专利名称：液体喷出头及使用了该液体喷出头的记录装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷墨记录头等液体喷出头及使用了该液体喷出头的记录装置。
背景技术：
近年来，喷墨打印机或喷墨标绘器等的利用了喷墨记录方式的印刷装置不是面向普通消费者的打印机，而被广泛地利用在例如电路的形成或液晶显示器用的滤色器的制造、有机EL显示器的制造这样的工业用途中。在此种喷墨方式的印刷装置上搭载有 用于喷出液体的液体喷出头作为印刷头。在此种印刷头中，通常已知有热量方式和压电方式，该热量方式在填充有墨液的墨液流路内具备作为加压机构的加热器，利用加热器对墨液进行加热，使其沸腾，利用在墨液流路内产生的气泡对墨液进行加压，而将墨液作为液滴由墨液喷出孔喷出，该压电方式利用位移元件使填充有墨液的墨液流路的一部分的壁发生弯曲位移，机械性地对墨液流路内的墨液进行加压，而将墨液作为液滴由墨液喷出孔喷出。另外，此种液体喷出头具有串行式及线行式，该串行式使液体喷出头沿着与记录介质的输送方向正交的方向移动并进行记录，该线行式以固定有在主扫描方向上比记录介质长的液体喷出头的状态、或将多个液体喷出头以记录范围比记录介质宽的方式排列固定多个的状态，对沿着副扫描方向输送的记录介质进行记录。线行式由于无需像串行式那样使液体喷出头移动，因此具有能够进行高速记录的优点。无论是串行式还是线行式的方式的液体喷出头，为了以高密度来印刷液滴，都需要提高形成在液体喷出头上的喷出液滴的液体喷出孔的密度。因此，已知有将岐管、平板状的流路构件、致动器单元层叠而构成液体喷出头的情况，其中，该流路构件具有从岐管依次经由节流孔、液体加压室及连通路而连接至液体喷出孔的独立流路，该致动器单元具有以分别覆盖液体加压室的方式设置的多个位移元件(例如，参照专利文献I)。在该液体喷出头中，通过使以覆盖液体加压室的方式设置的致动器单元的位移元件550位移，而从与各液体加压室相连的各液体喷出孔喷出液滴，从而能够沿着主扫描方向以600dpi的析像度进行印刷。在该液体喷出头中，俯视观察液体喷出头时，菱形形状的液体加压室配置成矩阵状。而且，对位移元件进行驱动的独立电极由与液体加压室重叠的独立电极主体和从独立电极主体向液体加压室的外侧弓I出的连接电极构成。需要说明的是，流路构件将金属制的多个板层叠而成，压电致动器从流路构件侧依次将压电陶瓷层、共用电极、压电陶瓷层及独立电极层叠而成。在先技术文献专利文献专利文献I日本特开2003-305852号公报然而，在专利文献I所记载的液体喷出头中，独立电极与共用电极之间的压电体层被极化，为了对位移元件进行驱动而向连接电极施加电压时，由独立电极主体和共用电极夹着的压电体层因电位差而发生变形，且由连接电极和共用电极夹着的压电体层也因电位差而发生变形。并且，由连接电极和共用电极夹着的压电体层的变形所产生的振动向相邻的液体加压室及对该液体加压室进行覆盖的压电体层传递。由于存在该串扰，因此存在位移元件的位移特性在相邻的位移元件未被驱动的情况与被驱动的情况之间产生差别的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种相邻的位移元件之间的串扰少的液体喷出头及使用了该液体喷出头的记录装置。本发明的液体喷出头中，平板状的流路构件具备在主面形成开口且配置成矩阵状的同一形状的多个液体加压室、与该多个液体加压室分别相连的多个液体喷出孔、及与所述多个液体加压室分别相连的多个独立供给路，平板 状的压电致动器在振动板上将共用电极、压电体层及多个独立电极依次层叠而成，该平板状的流路构件和该平板状的压电致动器以所述振动板及所述压电体层覆盖所述多个液体加压室的方式层叠，所述液体喷出头的特征在于，在俯视观察所述液体喷出头时，所述液体加压室的开口为至少具有I个锐角状的角的多边形形状，且所述独立电极包括与所述液体加压室重合的独立电极主体和从该独立电极主体向所述液体加压室的外侧引出的连接电极，所述液体加压室及所述独立电极配置在由第一三角形形状的区域和第二三角形形状的区域形成的平行四边形形状的区域中，该第一三角形形状的区域由夹着所述液体加压室的锐角状的角的两条边和将与该角相邻的两个角连结的直线构成，该第二三角形形状的区域使该第一三角形形状的区域在平面内旋转180度而成，所述液体喷出孔和所述液体加压室在所述第一三角形形状的区域中相连，所述独立供给路和所述液体加压室在所述第一三角形形状的区域以外的区域中相连。另外，优选，所述流路构件具备经由分别设置于所述多个独立供给路的多个节流孔而相连的直线状的岐管，所述多个独立供给路全部为同一形状，在俯视观察所述液体喷出头时，所述多个独立供给路为直线状，且与所述岐管所成的角度全部相同，在所述多个独立供给路中流动的液体的方向与在所述多个液体加压室内从所述多个独立供给路向所述多个液体喷出孔流动的液体的方向所成的角度为90度以内。本发明的记录装置的特征在于，具备所述液体喷出头；将记录介质相对于液体喷出头输送的输送部；对所述液体喷出头的驱动进行控制的控制部。发明效果根据本发明的液体喷出头，使由所述独立电极和所述共用电极夹着的所述压电体层变形而驱动时，能够减少由所述连接电极和所述共用电极夹着的所述压电体层发生变形所产生的串扰。根据本发明的记录装置，由于具备所述液体喷出头、将记录介质对液体喷出头输送的输送部、对所述液体喷出头的驱动进行控制的控制部，而能够记录良好的图像。
图I是表示记录装置的一例即打印机的简要结构图。图2是表示构成图I的液体喷出头的头主体的俯视图。图3是图2的单点划线所包围的区域的放大图。
图4是图2的单点划线所包围的区域的放大图，是为了便于说明而省略了一部分的流路的图。图5(a)是图3的沿着V_V线的纵向剖视图，(b)是(a)的俯视图。图6是另一液体喷出头的俯视图。图7是另一液体喷出头的俯视图。图8(a)是另一液体喷出头的俯视图，(b)是其局部的放大图，(C)是改变了(a)的液体喷出头的一部分的另一液体喷出头。 图9是另一液体喷出头的俯视图。
具体实施例方式图I是表示记录装置的一例即彩色喷墨打印机的简要结构图。该彩色喷墨打印机I (以下，称为打印机I)具有四个液体喷出头2。这些液体喷出头2沿着作为记录介质的记录用纸P的输送方向排列，并固定在打印机I上。液体喷出头2沿着从图I的跟前朝向进深方向具有细长的形状。在打印机I上，沿着记录用纸P的输送路径，依次设有供纸单元114、输送单元120及承纸部116。而且，在打印机I设有控制部100，该控制部100用于控制液体喷出头2或供纸单元114等的打印机I的各部的动作。供纸单元114具有能够收容多张记录用纸P的用纸收容盒115和供纸辊145。供纸辊145能够将层叠收容于用纸收容盒115内的记录用纸P中的处于最上方的记录用纸P一张张地送出。在供纸单元114与输送单元120之间，沿着记录用纸P的输送路径，配置有进给辊118a R 118b、以及119a及119b这两对。从供纸单元114送出的记录用纸P由这些进给棍118a、118b、119a及119b引导，然后向输送单元120送出。输送单元120具有环状的输送带111和两个带辊106及107。输送带111卷绕在带辊106及107上。当输送带111卷绕在两个带辊106及107上时，调整输送带111的长度，以使输送带以规定的张力张紧。由此，输送带111沿着分别包含两个带辊106及107的共用切线在内的相互平行的两个平面，不松弛地张紧。这两个平面中的接近液体喷出头2的平面是输送记录用纸P的输送面127。如图I所示，在带辊106连接有输送马达174。输送马达174能够使带辊106沿着箭头A的方向旋转。而且，带辊107能够与输送带111连动而旋转。因此，通过对输送马达174进行驱动而使带辊106旋转，从而输送带111沿着箭头A的方向移动。夹紧辊138和受夹辊139夹着输送带111配置在带辊107的附近。夹紧辊138被未图示的弹簧向下方施力。夹紧辊138的下方的受夹辊139经由输送带111来支承被向下方施力的夹紧辊138。两个夹紧辊以可旋转的方式设置，与输送带111连动而旋转。从供纸单元114向输送单元120送出的记录用纸P被夹入夹紧辊138与输送带111之间。由此，记录用纸P被压抵于输送带111的输送面127，而被固定在输送面127上。然后，记录用纸P在输送带111的旋转的作用下，被向设置有液体喷出头2的方向输送。需要说明的是，可以对输送带111的外周面113实施基于粘着性的硅橡胶的处理。由此，能够可靠地将记录用纸P固定在输送面127上。
四个液体喷出头2沿着输送带111进行的输送方向相互接近配置。各液体喷出头2在下端具有头主体13。在头主体13的下表面设有喷出液体的多个液体喷出孔8 (参照图3)。从设置在一个液体喷出头2上的液体喷出孔8喷出相同颜色的液滴(墨液)。各液体喷出头2的液体喷出孔8沿着一方向(与记录用纸P平行且与记录用纸P的输送方向正交的方向，即液体喷出头2的长度方向)等间隔地配置，因此能够沿着一方向无间隙地进行记录。从各液体喷出头2喷出的液体的颜色分别为洋红色(M)、黄色(Y)、青色(C)及黑色(K)。各液体喷出头2配置成在头主体13的下表面与输送带111的输送面127之间隔着微小的间隙。由输送带111输送来的记录用纸P在液体 喷出头2的下表面侧通过该下表面与输送带111之间的间隙。此时，从构成液体喷出头2的头主体13朝向记录用纸P的上表面喷出液滴。由此，在记录用纸P的上表面上形成由控制部100控制的基于存储的图像数据的彩色图像。在输送单元120与承纸部116之间配置有进给辊121a及121b以及122a及122b这两对和剥离板140。记录有彩色图像的记录用纸P被从输送带111向剥离板140输送。此时，记录用纸P被剥离板140的右端从输送面127剥离。然后，记录用纸P由进给辊121a、121b、122a及122b向承纸部116送出。如此，记录完的记录用纸P被依次向承纸部116输送,在承纸部116堆叠。需要说明的是，在记录用纸P的输送方向上的最上游侧的液体喷出头2与夹紧辊138之间配置有纸面传感器133。纸面传感器133由发光元件及受光元件构成，能够检测输送路径上的记录用纸P的前端位置。纸面传感器133的检测结果向控制部100传送。控制部100能够根据从纸面传感器133传送来的检测结果，以记录用纸P的输送与图像的记录同步进行的方式来控制液体喷出头2、输送马达174等。接下来，对构成液体喷出头2的头主体13进行说明。图2是表示图I所示的头主体13的俯视图。图3是图2的单点划线所包围的区域的放大图，是头主体13的一部分。图4是与图3相同的位置的放大透视图，为了容易理解液体喷出孔8的位置而省略了一部分的流路来描绘。需要说明的是，在图3及图4中，为了便于理解附图，而在压电致动器单元21的下方，将本应该用虚线描绘的液体加压室10 (液体加压室组9)、节流孔12及液体喷出孔8用实线进行了描绘。图5(a)是沿着图3的V-V线的纵向剖视图，图5(b)是俯视图。头主体13具有平板状的流路构件4和配置在流路构件4上的作为致动器单元的压电致动器单元21。压电致动器单元21具有梯形形状，以该梯形形状的一对平行相对边与流路构件4的长度方向平行的方式配置在流路构件4的上表面。而且，分别沿着与流路构件4的长度方向平行的两条假想直线的各两个即总计四个压电致动器单元21整体在流路构件4上排列成锯齿状。在流路构件4上相邻的压电致动器单元21的斜边彼此在流路构件4的宽度方向上观察时局部重叠。通过对该重叠的部分的压电致动器单元21进行驱动，而由两个压电致动器单元21喷出的液滴混合并落在被记录的区域上。在流路构件4的内部形成有液体流路的一部分即岐管5。岐管5具有沿着流路构件4的长度方向延伸且细长的形状，在流路构件4的上表面形成有岐管5的开口 5b。开口5b分别沿着与流路构件4的长度方向平行的两条直线(假想线)形成各5个、总计10个。开口 5b形成在避开配置有4个压电致动器单元21的区域的位置。通过开口 5b从未图示的液体槽向岐管5供给液体。在流路构件4内形成的岐管5分支成多根(有时将分支后的部分的岐管5称为副岐管5a)。与开口 5b相连的岐管5沿着压电致动器单元21的斜边延伸，与流路构件4的长度方向交叉配置。在由两个压电致动器单元21夹着的区域中，一根岐管5被相邻的压电致动器单元21所共有，副岐管5a从岐管5的两侧分支。这些副岐管5a在流路构件4的内部的与各压电致动器单元21对置的区域彼此相邻，并沿着头主体13的长度方向延伸。流路构件4形成有多个液体加压室10。在俯视观察流路构件4时，流路构件4的液体加压室10的配置是以将液体加压室10和后述的独立电极35对合而成的驱动区域14成为矩阵状(即，二维且规则的形状)的方式形成四个液体加压室组9。液体加压室10是在角部实施了倒角的具有多边形的平面形状的中空的区域 。更详细而言，液体加压室10的平面形状是对大致菱形的四边形的角部实施了倒角的形状，尤其是增大原本的对菱形的一个锐角实施的倒角的程度，且在该角部附近配置有后述的连接电极35b。液体加压室10以在流路构件4的上表面形成开口的方式形成。这些液体加压室10排列在流路构件4的上表面的与压电致动器单元21对置的区域的大致整个面上。因此，由这些液体加压室10所形成的各液体加压室组9占有与压电致动器单元21大致相同的尺寸及形状的区域。而且，各液体加压室10的开口由于压电致动器单元21粘接在流路构件4的上表面而被闭塞。在本实施方式中，如图3所示，岐管5分支成在流路构件4的宽度方向上相互平行地排列的4列El E4的副岐管5a，与各副岐管5a相连的液体加压室10构成等间隔地沿着流路构件4的长度方向排列的液体加压室10的列，该列形成为在宽度方向上相互平行的4列排列。与副岐管5a相连的液体加压室10的排列形成为在副岐管5a的两侧各为两列的排列。整体上，从岐管5连接的液体加压室10构成等间隔地沿着流路构件4的长度方向排列的液体加压室10的列，该列形成为在宽度方向上相互平行的16列排列。各液体加压室列包含的液体加压室10的个数对应于作为致动器的位移元件50的外形形状，以从其长边侧朝向短边侧逐渐减少的方式配置。液体喷出孔8也同样地配置。由此，整体能够沿着长度方向以600dpi的析像度进行图像形成。即，将液体喷出孔8向与流路构件4的长度方向平行的假想直线以与假想直线正交的方式投影时，在图4所示的假想直线的R的范围内，连接有四个副岐管5a的四个液体喷出孔8、即全部16个液体喷出孔8成为600dpi的等间隔。而且，在各副岐管5a以平均相当于150dpi的间隔连接有独立流路32。这是因为在进行将600dpi量的液体喷出孔8分开与4列的副岐管5a连接的设计时，与各副岐管5a相连的独立流路32并不局限于等间隔连接的情况，因此沿着岐管5a的延伸方向、即主扫描方向上以平均170 iim(若为150dpi，则为
25.4mm/150 = 169 u m间隔)以下的间隔形成独立流路32。在压电致动器单元21的上表面的与各液体加压室10对置的位置上分别形成有后述的独立电极35。独立电极35的与液体加压室10重合的部分即独立电极主体35a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。在流路构件4的下表面的液体喷出面上形成有多个液体喷出孔8。上述液体喷出孔8配置在避开与流路部件4的下表面侧配置的副岐管5a相对的区域的位置上。而且，这些液体喷出孔8配置在流路构件4的下表面侧中与压电致动器单元21对置的区域内。这些液体喷出孔组7占有与压电致动器单元21大致相同的尺寸及形状的区域，通过使对应的压电致动器单元21的位移元件50位移而能够从液体喷出孔8喷出液滴。关于液体喷出孔8的配置在后面详细叙述。并且，各个区域内的液体喷出孔8沿着与流路构件4的长度方向平行的多条直线等间隔地排列。构成头主体13的流路构件4具有层叠有多个板的层叠结构。这些板从流路构件4的上表面依次为腔体板22、基板23、孔眼(节流孔)板24、供给板25、岐管板26、27、28、29、罩板30及喷嘴板31。在这些板上形成有多个孔。各板以这些孔相互连通而构成独立流路32及副岐管5a的方式对位并层叠。如图5(a)所示，头主体13具有如下的结构，S卩，液体加压室10配置在流路部件4的上表面，副岐管5a配置 在内部的下表面侧，液体喷出孔8配置在下表面，构成独立流路32的各部分相互邻近地配置在不同的位置，副岐管5a与液体喷出孔8经由液体加压室10相连。对形成在各板上的孔进行说明。这些孔包括如下的结构。第一是形成在腔体板22上的液体加压室10。第二是构成从液体加压室10的一端与副岐管5a连接的流路的作为连通孔的独立供给流路6。独立供给流路6形成在从基板23 (详细而言是液体加压室10的入口)到供给板25 (详细而言是副岐管5a的出口)的各板上。需要说明的是，独立供给流路6包括形成在孔眼板24上的节流孔12。第三是构成从液体加压室10的另一端与液体喷出孔8连通的连通路的连通孔，该连通路由液体喷出孔8及在以下的记载中被称为出液通道(部分流路)7的部分构成。出液通道7形成在从基板23 (详细而言是液体加压室10的出口)到罩板30 (详细而言是与液体喷出孔8的连接端)的各板上。第四是构成副岐管5a的连通孔。该连通孔形成在岐管板25 29上。此种连通孔彼此相连，构成从来自副岐管5a的液体的流入口(副岐管5a的出口)到液体喷出孔8的独立流路32。向副岐管5a供给的液体在以下的路径中从液体喷出孔8喷出。首先，从副岐管5a朝向上方，通过独立供给流路6，到达独立供给流路6的一部分即节流孔12的一端部。接下来，沿着节流孔12的延伸方向水平前进,到达节流孔12的另一端部。从此处朝向上方，到达液体加压室10的一端部。然后，沿着液体加压室10的延伸方向水平前进，到达液体加压室10的另一端部。从此处在出液通道7中逐渐沿着平面方向移动，并主要朝向下方，向在下表面形成有开口的液体喷出孔8前进。需要说明的是，由于出液通道7以逐渐偏离平面方向的方式形成，因此与液体加压室10相对的液体喷出孔8的平面方向的位置被改变，其结果是，能得到图4所示那样的液体喷出孔8的配置。如图5(a)所示，压电致动器单元21具有由两张压电陶瓷层21a、21b构成的层叠结构。这些压电陶瓷层21a、21b分别具有20iim左右的厚度。压电致动器单元21整体的厚度为40 左右。压电陶瓷层21a、21b中的任一层都以跨多个液体加压室10的方式延伸(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)系的陶瓷材料形成。压电致动器单元21与流路构件4的粘接例如经由粘接层进行。作为粘接层，为了不对压电致动器单元21或流路构件4造成影响，而使用从热硬化温度为100 150°C的环氧树脂、酚醛树脂、聚苯醚树脂构成的组中选择的至少一种热硬化性树脂的粘接剂。使用热硬化性树脂的粘接剂是因为在常温硬化的粘接剂中有可能无法充分确保耐墨液性。因此，通过从热硬化温度冷却至室温，而成为因流路构件4与压电致动器单元21的热膨胀系数之差而产生的应力向压电致动器单元21施加的状态。当应力大时，压电致动器单元21可能会损坏，此外，即使应力没有高到使压电致动器单元21损坏的左右，由于施加的应力也会导致压电致动器单元21的特性发生改变。具体而言，在施加了压缩应力的状态下，虽然压电常数降低，但在非常长的时间内反复进行驱动时，位移量下降的驱动劣化这一现象的影响减小。反之，在施加了拉伸应力的状态下，虽然压电常数升高，但驱动劣化的影响增大。无论如何，都需要减小流路构件4与压电致动器单元21的热膨胀系数之差，优选形成为驱动劣化的影响小的施加较弱的压缩应力的状态，以便于即使在长期使用下，喷出特性的变动也不会增大。因此，在压电致动器单元21使用PZT系的陶瓷时，作为流路构件4的材料，优选使用42合金。
压电致动器单元21具有由Ag-Pd系等金属材料构成的共用电极34及由Au系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致动器单元21的上表面中与液体加压室10对置的位置。更详细而言，如图5(b)所示,独立电极35包括与液体加压室10重合的独立电极主体35a和从独立电极主体35a向液体加压室10的外侧引出的连接电极35a。在连接电极35b上形成有例如由包含玻璃料的金构成，且厚度为15iim左右的凸状的焊盘。而且，在连接电极35b上的焊盘上电接合有设置于未图示的FPC(FlexiblePrinted Circuit :柔性印制电路)的电极。虽然详细情况在后面叙述,但从控制部100通过FPC向独立电极35供给驱动信号。驱动信号与记录用纸P的输送速度同步地以一定的周期供给。共用电极34在压电陶瓷层21a与压电陶瓷层21b之间的区域形成在面方向的大致整面上。即，共用电极34以覆盖与压电致动器单元21对置的区域内的全部的液体加压室10的方式延伸。共用电极34的厚度为2 iim左右。共用电极34在未图示的区域中被接地，被保持成接地电位。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上形成有与独立电极35不同的表面电极(未图示)。表面电极经由在压电陶瓷层21b的内部形成的通孔而与共用电极34电连接，且与多个独立电极35同样地，与FPC上的另一电极连接。如图5(a)所示，共用电极34和独立电极35以仅夹着最上层的压电陶瓷层21b的方式配置。压电陶瓷层21b中的由独立电极35和共用电极34夹着的区域被称为活性部，对该部分的压电陶瓷实施极化。在本实施方式的压电致动器单元21中，仅最上层的压电陶瓷层21b包含活性部，压电陶瓷层21a不包含活性部，而作为振动板起作用。该压电致动器单元21具有所谓单层压电型的结构。需要说明的是，如后所述，通过向独立电极35选择性供给规定的驱动信号，而向与该独立电极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，压电致动器单元21中的与各液体加压室10对置的部分相当于与各液体加压室10及液体喷出口 8对应的独立的位移元件50 (致动器、加压部)。也就是说，在由二片压电陶瓷层21a、21b构成的层叠体中，通过位于液体加压室10的正上方的压电陶瓷层(振动板)21a、共用电极34、压电陶瓷层21b、独立电极35，对每个液体加压室10制作有以如图5所示的构造为单位构造的位移元件50，压电致动器单元21包括多个位移兀件50。而且,在本实施方式中,通过I次喷出动作从液体喷出口 8喷出的液体的量为5 7PL (微微升)左右。多个独立电极35分别经由FPC上的触点及配线而独立地与致动器控制机构电连接，以便于能够独立地控制电位。在本实施方式的压电致动器单元21中，将独立电极35形成为与共用电极34不同的电位而对压电陶瓷层21b沿着其极化方向施加电场时，被施加该电场的部分作为因压电效应而变形的活性部发挥作用。此时，压电陶瓷层21b沿着其厚度方向即层叠方向伸长或收缩，因压电横向效应而要沿着与层叠方向正交的方向即面方向进行收缩或伸长。另一方面，其余的压电陶瓷层21a是不具有由独立电极35和共用电极34夹着的区域的非活性层，因此不会主动变形。即，压电致动器单元21成为以上侧(即， 与液体加压室10分离的一侧)的压电陶瓷层21b为包含活性部的层，且以下侧(即，接近液体加压室10的一侧)的压电陶瓷层21a为非活性层的所谓单层压电型的结构。在该结构中，以电场与极化成为同方向的方式通过致动器控制部将独立电极35相对于共用电极34形成为正或负的规定电位时，压电陶瓷层21b的由电极夹着的部分(活性部)沿着面方向收缩。另一方面，非活性层的压电陶瓷层21a不受电场的影响，因此不会主动收缩而要限制活性部的变形。其结果是，在压电陶瓷层21b与压电陶瓷层21a之间，向极化方向的变形产生差异，压电陶瓷层21b以向液体加压室10侧成为凸状的方式进行变形(单层压电变形)。本实施方式中的实际的驱动次序是，预先将独立电极35形成为比共用电极34高的电位(以下称为高电位)，每当存在喷出要求时，将独立电极35暂时形成为与共用电极34相同的电位(以下称为低电位)，然后在规定的时间再次形成为高电位。由此，在独立电极35成为低电位的时刻，压电陶瓷层21a、21b返回原来的形状，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)增加。此时，向液体加压室10内施加负压，液体被从岐管5侧向液体加压室10内吸入。然后在再次将独立电极35形成为高电位的时刻，压电陶瓷层21a、21b以向液体加压室10侧成为凸状的方式变形，由于液体加压室10的容积减少而液体加压室10内的压力成为正压，对液体的压力上升，喷出液滴。即，为了喷出液滴，而将包含以高电位为基准的脉冲的驱动信号向独立电极35供给。该脉冲宽度的理想情况是在液体加压室10内的压力波从岐管5到液体喷出孔8传播的时间长度AL (AcousticLength)。如此，液体加压室10内部从负压状态向正压状态反转时，两者的压力合在一起，而能够以更强的压力来喷出液滴。另外，在带有灰度记录的情况下，利用从液体喷出孔8连续喷出的液滴的数目、SP由液滴喷出次数所调整的液滴量(体积)来进行灰度表现。因此，从与指定的点区域对应的液体喷出孔8连续进行与指定的灰度表现对应的次数的液滴喷出。通常，在连续进行液体喷出时，为了喷出液滴而供给的脉冲与脉冲的间隔优选为AL。由此，在喷出先被喷出的液滴时产生的压力的残余压力波与在喷出后被喷出的液滴时产生的压力的压力波的周期一致，将它们重畳而能够增大用于喷出液滴的压力。在此种打印机I中，通过对记录用纸P的输送速度及驱动信号调整周期，而能够记录出析像度沿长度方向为600dpi且沿输送方向为600dpi的图像。例如，当驱动信号为频率20kHz且输送速度为0. 85m/s时，能够使喷出的液滴沿着输送方向每隔约42 y m落在记录用纸P上，从而输送方向的析像度为600dpi。在此，对连通孔、尤其是液体加压室10及独立电极35进一步进行详细叙述。当对一个位移元件50进行驱动时，其振动传递给相邻的位移元件50，受此影响而相邻的位移元件50的位移特性有时会发生改变。该现象被称为串扰，在对高密度配置的位移元件50进行驱动时，需要减少此影响。另一方面，当在液体加压室10的上方进行与从外部向独立电极35施加电压的连接部的连接时，该连接部会明显妨碍位移元件50的位移，因此独立电极35与外部的连接是将独立电极向液体加压室10的外方引出，而形成连接电极35b。然而，如上所述在对位移元件50进行驱动时，由独立电极主体35a和共用电极34夹着的压电陶瓷层21b发生变形，且由连接电极35b和共用电极34夹着的压电陶瓷层21b发生变形 。为了减少串扰并配置位移元件50，而需要考虑由连接电极35b和共用电极34夹着的压电陶瓷层21b发生变形所产生的串扰的影响。因此，将液体加压室10的平面形状形成为具有一个锐角状的角部A的多边形形状。并且，在平行四边形形状的区域ABDC(区域14)中收容有液体加压室10及独立电极35，该区域ABDC包括由夹着角部A的两条边AC、边AB、以及将角部A的相邻的角部B、C连结的边BC所形成的第一三角形形状的区域ABC ；以使第一三角形形状的区域ABC旋转180度且移动成在边BC处与区域ABC相连的第二三角形形状的区域BCD。换言之，液体加压室10的平面形状是对平行四边形的角部进行了倒角后的形状，增大四个角中的为锐角(在平行四边形为长方形的情况下也包括直角)的一个角(角部E)的倒角的程度，在该空出的空间处设置连接电极35b，由此，在平行四边形形状的区域ABDC(区域14)中配置液体加压室10及独立电极35。如此，通过在平行四边形形状的区域14中收容液体加压室10及独立电极35，而几乎不减小位移元件50的位移量及液体加压室10的变形的体积，就能够较大地获得独立电极35的一部分即连接电极35b与相邻的液体加压室10及连接电极35b的距离，从而不易受到串扰的影响。这是因为，换作其他的表现时，通过将因施加电压而变形的压电陶瓷层21b的形状形成为平行四边形形状，并将该平行四边形形状的区域配置成矩阵状，而能够增大平行四边形形状的区域彼此的距离，并能够将平行四边形形状的区域在平面上高密度地配置。另外，由于能够较大地获得连接电极35b与相邻的连接电极35b的距离，因此与外部的连接也变得容易。需要说明的是，角A为锐角状是指将边AB及边AC的直线部延长时相交的角度为锐角。当边AB或边AC没有直线部分时，是曲率最小的点处的切线。另外，角部中的倒角的角部通过将腔体的长度CL形成为与腔体的宽度CW、Cffl及CW2中的任一最小的宽度相同的长度以上，而能够减少位移量及变形体积的下降。而且，当平行四边形形状的区域14为CWl与CW2的长度之差在10%以下的菱形形状时，能够进一步减少变形量及变形体积的下降。在设置连接电极35b时，增大倒角的程度的角部的由于增大倒角的程度之前的角为锐角，因此虽然液体加压室的10的面积减少，但对位移量的影响大的、开口狭窄的部分即BC的距离不变，而且液体加压室10的宽度CWl及CW2也不变，因此能够减少位移量的下降。并且，通过在液体喷出头2上将平行四边形形状的区域14配置成矩阵状，而能够减少覆盖液体加压室10的部分的压电致动器单元21的振动向相邻的液体加压室10施加的串扰的影响，且能够减少由连接电极35b和共用电极34夹着的压电陶瓷层21b的变形向相邻的液体加压室10施加的串扰的影响。此种串扰的影响的减少在位移元件50的高密度配置时特别具有效果。具体而言，在矩阵状的配置的列及行分别为三个以上，且距离接近成一个平行四边形形状的区域14的各个角部陷入到与该平行四边形形状的区域14相邻的、将彼此相邻的两个平行四边形形状的区域14连结而成的区域时特别有效。 另外，液体加压室10中的液体的移动由于从独立供给流路6所连接的角部E朝向出液通道7所连接的锐角状的A，因此顺畅，能够提前防止空气的滞留，并且由于连接电极35b设置在独立供给流路6侧，因此由连接电极35b和共用电极34夹着的压电陶瓷层21b的变形不易对出液通道7的内部的液体造成影响，因此喷出特性稳定。图6是另一液体喷出头的俯视图。液体喷出头的基本结构与图I 5所示的结构相同，在图6中说明从岐管105通过独立供给路(包括节流孔112)到达液体加压室110，然后与出液通道7、液体喷出孔(未图示)相连的流路的详细情况。独立电极(虽然独立电极整体未图示，但与图5(b)所示的形状为相同的形状)包括与液体加压室110重合的独立电极主体和从该独立电极主体向液体加压室110的外侧引出的连接电极135b。在图6所示的俯视观察液体喷出头时，由液体加压室110和独立电极构成的驱动区域配置在平行四边形形状的区域114中，且平行四边形形状的区域114在液体喷出头上配置成矩阵状，该区域114将由夹着液体加压室110的锐角状的角的液体加压室110的两条边和连结该角的相邻的两个角的直线所形成的第一三角形形状的区域、和使第一三角形形状的区域在平面内旋转180度而成的第二三角形形状的区域、以第一三角形形状的区域的所述直线和与该直线对应的第二三角形形状的区域的直线相连所形成。而且，与液体喷出孔相连的出液通道107和液体加压室110在第一三角形形状的区域中相连，独立供给路106和液体加压室110在所述第一三角形形状的区域以外的区域中相连。而且，多个液体加压室110经由分别设置于多个独立供给路106的多个节流孔112而与直线状的岐管105相连。并且，多个独立供给路106全部为同一形状，且俯视观察液体喷出头时，多个独立供给路106为直线状，且与岐管105所成的角度全部相同，在多个独立供给路106中流动的液体的方向与在多个液体加压室110内从所述多个独立供给路106向与多个液体喷出孔相连的出液通道107流动的液体的方向所成的角度成为90度以内。由此，各液体喷出元件的各部形状相同，从而喷出特性的差减少，并且液体的流动变得顺畅，喷出特性稳定。而且，液体向液体喷出头2进入时，若最初进入的空气残留在液体中，则因空气的影响，而喷出特性有时会变动，但由于液体的流动顺畅，因此难以产生空气的滞留。通过将平行四边形形状的区域114配置成矩阵状时的、出液通道107相对于液体加压室110的配置形成在与岐管105相反侧，而在进行相同的液体喷出孔的配置时，能够增大岐管105的宽度，能够减少液体向各液体喷出元件的供给变得不足的可能性。反过来说，相对于相同宽度的岐管105，能够在更狭窄的范围配置平行四边形形状的区域114，能够减小液体喷出头的平面方向的尺寸。或者能够更高密度地进行矩阵配置。图7是另一液体喷出头的俯视图。液体喷出头的基本结构与图I 5所示的情况相同，在图7中仅表示液体加压室210、独立电极235 (独立电极主体235a及连接电极235b)及平行四边形形状的区域214。液体加压室210的平面形状由于确保了连接电极235b与外部能够稳定连接的面积，因此可以将引出连接电极235b的部分形成为凹陷形状。如此，能够进一步减少位移量的下降。图8(a)是另一液体喷出头的俯视图，图8(b)是其一部分即一个液体喷出元件的放大图。液体喷出头的基本结构与图I 5所示的结构相同，在图8(a)中仅表示了岐管305、出液通道307、液体加压室310、平行四边形形状的区域314、独立电极主体335a及连接电极335a。独立电极主体335a形成为与液体加压室310为大致相同且稍小的形状。在图8(b)中，为了便于理解图示，将平行四边形形状的区域314比液体加压室310稍放大而进行了表示，但实际上，液体加压室310的三边与平行四边形 形状的区域314的边重合。平行四边形形状的区域314成为液体加压室310的形状的CWl与CW2之差大而与菱形相差较大的平行四边形形状。通过改变CWl和CW2，而能够调节相邻的平行四边形形状的区域314间的距离。平行四边形形状的区域314间的距离dl是与平行四边形形状的区域314的长边间的长边成直角的距离，平行四边形形状的区域314间的距离d2是与平行四边形形状的区域314的短边间的短边成直角的距离。关于在与主扫描方向正交的方向上相邻的液体加压室310之间的串扰，通过错开喷出液体的时序而能够减少串扰。然而，关于在与主扫描方向平行的方向上相邻的液体加压室310之间的串扰，若错开喷出液体的时序，则液滴的着落位置沿着副扫描方向错动，因此由主扫描方向的像素形成的直线的直线性变差，因此难以错开时序。因此，通过使在与主扫描方向平行的方向上相邻的液体加压室310的距离dl大于在与主扫描方向正交的方向上相邻的液体加压室310的距离d2，而能够减少串扰。图8(c)是对图8(a)所示的液体喷出头的一部分进行了变更的图。也可以在相邻的平行四边形形状的区域314的平行四边形形状的区域314的长边的对置的部位的某处设置不存在压电陶瓷层21b的空间即振动传递阻碍部360。由于设置在长边的对置的部位，而在压电陶瓷层21b上传播的直线性的振动难以传递，因此能够进一步减少串扰。在烧成压电致动器21之后，利用激光，使该部位熔化并使其飞散而能够制作此种振动传递阻碍部360。而且，也可以利用冲孔机等在作为压电陶瓷层21b的生片上开设孔来制作。另外，振动传递阻碍部360通过到达压电陶瓷层21a或贯通压电陶瓷层21a，而能够进一步阻碍振动的传递。而且，振动传递阻碍部360的深度也可以不是到达共用电极的深度，只要共用电极露出，就能提高电气方面的可靠性。此外，振动传递阻碍部也可以设置在相邻的平行四边形形状的区域314的平行四边形形状的区域314的短边的对置的部位。实施例制作了对液体加压室10及独立电极的35的形状进行了改变的液体喷出头2，确认了串扰的影响。通过辊涂法、狭缝涂布法等一般的板带成形法，进行由压电性陶瓷粉末和有机组成物构成的板带的成形，且在烧成后制作了作为压电陶瓷层21a、21b的多个生片。在生片的一部分中，在其表面上通过印刷法等形成了作为共用电极34的电极膏剂。而且，根据需要而在生片的一部分部形成通孔，且在该通孔的内部插入通孔导体。接下来，对各生片进行层叠而制作层叠体，并进行了加压密接。高浓度氧气氛下烧成加压密接后的层叠体，然后使用有机金膏剂在烧成体表面印刷独立电极35，在烧成之后，使用Ag膏剂在连接电极35b上印刷焊盘，通过烧成，而制作出厚度40 y m的压电致动器单元21。接下来，将通过轧制法等得到的板22 31进行层叠而制作出流路构件4。在板22 31上将作为岐管5、独立供给流路6、液体加压室10及出液通道7等的孔通过蚀刻而加工成规定的形状。液体加压室的尺寸如表I所示。需要说明的是,试料No. I 7的液体加压室及独立电极的形状如图9所示，试料No. 8 15的液体加压 室及独立电极的形状如图5(b)所示。图9所示的液体喷出头的内部结构与图5(a)所示的情况相同。而且，液体加压室510配置成矩阵状。独立电极535包括液体加压室510上的独立电极主体535a和从独立电极主体535a向液体加压室510外引出而进行与外部连接的连接导体535b。这些板22 31优选通过从Fe-Cr系、Fe-Ni系、WC-TiC系的组中选择的至少一种金属形成，尤其是在使用墨液作为液体时，优选由对墨液的耐腐蚀性优良的材质构成，因此更优选Fe-Cr系。而且，在利用热硬化性树脂将流路构件4与压电致动器单元21粘接时，更优选能够减小热膨胀系数之差的Fe-Ni系，在能够形成为对压电致动器单元21施加弱的压缩应力的状态的方面上特别优选42合金。压电致动器单元21和流路构件4例如能够经由粘接层而层叠粘接。作为粘接层，可以使用周知的材料，但为了不对压电致动器单元21或流路构件4造成影响，而优选使用从热硬化温度为100 150°C的环氧树脂、酚醛树脂、聚苯醚树脂的组中选择的至少一种热硬化性树脂的粘接剂。使用此种粘接层，通过加热至热硬化温度而进行粘接，能够得到液体喷出头2。在进行了粘接后，对独立电极35与共用电极34之间施加电压，对压电陶瓷层21b进行极化。如以上那样，制作出了纵向截面的形状为图5(a)及图5(b)的液体喷出头、以及纵向截面的形状为图5(a)及图9的液体喷出头。实际的试验与上述的液体喷出头不同，另外地制作了液体加压室的下方直接在液体喷出头的下表面形成开口的试验用的液体喷出头，使用该试验用的液体喷出头而对各位移元件施加相同的电压的驱动信号，并利用激光位移计测定了位移元件的位移量。结果如表I所示。需要说明的是，液体加压室面积、位移量及位移所产生的液体加压室的体积变化量是以试料No. I的液体喷出头的值为I的相对值。而且，串扰所引起的位移量下降率是一起驱动全部的位移元件时的位移量相对于单独驱动一个位移元件时的位移量而下降的比例。这实质上是相对于一个位移元件而存在来自周围的六个位移元件的串扰时的位移量的下降。表I[表 I]
权利要求
1.一种液体喷出头，平板状的流路构件具备在主面形成开口且配置成矩阵状的同一形状的多个液体加压室、与该多个液体加压室分别相连的多个液体喷出孔、及与所述多个液体加压室分别相连的多个独立供给路，平板状的压电致动器在振动板上将共用电极、压电体层及多个独立电极依次层叠而成，该平板状的流路构件和该平板状的压电致动器以所述振动板及所述压电体层覆盖所述多个液体加压室的方式层叠， 所述液体喷出头的特征在于， 在俯视观察所述液体喷出头时，所述液体加压室的开口为至少具有I个锐角状的角的多边形形状，且所述独立电极包括与所述液体加压室重合的独立电极主体和从该独立电极主体向所述液体加压室的外侧引出的连接电极，所述液体加压室及所述独立电极配置在由第一三角形形状的区域和第二三角形形状的区域形成的平行四边形形状的区域中，该第一三角形形状的区域由夹着所述液体加压室的锐角状的角的两条边和将与该角相邻的两个角连结的直线构成，该第二三角形形状的区域使该第一三角形形状的区域在平面内旋转180度而成，且所述液体喷出孔和所述液体加压室在所述第一三角形形状的区域中相连，所述独立供给路和所述液体加压室在所述第一三角形形状的区域以外的区域中相连。
2.根据权利要求I所述的液体喷出头，其特征在于， 所述流路构件具备经由分别设置于所述多个独立供给路的多个节流孔而相连的直线状的岐管，所述多个独立供给路全部为同一形状，在俯视观察所述液体喷出头时，所述多个独立供给路为直线状，且与所述岐管所成的角度全部相同，在所述多个独立供给路中流动的液体的方向与在所述多个液体加压室内从所述多个独立供给路向所述多个液体喷出孔流动的液体的方向所成的角度为90度以内。
3.—种记录装置，其特征在于，具备 权利要求I或2所述的液体喷出头；将记录介质相对于液体喷出头输送的输送部；对所述液体喷出头的驱动进行控制的控制部。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种相邻的位移元件之间的串扰少的液体喷出头及使用了该液体喷出头的记录装置。一种液体喷出头，平板状的流路构件具备在主面形成开口且配置成矩阵状的同一形状的多个液体加压室、多个液体喷出孔、及多个独立供给路，平板状的压电致动器在振动板上将共用电极、压电体层及多个独立电极层叠而成，该平板状的流路构件和该平板状的压电致动器以所述振动板及所述压电体层覆盖所述多个液体加压室的方式层叠，其中，在俯视观察所述液体喷出头时，所述液体加压室的开口为至少具有1个锐角状的角的多边形形状，所述液体加压室及所述独立电极中的向所述液体加压室的外侧引出的连接电极配置在包括夹着所述液体加压室的锐角状的角的两条边和与该角相邻的两个角在内的平行四边形形状的区域中。
文档编号B41J2/055GK102802953SQ2010800281
公开日2012年11月28日 申请日期2010年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者松元步, 池内涉 申请人:京瓷株式会社