CN109689373A - 液滴排出头和液滴排出装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于：提供通过在喷嘴的排出侧降低所排出的液体的粘性阻力来防止尖头排出并提高了排出角度的精度的液滴排出头和液滴排出装置，上述课题通过如下方式解决：具备借助压力产生元件改变容积的通道(28)和与通道(28)连通的喷嘴(23)，喷嘴(23)内具有向外方侧渐渐缩径的圆锥状部分(23a)和与圆锥状部分(23a)连续且与外方侧连通的圆筒状部分(23b)，圆锥状部分(23a)到圆筒状部分(23b)的连接部和圆筒状部分(23b)到圆锥状部分(23a)的连接部的开口的截面形状一致，圆筒状部分(23b)在将其内径设为D0时，其轴向长度为0.1D0～0.3D0，圆锥状部分(23a)的轴向长度为0.6D0以上，圆锥面的母线与喷嘴中心轴线形成的夹角为6度以上15度以下。

Description

液滴排出头和液滴排出装置
技术领域
本发明涉及液滴排出头和液滴排出装置，更具体地，涉及通过在喷嘴的排出侧降低所排出的液体的粘性阻力来防止尖头排出并提高排出角度的精度的液滴排出头和液滴排出装置。
背景技术
以往，作为液滴排出装置，提出了具有借助压力产生元件改变容积的通道和与该通道连通的喷嘴的液滴排出装置(专利文献1)。
在该液滴排出装置中，若借助压力产生元件缩小通道的容积，则填充于通道内的液体通过喷嘴以液滴的形式向外方排出。该液滴滴落到记录介质上，在该记录介质上实施图像形成。
该液滴排出装置中所使用的液体的粘度为8毫帕斯卡秒以上，喷嘴由通道侧的第一部分(漏斗部)和排出侧的第二部分构成，所述通道侧的第一部分划分出锥角度为40度以上的圆锥台状的空间，所述排出侧的第二部分是在与喷嘴方向正交的面上截面积几乎不变的形状(圆筒状)。
专利文献1:日本特许第5428970号公报
在液滴排出装置中，存在在排出液滴时，因从喷嘴的尖头排出而没有正常形成液滴的情况。此时，滴落到相对于本来的滴落位置偏移了的位置处的滴落量(卫星液滴量)增多，成为在图像形成时引发较大的画质劣化的重要因素。另外，液滴排出时的排出弯曲(排出角度的偏移)也同样会在形成画质时导致较大的画质劣化。
本发明者们发现了导致这样的画质劣化的重要因素在于喷嘴的形状。而且，发现了在前述的液滴排出装置(专利文献1)中，在喷嘴中的靠排出侧的第二部分(为在与喷嘴方向正交的面上截面积几乎不变的圆筒状)存在导致画质劣化的重要因素。
此外，前述的液滴排出装置(专利文献1)是排出8毫帕斯卡秒以上的高粘度的液体的装置，在这一点上，与本发明不同，因此喷嘴的形状、内径以及长度都有较大不同。此外，前述的液滴排出装置(专利文献1)的喷嘴由漏斗部即第一部分与圆筒状的第二部分构成，与该液滴排出装置相比，在本发明中，针对仅由第二部分构成的喷嘴来解决课题。因此，本发明并非通过简单地将前述的液滴排出装置(专利文献1)的喷嘴小型化(缩小)即成立的。
发明内容
因此，本发明的课题在于，提供通过在喷嘴的排出侧降低所排出的液体的粘性阻力来防止尖头排出并提高了排出角度的精度的液滴排出头和液滴排出装置。
本发明的其他课题将由以下内容阐明。
上述课题由以下各技术方案解决。
1、一种液滴排出头，其中，具备：
通道，借助压力产生元件改变该通道的容积；和
喷嘴，其与所述通道连通，是成为从所述通道内向外方排出的液体的流路的透孔，
所述喷嘴内具有向外方侧渐渐缩径的圆锥状部分和与该圆锥状部分连续并与外方侧连通的圆筒状部分，
所述圆锥状部分的与所述圆筒状部分连接的连接部和所述圆筒状部分的与所述圆锥状部分连接的连接部的开口的截面形状一致，
所述圆筒状部分在将其内径设为D0时，其轴向长度为0.1D0～0.3D0，
所述圆锥状部分的轴向长度为0.6D0以上，圆锥面的母线与喷嘴中心轴线形成的夹角为6度以上15度以下。
2、根据所述1所述的液滴排出头，其中，
所述喷嘴在比所述圆锥状部分靠所述通道侧的部位具有母线与喷嘴中心轴线形成的夹角为15度以上50度以下的锥状部分。
3、根据所述1或者2所述的液滴排出头，其中，
所述喷嘴是在由单晶硅材料构成的喷嘴板穿孔而成的透孔。
4、根据所述1所述的液滴排出头，其中，
所述喷嘴是在由单晶硅材料构成的喷嘴板穿孔而成的透孔，在比所述圆锥状部分靠所述通道侧的部位具有正四棱锥状部分，
所述正四棱锥状部分通过各向异性蚀刻而形成，
所述正四棱锥状部分的斜面部与喷嘴中心轴线形成的夹角是硅晶体的(110)面与(111)面所成的夹角，约为35.26度。
5、根据所述1～4中任一项所述的液滴排出头，其中，
在所述圆筒状部分有凹坑条(スキャロップ条)。
6、一种液滴排出装置，其中，具备：
所述1～5中任一项所述的液滴排出头；和
驱动信号生成部，其向所述液滴排出头的所述压力产生元件供给使所述通道的容积改变的驱动信号，
驱动信号生成部所供给的驱动信号是在一个像素周期内使一个喷嘴排出多个液滴的信号。
根据本发明，能够提供通过在喷嘴的排出侧降低所排出的液体的粘性阻力来防止尖头排出并提高了排出角度的精度的液滴排出头和液滴排出装置。
附图说明
图1是示出行式液滴排出装置的主要部位的结构的立体图。
图2是说明驱动信号生成部的一例的框图。
图3是示出剪力模式型液滴排出头的一例的图。
图4是图3的(b)中的iv-iv线剖视图，是说明通道的容积变化的一例的图。
图5是示出实施方式的液滴排出头中的喷嘴的形状的纵剖视图。
图6是示出圆锥状部分的轴向长度与排出弯曲(排出角度的偏移)之间的关系的坐标图。
图7是示出圆锥状部分的圆锥面的母线与喷嘴中心轴线形成的夹角同液滴的形状之间的关系的坐标图。
图8是示出从液滴排出头排出的液滴的形状的示意图。
图9是从示出液滴排出头排出后的液滴的形状的示意图。
图10是示出圆筒状部分23b的轴向长度L2与排出弯曲(排出角度的偏移)之间关系的坐标图。
图11是示出实施方式的液滴排出头中的喷嘴的形状的其他例子的纵剖视图。
图12是示出所谓的MEMS型液滴排出头的一例的图。
具体实施方式
以下，结合附图详细说明本发明的实施方式。
〔液滴排出装置的结构〕
本发明适用于通过借助压力产生元件使填充有墨水等液体的通道(压力室)的容积膨胀和收缩来使液体经由喷嘴排出的液滴排出头，此外，还适用于具备该液滴排出头的液滴排出装置。为了借助压力产生元件改变通道的容积，而从驱动信号生成部向压力产生元件输入驱动脉冲。
此外，在本发明中，用于向通道内的液体施加排出压力的具体手段并不限定，能采用公知的各种手段。此外，本发明所适用的液滴排出装置可以是行式、串行式等公知的各种方式的液滴排出装置，不限定为哪个方式，但是在以下的实施方式中，主要以行式液滴排出装置为例说明本发明。
图1是示出行式液滴排出装置的主要部位的结构的立体图。
如图1所示，该液滴排出装置具备由多个液滴排出头31构成的液滴排出头单元30。液滴排出头单元30通过在记录介质的宽度方向上排列与排出宽度相对应的多个液滴排出头31而构成。如果能够利用单个的液滴排出头31保证必要的排出宽度，那么液滴排出头31也可以是一个。各液滴排出头31配置为：排出液滴的方向即喷嘴面侧与记录介质10的记录面对置。从未图示的液体罐经由多个管向各液滴排出头31供给液体。
图2是说明驱动信号生成部的一例的框图。
如图2所示，从驱动信号生成部51向各液滴排出头31供给驱动信号(驱动脉冲)。驱动信号生成部51读取存储于存储器52中的图像数据，基于该图像数据，生成驱动信号(驱动脉冲)，向各液滴排出头31供给。
如图1所示，在该液滴排出装置中，记录介质10为长条状，由未图示的驱动单元从卷出辊10A向图中箭头X方向抽出并输送。此外，箭头X方向在以下各图中也都表示记录介质10的输送方向。长条状的记录介质10卷绕于支承辊(back roll)20，被支承辊20支承和输送。
而且，从各液滴排出头31向记录介质10排出液滴，实施基于图像数据的图像形成。液滴排出头31在静止了的状态下，通过将记录介质10向规定的输送方向输送来实施图像记录。在记录介质10的输送过程中，在每一个像素周期供给基于图像数据的驱动信号，排出液滴，形成图像。将形成有图像的记录介质10干燥，卷取于未图示的卷取辊。
〔液滴排出头的结构〕
图3是示出液滴排出装置所具备的剪力模式(Shear mode)型的液滴排出头31的一例的图，图3的(a)是以剖面示出外观的立体图，图3的(b)是从侧面观察到的剖视图。
图中，310是头端部(head chip)，22是与头端部310的前表面接合的喷嘴板。
此外，在本说明书中，将从头端部310排出液滴一侧的面称为“前表面”，将其相反一侧的面称为“后表面”。另外，将头端部310中隔着并列设置的通道位于图示上下位置的外侧面分别称为“上表面”和“下表面”。
如图3的(a)、图3的(b)所示，头端部310具有通道列，所述通道列并列设置有由间隔壁27分隔出的多个通道28。构成通道列的通道28的数量不作任何限定，例如由512个通道28构成通道列。
各间隔壁27由电气和机械转换单元即PZT等压电元件构成而作为压力产生元件。在本实施方式中，各间隔壁27由极化方向不同的2个压电元件27a、27b构成。但是，压电元件27a、27b只要在各间隔壁27的至少局部具备即可，只要配置为能够使各间隔壁27变形即可。
作为压电元件27a、27b而使用的压电材料只要是通过施加电压会产生变形的材料即可，不作特别限定，可以使用公知的压电材料。作为压电材料可以是由有机材料构成的基板，优选为由压电性非金属材料构成的基板。作为由压电性非金属材料构成的基板，例如有经由成形、烧制等工序形成的陶瓷基板或者经由涂覆、层叠工序形成的基板等。作为有机材料，可以举出有机聚合物、由有机聚合物与无机物形成的混合材料。
作为陶瓷基板，有PZT(PbZrO3-PbTiO3)、添加第三成分的PZT，作为第三成分，有Pb(Mg1/3Nb2/3)O3、Pb(Mn1/3Sb2/3)O3、Pb(Co1/3Nb2/3)O3等。并且，也能够使用BaTiO3、ZnO、LiNbO3、LiTaO3等形成。
在本实施方式中，以极化方向相互为相反方向的方式粘合2个压电元件27a、27b来使用。由此，相对于使用1个压电元件的情况，剪切变形量变为2倍，此外，为了获得与使用1个压电元件的情况下相同的剪切变形量，使驱动电压为使用1个压电元件的情况下的1/2以下即可。
在头端部310的前表面和后表面，分别开口形成有各通道28的前表面侧的开口部和后表面侧的开口部。各通道28是在从后表面侧的开口部至前表面侧的开口部为止的长度方向上，开口截面积和截面形状几乎不变的直线型。
通道28的前端与形成于喷嘴板22的喷嘴23连通，后端经由共用液体室71、液体供给口25而与液体管43连接。喷嘴23是形成于喷嘴板22的透孔，具有向外方侧渐渐缩径的圆锥状(锥状)部分和与该圆锥状部分连续并与外方侧连通的圆筒状(直线)部分。喷嘴23的内径比通道28的内部尺寸小得多，从通道28到喷嘴23的连接部呈阶梯状。
喷嘴板22也可以由单晶硅材料构成。此时，喷嘴23能够通过在单晶硅材料上穿孔出透孔而形成。对单晶硅材料的穿孔能够通过干式蚀刻(例如，反应性气体蚀刻、反应性离子蚀刻、反应性离子束蚀刻、离子束蚀刻、反应性激光束蚀刻等)、湿式蚀刻实施。
在各通道28的内表面，遍布整个面地紧贴形成有由金属膜构成的电极29。通道28内的电极29经由连接电极300、各向异性导电膜79以及挠性线缆6而与驱动信号生成部51电连接。
若向通道28内的电极29供给来自驱动信号生成部51的驱动信号，则间隔壁27以各压电元件27a、27b的接合面为边界屈曲变形。通过这样的间隔壁27的屈曲变形在通道28内产生压力波，对该通道28内的液体施加用于经由喷嘴23排出的压力。
图4是图3的(b)中的iv-iv线剖视图，是说明通道的容积变化的一例的图。
如图4的(a)所示，在不向彼此相邻的通道28A、28B、28C内的电极29A、29B、29C中的任一者供给驱动信号的稳定状态下，间隔壁27A、27B、27C、27D都不变形。
在使通道28内的容积膨胀时，使用膨胀脉冲(+V)作为驱动信号。若使与膨胀的通道28B邻接的通道28A、28C的电极29A、29C接地并且对膨胀的通道28B的电极29B施加来自驱动信号生成部51的膨胀脉冲(+V)，则膨胀的通道28B的两间隔壁27B、27C都在各自的各压电元件27a、27b的接合面产生剪切变形。其结果是，如图4的(b)所示，两间隔壁27B、27C分别向通道28B的外侧屈曲变形，使膨胀的通道28B的容积膨胀。因这样的屈曲变形，而在通道28B内产生负压力波，从而喷嘴23内的液体被导入至喷嘴23后方的通道28前端部附近。
膨胀脉冲是使通道28的容积从稳定状态下的容积开始膨胀的脉冲。膨胀脉冲使电压从基准电压GND变化至峰值电压+V，在将峰值电压+V保持规定时间后，再使电压变化至基准电压GND。
进而，在使通道28内的容积收缩时，使用收缩脉冲(-V)作为驱动信号。若使与收缩的通道28B邻接的通道28A、28C的电极29A、29C接地并且对收缩的通道28B的电极29B施加来自驱动信号生成部51的收缩脉冲(-V)，则收缩的通道28B的两间隔壁27B、27C都在各自的各压电元件27a、27b的接合面，向与上述膨胀时相反方向产生剪切变形。其结果是，如图4的(c)所示，两间隔壁27B、27C分别向通道28B的内侧屈曲变形，使收缩的通道28B的容积收缩。因该屈曲变形，而在通道28B内产生正压力波，从而经由所对应的喷嘴23排出液滴。
收缩脉冲是使通道28的容积从稳定状态下的容积开始收缩的脉冲，使电压从基准电压GND变化至峰值电压-V，在将峰值电压-V保持规定时间后，再使电压变化至基准电压GND。
此外，这里，脉冲是恒定电压峰值的矩形波，是指如下波形，即：在通道28如本实施方式所示为直线形状的情况下，在将基准电压GND设为0％、将峰值电压设为100％时，电压的10％与90％之间的上升时间、下降时间都为AL(Acoustic Length：声学长度)的1/2以内，优选为1/4以内。AL是Acoustic Length的缩写，是直线形状的通道28中的压力波的声学共振周期的1/2。对在向驱动电极施加了矩形波驱动信号时所排出的液滴的飞翔速度进行测定，在将矩形波的电压值设为恒定且改变矩形波的脉冲宽度时，液滴的飞翔速度变为最大的脉冲宽度被求取为AL。脉冲宽度定义为从基准电压GND上升10％与从峰值电压下降10％之间的时间。但是，在本发明中，驱动信号并不局限于矩形波，也可以是梯形波等。
在图4的(a)、(b)、(c)所示出的通道28A、28B、28C中，无法使邻接的通道同时膨胀或者收缩，因此优选实施所谓的3周期驱动。3周期驱动是将全部通道分为3个组，对邻接的通道进行分时控制。另外，本发明也能够适用于交替配置有排出通道和不实施排出的通道(伪通道)的所谓独立型液滴排出头。在独立型液滴排出头中，能够使邻接的通道同时膨胀或者收缩，因此无需实施3周期驱动，就能实施独立驱动。
〔喷嘴的结构(形状)〕
在这样的液滴排出头中，在经由喷嘴23排出液滴时，若因从喷嘴23的尖头排出致使没有正常地实施液滴形成，则或者滴落在相对于本来的滴落位置偏移了的位置处的滴落量(卫星液滴量)增多，或者产生液滴排出时的排出弯曲(排出角度的偏移)，存在在所形成的图像上产生较大的画质劣化的情况。
图5是示出该液滴排出头中的喷嘴的形状的纵剖视图。
如图5所示，在该液滴排出头中，喷嘴23内由圆锥状部分23a和圆筒状部分23b构成，所述圆锥状部分23a从通道28前端向外方侧渐渐缩径，所述圆筒状部分23b与该圆锥状部分23a连续并与前方侧外方连通。由此，能够增大喷嘴23的内容积，提高泵能力，并且能够从多个方向对导入到喷嘴23内的弯液面施加压力，因此能够降低液体的粘性阻力，防止尖头排出。
有关圆锥状部分23a到圆筒状部分23b的连接部和圆筒状部分23b到圆锥状部分23a的连接部，开口截面形状一致，上述圆锥状部分23a和圆筒状部分23b不经由阶梯差而是以顺滑地连续的方式连接。
在将圆筒状部分23b的内径设为D0时，圆锥状部分23a的轴向长度L1为0.6D0以上。另外，圆锥状部分23a的圆锥面的母线与喷嘴中心轴线形成的夹角θ(锥角)为6度以上15度以下。而且，圆筒状部分23b的长度L2为0.1D0～0.3D0。
下面，使用图6～图10，示出将圆锥状部分23a的轴向长度L1、圆锥状部分23a的圆锥面的母线与喷嘴中心轴线形成的夹角(锥角)θ以及圆筒状部分23b的轴向长度L2设为上述范围的技术意义。
图6是示出圆锥状部分23a的轴向长度L1与排出弯曲(排出角度的偏移)之间的关系的坐标图。
如图6所示，将圆锥状部分23a的轴向长度L1设为0.6D0以上是因为，若长度L1小于0.6D0，则容易诱发排出弯曲，排出弯曲角度会超过0.2°。如果排出弯曲角度为0.2°以下，则对画质的影响较小，因此优选。图6示出以下内容。
(1)(用▲表示)长度L1为0.4D0、长度L2为0、角度θ为0度～50度时的排出弯曲角度
(2)(用△表示)长度L1为0.4D0、长度L2为0.2D0、角度θ为0度～50度时的排出弯曲角度
(3)(用■表示)长度L1为0.6D0、长度L2为0、角度θ为0度～50度时的排出弯曲角度
(4)(用□表示)长度L1为0.6D0、长度L2为0.2D0、角度θ为0度～50度时的排出弯曲角度
(5)(用●表示)长度L1为1.0D0、长度L2为0、角度θ为0度～50度时的排出弯曲角度
(6)(用○表示)长度L1为1.0D0、长度L2为0.2D0、角度θ为0度～50度时的排出弯曲角度
由图6可见，在角度θ为0度～15度、长度L2为0.2D0、长度L1为0.6D0以上的情况下，排出弯曲角度为0.2°以下。
图7是示出圆锥状部分23a的圆锥面的母线与喷嘴中心轴线形成的夹角θ与液滴的形状之间的关系的坐标图。
如图7所示，将圆锥状部分23a的圆锥面的母线与喷嘴中心轴线形成的夹角θ设为6度以上是为了使形成所排出的液滴的液体集中于该液滴的顶端侧。图7中的液体向液滴顶端侧的集中使用距离Z表示，该距离Z是形成液滴的液体中的从液滴顶端起80％的液体通过的部位与液滴顶端之间的距离。
图8是示出从液滴排出头排出的液滴的形状的示意图。
如图8的(a)所示，如果形成液滴的液体中的从液滴顶端起80％的液体通过的部位与液滴顶端之间的距离Z相对于液滴整体长度(100％)为45％以下，即可以说液滴中的液体向液滴顶端侧充分集中。另一方面，如图8的(b)所示，若形成液滴的液体中的从液滴顶端起80％的液体通过的部位与液滴顶端之间的距离Z超过液滴整体长度(100％)的45％，则可以说液滴中的液体向液滴顶端侧的集中不充分。
图9是示出从液滴排出头排出后的液滴的形状的示意图。
如图9的(a)所示，在液滴中的液体向液滴顶端侧充分集中的情况下，在液滴向记录介质飞翔的过程中，液体整体集合为一个主液滴，并保持该状态到达记录介质。在该情况下，形成没有画质劣化的良好的图像。另一方面，如图9的(b)所示，在液滴中的液体向液滴顶端侧的集中不充分的情况下，在液滴向记录介质飞翔的过程中，液体分离为包括一个主液滴的多个液滴，变为主液滴和卫星液滴，到达记录介质。在该情况下，在记录介质上，卫星液滴到达与主液滴不同的部位，因此产生画质劣化。
如图7所示，为了使形成液滴的液体中的从液滴顶端起80％的液体通过的部位与液滴顶端之间的距离Z相对于液滴整体长度(100％)在45％以下，必须将圆锥状部分23a的圆锥面的母线与喷嘴中心轴线形成的夹角θ设为6度以上。
而且，如图6所示，若角度θ超过了15度，则不论长度L1、L2为多少，排出弯曲角度都会超过0.2°。因此，角度θ必须设为15度以下。
图10是示出圆筒状部分23b的轴向长度L2与排出弯曲(排出角度的偏移)之间的关系的坐标图。
如图10所示，将圆筒状部分23b的长度L2设为0.1D0以上是因为，若长度L2小于0.1D0，则排出弯曲角度会超过0.2°。此外，图10示出长度L1为0.6D0，角度θ为15度的情况。
在图10中，作为参考尺寸示出圆筒状部分23b的内径D0为25μm的情况下的圆筒状部分23b的长度L2的实际尺寸。在该情况下，圆筒状部分23b的长度L2为2.5μm以上7.5μm以下。
如下表1所示，将圆筒状部分23b的长度L2设为0.3D0以下，是因为若长度L2超过0.3D0，则所排出的液滴的尾巴变长，产生卫星液滴的可能性变大。此外，表1使用“○、△、×”表示在角度θ为6度和15度的情况下产生卫星液滴的可能性。“○”表示产生卫星液滴的可能性足够小。“△”表示有产生卫星液滴的可能性。“×”表示产生卫星液滴的可能性大。
[表1]
圆筒状部的长度L2/D<sub>0</sub> 0 0.1 0.2 0.3 0.5
θ＝6° ○ ○ ○ △ ×
θ＝15° ○ ○ ○ ○ △
如上所述，通过图6阐明了圆锥状部分23a的轴向长度L1的下限(0.6D0以上)的技术意义。另外，通过图7阐明了圆锥状部分23a的圆锥面的母线与喷嘴中心轴线形成的夹角(锥角)θ的下限(6°以上)的技术意义，通过图6阐明了圆锥状部分23a的圆锥面的母线与喷嘴中心轴线形成的夹角(锥角)θ的上限(15°以下)的技术意义。并且，通过图10阐明了圆筒状部分23b的轴向长度L2的下限(0.1D0以上)的技术意义，通过表1阐明了圆筒状部分23b的轴向长度L2的上限(0.3D0以下)的技术意义。
这样，在本发明的液滴排出头中，喷嘴23内由圆锥状部分23a和圆筒状部分23b构成，因此能够提高喷头的泵能力并且防止尖头排出，另外，还能减小液滴排出时的排出弯曲(排出角度的偏移)，形成没有画质劣化的良好的图像。
另外，在该液滴排出头中，通过在喷嘴23的前端侧设置圆筒状部分23b，尤其是在由硅材料形成喷嘴板22的情况下，能够提高喷嘴23的内径的尺寸精度。如果不设置圆筒状部分23b而使圆锥状部分23a达到喷嘴板22的表面(前表面)，则圆锥状部分23a的微小的倾斜、锥角的微小的误差都会对喷嘴23的前端开口部的内径尺寸产生影响，而难以维持该内径尺寸的精度。
〔液滴排出头的其他实施方式〕
图11是示出实施方式的液滴排出头中的喷嘴23的形状的其他例子的纵剖视图。
如图11所示，喷嘴23可以在通道28前端与圆锥状部分23a后端部之间具有锥状部分(漏斗部)23c。该锥状部分23c从通道28的前端朝向前方端渐渐缩径，使通道28与圆锥状部分23a顺滑地连接。该锥状部分23c的母线与喷嘴中心轴线形成的夹角φ优选为15度以上50度以下。
另外，在喷嘴23为在由单晶硅材料构成的喷嘴板22上穿孔而成的透孔的情况下，通道28与圆锥状部分23a之间的锥状部分23c可以设为正四棱锥状部分23c。该正四棱锥状部分23c能够通过单晶硅材料的各向异性蚀刻，使用硅晶体的(110)面和(111)面而形成。因此，正四棱锥状部分23c的斜面部与喷嘴中心轴线形成的夹角φ为硅晶体的(110)面与(111)面的夹角即约35.26度。
并且，还可以在喷嘴23的圆筒状部分23b的内侧面存在有凹坑条。在喷嘴23的圆筒状部分23b的内侧面上存在的凹坑条，能够通过凹坑加工而形成。凹坑加工是在单晶硅材料的干式蚀刻加工中，反复进行掩模工序和蚀刻工序来实施所希望形状的穿孔的加工。在该凹坑加工中，施加掩模的位置在每道工序中都改变，由此形成微小的凹凸即凹坑条。由于这样的凹坑条是微小的凹凸，因此圆筒状部分23b的内侧面即使存在凹坑条，也能够视为平坦面，不会影响圆筒状部分23b的作用。
〔液滴排出装置的其他实施方式(1)〕
在本发明的液滴排出装置中，由驱动信号生成部51供给的驱动信号可以设定为在一个像素周期内从各个喷嘴23排出多个液滴的信号(多点信号)。
在本发明的液滴排出装置中，通过具有圆锥状部分23a，能够增大喷嘴23的内容积，提高泵能力，并且能够从多个方向对导入到喷嘴23内的弯液面施加压力，从而降低液体的粘性阻力。因此，本发明在一个像素周期内从一个喷嘴23排出多个液滴，能够实现所谓的灰度表现的情况下，效果尤其显著，这样的情况下的有用性较高。
〔液滴排出装置的其他实施方式(2)〕
在以上说明中，说明了行式液滴排出装置，但本发明并不局限于此，也能够优选用于一边在与记录介质的输送方向正交的方向上往复移动运动(穿梭运动)一边进行记录的串行式(亦称为穿梭式)的液滴排出装置。
另外，在以上说明中，说明了液滴排出装置所具备的液滴排出头为剪力模式(Shear mode)型的情况，但在本发明中，液滴排出头中的压电元件的变形方式并不特别限定，除了剪力模式型外，例如，还能够优选使用挠曲模式(Bend mode)型、纵向模式(亦称为Push mode或Direct mode)型等。本发明只要是通过使填充有液体的通道的容积改变来从喷嘴排出液体的液滴排出装置，就不受压电元件的变形方式、通道的容积、形状等限制，能够用于各种液滴排出装置。
另外，本发明也能够适用于所谓的独立型液滴排出头。在独立型液滴排出头中，能够同时使邻接的通道膨胀或者收缩，能够实施独立驱动。
〔液滴排出装置的其他实施方式(3)〕
图12是示出将多个通道配置为二维状的所谓的MEMS型液滴排出头的一例的图，图12的(a)是从侧面观察到的剖视图，图12的(b)是从底面观察喷嘴面的仰视图。
本发明也能够用于所谓的MEMS的液滴排出头。如图12的(a)所示，所谓的MEMS型液滴排出头通过具有构成共用液体室71的液体歧管70而构成。液体歧管70的敞开的底部由上侧基板75盖住。共用液体室71内被供给并填充液体。
在上基板75的下方，与该上侧基板75平行地配置有下侧基板76。在上侧基板75和下侧基板76之间配置有多个压电元件78。经由在上侧基板75的下表面形成的未图示的布线图案，向上述压电元件78施加驱动信号。与上述压电元件78分别相对应地设置多个通道73。上述通道73是形成于下侧基板76的透孔，上部由对应的压电元件78盖住，底部由喷嘴板77盖住。喷嘴板77与下侧基板76的下表面粘合。
经由与各通道73相对应地贯通上侧基板75和下侧基板76而形成的注入孔72和在喷嘴板77的上表面形成的槽，各通道73的各自的底部与共用液体室71连通。共用液体室71内的液体经由注入孔72和在喷嘴板77的上表面形成的槽被供给至各通道73内。另外，各通道73分别经由与各通道73相对应地形成于喷嘴板77的喷嘴74与外方(下方)连通。
在该液滴排出头中，若对压电元件78施加驱动信号，则相对应的通道73的容积改变(膨胀和收缩)，该通道73内的液体经由喷嘴74向外方(下方)排出。
如图12的(b)所示，在该液滴排出头中，喷嘴74在喷嘴板77的下表面配置为二维状。压电元件78也与喷嘴74相对应地配置为二维状。
在前述各实施方式中，液滴排出装置可以是排出墨水以外的其他液体的液滴排出装置。另外，在此所说的液体只要是能够从液滴排出装置排出的材料即可。例如，只要是处于物质为液相时的状态的材料即可，包含粘性高或低的液态体、胶状溶液、凝胶水、其他无机溶剂、有机溶剂、溶液、液态树脂、液态金属(金属融液)这样的流状体。另外，不仅包含作为物质的一个状态的液体，还包含将由颜料、金属粒子等固体物构成的功能材料的粒子溶解、分散或混合于溶媒溶剂而得的物质等。作为液体的代表例，列举出上述实施方式所说明的墨水或液晶等。在此，墨水是包含指一般的水性墨水、油性墨水以及中性墨水(ジェルインク)、热熔墨水(ホットメルトインク)等包含各种液体组成物的墨水。作为液滴排出装置的具体例，存在将液体以液滴的方式排出的液滴排出装置，所述液体以分散或溶解的方式含有将例如用于制造液晶显示器、EL(电发光)显示器、面发光显示器、彩色滤光片等而使用的电极材料、颜色材料等材料包含其中。另外，可以是排出用于制造生物芯片而使用的生物有机体的液滴排出装置、用作精密移液管且排出作为样本的液体的液滴排出装置等。而且，也可以是向钟表或照相机等精密机械定点排出润滑油的液滴排出装置、为了形成用于光通信元件等的半球透镜(光学透镜)等而将紫外线硬化树脂等透明树脂液向基板上排出的液滴排出装置。另外，也可以是为了蚀刻基板等而排出酸或碱等蚀刻液的液滴排出装置。
综上所述，根据上述液滴排出头和液滴排出装置，在喷嘴74的排出侧，降低所排出的液体的粘性阻力，由此能够防止尖头排出并且能够提高排出角度的精度。
附图标记说明
22：喷嘴板；23：喷嘴；23a：圆锥状部分；23b：圆筒状部分；27：间隔壁；27a：压电元件；27b：压电元件；28：通道；29：电极；31：液滴排出头；300：连接电极；310：头端部；52：存储器；51：驱动信号生成部；6：挠性线缆；74：喷嘴。

Claims (6)

1.一种液滴排出头，其中，具备：
通道，借助压力产生元件改变该通道的容积；和
喷嘴，其与所述通道连通，是成为从所述通道内向外方排出的液体的流路的透孔，
所述喷嘴内具有向外方侧渐渐缩径的圆锥状部分和与该圆锥状部分连续并与外方侧连通的圆筒状部分，
所述圆锥状部分的与所述圆筒状部分连接的连接部和所述圆筒状部分的与所述圆锥状部分连接的连接部的开口的截面形状一致，
所述圆筒状部分在将其内径设为D0时，其轴向长度为0.1D0～0.3D0，
所述圆锥状部分的轴向长度为0.6D0以上，圆锥面的母线与喷嘴中心轴线形成的夹角为6度以上15度以下。
2.根据权利要求1所述的液滴排出头，其中，
所述喷嘴在比所述圆锥状部分靠所述通道侧的部位，具有母线与喷嘴中心轴线形成的夹角为15度以上50度以下的锥状部分。
3.根据权利要求1或者2所述的液滴排出头，其中，
所述喷嘴是在由单晶硅材料构成的喷嘴板穿孔而成的透孔。
4.根据权利要求1所述的液滴排出头，其中，
所述喷嘴是在由单晶硅材料构成的喷嘴板穿孔而成的透孔，在比所述圆锥状部分靠所述通道侧的部位具有正四棱锥状部分，
所述正四棱锥状部分通过各向异性蚀刻而形成，
所述正四棱锥状部分的斜面部与喷嘴中心轴线形成的夹角是硅晶体的(110)面与(111)面所成的夹角，约为35.26度。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的液滴排出头，其中，
在所述圆筒状部分有凹坑条。
6.一种液滴排出装置，其中，具备：
权利要求1～5中任一项所述的液滴排出头；和
驱动信号生成部，其向所述液滴排出头的所述压力产生元件供给使所述通道的容积改变的驱动信号，
驱动信号生成部所供给的驱动信号是在一个像素周期内使一个喷嘴排出多个液滴的信号。
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