制造、有机EL显示器的制造这样的エ业用途。在这样的喷墨方式的印刷装置中搭载有用于喷出液体的液体喷出头来作为印刷头。在这种印刷头中通常公知有热敏头方式和压电方式，在热敏头方式中，在填充有墨液的墨液流路内具备作为加压机构的加热器，通过加热器对墨液进行加热而使其沸腾，从而通过在墨液流路内产生的气泡来对墨液进行加压，使墨液作为液滴而从墨液喷出孔喷出，在压电方式中，通过变位元件使填充有墨液的墨液流路的一部分的壁部发生弯曲变位，对墨液流路内的墨液进行机械式加压，使墨液作为液滴而从墨液喷出孔喷出。另外，在这样的液体喷出头中存在串行式及行式，在串行式中，使液体喷出头在与喷出对象物的搬运方向(副扫描方向)正交的方向(主扫描方向)上移动的同时进行记录，在行式中，在将主扫描方向上比喷出对象物长的液体喷出头固定的状态下，对沿副扫描方向搬运来的喷出对象物进行记录。行式不需要像串行式那样使液体喷出头移动，因此具有能够高速记录的优点。在串行式、行式中的任一方式 的液体喷出头中，为了以高密度印刷液滴，都需要提高在液体喷出头上形成的喷出液滴的液体喷出孔的密度。因此，已知有将流路构件和致动器单元层叠来构成ー个方向上长的液体喷出头的结构，该流路构件具有岐管(共用流路)以及从岐管分别经由多个液体加压室而连接的液体喷出孔，该致动器単元具有分别以覆盖所述液体加压室的方式设置的多个变位元件(例如，參照专利文献I。)。在该液体喷出头中，将分别与多个液体喷出孔相连的液体加压室配置成矩阵状，并使以覆盖液体加压室的方式设置的致动器单元的变位元件发生变位，由此将墨液从各液体喷出孔喷出而能够在主扫描方向上以600dpi的析像度进行印刷。在先技术文献专利文献专利文献I日本特开2003-305852号公报发明要解决的课题然而，当要将引用文献I所记载的液体喷出头以液体喷出孔开ロ的液体喷出孔面不水平的状态、例如在长度方向(在ー个方向上长的方向)不水平的条件下使用时，在位于长度方向的一端的液体喷出孔和位于另一端的液体喷出孔上施加的背压之差变大，从而存在无法形成为能够从两方的液体喷出孔进行喷出的状态的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够在非水平的状态下使用的液体喷出头及使用了该液体喷出头的液体喷出头装置、液体喷出装置以及印刷方法。本发明的液体喷出头的特征在于，具有:流路构件，其具有多个液体喷出孔、与这多个液体喷出孔分别对应连接的多个液体加压室、以及由这多个液体加压室共用而与这多个液体加压室连接且互相独立的多个共用流路，并且，独立开ロ区域的面积比液体喷出孔开ロ区域的面积窄，所述独立开ロ区域包括与一个所述共用流路连接的所述液体喷出孔开ロ的部分，所述液体喷出孔开ロ区域包括全部的所述多个的所述液体喷出孔开ロ的部分；多个加压部，它们分别对所述多个液体加压室进行加压。另外，本发明的液体喷出头装置的特征在于，具有:所述液体喷出头；与该液体喷出头的所述多个共用流路分别连接，并且能够独立调整向所述共用流路供给的液体的压カ的多个压カ调整部。并且，本发明的液体喷出装置的特征在于，具备:所述液体喷出头装置；可动部，其使喷出对象物及所述液体喷出头中的至少一方移动而改变喷出对象物与所述液体喷出头的相对位置；控制部，其对所述液体喷出头装置及所述可动部进行控制。另外，本发明的印刷方法为使用了下述液体喷出头的印刷方法，该液体喷出头具有:流路构件，其具有多个液体喷出孔、与这多个液体喷出孔分别连接的多个液体加压室、以及与这多个液体加压室分别连接且互相独立的多个共用流路，并且，与一个所述共用流路连接的所述液体喷出孔开ロ的独立开ロ区域的面积比全部的所述多个的所述液体喷出孔开ロ的液体喷出孔开ロ区域的面积窄；以及多个加压部，它们分别对所述多个液体加压室进行加压，所述印刷方法的特征在于，以使所述独立开ロ区域的铅垂方向的位置不同的方式配置所述液体喷出头，且越是与在所述独立开ロ区域中的位于下方的所述独立开ロ区域开ロ的所述液体喷出孔连接的所述共用流路，越减小向所述共用流路中的液体施加的压力而向喷出对象物喷出液体。
图1是本发明的ー实施方式涉及的液体喷出头中使用的流路构件的俯视图。图2是使用了图1所示的流路构件的液体喷出头的局部俯视图，是为了说明而将一部分的流路省略了的图。图3是使用了图1所示的流路构件的液体喷出头的局部俯视图，是为了说明而将一部分的流路省略了的图。图4是沿着图2的V-V线的纵向剖视图。图5(a)是本发明的一实施例涉及的液体喷出头装置的示意图，(b)是本发明的范围之外的液体喷出头装置的示意图。图6是说明水位差的示意图。图7是本发明的另ー液体喷出头装置的实施方式的示意图。
具体实施例方式图1是本发明的ー实施方式中使用的流路构件4的俯视图。图2是在图1所示的流路构件4上接合压电致动器单元21后的液体喷出头13的局部俯视图。图2是与图3相同的位置的放大透视图。需要说明的是，在图2及图3中，为了容易理解附图，省略一部分的流路而进行描绘。另外，在压电致动器单元21的下方，用实线描绘出应该用虚线描绘的液体加压室10 (液体加压室组9)、节流孔12及液体喷出孔8。图4是沿着图2的V-V线的纵向剖视图。图5(a)是本发明的一实施例涉及的液体喷出头装置2的示意图，其将压电致动器単元21省略，并对流路构件4的流路结构简化而示出。图6(b)与图5(a)同样，是省略了细微部分的本发明的范围之外的液体喷出头装置302的示意图。在图5(a)的液体喷出头装置2中，在流路构件4上设有多个作为从液体喷出孔8到供给孔5b的共用流路的岐管5，多个岐管5独立而未连接。在上述的岐管5的供给孔5b上分別经由管83a而连接作为外部箱的中继箱81。中继箱81分别带有作为升降部的电动机82，通过开动电动机82而能够使各中继箱81在铅垂方向上工作。通过改变中继箱81与液体喷出头13的相对高度，能够调整施加给液体喷出孔8的背压。从ー个共用箱向各中继箱81供给ー种液体。与此相对，在图5(b)的本发明的范围之外的液体喷出头装置302中，在流路构件304上设置ー个从液体喷出孔308到供给孔385b的岐管305，在岐管305的供给孔305b上分别经由管383a而连接中继箱381。在此，首先，对液体喷出头中的背压及水位差进行说明。图6是说明水位差的示意图。在图6中，外部液体箱81经由管83a、83b与流路构件4(将内部的流路简化而描绘)连接，其中，该流路构件4具有液体喷出孔8开ロ的液体喷出孔面4a。在管83a、83b之间存在能够开闭的阀85，在阀85上连接有外部管87。在外部液体箱81中进入有液体80，液面80a为外部液体箱81内的液体80的上表面。液体80通过管83a、83b而充满流路构件4中的岐管5，液体80在液体喷出孔8的内侧扩展出弯月面80b。另外，外部液体箱81通过管89与大气连接，从而液体80向大气开放。在液体喷出头中，当进行喷出时，在流路内的液体上施加有负压。将该负压称为背压。当施加在弯月面80b上的压カ为正压时，液体从液体喷出孔8向外漏出，当未施加负压或负压低时，弯月面8b的形状不稳定。相反，当负压过于大时，弯月面80b被拉入到流路构件4内，形状还是不稳定。为了得到适当的负压，而使液面80a比液体喷出孔面4a低，将从该液体喷出孔面4a到液面210a的高度差称为水位差。进行喷出时的水位差为负值，以使背压成为负压。需要说明的是，由于重要的是在弯月面80b上施加负压，因此也可以通过从外部施加相当于水位差的压カ来维持弯月面80b。在图1 4所示的液体喷出头中，在液体喷出孔面4a为水平的情况下，虽然也取决于使用的液体，但通过使水位差为-70 -20mm左右，就能够喷出液滴。另外，当不仅考虑进行喷出，还考虑在多个液体喷出孔8之间减少喷出速度、喷出量等液滴喷出特性之差，或者考虑使液面80a下降喷出的液体的量时，需要将水位差设定为更加窄的范围。需要说明的是，需要的背压和液体与流路构件4的接触角的余弦(cosine)及液体的表面张カ成正比，且与液体的密度及液体喷出孔8的半径成正比。
在图5(b)的液体喷出头装置302中，液体喷出孔308遍及长度4英寸(约101.6mm)而形成。因此，在将液体喷出头垂直立起的情况下，在水位差的值最大的长度方向的一端位于最低的位置的液体喷出孔308处的水位差h3与在水位差的值最小的长度方向的另一端位于最高的位置的液体喷出孔8处的水位差h4之差约为101.6_，故无法使两方的水位差成为上述的-70 -20mm的范围。具体而言，当使位于最低的位置的液体喷出孔308成为能够进行喷出的水位差时，位于最高的位置的液体喷出孔308的弯月面被向内部拉入而无法进行喷出。相反，当使位于最高的位置的液体喷出孔308成为能够喷出的水位差吋，从位于最低的位置的液体喷出孔308流出液体。在此，将包括与一个岐管5连接的液体喷出孔8开ロ的部分的区域称为独立开ロ区域60。独立开ロ区域60基本上为ー个平面内的凸多边形形状的区域。在图5(a)的液体喷出头装置2中，与一个岐管5连接的液体喷出孔8遍及约I英寸(约25.4mm)的长度的独立开ロ区域60而形成。从而，即使在将液体喷出头垂直立起的情况下，水位差也仅为约
25.4mm,因此，若使独立开ロ区域60的中央处的水位差为-45mm，则在独立开ロ区域60中，在水位差的值最大的独立开ロ区域60的一端位于最低的位置的液体喷出孔8处的水位差hi约为-32.3_，在水位差的值最小的独立开ロ区域60的另一端位于最高的位置的液体喷出孔8处的水位差h2为-62.7mm,都处于上述的-70 _20mm的范围内。反言之，由于根据上述的背压与液体的物理性能及流路结构的关系或者实验结果等，可得知能够进行稳定喷出的水位差的范围，因此，在印刷时液体喷出头能够采取的角度中，只要以使独立开ロ区域60的最低的位置的液体喷出孔8及最高的位置的液体喷出孔8都处于适当的水位差的范围内的方式来设计独立开ロ区域60的范围即可。通过使包括全部的液体喷出孔8开ロ的部分的液体喷出孔开ロ区域61在ー个方向上长，且使独立开ロ区域60的所述ー个方向的长度比液体喷出孔开ロ区域61的所述ー个方向的长度短，能够在处于适当的水位差的范围的同时在宽度较宽的范围内进行印刷。为了通过减少水位差之差或产生相同的水位差的结构对更宽的范围进行印刷，独立开ロ区域60可以将液体喷出孔开ロ区域61在所述ー个方向上大致等间隔分割。需要说明的是，多个独立开ロ区域60的配置除了图1所示的结构以外，也可以是将长方形形状或平行四边形形状的独立开ロ区域60配置成矩阵状的结构。另外，各独立开ロ区域60也可以不完全独立而重合。在该情况下，全部的独立开ロ区域60的面积比全部的液体喷出孔8开ロ的液体喷出孔开ロ区域61的面积窄。将其换言之，在全部的各独立开ロ区域60中，它们所包含的液体喷出孔8中相隔距离最远的液体喷出孔8之间的距离比液体喷出孔开ロ区域61的液体喷出孔8中相隔距离最远的液体喷出孔8之间的距离短。若能够满足这样的条件，则作为能够调整背压的划分区域的独立开ロ区域60比液体喷出孔开ロ区域61窄，因此通过调整施加在与各独立开ロ区域60对应的岐管5上的背压，能够在液体喷出孔开ロ区域61整体上保持适当的弯月面的状态。另外，在液体喷出孔开ロ区域61在ー个方向上长的情况下，当向该方向倾斜时，若没有这样的结构，则液体喷出孔8处的压力差变大，因此在独立开ロ区域60的ー个方向的长度比液体喷出孔开ロ区域61的ー个方向的长度短的情况下，减少压力差的效果尤其高，因此上述的结构是有效的。另外，以上的液体喷出头装置2能够印刷単色的墨液。即，能够在宽的范围内稳定地印刷，因此优选将相同种类的液体供给并填满到各岐管5中。另外，若使用四个上述的液体喷出头装置，将品红色(M)、黄色(Y)、青緑色(C)及黒色(K)的墨液分别向各岐管5供给，则也能够进行彩色印刷。另外，若不从共用箱84供给向中继箱81供给的液体，而是独立地供给向中继箱81供给的液体，则也能够通过ー个液体喷出头喷出多种墨液而进行印刷。例如，还考虑有如下这样实施方式:液体喷出孔开ロ区域61在ー个方向上长,喷出ー种墨液的液体喷出孔开ロ区域61在液体喷出孔开ロ区域61的ー个方向上遍及整体而配置，四种墨液的液体喷出孔开ロ区域61在与ー个方向正交的方向上排列。在这样的实施方式中，对于向长度方向的倾斜而言，成为与以往的结构同等的状态，但对于宽度方向的倾斜而言，能够减少压カ差。接着，对液体喷出头的详细情况进行说明。液体喷出头具有平板状的流路构件4和流路构件4上的压电致动器单元21。压电致动器单元21具有梯形形状，且以该梯形的一对平行对置边与流路构件4的长度方向平行的方式配置在流路构件4的上表面上。另外，分别沿着与流路构件4的长度方向平行的两根假想直线各配设两个、即合计四个压电致动器单元21整体在流路构件4上排列成交错状。在流路构件4上相互相邻的压电致动器单元21的斜边彼此在流路构件4的宽度方向上局部重叠。在通过驱动该重叠的部分的压电致动器单元21而进行印刷的区域中，通过两个压电致动器单元21而喷出的液滴混合而命中该区域。在流路构件4的内部形成有作为岐管5的一部分的岐管5。岐管5沿着流路构件4的长度方向延伸且具有细长的形状，在流路构件4的上表面形成有岐管5的供给孔5b。供给孔5b分别沿着与流路构件4的长度方向平行的两根直线(假想线)各形成5个，合计形成10个。供给孔5b形成在避开配置有四个压电致动器单元21的区域的位置上。将液体从外部液体箱81通过供给孔5b而向岐管5供给。在流路构件4内形成的岐管5分支为多条(有时将分支的部分的岐管5称为副岐管5a)。与供给孔5b连接的岐管5以沿着压电致动器单元21的斜边的方式延伸，且与流路构件4的长度方向交叉而配置。副岐管5a与流路构件4的内部的和各压电致动器单元21对置的区域彼此相邻而沿头主体13的长度方向延伸。与一个压电致动器单元21的两侧的供给孔5b连接的岐管5被限定在与该压电致动器单元21大致相同形状的区域，且不与和其他的压电致动器单元21的两侧的供给孔5b连接的岐管5连接。流路构件4具有将多个液体加压室10形成为矩阵状(S卩，ニ维的且规则的)的四个液体加压室组9。液体加压室10为在角部施加有圆角的大致具有菱形的平面形状的中空区域。液体加压室10以向流路构件4的上表面开ロ的方式形成。上述液体加压室10在流路构件4的上表面的与压电致动器单元2对置的区域的大致整面排列。因此，由上述液体加压室10形成的各液体加压室组9占有与压电致动器单元21大致相同大小及形状的区域。另外，各液体加压室10的开ロ通过在流路构件4的上表面粘接压电致动器单元21而被闭塞。在本实施方式中，如图2所示，岐管5在流路构件4的宽度方向上分支成相互平行排列的4列的El E4的副岐管5a，与各副岐管5a连接的液体加压室10构成在流路构件4的长度方向上等间隔排列的液体加压室10的列，该列在宽度方向上互相平行地排列4列。与副岐管5a连接的液体加压室10所排列的列在副岐管5a的两侧各排列2列。由于各岐管5独立，因此上述的结构若換言之，则液体加压室10分为多个组，ー个岐管5由属于ー组的液体加压室10共用而与该组的液体加压室10连接，各液体加压室10与对应的ー个液体喷出孔连接。并且，在上述的结构中，由一个岐管5、共用该岐管5而从该岐管5连接的液体加压室10以及液体喷出孔8构成ー个流路，在液体喷出头上独立地设有四个流路。在整体中，从岐管5连接的液体加压室10构成在流路构件4的长度方向上等间隔地排列的液体加压室10的列，该列在宽度方向上相互平行地排列16列。各液体加压室列中包含的液体加压室10的个数以与作为致动器的变位元件50的外形形状对应而从其长边侧朝向短边侧逐渐减少的方式配置。液体喷出孔8也与其同样地配置。由此，整体在长度方向上能够以600dpi的析像度进行图像形成。S卩，当将液体喷出孔8以相对干与流路构件4的长度方向平行的假想直线正交的方式进行投影时，在图3所示的假想直线的R的范围内，与各副岐管5a连接的四个液体喷出孔8、即全部16个液体喷出孔8成为600dpi的等间隔。并且，若平均的话，则以相当于150dpi的间隔将独立流路32与各副岐管5a连接。该情况在进行将600dpi量的液体喷出孔8分给四列副岐管5a而进行连接的设计吋，未必使与各副岐管5a连接的独立流路32以相等的间隔连接，因此是指在岐管5a的延伸方向、即主扫描方向上以平均170i!m(若为150dpi，则为25.4mm/150 = 169 u m间隔)以下的间隔形成独立流路32的情況。在压电致动器单元21的上表面的与各液体加压室10对置的位置分别形成有后述的独立电极35。独立电极35具有比液体加压室10小一圈且与液体加压室10大致相似的形状，独立电极35以处于压电致动器单元21的上表面的与液体加压室10对置的区域内的方式配置。在流路 构件4的下表面的液体喷出面形成有多个液体喷出孔8。上述的液体喷出孔8配置在避开与副岐管5a对置的区域的位置上，该副岐管5a配置在流路构件4的下表面侦U。另外，上述的液体喷出孔8配置在流路构件4的下表面侧的与压电致动器单元21对置的区域内。上述的独立开ロ区域60占有与压电致动器单元21大致相同的大小及形状的区域，通过使对应的压电致动器単元21的变位元件50变位，能够从液体喷出孔8喷出液滴。并且，各区域内的液体喷出孔8沿着与流路构件4的长度方向平行的多条直线等间隔地排列。头主体13中包含的流路构件4具有将多个板层叠的层叠结构。上述的板从流路构件4的上表面开始顺次为腔室板22、基底板23、孔(节流孔)板24、输送板25、26、岐管板27、28、29、罩板30及喷嘴板31。在上述的板上形成有多个孔。各板以上述的孔互相连通而构成独立流路32及副岐管5a的方式进行对位层叠。如图4所示，头主体13具有如下结构:液体加压室10配设在流路构件4的上表面，副岐管5a配设在内部的下表面侧，液体喷出孔8配设在下表面，构成独立流路32的各部分在不同的位置相互接近配设，且副岐管5a和液体喷出孔8经由液体加压室10而连接。需要说明的是，流路构件4的下表面是液体喷出孔8开ロ的液体喷出孔面4a。对在各板上形成的孔进行说明。上述的孔中存在以下这样的孔。第一，为在腔室板22上形成的液体加压室10。第二，为构成从液体加压室10的一端向副岐管5a连接的流路的连通孔。该连通孔形成在从基底板23 (详细而言，为液体加压室10的入口)到输送板25(详细而言，为副岐管5a的出口)的各板上。需要说明的是，该连通孔包含在孔板24上形成的节流孔12和在输送板25、26上形成的独立供给流路6。第三，为构成从液体加压室10的另一端向液体喷出孔8连通的流路的连通孔，该连通孔在以下的记载中被称为下降部(部分流路)。下降部形成在从基底板23 (详细而言，液体加压室10的出口)到喷嘴板31(详细而言，液体喷出孔8)的各板上。第四，为构成副岐管5a的连通孔。该连通孔形成在岐管板27 29上。将这样的连通孔相互连接，构成从来自副岐管5a的液体的流入ロ(副岐管5a的出ロ)至液体喷出孔8的独立流路32。供给到副岐管5a的液体通过以下的路径从液体喷出孔8喷出。首先，从副岐管5a朝向上方通过独立供给流路6而到达节流孔12的一端部。接着，沿着节流孔12的延伸方向水平地前进，到达节流孔12的另一端部。从该节流孔12的另一端部朝向上方而到达液体加压室10的一端部。进而，沿着液体加压室10的延伸方向而水平地前进，到达液体加压室10的另一端部。从液体加压室10的另一端部在水平方向上略微移动的同时，主要朝向下方而向在下表面开ロ的液体喷出孔8前进。在本实施方式中，包含在ー个独立开ロ区域60中的液体喷出孔8配置在同一平面上，岐管5沿着该面配置，且液体喷出孔8与岐管5的距离大致固定。另外，从岐管5到各液体喷出孔8的流路结构的流路特性大致相同。通过具有这样的结构，在水平状态下使用时，能够减少从各液体喷出孔8喷出的液体的喷出特性的不均。并且，通过分别调整施加在存在多个的岐管5上的压カ，能够将液体从各液体喷出孔8稳定地喷出。需要说明的是，在本实施方式中，全部的液体喷出孔8配置在同一平面上，但这不是必须的。也可以将液体喷出孔8按独立开ロ区域60配置在不同的平面(不同的高度)上，并以使在独立开ロ区域60开ロ的液体喷出孔8和与其连接的岐管5的距离大致相同的方式将多个岐管5的高度配置成不同。在这样的液体喷出 头13中，在使ー个独立开ロ区域60的面水平时，多个岐管5的铅垂方向的位置有时也不同。如图4所示，压电致动器单元21具有由两层压电陶瓷层21a、21b构成的层叠结构。上述的压电陶瓷层21a、21b分别具有20pm左右的厚度。压电致动器单元21整体的厚度为40i!m左右。压电陶瓷层21a、21b中的任一层都以跨多个液体加压室10的方式延伸(參照图2)。上述的压电陶瓷层21a、21b由具有强介电性的锆钛酸铅(PZT)系的陶瓷材料构成。压电致动器单元21具有由Ag-Pd系等金属材料构成的共用电极34、由Au系等金属材料构成的独立电极35。如上所述，独立电极35配置在压电致动器单元21的上表面的与液体加压室10对置的位置上。独立电极35的一端被拉出到与液体加压室10对置的区域外而形成连接电极36。连接电极36例如由含有玻璃料的金构成，厚度为15iim左右且形成为凸状。另外，连接电极36与在未图示的FPC(Flexible Printed Circuit)上设置的电极电接合。虽然详细情况后述，但从控制部通过FPC而向独立电极35供给驱动信号(驱动电压)。与印刷介质的搬运速度同步地以固定周期供给驱动信号。共用电极34在压电陶瓷层21a与压电陶瓷层21b之间的区域遍及面方向的大致整面地形成。即，共用电极34以覆盖与压电致动器单元21对置的区域内的全部的液体加压室10的方式延伸。共用电极34的厚度为2 iim左右。共用电极34在未图示的区域接地而保持为大地电位。在本实施方式中，在压电陶瓷层21b上的避开由独立电极35构成的电极组的位置形成有与独立电极35不同的表面电极(未图示)。表面电极经由在压电陶瓷层21b的内部形成的通孔而与共用电极34电连接，并且与多个独立电极35同样，与FPC上的其他的电极连接。如图4所示，共用电极34和独立电极35以仅夹着最上层的压电陶瓷层21b的方式配置。压电陶瓷层21b中的由独立电极35和共用电极34夹着的区域被称为活性部，在该部分的压电陶瓷上沿厚度方向实施分扱。在本实施方式的压电致动器单元21中，仅最上层的压电陶瓷层21b包含活性部，压电陶瓷21a不包含活性部，其作为振动板而发挥作用。该压电致动器单元21具有所谓的单质类型(ュニモルフタイプ)的结构。需要说明的是，如后所述，通过向独立电极35选择性地供给规定的驱动信号，从而对与该独立电极35对应的液体加压室10内的液体施加压カ。由此，通过独立流路32而从对应的液体喷出ロ 8喷出液滴。即，压电致动器单元21中的与各液体加压室10对应的部分相当干与各液体加压室10及液体喷出口 8对应的独立的变位元件50 (致动器)。BP,在由两层压电陶瓷层构成的层叠体中，以图4所示的结构为单位结构的变位元件50通过由位于液体加压室10的正上方的振动板21a、共用电极34、压电陶瓷层21b、独立电极35制作而嵌入各液体加压室10，在压电致动器单元21中包含多个变位元件50。需要说明的是，在本实施方式中，通过一次喷出动作而从液体喷出ロ 8喷出的液体量为5 7pL(皮升)左右。多个独立电极35以能够独立地控制电位的方式分别经由FPC上的接触器及配线独立地与致动器控制机构电连接。关于向独立电极35供给的驱动电压(驱动信号)，对本实施方式中压电致动器单元21的液体喷出时的驱动方法的一例进行说明。当使独立电极35成为与共用电极34不同的电位而对压电陶瓷层21b沿其分极方向施加电场时，该被施加电场的部分作为通过压电效应而变形的活性部发挥作用。此时，压电陶瓷层21b在其厚度方向即层叠方向上伸长或收缩，并通过压电横向效应欲在与层叠方向垂直的方向即面方向上收缩或伸长。另一方面，剰余的压电陶瓷层21a为不具有由独立电极35和共用电极34夹持的区域的非活性层，因此无法自发地变形。即，压电致动器单元21构成为上侧(即与液体加压室10分离的ー侦D的压电陶瓷层21b为包含活性部的层且下侧(即与液体加压室10接近的ー侧)的压电陶瓷层21a为非活性层的所谓单质类型的结构。在该结构中，当以使电场和分极成为同方向的方式通过致动器控制部使独立电极35相对于共用电极34成为正或负的规定电位时，压电陶瓷层21b的由电极夹着的部分(活性部)在面方向上收缩。另ー方面，非活性层的压电陶瓷层21a不会受到电场的影响，因此不会自发地收缩，而要限制活性部的变形。其结果是，在压电陶瓷层21b与压电陶瓷层21a之间，在向分极方向的变形上产生差异，从而压电陶瓷层21b以向液体加压室10侧凸出的方式发生变形(单质变形)。本实施方式中的实际的驱动顺序为，预先使独立电极35成为比共用电极34高的电位(以下，称为高电位)，每当有喷出请求吋，使独立电极35暂时与共用电极34成为相同的电位(以下，称为低电位)，之后在规定的时刻再次使其成为高电位。由此，在独立电极35成为低电位的时刻，压电陶瓷层21a、b返回成原来的形状，液体加压室10的容积比初始状态(两电极的电位不同的状态)增加。此时，在液体加压室10内施加有负压，液体被从岐管5侧吸入到液体加压室10内。之后，在再次使独立电极35成为高电位的时刻，压电陶瓷层21a、b以向液体加压室10侧凸出的方式变形，从而因液体加压室10的容积減少而液体加压室10内的压カ成为正压，对液体的压カ上升而将液滴喷出。即，为了喷出液滴，将包含以高电位为基准的脉冲的驱动信号向独立电极35供给。该脉冲宽度的理想宽度为压カ波在液体加压室10内从岐管5传播到液体喷出孔8的时间长度即AL (Acoustic Length)。由此，在液体加压室10内部从负压状态反转成正压状态时，两者的压カ合在一起，从而能够以更强的压力喷出液滴。图7是本发明的另ー液体喷出头装置402的示意图。中继箱81经由中继箱安装部481和臂483安装在液体喷出头402上。另外，液体喷出头402内的各岐管分别经由管83a与中继箱81连接，从而由中继箱81供给液体。臂483与液体喷出头402及中继箱安装部481分别能够旋转地连接，当使液体喷出头402倾斜时，液体喷出头402以与中继箱安装部481大致相同的角度傾斜。中继箱81通过将钩部卡挂在中继箱安装部481上而进行安装，成为从中继箱安装部481悬挂的状态。通过形成为这样的结构，从液体喷出头402内的各岐管5到中继箱81的铅垂方向的距离大致保持为固定，因此能够进行稳定的印刷，其中，该中继箱81从该岐管5进行连接。以上，如说明的那样，在本发明的液体喷出头中，多个压カ调整部能够分别独立地调整向液体喷出头供给的液体的压力，因此，通过控制部对压カ调整部进行控制，即使在液体喷出头的液体喷出孔面4a不水平的状态下也能够使用。即，能够将液体喷出头以倾斜或垂直地固定的状态进行使用。由此，在具有将控制部及喷出对象物相对于液体喷出头搬运的可动部的液体喷出装置中，通过控制部对压カ调整部进行控制，能够对因某些原因而无法使印刷的面成为水平的喷出对象物进行印刷。另外，在喷出对象物具有角度不同的多个面的情况下，能够使用多个液体喷出头对其各面同时进行印刷，并且，在将液体喷出头装入制造喷出对象物的设备时，即使印刷的面不水平，也能够原状态地装入液体喷出头而进行印刷。具体而言，喷出对象物例如为纸或布，将它们在圆筒面上等进行搬运中，能够使液体喷出头以倾斜的状态进行印刷。另外,在使液体喷出头旋转/移动而进行印刷,或者因外在的原因而使液体喷出头旋转/移动时，压カ调整部能够根据液体喷出头的状态而分别独立地调整向液体喷出头供给的液体的压カ而进行印刷。即，在进行串行方式的印刷时，即使在液体喷出头的角度变化的情况下，例如在以使圆柱状的构件的周围旋转的方式运动而进行印刷的情况下，也能够进行印刷。另外，也可以将液体喷出头安装于机器臂，使其能够进行三维的运动或角度的变更，从而对喷出对象物进行印刷。在这样的情况下，控制部可以被动地基于检测液体喷出头的倾斜的传感器部所检测到的液体喷出头的倾斜的信息，来使压カ调整部调整向液体喷出头供给的液体的压力。作为传感器部，能够例示出倾斜传感器、多个位置传感器、在供给流路内设置的压カ传感器等。另外，控制部也可以主动地基于使倾斜机构运动的数据，根据液体喷出头的经常姿态，来使压カ调整部调整向液体喷出头供给的液体的压力，其中，该倾斜机构使液体喷出头的移动/角度发生变化。
这里所说的印刷既可以将印刷面印刷成大致一祥的状态，也可以独立控制各加压部而印刷图像或文字等。需要说明的是，对压力调整部进行控制的控制部例如为计算机程序等，既可以为对液体喷出装置的各部分进行控制的控制部的一部分，也可以与对液体喷出装置的各部分进行控制的控制部分开设置。符号说明2、302、402…液体喷出头装置4…流路构件4a液体喷出孔面5、305…共用流路(岐管)5a…副岐管5b 供给孔(岐管的开ロ)6…独立供给流路8、308…液体喷出孔9…液体加压室组10…液体加压室11a、b、C、d…液体加压室列12…节流孔13…液体喷出头15a、b、C、d…液体喷出孔列21…压电致动器单元21a…压电陶瓷层(振动板)21b…压电陶瓷层22 31 …板32…独立流路34 共用电极35…独立电极
36…连接电极50…加压部(变位元件)60…独立开ロ区域61…液体喷出孔开ロ区域80…液体80a…外部液体箱内的液面80b…弯月面(液体喷出孔内的液面)81、38ト..外部液体箱(中继箱)82…电动机(升降部)83a、83b、383a …管84…共用箱85 …阀
87…外部管89 …管481…中继箱安装部483 …臂
权利要求
1.ー种液体喷出头，其特征在于，具有: 流路构件，其具有多个液体喷出孔、与这多个液体喷出孔分别对应连接的多个液体加压室、以及由这多个液体加压室共用而与这多个液体加压室连接且互相独立的多个共用流路，并且，独立开ロ区域的面积比液体喷出孔开ロ区域的面积窄，所述独立开ロ区域包括与一个所述共用流路连接的所述液体喷出孔开ロ的部分，所述液体喷出孔开ロ区域包括全部的所述多个的所述液体喷出孔开ロ的部分； 多个加压部，它们分别对所述多个液体加压室进行加压。
2.根据权利要求1所述的液体喷出头，其特征在干， 所述液体喷出孔开ロ区域在ー个方向上长，且所述独立开ロ区域的所述ー个方向的长度比所述液体喷出孔开ロ区域的所述ー个方向的长度短。
3.根据权利要求1或2所述的液体喷出头，其特征在干， 向所述多个共用流路供给相同的液体。
4.ー种液体喷出头装置，其特征在于，具有: 权利要求1 3中任一项所述的液体喷出头； 与该液体喷出头的所述多个共用流路分别对应连接，并且能够独立调整向所述共用流路供给的液体的压カ的多个压カ调整部。
5.根据权利要求4所述的液体喷出头装置，其特征在干， 所述多个压カ调整部与能够积存喷`出的液体的共用箱连接。
6.根据权利要求4或5所述的液体喷出头装置，其特征在干， 所述压カ调整部包括:在大气开放的状态下能够积存喷出的液体的中继箱；使该中继箱能够在铅垂方向上移动的升降部。
7.根据权利要求4或5所述的液体喷出头装置，其特征在干， 以将所述中继箱和与该中继箱连接的所述共用流路的铅垂方向上的距离保持为大致固定的方式将所述中继箱和所述液体喷出头连接。
8.根据权利要求4或5所述的液体喷出头装置，其特征在干， 所述液体喷出头以使存在多个的所述独立开ロ区域的铅垂方向的位置不同的方式配置， 所述压カ调整部为在大气开放的状态下能够积存喷出的液体的中继箱，并且，越是与在所述独立开ロ区域中的位于下方的所述独立开ロ区域开ロ的所述液体喷出孔连接的所述中继箱，其铅垂方向的位置越靠下。
9.根据权利要求4 7中任一项所述的液体喷出头装置，其特征在于，具有: 传感器部，其对所述液体喷出头的倾斜进行检测； 控制部，其基于该传感器部所检测出的信息，以越是与在所述独立开ロ区域中的位于下方的所述独立开ロ区域开ロ的所述液体喷出孔连接的所述共用流路，越减小向所述共用流路供给的液体的压カ的方式对所述多个压カ调整部进行控制。
10.根据权利要求4 7中任一项所述的液体喷出头装置，其特征在于，具有: 倾斜机构，其改变所述液体喷出头的倾斜； 控制部，其以越是与在所述独立开ロ区域中的位于下方的所述独立开ロ区域开ロ的所述液体喷出孔连接的所述共用流路，越减小向所述共用流路供给的液体的压カ的方式对所述多个压カ调整部进行控制。
11.ー种液体喷出装置，其特征在于，具备: 权利要求4 8中任一项所述的液体喷出头装置； 可动部，其使喷出对象物及所述液体喷出头中的至少一方移动而改变喷出对象物与所述液体喷出头的相对位置； 控制部，其对所述液体喷出头装置及所述可动部进行控制。
12.ー种液体喷出装置，其特征在于，具备: 权利要求9或10所述的液体喷出头装置； 可动部，其使喷出对象物及所述液体喷出头中的至少一方移动而改变喷出对象物与所述液体喷出头的相对位置， 所述控制部对所述液体喷出头装置及所述可动部进行控制。
13.根据权利要求11或12所述的液体喷出装置，其特征在干， 所述可动部能够以相对于喷出对象物来改变所述液体喷出孔的开ロ方向的方式使所述液体喷出头运动。
14.ー种印刷方法，其为使用了下述液体喷出头的印刷方法，该液体喷出头具有: 流路构件，其具有多个液体喷出 孔、与这多个液体喷出孔分别连接的多个液体加压室、以及与这多个液体加压室分别连接且互相独立的多个共用流路，并且，与一个所述共用流路连接的所述液体喷出孔开ロ的独立开ロ区域的面积比全部的所述多个的所述液体喷出孔开ロ的液体喷出孔开ロ区域的面积窄；以及 多个加压部，它们分别对所述多个液体加压室进行加压， 所述印刷方法的特征在干， 以使所述独立开ロ区域的铅垂方向的位置不同的方式配置所述液体喷出头，且越是与在所述独立开ロ区域中的位于下方的所述独立开ロ区域开ロ的所述液体喷出孔连接的所述共用流路，越减小向所述共用流路中的液体施加的压カ而向喷出对象物喷出液体。
15.根据权利要求14所述的印刷方法，其特征在干， 以使所述独立开ロ区域的铅垂方向的位置相对变化的方式使所述液体喷出头移动，并且，伴随移动，越是与在所述独立开ロ区域中的位于下方的所述独立开ロ区域开ロ的所述液体喷出孔连接的所述共用流路，越减小向所述共用流路中的液体施加的压カ而喷出液体。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种能够在非水平状态下使用的液体喷出头及使用了该液体喷出头的液体喷出头装置、液体喷出装置以及印刷方法。所述液体喷出头的特征在于，具有流路构件(4)，其具有多个液体喷出孔(8)、与多个液体喷出孔(8)分别连接的多个液体加压室(10)、以及与多个液体加压室(10)分别连接且互相独立的多个共用流路(岐管)(5)，并且，与一个共用流路(5)连接的液体喷出孔(8)开口的独立开口区域(60)的面积比全部的多个所述液体喷出孔(8)开口的液体喷出孔开口区域(61)的面积窄；分别对多个液体加压室(10)进行加压的多个加压部(50)。
文档编号B41J2/175GK103140352SQ2011800468
公开日2013年6月5日 申请日期2011年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者石仓慎 申请人:京瓷株式会社