CN110936718A - 液滴喷出头、液滴喷出装置以及液滴喷出控制方法 - Google Patents

Abstract

一种液滴喷出头、液滴喷出装置以及液滴喷出控制方法，能够控制液室内急剧减压，减少液室内气泡产生。在将振动板以使液室的容积缩小的方式位移的方向设为第一方向、将振动板以使液室的容积增大的方式位移的方向设为第二方向时，在致动器的前端部与振动板接触而致动器向第一方向按压振动板的初始状态下，液滴喷出头基于来自控制部的驱动信号，通过在致动器的前端部与振动板接触的状态下使振动板在第二方向上位移，来将喷嘴内的弯液面引入至比初始状态的喷嘴内的弯液面更靠近液室一侧，接着，致动器的前端部从振动板分离，使振动板进一步在第二方向上位移，接着，通过致动器的前端部与振动板碰撞，使振动板在第一方向上位移，从而使液体从喷嘴喷出。

Description

液滴喷出头、液滴喷出装置以及液滴喷出控制方法

技术领域

本发明涉及液滴喷出头、具备液滴喷出头的液滴喷出装置、以及液滴喷出装置的液滴喷出控制方法。

背景技术

作为喷出微小液滴的记录头，例如，能够列举出专利文献1等。上述文献中公开了一种记录头，快速引入静止在喷嘴开口的弯液面m，使弯液面的中央区域mc相对较大地向压力产生室侧位移，在向弯液面的中央区域的压力产生室的移动发生翻转时，使压力产生室收缩并产生惯性流，从而使惯性流集中作用于靠近压力产生室侧的弯液面的中央区域，仅将中央区域以较大的速度压出，从而使比喷嘴开口的直径更细的油墨滴喷出。

专利文献1：日本特开平9-327909号公报

然而，在对上述文献中所述的记录头适用50mPa以上的高粘度液体的情况下，会产生以下的问题。在喷出50mPa以上的高粘度液体时，与以往的喷出液体相比，用于使液滴从弯液面分离所需的能量会变大。因此，与以往的喷出液体的情况相比，专利文献1中所述的记录头为了增大施加在液体上的压电振子的能量，需要加强喷出工序初始时的弯液面引入动作。然而，若引入动作变大，则由于液室内急剧减压，有可能在液室内产生气泡，发生喷出不畅。

发明内容

一种液滴喷出头，其特征在于，安装于具备控制部的液滴喷出装置，所述控制部将液体作为液滴进行喷出控制，所述液滴喷出头具备：喷嘴，喷出所述液体；液室，连通至所述喷嘴；流入通道，向所述液室供给所述液体；振动板，构成所述液室壁面的一部分；以及致动器，能够伸缩，并借助所述振动板对所述液室施加压力，在将所述振动板以使所述液室的容积缩小的方式位移的方向设为第一方向、将所述振动板以使所述液室的容积增大的方式位移的方向设为第二方向时，在所述致动器的前端部与所述振动板接触而所述致动器向所述第一方向按压所述振动板的初始状态下，所述液滴喷出头基于来自所述控制部的驱动信号，通过在所述致动器的前端部与所述振动板接触的状态下使所述振动板在所述第二方向上位移，来将所述喷嘴内的弯液面引入至比所述初始状态的所述喷嘴内的弯液面更靠近所述液室一侧，接着，所述致动器的前端部从所述振动板分离，使所述振动板进一步在所述第二方向上位移，接着，通过所述致动器的前端部与所述振动板碰撞，使所述振动板在所述第一方向上位移，从而使所述液体从所述喷嘴喷出。

优选的是，上述液滴喷出头具有对振动板施加第二方向上的力的弹性体。

优选的是，上述液滴喷出头的弹性体构成液室的壁面的一部分。

优选的是，上述液滴喷出头的振动板为隔膜。

优选的是，上述液滴喷出头的振动板在与液室相反侧的面具有与致动器接触的膜厚部。

优选的是，在上述液滴喷出头中，在喷嘴内的弯液面被引入至比初始状态更靠近液室一侧时，伪喷嘴的直径为喷嘴的直径的1/4以上且2/3以下。

优选的是，上述液滴喷出头具有不借助喷嘴的开口而将液室内乃至喷嘴内的液体排出的流出通道。

一种液滴喷出装置的液滴喷出控制方法，其特征在于，所述液滴喷出装置具备：液滴喷出头，具有喷出液体的喷嘴、连通至喷嘴的液室、向液室供给液体的流入通道、构成液室的壁面的一部分的振动板、借助振动板对液室施加压力的能够伸缩的致动器；第一罐，借助流入通道向液滴喷出头供给液体；输送机构，使液滴喷出头与被记录介质相对移动；以及控制部，控制液滴喷出头以及输送机构，在将振动板以使所述液室的容积缩小的方式位移的方向设为第一方向、将振动板以使所述液室的容积增大的方式位移的方向设为第二方向时，控制部执行以下工序：初始状态形成工序，致动器的前端部与振动板接触而致动器将振动板向第一方向按压；引入工序，通过在致动器的前端部与振动板接触的状态下使振动板在第二方向上位移，来将喷嘴内的弯液面引入至比初始状态形成工序的喷嘴内的弯液面更靠近液室一侧；分离工序，使致动器的前端部从振动板分离，并使振动板进一步在第二方向上位移；以及喷出工序，通过使致动器的前端部与振动板碰撞，来使振动板在第一方向上位移，从而使液体从喷嘴喷出。

优选的是，在上述液滴喷出装置的液滴喷出控制方法的喷出工序中，控制部在使致动器与振动板碰撞之后，在致动器与振动板接触的状态下振动板进一步在所述第一方向上位移，从而喷出液体。

一种液滴喷出装置，其特征在于，具备：上述液滴喷出头；第一罐，借助流入通道向液滴喷出头供给液体；输送机构，使液滴喷出头与被记录介质相对移动；以及控制部，控制液滴喷出头以及输送机构。

附图说明

图1为表示实施方式1所涉及的液滴喷出装置的概略构成的说明图。

图2为说明实施方式1所涉及的计算机以及打印机的概略构成的框图。

图3为说明实施方式1所涉及的液滴喷出头的概略构成的图。

图4为说明实施方式1所涉及的头控制部的概略构成的框图。

图5为表示实施方式1所涉及的基于驱动信号的致动器的前端部以及振动板的位移的说明图。

图6A为说明实施方式1所涉及的液滴喷出头的初始状态形成工序的图。

图6B为说明实施方式1所涉及的液滴喷出头的分离工序的图。

图6C为说明实施方式1所涉及的液滴喷出头的碰撞工序的图。

图6D为说明实施方式1所涉及的液滴喷出头的压入工序的图。

图7A为示意性地表示实施方式1所涉及的初始状态形成工序的弯液面的剖面图。

图7B为示意性地表示实施方式1所涉及的引入工序的弯液面的剖面图。

图7C为示意性地表示实施方式1所涉及的碰撞工序的弯液面的剖面图。

图7D为示意性地表示实施方式1所涉及的压入工序的弯液面的剖面图。

图8为说明实施方式2所涉及的液滴喷出头的概略构成的图。

图9A为说明实施方式2所涉及的液滴喷出头的初始状态形成工序的图。

图9B为说明实施方式2所涉及的液滴喷出头的分离工序的图。

图9C为说明实施方式2所涉及的液滴喷出头的碰撞工序的图。

图9D为说明实施方式2所涉及的液滴喷出头的压入工序的图。

图10A为说明变形例2所涉及的液滴喷出头的概略构成的图。

图10B为说明变形例2所涉及的液滴喷出头的概略构成的图。

图11为说明变形例3所涉及的液滴喷出头的概略构成的图。

图12A为说明变形例4所涉及的液滴喷出头的概略构成的图。

图12B为说明变形例4所涉及的液滴喷出头的概略构成的图。

图13为说明变形例11所涉及的液滴喷出头的概略构成的图。

附图标记说明

1…计算机；2…液滴喷出装置；3…被记录介质；4…头单元；5…输送机构；6…控制部；7…第一罐；8…第二罐；9…滑架；11…输出接口；12…CPU；13…存储器；40…头控制部；41、42、44、45、46、47…液滴喷出头；51…滑架移动机构；52…被记录介质输送机构；61…输入接口；62…CPU；63…存储器；64…驱动信号生成电路；65…输送机构驱动电路；66…印字定时生成电路；67…第一泵驱动电路；68…第二泵驱动电路；71…流入通道；72…液室；73…第一泵；74…喷嘴；75…喷嘴的开口；81…排出通道；82…第二泵；100…印刷系统；401…开关电路；402…第一移位寄存器；403…第二移位寄存器；404…选择信号生成电路；405…锁存电路；406…信号选择电路；411…致动器；412…致动器的前端部；413…固定板；414…流路形成基板；415、425…振动板；416、446…弹性体；417…凸部；418…密封部件；452…突起部；466…膜厚部；479…约束部；511、521…电机；512…线性编码器。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。此外，因为在以下各附图中，将各层和各部件的大小设为能够识别的大小，所以各层和各部件的尺寸与实际不同。

(实施方式1)

图1为表示实施方式1所涉及的液滴喷出装置的概略构成的说明图。

(液滴喷出装置的概略构成)

图1为说明作为构成印刷系统100的液滴喷出控制装置的计算机1以及作为液滴喷出装置的打印机2的概略构成的图。打印机2在纸张、布、薄膜等被记录介质3上印刷图像。计算机1可通信地连接于打印机2。然后，计算机1将与其图像相对应的印刷数据输出至打印机2，打印机2在被记录介质3上印刷图像。该计算机1上安装有应用程序或打印机驱动程序等计算机程序。

打印机2具有头单元4、输送机构5、控制部6、第一罐7、第二罐8。针对控制部6，后文详述。

头单元4具有头控制部40以及液滴喷出头41。液滴喷出头41设置在滑架9的与被记录介质3相对置的一面上，将液体向被记录介质3喷出。液体只要是物质为液相时的状态的材料即可，溶胶、凝胶等液体状态的材料也包含在液体范围内。另外，不仅是作为物质的一种状态的液体，由颜料或金属粒子等的固形物形成的功能性材料的粒子在溶媒中溶解、分散或混合而得的物质等也都包含在液体范围内。例如，可以列举出油墨、液晶乳化剂、金属胶等。另外，头控制部40设置在滑架9的内部，与控制部6电连接。此外，针对该头控制部40，后文详述。

输送机构5具有滑架移动机构51以及被记录介质输送机构52。滑架移动机构51驱动电机511，使具备头单元4的滑架9在滑架移动方向上移动。滑架9在滑架移动方向进行往返运动，液滴喷出头41基于印刷数据喷出液体，由此打印机2在被记录介质3上印刷图像。被记录介质输送机构52通过电机521将被记录介质3在输送方向上输送。该输送方向为与滑架移动方向相交叉的方向。

第一罐7收容经流入通道71供给至液滴喷出头41的液体。第一罐7还具有第一泵73。第一泵73通过对第一罐7内进行加压来对流经流入通道71的液体进行加压。通过驱动液滴喷出头41内的致动器411，使供给至液滴喷出头41的液体向被记录介质3喷出(参照图2)。

第二罐8经排出通道81收容尚未从液滴喷出头41向被记录介质3喷出的液体。第二罐8还具有第二泵82。第二泵82通过对第二罐8内进行减压，经排出通道81从液滴喷出头41吸取液体。此外，可省略第一泵73以及第二泵82的任一方(参照图2)。

实施方式1的排出通道81具有与液滴喷出头41接触的喷嘴盖83。第二泵82借助第二罐8对喷嘴盖83内进行减压，从液滴喷出头41中吸取增粘的液体。据此，液滴喷出头41能够控制液体内的沉降成分的堆积。

(液滴喷出装置的框图)

图2为说明计算机1以及打印机2的概略构成的框图。首先，简单地说明计算机1的构成。计算机1具有输出接口11(输出IF)、CPU12、以及存储器13。

输出接口11与打印机2之间进行数据的交接。CPU12为用于进行计算机1整体控制的运算处理装置。存储器13由RAM、EEPROM、ROM、磁盘装置等构成，用于保存CPU12所使用的计算机程序。保存在该存储器13的计算机程序有应用程序或打印机驱动程序等。并且，CPU12根据计算机程序进行各种控制。

打印机驱动程序为将图像数据转换成印刷数据的程序等。将该印刷数据向打印机2进行输出。印刷数据为打印机2能够解释的形式的数据，具有各种指令数据、像素数据。所谓“指令数据”为用于指示打印机2执行特定动作的数据。在该指令数据中，例如，有指示排纸的指令数据、表示输送量的指令数据、指示排纸的指令数据。另外，像素数据为与要印刷的图像的像素有关的数据。

在此，所谓“像素”为构成图像的单位要素，通过以二维的方式排列该像素来构成图像。印刷数据中的像素数据为与在被记录介质3上形成的点阵有关的数据(例如，灰度值)。

接着，简单地说明打印机2内部的控制部6的构成。控制部6具有输入接口61(输入IF)、CPU62、存储器63、驱动信号生成电路64、输送机构驱动电路65、印字定时生成电路66、第一泵驱动电路67、第二泵驱动电路68。输入接口61在与作为外部装置的计算机1之间进行数据的交接。CPU62为用于进行打印机2的整体控制的运算处理装置。存储器63由RAM、EEPROM、ROM、磁盘装置等构成，用于保存CPU62所使用的计算机程序。并且，CPU62根据存储在存储器63中的计算机程序控制各电路。

计算机程序为驱动信号生成程序、输送机构驱动程序、印字定时生成程序、第一泵驱动程序、第二泵驱动程序等。

驱动信号生成电路64在时钟信号输入时生成驱动信号。驱动信号生成电路64周期性地生成2种以上的驱动信号，向开关电路401输出。

输送机构驱动电路65借助电机511、521等控制输送机构5的输送量。例如，旋转滑架移动机构51的电机511，将滑架9在滑架移动方向上进行输送。此时，附属于电机511的线性编码器512根据电机511的旋转量算出滑架9的输送量，输出至印字定时生成电路66。印字定时生成电路66基于输送量，生成时钟信号，向头控制部40以及输送机构驱动电路65输出。

第一泵驱动电路67驱动第一泵73，控制第一罐7的压力。同样地，第二泵驱动电路68驱动第二泵82，控制第二罐8的压力。第二泵82在清扫液滴喷出头41时，对第二罐8内部进行减压，从液滴喷出头41中吸取增粘后的油墨。

(头的概略构成)

图3为说明实施方式1所涉及的液滴喷出头41的概略构成的图。液滴喷出头41具有喷嘴74、液室72、流入通道71、振动板415、致动器411、弹性体416以及密封部件418。

液室72为通过在流路形成基板414中形成凹部，凹部的开口由振动板415密封而成的空间。液室72连通至用于将液体供给至液室72的流入通道71以及将液体喷出至外部的喷嘴74。

振动板415为构成液室72壁面的一部分的、能够在第一方向以及与第一方向相反的第二方向上位移的活塞。在此，所谓“第一方向”是指，振动板415以使液室72的容积缩小的方式位移的方向，所谓“第二方向”是指，振动板415以使液室72的容积增大的方式位移的方向。在振动板415和流路形成基板414之间的缝隙中，设置有密封部件418。据此，能够控制液体从振动板415与流路形成基板414之间的缝隙中泄漏。

致动器411的前端部412与振动板415相对置，后端部固定于固定板413。固定板413固定于流路形成基板414。致动器411与头控制部40电连接，并基于来自开关电路401的驱动信号进行驱动。更详细地，致动器411构成为能够伸缩，与振动板415能够接触或者分离。该情况下，由于致动器411的后端部固定于固定板413，所以致动器411的前端部412的位置可变。在致动器411与振动板415接触的状态下，通过致动器411的拉伸，致动器411的前端部412按压振动板415，由此振动板415在第一方向上位移。另外，通过致动器411的收缩，致动器411的前端部412在远离振动板415的方向上位移，由此振动板415在第二方向上位移。在实施方式1中，致动器411由根据所施加的电压来进行伸缩的压电元件(piezo元件)构成。

弹性体416通过致动器411使振动板415在第一方向上位移而对振动板415施加第二方向的力。在实施方式1中，振动板415在与第一方向垂直的方向上具有凸部417，作为弹性体416的板簧设置于振动板415的凸部417与流路形成基板414之间。

(头控制部40的说明)

图4为说明实施方式1所涉及的头控制部40的概略构成的框图。头控制部40具有第一移位寄存器402、第二移位寄存器403、选择信号生成电路404、锁存电路405、信号选择电路406。

在头控制部40中有从控制部6输入的时钟信号(CLK信号)、锁存信号(LAT信号)、转换信号(CH信号)、设定信号。另外，设定信号中包含有像素数据与设定数据。

若设定信号与时钟信号同步地被输入至头控制部40，则分别将设定数据被设置到第一移位寄存器402、将像素数据设置到第二移位寄存器403。然后，分别根据锁存信号的脉冲，将设定数据被锁存至选择信号生成电路404、将像素数据锁存至锁存电路405。

选择信号生成电路404基于设定数据与转换信号，生成多个选择信号。信号选择电路406根据锁存电路405中锁存的像素数据，选择由选择信号生成电路404输入的多个选择信号中的一个。所选择的选择信号作为开关信号从信号选择电路406中输出。

开关电路401中输入有驱动信号以及开关信号。当开关信号为H电平时，开关电路401变为接通状态，并向致动器411施加驱动信号。当开关信号为L电平时，开关电路401变为断开状态，而不会向致动器411施加驱动信号。

(液滴喷出控制)

图5为表示基于驱动信号的致动器411的前端部412以及振动板415的位移的说明图。具体而言，是基于由开关电路401输入的驱动信号执行的致动器411的时序图(实线)以及伴随致动器411的驱动而进行位移的振动板415的时序图(虚线)的一例。在图5中，横轴表示经过时间，纵轴表示致动器411的前端部412以及振动板415的位移。此外，致动器411的前端部412以及振动板415的位移以第二方向为正。该时序图表现从喷嘴74将液体作为液滴喷出的一系列的液滴喷出控制。

图6A至图6D为说明伴随液滴喷出控制的液滴喷出头41的动作的图。

图7A至图7D为说明伴随液滴喷出控制的喷嘴74内的弯液面的时间变化的剖面图。剖面为经喷嘴74中心轴C的面。

如图5所示，控制部6在一系列的喷出控制中，执行各期间t0～t7的8个工序。期间t0为初始状态形成工序，控制部6使致动器411的前端部412从中间电位向初始状态位移。期间t1为初始状态保持工序，控制部6使致动器411的前端部412保持初始状态。期间t2为引入工序，控制部6使致动器411的前端部412在第二方向上位移，将弯液面引入液室72侧。期间t3为分离工序，控制部6使致动器411的前端部412进一步在第二方向上位移，使致动器411的前端部412与振动板415分离。期间t4为待机工序，控制部6保持致动器411的前端部412的位移。期间t5为碰撞工序，控制部6使致动器411的前端部412在第一方向上位移，致动器411的前端部412与振动板415碰撞。期间t6为压入工序，控制部6使致动器411的前端部412进一步在第一方向上位移，处于中间电位。此外，期间t5以及期间t6为包含在从喷嘴74喷出液体的喷出工序中的一系列动作。期间t7为回填工序，控制部6使致动器411的前端部412保持在中间电位，液体从流入通道71借助液室72供给至喷嘴74。

在期间t0的初始状态形成工序中，开始喷出控制之前的喷嘴74内的液体被维持在弯液面耐压以下。此时，如图7A所示，喷嘴壁面76与弯液面的边界ME位于喷嘴74的开口75处，喷嘴74的中心轴C的弯液面MC由于表面张力而位于喷嘴74内的液室72侧。将该状态作为稳定状态。

在期间t0，致动器411的前端部412与振动板415接触，并按压振动板415。因此，弹性体416在第一方向上收缩，从而对振动板415施加第二方向的力(图6A)。将该状态作为初始状态。由于该初始状态的形成，即使在致动器411与振动板415尚未接触的液滴喷出头41中，也能够执行后述的引入工序。此时，致动器411的前端部412和振动板415位移，以使液室72内的压力维持在弯液面耐压以下。在期间t1的初始状态保持工序中，致动器411的前端部412以及振动板415的位移保持恒定。

在期间t2的引入工序中，由于从弹性体416被施加了第二方向的力，因此伴随致动器411的前端部412的第二方向的位移，振动板415在接触致动器411的前端部412的状态下在第二方向上位移。据此，液室72的容积扩大，液室72内的压力降低。在该引入工序中，喷嘴74中央的液体被引入至液室72侧，喷嘴壁面76上的液体保留预定厚度留在原处。这是因为在固体和液体边界面附近的区域(喷嘴壁面76和液体的边界)较大的摩擦力相互作用，受粘性的影响，流速降低。液体的粘度越高对边界面液体的影响越大。因此，当液室72变为负压、喷嘴74内的液体产生流速时，喷嘴壁面76上有液体保留，边界面影响较小的喷嘴74中央的液体被引入，形成小于喷嘴74的直径的一圈的伪喷嘴(图7B)。在此，所谓“喷嘴74的直径”表示在以喷嘴中心轴C为法线的面上，借助喷嘴中心轴C彼此相对的喷嘴壁面76之间的距离。

如图7B所示，保留在喷嘴壁面76上的液体的厚度tm是通过以下方法求得的平均厚度。首先，由频闪内窥镜从喷嘴74的侧方对喷嘴74内液体的状态进行摄像，求得在所得到的二维图像中，由弯液面所表现的曲线中的满足以下(i)到(iii)的任意一个条件的曲线部分。(i)相对于弯液面，弯液面的曲率中心位于喷嘴壁面76侧。(ii)弯液面的曲率半径无限大。此外，所谓“弯液面的曲率半径无限大”是指弯液面的曲率半径相对于喷嘴74的开口75的直径大2个数量级以上。(iii)相对于弯液面，弯液面的曲率中心位于喷嘴74的中心轴C侧，并且，弯液面的曲率半径大于喷嘴74的最大半径Dmax。将如此求得的曲线部分中的喷嘴74的开口75侧的端部作为点A，液室72侧的端部作为点B。将在以喷嘴中心轴C为法线的面上的点A、B间的曲线的弯液面与喷嘴壁面76之间的距离的平均值作为液体的厚度tm。此外，伪喷嘴的直径由当从喷嘴74的开口75侧观察弯液面时，在经点A、B间的曲线并以喷嘴中心轴C为法线的面上隔着喷嘴中心轴C相对的弯液面之间的距离变为最小的直径Dp定义。将该直径Dp作为伪喷嘴的直径。优选的是，直径Dp为包含直径Dp的以喷嘴中心轴C为法线的面上的喷嘴74的直径的1/4～2/3。

在期间t3的分离工序中，致动器411的前端部412从振动板415分离(图6B)。这是因为弹性体416施加在振动板415上的第二方向的力为恢复力。伴随振动板415的位移，弹性体416在第二方向上伸长，从而施加在振动板415上的第二方向的力变小。因此，期间t3中每单位时间的振动板415的位移量随着经过时间而变小。另一方面，在实施方式中，每单位时间的致动器411的前端部412的位移量相对于经过时间是恒定的，所以致动器411的前端部412从振动板415分离。此时，弯液面与引入工序一样，被引入至液室72侧(图7B)。

在期间t4的待机工序中，控制部6将致动器411的前端部412的位移保持恒定，在期间t5，使致动器411的前端部412在第一方向上位移。在此期间，振动板415在第二方向上位移。弯液面与引入工序一样，被引入至液室72侧。

在期间t5的碰撞工序中，致动器411的前端部412在第一方向上加速，碰撞振动板415(图6C)。并且，由于致动器411和振动板415碰撞时的冲击力，液室72内的液体瞬间被施加大的能量，液室72内的压力急剧上升。由于该压力波从液体室72传播到喷嘴74中的液体，因此喷嘴74的中心轴线C上的弯液面MC朝向喷嘴74的开口75翻转，形成液柱(图7C)。在此，所谓“液柱”是指从翻转的弯液面的顶点MC起到弯液面朝向液室72侧突起的极值MT为止。

在期间t6的压入工序中，致动器411和振动板415碰撞后，致动器411的前端部412与振动板415接触，在第一方向上将振动板415按压至致动器411的中间电位(图6D)。据此，液室72的容积缩小，从而加压喷嘴74内的液体。加压后的喷嘴74内的液体集中到液柱，只对液柱进行选择性地加压。这是因为由于在喷嘴74中央形成伪喷嘴，因此喷嘴中心的流路阻力小于喷嘴壁面76的流路阻力。并且，当施加在液柱上的能量的总和超过液柱从弯液面分离的能量时，液柱作为液滴从喷嘴74的开口75喷出(图7D)。也就是说，若在碰撞工序中，由致动器411施加使液柱从弯液面分离的能量，则压入工序中液体的加压可用于使弯液面返回到稳定状态。

在期间t7的回填工序中，致动器411以及振动板415的位移保持恒定。此时，喷嘴74内的弯液面通过致动器411的前端部412的位移和来自流入通道71的液体的供给返回到稳定状态。

如上所述，根据实施方式1所涉及的液滴喷出头41，通过使致动器411与振动板415碰撞，液室72内的液体被瞬间施加较大的能量，能够使喷嘴74的中心轴C的弯液面MC翻转。因此，即使在喷出高粘度液体的情况下，与以往的喷出控制方法相比，也能够控制喷嘴74内的弯液面的引入量变大。据此，能够控制液室72内急剧减压，减少液室72内气泡的产生。另外，由于在期间t2～t5中没有对致动器411施加与前端部位移方向相反的方向的反作用力，因此与振动板415和致动器411相依附的情况相比，能够使驱动速度变快。据此，即使是高粘度液体也能够提高驱动频率。

(实施方式2)

(头的概略构成)

图8为说明实施方式2所涉及的液滴喷出头42的概略构成的图。实施方式2中，振动板425的构成与实施方式1不同。根据该构成的不同，实施方式2中不存在密封部件418以及弹性体416。此外，有关于实施方式1相同的构成部位，使用相同的符号，省略重复说明。实施方式2的振动板425固定在流路形成基板414上，构成液室72壁面的一部分。振动板425由可弯曲变形的板状部件(隔膜)形成，通过致动器411施加第1方向的力，由此向第一方向弯曲变形，从而缩小液室72的容积。

(液滴喷出控制方法)

图9A至图9D为说明与实施方式2所涉及的液滴喷出控制相应的液滴喷出头42的时间变化的图。此外，说明表示从喷嘴74喷出液滴的一系列液滴喷出控制的时序图、以及说明与液滴喷出控制相应的喷嘴74内的弯液面的时间变化的剖面图与实施方式1相同(参照图5)。

如图5所示，控制部6在一系列的喷出控制中，执行各期间t0～t7的8个工序。期间t0为初始状态形成工序，控制部6使致动器411的前端部412从中间电位向初始状态位移。期间t1为初始状态保持工序，控制部6使致动器411的前端部412保持在初始状态。期间t2为引入工序，控制部6使致动器411的前端部412在第二方向上位移，从而将弯液面向液室72侧引入。期间t3为分离工序，控制部6使致动器411的前端部412进一步在第二方向上位移，从而使致动器411的前端部412与振动板425分离。期间t4为待机工序，控制部6保持致动器411的前端部412的位移。期间t5为碰撞工序，控制部6使致动器411的前端部412在第一方向上位移，从而致动器411的前端部412与振动板425碰撞。期间t6为压入工序，控制部6使致动器411的前端部412进一步在第一方向上位移，处于中间电位。期间t7为回填工序，控制部6使致动器411的前端部412保持在中间电位，并将液体从流入通道71供给。此外，所谓“振动板425的位移”是指弯曲变形的振动板425的第二方向的位移量的最大值。

期间t0中，致动器411的前端部412与振动板425接触，并按压振动板425。因此，振动板425在第一方向上弯曲变形，具有第二方向的恢复力(图9A)。将该状态作为初始状态。由于该初始状态的形成，即使在致动器411和振动板425尚未接触的液滴喷出头42中，也能够执行后述的引入工序。此时，致动器411的前端部412与振动板425位移，以使液室72内的压力维持在弯液面耐压以下。在期间t1中，致动器411以及振动板425的位移保持恒定。

在期间t2中，振动板425由于具有第二方向的恢复力，因此在伴随致动器411的前端部412的第二方向的位移，接触致动器411的前端部412的状态下在第二方向上位移。据此，液室72的容积增大，从而液室72内的压力降低。此时，喷嘴74的中心轴C的弯液面MC与初始状态相比被引入至液室72侧，喷嘴壁面76的液体保留预定厚度留在原处。

在期间t3中，致动器411的前端部412从振动板425分离(图9B)。这是因为振动板425具有第二方向的恢复力。伴随振动板425的第二方向的位移，振动板425上的恢复力变小。之后，振动板425经过弯曲为“0”的状态，通过在第一方向上弯曲变形的反作用，在第二方向上弯曲变形。此时，振动板425具有第一方向的恢复力。因此，期间t3中每单位时间的振动板425的位移量随着经过时间而变小。另一方面，在实施方式中，每单位时间的致动器411的前端部412的位移量相对于经过时间是恒定的，所以致动器411的前端部412从振动板425分离。此时，弯液面与引入工序一样，被引入至液室72侧(图7B)。

在期间t4中，控制部6将致动器411的前端部412的位移保持恒定，在期间t5中，使致动器411的前端部412在第一方向上位移。在此期间，振动板425在第二方向上位移。弯液面与引入工序一样，被引入至液室72侧。

在期间t5中，致动器411的前端部412在第一方向上加速，并碰撞振动板425(图9C)。并且，由于致动器411与振动板425碰撞时的冲击力，液室72内的液体瞬间被施加较大的能量，液室72内的压力急剧上升。由于该压力波从液体室72传递至喷嘴74内的液体，因此喷嘴74的中心轴线C上的弯液面MC朝向喷嘴74的开口75侧翻转，从而形成液柱(图7C)。

在期间t6中，致动器411与振动板425碰撞后，致动器411的前端部412与振动板425接触，在第一方向上将振动板425按压至中间电位为止(图9D)。据此，液室72的容积缩小，从而加压喷嘴74内的液体。加压后的喷嘴74内的液体集中到液柱，只对液柱进行选择性地加压。这是因为，由于在喷嘴中央形成伪喷嘴，因此喷嘴中心的流路阻力小于喷嘴壁面76的流路阻力。并且，当施加在液柱上的能量的总和超过液柱从弯液面分离的能量时，液柱作为液滴从喷嘴74的开口75被喷出(图7D)。

在期间t7中，致动器411的前端部412以及振动板425的位移保持恒定。此时，喷嘴74内的弯液面通过致动器411的前端部412的位移与来自流入通道71的供给返回至图7A中的状态。

如上所述，根据实施方式2所涉及的液滴喷出头42，通过使致动器411和振动板425碰撞，液室72内的液体被瞬间施加较大的能量，能够使喷嘴74的中心轴C的弯液面MC翻转。因此，与以往的喷出控制方法相比，能够控制喷嘴74内的弯液面的引入量变大。据此，能够控制液室72内急剧减压，减少液室72内气泡的产生。

此外，本发明并不限于上述的实施方式，可以对上述的实施方式施以各种变更，改进等。以下说明变形例。

(变形例1)

在上述实施方式1中，如图3所示，虽然说明了弹性体416为板簧的情况，但也可以为由硅或橡胶构成的密封圈。此时，优选的是，振动板415的凸部417与弹性体416的接触区域从致动器411侧观察，包围流路形成基板414的凹部的开口。据此，由于弹性体416起到密封部件418作用，因此不需要密封部件418，从而能够简化液滴喷出头41的构成。

(变形例2)

图10A以及图10B为说明变形例2所涉及的液滴喷出头44的概略构成的图。此外，图10B表示在图10A的基础上，控制部6使致动器411的前端部412在第一方向上位移的状态。

上述变形例1中，防止从振动板415与流路形成基板414之间的缝隙漏液的弹性体416(密封圈)设置在振动板415的凸部417与流路形成基板414之间。对此，变形例2的弹性体446可以设置在流路形成基板414的凹部内，来构成液室72壁面的一部分。如图10B所示，在控制部6使致动器411的前端部412在第一方向上位移时，弹性体446在第一方向上被压缩并向液室72内侧位移。

据此，当驱动致动器411使液室72内的压力降低时，液室72不仅能够在第二方向上增大容积，还能在与第二方向垂直的第三方向上增大容积，因此能够在不改变液室72容积的情况下增大容积变化量。据此，液滴喷出头的微型化、高密度化变为可能。另外，由于从振动板415到喷嘴74之间的液体的容积能够变小，因此能够减少由于液体自身受压缩而导致的压力损失，并提高由致动器411所施加的压力的压力传递效率以及弯液面对液室的压力变化的追随性。

(变形例3)

图11为说明变形例3所涉及的液滴喷出头45的概略构成的图。上述实施方式1中，为致动器411和振动板415直接接触的构成。对此，变形例3的致动器411可以借助突起部452与振动板415接触。突起部452为具有曲面的半球体。突起部452例如由陶瓷形成。此外，此时，致动器411的前端部412是指突起部452。据此，能够控制致动器411的前端部412和振动板415的接触区域偏移，从而提高喷出再现性。

(变形例4)

图12A以及图12B为说明变形例4所涉及的液滴喷出头46的概略构成的图。此外，图12B表示在图12A的基础上，控制部6使致动器411的前端部412在第一方向上位移的状态。在上述实施方式2中，振动板415的厚度为恒定的构成，但是变形例4的振动板465可以在与液室72相反侧的面具有与致动器411接触的膜厚部466。膜厚部466的厚度厚于用于形成液室72的壁面的振动板465的膜厚部466以外部分的厚度。据此，能够控制致动器411的前端部412与振动板465的接触区域偏移，从而提高喷出再现性。

(变形例5)

上述实施方式的液滴喷出头虽然说明为具有流入通道71以及喷嘴74，但是还可以连通至流出通道。流出通道的一方的开口连通至液室72或喷嘴74。另外，流出通道的另一方的开口连通至第一罐7或第二罐8。据此，能够控制由于液室72内或喷嘴74内液体的增粘而导致的喷出不畅、或因从喷嘴74的开口75混入的气泡而导致的喷出不畅。

(变形例6)

上述实施方式的液滴喷出头可以具备多组喷嘴74、液室72、振动板415、以及所述致动器411。根据这样的方式，能够得到与上述相同的效果。

(变形例7)

上述实施方式的致动器411可以由例如气缸或螺线管、伸缩元件等产生位移的各种元件构成。根据这样的方式，能够得到与上述相同的效果。

(变形例8)

在上述实施方式的液滴喷出头中，在液滴喷出头连续喷出液滴(也就是说，重复图5的时序图)时，在期间t6，控制部6使致动器411的前端部412进一步在第一方向上位移，可以省略第二次之后的喷出动作的期间t0。据此，能够使液滴的喷出间隔变短，印刷速度变快。

(变形例9)

在上述实施方式的液滴喷出头中，可以将初始状态下的致动器411的前端部412的位移作为中间电位。该情况下，省略一系列的喷出动作的期间t0。另外，在从打印机2的启动起直到对致动器411输入驱动信号为止这一期间，控制部6可以执行一系列喷出动作的期间t0。据此，能够缩短从印刷数据输入至打印机2起直到将液滴喷出为止的时间。

(变形例10)

虽然上述实施方式1所涉及的输送机构5是以被记录介质输送机构52以及滑架移动机构51来进行说明的，但是也可以是三维驱动操作台，在液滴喷出头41为线性头的情况下，可以省略滑架移动机构51。

(变形例11)

图13为说明变形例11所涉及的液滴喷出头47的概略构成的图。在变形例11中，与上述实施例1的不同之处在于，具备固定于固定板413的约束部479。约束部479例如为金属制的阻挡部件。约束部479限制振动板415在第二方向上的位移。也就是说，能够规定振动板415在第二方向上位移的上限值。因此，引入工序中的液室72的压力变化以及喷嘴74的中心轴C的弯液面MC的引入量的再现性得以提高。据此，因为能够保证致动器411的前端部412与振动板465的碰撞位置恒定，所以能够提高喷出再现性。此外，变形例11的约束部479在适用于上述实施方式2中的情况下也能得到相同的效果。

以下将说明从实施方式中获得的内容。

一种液滴喷出头，其特征在于，安装于具备控制部的液滴喷出装置，所述控制部将液体作为液滴进行喷出控制，所述液滴喷出头具备：喷嘴，喷出液体；液室，连通至喷嘴；流入通道，向液室供给液体；振动板，构成液室的壁面的一部分；以及致动器，能够伸缩，并借助振动板对液室施加压力，在将振动板以使液室的容积缩小的方式位移的方向设为第一方向、将振动板以使液室的容积增大的方式位移的方向设为第二方向时，在致动器的前端部与振动板接触而致动器向第一方向按压振动板的初始状态下，所述液滴喷出头基于来自控制部的驱动信号，通过在致动器的前端部与振动板接触的状态下使振动板在第二方向上位移，来将喷嘴内的弯液面引入至比初始状态的喷嘴内的弯液面更靠近液室一侧，接着，致动器的前端部从振动板分离，使振动板进一步在第二方向上位移，接着，通过致动器的前端部与振动板碰撞，使振动板在第一方向上位移，从而使液体从喷嘴喷出。

根据该构成，因为能够通过使致动器与振动板碰撞来对液室内的液体施加较大的能量，所以能够控制喷嘴内的弯液面的引入量变大。据此，能够控制液室内的急剧减压，减少液室内气泡的产生。因此，能够提供一种能够控制气泡的产生，稳定地喷出高粘度液体的液滴喷出头。

优选的是，上述液滴喷出头具有对振动板施加第二方向上的力的弹性体。

在通过振动板自身的弯曲变形来使液室内的容积发生变化的振动板使液室的容积变化量增加时，需要增大形成液室的壁面的振动板的面积，以使振动板的位移量不超过振动板的破坏强度。也就是说，需要增大液室的容积。对此，根据该构成，因为液室的容积变化量是起因于弹性体的位移量，所以能够在不增大形成液室的壁面的振动板的面积的情况下改变液室的容积的变化量，提高设计的自由度。

优选的是，上述液滴喷出头的弹性体为构成液室的壁面的一部分。

根据该构成，当驱动致动器，使液室内的压力降低时，液室不仅能够在第二方向上增大容积，还能够在与第二方向垂直的第三方向上增大容积，因此能够在不改变液室容积的情况下增大容积变化量。据此，液滴喷出头的微型化、高密度化变为可能。另外，由于从振动板到喷嘴之间的液体的容积能够变小，因此能够减少由于液体自身压缩而导致的压力损失，提高由致动器施加的压力的压力传递效率以及弯液面对液室的压力变化的追随性。

优选的是，上述液滴喷出头的振动板为隔膜。

根据该构成，无需密封部件以及弹性体，因此能够简化构成。

优选的是，上述液滴喷出头的振动板在液室相反侧的面具有与致动器接触的膜厚部。

根据该构成，因为振动板和致动器的接触区域变得难以变形，所以能够根据振动板的弯曲量来控制致动器与振动板的接触区域，提高喷出再现性。

优选的是，上述液滴喷出头中，在喷嘴内的弯液面被引入至比初始状态更靠近液室一侧时，伪喷嘴的直径为喷嘴的直径的1/4以上且2/3以下。

根据该构成，能够控制液室内的液体流入至所引入的弯液面和喷嘴壁面之间，从致动器施加至液室内的液体的能量会集中至喷嘴中央，能够有效地使喷嘴的中心轴的弯液面翻转。

优选的是，上述液滴喷出头具有不借助喷嘴的开口而将液室内乃至喷嘴内的液体排出的流出通道。

根据该构成，能够控制液室内或喷嘴内的液体的增粘导致的喷出不畅、或从喷嘴的开口掺入的气泡导致的喷出不畅。

一种液滴喷出装置的液滴喷出控制方法，其特征在于，所述液滴喷出装置具备：液滴喷出头，具有喷出液体的喷嘴、连通至喷嘴的液室、向液室供给液体的流入通道、构成液室的壁面的一部分的振动板、借助振动板对液室施加压力的能够伸缩的致动器；第一罐，借助流入通道对液滴喷出头供给液体；输送机构，使液滴喷出头与被记录介质相对移动；以及控制部，控制液滴喷出头以及输送机构，在将振动板以使所述液室的容积缩小的方式位移的方向设为第一方向、将振动板以使所述液室的容积增大的方式位移的方向设为第二方向时，控制部执行以下工序：初始状态形成工序，致动器的前端部与振动板接触而致动器将振动板向第一方向按压；引入工序，通过在致动器的前端部与振动板接触的状态下使振动板在第二方向上位移，来将喷嘴内的弯液面引入至比初始状态形成工序的喷嘴内的弯液面更靠近液室一侧；分离工序，使致动器的前端部从振动板分离，并使振动板进一步在第二方向上位移；以及喷出工序，通过使致动器的前端部与振动板碰撞，来使振动板在第一方向上位移，从而使液体从喷嘴喷出。

根据该构成，因为通过使致动器与振动板碰撞而对液室内的液体施加较大的能量，所以能够控制喷嘴内的弯液面的引入量变大。因此，据此能够控制液室内的急剧减压，减少液室内的气泡的产生。因此，能够提供一种能够控制气泡的产生，稳定地喷出高粘度液体的液滴喷出头。

优选的是，在上述液滴喷出装置的液滴喷出控制方法的喷出工序中，控制部在使致动器与振动板碰撞之后，在致动器与振动板接触的状态下振动板进一步在第一方向上位移，从而喷出液体。

根据该构成，致动器进一步对液室内的液体施加能量，据此弯液面翻转而形成的液柱加速，能够提高液滴喷出速度。

一种液滴喷出装置，其特征在于，具备：上述液滴喷出头；第一罐，借助流入通道对液滴喷出头供给液体；输送机构，使液滴喷出头与被记录介质相对移动；以及控制部，控制液滴喷出头以及输送机构。

根据该构成，因为能够通过使致动器与振动板碰撞而对液室内的液体施加较大的能量，所以能够控制喷嘴内的弯液面的引入量变大。因此，据此能够控制液室内的急剧减压，减少液室内气泡的产生。因此，能够提供一种能够控制气泡的产生，稳定地喷出高粘度液体的液滴喷出头。

Claims (10)

1.一种液滴喷出头，其特征在于，安装于具备控制部的液滴喷出装置，所述控制部将液体作为液滴进行喷出控制，所述液滴喷出头具备：

喷嘴，喷出所述液体；

液室，连通至所述喷嘴；

流入通道，向所述液室供给所述液体；

振动板，构成所述液室的壁面的一部分；以及

致动器，能够伸缩，并借助所述振动板对所述液室施加压力，

在将所述振动板以使所述液室的容积缩小的方式位移的方向设为第一方向、将所述振动板以使所述液室的容积增大的方式位移的方向设为第二方向时，

在所述致动器的前端部与所述振动板接触而所述致动器向所述第一方向按压所述振动板的初始状态下，

所述液滴喷出头基于来自所述控制部的驱动信号，

通过在所述致动器的前端部与所述振动板接触的状态下使所述振动板在所述第二方向上位移，来将所述喷嘴内的弯液面引入至比所述初始状态的所述喷嘴内的弯液面更靠近所述液室一侧，

接着，所述致动器的前端部从所述振动板分离，使所述振动板进一步在所述第二方向上位移，

接着，通过所述致动器的前端部与所述振动板碰撞，使所述振动板在所述第一方向上位移，从而使所述液体从所述喷嘴喷出。

2.根据权利要求1所述的液滴喷出头，其特征在于，所述液滴喷出头具有对所述振动板施加所述第二方向上的力的弹性体。

3.根据权利要求2所述的液滴喷出头，其特征在于，所述弹性体构成所述液室的壁面的一部分。

4.根据权利要求1所述的液滴喷出头，其特征在于，所述振动板为隔膜。

5.根据权利要求4所述的液滴喷出头，其特征在于，所述振动板在与所述液室相反侧的面具有与所述致动器接触的膜厚部。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的液滴喷出头，其特征在于，在所述喷嘴内的弯液面被引入至比所述初始状态更靠近所述液室一侧时，伪喷嘴的直径为所述喷嘴的直径的1/4以上且2/3以下。

7.根据权利要求1所述的液滴喷出头，其特征在于，所述液滴喷出头具有不借助所述喷嘴的开口而将所述液室内乃至所述喷嘴内的所述液体排出的流出通道。

8.一种液滴喷出装置的液滴喷出控制方法，其特征在于，

所述液滴喷出装置具备：

液滴喷出头，具有：喷嘴，喷出液体；液室，连通至所述喷嘴；流入通道，向所述液室供给所述液体；振动板，构成所述液室的壁面的一部分；以及致动器，能够伸缩，并借助所述振动板对所述液室施加压力；

第一罐，借助所述流入通道向所述液滴喷出头供给所述液体；

输送机构，使所述液滴喷出头与被记录介质相对移动；以及

控制部，控制所述液滴喷出头以及所述输送机构，

在将所述振动板以使所述液室的容积缩小的方式位移的方向设为第一方向、将所述振动板以使所述液室的容积增大的方式位移的方向设为第二方向时，所述控制部执行以下工序：

初始状态形成工序，所述致动器的前端部与所述振动板接触而所述致动器将所述振动板向所述第一方向按压；

引入工序，通过在所述致动器的前端部与所述振动板接触的状态下使所述振动板在所述第二方向上位移，来将所述喷嘴内的弯液面引入至比所述初始状态形成工序的所述喷嘴内的弯液面更靠近所述液室一侧；

分离工序，使所述致动器的前端部从所述振动板分离，并使所述振动板进一步在所述第二方向上位移；以及

喷出工序，通过使所述致动器的前端部与所述振动板碰撞，来使所述振动板在所述第一方向上位移，从而使所述液体从所述喷嘴喷出。

9.根据权利要求8所述的液滴喷出装置的液滴喷出控制方法，其特征在于，

在所述喷出工序中，

所述控制部在使所述致动器与所述振动板碰撞之后，在所述致动器与所述振动板接触的状态下使所述振动板进一步在所述第一方向上位移，从而喷出所述液体。

10.一种液滴喷出装置，具备：

权利要求1至7中的任一项所述的液滴喷出头；

第一罐，借助流入通道向所述液滴喷出头供给液体；

输送机构，使所述液滴喷出头与被记录介质相对移动；以及

控制部，控制所述液滴喷出头以及所述输送机构。

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