液體噴射方法、液體噴射頭以及液體噴射裝置的制作方法

文檔序號：2486738閱讀：181來源：國知局

專利名稱：液體噴射方法、液體噴射頭以及液體噴射裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液體噴射方法、液體噴射頭以及液體噴射裝置。
背景技術：
關于噴墨式打印機等液體噴射裝置，有具有下述液體噴射頭的液體噴射裝置，該液體噴射頭具有噴射液體的噴嘴、為了從噴嘴噴射液體而使液體的壓力發(fā)生變化的壓力室、以及用于將貯存在貯存器中的液體供應到壓力室中的供應部。在該液體噴射頭中，將粘度與水的粘度接近的液體作為對象來確定噴射頭內(nèi)的液體流路的大小。
專利文獻h日本專利文獻特開2005-34998號公報。

發(fā)明內(nèi)容
近來，正進行著利用噴墨技術噴射粘度比一般的墨水高的液體的嘗試。并且己認識到如果用傳統(tǒng)形狀的噴射頭噴射這種高粘度的液體，就會發(fā)生液體的噴射會變得不穩(wěn)定的問題。例如已認識到會發(fā)生液體的飛行軌跡發(fā)生彎曲或者噴射量不足的情況。
本發(fā)明就是鑒于上種情況而完成的，其目的在于使粘度比一般墨水高的液體的噴射穩(wěn)定。
用于實現(xiàn)上述目的的主要的發(fā)明是一種用于從液體噴射頭噴射液體的液體噴射方法，其中，所述液體的粘度在大于等于6mPa's且小于等于 15mPa*s的范圍內(nèi)，所述液體噴射頭包括噴射液體的噴嘴；為了從所述噴嘴噴射所述液體而使所述液體的壓力發(fā)生變化的壓力室；以及與所述壓力室連通并向所述壓力室供應所述液體的供應部，所述供應部的容積大于所述壓力室的容積的1/5且小于所述壓力室的容積的1/2，所述壓力室的流路長度大于等于所述供應部的流路長度且小于等于所述供應部的流路長度的兩倍。
本發(fā)明的其他特點通過本說明書的記載和附示將會更加清楚。從本說明書的記載和附示至少可了解以下內(nèi)容。
艮口，可了解到能夠實現(xiàn)一種液體噴射方法，該方法用于從液體噴射頭
噴射液體，其中，所述液體的粘度在大于等于6mPa's且小于等于15mPa-s 的范圍內(nèi)，所述液體噴射頭包括噴射液體的噴嘴；為了從所述噴嘴噴射所述液體而使所述液體的壓力發(fā)生變化的壓力室；以及與所述壓力室連通并向所述壓力室供應所述液體的供應部，所述供應部的容積大于所述壓力室的容積的1/5且小于所述壓力室的容積的1/2，所述壓力室的流路長度大于等于所述供應部的流路長度且小于等于所述供應部的流路長度的兩倍。
根據(jù)上述液體噴射方法，能夠使噴射液體后的殘余振動提前收斂。其結果是，能夠使高粘度的液體的噴射穩(wěn)定。
在所述液體噴射方法中，優(yōu)選的是，所述供應部的截面面積在大于等于所述壓力室的截面面積的1/3并小于等于所述壓力室的截面面積的范圍內(nèi)。
根據(jù)上述液體噴射方法，能夠抑制向壓力室的液體的供應不足。在所述液體噴射方法中，優(yōu)選的是，所述噴嘴的慣量小于所述供應部的慣量。
根據(jù)上述液體噴射方法，能夠通過施與液體的壓力振動來有效地噴射液體。
在所述液體噴射方法中，優(yōu)選的是，所述供應部的容積在大于等于 2240000 x 10-18 m3且小于等于3920000 x 10 —18 m3的范圍內(nèi)。
根據(jù)上述液體噴射方法，能夠從噴嘴噴射10ng左右的量的液體。在所述液體噴射方法中，優(yōu)選的是，所述壓力室的流路長度在大于等于500 x 10—6111且小于等于1000 x 10—6111的范圍內(nèi)。
根據(jù)上述液體噴射方法，能夠從噴嘴噴射10ng左右的量的液體。在所述液體噴射方法中，優(yōu)選的是，所述供應部的截面面積在大于等于3.3x 10—151112且小于等于10x 10—151112的范圍內(nèi)。
根據(jù)上述液體噴射方法，能夠從噴嘴噴射10ng左右的量的液體。在所述液體噴射方法中，優(yōu)選的是，所述壓力室具有劃分部，該劃分部劃分所述壓力室的一部分并通過變形使所述液體的壓力發(fā)生變化
根據(jù)上述液體噴射方法，能夠有效地使壓力室內(nèi)液體的壓力發(fā)生變化。
在所述液體噴射方法中，優(yōu)選的是，所述液體噴射頭具有以與被施加的噴射脈沖的電位的變化圖案相應的程度使所述劃分部變形的元件。
根據(jù)上述液體噴射方法，能夠高精度地控制壓力室內(nèi)液體的壓力。另外，還可以了解到能夠實現(xiàn)以下的液體噴射頭。
艮P，還可以了解到能夠實現(xiàn)一種液體噴射頭，其包括噴射液體的噴嘴；為了從所述噴嘴噴射所述液體而使所述液體的壓力發(fā)生變化的壓力室；以及與所述壓力室連通并向所述壓力室供應所述液體的供應部，其中，所述供應部的容積大于所述壓力室的容積的1/5且小于所述壓力室的容積的1/2，所述壓力室的流路長度大于等于所述供應部的流路長度且小于等于所述供應部的流路長度的兩倍。
另外，還可以了解到能夠實現(xiàn)以下的液體噴射裝置。艮口，還可以了解到能夠實現(xiàn)一種液體噴射裝置，其包括生成噴射脈沖的噴射脈沖生成部和從噴嘴噴射液體的液體噴射頭，其中，所述液體噴射頭包括壓力室，該壓力室為了從所述噴嘴噴射所述液體，而通過使劃分部變形來使所述液體的壓力發(fā)生變化；以與被施加的所述噴射脈沖的電位的變化圖案相應的程度使所述劃分部變形的元件；以及供應部，該供應部與所述壓力室連通并向所述壓力室供應所述液體，所述供應部的容積大于所述壓力室的容積的1/5且小于所述壓力室的容積的1/2，所述壓力室的流路長度大于等于所述供應部的流路長度且小于等于所述供應部的流路長度的兩倍。

圖l是說明印刷系統(tǒng)的結構的框圖；圖2A是頭的截面圖，圖2B是說明頭的構造的示意圖；圖3是說明驅動信號生成電路等的結構的框圖；圖4是用于說明驅動信號的一例的圖5A是示出高粘度墨水被穩(wěn)定地噴射的情形的圖，圖5B是示出高粘
度墨水以不穩(wěn)定的狀態(tài)被噴射的情形的圖6是對用于評價的噴射脈沖進行說明的圖7是說明第一實施方式的圖，是對壓力室的長度和墨水供應通路的長度相等的各頭的結構參數(shù)進行說明的圖8是由No6的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖9是由No7的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖10是由NolO的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖11是由Noll的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖12是由No1的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖13是由No2的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖14是由No3的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖15是由No4的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖16是由No5的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖17是由No8的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖18是由No9的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖19是由Nol2的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖20是由Nol3的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖21是由Nol4的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖22是由Nol5的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖23是由Nol6的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖24是由Noll的頭噴射出一個墨滴時的仿真結果；圖25是由Nol2的頭噴射出一個墨滴時的仿真結果；圖26是由Nol5的頭噴射出一個墨滴時的仿真結果；圖27是由Nol6的頭噴射出一個墨滴時的仿真結果；圖28是由Nol 1的頭進行30kHz噴射時的仿真結果；圖29是由Nol2的頭進行30kHz噴射時的仿真結果；圖30是由使Nol5的頭進行30kHz噴射時的仿真結果；圖31是由No16的頭進行30kHz噴射時的仿真結果；圖32是使用No6的頭以60kHz的頻率噴射出粘度為6mPa*s的墨水時的仿真結果；
圖33是使用Nol的頭以60kHz的頻率噴射出粘度為6mPa，s的墨水時的仿真結果；
圖34是使用No2的頭以60kHz的頻率噴射出粘度為6mPa^的墨水時的仿真結果；
圖35是使用No5的頭以60kHz的頻率噴射出粘度為6mP&s的墨水時的仿真結果；
圖36是說明其他噴射脈沖的圖37是說明第一實施方式的圖，是對使用其他噴射脈沖時的各頭的結構參數(shù)進行說明的圖38是由No6'的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖39是由No7'的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖40是由NolO'的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖41是由Noll'的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖42是由Nol'的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖43是由No2'的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖44是由No3'的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖45是由No4'的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖46是由No5'的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖47是由No8'的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖48是由No9'的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖49是由Nol2，的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖50是由Nol3'的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖51是由Nol4'的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖52是由Nol5'的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖53是由Nol6'的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖54是對用于評價的噴射脈沖進行說明的圖；圖55是說明第一實施方式的圖，是對壓力室的長度和墨水供應通路
的長度的兩倍的各頭的結構參數(shù)進行說明的圖56是由No6"的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；
圖57是由No7"的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；
圖58是由NolO"的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；
圖59是由Nol l"的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；
圖60是說明第二實施方式的圖，是對評價對象的各頭的結構參數(shù)進
行說明的圖61是由No6的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖62是由No7的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖63是由NolO的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖64是由No11的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖65是由Nol的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖66是由No2的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖67是由No3的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖68是由No4的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖69是由No5的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖70是由No8的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖71是由No9的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖72是由Nol2的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖73是由Nol3的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖74是由Nol4的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖75是由Nol5的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖76是由Nol6的頭進行60kHz噴射時的仿真結果；圖77是使用No6的頭以60kHz的頻率噴射出粘度為6mPa's的墨水時的仿真結果；
圖78是使用Nol的頭以60kHz的頻率噴射出粘度為6mPa's的墨水時的仿真結果；
圖79是使用No2的頭以60kHz的頻率噴射出粘度為6mPa's的墨水時的仿真結果；
圖80是使用No5的頭以60kHz的頻率噴射出粘度為6mPa，s的墨水時
的仿真結果；
圖81是說明其它的頭的截面圖82是近似漏斗狀的噴嘴的放大圖83是說明用于分析近似漏斗狀的噴嘴的模型的圖84A是僅由直柱(straight)部分構成的噴嘴的放大圖，圖84B是說
明墨水供應通路和壓力室的變形例的圖。
具體實施方式

印刷系統(tǒng)
在圖1中舉例示出的印刷系統(tǒng)包括打印機1和計算機CP。打印機1相當于液體噴射裝置，其向紙張、布、膠片等介質(zhì)噴射作為液體的一種的墨水。介質(zhì)是成為被噴射液體的對象的對象物。計算機CP與打印機1可進行通信地連接。為了使打印機1印刷圖像，計算機CP向打印機1發(fā)送與該圖像對應的印刷數(shù)據(jù)。
<打印機1的概要>
打印機1包括紙張運送機構10、托架移動機構20、驅動信號生成電路30、頭單元40、檢測器組50、以及打印機側控制器60。
紙張運送機構IO沿運送方向運送紙張。托架移動機構20使安裝有頭單元40的托架在預定的移動方向(例如紙寬度方向)上移動。驅動信號生成電路30生成驅動信號COM。該驅動信號COM是在對紙張進行印刷時被施加給頭HD (壓電元件433，參考圖2A)的信號，如圖4所示的一例那樣，該信號是包含噴射脈沖PS的一連串的信號。這里，噴射脈沖PS 是指為了從頭HD噴射液滴狀的墨水而使壓電元件433進行預定動作的電位的變化圖案。由于驅動信號COM包括噴射脈沖PS，因此驅動信號生成電路30相當于噴射脈沖生成部。關于驅動信號生成電路30的結構和噴射脈沖PS，將在后面進行說明。頭單元40包括頭HD和頭控制部HC。頭 HD是液體噴射頭的一種，用于向紙張噴射墨水。頭控制部HC基于來自打印機側控制器60的頭控制信號來控制頭HD。關于頭HD，將在后面進行說明。檢測器組50由對打印機1的狀況進行監(jiān)視的多個檢測器構成。這些檢測器50的檢測結果被輸出給打印機側控制器60。打印機側控制器 60對打印機1進行整體控制。關于該打印機側控制器60，也將在后面進行說明。
<頭1 >
如圖2A所示，頭HD包括殼體41、流路單元42、壓電元件單元43。殼體41是在內(nèi)部設有用于容納并固定壓電元件單元43的容納空間部411 的部件。該殼體41例如由樹脂材料制成。并且，在殼體41的頂端面上接合有流路單元42。
流路單元42包括流路形成基板421、噴嘴板422、振動板423。并且，在流路形成基板421的一個表面上接合有噴嘴板422，在另一個表面上接合有振動板423。在流路形成基板421上形成有成為壓力室424的槽部、成為墨水供應通路425的槽部、以及成為共用墨水室426的開口部等。該流路形成基板421例如由硅基板制成。壓力室424形成為沿著與噴嘴427的排列方向垂直的方向細長的室。墨水供應通路425連通壓力室 424和共用墨水室426。該墨水供應通路425將貯存在共用墨水室426中的墨水(液體的一種)供應給壓力室424。因此，墨水供應通路425是用于向壓力室424供應液體的供應部的一種。共用墨水室426是臨時貯存從墨盒(沒有圖示)供應而來的墨水的部分，相當于共用的液體貯存室。
在噴嘴板422上，以預定的間隔沿預定的排列方向設有多個噴嘴 427。墨水流經(jīng)這些噴嘴427而被噴射到頭HD的外部。該噴嘴板422例如由不銹鋼板或硅基板制成。
0023
振動板423例如采用了在不銹鋼制的支撐板428上層壓了樹脂制的彈性體膜429的雙層結構。在振動板423中與各壓力室424相對應的部分，通過蝕刻加工形成了環(huán)形的支撐板428。并且，在環(huán)內(nèi)形成了島部428a。由該島部428a和島部428a周圍的彈性體膜429a構成振動膜(diaphragm)部 423a。該振動膜部423a通過壓電元件單元43所具有的壓電元件433而變形，從而可改變壓力室424的容積。g卩，振動膜部423a相當于劃分壓力室 424的一部分并通過變形使壓力室424內(nèi)的墨水(液體)的壓力發(fā)生變化的劃分部。
壓電元件單元43包括壓電元件組431和固定板432。壓電元件組431 呈梳齒狀。并且，每一個梳齒是一個壓電元件433。各壓電元件433的頂端面粘在對應的島部428a上。固定板432支撐壓電元件組431并作為向殼體41的安裝部。該固定板432例如由不銹鋼板構成，并被粘在容納空間部4U的內(nèi)壁上。
壓電元件433是機電轉換元件的一種，其相當于執(zhí)行用于使壓力室 424內(nèi)的液體的壓力發(fā)生變化的動作(變形動作)的元件。圖2A所示的壓電元件433通過向相鄰的電極彼此之間施加電位差而在與層疊方向垂直的元件長度方向上進行伸縮。即，上述的電極包括預定電位的共用電極434 和被設定為與驅動信號COM (噴射脈沖PS)相應的電位的驅動電極 435。并且，夾在兩個電極434、 435之間的壓電體436以與共用電極434 和驅動電極435的電位差相應的程度變形。壓電元件433隨著壓電體436 的變形而在元件的長度方向上進行伸縮。在本實施方式中，共用電極434 被規(guī)定在地電位或者比地電位高出預定電位的偏置電位。并且，驅動電極 435的電位越是比共用電極434的電位高，壓電元件433就越收縮。相反，驅動電極435的電位越是接近于共用電極434的電位，壓電元件433 越伸長。
如上所述，壓電元件單元43經(jīng)固定板432被安裝在殼體41上。因此，如果壓電元件433收縮，則振動膜部423a朝著遠離壓力室424的方向被拉伸。由此，壓力室424膨脹。相反，如果壓電元件433伸長，則振動膜部423a被壓向壓力室424—側。由此，壓力室424收縮。壓力室424的膨脹和收縮將導致壓力室424內(nèi)墨水的壓力發(fā)生變化。g卩，壓力室42內(nèi) 的墨水隨著壓力室424收縮而被加壓，隨著壓力室424膨脹而被減壓。由于壓電元件433的伸縮狀態(tài)與驅動電極435的電位相應地固定，因此壓力室424的容積也與驅動電極435的電位相應地固定。因此，壓電元件433 可稱為以與被施加的噴射脈沖PS中的電位的變化圖案相對應的程度使振動膜部423a (劃分部)變形的元件。并且，可通過驅動電極435的每單位時間的電位變化量等來規(guī)定對壓力室424內(nèi)墨水的加壓程度和減壓程度。 <墨水流路>
在頭HD中，與噴嘴427的數(shù)目相應地設置了多個從共用墨水室426 至噴嘴427的墨水流路(相當于被液體充滿的液體流路)。在該墨水流路中，噴嘴427和墨水供應通路425分別與壓力室424連通。因此，當分析墨水的流動等特性時，可應用亥姆霍茲諧振器的原理。圖2B是示意性地說明基于該原理的頭HD的結構的圖。
在一般的頭HD中，壓力室424的長度L424被規(guī)定在200/rni至 2000/mi的范圍內(nèi)。壓力室424的寬度W424被規(guī)定在20/mi至300/mi的范圍內(nèi)，壓力室424的高度H424被規(guī)定在30)Um至500/mi的范圍內(nèi)。并且，墨水供應通路425的長度L425被規(guī)定在50/rni至2000/mi的范圍內(nèi)。墨水供應通路425的寬度W425被規(guī)定在20/mi至的范圍內(nèi)，墨水供應通路425的高度H425被規(guī)定在30/rni至500/mi的范圍內(nèi)。另外，噴嘴427的直徑0427被規(guī)定在lOMm至40^um的范圍內(nèi)，噴嘴427的長度 L427被規(guī)定在40/mi至100/mi的范圍內(nèi)。
這里，圖2B是示意性地說明墨水流路的圖。因此，以與實際不同的形狀示出了墨水流路。在這樣的墨水流路中，通過使壓力室424內(nèi)墨水的壓力發(fā)生變化，從噴嘴427噴射墨水。此時，壓力室424、墨水供應通路 425、以及噴嘴427如亥姆霍茲諧振器那樣發(fā)揮作用。因此，當向壓力室 424內(nèi)的墨水施加壓力時，該壓力的大小以被稱為亥姆霍茲周期的固有周期變化。即，墨水的壓力發(fā)生振動。
這里，關于亥姆霍茲周期(墨水的固有振動周期)Tc，一般可用下式 (1)表示。
Tc = 1 / f
f = 1 / 2tt>T [(Mn + Ms) / (Mn x Ms x (Cc + Ci))]…(1) 在公式(1)中，Mn為噴嘴427的慣量(inertance)(每單位截面面積的墨水的質(zhì)量，在后敘述)，Ms為墨水供應通路425的慣量，Cc為壓力室424的柔度(每單位壓力的容積變化，表示柔軟的程度)，Ci為墨水的柔度(Ci-體積V/[密度px聲速c2])。
該壓力振動的振幅隨著墨水在墨水流路中流動而逐漸變小。例如，壓
力振動由于在噴嘴427和墨水供應通路425中的損失以及在劃分壓力室 424的壁部等中的損失而衰減。
在一般的頭HD中，壓力室424中的亥姆霍茲周期被規(guī)定在至 10/xs的范圍內(nèi)。例如，在圖2B的墨水流路中，當設定壓力室424的寬度 W424為lOO;rni、高度H424為70/mi、以及長度L424為1000/mi，設定墨水供應通路425的寬度W425為50/mi、高度H425為70^m、以及長度 L425為500/xm，并且設定噴嘴427的直徑0427為30/mi、長度L427為 100/mi時，壓力室424中的亥姆霍茲周期成為8ms左右。該亥姆霍茲周期也會根據(jù)隔開相鄰的兩個壓力室424的壁部的厚度、彈性體膜429的厚度和柔度、流路形成基板421和噴嘴板422的原材料而發(fā)生變化。
<打印機側控制器60 >
打印機側控制器60對打印機1的進行整體控制。例如，基于從計算機CP獲取的印刷數(shù)據(jù)和來自各檢測器的檢測結果來對控制對象部進行控帝ij，以在紙張上印刷圖像。如圖1所示，打印機側控制器60包括接口部 61、 CPU 62、存儲器63。接口部61與計算機CP進行數(shù)據(jù)的收發(fā)。CPU 62進行打印機1的整體控制。存儲器63提供存儲計算機程序的區(qū)域和工作區(qū)域等。CPU 62按照存儲在存儲器63中的計算機程序來控制各控制對象部。例如，CPU 62控制紙張運送機構10和托架移動機構20。另外， CPU 62向頭控制部HC發(fā)送用于控制頭HD的動作的頭控制信號，或者向驅動信號生成電路30發(fā)送用于生成驅動信號COM的控制信號。
這里，用于生成驅動信號COM的控制信號也稱為DAC數(shù)據(jù)，其例如為多比特的數(shù)字數(shù)據(jù)。該DAC數(shù)據(jù)規(guī)定生成的驅動信號COM的電位的變化圖案。因此，該DAC數(shù)據(jù)也可稱為示出驅動信號COM和噴射脈沖PS 的電位的數(shù)據(jù)。該DAC數(shù)據(jù)被存儲在存儲器63的預定區(qū)域中，并在生成驅動信號COM時被讀出并被輸出給驅動信號生成電路30。
<驅動信號生成電路30>
驅動信號生成電路30發(fā)揮噴射脈沖生成部的作用，其基于DAC數(shù)據(jù)來生成具有噴射脈沖PS的驅動信號COM。如圖3所示，驅動信號生成電路30包括DAC電路31、電壓放大電路32、電流放大電路33。 DAC電路 31將數(shù)字化的DAC數(shù)據(jù)轉換為模擬數(shù)據(jù)。電壓放大電路32將在DAC電路31中轉換的模擬信號的電壓放大到能夠驅動壓電元件433的水平。在該打印機1中，從DAC電路31輸出的模擬信號最大為3.3V，相對與此，從電壓放大電路32輸出的放大后的模擬信號(為了方便，也稱為波形信號)最大為42V。電流放大電路33對來自電壓放大電路32的波形信號進行電流放大，并將放大后的波形信號作為驅動信號COM輸出。該電流放大電路33例如由推挽連接的晶體管對構成。 <頭控制部HO
頭控制部HC根據(jù)頭控制信號來選擇在驅動信號生成電路30中生成的驅動信號COM中的必要部分，并將該必要部分施加給壓電元件433。為此，如圖3所示，頭控制部HC具有多個開關44，所述多個開關44針對每個壓電元件433而設置在驅動信號COM的供應線的中途。并且，頭控制部HC從頭控制信號生成開關控制信號。通過利用該開關控制信號控制各開關44，驅動信號COM中的必要部分(例如噴射脈沖PS)被施加給壓電元件433。此時，根據(jù)必要部分的選擇方式，能夠控制從噴嘴427的墨水噴射。
<驅動信號COM>
下面對由驅動信號生成電路30生成的驅動信號COM進行說明。如圖 4所示，在驅動信號COM中含有重復生成的多個噴射脈沖PS。這些噴射脈沖PS都具有相同的波形。即，電位的變化圖案相同。如上所述，該驅動信號COM被施加到壓電元件433所具有的驅動電極435上。由此，在驅動電極435和被設定為固定電位的共用電極434之間產(chǎn)生與電位的變化圖案相對應的電位差。其結果是，壓電元件433與電位的變化圖案相應地進行伸縮，從而改變壓力室424的容積。
例示的噴射脈沖PS的電位在從作為基準電位的中間電位VB上升到最高電位VH之后，下降到最低電位VL。然后上升到中間電位VB。如上所述，驅動電極435的電位越是比共用電極434的電位高，壓電元件433就越收縮，從而擴大壓力室424的容積。
因此，當向壓電元件433施加了該噴射脈沖PS時，壓力室424從與中間電位VB對應的基準容積膨脹至與最高電位VH對應的最大容積。之后，收縮至與最低電位VL對應的最小容積，此后又膨脹至基準容積。并且，當從最大容積向最小容積收縮時，壓力室424內(nèi)的墨水被加壓，墨滴被從噴嘴427噴射。因此，該噴射脈沖PS的從最高電位VH至最低電位 VL的變化部分相當于用于使墨水被噴射的噴射部分。
墨滴的噴射頻率由一前一后生成的噴射部分的間隔決定。例如，在圖 4的例子中，在實線的驅動信號COM下，墨滴每隔期間Ta被噴射一次，在單點劃線的驅動信號COM下，墨滴每隔期間Tb被噴射一次。因此，可以說基于實線的驅動信號COM的噴射頻率高于基于單點劃線的驅動信號 COM的噴射頻率。
<各個實施方式的概要>
這種打印機1被寄與可穩(wěn)定地進行墨水噴射的期望。例如，在以低頻率噴射墨滴的情況和以高頻率噴射墨滴的情況下，希望墨滴的量和飛行方向或者飛行速度等相同?？墒?，當用傳統(tǒng)的頭HD噴射粘度比一般墨水的粘度(約1毫帕斯卡秒[mPa，s])高很多的墨水、具體地說粘度為6 20mPa，s的墨水(為了方便，也稱為高粘度墨水)時，存在墨水的噴射變得不穩(wěn)定的問題。圖5A是示出以穩(wěn)定的狀態(tài)噴射高粘度墨水的情形的圖。與此相反，圖5B是示出以不穩(wěn)定的狀態(tài)噴射高粘度墨水的情形的圖。比較這些圖可知，在不穩(wěn)定的狀態(tài)下存在飛行速度不足的墨滴和噴射軌跡發(fā)生彎曲的墨滴。
可以想到各種導致墨水的噴射不穩(wěn)定的原因，但可以認定其原因之一是壓力室424和墨水供應通路425之間的構造上的平衡性存在偏差。如果舉出具體例子，則作為主要原因而舉例壓力室424的容積和墨水供應通路425的容積之比的偏差、壓力室424的截面面積和墨水供應通路425的截面面積之比的偏差、以及壓力室424的流路長度與墨水供應通路425的流路長度之比的偏差等。并且，在容積之比和流路長度之比錯開的情況下，通過墨水供應通路425而流過的墨水的量有時過多有時過少。另外，在截面面積之比與流路長度之比錯開的情況下，通過墨水供應通路425而流過的墨水的量有時過多有時過少。根據(jù)這些原因可考慮墨水的噴射變得不穩(wěn)定。
鑒于上述情況，在第一實施方式的頭HD中，基于壓力室424的容積來規(guī)定墨水供應通路425的容積，并且基于墨水供應通路425的流路長度來規(guī)定壓力室424的流路長度。g卩，如圖2B所示，將墨水供應通路425 的容積V425 (W425xH425xL425)規(guī)定在大于壓力室424的容積V424 (W424xH424xL424)的1/5且小于壓力室424的容積V424的1/2的范圍內(nèi)。并且，將壓力室424的長度L424規(guī)定在大于等于墨水供應通路425 的長度L425且小于等于該長度L425的兩倍的范圍內(nèi)。在滿足這些條件的頭HD中，考慮能夠基于壓力室424中的墨水的壓力變化而對墨水供應通路425中的墨水的移動進行適當?shù)乜刂啤＝Y果，能夠穩(wěn)定地噴射高粘度墨水。
另外，在第二實施方式的頭HD中，基于壓力室424的截面面積來規(guī) 定墨水供應通路425的截面面積，并且基于墨水供應通路425的流路長度來規(guī)定壓力室424的流路長度。即，如圖2B所示，將墨水供應通路425 的截面面積S425規(guī)定在大于等于壓力室424的截面面積S424的1/3并且小于等于壓力室424的截面面積S424的范圍內(nèi)。并且，將壓力室424的長度L424規(guī)定在大于等于墨水供應通路425的長度L425并且為小于等于該長度L425的兩倍。另外，如圖2B所示，壓力室424的截面面積S424 和墨水供應通路425的截面面積S425是指在模型化的墨水流路中與墨水的流動方向正交的面的面積。在滿足這些條件的頭HD中，考慮適當?shù)卣{(diào) 整流過墨水供應通路425的墨水的量。結果，能夠穩(wěn)定地噴射高粘度的墨水。
第一實施方式 <噴射脈沖PS>
首先，說明用于評價的噴射脈沖PS1。圖6是用于說明該噴射脈沖 PS1的圖。在圖6中，縱軸為驅動信號COM (噴射脈沖PS1)的電位，橫軸為時間。圖6所示的噴射脈沖PS1具有用符號Pl至符號P5表示的多個部分。即，噴射脈沖PS1具有第一減壓部分Pl、第一電位保持部分P2、加壓部分P3、第二電位保持部分P4、第二減壓部分P5。
第一減壓部分Pl是在定時tl至定時t2的整個期間生成的部分。該第一減壓部分Pl在定時tl處的電位(相當于始端電位)為中間電位VB，在定時t2處的電位(相當于終端電位)為最高電位VH。因此，當?shù)谝粶p壓部分Pl被施加到壓電元件433上時，壓力室424在第一減壓部分Pl的整個生成期間從基準容積膨脹至最大容積。
該噴射脈沖PS1的中間電位VB被規(guī)定為比噴射脈沖PS1的最低電位 VL高出最高電位VH與最低電位VL之差(26V)的32%的電位。另外，第一減壓部分Pl的生成期間為2.0ms。
第一電位保持部分P2是在定時t2至定時t3的整個期間生成的部分。該第一電位保持部分P2固定在最高電位VH上。因此，當?shù)谝浑娢槐３?部分P2被施加到壓電元件433時，壓力室424在第一電位保持部分P2的整個生成期間維持最大容積。在該噴射脈沖PS1中，第一電位保持部分P2 的生成期間為2.1/zs。
加壓部分P3是在定時t3至定時t4的整個期間生成的部分。該加壓部分P3的始端電位為最高電位VH，終端電位為最低電位VL。因此，當加壓部分P3被施加到壓電元件433時，壓力室424在加壓部分P3的整個生成期間從最大容積收縮至最小容積。由于墨水隨著該壓力室424收縮而被噴射，因此加壓部分P3相當于用于使墨滴噴射的噴射部分。在該噴射脈沖PS1中，加壓部分P3的生成期間為2.0/zs。
第二電位保持部分P4是在定時t4至定時t5的整個期間生成的部分。第二電位保持部分P4固定在最低電位VL上。因此，當?shù)诙娢槐３植糠?P4被施加到壓電元件433時，壓力室424在第二電位保持部分P4的整個生成期間維持最小容積。在該噴射脈沖PS1中，第二電位保持部分P4的生成期間為5.0/xs。
第二減壓部分P5是在定時t5至定時t6的整個期間生成的部分。該第二減壓部分P5的始端電位為最低電位VL，終端電位為中間電位VB。。因此，當?shù)诙p壓部分P5被施加到壓電元件433時，壓力室424在第二減壓部分P5的整個生成期間從最小容積膨脹至基準容積。在該噴射脈沖 PS1中，第二減壓部分P5的生成期間為3.0/xs。 <粘度為15mPa，s的墨水〉
圖7是用于說明評價對象的各頭HD的結構參數(shù)的圖。在圖7中，縱軸表示墨水供應通路425的容積V425的值，橫軸表示壓力室424的長度 (流路長度)L424。并且，Nol No16的各點表示進行了連續(xù)噴射粘度為 15mPa.s的墨水(比重大致為1)的仿真的頭HD。例如，Nol的頭HD表示墨水供應通路徑425的容積V425為4840000x 10—18 m3，壓力室424的長度L424是450/mi (10—6m)。另外，No16的頭HD表示墨水供應通路 425的容積V425為2000000 x l(T18 m3，壓力室424的長度L424為 1100/mi。
這里，仿真中使用的其他數(shù)值為如下。首先，在評價對象的各頭HD (Nol No16的頭HD)中，壓力室424的高度H424為80Atm，容積 V424為9680000 x 10—18m3。并且，墨水供應通路425的深度H425為 80/mi，長度L425與壓力室424的長度L424相等。噴嘴427的直徑0427 為25/mi，噴嘴427的長度L427為80gm。
當仿真時，作為仿真對象的噴嘴427呈近似漏斗形狀，即具有錐形部分427a和直柱部分427b (參考圖82)。這里，錐形部分427a是劃分出圓錐臺形空間的部分，越是遠離壓力室424，其開口面積就越變小。即，被設置成逐漸變細的形狀。直柱部分427b接錐形部分427a的小直徑端部而設置。該直柱部分427b是劃分出圓柱形空間的部分，并且是在與噴嘴方向垂直的面上的截面面積大致恒定的部分。并且，噴嘴427的直徑0427 表示直柱部分427b的直徑。在該仿真中，直柱部分427b的長度為 20/mi，錐角0427為25度。另外，噴嘴427的長度L427為錐形部分427a 和直柱部分427b的總和。因此，錐形部分427a的長度為60/mi。對于這樣的近似漏斗形狀的噴嘴427，如圖83所示，通過在多個圓盤形狀的空間中進行近似，能夠容易地對容積V427和慣性等進行分析。
在評價對象的各頭中，屬于本實施方式的頭是No6、 7、 10、 11的各頭HD。并且，其他的頭HD是比較例的頭。下面，說明這些頭HD的仿
真結果。
<No6的頭HD >
No6的頭HD的壓力室424的長度L424為50(^m，與墨水供應通路 425的長度L425相等。另外，墨水供應通路425的容積V425為3920000 x 10—18m3，比壓力室424的容積V424的一半(4840000 x 10-18 m3)小稍許。
在具有上述墨水流路的頭HD中，如果將圖6的噴射脈沖PS1施加到壓電元件433上，就會從噴嘴427噴射墨滴。圖8是由No6的頭HD連續(xù) 噴射墨滴時、具體地說以60kHz的頻率噴射墨滴時的仿真結果。在圖8 中，在縱軸上，用墨水量表示了彎月面(在噴嘴427露出的墨水的自由表面)的狀態(tài)，橫軸為時間。縱軸上的0ng表示在穩(wěn)定狀態(tài)下的彎月面的位置。并且，其值越是向正的一側變大，彎月面就越是處于向噴射方向凸出的狀態(tài)。相反，其值越是向負的一側變大，彎月面就越是處于向壓力室 424側被拉進的狀態(tài)。這些縱軸和橫軸的內(nèi)容同樣適用于其他圖(例如圖 9 圖23)的縱軸和橫軸。因此，省略對其他圖的說明。
當噴射脈沖PS1的第一減壓部分Pl被施加到壓電元件433上時，壓力室424膨脹。壓力室424內(nèi)的墨水隨著該膨脹而變?yōu)樨搲?，墨水通過墨水供應通路425向壓力室424側流入。另外，隨著墨水變?yōu)樨搲?，彎月?在噴嘴427內(nèi)被拉向壓力室424側。
彎月面向壓力室424側的移動在第一減壓部分Pl的施加結束后也將持續(xù)。即，由于劃分壓力室424的壁部和振動板423的柔度等，彎月面在第一電位保持部分P2的施加期間也向壓力室424側移動。之后，彎月面向遠離壓力室424的方向掉轉方向(用符號A表示的定時)。此時，隨著加壓部分P3的施加，移動壓力室424的收縮也增大，因此彎月面的移動速度變快。隨著加壓部分P3的施加，移動的彎月面變?yōu)橹鶢?。并且，?到第二電位保持部分P4向壓電元件433的施加結束為止保持柱狀的彎月面的頂端側的一部分斷掉并作為滴狀被噴射(用符號B表示的定時)。在圖8中，定時B處的墨水量表示噴射出的墨滴的量。通過噴射的反作^^力，彎月面以高速度向壓力室424 —側返回。此時，第二減壓部分P5被施加到壓電元件433上。壓力室424隨著該第二減壓部分P5的施加而膨脹。壓力室424內(nèi)的墨水隨著該膨脹而變?yōu)樨?壓。在被施加第二減壓部分P5之后，彎月面向噴射側切換移動方向(用符號C表示的定時)。此后，在彎月面切換移動方向的定時，開始向壓電元件433施加下一個噴射脈沖PS1 (用符號D表示的定時)。以后，重復進行上述的動作。
在其他附圖(例如圖9 圖23)所示的仿真中，也向壓電元件433施加圖6的噴射脈沖PS1。因此，定時A 定時D處的彎月面的舉動如上所述。
在本實施方式中，將在利用圖6的噴射脈沖PS1以60kHz的頻率重復噴射墨滴時能夠保證10ng以上的噴射量且噴射量穩(wěn)定作為頭HD的評價基準。這是因為只要能夠穩(wěn)定地噴射10ng以上的墨滴，即使使用高粘度墨水也能夠以與噴射傳統(tǒng)墨水的打印機相等或更高的速度和圖像質(zhì)量印刷圖像。在No6的頭HD中，第四個及其后的各墨滴以10.5ng左右的量被穩(wěn)定地噴射。因此，可以說No6的頭HD滿足上述的評價基準。換句話說， No6的頭HD可以被稱為當以高頻率連續(xù)噴射高粘度墨水時一滴的量在預定量以上并且噴射量的偏差也極小的頭。
但是，在第一個至第三個的各墨滴中能夠稍稍看出噴射量的偏差?？?慮這是因為由慣性引起的墨水的流動變少而不穩(wěn)定的緣故。這里，由慣性引起的墨水的流動是指由于墨滴被一滴一滴連續(xù)噴射而引起的從共用墨水室426向噴嘴427的墨水的流動。并且，上述的評價基準將連續(xù)噴射墨滴的場合作為對象。因此，只要第四個及其后的各墨滴的噴射量和噴射頻率穩(wěn)定，即使從第一至第三個的各墨滴中能看出多少的噴射量的偏差，也評價為進行了穩(wěn)定的噴射。
<No7的頭HD >
No7的頭HD的壓力室424的長度L424和墨水供應通路425的長度 L425同時為1000/mi。并且，墨水供應通路425的容積V425是3920000 x 10一18 m3。與No6的頭HD相比，相同點是墨水供應通路425的容積V425比壓力室424的容積V424的一半小稍許。另一方面，不同點是壓力室424 的長度L424和墨水供應通路425的長度L425是1000pm，為No6的頭 HD中相同部分的長度的兩倍。
圖9是由No7的頭HD連續(xù)噴射墨滴時的仿真結果。在No7的頭HD 中，第四個及其后的各墨滴以稍稍超過ll.Ong的量被穩(wěn)定地噴射。因此，可以說No7的頭HD也滿足上述的評價基準。
〈NolO的頭HD〉
NolO的頭HD的壓力室424的長度L424和墨水供應通路425的長度 L425同時為500/mi。并且，墨水供應通路425的容積V425為2240000 x 10—18m3。與No6的頭HD相比，相同點是壓力室424的長度L424與墨水供應通路425的長度L425同時為500/rni。另一方面，不同點是墨水供應通路425的容積V425是2240000 x 10—18 m3，比壓力室424的1/5 (大約 2000000 x 10—18 m3)大稍許。
圖10是由No10的頭HD連續(xù)噴射墨滴時的仿真結果。在No10的頭 HD中，第四個及其后的各墨滴以10.5ng左右的量被穩(wěn)定地噴射。因此，可以說No10的頭HD也滿足上述的評價基準。
<Noll的頭HD〉
Noll的頭HD的壓力室424的長度L424和墨水供應通路425的長度 L425同時為1000/mi。并且，墨水供應通路425的容積V425為2240000 x 10—18m3。與No6的頭HD相比，不同點是壓力室424的長度L424和墨水供應通路425的長度L425為No6的頭HD中的相同部分的長度的兩倍。除此之外，在墨水供應通路425的容積V425比壓力室424的容積 V424的1/5大稍許上也不同。
圖11是由Noll的頭HD連續(xù)噴射墨滴時的仿真結果。在Noll的頭 HD中，第四個及其后的各墨滴以11.5ng左右的量被穩(wěn)定地噴射。因此，可以說Noll的頭HD也滿足上述的評價基準。
<總結>
如上所述，確認了 No6、 7、 10、 11的各頭HD都滿足上述的評價基準。即，在壓力室424的長度L424與墨水供應通路425的長度L425相等的頭HD的情況下，通過將墨水供應通路425的容積V425規(guī)定在大于壓力室424的容積V424的1/5并且小于壓力室424的容積V424的1/2的范圍內(nèi)，能夠確認滿足評價基準。具體而言，通過將壓力室424的長度L424 和墨水供應通路425的長度L425規(guī)定在從500/mi到1000/mi的范圍內(nèi)、將墨水供應通路425的容積V425規(guī)定為大于等于2240000 x 10_18 n^并小于等于3920000 x 10—18 1113的范圍內(nèi)，由此能夠確認為即使以60kHz的頻率噴射粘度為15mPa's的墨水也能確保大于等于10ng的量。
在這些頭HD中，墨水供應通路425的長度L425和容積V425由與壓力室424的形狀的關系來規(guī)定。并且，基于長度L425和容積V425，墨水供應通路425的截面的大小(截面面積S425)也被規(guī)定。這里，在從壓力室424側使壓力產(chǎn)生變化時的、墨水供應通路524中的墨水的移動容易度通過墨水供應通路425的截面面積S425、墨水供應通路425的容積 V425、以及墨水的比重來規(guī)定。簡而言之，墨水供應通路425中的墨水的質(zhì)量越大墨水越難以移動，墨水供應通路425的截面面積S425越大墨水越容易移動。
在所述的各頭HD中，通過使壓力室424中的墨水的壓力發(fā)生變化來使墨水供應通路425中的墨水和噴嘴427中的墨水移動。這里，能夠使壓力室424中的墨水產(chǎn)生的壓力變化的大小是有限的。并且，如前面所述的各頭HD那樣，規(guī)定墨水供應通路425的長度L425和容積V425以及壓力室424的長度L424和壓力室424的容積V424的關系，由此，基于可使壓力室424中的墨水產(chǎn)生的壓力變化的大小，能夠使墨水供應通路425中的墨水的移動最合適。由此，例如能夠抑制對壓力室424的墨水的供給不足，并供應充足量的墨水。另外，在向壓力室424中的墨水加壓時，也能夠抑制墨水供應通路425中的墨水過度地移動到共用墨水室426偵lj。結果，認為在墨滴連續(xù)地噴射時能夠穩(wěn)定地噴射。
<與噴嘴427的關系>
在上述的頭HD中，噴嘴427的形狀也會影響墨滴的噴射。下面，說明與噴嘴427的關系。
在各頭HD中，基于墨水供應通路425的容積V425和長度L425來規(guī)定截面面積。伴隨于此，也規(guī)定了墨水供應通路425的流路阻力。這里，流路阻力是指介質(zhì)的內(nèi)部損失。在本實施方式中，是經(jīng)由墨水流路而流過的墨水所受到的力，是與墨水的流動方向反向的力。關于該流路阻力，優(yōu) 選噴嘴427的流路阻力大于墨水供應通路425的流路阻力。這是由于通過使噴嘴427的流路阻力大于墨水供應通路425的流路阻力，由此不容易產(chǎn) 生對壓力室427的墨水的供給不足。即，可想而知的是，在從共用墨水室 426向噴嘴427側的墨水的流動中，能夠使墨水在墨水供應通路425中比噴嘴427更容易流動。
這里，能夠通過下式(2)來近似地表示圓形截面流路的流路阻力R 圓、能夠通過下式(3)來近似地表示矩形截面流路的流路阻力Ri。由此，根據(jù)這些公式來規(guī)定尺寸，能夠使噴嘴427的流路阻力大于墨水供應通路425中的流路阻力。
流路阻力R圓(8 X粘度p X長度L) / (ttX半徑r4)…(2) 流路阻力R直(12 X粘度/x X長度L) / (寬度WX高度H3)…(3)
在這些公式(2) 、 (3)中，粘度m表示墨水的粘度、l表示流路的長度、W表示流路的寬度、H表示流路的高度、r表示具有圓形截面的流路的半徑。
另外，如上所述，噴嘴427呈近似漏斗形狀。在此情況下，當應用上式(2)時，例如如圖83所示，只要將錐形部分427a建模即可。即，可以通過隨著從壓力室424側向直柱部分427b靠近而半徑逐級變小的多個圓盤形部分來近似定義錐形部分427a。
另外，在使各頭HD噴射高粘度墨水時，基于壓力室424中的墨水的壓力變化而優(yōu)選使在噴嘴427中的墨水比在墨水供應通路425中的墨水容易移動。換而言之，優(yōu)選使噴嘴427的慣量比墨水供應通路425的慣量小。另外，慣量是指表示流路中的墨水移動容易度的值。這是由于通過上述，能夠將使壓力室424中的墨水產(chǎn)生壓力變化高效地使用在墨滴噴射上。
在將墨水的密度設為P、將流路的截面面積設為S、將流路的長度設為L時，慣量M能夠由式(4)近似地來表示。因此，通過基于式(4)來規(guī)定尺寸，能夠使噴嘴427的慣量小于墨水供應通路425的慣量。慣量]V^ (密度px長度L) /截面面積S …(4)
從該式(4)可認定慣量是每單位截面面積的墨水的質(zhì)量。并且可知，慣量越大，墨水就越難以響應壓力室424內(nèi)的墨水壓力而移動，慣量越小，墨水就越容易響應壓力室424內(nèi)的墨水壓力而移動。
如圖2B所示，這里的流路的長度L和截面面積S表示建模的墨水流路的各個部分的長度和截面面積。長度L是墨水流動方向上的長度。另外，截面面積S是與墨水的流動方向大致垂直的面的面積。例如，就壓力室424來說，如用符號S424表示的那樣，與壓力室424的長度方向垂直的面的面積即為截面面積。墨水供應通路425和噴嘴427也一樣。g卩，如用符號S425和符號S427表示的那樣，與墨水供應通路425和噴嘴427的長度方向垂直的面的面積即為截面面積。并且，對于噴嘴427的錐形部分 427a如圖83所示，通過與圓盤狀部分的大小相一致來逐級地增大截面面積S427，由此能夠進行近似。 <比較例>
接下來對比較例的頭進行說明。比較例的頭HD是圖7中的No1 No5、 No8 No9、 Nol2 No16的各頭HD。在這些頭HD中的Nol No4 的各頭HD中，墨水供應通路425的容積V425被規(guī)定為壓力室424的容積V424的1/2。具體地說，被規(guī)定為4840000x10—18 m3。在Nol3 No16 的各頭HD中，墨水供應通路425的容積V425被規(guī)定為壓力室424的容積V424的大致1/5。具體地說，被規(guī)定為2000000x10—18 m3。在Nol、 5、 9、 13的各頭HD中，壓力室424的長度L424被規(guī)定為比為下限的規(guī) 定的長度500/mi短。具體地說，被規(guī)定為450gm。在No4、 8、 12、 16的各頭HD中，壓力室424的長度L424被規(guī)定為比為上限的規(guī)定長度 1000Atm還長，具體地說，被規(guī)定為llOOjtmi。
圖12至圖23示出了比較例的各頭HD的仿真結果。例如，圖12示出了 Nol的頭HD的仿真結果。并且，圖13示出了 No2的頭HD的仿真結果。另外，在圖23中示出了Nol6的頭HD的仿真結果。
<V425=l/2 xV 424的各頭HD>如圖12 (Nol的頭HD)至圖15 (No4的頭HD)所示，這些頭HD 中墨滴的量少于基準值(10ng)。例如，當對第四個及其后的墨滴的最大噴射量進行比較時，Nol和No2的頭HD的最大噴射量約為7.2ng (LVla、 LV2a)。并且，No3和No4的頭HD的最大噴射量約為7.8ng (LV3a、 LV4a)。另外，在各頭HD中噴射量變得不穩(wěn)定。g卩，噴射量產(chǎn)生周期的變化。例如，如用符號LVlb、 LV2b的線表示的那樣，在Nol 和No2的頭HD中，重復噴射了從最小量的墨滴(約2ng)至最大量的墨滴(約7.2ng)的四種墨滴。同樣，如用符號LV3b、 LV4b的線表示的那樣，在No3和No4的頭HD中，重復噴射了從最小量的墨滴至最大量的墨滴的五種墨滴。
<V425 N 1/5 xV 424的各頭HD>
如圖20 (No13的頭HD)至圖23 (N0I6的頭HD)所示，這些頭 HD中墨滴的量也少于基準值。例如，當對第四個及其后的墨滴的最大噴射量進行比較時，Nol3和Nol4的頭HD的最大噴射量約為8ng (LV13a、 LV14a)。并且，No15的頭HD中，第四個及其后的墨滴的噴射量相同，但最大噴射量約為7.5ng (LV15)。同樣，No16的頭HD的最大噴射量約為8.8ng (LV16)。另外，在Nol3和Nol4的頭HD中噴射量變得不穩(wěn)定。即，如用符號LV13b、 LV14b的線表示的那樣，這些頭HD 重復噴射從最小量的墨滴(約2ng)至最大量的墨滴(約8ng)的四種墨滴。
<V424=450/mi的各頭HD>
如圖12 (Nol的頭HD)、圖16 (No5的頭HD)、圖18 (No9的頭 HD)、以及圖20 (Nol3的頭HD)所示，這些頭HD中墨滴的量也少于基準值。例如，當對第四個及其后的墨滴的最大噴射量進行比較時，Nol 和No5的頭HD的最大噴射量約為7.2ng (LVla、 LV5a) ， No9和Nol3 的頭HD的最大噴射量約為8ng (LV9a、 LV13a)。另外，在各頭HD中噴射量產(chǎn)生周期的變化。即，如用符號LVlb、 LV5b、 LV9b、 LV13b的線表示的那樣，重復噴射從最小量的墨滴至最大量的墨滴的四種墨滴。
<V424=1100/mi的各頭HD>如圖15 (No4的頭HD)、圖17 (No8的頭HD)、圖19 (No12的頭HD)、以及圖23 (Nol6的頭HD)所示，這些頭HD中墨滴的量也少于基準值。例如，當對第四個及其后的墨滴的最大噴射量進行比較時， No4禾口 No8的頭HD的最大噴射量約為7.8ng (LV4a、 LV8a)。并且， Nol2的頭HD中，第四個及其后的墨滴的噴射量相同，但最大噴射量約為 7.5ng (LV12)。同樣，No16的頭HD的最大噴射量約為8.8ng (LV16)。另外，在No4和No8的頭HD中噴射量變得不穩(wěn)定。即，如用符號LV13b、 LV14b的線表示的那樣，這些頭HD重復噴射從最小量的墨滴至最大量的墨滴的五種墨滴。
<對噴射量的考察>
對于比較例的各頭HD來說，沒有正確地認識噴射量不足或產(chǎn)生周期的變化的原因。這里，當對噴射量不足進行考察時，在從Nol的頭HD到 No4的頭HD中由于壓力室424的容積過大，因此針對使壓力室424中的墨水的產(chǎn)生的壓力變化不夠。即，針對壓力室424的容積，振動膜部423a (劃分部)的變形量不夠。另外，在No12、 No15、 Nol6的各頭HD中，由于壓力室424的寬度過于狹窄，因此振動膜部423a的變形量不夠。
另外，當對噴射量的周期性變化進行考察時，在墨滴噴射后壓力室 424中的墨水沒有被充分地減壓。例如，在剛噴射第一個墨滴之后對壓力室424中的墨水減壓不充分的情況下，墨水供應通路425中的墨水處于難以移動的狀態(tài)。因此，對于第二個墨滴噴射量過度地減少。并且，當壓力室424中的墨水通過第二個墨滴的噴射動作而充分地被減壓時，墨水供應通路425中的墨水開始向壓力室424側移動，墨水被填充到壓力室424 中。這也能從下述情況中查找原因墨水供應通路425的長度L425長的 No3、 No4的頭HD比No1、 No2的頭HD在墨水的填充上更需要時間。
<由噴射頻率引起的噴射量的變化>
對于上述No12、 No15、 No16的各頭HD，考察由噴射頻率引起的噴射量的變化。如圖25 (No12的頭HD)、圖26 (No15的頭HD)、以及圖27 (Nol6的頭HD)所示，在這些頭HD中，當噴射一個墨滴時得到了大致基準值的噴射量。但是，如圖29 (Nol2的頭HD)、圖30 (No15的頭HD)、以及圖31 (No16的頭HD)所示，當將噴射頻率設定為30kHz 時，噴射量沒有達到基準值。在該例子中，Nol2、 Nol5、 N0I6的各頭 HD的噴射量減少至約7.5ng (LV12、 LV15、 LV16)。
與此相反，如圖24和圖28所示，當噴射一個墨滴時以及將噴射頻率設定為30kHz時的任一情況下，Noll的頭HD的噴射量都達到了基準值以上。如此，可以說本實施方式的頭HD與比較例的頭HD在由噴射頻率引起的噴射量的變化方面存在有意義的差異。
<粘度為6mPa's的墨水>
在上述的評價結果中，墨水的粘度為15mPa s。并且，通過使用本實施方式的頭，同樣也能夠噴射粘度為6mPa.s的墨水。這里，墨水粘度低意味著流路阻力變低。此時，壓力室424和墨水供應通路425中的流路阻力越低，頭HD越受到較大的影響。因此，可以說只要評價流路阻力低的頭 HD、即壓力室424和墨水供應通路425粗而短的頭HD即可。
具體而言，可以說只要評價No6的頭HD即可。g卩，可以說如果在 No6的頭HD中能夠穩(wěn)定地噴射6mPa，s的墨水，在No7、 NolO、 Noll的各頭HD中也能夠以較高的頻率穩(wěn)定地噴射該墨水。另外，作為比較例，可以說只要評價Nol、 No2、 No5的各頭HD即可。
圖32是使用No6的頭HD以60kHz的頻率噴射粘度為6mPa's的墨水 (比重大致為1)時的仿真結果。在No6的頭HD中，第四個及其后的各墨滴以10.5ng的量被穩(wěn)定地噴射。從結果可以說No6的頭HD也滿足上述的評價基準。B卩，可以說即使是粘度為6mPa's的墨水，No6的頭HD也能
夠以高頻率穩(wěn)定地噴射墨滴。
圖33 圖35是使用Nol、 No2、 No5的各頭HD以60kHz的頻率噴射粘度為6mPa.s的墨水時的仿真結果。如這些圖所示，任何頭HD也沒能使墨滴的最大量達到基準值(10ng) (LVla、 LV2a、 LV5a)。而且噴射量還發(fā)生了偏差(LVlb、 LV2b、 LV5b)。從這些結果可以說當用Nol、 No2、 No5的各頭HD以高頻率噴射粘度為6mPa.s的墨水時，墨滴的量會發(fā)生不足，而且墨滴的量還會變得不穩(wěn)定。
<其他的噴射脈沖PS2>下面，說明使用其他噴射脈沖PS2進行的評價結果，該噴射脈沖PS2 的電位變化圖案與上述噴射脈沖PS1的電位變化圖案不同。圖36是用于說明其他噴射脈沖PS2的圖。在圖36中，縱軸為驅動信號COM的電位，橫軸為時間。其他的噴射脈沖PS2具有用符號Pll至符號P13表示的多個部分。即，其他的噴射脈沖PS2被規(guī)定成具有減壓部分Pll、電位保持部分P12、加壓部分P13的臺形的電位變化圖案。
減壓部分Pll的定時tl處的始端電位為最低電位VL，定時t2處的終端電位為最高電位VH。在該噴射脈沖PS2中，減壓部分Pll的生成期間為2.0/>tS。電位保持部分P12是在定時t2至定時t3的整個期間生成并固定在最高電位VH上的部分。在該噴射脈沖PS2中，電位保持部分P12的生成期間為2.0^s。加壓部分P13的定時t3處的始端電位為最高電位VH，定時t4處的終端電位為最低電位VL。在該噴射脈沖PS2中，加壓部分P13 的生成期間為2.0ms。
如果將其他噴射脈沖PS2施加到壓電元件433上，就會從噴嘴427噴射墨水。此時的彎月面的舉動與將上述噴射脈沖PS1施加到壓電元件433 上時相同。簡單地說，起因于減壓部分Pll，壓力室424內(nèi)的墨水被減壓，從而彎月面被拉向壓力室424偵U。彎月面的移動在電位保持部分P12 的施加過程中也將持續(xù)。并且，在彎月面的移動方向配合掉轉方向的定時 (圖38中用符號A表示的定時)來施加加壓部分P13。由此，壓力室424 內(nèi)的墨水被加壓，彎月面延伸成柱狀。在定時B處，彎月面的頂端側的一部分作為墨滴被噴射。通過噴射的反作用力，彎月面向壓力室424側迅速返回，之后掉轉方向(用符號C表示的定時)。并且，在定時D處，開始施加下一個噴射脈沖PS2。
<評價結果>
圖37是用于說明評價對象的頭HD的結構參數(shù)的圖，其對應于前面說明的圖7。頭HD的結構與上述的頭結構相同，但為了方便，在使用其他的噴射脈沖PS2進行的評價結果中，在序號上添加"，"來表示。因此，在評價對象的各頭HD中，屬于本實施方式的頭是No6'、 No7'、 Nol0'、 Noll，的各頭HD。此外，剩下的的各頭HD是比較例的頭。圖38至圖53是使用Nol' Nol6，的各頭HD噴射粘度為15mPa's的墨水時的仿真結果。
從圖38至圖41所示可知，在屬于本實施方式的No6'、 No7'、 Nol0'、 Noll'的各頭HD中，即使以60kHz的高頻率噴射墨滴，也能夠保證基準量(10ng)以上的噴射量，并且各墨滴的噴射量相同。由此可以說，使用其他噴射脈沖PS2也能夠與使用上述噴射脈沖PS1的時候同樣地以高頻率穩(wěn)定地噴射基準量以上的墨滴。
另一方面，如圖42至圖53所示，當使用作為比較例的Nol' No5，、 No8' No9'、 Nol2' Nol6'的各頭HD以高頻率噴射墨滴時，最大噴射量達不到基準量(LVla， LV5a，、 LV8a， LV9a，、 LV12a，、 LV13a，、 LV5a， LV16a，)，而且噴射量發(fā)生了周期性偏差(LVlb， LV5b，、 LV8b， LV9b，、 LV13b，)。
這些結果可以說示出了雖然在程度上存在差異但與使用上述噴射脈沖 PS1的時候一樣。
<L424=2xL425的各頭HD>
在前面說明的評價對象的各頭HD任一個都是壓力室424的長度L424 與墨水供應通路425的長度L425相等。這里，即使是壓力室424的長度 L424是墨水供應通路425的長度L425的兩倍的頭HD，也能夠同樣地噴射高粘度的墨水。下面，對該問題進行說明。
圖54是對用于評價的噴射脈沖PS1'進行說明的圖。該噴射脈沖PS1' 與圖6的噴射脈沖PS1相同，具有第一減壓部分Pl、第一電位保持部分 P2、加壓部分P3、第二電位保持部分P4、以及第二減壓部分P5。與圖6 的噴射脈沖PS1不同在于從最高電位VH到最低電位VL的差(施加電壓)和中間電壓VB。 gp,從最高電壓VH到最低電壓VL的差被規(guī)定為 23V。另外，中間電位VB被規(guī)定在與噴射脈沖PS1'中的最低電位VL相比高出從最高電位VH到最低電位VL的差的45%量的電位上。另外，該噴射脈沖PS1'所具有的各個部的功能以及生成期間與圖6的噴射脈沖PS1 相同。因此省略說明。
圖55是用于說明評價對象的頭HD中的結構參數(shù)的圖，其對應于前面說明的圖7和圖37。但為了方便，在該評價結果中，在各頭HD的序號上添加"""來表示。因此，屬于本實施方式的頭是No6"、 No7"、 Nol0"、 Noll"的各頭HD。在各頭HD的結構上，圖7的各頭HD的墨水供應通路425的長度L425不同。g卩，存在以下不同點墨水供應通路 425的長度L425為壓力室424的長度L424的1/2，換而言之，壓力室424 的長度L424為墨水供應通路425的長度L425的兩倍。例如，在壓力室 424的長度為500/mi的頭HD (No6"、 Nol0"的頭HD)中，供水供應通路425的長度是250/mi。同樣，在壓力室424的長度為1000/mi的頭HD (No7"、 Noll"的頭HD)中，供水供應通路425的長度是500/xm。從圖56至圖59所示可知，在屬于本實施方式的No6"、 No7"、 NolO"、 Noll"的各頭HD中，即使以60kHz的高頻率噴射墨滴，也能夠保證基準量(10ng)以上的噴射量，并且各墨滴的噴射量相同。由此可以說，即使壓力室424的長度L424是墨水供應通路425的長度L425的兩倍的頭HD,也與圖7的各頭HD相同，同樣地以高頻率穩(wěn)定地噴射基準量以上的墨滴。
如果與前面的評價結果合并起來進行考慮，則對于壓力室424的長度，可以說只要是在大于等于墨水供應通路425的長度L425并小于等于墨水供應通路425的長度L425的兩倍的范圍內(nèi)，就是滿足所述的評價基準。如果對壓力室424的長度進行考察，則能夠通過規(guī)定在該范圍內(nèi)，能夠有效地使用因墨滴的連續(xù)噴射而產(chǎn)生的、從共用墨水室426到噴嘴427 側的墨水的流動。例如，考慮以輔助墨滴的噴射為目的能夠使用該墨水的流向。
第二實施方式
如前所述，在第二實施方式中，將墨水供應通路425的截面面積S425 規(guī)定在大于等于壓力室424的截面面積S424的1/3并小于等于該截面面積 S424的范圍內(nèi)。另外，將壓力室424的流路長度L424規(guī)定在大于等于墨水供應通路425的長度L425并小于等于該長度L425的兩倍。下面，對第二實施方式的頭HD的評價結果進行說明。另外，用于評價的噴射脈沖PS 是由圖6說明的噴射脈沖PS1。因此省略說明。<粘度為15mPa.s的墨水〉
圖60是用于說明評價對象的各頭HD的結構參數(shù)的圖。在圖60中，縱軸表示墨水供應通路425的截面面積S425，橫軸表示壓力室424的長度 L424。并且，Nol No16的各點表示進行了連續(xù)噴射粘度為15mPa's的墨水的仿真的頭HD。例如，Nol的頭HD表示墨水供應通路425的截面面積S425為llx 10—15 m2，壓力室424的長度L424是450/xm。另外，No16 的頭HD表示墨水供應通路425的截面面積S425為2.9 x 10_15 m2，壓力室424的長度L424為1100/mi。
這里，仿真中使用的其他數(shù)值為如下。首先，在評價對象的各頭HD (Nol No16的頭HD)中的壓力室424的高度H424為80/mi，截面面積 S424為10x 10—15m2。并且，墨水供應通路425的深度H425為80/xm,長度L425為500/mi。另外，噴嘴427的形狀與第一實施方式相同。
在評價對像的各頭HD中，屬于本實施方式的頭是No6、 No7、 NolO、 Noll的各頭的HD。并且，其他的頭HD是比較例的頭。下面，說明這些頭HD的仿真結果。
〈No6的頭HD〉
No6的頭HD的壓力室424的長度L424為500/mi，墨水供應通路425 的截面面積S425為10 x 10—15m2。即，墨水供應通路425的截面面積S425 與壓力室424的截面面積S424相等。
圖61是No6的頭HD連續(xù)噴射墨滴時的仿真結果。即，使用圖6的噴射脈沖PS1以60kHz的頻率噴射墨滴時的仿真結果。在No6的頭HD 中，第四個及其后的各墨滴以10.5ng左右的量被穩(wěn)定地噴射。因此，可以說No6的頭HD滿足所述評價基準。
<No7的頭HD >
No7的頭HD的壓力室424的長度L424為lOOC^m,墨水供應通路 425的截面面積S425為10 x 10—15m2。與No6的頭HD相比，相同點是墨水供應通路425的截面面積S425與壓力室424的截面面積S424相等。另一方面，不同點是壓力室424的長度L424為1000/mi，為墨水供應通路 425的長度L425的兩倍。圖62是由No7的頭HD連續(xù)噴射墨滴時的仿真結果。在No7的頭HD 中，第四個及其后的各墨滴以11.5ng左右的量被穩(wěn)定地噴射。因此，可以說No7的頭HD也滿足上述的評價基準。
〈NolO的頭HD〉
NolO的頭HD的壓力室424的長度L424為500/mi，墨水供應通路 425的截面面積S425為3.3 x 10—15m2。與No6的頭HD相比，相同點是壓力室424的長度L424與墨水供應通路425的長度L425相等。另一方面，不同點是墨水供應通路425的截面面積S425為壓力室424的截面面積 S424的大致1/3。
圖63是由NolO的頭HD連續(xù)噴射墨滴時的仿真結果。在NolO的頭 HD中，第四個及其后的各墨滴以10.5ng左右的量被穩(wěn)定地噴射。因此，可以說NolO的頭HD也滿足上述的評價基準。
<Noll的頭HD〉
Noll的頭HD的壓力室424的長度L424為lOOO^m,墨水供應通路 425的截面面積S425為3.3 x 10—15m2。與No6的頭HD相比，不同點是壓力室424的長度L424為1000/xm、為墨水供應通路425的長度L425的兩倍，以及墨水供應通路425的截面面積S425為壓力室424的截面面積 S424的大致1/3。
圖64是由Noll的頭HD連續(xù)噴射墨滴時的仿真結果。在Noll的頭 HD中，第四個及其后的各墨滴以稍稍超過ling的量被穩(wěn)定地噴射。因此，可以說Noll的頭HD也滿足上述的評價基準。
<總結>
如上所述，確認了 No6、 7、 10、 11的各頭HD都滿足上述的評價基準。S卩，對壓力室424的長度L424大于等于墨水供應通路425的長度 L425并小于等于該長度L425的兩倍的范圍內(nèi)的頭HD,通過將墨水供應通路425的截面面積S425規(guī)定在大于等于壓力室424的截面面積S424的 1/3并且小于等于該截面面積S424的范圍內(nèi)，能夠確認滿足評價基準。具體而言，通過將壓力室424的長度L424規(guī)定在從500/rni到1000/mi的范圍內(nèi)、將墨水供應通路425的截面面積S425規(guī)定為大于等于3.3 x 10_15m2并小于等于10 x 10—151112的范圍內(nèi)，由此能夠確認為即使以60kHz的頻率噴射粘度為15mPa，s的墨水也能確保大于等于10ng的量。
在這些頭HD中，由于墨水供應通路425的截面面積S425 (開口的大小)由與壓力室424的截面面積S424的關系來規(guī)定，因此能夠適當?shù)卣{(diào) 整流過墨水供應通路425的墨水量。另外，墨水供應通路425的截面面積 S425即使最大也與壓力室424的截面面積S424相同。因此能夠在墨水流過墨水供應通路425中時抑制墨水供應通路425中的流動的紊亂。除此之外，由于壓力室424的長度L424被規(guī)定在預定范圍內(nèi)，因此能夠利用通過連續(xù)噴射墨滴而產(chǎn)生的從共用墨水室426到噴嘴427側的墨水的流動，來抑制對壓力室424中的墨水的供應不足。根據(jù)這些理由可認為，在墨滴連續(xù)地噴射時能夠穩(wěn)定地噴射。
<流路阻力〉
在第二實施方式的各頭HD中，墨水供應通路425的流路阻力與壓力室424的流路阻力相等，但是優(yōu)選墨水供應通路425的流路阻力大于壓力室424的流路阻力。這是由于通過這樣的結構，能夠提前收斂墨滴噴射后的壓力室424中的墨水的殘余振動。
<與噴嘴427的關系>
在第二實施方式中，與第一實施方式的各頭HD相同，噴嘴427的形狀也能對墨滴的噴射產(chǎn)生影響。例如，優(yōu)選噴嘴427的流路阻力大于墨水供應通路425的流路阻力。因此能夠可靠地抑制對壓力室424的墨水供應不足。另外，優(yōu)選使噴嘴427的慣量小于墨水供應通路425的慣量。這是由于通過上述能夠將使壓力室424中的墨水產(chǎn)生的壓力變化高效地使用在墨滴的噴射上。
<比較例>
接下來對比較例的頭進行說明。比較例的頭是圖60中的Nol No5、 No8 No9、 Nol2 No16的各頭HD。在這些頭HD中的Nol No4的各頭HD中，墨水供應通路425的截面面積S425被規(guī)定為比壓力室424的截面面積S424大。具體地說，被規(guī)定為11x10—15 m2。在Nol3 No16的各頭HD中，墨水供應通路425的截面面積S425被規(guī)定為比壓力室424的截面面積S424的1/3小。具體地說，被規(guī)定為2.9x10—15 m2。在Nol、 5、 9、 13的各頭HD中，壓力室424的長度L424被規(guī)定為比墨水供應通路 425的長度L425短。具體地說，被規(guī)定為比500/mi短50/mi的450pm。在No4、 8、 12、 16的各頭HD中，壓力室424的長度L424被規(guī)定為比墨水供應通路425的長度L425的兩倍還長，具體地說，被規(guī)定為比500/mi 的兩倍長100/mi的1100/xm。 <S425>S424的各頭HD >
如圖65 (Nol的頭HD)至圖68 (No4的頭HD)所示，這些頭HD 中墨滴的量少于基準值(10ng)。例如，當對第四個及其后的墨滴的最大噴射量進行比較時，Nol的頭HD和No2的頭HD的最大噴射量約為8ng (LVla、 LV2a)。并且，No3和No4的頭HD的最大噴射量為差一點不到7ng的程度(LV3a、 LV4a)。另外，在各頭HD中噴射量變得不穩(wěn) 定。即，噴射量產(chǎn)生周期的變化。例如，如用符號LVlb、 LV2b的線表示的那樣，在Nol和No2的頭HD中，重復噴射了從最小量的墨滴至最大量的墨滴的四種墨滴。同樣，如用符號LV3b、 LV3b的線表示的那樣，在 No3和No4的頭HD中，交替噴射量不同的兩種墨滴。
<S425<l/3 xS424的各頭HD>
如圖73 (No13的頭HD)至圖76 (No16的頭HD)所示，這些頭 HD中墨滴的量也少于基準值。例如，當對第四個及其后的墨滴的最大噴射量進行比較時，No13的頭HD的最大噴射量約為8.8ng (LV13a)， No14的頭HD的最大噴射量約為6.5ng (LV14a)。并且，No15的頭HD 和No16的頭HD約為8ng (LV15a、 LV16a)。另外，在各頭HD中噴射量變得不穩(wěn)定。即，如用符號LV13b、 LV14b的線表示的那樣，No13、 No14的頭HD交替噴射量不同的兩種墨滴。同樣，如用符號LV15b、 LV16b的線表示的那樣，No15、 No16的頭HD重復噴射從最小量的墨滴至最大量的墨滴的四種墨滴。
<L424<L425的各頭HD>
如圖65 (Nol的頭HD)、圖69 (No5的頭HD)、圖71 (No9的頭 HD)、以及圖73 (Nol3的頭HD)所示，這些頭HD中墨滴的量也少于基準值。例如，當對第四個及其后的墨滴的最大噴射量進行比較時，Nol 和No5的頭HD的最大噴射量約為8ng (LVla、 LV5a) ， No9的頭HD的最大噴射量約為7ng (LV7a) ， No13的頭HD的最大噴射量約為8.8ng (LV13a)。另外，在各頭HD中噴射量產(chǎn)生周期的變化。BP，如用符號 LVlb、 LV5b的線表示的那樣，Nol和No5的頭HD重復噴射從最小量的墨滴至最大量的墨滴的四種墨滴。另外，如用符號LV9b、 LV13b的線表示的那樣，No9和No13的頭HD交替噴射量不同的兩種墨滴。 <L424>2xL425的各頭HD>
如圖68 (No4的頭HD)、圖70 (No8的頭HD)、圖72 (Nol2的頭HD)、以及圖76 (N0I6的頭HD)所示，這些頭HD中墨滴的量也少于基準值。例如，當對第四個及其后的墨滴的最大噴射量進行比較時， No4的頭HD的最大噴射量為差一點不到7ng的程度(LV4a) ， No8的頭 HD的最大噴射量為差一點不到9ng的程度(LV8a) 。 Nol2的頭HD的最大噴射量約為8.8ng (LV12a) ， Nol6的頭HD的最大噴射量約為8ng (LV16a)。另外，各頭HD中的噴射量產(chǎn)生周期變化。即，如用符號 LV4b、 LV8b、 LV12b的線表示的那樣，No4、 No8、 Nol2的各頭HD交替噴射量不同的兩種墨滴。另外，如用符號LV16b的線表示的那樣， Nol6的頭HD重復噴射從最小量的墨滴至最大量的墨滴的四種墨滴。
<對噴射量的考察>
對于比較例的各頭HD來說，沒有正確地判斷噴射量不足或產(chǎn)生周期的變化的原因。這里，當對噴射量的不足進行考察時，在從Nol的頭HD 到No4的頭HD中由于墨水供應通路425的流路阻力過小，因此向壓力室 424中的墨水加壓時從壓力室424向墨水供應通路425過量返回墨水。另一方面，在從Nol3的頭HD到Nol6的頭HD中，由于壓力室424的寬度過窄而振動膜部423a的變形量變得不夠，或者由于墨水供應通路425的流路阻力過大而來自墨水供應通路425的墨水的供應不足。
另外，當對噴射量的周期性變化進行考察時，在墨滴噴射后壓力室 424中的墨水沒有被充分地減壓或者墨水供應通路425中的流路阻力從適當?shù)姆秶撾x。<粘度為6mPa.s的墨水〉
在上述的評價結果中，墨水的粘度為15mPa，s。并且，通過使用本實施方式的頭，同樣也能夠噴射粘度為6mPa's的墨水。這里，墨水粘度低意味著流路阻力變低。因此，可以說只要評價墨水供應通路425的流路阻力低的頭HD即可。
具體而言，可以說只要評價墨水供應通路425的截面面積S425最大、長度L425最短的頭HD即可。gp，可以說如果在No6的頭HD中能夠穩(wěn)定地噴射6mPa，s的墨水，在No7、 NolO、 Noll的各頭HD中也能夠以較高的頻率穩(wěn)定地噴射該墨水。另外，作為比較例，可以說只要評價 Nol、 No2、 No5的各頭HD即可。
圖77是使用No6的頭HD以60kHz的頻率噴射粘度為6mPa，s的墨水時的仿真結果。在No6的頭HD中，第四個及其后的各墨滴以比llng少稍許的量被穩(wěn)定地噴射。從結果可以說No6的頭HD也滿足上述的評價基準。即，可以說即使是粘度為6mPa.s的墨水，No6的頭HD也能夠以高頻率穩(wěn)定地噴射墨滴。
圖78 圖80是使用Nol、 No2、 No5的各頭HD以60kHz的頻率噴射粘度為6mPa，s的墨水時的仿真結果。如這些圖所示，任一個頭HD也沒能使墨滴的最大量達到基準值(LVla、 LV2a、 LV5a)。而且噴射量還發(fā)生了偏差(LVlb、 LV2b、 LV5b)。從這些結果可以說當用Nol、 No2、 No5的各頭HD以高頻率噴射粘度為6mPa's的墨水時，墨滴的量會發(fā)生不足，而且墨滴的量還會變得不穩(wěn)定。
其他實施方式
上述的實施方式主要記載了具有作為液體噴射裝置的打印機1的印刷系統(tǒng)，但在其中也公開了液體噴射方法、液體噴射系統(tǒng)、以及噴射脈沖的設定方法等。另外，該實施方式只是用于容易理解本發(fā)明的，并不是用來限制性地解釋本發(fā)明的。不用說，本發(fā)明可在不脫離其宗旨的情況下進行變更和改進，并且本發(fā)明中還包含其等效發(fā)明。特別是，以述的實施方式也被包含在本發(fā)明中。
<其他的頭HD' >在上述實施方式的頭HD中，壓電元件433采用了進行被施加的噴射脈沖PS (PS1、 PS2等)的電位越高就越增大壓力室424的容積的動作的類型。壓電元件也可以采用其它類型的。在圖81所示的其他的頭HD' 中，壓電元件75采用了進行被施加的噴射脈沖PS的電位越高就越減小壓力室73的容積的動作的類型。
簡單地說，其他的頭HD'包括共用墨水室71、墨水供應口 72、壓力室73以及噴嘴74。并且，與噴嘴74相對應地具有多個從共用墨水室426 通過壓力室73到達噴嘴427的連續(xù)的墨水流路。在其他的頭HD'中，壓力室73的容積也通過壓電元件75的動作而變化。S卩，由振動板76劃分了壓力室73的一部分，并且在振動板76的與壓力室73相反一側的表面上設置有壓電元件75。
多個壓電元件75與每個壓力室73相對應地設置。各壓電元件75例如形成為將壓電體夾在上電極和下電極之間的結構(都沒有圖示)，并通過向這些電極間施加電位差來變形。在該例子中，當提高上電極的電位時，壓電體被充電，隨之，壓電元件75以向壓力室73側凸起的方式彎曲。由此，壓力室73收縮。在其他的頭HD'中，振動板76中的劃分壓力室73的部分相當于劃分部。
在其他的頭HD，中，使壓力室73內(nèi)的墨水產(chǎn)生壓力變化，利用該壓力變化噴射墨滴。因此，噴射墨滴時的壓力室74內(nèi)的墨水的動作與前述的頭HD相同。因此，通過調(diào)整壓力室73的長度和墨水供應口 72的長度以及截面面積等，可得到與前述的頭HD相同的作用效果。
<各實施方式的組合>
在本說明書中分別說明了第一實施方式和第二實施方式，但是具有對第一實施方式的特點和第二實施方式的特點進行合并的頭HD也可以。如果是這樣的頭HD，則能夠可靠地穩(wěn)定噴射墨滴。
<進行噴射動作的元件>
在上述的頭HD、 HD，中，進行用于噴射墨水的動作(噴射動作)的元件采用了壓電元件433、 75。這里，進行噴射動作的元件不限于壓電元件433、 75。例如也可以是磁致伸縮元件。此外，當使用壓電元件433、75時，具有能夠基于噴射脈沖PS的電位高精度地控制壓力室424、 73的容積的優(yōu)點。
<噴嘴427和墨水供應通路425等的形狀>
在上述的實施方式中，噴嘴427由貫穿噴嘴板422的厚度方向的近似漏斗形狀的孔構成。另外，墨水供應通路425由具有矩形的開口形狀并連通壓力室424和共用墨水室426的孔構成。換句話說，由劃分出方柱形空間的連通孔構成。
這里，噴嘴427和墨水供應通路425可采用各種形狀。例如，如圖 84A所示，噴嘴427也可以是在與噴嘴方向垂直的面上的截面面積大致固定的形狀，即劃分出圓柱形空間的形狀。換句話說，也可以是僅由上述直柱部分427b構成的噴嘴427。
另外，例如如圖84B所示，墨水供應通路425也可以由具有縱向細長的長圓形(將半徑相同的兩個圓用共切線連接而成的形狀)的開口的流路構成。在此情況下，墨水供應通路425的截面面積Ssup對應于用斜線表示的長圓形部分的面積。關于具有這種長圓形開口的墨水供應通路425，也可以通過定義具有與其等效的矩形開口的流路來進行分析。在此情況下，墨水供應通路425的高度H425稍低于實際的墨水供應通路425的最大高度。墨水供應通路425的開口為橢圓形時也一樣。
而且，壓力室424也一樣。如圖84B所示，當壓力室424的與長度方向垂直的面呈橫長的六角形形狀時，也可以通過定義具有與其等效的矩形截面的流路來進行分析。即，也可以通過定義高度為H424且寬度為比壓力室424的最大寬度稍小的W424的矩形截面的流路來進行分析。
<其他應用例>
另外，在本實施方式中，將打印機作為液體噴射裝置進行了說明，但不限于此。也可以將與本實施方式相同的技術應用于應用噴墨技術的各種液體噴射裝置，例如色濾片制造裝置、染色裝置、精細加工裝置、半導體制造裝置、表面加工裝置、三維造型機、液體汽化裝置、有機EL制造裝置(尤其高分子EL制造裝置)、顯示器制造裝置、成膜裝置、以及DNA 芯片制造裝置等。另外，這些的方法和制造方法也屬于應用范圍的范疇。
權利要求
1.一種液體噴射方法，用于從液體噴射頭噴射液體，其中，所述液體的粘度在大于等于6mPa·s且小于等于15mPa·s的范圍內(nèi)，所述液體噴射頭包括噴射液體的噴嘴；為了從所述噴嘴噴射所述液體而使所述液體的壓力發(fā)生變化的壓力室；以及與所述壓力室連通并向所述壓力室供應所述液體的供應部；其中，所述供應部的容積大于所述壓力室的容積的1/5且小于所述壓力室的容積的1/2，所述壓力室的流路長度大于等于所述供應部的流路長度且小于等于所述供應部的流路長度的兩倍。
2. 如權利要求1所述的液體噴射方法，其中，所述供應部的截面面積在大于等于所述壓力室的截面面積的1/3并小于等于所述壓力室的截面面積的范圍內(nèi)。
3. 如權利要求1或2所述的液體噴射方法，其中，所述噴嘴的慣量小于所述供應部的慣量。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的液體噴射方法，其中，所述供應部的容積在大于等于2240000 x 10—18 1113且小于等于3920000xl0—181113的范圍內(nèi)。
5. 如權利要求1至4中任一項所述的液體噴射方法，其中，所述壓力室的流路長度在大于等于500 x 10—6 111且小于等于1000 x 10—Sm的范圍內(nèi)。
6. 如權利要求2至5中任一項所述的液體噴射方法，其中，所述供應部的截面面積在大于等于3.3 x 10—151112且小于等于10 xl0—151112的范圍內(nèi)。
7. 如權利要求1至6中任一項所述的液體噴射方法，其中，所述壓力室具有劃分部，該劃分部劃分所述壓力室的一部分并通過變形使所述液體的壓力發(fā)生變化。
8. 如權利要求7所述的液體噴射方法，其中，所述液體噴射頭具有以與被施加的噴射脈沖的電位的變化圖案相應的程度使所述劃分部變形的元件。
9. 一種液體噴射頭，包括噴射液體的噴嘴；為了從所述噴嘴噴射所述液體而使所述液體的壓力發(fā)生變化的壓力室；以及與所述壓力室連通并向所述壓力室供應所述液體的供應部；其中，所述供應部的容積大于所述壓力室的容積的1/5且小于所述壓力室的容積的1/2，所述壓力室的流路長度大于等于所述供應部的流路長度且小于等于所述供應部的流路長度的兩倍。
10. —種液體噴射裝置，包括生成噴射脈沖的噴射脈沖生成部和從噴嘴噴射液體的液體噴射頭，其中，所述液體噴射頭包括為了從所述噴嘴噴射所述液體，而通過使劃分部變形來使所述液體的壓力發(fā)生變化的壓力室；以與被施加的所述噴射脈沖的電位的變化圖案相應的程度使所述劃分部變形的元件；以及供應部，該供應部與所述壓力室連通并向所述壓力室供應所述液體；其中，所述供應部的容積大于所述壓力室的容積的1/5且小于所述壓力室的容積的1/2，所述壓力室的流路長度大于等于所述供應部的流路長度且小于等于所述供應部的流路長度的兩倍。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠穩(wěn)定地噴射高粘度液體的液體噴射方法、液體噴射頭、以及液體噴射裝置。使用在該液體噴射方法中的液體噴射頭包括噴射液體的噴嘴；為了從噴嘴噴射液體而使液體的壓力發(fā)生變化的壓力室；以及與壓力室連通并向壓力室供應液體的供應部。液體的粘度在大于等于6MPa·s且小于等于15MPa·s的范圍內(nèi)。供應部的容積大于壓力室的容積的1/5且小于壓力室的容積的1/2。壓力室的流路長度大于等于供應部的流路長度且小于等于供應部的流路長度的兩倍。
文檔編號B41J2/01GK101524918SQ2009101272
公開日2009年9月9日申請日期2009年3月9日優(yōu)先權日2008年3月7日
發(fā)明者鈴木善之申請人:精工愛普生株式會社

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