CN108025552B - 喷墨头以及喷墨记录装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供喷墨头等。本发明的喷墨头(1)具备头芯片(2)和共用供给液体室(3a)，头芯片具备：多个喷嘴(N)；多个压力室(311)，分别与喷嘴(N)连通；多个压电元件(42)，与多个压力室(311)对应地设置；多个独立循环流路(102)，从自压力室(311)的入口(311a)到喷嘴(N)的出口(Nb)的墨水流路分支设置，能够排出压力室(311)内的墨水；以及共用循环流路(703)，使多个独立循环流路(102)中的至少两个连通，共用供给液体室设置于头芯片(2)的上表面，储存从在头芯片(2)的上表面开口的多个墨水供给孔(601)共同地向多个压力室(311)的各个供给的墨水。

Description

喷墨头以及喷墨记录装置
技术领域
本发明涉及喷墨头以及喷墨记录装置。
背景技术
以往，已知有从喷墨头所具备的多个喷嘴喷出墨水的液滴而在记录介质形成图像的喷墨记录装置。
在这样的喷墨记录装置中，存在由于在喷墨头内产生的气泡或混入的异物等，而喷嘴堵塞，产生喷出不良等问题的情况。另外，根据墨水的种类，存在若长时间不使用，则由于墨水粒子的沉降等而喷嘴附近的墨水粘度增高，难以得到稳定的墨水的喷出性能的情况。
因此，已知有能够通过在喷墨头的头芯片设置墨水能够循环的循环流路，来使头内的气泡等与墨水一起在该循环流路中流动的喷墨记录装置。
例如，专利文献1公开有一种喷墨头，具备：喷嘴，排列成多列；共用供给流路(流体入口通路)，对与各喷嘴连通的各压力室(泵室)的每一个共同地供给墨水；以及共用循环流路(再循环通道)，连通多个排出各喷嘴附近的墨水的独立循环流路。
专利文献1：日本专利第5563332号公报
另外，近年来，为了喷墨头的小型化或图像的高分辨率化而需要将喷嘴高密度地配置。然而，在如专利文献1所记载的在头芯片具备共用供给流路(共用供给液体室)和共用循环流路的构成中，在头芯片内部需要比较大的容积，所以存在头芯片容易大型化，难以高密度地配置喷嘴这样的问题。另外，若头芯片大型化，则由于制造所使用的材料的增加，也产生生产成本增加这样的问题。
另外，已知在从喷嘴喷出墨水时，压力室内的压力稍微成为负压，所以墨水被从比压力室靠上游侧以及下游侧的各个墨水流路朝向压力室引入。这里，在如专利文献1那样在头芯片设置循环流路的构成中，墨水也被从循环流路引入至压力室。而且，在循环流路形成于喷嘴的附近的情况下，喷嘴附近的压力变动，所以也存在墨水的喷出稳定性降低，甚至喷嘴的弯月面破裂的情况。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题而完成的，本发明的课题在于提供能够实现小型且高分辨率化、喷出稳定性高且生产成本便宜的、具有墨水能够循环的流路的喷墨头以及喷墨记录装置。
为了解决上述课题，技术方案1所记载的发明是喷墨头，其特征在于，
具备头芯片和共用供给液体室，
上述头芯片具备：
多个喷嘴，喷出墨水；
多个压力室，分别与上述多个喷嘴连通，储存有墨水；
多个压力产生单元，分别与上述多个压力室对应地设置，向对应的上述压力室内的墨水施加压力；
多个独立循环流路，从自上述压力室的入口到上述喷嘴的出口的墨水流路分支设置，能够排出上述多个压力室内的墨水；以及
共用循环流路，使上述多个独立循环流路中的至少两个独立循环流路连通，
上述共用供给液体室设置于上述头芯片的上表面，并且储存从在上述头芯片的上表面开口的多个墨水供给孔共同地向上述多个压力室的各个供给的墨水。
技术方案2所记载的发明是根据技术方案1所记载的喷墨头，其特征在于，
上述独立循环流路从上述墨水流路中的从上述压力室的出口侧的端部到上述喷嘴的出口的部分分支设置。
技术方案3所记载的发明是根据技术方案1或者2所记载的喷墨头，其特征在于，
上述墨水流路具有将上述喷嘴与上述压力室连通的连通路，
上述独立循环流路从上述连通路分支设置。
技术方案4所记载的发明是根据技术方案1～3中的任意一项所记载的喷墨头，其特征在于，
上述共用循环流路和上述多个压力室被设置于在上述喷嘴的墨水喷出方向上至少一部分重叠的位置。
技术方案5所记载的发明是根据技术方案1～4中的任意一项所记载的喷墨头，其特征在于，
上述多个喷嘴以多列进行排列，
按上述多列的每一列或者每两列设置有上述共用循环流路。
技术方案6所记载的发明是根据技术方案1～5中的任意一项所记载的喷墨头，其特征在于，
具备第一阻尼器，该第一阻尼器与上述独立循环流路以及上述共用循环流路中的至少一方相面对设置，并且能够根据压力而弹性变形来改变流路的容积。
技术方案7所记载的发明是根据技术方案1～6中的任意一项所记载的喷墨头，其特征在于，
具备第一阻尼器，该第一阻尼器与上述共用循环流路的上部以及下部中的至少一方相面对设置，并且能够根据压力而弹性变形来改变流路的容积，
上述第一阻尼器在与上述共用循环流路侧相反侧，与上述第一阻尼器相面对具有空气室。
技术方案8所记载的发明是根据技术方案1～7中的任意一项所记载的喷墨头，其特征在于，
具备第二阻尼器，该第二阻尼器与上述共用供给液体室相面对设置，并且能够根据压力而弹性变形来改变上述共用供给液体室的容积。
技术方案9所记载的发明是喷墨记录装置，其特征在于，具备：
技术方案1～8中的任意一项所记载的喷墨头；以及
循环单元，用于使从上述墨水流路向上述独立循环流路的循环流产生。
根据本发明，在具有墨水能够循环的流路的喷墨头中，能够实现小型且高分辨率化，能够提高喷出稳定性，能够使生产成本降低。
附图说明
图1是表示喷墨记录装置的概略结构的立体图。
图2A是从喷墨头的上方观察的立体图。
图2B是从喷墨头的下方观察的立体图。
图3是头芯片的俯视图。
图4是表示图3的IV-IV的剖面的喷墨头的剖视图。
图5是喷墨头的剖面的放大图。
图6是对墨水的循环机构的构成进行说明的示意图。
图7是墨水流路中的等效电路模型的电路图。
图8是表示从喷嘴喷出规定的墨水量时的流向B2地点的墨水量的模拟结果的图表。
图9是表示从喷嘴喷出规定的墨水量时的B1地点、B2地点以及B3地点处的流路内的压力变动的模拟结果的图表。
图10是表示关于比较例(将惯性L1设为100倍)的、从喷嘴喷出规定的墨水量时的流向B2地点的墨水量的模拟结果的图表。
图11是表示关于比较例(将惯性L1设为100倍)的、从喷嘴喷出规定的墨水量时的B1地点、B2地点以及B3地点处的流路内的压力变动的模拟结果的图表。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明优选的实施方式进行说明。其中，发明的范围并不局限于图示例。另外，在以下的说明中，对于具有相同的功能以及构成的部件标注相同的附图标记，并省略其说明。
此外，在以下的说明中，将仅通过使用了行式头的记录介质的输送来进行绘制的单遍绘制方式的实施方式作为例子进行了说明，但能够应用于适当的绘制方式，例如，也可以采用使用了扫描方式或鼓方式的绘制方式。
另外，在以下的说明中，将记录介质R的输送方向作为前后方向，将在记录介质R的输送面中与该输送方向正交的方向作为左右方向，将与前后方向以及左右方向垂直的方向作为上下方向来进行说明。
[喷墨记录装置的概要]
喷墨记录装置100具备台板1001、输送辊1002、行式头1003、1004、1005、1006以及墨水的循环机构8等(参照图1以及图6)。
台板1001在上表面支承记录介质R，若输送辊1002被驱动，则将记录介质R沿输送方向(前后方向)输送。
行式头1003、1004、1005、1006从记录介质R的输送方向(前后方向)的上游侧到下游侧在与输送方向正交的宽度方向(左右方向)上并排设置。而且，在行式头1003、1004、1005、1006的内部至少设置有一个后述的喷墨头1，例如将青色(C)、品红(M)、黄色(Y)、黑色(K)的墨水朝向记录介质R排出。
此外，将在后面描述墨水的循环机构8(参照图6)。
[喷墨头的概略结构]
基于图2～5对喷墨头1的概略结构进行说明。
此外，图3是头芯片2的俯视图，用虚线表示在头芯片2的内部形成的构成要素的一部分。
喷墨头1具备头芯片2、共用墨水室3、连接部件4以及保持部90等(参照图2～图5等)。
头芯片2通过向上方向层叠有多个基板而构成，在最下层的基板设置有喷出墨水的大量的喷嘴N(参照图2B)。另外，在头芯片2的内部与各喷嘴N对应地设置有储存墨水的压力室311以及作为压力产生单元的压电元件42。另外，与这些压力室311对应地在头芯片2的最上层设置有大量的墨水供给孔601(参照图3、图5等)，从共用墨水室3通过墨水供给孔601向压力室311供给墨水。而且，通过压电元件42的位移，对储存于压力室311的墨水进行加压，墨水的液滴从喷嘴N喷出。
共用墨水室3具有共用供给液体室3a和2个共用排出液体室3b(参照图2A等)，在各个墨水室例如填充有青色(C)、品红(M)、黄色(Y)以及黑色(K)中的一种颜色。
共用供给液体室3a设置于头芯片2的上表面且共用墨水室3的中央部，储存从在头芯片2的上表面开口的墨水供给孔601向压力室311的各个共同地供给的墨水。另外，在共用供给液体室3a的上部设置有墨水供给口301，通过墨水的循环机构8从墨水供给口301供给墨水。另外，在共用供给液体室3a的前后方向的外周壁的一部分形成有第二阻尼器303(参照图4)。第二阻尼器303由具有弹力的聚酰亚胺等树脂或不锈钢等金属部件形成，防止共用墨水室3的内压急剧地上升或者降低。
共用排出液体室3b在共用墨水室3的左右方向的端部侧设置有两个，储存从在头芯片2的上表面开口的墨水排出孔602排出的墨水。另外，在共用排出液体室3b的上部设置有墨水排出口302，通过墨水的循环机构8，共用排出液体室3b内的墨水从墨水排出口302向喷墨头1的外部排出墨水。
连接部件4例如是由FPC等构成的、与驱动部5连接的布线部件，在头芯片2的前后方向的端部与布线基板50的上表面的独立布线57连接。而且，从驱动部5通过连接部件4和独立布线57向压电元件42供电。
保持部90与头芯片2的上表面接合，支承共用墨水室3。能够在将保持部90定位设置在头芯片2的上表面之后，将保持部90作为标记来设置共用墨水室3，所以能够将共用墨水室3高精度地形成在头芯片2的上表面。
另外，从高精度地进行定位的观点来看，优选分别在头芯片2和保持部90设置对准标记(省略图示)来接合。
[头芯片]
接下来，详细地对头芯片2进行说明。
头芯片2通过将喷嘴基板10、共用流路基板70、中间基板20、压力室基板30、隔离基板40、布线基板50以及粘合层60从下侧按顺序层叠一体化而构成(参照图5)。
在喷嘴基板10形成有喷嘴N、与喷嘴N连通且与喷嘴N相比直径较大的大径部101以及从大径部101分支设置且用于墨水的循环的独立循环流路102。喷嘴N例如沿着左右方向并排设置多列(例如，4列)(参照图2)。
另外，喷嘴基板10由SOI基板制造，通过各向异性蚀刻高精度地加工形成。因此，喷嘴N的上下方向的长度以及独立循环流路102的下部的厚度能够变薄为例如10μm左右。另外，独立循环流路102在喷嘴N的上部的大径部101分支设置，所以能够使喷嘴N的附近的墨水循环，能够使喷嘴N的附近的气泡等流向独立循环流路102。
共用流路基板70是硅制的基板，在共用流路基板70形成有大径部701、节流部702以及共用循环流路703。
大径部701沿上下方向贯通共用流路基板70，与喷嘴基板10的大径部101同径且分别连通。
共用循环流路703通过节流部702与在喷嘴N的排列方向(左右方向)上排列的一列的独立循环流路102连通，从多个独立循环流路102流过来的墨水合流。另外，共用循环流路703沿着喷嘴N的排列方向(左右方向)设置，在头芯片2的右端部以及左端部附近向上方向形成有流路，与头芯片2的上表面的墨水排出孔602连通(参照图3等)。另外，在以下的说明中，将独立循环流路102、节流部702以及共用循环流路703合起来称为循环流路72。若能够充分地增大独立循环流路102的流路阻抗，则也能够省略节流部702。
另外，在共用流路基板70形成有第一阻尼器704。第一阻尼器704例如由能够弹性变形的硅、金属或者树脂等构成，共用流路基板70也可以成为通过粘合等而层叠有多个层的构成。
第一阻尼器704例如通过由厚度为1～50μm构成的Si基板构成，与共用循环流路703的上表面相面对设置，在第一阻尼器704的上表面形成有空气室203。第一阻尼器704是较薄的Si基板，所以能够根据共用循环流路703与空气室203的压力差而弹性变形，来改变共用循环流路703的容积。例如，在一次对压力室311施加压力进行喷出，墨水一次流入共用循环流路703而共用循环流路703内的压力急剧地下降的情况下，第一阻尼器704朝向下方向弹性变形，从而能够防止墨水流路的急剧的压力变动。另外，通过使空气室203成为封闭空间，从而第一阻尼器704产生与变形相伴的振动的情况下的衰减力发挥作用，能够进一步抑制压力变动。
此外，在共用循环流路703与沿喷嘴N的排列方向(左右方向)排列的一列的独立循环流路102连通，但也可以构成为与两列的独立循环流路102连通。
中间基板20是玻璃制的基板，在中间基板20形成有沿上下方向贯通的连通孔201和在第一阻尼器704的上表面成为空气室203的朝向上方向凹陷的空间部。
连通孔201与大径部701连通。另外，连通孔201成为缩小墨水通过的路径的直径的形状，形成为调整在墨水的喷出时施加于墨水的动能。另外，在以下的说明中，将连通孔201、大径部701以及大径部101合起来称为连通路71。
压力室基板30由压力室层31和振动板32构成。
压力室层31是硅制的基板，在压力室层31形成有储存从喷嘴N喷出的墨水的压力室311。另外，压力室311与喷嘴列对应地以多列(例如，4列)在左右方向上排列设置(参照图3)。另外，压力室311在前方向的下部(压力室的出口311b)与成为喷出墨水时的流路的连通路71连通。另外，压力室311形成为沿上下方向贯通压力室层31并且沿前后方向延伸。
振动板32层叠于压力室层31的上表面以覆盖压力室311的开口，构成压力室311的上壁部。在振动板32的表面形成有氧化膜。另外，在振动板32形成有与压力室311连通且向上方向贯通的贯通孔321。
隔离基板40是由42合金构成的基板，是在振动板32与布线基板50之间形成用于收容压电元件42等的空间41的隔壁层。
压电元件42以与压力室311大致相同的俯视形状形成，设置于隔着振动板32与压力室311对置的位置。压电元件42是由用于使振动板32变形的PZT(lead zirconiumtitanate：锆钛酸铅)构成的致动器。另外，在压电元件42的上表面以及下表面设置有2个电极421、422，其中下表面侧的电极422与振动板32连接。
另外，在隔离基板40，独立于空间41地形成有与振动板32的贯通孔321连通且向上方向贯通的贯通孔401。
布线基板50具备硅制的基板亦即插板51。在插板51的下表面覆盖有双层的氧化硅的绝缘层52、53，在上表面相同地覆盖有氧化硅的绝缘层54。而且，绝缘层52、53中的位于下方的绝缘层53层叠于隔离基板40的上表面。
在插板51形成有向上方向贯通的通孔511，在该通孔511插入有贯通电极55。在贯通电极55的下端连接有沿水平方向延伸的布线56的一端，在该布线56的另一端经由在空间41内露出的焊料561连接有设置于压电元件42上表面的电极421上的柱凸块423。另外，在贯通电极55的上端连接有独立布线57，独立布线57沿水平方向延伸，与连接部件4连接(参照图4)。
另外，在插板51形成有与隔离基板40的贯通孔401连通且向上方向贯通的进口512。此外，绝缘层52～54中的覆盖进口512附近的各部分形成为比进口512大的开口径。
粘合层60是与保持部90粘合的层且是感光性树脂层，并且是保护独立布线57的保护层，覆盖配设于布线基板50的上表面的独立布线57，并且层叠于插板51的绝缘层54的上表面。另外，在粘合层60形成有与进口512连通且向上方向贯通的墨水供给孔601。
接下来，对头芯片2内部的墨水的循环路径进行说明。墨水从共用墨水室3的共用供给液体室3a通过与各喷嘴N对应地设置的墨水供给孔601供给到头芯片2的内部。接下来，墨水依次流过进口512、···、贯通孔401、···、压力室311、···。接下来，流过成为墨水喷出时的墨水流路的连通路71、···(连通孔201、···、大径部701、···、大径部101、···)。接下来，墨水流过在大径部101、···分支的独立循环流路102、···，来自多个独立循环流路102、···的墨水在共用循环流路703合流。然后，在共用循环流路703中朝向左方向或者右方向的头芯片2的端部流动，最终，从设置于头芯片的上表面的墨水排出孔602排出到共用墨水室3的共用排出液体室3b(参照图3等)。
另外，在上述的说明中，示出了独立循环流路102从连通喷嘴N与压力室311的连通路71分支设置的例子，但从自压力室311的入口311a到喷嘴N的出口Nb的墨水流路分支设置即可。这里，优选独立循环流路102从该墨水流路中的从压力室311的出口311b侧的端部到喷嘴N的出口Nb的部分分支设置。
在图5中分别示出压力室311的入口311a(墨水入口)及出口311b(与喷嘴N的入口Na连通的墨水出口)、以及喷嘴N的入口Na(墨水入口)及出口Nb(墨水出口)。
另外，在将循环流路72从喷嘴N分支的情况下，优选在将喷嘴N作为贯通孔而形成的基板作为喷嘴形成基板时，在该喷嘴形成基板的压力室311侧的面形成与各喷嘴N对应地形成且成为循环流路72的槽，并且使该喷嘴形成基板与形成有与喷嘴N连通的流路的流路基板接合，由此来构成循环流路72。
这里，共用循环流路703或节流部既可以形成于喷嘴形成基板，也可以形成于流路基板。
例如，在形成于流路基板的情况下，优选在喷嘴形成基板形成与各喷嘴N对应地形成且到达与一侧邻接的节流部或者共用循环流路703的槽(独立循环流路102)，并且使该喷嘴形成基板与形成有节流部或者共用循环流路703的流路基板接合，由此来构成循环流路72。
例如，在图5的实施方式中，能够在喷嘴基板10形成作为贯通孔的喷嘴N而成为喷嘴形成基板，在该喷嘴形成基板的共用流路基板70侧的面形成与各喷嘴N连通地形成且到达与另一侧邻接的节流部702且成为独立循环流路102的槽，并且使该喷嘴形成基板与共用流路基板70(流路基板)接合，由此来形成从喷嘴N分支的独立循环流路102、节流部702、共用循环流路703。
另外，在将循环流路72从喷嘴N分支的情况下，优选形成为喷嘴N的孔径从喷嘴N的入口Na侧起逐渐减少的锥状。
在将循环流路72从压力室311的出口311b侧的端部分支的情况下，优选在形成有压力室311的压力室基板30的喷嘴N侧的面形成与各压力室311对应地形成且成为循环流路72的槽，并且使该压力室基板与形成有与压力室311连通的流路的流路基板接合，由此来构成循环流路72。
共用循环流路703或节流部既可以形成于压力室基板30，也可以形成于流路基板。
在形成于流路基板的情况下，优选在压力室基板30形成与各压力室311对应地形成且到达与一侧邻接的节流部或共用循环流路703的槽(独立循环流路102)，并且使该压力室基板30与形成有节流部或共用循环流路703的流路基板接合，由此来构成循环流路72。
例如，在图5的实施方式中，不形成喷嘴基板10的独立循环流路102，将中间基板20作为Si基板来形成共用循环流路703、节流部702、第一阻尼器704，将节流部702与第一阻尼器704的上下位置更换而使节流部702成为上部并且在共用循环流路703的后侧的端部，在共用流路基板70的上部形成空气室203。
另外，从图5的上下方向观察，使共用循环流路703、节流部702、第一阻尼器704的位置偏向图5的后侧配置，从而使节流部702配置于偏向图5的后侧的位置以不与压力室311重叠。然后，能够在形成压力室311的压力室基板30的中间基板20侧的面形成与各压力室311连通地形成且到达与另一侧邻接的节流部702且成为独立循环流路102的槽，并且使该压力室基板30与中间基板20(流路基板)接合，由此来形成独立循环流路102、节流部702、共用循环流路703。在不设置节流部702的情况下，例如使节流部702成为共用循环流路703即可。
[墨水的循环机构]
作为墨水的循环单元的墨水的循环机构8由供给用副储存箱81、循环用副储存箱82以及主储存箱83等构成(图6)。
供给用副储存箱81填充有用于供给至共用墨水室3的共用供给液体室3a的墨水，通过墨水流路84与墨水供给口301连接。
循环用副储存箱82填充有从共用墨水室3的共用排出液体室3b排出的墨水，通过墨水流路85与墨水排出口302、302连接。
另外，供给用副储存箱81和循环用副储存箱82相对于头芯片2的喷嘴面(以下，也称为“位置基准面”。)设置于上下方向(重力方向)上不同的位置。因此，产生由位置基准面与供给用副储存箱81的水头差所引起的压力P1和由位置基准面与循环用副储存箱82的水头差所引起的压力P2。
另外，供给用副储存箱81和循环用副储存箱82通过墨水流路86连接。而且，通过由泵88施加的压力，能够使墨水从循环用副储存箱82返回到供给用副储存箱81。
主储存箱83填充有用于供给至供给用副储存箱81的墨水，通过墨水流路87与供给用副储存箱81连接。而且，通过由泵89施加的压力，能够将墨水从主储存箱83供给至供给用副储存箱81。
能够通过上述那样的各副储存箱内的墨水量的调整、甚至各副储存箱的上下方向(重力方向)的位置改变来调整压力P1以及压力P2。而且，能够通过压力P1以及压力P2的压力差来使喷嘴N的上部的墨水以适当的循环流速循环。由此，能够除去在头芯片2内产生的气泡，抑制喷嘴N的堵塞或喷出不良等。
[喷出稳定性的评价]
本发明的共用供给液体室3a设置于头芯片2的上表面，且储存从在头芯片2的上表面开口的墨水供给孔601共同地向压力室311的各个供给的墨水。像这样，成为通过将需要比较大的容积的共用供给液体室3a设置在头芯片2的上表面，从而即使是小型的喷墨头1，也容易确保用于设置共用供给液体室3a的空间的构成。而且，若增大共用供给液体室3a的容积，则能够减小共用供给液体室3a的粘性阻力R和惯性L。因此，能够从共用供给液体室3a侧(上游侧)供给压力室311成为负压时的供给至压力室311的墨水的大半。
像这样，因为能够容易将墨水从共用供给液体室3a侧向压力室311供给，所以墨水难以被从循环流路72朝向连通路71引入，能够抑制喷嘴N附近的压力变动，能够使墨水的喷出稳定性提高。
接下来，对通过等效电路模型评价本发明的喷墨头1中的墨水的喷出稳定性的结果进行说明。
具体而言，分成“(A1)共用供给液体室3a”、“(A2)从墨水供给孔601到大径部101的墨水流路”、“(A3)独立循环流路102以及节流部702”、“(A4)共用循环流路703”这4个流路，针对各个A1～A4的流路，计算粘性阻力R(R1～R4)、惯性L(L1～L4)、柔量C(C1、C4)，给予相当于来自喷嘴N的墨水的喷出流量的电流源I，来使用等效电路模型进行了评价(参照图7)。此外，在本模型中，墨水的流量相当于电流，流路内的压力相当于电压。另外，假设喷嘴N位于A2的大径部101与A3的独立循环流路102的边界。
对等效电路模型中的流路的粘性阻力R(R1～R4)、流路的惯性L(L1～L4)、流路的柔量C(C1、C4)的计算方法进行说明。
在流路形状是长方体的情况下，在将流路的宽度(前后方向)设为w(m)，将流路的高度(上下方向)设为h(m)，将流路的长度(左右方向)设为l(m)，将墨水的流体粘度设为η(Pa·s)，将墨水密度设为ρ(kg/m3)的情况下，能够计算惯性为L＝ρl/hw，能够计算粘性阻力为R＝8ηl(h+w)2/(hw)3。
另外，在流路形状是圆柱形状的情况下，在将流路的直径设为d(m)，将流路的高度(上下方向)设为l(m)，将墨水的流体粘度设为η(Pa·s)，将墨水密度设为ρ(kg/m3)的情况下，能够计算惯性为L＝4ρl/πd2，能够计算粘性阻力为R＝128ηl/πd4。
另外，在其他的形状的情况下，例如，在锥形的情况下，能够通过在锥形的长度方向上细分为长方体并进行积分来计算。
此外，在A2以及A3中的粘性阻力R以及惯性L的计算中，设为各个流路以串联的方式连接，而作为各流路的数值的和来计算。
另外，在柔量C中，C1与第二阻尼器303对应，C4与第一阻尼器704对应。柔量C是弹簧常量的倒数，能够例如使用有限元法等来计算，将“pL/MPa”转换成“nF”。
通过以上那样的计算方法，对于设计了本发明的喷墨头1的一个例子，在表1示出惯性L、粘性阻力R以及柔量C的值。此外，A2以及A3的各数值是针对与各喷嘴N对应的墨水流路，除以在头芯片2设置的喷嘴N的个数(1024个)而得到的。A4的惯性L、粘性阻力R是对于各共用循环流路703的值除以其条数而得到的，柔量C是乘以其条数而得到的。
[表1]
在本发明的喷墨头1中，能够通过表1所记载那样的设定值，将惯性L以及粘性阻力R设计为较小。这里，共用供给液体室3a(A1)以及共用循环流路703(A4)分别在上述的流路形状是长方体的情况下计算惯性L和粘性阻力R。而且，共用供给液体室3a能够使流路的宽度(w)以及流路的高度(h)远远大于共用循环流路703，所以惯性L1以及粘性阻力R1能够分别设计成远远小于惯性L4以及粘性阻力R4。
接下来，在图8示出在如表1那样设计的喷墨头1中，在将喷出液滴量设为6pL，以驱动频率50kHz、喷嘴数1024个从喷嘴N喷出墨水时，模拟了通过喷嘴N上部(B2地点)的墨水流量后的结果。
此外，在图8中，将从B2地点到共用供给液体室3a侧(A1和A2侧)作为上游侧，将从B2地点到循环流路72侧(A3和A4侧)作为下游侧，将从上游侧朝向喷嘴N上部流动的墨水流量作为正值，将从下游侧朝向喷嘴N上部流动的墨水流量作为负值。
如图8所示可知，在紧接墨水的喷出开始之后，墨水的大半从比喷嘴N靠上游侧(A1和A2)供给。这是因为比喷嘴N靠上游侧的惯性(L1和L2的和)远远小于比喷嘴N靠下游侧的惯性(L3和L4的和)，所以比喷嘴N靠上游侧的墨水容易立刻移动。
另外，如图8所示可知，从墨水的喷出开始起大约0.5×10－3秒以后，大致停留在恒定值。这是因为随着时间经过，成为墨水的立刻的容易移动度的指标的惯性L的影响变小，逐渐地成为与流路的粘性阻力R成比例的供给比例。
接下来，对模拟了如上述那样进行墨水的喷出时A1与A2之间的地点(B1地点)、A2与A3之间的地点(B2地点)、A3与A4之间的地点(B3地点)处的流路内的压力变动的结果进行说明(图9)。流路内的压力变动能够在上述的等效电路模型中，将电流假定为从喷嘴N喷出的墨水喷出量，将电压假定为流路内的压力来计算。
这里，B2地点的压力变动表示喷嘴N上部中的压力变动，若B2地点中的压力变动变小，则墨水的喷出稳定性变高。在图9所示的模拟结果中可知，B2地点的压力变动大约收敛在－3.5～－3.0kPa的范围内，压力变动量大约是0.5kPa左右。
因此，尽管进行模拟的墨水的喷出条件是喷出液滴量为6pL，驱动频率50kHz，喷嘴个数1024个，喷出的墨水的流量非常多的条件，也能够将压力变动抑制在约0.5kPa左右的较低的水准。压力变动0.5kPa与墨水的副储存箱水头值5cm相当，对喷出速度的影响较小。如以上那样，能够确认本发明的喷墨头1的墨水的喷出稳定性非常高。
另外，为了参考，作为比较例，图10示出在表1所记载的设定值中，使惯性L1成为100倍的条件下的与图8对应的模拟结果，图11示出与图9对应的模拟结果。
如图10所示，在使惯性L1成为100倍的情况下，来自上游侧的墨水的供给减少，墨水进一步难以从上游侧供给，来自下游侧的供给增加。
另外，如图11所示，B2地点的压力变动为4kPa以上的较大的值。像这样，通过增大惯性L1，从而压力变动变大，喷出稳定性降低。
[本发明中的技术效果]
以上，如所说明的那样，本发明的喷墨头1具备头芯片2和共用供给液体室3a，头芯片2具有：多个独立循环流路102，从自压力室311的入口311a到喷嘴N的出口Nb的墨水流路分支设置，能够排出多个压力室311内的墨水；以及共用循环流路703，使该多个独立循环流路102中的至少两个连通，共用供给液体室3a设置于头芯片2的上表面，储存从在头芯片2的上表面开口的多个墨水供给孔601共同地向多个压力室311的各个供给的墨水。
由此，在小型的喷墨头1中，也能够容易确保设置共用供给液体室3a的容积，能够减小共用供给液体室3a的粘性阻力R和惯性L。因此，在因来自喷嘴N的墨水的喷出而压力室311成为负压时，能够从共用供给液体室3a供给墨水的大半，墨水难以从循环流路72朝向压力室311侧引入，所以能够抑制喷嘴N附近的压力变动，使墨水的喷出稳定性提高。另外，能够实现本发明的喷墨头1的小型化，所以能够实现小型且高分辨率化，能够降低生产成本。
另外，本发明的喷墨头1通过将独立循环流路102从自压力室311的出口311b侧的端部到喷嘴N的出口Nb的部分分支设置，从而能够使喷嘴N的附近的墨水循环。
另外，本发明的喷墨头1具有将喷嘴N与压力室311连通的连通路71，并且将独立循环流路102从该连通路71分支设置，从而能够使喷嘴N的附近的墨水循环。
另外，本发明的喷墨头1将共用循环流路703和压力室311设置于在喷嘴N的墨水喷出方向上至少一部分重叠的位置。由此，能够使喷墨头1进一步小型化。
另外，本发明的喷墨头1将多个喷嘴N以多列进行排列，按该多列的每一列或者每两列设置有共用循环流路703。由此，能够使头芯片2小型化。
另外，本发明的喷墨头1具备与独立循环流路102以及共用循环流路703中的至少一方相面对设置的第一阻尼器704。由此，能够进一步抑制墨水流路内的压力变动。
另外，本发明的喷墨头1具备与共用循环流路703的上部以及下部中的至少一方相面对设置的第一阻尼器704，第一阻尼器704在与共用循环流路侧相反侧，与第一阻尼器704相面对具有空气室203。通过成为这样的具有空气室203的构成，从而能够在头芯片2的内部也形成第一阻尼器704。
另外，本发明的喷墨头1具备与共用供给液体室3a相面对设置的第二阻尼器303。由此，能够进一步抑制墨水流路内的压力变动。
[其他]
应该认为本发明的这次公开的实施方式在全部的点都是例示，并不是限制性的内容。本发明的范围由权利要求书所示，并不局限于上述的详细的说明，意在包含与权利要求书均等的意思以及范围内的全部的改变。
例如，若第一阻尼器704、第二阻尼器303能够弹性变形，则构成能够适当地改变。例如，也可以由具有适当的厚度的不锈钢板形成。
另外，第一阻尼器704设置为与循环流路72相面对即可，大小或所设置的面能够适当地改变。此外，从制造效率的观点来看，优选设置于循环流路72的上表面或者下表面，但也能够针对左表面或者右表面来设置。
另外，对作为墨水的循环机构8，根据水头差来控制墨水的循环的方法进行了说明，但若是如本发明那样能够产生循环流的构成，则当然能够适当地改变。
另外，喷墨头1为使用压电元件来排出墨水等液滴的构成，但具备能够排出液滴的机构即可，例如，也可以使用热动式(电热转换元件)。
产业上的可利用性
本发明能够利用于喷墨头以及喷墨记录装置。
附图标记说明：1...喷墨头；102...独立循环流路；203...空气室；3a...共用供给液体室；303...第二阻尼器；311...压力室；311a...压力室的入口；311b...压力室的出口；42...压电元件(压力产生单元)；601...墨水供给孔；703...共用循环流路；704...第一阻尼器；71...连通路；8...墨水的循环机构(墨水的循环单元)；100...喷墨记录装置；N...喷嘴；Nb...喷嘴的出口。

Claims (13)

1.一种喷墨头，其特征在于，
具备头芯片、共用供给液体室以及第一阻尼器，
所述头芯片具备：
多个喷嘴，喷出墨水；
多个压力室，分别与所述多个喷嘴连通，储存有墨水；
多个压力产生单元，分别与所述多个压力室对应地设置，向对应的所述压力室内的墨水施加压力；
多个独立循环流路，从自所述压力室的入口到所述喷嘴的出口的墨水流路分支设置，能够排出所述多个压力室内的墨水；以及
共用循环流路，使所述多个独立循环流路中的至少两个独立循环流路连通，
所述共用供给液体室设置于所述头芯片的上表面，并且储存从在所述头芯片的上表面开口的多个墨水供给孔共同地向所述多个压力室的各个供给的墨水，
所述第一阻尼器与所述独立循环流路以及所述共用循环流路中的至少一方相面对设置，并且能够根据压力而弹性变形来改变流路的容积。
2.根据权利要求1所述的喷墨头，其特征在于，
所述独立循环流路从所述墨水流路中的从所述压力室的出口侧的端部到所述喷嘴的出口的部分分支设置。
3.根据权利要求1所述的喷墨头，其特征在于，
所述墨水流路具有将所述喷嘴与所述压力室连通的连通路，
所述独立循环流路从所述连通路分支设置。
4.根据权利要求2所述的喷墨头，其特征在于，
所述墨水流路具有将所述喷嘴与所述压力室连通的连通路，
所述独立循环流路从所述连通路分支设置。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的喷墨头，其特征在于，
所述共用循环流路和所述多个压力室被设置于在所述喷嘴的墨水喷出方向上至少一部分重叠的位置。
6.根据权利要求1～4中的任意一项所述的喷墨头，其特征在于，
所述多个喷嘴以多列进行排列，
按所述多列的每一列或者每两列设置有所述共用循环流路。
7.根据权利要求1～4中的任意一项所述的喷墨头，其特征在于，
所述第一阻尼器在被设置于所述共用循环流路的情况下，与所述共用循环流路的上部以及下部中的至少一方相面对设置，并且能够根据压力而弹性变形来改变流路的容积，
所述第一阻尼器在与所述共用循环流路侧相反侧，与所述第一阻尼器相面对具有空气室。
8.根据权利要求6所述的喷墨头，其特征在于，
所述第一阻尼器在被设置于所述共用循环流路的情况下，与所述共用循环流路的上部以及下部中的至少一方相面对设置，并且能够根据压力而弹性变形来改变流路的容积，
所述第一阻尼器在与所述共用循环流路侧相反侧，与所述第一阻尼器相面对具有空气室。
9.根据权利要求1～4中的任意一项所述的喷墨头，其特征在于，
具备第二阻尼器，所述第二阻尼器与所述共用供给液体室相面对设置，并且能够根据压力而弹性变形来改变所述共用供给液体室的容积。
10.根据权利要求5所述的喷墨头，其特征在于，
具备第二阻尼器，所述第二阻尼器与所述共用供给液体室相面对设置，并且能够根据压力而弹性变形来改变所述共用供给液体室的容积。
11.根据权利要求7所述的喷墨头，其特征在于，
具备第二阻尼器，所述第二阻尼器与所述共用供给液体室相面对设置，并且能够根据压力而弹性变形来改变所述共用供给液体室的容积。
12.根据权利要求8所述的喷墨头，其特征在于，
具备第二阻尼器，所述第二阻尼器与所述共用供给液体室相面对设置，并且能够根据压力而弹性变形来改变所述共用供给液体室的容积。
13.一种喷墨记录装置，其特征在于，具备：
权利要求1～12中的任意一项所述的喷墨头；以及
循环单元，用于使从所述墨水流路向所述独立循环流路的循环流产生。
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