CN102548764A - 液体喷头、使用该液体喷头的液体喷出装置及记录装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种不易受共用流路中产生的驻波的影响的液体喷头以及使用了该液体喷头的液体喷出装置和记录装置。本发明使用的液体喷头具备：多个液体喷出孔、分别与该多个液体喷出孔连接的多个液体加压室(210)、与该液体加压室(210)连接且向一个方向延长的管状共用流路(205a)、与该共用流路(205a)的两端连接且截面面积比共用流路(205a)的截面面积大的液体供给路(205c)、分别对多个液体加压室(210)内的液体进行加压的多个加压部，其中，共用流路(205a)的中央部分的截面面积比两端部分的截面面积小。

Description

液体喷头、使用该液体喷头的液体喷出装置及记录装置
技术领域
本发明涉及喷出液体的液体喷头、使用了液体喷头的液体喷出装置以及使用该液体喷出装置打印图像的记录装置。
背景技术
近年来，喷墨打印机和喷墨绘图机等利用了喷墨记录方式的打印装置，其不仅被利用在面向一般消费者的打印机中，而且还被广泛利用在例如电子电路的形成和液晶显示器用的滤色镜的制造、以及有机EL显示器的制造的工业用途中。
在这样的喷墨方式的打印装置中，作为打印头而搭载了用于喷出液体的液体喷头。在这种打印头中，公知一般有如下的方式，即，在填充了墨水的墨水流路内，作为加压装置而设置加热器，利用加热器对墨水进行加热使其沸腾，并由在墨水流路内产生的气泡对墨水进行加压而通过墨水喷出孔喷出液滴状态的墨水的热敏头方式；以及利用变位元件使该填充有墨水的墨水流路的一部分流路壁产生弯曲变位，并通过机械方式对墨水流路内的墨水加压而通过墨水喷出孔使墨水以液滴状态喷出的压电方式。
另外，在这样的液体喷头中，存在有使液体喷头一边向与记录介质的输送方向(副扫描方向)正交的方向(主扫描方向)移动一边进行记录的串行式液体喷头；以及在主扫描方向上固定比记录介质长的液体喷头，在这种状态下向在副扫描方向上被输送来的记录介质进行记录的行式液体喷头。由于行式不需要像串行式那样移动液体喷头，所以具有可进行高速记录的优点。
无论是串行式还是行式中的哪种方式的液体喷头，为了高密度打印液滴，需要增加在液体喷头中形成的喷出液滴的液体喷出孔的密度。
因此，公知一种将具有歧管(共用流路)和从歧管分别通过多个液体加压室连接的液体喷出孔的流路部件和具有被设置成分别覆盖上述液体加压室的多个变位元件的驱动单元叠层而构成的液体喷头(例如，参照专利文献1)。在该液体喷头中，与多个液体喷出孔分别连接的液体加压室被配置成矩阵状，通过使设置成覆盖该液体压力室的驱动单元的变位元件变位而从各个液体喷出孔喷出墨水，从而能够在主扫描方向上以600dpi的分辨率进行打印。
专利文献1：特开2003-305852号公报
但是，在专利文献1所记载的液体喷头中，例如在希望提高驱动变位元件的驱动频率、或者增大变位元件的变位量、或者为了进一步提高分辨率而缩小与共用流路连接的液体加压室的间隔、或者为了实现小型化而缩小共用流路的截面面积时，对液体加压室中的液体施加的压力会传到共用流路，从而使共用流路中的液体产生共振而在共用流路中产生驻波。
而且，如果产生了驻波，则其压力会传导到液体加压室，从而造成喷出特性产生变动。尤其是因驻波的影响所造成的喷出特性变动具有周期性，在用于打印时图像上会反映出周期性影响，从而可能会很明显。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种不易受共用流路中产生的驻波的影响的液体喷头、使用了该液体喷头的液体喷出装置、以及记录装置。
本发明的液体喷头具备：向一个方向延长的共用流路；在该共用流路的中途分别通过多个液体加压室相连接的多个液体喷出孔；与所述共同流路的两端连接且截面面积比所述共用流路大的液体供给路；对所述多个液体加压室内的液体分别进行加压的多个加压部，其特征在于，所述共用流路的中央部分的截面面积比两端部分的截面面积小。
在该液体喷头中，优选：当将所述共用流路的长度设为L(mm)时，所述共用流路中的中央的长度L/2的部分的平均截面面积为所述共用流路中的从两端到长度L/4的部分的平均截面面积的一半以下。
另外，本发明的液体喷头具备：向一个方向延长且一端闭合的共用流路；与该共用流路的另一端连接的截面面积比该共用流路大的液体供给路；在所述共用流路的中途分别通过多个液体加压室连接的多个液体喷出孔；对所述多个液体加压室内的液体分别进行加压的多个加压部，其特征在于，所述共用流路中的所述一端的部分的截面面积比所述另一端的部分的截面面积小。
在该液体喷头中，优选：当将所述共用流路的长度设为L(mm)时，所述共用流路中的从所述一端到长度L/2的部分的平均截面面积为所述共用流路中的从所述另一端到长度L/2的部分的平均截面面积的一半以下。
本发明的液体喷头具备：向一方的方向延长且两端闭合的共用流路；与该共用流路的两端以外的部分连接的液体供给路；在所述共用流路的中途分别通过多个液体加压室连接的多个液体喷出孔；对所述多个液体加压室内的液体分别进行加压的多个加压部，其特征在于，所述共用流路的两端部分的截面面积比中央部分的截面面积小。
在该液体喷头中，优选：当将所述共用流路的长度设为L(mm)时，所述共用流路中的从两端到长度L/5的部分的平均截面面积为所述共用流路中的从中央到长度L/2的部分的平均截面面积的一半以下。
在上述任意的液体喷头中，优选所述共用流路的截面面积的变化是连续的。
进一步而言，本发明的液体喷出装置的特征在于，具备：上述任意一种液体喷头；对所述多个加压部的驱动进行控制的控制部，所述控制部以所述共用流路中的液体产生1次共振振动的振动周期的0.53倍以下的驱动周期来驱动所述加压部。
而且，本发明的记录装置的特征还在于，具备：所述液体喷出装置和将记录介质朝向所述液体喷出装置输送的输送部。
发明效果
根据本发明的液体喷头，其具备：向一个方向延长的共用流路；在该共用流路的中途分别通过多个液体加压室连接的多个液体喷出孔；与所述共用流路的两端连接且截面面积比所述共用流路大的液体供给路；对所述多个液体加压室内的液体分别进行加压的多个加压部，通过使所述共用流路的中央部分的截面面积比两端部分的截面面积小，能够使共用流路内的液体中产生的驻波的频率变高，从而能够使驻波不被激励，或者即使被激励其振幅也小。
而且，根据本发明的液体喷出装置，驱动频率充分低于在所述共用流路的两端成为波节彼此的驻波中频率最低的驻波的、最容易产生的1次共振振动的振动频率，从而能够使驻波不被激励，或者即使被激励其振幅也小。
而且，根据本发明的记录装置，共用流路中被激励的驻波的影响变小，由此可提高记录精度。
附图说明
图1是作为本发明的一个实施方式的记录装置的打印机的概略结构图。
图2是表示构成图1的液体喷头的液体喷头主体的俯视图。
图3是图2的虚线所包围的区域的放大图。
图4是图2的虚线所包围的区域的放大图，是为了说明而省略了一部分流路的图。
图5是沿着图3的V-V线的纵向剖面图。
图6是从试验品No.1和2的液体喷头中的、与1个副歧管连接的喷嘴喷出的喷出速度的曲线图。
图7(a)是表示共用流路周边的形态的示意图。图7(b)和图7(c)是表示在图7(a)所示的共用流路中产生的驻波的示意图。
图8(a)～(f)是表示液体喷头的共用流路的形状的示意图。
图9(a)～(e)是表示液体喷头的共用流路的形状的示意图。
图10是表示本发明的一个实施方式的液体喷头主体的俯视图。
图11是从试验品No.101和102的液体喷头中的、与1个副歧管连接的喷嘴喷出的喷出速度的曲线图。
图12(a)是表示共用流路周边的形态的示意图。图12(b)和图12(c)是表示在图12(a)所示的共用流路中产生的驻波的示意图。
图13(a)～(f)是表示液体喷头的共用流路的形状的示意图。
图14(a)～(e)是表示液体喷头的共用流路的形状的示意图。
图15是表示本发明的一个实施方式的液体喷头主体的俯视图。
图16是图15的虚线所包围的区域的放大图，是为了说明而省略了一部分流路的图。
图17(a)和图17(b)是从试验品No.201和202的液体喷头中的、与1个副歧管连接的喷嘴喷出的喷出速度的曲线图。
图18(a)是表示共用流路周边的形态的示意图。图18(b)和图18(c)是表示在图18(a)所示的共用流路中产生的驻波的示意图。
图19(a)～(f)是表示液体喷头的共用流路的形状的示意图。
图20(a)～(e)是表示液体喷头的共用流路的形状的示意图。
图中：1-打印机；2-液体喷头；4、304-流路部件；5、205、305、405、505-歧管(共用流路和液体供给路)；5a、205a、305a、405a、505a、605a-副歧管(共用流路)；5b-开口；5c、205c、405c、605c-液体供给路；6、506-独立供给流路；8-液体喷出孔；9、309-液体加压室组；10、210、310、410、510-液体加压室；11a、b、c、d-液体加压室列；12、212、312、412、512、612-节流孔；13、513-液体喷头主体；15a、b、c、d-液体喷出孔列；21、321、521-压电驱动单元；21a-压电陶瓷层(振动板)；21b-压电陶瓷层；22～31-平板；32-独立流路；34-共用电极；35-独立电极；36-连接电极；50-变位元件(加压部)；L-副歧管(共用流路)的长度
具体实施方式
图1是作为本发明的一个实施方式的包含液体喷头的记录装置的彩色喷墨打印机的概略结构图。该彩色喷墨打印机1(以下称为打印机1)具有4个液体喷头2。这些液体喷头2沿着打印用纸P的输送方向排列并被固定在打印机1上。液体喷头2具有在从图1的跟前朝向里侧的方向上细长的形状。
在打印机1中，沿着打印用纸P的输送路经依次设有供纸单元114、输送单元120和纸接收部116。而且，在打印机1中设有用于对液体喷头2和供纸单元114等打印机1的各部分的动作进行控制的控制部100。
供纸单元114具有可收纳多张打印用纸P的用纸收纳盒115、供纸辊145。供纸辊145能够将被叠放收纳在用纸收纳盒115中的打印用纸P中的最上表面的打印用纸P逐一送出。
在供纸辊114与输送单元120之间，沿着打印用纸P的输送路经配置有两对送纸辊118a和118b、以及119a和119b。从供纸单元114送出的打印用纸P由这些输送棍引导，从而被进一步向输送单元120输送。
输送单元120具有环形输送带111和两个皮带辊106和107。输送带111绕挂在皮带辊106和107上。输送带111的长度被调整为在其绕挂在两个皮带辊上时其以规定的张力撑开。由此，输送带111沿着分别包含两个皮带辊的公共切线的相互平行的两个平面不松弛地撑开。这两个平面中的靠近液体喷头2一方的平面是打印用纸P的输送面127。
如图1所示，皮带辊106与输送电机174连接。输送电机174能够使皮带辊106向箭头A的方向旋转。而且，皮带辊107能够与输送带111连动地旋转。从而，通过驱动输送电机174而使皮带辊106旋转，从而使输送带111沿着箭头A的方向移动。
在皮带辊107的附近配置成夹辊138和夹压承受辊139夹持输送带111。夹辊138在未图示的弹簧的作用下被向下方施力。夹辊138的下方的夹压承受辊139隔着输送带111顶住向下方下压的夹辊138。两个夹辊被设置成可旋转且与输送带111连动地旋转。
从供纸单元114向输送单元120送出的打印用纸P被夹在夹辊138与输送带111之间。由此，打印用纸P被压在输送带111的输送面127上，并紧贴在输送面127上。然后，打印用纸P随着输送带111的旋转向设有液体喷头2的方向输送。另外，也可以对输送带111的外周面113实施粘性硅胶的处理。由此，能够使打印用纸P可靠地紧贴在输送面127上。
4个液体喷头2配置成沿着输送带111的输送方向而相互接近。各个液体喷头2在下端具有液体喷头主体13。在液体喷头主体13的下表面设有多个喷出液体的液体喷出孔8(参照图4)。
从设于1个液体喷头2的液体喷出孔8喷出同色的液滴(墨水)。由于各个液体喷头2的液体喷出孔8在1个方向(与打印用纸P平行且与打印用纸P的输送方向正交的方向，即液体喷头2的长度方向)上等间隔配置，所以能够在一个方向上进行无间隙打印。从各个液体喷头2喷出的液体的颜色分别是洋红(M)、黄(Y)、青(C)、和黑(K)。各个液体喷头2被稍空出间隙地配置在液体喷头主体13的下表面与输送带111的输送面127之间。
由输送带111输送来的打印用纸P通过液体喷头2和输送带111之间的间隙。此时，从构成液体喷头2的液体喷头主体13向打印用纸P的上表面喷出液滴。由此，在打印用纸P的上表面形成基于由控制部100储存的图像数据的彩色图像。
在输送单元120与纸接收部116之间配置有剥离板140和两对输送棍121a和121b、以及122a和122b。打印有彩色图像的打印用纸P由输送带111向剥离板140输送。此时，打印用纸P利用剥离板140的右端从输送面127上剥离。然后，打印用纸P由输送棍121a～122b送到纸接收部116。这样，完成打印的打印用纸P被顺序被输送到纸接收部116，并被叠放在纸接收部116中。
另外，在位于打印用纸P的输送方向上的最上游侧的液体喷头2与夹辊138之间设置有纸面传感器133。纸面传感器133由发光元件和受光元件构成，可检测出输送路径上的打印用纸P的前端位置。纸面传感器133的检测结果被发送到控制部100。控制部100可根据从纸面传感器133发送来的检测结果控制液体喷头2和输送电机174等，以使打印用纸P的输送与图像的打印同步。
下面，对构成本发明的液体喷头的液体喷头主体13进行说明。图2是表示图1所示的液体喷头主体13的俯视图。图3是图2中的虚线所包围的区域的放大俯视图，其表示液体喷头主体13的一部分。图4是在与图3相同位置的放大透视图，为了容易获知液体喷出孔8的位置而在图中省去一部分流路。另外，在图3和图4中，为了容易理解视图，对于位于压电驱动单元21的下方的应该用虚线表示的液体加压室10(液体加压室组9)、节流孔12以及液体喷出孔8用实线表示。图5是沿着图3的V-V线的纵向剖面图。
液体喷头主体13具有平板状的流路部件4、和位于流路部件4上的作为驱动单元的压电驱动单元21。压电驱动单元21具有梯形形状，其在流路部件4的上表面配置成使梯形的一对平行对边与流路部件4的长度方向平行。而且，分别沿着与流路部件4的长度方向平行的两条假设直线以两个为单位地配置有共计四个压电驱动单元21，所述压电驱动单元21整体在流路部件4上呈锯齿状排列。在流路部件4上相邻的压电驱动单元21的斜边彼此在流路部件4的宽度方向上部分重叠。通过两个压电驱动单元21喷出的液滴混合着落在该重叠部分的通过驱动压电驱动单元21被打印的区域。
在流路部件4的内部形成有作为液体流路的一部分的歧管。歧管5具有沿着流路部件4的长度方向延伸的细长形状，在流路部件4的上表面形成有歧管5的开口5b。开口5b分别沿着与流路部件4的长度方向平行的两条直线(假设线)各形成5个，共计形成有10个。开口5b形成在避开配置有4个压电驱动单元21的区域的位置。通过开口5b从未图示的液体箱向歧管供给液体。
在流路部件4内形成的歧管5分支成多条(分支的部分的歧管5有时被称为副歧管(共用流路)5a，从开口5b到副歧管5a的歧管5有时被称为液体供给路5c)。与开口5b连接的液体供给路5c沿着压电驱动单元21的斜边延伸，与流路部件4的长度方向交叉配置。在被两个压电驱动单元21夹持的区域，1个歧管5被相邻的压电驱动单元21所共用，副歧管5a从歧管5的两侧分支。这些副歧管5a在流路部件4的内部的与各个压电驱动单元2对置的区域相互邻接而向液体喷头主体13的长度方向延伸。
即，副歧管(共用流路)5a的两端与液体供给路5c连接。而且，副歧管(共用流路)5a的中央部分的截面面积比两端部分的截面面积大，对此将在后面进行具体说明。可通过改变副歧管(共用流路)5a的深度来改变截面面积。而且，液体供给路5c的截面面积比副歧管(共用流路)5a的端部的截面面积大。另外，在图3中，副歧管(共用流路)5a的端部与两个液体供给路5c连接，但是在这种情况下，表示这些液体供给路5c的合计截面面积比副歧管(共用流路)5a的端部的截面面积大。这与在副歧管(共用流路)5a的端部连接3个以上液体供给路5c的情况相同。
流路部件4具有多个液体加压室10形成为矩形状(即，二维且具有规则性)的4个液体加压室组9。液体加压室10是具有角部被实施倒角后的大致菱形的平面形状的中空区域。液体加压室10形成为在流路部件4的上表面开口。这些液体加压室10排列在流路部件4的上表面的与压电驱动单元2对置的区域的大致整面上。因此，由这些液体加压室10形成的各个液体加压室组9占有与压电驱动单元21大致相同的大小和形状的区域。另外，各个液体加压室10的开口通过在流路部件4的上表面粘结压电驱动单元21而被阻塞。
在本实施方式中，如图3所示，歧管5在流路部件4的宽度方向上分支成相互平行排列的4列E1～E4的副歧管5a，与各个副歧管5a连接的液体加压室10构成等间隔地排列在流路部件4的长度方向上的液体加压室10的列，所述列在宽度方向上相互平行地排列成4列。与副歧管5a连接的液体加压室10所排列的列在副歧管5a的两侧各排列成两列。
整体上而言，从歧管5连接的液体加压室10构成等间隔地排列在流路部件4的长度方向上的液体加压室10的列，该列在宽度方向上相互平行排列成16列。各个液体加压室列中包含的液体加压室10的数量配置成与作为驱部件的变位元件50的外形形状相对应，从其长边侧朝向短边侧逐渐减少。由此，作为整体而言，能够在长度方向上以600dpi的分辨率形成图像。即，各个副歧管5a以平均相当于150dpi的间隔连接独立流路32。这是因为，在设计成600dpi的量的液体喷出孔8分配到4列副歧管5a而进行连接时，与各个副歧管5a连接的独立流路32不一定是以等间隔连接，所以，在歧管5a的延伸方向即主扫描方向上以平均170μm(若是150dpi，则为25.4mm/150＝169μm的间隔)以下的间隔形成独立流路32。
接下来，对图5所示的液体喷出元件进行说明，其构造在以下的实施例中相同。在压电驱动单元21的上表面的与各个液体加压室10对置的位置分别形成有后述的独立电极35。独立电极35比液体加压室10小一圈，具有与液体加压室10大致相似的形状，并且被配置成包含在压电驱动单元21的上表面的与液体加压室10对置的区域内。
在流路部件4的下表面的液体喷出面上形成有多个液体喷出孔8。这些液体喷出孔8配置在避开了与配置于流路部件4的下表面侧的副歧管5a相对置的区域的位置。另外，这些液体喷出孔8配置在流路部件4的下表面侧的与压电驱动单元21对置的区域内。这些液体喷出孔作为1个组而占有与压电驱动单元21大致相同大小和形状的区域，通过使对应的压电驱动单元21的变位元件50变位，能够从液体喷出孔8喷出液滴。关于液体喷出孔8的配置，将在后面具体说明。而且，各个区域内的液体喷出孔8沿着与流路部件4的长度方向平行的多条直线等间隔地排列。
液体喷头主体13中包含的流路部件4具有叠层有多个板的叠层构造。这些板从流路部件4的上表面依次分别为腔板22、基板23、隙孔(节流孔)板24、供给板25、26、歧管板27、28、29、盖板30和喷嘴板31。在这些板上形成有多个孔。各个板被对位叠层，从而使这些孔相互连通而构成独立流路32和副歧管5a。如图5所示，液体喷头主体13具有如下结构，即，液体加压室10在流路部件4的上表面，副歧管5a在内部的上表面侧，液体喷出孔8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置，副歧管5a与液体喷出孔8通过液体加压室10而连接。
以下，对在各个板上形成的孔进行说明。这些孔如下所述，即，第一是形成在腔板22上的液体加压室10。第二是构成从液体加压室10的一端连接至副歧管5a的流路的连通孔。该连通孔形成在从基板23(具体而言为液体加压室10的入口)到供给板25(具体而言为是副歧管5a的出口)的各个板上。另外，该连通孔中包括形成在小孔板24上的节流孔12和形成在供给板25、26上的独立供给流路6。
第三是构成从液体加压室10的另一端连通到液体喷出孔8的流路的连通孔，该连通孔在以下的说明中被称为下倾路(descender)(部分流路)。下倾路形成在从基板23(具体而言为液体加压室10的出口)到喷嘴板31(具体而言为液体喷出孔8)的各个板上。
第四是构成副歧管5a的连通孔。该连通孔形成在歧管板27～29上。另外，根据副歧管5a的位置的不同，在歧管板29上存在未形成孔的部分，由此副歧管5a的截面面积被改变。
这样的连通孔相互连接而构成从来自副歧管5a的液体的流入口(副歧管5a的出口)到液体喷出孔8的独立流路32。被供给到副歧管5a的液体通过以下的路径而从液体喷出孔8喷出。首先，从副歧管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。然后，沿着节流孔12的延伸方向水平行进而到达节流孔12的另一端部。从那里朝向上方到达液体加压室10的一端部。然后，进一步沿着液体加压室10的延伸方向水平行进而到达液体加压室10的另一端部。然后从那里一点一点地沿水平方向移动且同时主要朝向下方向下表面开口的液体喷出孔8行进。
如图5所示，压电驱动单元21具有由两片压电陶瓷层21a、21b构成的叠层构造。这些压电陶瓷层21a、21b分别具有20μm左右的厚度。压电驱动单元21整体的厚度为40μm左右。压电陶瓷层21a、21b的任意层都横跨多个液体加压室10地延伸(参照图3)。这些压电陶瓷层21a、21b由具有强介电性的钛酸锆酸铅(PZT)类陶瓷材料构成。
压电驱动单元21具有由Ag-Pd类等金属材料构成的共用电极34和由Au类等金属材料构成的独立电极35。独立电极35如上述那样配置在压电驱动单元21的上表面的与液体加压室10对置的位置。独立电极35的一端被引出到与液体加压室10对置的区域外而形成连接电极36。该连接电极36例如由包含玻璃粉的银-钯构成，形成厚度为15μm的凸状。而且，连接电极36与设在未图示的FPC(柔性印刷电路板)上的电极电连接。从控制部10通过FPC向独立电极35供给驱动信号，对此将在后面详细说明。驱动信号与打印介质P的输送速度同步地以固定的周期被供给。
共用电极34在压电陶瓷层21a与压电陶瓷层21b之间的区域上形成为遍及面方向的大致整面。即，共用电极34以覆盖与压电驱动单元2对置的区域内的全部液体加压室10的方式延伸。共用电极34的厚度为2μm左右。共用电极34在未图示的区域接地而保持接地电位。在本实施方式中，在压电陶瓷层21b上，在避开由独立电极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)。表面电极通过形成在压电陶瓷层21b内部的通孔与共用电极34电连接，并且与多个独立电极35同样与FPC上的其它电极连接。
如图5所示，共用电极34和独立电极35配置成仅夹着最上层的压电陶瓷层21b。压电陶瓷层21b中的被独立电极35和共用电极34夹持的区域称为活性部，该部分的压电陶瓷被实施了分极。在本实施方式的压电驱动单元21中，只有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，而作为振动板发挥作用。该压电驱动单元21具有所谓的单晶(unimorph)型的结构。
另外，如后述那样，通过向独立电极35选择性供给规定的驱动信号，对与该独立电极35对应的液体加压室10内的液体施加压力。由此，通过独立流路32从对应的液体喷出口8喷出液滴。即，压电驱动单元21的与各个液体加压室10对置的部分相当于与各个液体加压室10和液体喷出口8对应的独立的变位元件50(驱动部件)。即，在由两片压电陶瓷层构成的叠层体中，将图5所示那样的构造作为单位构造的变位元件50按照每个液体加压室10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构成，在压电驱动单元21中包含多个作为加压部的变位元件50。另外，在本实施方式中，通过1次的喷出动作从液体喷出口8喷出的液体的量为5～7pL(皮升)左右。
多个独立电极35分别通过FPC上的触点和布线分别与驱动器控制机构电连接，从而能够进行独立的电位控制。
在本实施方式的压电驱动单元21中，在使独立电极35成为与共用电极34不同的电位而对压电陶瓷层21b向其分极方向施加电场时，被施加了该电场的部分在压电效应的作用下作为变形活性部而发挥作用。此时，压电陶瓷层21b在其厚度方向即叠层方向上伸长或收缩，在压电横效应的作用下在与叠层方向垂直的方向即面方向上收缩或伸长。另一方面，其余的压电陶瓷层21a由于是不具有被独立电极35和共用电极34夹持的区域的非活性层，所以不会自发变形。即，压电驱动单元21成为将上侧(即，离开液体加压室10的一侧)的压电陶瓷层21b作为包含活性部的层、将下侧(即，靠近液体加压室10的一侧)的压电陶瓷层12a作为非活性层的所谓单晶型的结构。
在此结构中，当以使电场和分极成为同向的方式通过驱动单元控制部使独立电极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的被电极夹持的部分(活性部)在面方向上收缩。另一方面，非活性层的压电陶瓷层21a由于不受电场的影响，所以能够在不自发收缩的情况下限制活性部的变形。其结果是，在压电陶瓷层21b与压电陶瓷层21a之间朝向分级方向的变形产生差异，从而压电陶瓷层21b向液体加压室10侧凸出变形(单晶变形)。
本实施方式中的实际的驱动顺序是，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)，在每次有喷出请求时使独立电极35成为与共用电极34相同的电位(以下称为低电位)，然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还原成原来的形状，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)有所增加。此时，液体加压室10内被施加负压，液体从歧管5侧被吸入液体加压室10内。然后，在独立电极35再次成为高电位的时刻，压电陶瓷层21a、b向液体加压室10侧凸出变形，由于液体加压室10的容积减少而使液体加压室10内的压力成为正压，从而对液体的压力上升而使液滴喷出。即，为了喷出液滴，向独立电极35供给包含以高电位为基准的脉冲的驱动信号。该脉冲宽度的理想宽度是在液体加压室10内压力波从歧管5传播到液体喷出孔8的时间长度即AL(AcousticLength：声学长度)。由此，在液体加压室10内部从负压状态向正压状态反转时，两者的压力合一从而能够以更强的压力喷出液滴。
另外，在灰度打印中，以从液体喷出孔8连续喷出的液滴数量即通过液滴喷出次数调整的液滴量(体积)进行灰度表现。因此，从与指定的点区域对应的液体喷出孔8连续进行对应于指定的灰度表现的次数的液滴喷出。一般而言，在连续进行液体喷出的情况下，优选使为了喷出液滴而供给的脉冲与脉冲的间隔为AL。由此，能够使先喷出的液滴在喷出时产生的压力的残余压力波与在后喷出的液滴在喷出时产生的压力的压力波的周期一致，使这些压力波重叠而增加用于喷出液滴的压力。
而且，控制部100通过向液体喷头2的各个变位元件50反复发送这样的驱动信号，从而能够打印出图像。喷出液滴时的驱动信号以及不喷出液滴时的不喷出的驱动信号(包括单纯不发送信号的情况)以一定的周期发送到各个变为元件50，其周期被称为驱动周期，其频率被称为驱动频率。在整面同色打印的情况下等，各个液体喷出元件50按照每个驱动周期进行驱动。需要说明的是，对于实际的驱动信号而言，除了根据上述一个拉打(引き打っ)信号而喷出1滴液滴的信号以外，还有为了在拉打信号后为了减少独立流路32内的液体中残留的残留振动而增加消除信号、或者为了进行灰度表现而包含多个拉打信号从而能够在一个部位着落多个液滴的情况。另外，也可以进行基于推打(押し打っ)信号的喷出。无论采用哪种方式，在从液体喷出元件50连续进行喷出时，在每个驱动周期都要施加驱动信号。
在这样的打印机1中，作为加压部的变位元件50一旦被驱动，便从液体喷出孔8喷出液滴，但此时液体的压力从液体加压室10通过节流孔12而传到作为共用流路的副歧管5a。即，在共用流路中，由于从与其连接的多个加压部按照每个驱动周期来传递压力，所以通过该压力而产生驻波。对此，首先说明副歧管的两端开放的情况，然后说明一端闭合另一端开放的情况和两端都闭合的情况。
图6(a)是表示在整体构造与上述的液体喷头相同且共用流路是截面尺寸为图8(a)所示那样固定的共用流路的液体喷头中，在用20kHz的驱动信号驱动了加压部时从与1个共用流路连接的液体喷出孔喷出的液滴的速度的测定值的曲线图。由于液滴的喷出是从全体液体喷出孔喷出，所以这相当于对整面用同色进行打印的情况等。另外，液体喷出孔No是指从共用流路的一端朝向另一端按照与共用流路连接的位置顺序对液体喷出孔附加的编号。
在图6(a)中，示出从停止状态开始在第1、2、5及8～10次喷出的液滴的速度。在反复进行驱动的过程中，从各个液体喷出孔喷出的液滴的喷出速度逐渐趋向固定值。而且，喷出速度的分布是与共用流路内的位置相关的周期性分布。这是因为在共用流路中产生的驻波的压力通过节流孔造成了影响。另外，图6(a)的第2次以后的喷出速度的分布，其成为在两个部位具有极小值、在一个部位具有极大值的分布，但液体的喷出速度并非共用流路受到的压力越大而变得越快的单纯分布，该分布可认为是由于产生了后述的1次(基本)共振的驻波所造成的结果。
这里，对在共用流路中产生的驻波进行说明。图7(a)是共用流路205a及其周边的构造的示意图。
共用流路205a的两端与液体供给路205c连接。液体供给路205c的截面面积比共用流路205a的截面面积大。通过使液体供给路205c的截面面积增大，使共用流路205a内的液体的压力不易传到液体供给路205c，由此，共用流路205a与液体供给路205c的交界附近成为驻波的波节。另外，若液体供给路205c的截面面积是共用流路205a的一倍以上，则液体的压力更不容易传导。在图7(a)中，与共用流路205a的一端连接的液体供给路205c朝向两个方向，各个液体供给路205c的截面面积比共用流路205a的截面面积增大，将二者合并从而在共用流路205a的一端连接有截面面积是共用流路205a的截面面积的2倍以上的液体供给路205c。
共用流路205a的长度以在与液体供给路205c之间截面面积变大的部位为交界。以下，说明共用流路205a的长度为Lmm(以下省略作为单位的mm)的情况。需要说明的是，共用流路205a无需是直线状，也可以为曲线状、或中途折弯的角部。在这些情况下，共用流路205a的长度L是能够连结截面的面积中心的线段的共计长度。共用流路205a的截面面积是固定的，均为Bmm2(以下省略作为单位的mm2)。
共用流路205a在长度方向上通过节流孔212与多个液体加压室10连接。虽然没有特殊的限定，但节流孔212的连接间隔为等间隔或者为交替成为0.1mm和0.2mm的间隔等通过重复一定图案而成的间隔。虽然未图示，但液体加压室10与改变其体积的加压部邻接，形成从液体加压室10连接液体喷出孔的流路。
虽然不限于沿共用流路105a的整体长度L与节流孔212连接，但本发明的抑制驻波的构造在连接有节流孔212的范围为共用流路205a的长度L的一半以上的情况下更为有用，特别是在连接有节流孔212的范围为长度L整体的情况下尤为有用。
当驱动具有这样的共用流路205a的液体喷头时，如上述那样，从加压部产生的压力传递到共用流路205a，从而产生驻波。图7(b)是将驻波中由1次(基本)共振产生的驻波280a的压力变动示意性重合于共用流路205a后的图。随着驻波280a在共用流路205a与液体供给路205c的交界的两端成为压力变动为0的波节朝向共用流路205a的中央推移，压力变动变大，从而在中央成为压力变动最大的腹部。
图7(c)是将驻波中由2次共振产生的驻波280b的压力变动示意性重合于共用流路205a后的图。驻波280b在共用流路205a与液体供给路205c的交界的两端、以及在共用流路的中央成为压力变动为0的波节，在这些的中央成为压力变动最大的腹部。
驻波虽然也受驱动周期影响，但激励所需的能量最低的1次共振的驻波容易产生。而且，在存在接近驱动信号的周期的共振周期或接近驱动信号的周期的整数倍的共振周期的驻波的情况下，容易产生该驻波。而且，在产生驻波并且其影响大的情况下，可能会产生图6(a)所示那样的周期性喷出速度的变动。
为了使驻波难以产生，优选使1次驻波的频率高于驱动频率。由此，通过使通常最容易产生的1次驻波高于驱动频率，能够使驻波难以产生，而且高次的驻波的频率也比驱动频率高，所以也难以产生高次的驻波。
这样的驻波在共用流路205a的截面面积小的情况下容易产生，提高1次驻波的频率的做法更适合于平均截面面积为0.5mm2以下的共用流路的情况，在0.3mm2以下的情况下尤其适合。另外，与共用流路205a连接的节流孔212的密度越高，越容易产生驻波，提高1次驻波的频率的做法更适合于节流孔212在每1mm连接有5条以上的情况，在节流孔212每1mm连接有10条以上的情况下尤其适合。并且，在使用截面面积为固定的共用流路205a的情况下，在使驱动频率成为比1次的谐振频率的0.53倍高的驱动频率时，通过变更截面形状使驱动频率成为1次的谐振频率的0.53倍以下的驱动频率，由此可收到良好效果。
为了提高1次的驻波的谐振频率，只需减小1次的驻波的腹部的部分共用流路的截面面积或增大1次的驻波的波节的部分的共用流路的截面面积即可。即，只要使共用流路的中央部分的截面面积比两端部分的截面面积小即可。更具体而言，为了进一步提高1次的驻波的谐振频率，只要使共用流路中的相当于1次驻波的腹部的部分的中央的长度为L/2的部分的平均截面面积比共用流路中的相当于1次驻波的波节的部分的从两端到长度L/4的部分的平均截面面积小即可。截面面积之比大的一方效果更好，优选为3/4以下，特别优选为一半以下。
这里，所谓平均截面面积是指算出平均截面面积的部分的平均的截面面积。例如，算出平均截面面积的部分如果是连接有多条固定截面面积的管的部分，则将各管的截面面积乘以在算出平均截面面积的部分中各个管的长度所占的比例后进行求和即可。即，算出将所算出的部分的管的截面面积除以计算出在长度方向积分后的值的部分的管的长度所得到的值，为了算出平均截面面积，只要将所算出的部分的管的体积除以所算出的部分的管的长度即可。
另外，长度方向上的截面面积的变化如果是连续的，则与不连续的情况相比，在不连续部分附近液体喷出特性的变动不易发生，因此优选。
上述那样的液体喷头2例如是通过下述工序制作而成。
通过采用辊涂法、缝涂法等一般带体成形法，进行由压电性陶瓷粉末和有机组成物构成的带体的成形，在烧结后制作出成为压电陶瓷层21a、21b的多个坯料薄板。在坯料薄板的一部分，在其表面上通过采用印刷法等形成成为共用电极34的电极膏剂。另外，根据需要在坯料薄板的一部分上形成通孔，向其内部插入连通导体。
然后，将各个坯料薄板叠层，制成叠层体，并进行加压贴紧。将加压贴紧后的叠层体在高浓度氧气气氛下烧结，然后使用有机金膏剂在烧结体表面印刷独立电极35，烧结后使用Ag膏剂印刷连接电极36，通过烧结制成压电驱动单元21。
然后，通过叠层采用压延法等获得的板22～31，从而制成流路部件4。在板22～31上通过蚀刻，将成为歧管5、独立供给流路6、液体加压室10和下倾路等的孔加工成规定的形状。
这些板22～31优选由从Fe-Cr系、Fe-Ni系、WC-Ti系、WC-TiC系的组中选出的至少一种金属形成，特别是在作为液体而使用墨水的情况下，优选由对墨水具有良好耐腐蚀性的材质构成，因此，Fe-Cr系更为优选。
压电驱动单元21和流路部件4例如可通过粘结层叠层粘结。作为粘结层可使用公知的材料，但为了对压电驱动单元21和流路部件4不产生影响，可使用从热固化温度为100～150℃的环氧树脂、酚醛树脂、聚苯乙醚树脂的组中选出的至少一种热固化性树脂系的粘结剂。通过使用这样的粘结层而加热到热固化温度，可将压电驱动单元21和流路部件4加热接合。由此获得液体喷头2。
然后，使压电驱动单元21的连接电极36与FPC的一端的电极接合，将该FPC的另一端与控制电路100连接，由此得到液体喷出装置。
接下来，对副歧管的一端闭合、另一端开放的情况进行说明。对于图10所示的液体喷头主体313而言，其基本构造与图2所示的液体喷头13相同，但歧管309在压电驱动单元321的中央附近闭合。即，副歧管(共用流路)305a的一端闭合，另一端与液体供给路305c连接。另外，副歧管(共用流路)305a闭合的一端侧的截面面积比与液体供给路305c连接的另一端侧的截面面积小。可通过改变副歧管(共用流路)305a的深度来改变截面面积。另外，液体供给路305c的截面面积比副歧管(共用流路)305a的端的截面面积大。另外，在图10中，副歧管(共用流路)305a的端部与两个液体供给路305c连接，但在这样的情况下，这些液体供给路305c的总的截面面积比副歧管(共用流路)305a的端部的截面面积大。这在副歧管(共用流路)305a的端部连接有3个以上液体供给路305c的情况下也是同样的。
图11(a)中示出从停滞状态到第1次和第10次喷出的液滴的速度。在反复驱动的过程中，从各个液体喷出孔喷出的液滴的喷出速度有变动，在第1次喷出和第10次喷出时，喷出速度的倾向不同。这是因为，在共用流路中产生的驻波的压力通过节流孔产生了影响。第10次以后，继续大致同样的喷出速度的倾向，其分布是与共用流路内的位置相关的周期性分布。另外，图11(a)中的第10次的喷出速度的分布在一个部位成为极小值且在两个部位成为极大值，但液体的喷出速度并非共用流路受到的压力越大则变得越快的单纯分布，该分布被认为是由于产生了后述的1次(基本)谐振的驻波而导致的结果。
这里，对在共用流路中产生的驻波进行说明。图12(a)是共用流路405a及其周边构造的示意图。
共用流路405a的一端闭合，另一端与液体供给路405c连接。液体供给路405c的截面面积比共用流路405a的截面面积大。通过使液体供给路405c的截面面积增大，使共用流路405a内的液体的压力不易传递到液体供给路405c，由此，共用流路405a与液体供给路405c的交界附近成为驻波的波节。另外，如果液体供给路405c的截面面积为共用流路405a的一倍以上，则液体的压力更不易传递。在图12(a)中，与共用流路405a的一端连接的液体供给路405c朝向两个方向，各个液体供给路405c的截面面积比共用流路405a的截面面积增大，将该两个合并，则在共用流路405a的一端连接有截面面积是共用流路405a的截面面积的2倍以上的液体供给路405c。
共用流路405a的长度以在与液体供给路405c之间截面面积变大的部分为交界。下面，说明共用流路405a的长度为Lmm(以下省略作为单位的mm)的情况。另外，共用流路405a无需为直线状，也可以是曲线状、或具有中途折弯的角部。在这些情况下，共用流路405a的长度L是能够连结截面的面积中心的线段的合计长度。共用流路405a的截面面积是固定的，其为Bmm2(以下省略作为单位的mm2)。
共用流路405a沿长度方向通过节流孔412与多个液体加压室410连接。虽然没有特殊的限定，但节流孔412的连接间隔为等间隔或者交替成为0.1mm和0.2mm的间隔等通过重复一定的图案而成的间隔。虽然未图示，但液体加压室10与改变其体积的加压部邻接，从而形成从液体加压室10连接液体喷出孔的流路。
虽然不限于沿着共用流路405a的整体长度L连接节流孔412，但本发明的抑制驻波的构造在连接节流孔412的范围为共用流路405a的长度L的一半以上的情况下更为有用，特别是在长度L整体上连接节流孔412的情况下尤为有用。
当驱动具有这样的共用流路405a的液体喷头时，如上述那样从加压部产生的压力被传递到共用流路405a而引发产生驻波。图12(b)是将驻波中由1次(基本)共振产生的驻波480a的压力变动示意性重合于共用流路405a后的图。驻波480a在共用流路405a的闭合的一端成为压力变动最大的腹部，随着向共用流路405a的另一端推移，压力电动逐渐减小，在共用流路405a与液体供给路405c的交界的端成为压力变动为0的波节。
图12(c)是把驻波中由2次共振产生的驻波480b的压力变动示意性重合于共用流路405a后的图。驻波480b在共用流路405a的闭合的一端和距闭合的一端2L/3的部位成为压力变动最大的腹部，在共用流路405a与液体供给路05c的交界和距闭合的一端L/3的部位成为压力变动为0的波节。
驻波虽然也受驱动周期影响，但容易产生激励所需的能量最低的1次共振的驻波。而且，在存在接近驱动信号的周期的共振周期、接近驱动信号的周期的整数倍的共振周期的驻波的情况下，容易产生该驻波。而且，在产生驻波并且其影响大的情况下，会产生图11(a)所示那样的周期性喷出速度的变动。
为了使驻波不易产生，优选使1次驻波的频率高于驱动频率。由此，通过使通常最容易产生的1次驻波高于驱动频率能够使驻波难以产生，而且由于高次的驻波的频率也比驱动频率高，所以也难以产生高次的驻波。
这样的驻波在共用流路405a的截面面积小的情况下容易产生，提高1次驻波的频率的做法对于平均截面面积为0.5mm2以下的共用流路的情况更有有用，对于平均截面面积为0.3mm2以下的情况尤其有用。另外，与共用流路405a连接的节流孔412的密度越高，越容易产生驻波，提高1次驻波的频率的做法对于节流孔412在每1mm连接有5条以上的情况更为有用，在节流孔412每1mm连接有10条以上的情况下尤其有用。并且，在使用截面面积固定的共用流路405a的情况下，在使驱动频率为比1次谐振频率的0.53倍高的驱动频率时，通过变更截面形状，使驱动频率成为1次的谐振频率的0.53倍以下的驱动频率，由此可收到良好效果。
为了提高1次驻波的谐振频率，只需减小1次驻波的腹部的部分的共用流路的截面面积或增大1次驻波的波节的部分的共用流路的截面面积即可。即，只要使共用流路的闭合的一侧的一端的截面面积比另一端侧的截面面积小即可。更具体而言，为了进一步提高1次驻波的谐振频率，只要使共用流路中的相当于1次驻波的腹部的部分的从一端到长度L/2的部分的平均截面面积比共用流路中的相当于1次驻波的波节的部分的从另一端到长度L/2的部分的平均截面面积小即可。截面面积之比大的一方效果更好，优选为3/4以下，特别优选为一半以下。
这里，所谓平均截面面积是指算出平均截面面积的部分的平均的截面面积。例如，算出平均截面面积的部分若连接有多根具有固定截面面积的管，则将各管的截面面积乘以在算出平均截面面积的部分中各个管的长度所占的比例后进行求和即可。即，算出将所算出的部分的管的截面面积除以算出在长度方向积分后的值的部分的管的长度所得到的值，为了算出平均截面面积，只要将所算出的部分的管的体积除以所算出的部分的管的长度即可。
另外，若长度方向上的截面面积的变化连续，则与不连续的情况相比，其在不连续部分附近不易发生液体喷出特性的变动，因此优选。
接下来，对副歧管的两端闭合的情况进行说明。另外，在位于打印用纸P的输送方向上最上游侧的液体喷头2与夹辊138之间设置有纸面传感器133。纸面传感器133由发光元件和受光元件构成，从而能够检测出输送路经上的打印用纸P的前端位置。纸面传感器133的检测结果被发送到控制部100。控制部100可根据从纸面传感器133发送来的检测结果控制液体喷头2和输送电机174等，从而使打印用纸P的输送与图像的打印同步进行。
下面，对构成本发明的液体喷头的液体喷头主体13进行说明。图15是表示液体喷头主体313的俯视图。图16是图15中的虚线所包围的区域的放大俯视图，其表示液体喷头主体313的一部分。各图中都省略了一部分的流路。另外，在图15和图16中，为了容易理解视图，对由于位于压电驱动单元521的下方，或者将流路部件504的内部构造的应该用虚线表示的歧管505、液体加压室510、节流孔512及液体喷出孔508用实线表示。图15的沿着V-V线的纵向剖面图与图5所示的情况相同。
液体喷头主体513具有平板状的流路部件504和位于流路部件504上的作为驱动单元的压电驱动单元521。压电驱动单元521具有长方形状，其以使其长方形的一对平行对边与流路部件504的长度方向平行的方式配置在流路部件504的上表面。
在流路部件504的内部形成有作为液体流路的一部分的歧管505。4根歧管505具有：沿着流路部件504的长度方向延伸而具有细长形状的副歧管505a、从副歧管505连接流路部件504的上表面的歧管505的开口505b的液体供给路505c。从未图示的液体箱通过开口505b向歧管505供给液体。
另外，副歧管(共用流路)505a的两端闭合，液体供给路505c与副歧管(共用流路)505a的两端以外的部分连接，副歧管(共用流路)505a的两端部分的截面面积比中央部分的截面面积小。截面面积可通过改变副歧管(共用流路)505a的深度来改变。另外，液体供给路505c的截面面积比副歧管(共用流路)505a的端部的截面面积小。
流路部件504形成有矩阵状(即，二维且具有规则性)的多个液体加压室510。液体加压室510是具有角部被实施倒角的大致菱形的平面形状的中空区域。液体加压室510形成为在流路部件504的上表面具有开口。这些液体加压室510配置在流路部件504的上表面的与压电驱动单元52对置的区域的大致整面上。因此，由这些液体加压室510形成的各个液体加压室组占有与压电驱动单元521大致相同的大小和形状的区域。另外，各个液体加压室510的开口通过在流路部件504的上表面接合压电驱动单元521而被阻塞。
在本实施方式中，如图15所示，副歧管505a在流路部件504的宽度方向上相互平行地排列成4列。与各个副歧管505a通过节流孔512连接的液体加压室510构成等间隔地在流路部件504的长度方向上排列的液体加压室510的列，该列在宽度方向上相互平行地排列成4列。与副歧管505a通过节流孔512连接的液体加压室510的排列的列在副歧管5a的两侧各排列2列。
全体上，与副歧管505a连接的液体加压室510构成等间隔地在流路部件504的长度方向上排列的液体加压室510的列，该列在宽度方向上相互平行地排列成16列。液体喷出孔508也与此同样配置。由此，作为整体而言，能够在长度方向上以600dpi的分辨率形成图像。这种情况下，在如图16所示那样以与平行于长度方向的假设直线正交的方式进行投影时，在假设直线的R的范围内，各个副歧管505a所连接的4个液体喷出孔508即全部16个液体喷出孔508成为600dpi的等间隔。即，1个副歧管505a经由节流孔512在长度方向上以平均150dpi的间隔与液体加压室510连接。另外，在图3中，对未被投影在假设直线的R的范围内的范围的液体喷出孔508和从液体喷出孔508连接到液体加压室512的流路的图示进行了省略。
在压电驱动单元521的上表面的与各个液体加压室510对置的位置分别形成有独立电极。独立电极比液体加压室510小一圈且具有与液体加压室510大致相似的形状，并且被配置成包含在压电驱动单元521的上表面的与液体加压室510对置的区域内。
在流路部件504的下表面的液体喷出面上形成有多个液体喷出孔508。这些液体喷出孔508配置在避开了与被配置在流路部件504的下表面侧的副歧管505a对置的区域的位置。另外，这些液体喷出孔508配置在流路部件504的下表面侧的与压电驱动单元521对置的区域内。这些液体喷出孔作为1个组而占有与压电驱动单元521大致相同大小和形状的区域，通过使对应的压电驱动单元521的变位元件变位，可从液体喷出孔508喷出液滴。而且，各个区域内的液体喷出孔508沿着与流路部件504的长度方向平行的多条直线等间隔地排列。
在图17(a)中示出从停止状态开始在第1次和第10次喷出的液滴的速度。在反复进行驱动的过程中，从各个液体喷出孔喷出的液滴的喷出速度变动，第1次喷出和第10次喷出时的喷出速度的倾向有所不同。这是因为在共用流路中产生的驻波的压力通过节流孔造成影响。在第10次以后，继续大致相同的喷出速度的倾向，其分布成为与共用流路内的位置相关的周期性分布。另外，图17(a)的第10次的喷出速度的分布成为在1个部位具有极小值、在两个部位具有极大值的分布，但液体的喷出速度并非从共用流路受到的压力越大就变得越快的单纯分布，该分布可认为是由于产生了后述的1次(基本)共振的驻波所造成的结果。
这里，对在共用流路中产生的驻波进行说明。图18(a)是共用流路605a及其周边的构造的示意图。
共用流路605a的两端闭合，中央与液体供给路605c连接。液体供给路605c的截面面积比共用流路605a的截面面积小。通过使液体供给路605c的截面面积减小，从而使共用流路605a内的液体的压力不易传递到液体供给路605c，由此，连接液体供给路605c的位置基本不对共用流路605a内的驻波带来影响。另外，共用流路605a的两端由于闭合，所以成为压力振动的变动最小的驻波的腹部的部分。为了对两端成为腹部的状态不造成影响，优选不将液体供给路605c设置在两端，而是将其设置在共用流路605a的中央的L/2的范围内。
下面，说明共用流路605a的长度Lmm(以下省略作为单位的mm)的情况。需要说明的是，共用流路605a无需为直线状，也可以是曲线状、或中途具有折弯的角部。在这些情况下，共用流路605a的长度L是能够连结截面的面积中心的线段的合计长度。共用流路605a的截面面积是固定的，其为Bmm2(以下省略作为单位的mm2)。
共用流路605a沿长度方向通过节流孔612与多个液体加压室10连接。虽然对其没有特殊的限定，但节流孔612的连接间隔为等间隔或者交替成为0.1mm和0.2mm的间隔等通过重复固定的图案而成的间隔。虽然未图示，但液体加压室10与改变其体积的加压部邻接，形成从液体加压室10连接液体喷出孔的流路。
虽然不限于在共用流路605a的整个长度L上与节流孔612连接，但本发明的抑制驻波的构造对于连接节流孔612的范围为共用流路605a的长度L的一半以上的情况更有用，特别对于在长度L整体上连接的情况尤为有用。
在驱动具有这样的共用流路605a的液体喷头时，如上述那样，从加压部产生的压力传递到共用流路605a，从而引发产生驻波。图18(b)是将驻波中由1次(基本)共振产生的驻波280a的压力变动示意性重合于共用流路605a后的图。驻波280a在共用流路605a的闭合的两端成为压力变动最大的腹部，随着向共用流路605a的中央推移，压力变动逐渐减小，在共用流路605a的中央成为压力变动为0的波节。
图18(c)是把驻波中由2次共振产生的驻波280b的压力变动示意性重合于共用流路605a后的图。驻波280b在共用流路605a的闭合的两端和中央成为压力变动最大的腹部，距共用流路605a的一端L/4和3L/4的部位成为压力变动为0的波节。
驻波虽然也受驱动周期影响，但容易产生激励所需的能量最低的1次共振的驻波。而且，在存在接近驱动信号的周期的共振周期、接近驱动信号的周期的整数倍的共振周期的驻波的情况下，容易产生该驻波。而且，在产生驻波并且其影响大的情况下，会产生图17(a)所示那样的周期性喷出速度的变动。
为了使驻波不易产生，希望使1次驻波的频率高于驱动频率。由此，通过使通常最容易产生的1次驻波高于驱动频率能够使驻波难以产生，而且高次的驻波的频率也比驱动频率高，所以也难以产生高次的驻波。由此，不容易产生因高次驻波的周期造成的周期性喷出速度的变动。
这样的驻波在共用流路605a的截面面积小的情况下容易产生，提高1次驻波的频率的做法对于平均截面面积为0.5mm2以下的共用流路的情况是有用的，对于平均截面面积为0.3mm2以下的情况尤其有用。另外，与共用流路605a连接的节流孔612的密度越高，越容易产生驻波，提高1次驻波的频率的做法对于节流孔612在每1mm连接有5条以上的情况是有用的，在节流孔612每1mm连接有10条以上的情况尤其有用。并且，在使用截面面积为固定的共用流路605a的情况下，在使共用流路605a内的液体以1次共振周期振动时的共振周期成为比驱动周期的1/0.53倍短的周期时，通过变更截面形状使共用流路605a内的液体以1次共振周期振动时的共振周期成为驱动周期的1/0.53倍以上的周期，由此可收到良好效果。
为了提高1次的驻波的谐振频率，只需减小1次的驻波的腹部的部分共用流路605a的截面面积或增大1次的驻波的波节的部分的共用流路605a的截面面积即可。即，只要使共用流路605a的闭合的两端的截面面积比中央的截面面积小即可。更具体而言，为了进一步提高1次的驻波的谐振频率，只要使共用流路605a中的相当于1次驻波的腹部的部分的共用流路605a中的从两端到长度L/4的部分的平均截面面积比共用流路605a中的中央的长度L/2的部分的平均截面面积小即可。截面面积之比大的一方效果更好，优选为3/4以下，特别优选为一半以下。
这里，所谓平均截面面积是指算出平均截面面积的部分的平均截面面积。即，将所算出的部分的管的截面面积在长度方向积分后的值除以所算出的部分的管的长度所得出的值，即对所算出的部分的管的体积除以所算出的部分的管的长度所得出的值。
另外，共用流路605a的长度方向上的截面面积的变化如果是平滑的，则与具有不连续的台阶的情况相比，由于在不平滑部分附近不易产生液体喷出特性的变动，因此优选。另外，所谓平滑是指共用流路605a的截面面积不急剧变化，典型的是，利用与共用流路605a的长度方向正交的平面而使截面面积不变化。另外，优选从液体加压室610连接共用流605a的流路中的、在共用流路605a的长度方向上邻接的流路的位置之间的共用流露605a的平均截面面积的变化在1个流路的前后为5％以下。
以下，对上述的共用流路的两端开放的情况和两端闭合的情况进行总结，在这样的情况下，通过使共用流路的两端部分的截面面积与中央部分的截面面积不同，在共用流路中的液体中也不激励驻波，或者即使有激励其振幅也很小，因此，对液体喷出元件的影响小，从而能够减小液体喷出元件的喷出不均。
实施例
制作改变了共用流路205a的形状的液体喷头，并对1次驻波的共振频率与喷出速度的变动的关系进行了评价。
图8(a)～(f)和图9(a)～(e)是试验后的液体喷头No.1～11的共用流路的示意图。这些共用流路的基本构造都与图2所示的液体喷头主体13相同。
L为24mm、截面面积A为宽0.6mm×厚0.3mm、截面面积B为宽1.3mm×厚0.3mm、截面面积C为宽2.0mm×厚0.3mm。以下的结果是通过对驻波的共振频率进行后述的模拟而计算出来的，对于液体喷出速度的变动，以20kHz驱动实际的液体喷头，对相当于单色打印(solid printing)时的第10次喷出时的喷出速度进行了测定。
对于共振频率，是将液体的密度和液体中的声速设定为实际使用的液体的1.04kg/m3和1500m/秒，并使用应用了有限要素法的音响解析软件“ANSYS”计算出共振频率。具体而言，以上述的尺寸制作两端为开放端的模型，从单侧输入频率变化的压力而进行频率解析。将压力成为极大时的频率按照从频率低的一侧开始的顺序依次作为1次、2次、3次的共振频率。
〖表1〗
Figure BDA0000148770390000261
*表示是本发明的范围以外的情况。
对于截面尺寸为固定的试验品No.1的液体喷头而言，1次的共振频率为31.2kHz，相对于驱动频率的20kHz而言不太高，喷出速度的不均增大到28％。该液体喷头的喷出速度的分布如图6(a)所示，将喷出速度改变为周期性分布的情况与上述相同。
相对于此，对于试验品No.2的液体喷头而言，1次的共振频率为51.2kHz，相对于驱动频率的20kHz变得很高，喷出速度的不均变得非常小的4％。该液体喷头的喷出速度的分布如图6(b)所示。在第10次的喷出中速度的周期性分布也得到抑制。
如此可知，对于本发明的液体喷头No.2～7而言，通过提高1次共振频率可减小喷出速度的变动。而且，随着1次共振频率的提高，喷出速度逐渐减小。根据该结果，如果使驱动频率为20kHz的驱动频率的相对于共振频率的38.4kHz的比例为0.53倍以下，则能够使喷出速度的不均成为10％以下。
另外，试验品No.11的液体喷头的共用流路设计成2次共振频率变高，试验品No.8和试验品No.8的共用流路被设计成3次的共振频率变高的方式，但由于1次的共振频率低，所以喷出速度的不均增大，从而可看出与高次共振频率相比，1次的共振频率的影响大。
接下来，制作改变了共用流路405a的形状的液体喷头，并对1次驻波的共振频率与喷出速度的变动的关系进行了评价。
图13(a)～(f)和图14(a)～(e)是试验后的液体喷头No.101～111的共用流路的示意图。这些共用流路的基本构造都与图10所示的液体喷头主体313相同。
〖表2〗
Figure BDA0000148770390000271
*表示是本发明的范围以外的情况。
对于截面尺寸固定的试验品No.101的液体喷头而言，1次的共振频率为31.2kHz，相对于驱动频率的20kHz而言不太高，喷出速度的不均增大到19％。该液体喷头的喷出速度的分布如图11(a)所示，将喷出速度改变为周期性分布的情况与上述相同。
相对于此，对于试验品No.102的液体喷头而言，1次的共振频率为51.2kHz，相对于驱动频率的20kHz变高，而喷出速度的不均变得非常小的6％。该液体喷头的喷出速度的分布如图11(b)所示。在第10次的喷出中的速度的周期性分布也得到了抑制。
如此表明，对于本发明的液体喷头No.102～107而言，通过提高1次共振频率可减小喷出速度的变动。而且，随着1次共振频率的提高，喷出速度逐渐减小。根据该结果，如果使驱动频率为20kHz的驱动频率相对于共振频率的38.4kHz的比例为0.53倍以下，则能够使喷出速度的不均成为10％以下。
需要说明的是，试验品No.108和试验品No.109的液体喷头的共用流路被设计成2次和3次的共振频率变高的方式，但由于1次的共振频率低，所以喷出速度的不均增大，从而可看出，相对于高次共振频率而言，1次的共振频率的影响大。
接下来，制作改变了共用流路605a的形状的液体喷头，并对1次驻波的共振频率与喷出速度的变动的关系进行了评价。
图19(a)～(f)和图20(a)～(e)是试验后的液体喷头No.201～211的共用流路的示意图。这些共用流路的基本构造都与图15所示的液体喷头主体513相同。
〖表3〗
Figure BDA0000148770390000281
*表示是本发明的范围以外的情况。
对于截面尺寸为固定的试验品No.201的液体喷头而言，1次的共振频率为31.2kHz，相对于驱动频率的20kHz不太高，喷出速度的不均增大到20％。该液体喷头的喷出速度的分布如图17(a)所示，将喷出速度改变为周期性分布的情况与上述相同。
相对于此，对于试验品No.202的液体喷头而言，1次的共振频率为51.2kHz，相对于驱动频率的20kHz变得很高，喷出速度的不均变得非常小的8％。该液体喷头的喷出速度的分布如图17(b)所示，在第10次的喷出中，速度的周期性分布也得到了抑制。
如此可知，对于本发明的液体喷头No.202～207而言，通过提高1次共振频率可减小喷出速度的变动。而且，随着1次共振频率的提高喷出速度逐渐减小。根据该结果，如果使驱动频率为20kHz的驱动频率的相对于共振频率38.4kHz的比例为0.53倍以下，则能够使喷出速度的不均成为10％以下。
需要说明的是，试验品No.208和试验品No.209的共用流路被设计成2次和3次的共振频率高，但由于1次的共振频率低，所以喷出速度的不均增大，从而可看出，相对于高次共振频率而言，1次的共振频率的影响更大。

Claims (9)

1.一种液体喷头，其具备：向一个方向延长的共用流路；在该共用流路的中途分别通过多个液体加压室相连接的多个液体喷出孔；与所述共用流路的两端相连接的截面面积比所述共用流路大的液体供给路；对所述多个液体加压室内的液体分别进行加压的多个加压部，其特征在于，所述共用流路的中央部分的截面面积比两端部分的截面面积小。
2.根据权利要求1所述的液体喷头，其特征在于，
当将上述共用流路的长度设为L(mm)时，上述共用流路中的中央的长度L/2的部分的平均截面面积为上述共用流路中的从两端到长度L/4的部分的平均截面面积的一半以下。
3.一种液体喷头，具备：向一个方向延长且一端闭合的共用流路；与该共用流路的另一端连接的截面面积比该共用流路大的液体供给路；在上述共用流路的中途分别通过多个液体加压室相连接的多个液体喷出孔；对所述多个液体加压室内的液体分别进行加压的多个加压部，其特征在于，所述共用流路中的所述一端的部分的截面面积比所述另一端的部分的截面面积小。
4.根据权利要求3所述的液体喷头，其特征在于，
当将所述共用流路的长度设为L(mm)时，所述共用流路中的从所述一端到长度L/2的部分的平均截面面积为所述共用流路中的从所述另一端到长度L/2的部分的平均截面面积的一半以下。
5.一种液体喷头，具备：向一个方向延长且两端闭合的共用流路；与该共用流路的两端以外的部分连接的液体供给路；在所述共用流路的中途分别通过多个液体加压室相连接的多个液体喷出孔；对所述多个液体加压室内的液体分别进行加压的多个加压部，其特征在于，所述共用流路的两端部分的截面面积比中央部分的截面面积小。
6.根据权利要求5所述的液体喷头，其特征在于，
当将所述共用流路的长度设为L(mm)时，所述共用流路中的从两端到长度L/5的部分的平均截面面积为所述共用流路中的中央的长度L/2的部分的平均截面面积的一半以下。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的液体喷头，其特征在于，
所述共用流路的截面面积的变化是连续的。
8.一种液体喷出装置，其特征在于，具备：权利要求1至7中任意一项所述的液体喷头；对所述多个加压部的驱动进行控制的控制部，所述控制部以所述共用流路中的液体产生1次共振振动的振动周期的0.53倍以下的驱动周期来驱动所述加压部。
9.一种记录装置，其特征在于，具备：权利要求8所述的液体喷出装置；将记录介质朝向所述液体喷出装置输送的输送部。
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