CN117922161A

CN117922161A - 液体喷头、液体喷射单元以及液体喷射装置

Info

Publication number: CN117922161A
Application number: CN202311255060.3A
Authority: CN
Inventors: 乙咩幸雄; 村上友章
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2022-10-24
Filing date: 2023-09-26
Publication date: 2024-04-26
Also published as: EP4360890A1; US20240131842A1; JP2024062023A; US20240227396A9

Abstract

本发明涉及液体喷头、液体喷射单元以及液体喷射装置，其目的在于，可在不受致动器驱动频率制约的情况下抑制喷嘴间液滴喷射速度差异所引起的图像质量下降。液体喷头(100)从共通液室(10)经由流体阻力部(7)向分别与多个喷嘴(4)连通的压力发生室(6)等个别液室供给墨水等液体，驱动压电致动器(11)等致动器，从喷嘴(4)喷射个别液室内的液体，其中，弯月液面的固有振动周期作为从共通液室(10)向个别液室供给液体的液体供给周期，其不同于共通液室(10)的共振周期、共通液室(10)的共振周期的1/2周期、以及共通液室(10)的共振周期的1/4周期中任意一个周期。

Description

液体喷头、液体喷射单元以及液体喷射装置

技术领域

本发明涉及液体喷头、液体喷射单元以及液体喷射装置。

背景技术

众所周知，现有的液体喷头是从共通液室经由流体阻力部向分别与多个喷嘴连通的个别液室供给液体，驱动致动器，从喷嘴喷射个别液室中的液体。

专利文献1(JP特开2010-201775号公报)公开了一种液体喷头，该喷头以共通液室的共通供给路内的液体中所传播的压力波频率不同于共通供给路的共振频率的方式来驱动致动器。如此能够抑制共通供给路的共振，减小喷嘴间液滴喷射速度的差异。

但是，上述液体喷头存在受致动器的驱动频率制约的问题。

发明内容

为了解决上述课题，本发明提供一种液体喷头，该液体喷头从共通液室经由流体阻力部向分别与多个喷嘴连通的个别液室供给液体，驱动致动器，从所述喷嘴喷射所述个别液室内的液体，其特征在于，在所述喷嘴上形成的弯月液面的固有振动周期不同于所述共通液室的共振周期、所述共通液室的共振周期的1/2周期、以及所述共通液室的共振周期的1/4周期中任意一个周期。

本发明的效果在于，可在不受致动器驱动频率制约的情况下，抑制喷嘴间的液滴喷射速度差异所引起的图像质量下降。

附图说明

图1是本实施方式涉及的液体喷头在与喷嘴排列方向正交的面上的截面图。

图2是沿着喷嘴排列方向的液体喷头的截面图。

图3是沿着与喷嘴面平行的面的液体喷头的截面图。

图4是本实施方式涉及的喷射液体装置的要部平面图。

图5是本实施方式涉及的喷射液体装置的要部侧视图。

图6是同单元的要部平面图。

具体实施方式

下面说明本发明涉及的液体喷头的一种实施方式。

图1是本实施方式涉及的液体喷头100在与喷嘴排列方向正交的面的截面图。

图2是沿着喷嘴排列方向的液体喷头100的截面图。

图3是沿着与液体喷头100的喷嘴面平行的面的液体喷头100的截面图。

本实施方式的液体喷头100具有喷嘴板1、流路板2、以及由作为壁面部件的薄膜部件构成的振动板部件3，这些部件以层叠方式粘接起来。液体喷头100具有作为致动器的压电致动器11和作为共通液室部件的框架部件20。压电致动器11使振动板部件3发生位移。

喷嘴板1由金属材料，例如SUS材料形成。喷嘴板1具有喷射液体的多个喷嘴4。多个喷嘴4沿着与图1表面垂直的方向排列。在本实施方式中，作为一例，320个喷嘴4分别以150dpi的间隔设置。各喷嘴4例如通过蚀刻加工或冲压加工形成。

喷嘴4由锥形部4a和直线部4b构成。锥形部4a与作为个别液室的压力发生室6连通，直线部4b与喷嘴板1的外侧连通。

锥形部4a是具有锥面的部分。通过该锥面，锥形部4a的直径向图中的上方缩小。直线部4b是其直径保持不变的部分。

流路板2由在厚度方向上层叠的多片(此处为2片)的板状部件2A、2B构成。板状部件2A、2B由金属材料、例如SUS材料形成。

流路板2在喷嘴4的排列方向上以规定间隔设置多个压力发生室6、流体阻力部7及引导流路部8(参见图3)。各压力发生室6与对应的喷嘴4连通，各流体阻力部7与对应的压力发生室6连通。各引导流路部8与对应的流体阻力部7连通。

通过蚀刻加工或冲压加工在各板状部件2A、2B上形成与压力发生室6、流体阻力部7及引导流路部8对应的多个贯通孔，从而在流路板2上形成多个压力发生室6、流体阻力部7及引导流路部8。不过，由仅设置在板状部件2A上的贯通孔形成多个流体阻力部7。在板状部件2a、2B的厚度方向上，未进行孔加工的部分层叠并形成图2所示的隔壁部2a。

框架部件20例如由SUS材料构成。通过切削加工SUS材料，形成共通液室10和与共通液室10连通的供给口19(参见图3)。共通液室10与多个引导流路部8连通。如图3所示，与作为其他墨水流路(液体流路)即引导流路部8和压力发生室6相比，流体阻力部7形成得较窄。

振动板部件3构成流路板2的压力发生室6的壁面的一部分。振动板部件3具有由第一层3A、第二层3B构成的二层结构。振动板部件3也可以是一层结构、三层结构以上。在第一层3A的流路板2一方，构成压力发生室6的壁面的一部分的部分，构成可变形的振动区域(振动板)30。在第一层3A上形成使共通液室10与引导流路部8连通的开口部9。

振动板部件3由镍(Ni)的金属板形成，使用以电子成形法(电铸)制造的部件。不过不限于此，也可以由其它金属部件或树脂和金属的多层部件形成振动板部件3。

墨水作为液体，从共通液室10通过开口部9被导入引导流路部8，从引导流路部8经由流体阻力部7供给到压力发生室6。另外，也可以在开口部9设置过滤器。

压电致动器11配置在振动板部件3的与压力发生室6相反的一方。该压电致动器11通过用粘合剂将压电部件12粘接到基座部件13上构成。压电部件12形成为梳齿状，所需数量的柱状压电元件12A、12B在喷嘴排列方向上以规定间隔配置。该梳齿状的压电部件12通过半切割切片对粘接在基座部件13上的压电用部件进行沟槽加工而形成。

压电元件12A、12B使用相同的部件。但是，压电元件12A(驱动部)上施加驱动波形进行驱动，而压电元件12B(非驱动部)上则未施加驱动波形，仅作为支柱使用。把压电元件12A粘接到凸部30a上。凸部30a是形成在振动区域30中的岛状厚壁部。压电元件12B粘接在振动板部件3的厚部即凸部30b上。

压电部件12通过交替层叠压电层12C和内部电极12D而形成。压电层12C是一层厚度为10～50μm的锆钛酸铅(PZT)。内部电极12D是一层厚度为几μm的银钯(AgPd)。内部电极12D被拉出到压电部件12的压力室长度方向的两端面，连接到作为端面电极(外部电极)的单个电极16和共通电极17。

单个电极16是设置在压电部件12的外侧端面上的电极通过半切割的切片加工分割而被分割为多个单个电极。设置在压电部件12的外侧端面上的电极通过切口等的加工其长度预先受到限制。共通电极17没有以切片加工分割，而是以这种方式导通。

FPC15作为柔性配线部件，通过焊锡接合连接到单个电极16。共通电极17通过设置在压电部件12上的电极层(设置为绕到压电部件12的端部)粘接在FPC15的Gnd电极上。FPC15上安装驱动IC。通过该驱动IC控制对压电元件12A施加的电压。

如此构成的液体喷头100通过根据记录信号向压电元件12A施加驱动波形(10～50V的脉冲电压)，压电元件12A产生层叠方向的位移。通过压电元件12A的位移，经由振动板部件3对压力发生室6内的墨水施压。这样，压力发生室6内的墨水压力上升，从喷嘴4喷出墨水滴。

之后，随着墨水滴喷射结束，压力发生室6内的墨水压力降低。然后，通过墨水流动的惯性和驱动脉冲放电过程中压电元件12A的位移，压力发生室6内的墨水中产生负压，向墨水填充(墨水再填充)行程转移。此时，由外部墨水罐供给的墨水流入共通液室10，从共通液室10开始，经过开口部9，通过引导流路部8和流体阻力部7，向压力发生室6内供给墨水。

流体阻力部7具有产生排出压力发生室6内墨水所需要的压力、墨水排出后压力发生室6内残留墨水的压力变动衰减的效果。另一方面，表面张力对墨水填充(墨水再填充)产生阻力。不过，通过适当选择流体阻力部7的构成，可以在压力产生、残留压力变动衰减以及墨水再填充时间之间取得平衡。

在上述液体喷头100中，当对压电元件12A施加驱动波形，使压电元件12A发生位移时，在压力发生室6内产生上述驱动波形周期的压力波(以下称为驱动压力波)。驱动压力波经由流体阻力部7和引导流路部8传播到共通液室10。当驱动压力波的周期接近由共通液室内的墨水的顺应性和惯量决定的共通液室10内的墨水的压力波的共振周期时，在共通液室10中发生共振，共通液室10内的共振周期的压力波(以下称为共振压力波)的振幅变大。在以一定间隔在纸张上形成横线等、多个压力发生室6中以与共通液室10内的墨水压力波共振周期相近的周期的驱动波形驱动压电元件12A的情况下，共通液室10内共振压力发生重叠。其结果，共振压力波的振幅进一步变大。该共通液室10内的共振压力波经由引导流路部8及流体阻力部7传播到压力发生室6，可能造成压力发生室6的压力变动变大。其结果，喷嘴的液滴喷射速度产生变动，可能使液滴在纸张等介质上的滴落位置不均。而且，喷射的液滴体积变大或变小，液滴滴落到纸张等介质上的滴落面积不均等。其结果是可能导致打印质量降低。

因此，也可以考虑不以接近共通液室的共振频率的驱动频率驱动压电元件12A，从而不产生上述共振压力波。但是，由于压电元件12A不能以接近共通液室的共振频率的驱动频率进行驱动，所以有时无法得到所要的图像。

上述共振压力波所引起压力发生室6压力变动变大的原因是，压力发生室6中产生的形成在喷嘴上的弯月液面的固有振动周期的压力波与上述共振压力波及驱动压力波彼此加强，造成压力发生室6的压力变动增大，滴落位置的不均一性和滴落面积的不均一性增加，打印质量恶化到无法接受的水平。上述弯月液面的固有振动周期的压力波如下产生。墨水喷出之后喷嘴的弯月液面向压力发生室6一方后退，而后因自由振动而衰减，位于喷嘴内的规定位置。正是由于该弯月液面的自由振动，压力发生室6中产生了弯月液面的固有振动周期的压力波。而后，当该弯月液面的固有振动的周期接近上述共振压力波的周期、上述共振压力波的周期的1/2倍及1/4倍中任意一个周期时，弯月液面的固有振动周期的压力波与共振压力波及驱动频率互相作用而增强，压力发生室6的压力变动增大，打印质量下降。

对此，本实施方式中弯月液面的固有振动周期不同于共通液室10的共振周期、共振周期的1/2倍周期和1/4倍周期中的任一种周期。由此，在以接近共通液室的共振频率的驱动频率进行驱动时，弯月液面固有振动周期的压力波与共振压力波及驱动压力波相互作用受到抑制，从而压力发生室的压力变动也受到抑制。为此，可以将纸张等介质上的液滴的滴落位置不均一性、滴落面积不均一性抑制道容许水平，并将打印质量控制在容许水平。

根据压力发生室6的形状、共通液室的形状、墨水的密度、墨水的音速、表面张力，可以用计算式求出上述弯月液面的固有振动周期和共通液室10的共振周期。弯月液面的固有振动周期取决于形成在喷嘴4上的弯月液面的顺应性(Cm)、压力发生室6、流体阻力部7以及喷嘴4的墨水的惯量(Lp、Lr、Lt、Ls)。当设弯月液面的固有振动的周期为Tmr时，可以通过下式(1)求出弯月液面的固有振动周期Tmr。

Tmr＝2pi×√{(Lp+Lr+Lt+Ls)×Cm} (1)

其中，

Lp＝(6/5)×ρ×(lp/sp)

Lr＝(6/5)×ρ×(lr/sr)

Lt＝4×ρ×lt/(pi×dt×ds)×1.45

Ls＝4×ρ×ls/(pi×ds2)×1.45

Cm＝pi×ds4/(128×γ)

ρ:墨水的密度[kg/m³]

lp:在墨水从流体阻力部7流向压力发生室6的流动方向上(图1的箭头D2)压力发生室6的长度[m](参见图1)

sp:压力发生室6的与墨水流动方向(图1的箭头D2)垂直的截面积[m²](参见图2)

lr:在墨水流动方向上(图1的箭头D1)流体阻力部7的长度[m](参见图1)

sr:流体阻力部7的与墨水流动方向(图1的箭头D1)垂直的截面积[m²]

lt:喷嘴的锥形部4a的长度[m](参见图1)

ls:喷嘴的直形部4b的长度[m](参见图1)

dt:喷嘴的锥形部4a的最大直径[m](参见图1)

ds:喷嘴的直形部4b的直径[m](参见图1)

γ:墨水的表面张力[N/m]

当喷嘴仅由直线部分构成时，喷嘴的锥形部4a的长度lt为0，喷嘴的锥形部4a的惯量Lt为0。而当喷嘴仅由锥形部构成时，喷嘴的直线部4b的长度ls为0，喷嘴的直线部4b的惯量Ls为0。

共通液室10的共振周期取决于共通液室内的墨水的顺应性Ck和惯量Lk。因此，当设共通液室10的共振周期为Tk时，共通液室的共振周期Tk可以用下式(2)求出。

Tk＝2pi×√(Lk×Ck) (2)

Lk＝6/5×ρ×(lk/sk)

Ck＝lk×sk/(ρ×c2)

ρ:墨水的密度[kg/m³]

c:墨水的声速[m/s]

lk:共通液室10的压力发生室6的排列方向的长度[m](参见图3)

sk:与共通液室10的压力发生室6的排列方向垂直的截面积[m²]

这样，弯月液面的固有振动周期Tmr和共通液室10的共振周期Tk取决于液体喷头100的形状和墨水的性质。因此，根据液体喷头100的形状，可以使弯月液面的固有振动周期均不同于共通液室的共振周期、共振周期的1/2倍周期及1/4倍周期中的任意一个周期。

接下来说明本发明人的验证试验。

验证试验准备了多个液体喷头，这些液体喷头的弯月液面的固有振动周期Tmr与共通液室10的共振周期Tk之比(Tmr/Tk)彼此不同。然后，对所有压电元件12A施加与共通液室10内墨水压力波的共振周期相同的周期的驱动波形，以规定周期从喷嘴的所有通道喷射液滴，打印在纸张上由多个横线图像形成的测试图像。然后，通过目视确认该测试图像是否存在滴落位置不均以及滴落面积不均。测试图像中未发现滴落位置不均及滴落面积不均时判断为"〇"，发现滴落位置不均及滴落面积不均的其中至少一方但尚处于容许范围内的情况下，判断为"△"，滴落位置不均及滴落面积不均的其中至少一方且超过容许范围的情况下判断为"×"。验证试验的结果如下表1所示。

表1

如上述表1所示，当弯月液面的固有振动周期Tmr与共通液室10的共振周期相同(Tmr/Tk)＝1，弯月液面的固有振动周期Tmr为共通液室10的共振周期的1/2倍(Tmr/Tk)＝0.5，以及弯月液面的固有振动周期Tmr为共通液室10的共振周期的1/4倍(Tmr/Tk)＝0.25时，滴落位置、滴落面积不均十分明显，打印质量超过容许范围，被判断为"×"。

根据表1，如果至少满足(Tmr/Tk)≤0.22、0.28≤(Tmr/Tk)≤0.45、0.55≤(Tmr/Tk)≤0.9、1.1≤(Tmr/Tk)中的任意一个条件，就可以抑制滴落位置、滴落面积的不均，将打印品质控制在容许范围内。

而如果满足(Tmr/Tk)≤0.20、0.3≤(Tmr/Tk)≤0.4、0.6≤(Tmr/Tk)≤0.8、1.2≤(Tmr/Tk)中的任意一个条件，可以抑制滴落位置、滴落面积的不均，获得良好的打印质量。

从上述验证试验可知，即使以共通液室10的共振周期驱动所有的压电元件12A，只要弯月液面的固有振动周期Tmr不同于共通液室10的共振周期Tk、1/2共振周期Tk及1/4共振周期Tk中任意一个周期，就可以抑制滴落位置、滴落面积的不均，获得质量达到可接受水平的图像。

也就是说，只有上述共振压力波(由共通液室10的共振产生的压力波)的压力发生室6内的压力变动，并不会引起产生滴落位置不均和滴落面积不均达到容许水平以下的液滴喷射速度的变动，而是由于与弯月液面的固有振动周期的压力波互相加强，引发了滴落位置不均和滴落面积不均达到容许水平以下的液滴的喷射速度的变动。因此，通过使弯月液面的固有振动周期Tmr不同于共通液室10的共振周期Tk、12Tk及(1/4)Tk中的任意一个周期，可以不受驱动频率的制约，获得良好的打印质量。

接下来参见图4和图5，说明可以采用本实施方式涉及的液体喷头100的液体喷射装置。

图4是本实施方式涉及的液体喷出装置的要部平面图，图5是本实施方式的液体喷出装置的要部侧视图。

该液体喷射装置是串行方式装置，通过主扫描移动机构593，使滑架503在主扫描方向上来回移动。主扫描移动机构593包括导向部件501、主扫描电机505以及同步带508等。导向部件501架设在设置于装置长度方向两侧的侧板591A、591B上，可移动地保持滑架503。滑架503通过主扫描电机505，经由架设在驱动轮506和从动轮507之间的同步带508，在装置长度方向即主扫描方向上来回移动。

在滑架503上设置搭载液体喷头100的液体喷射单元540。液体喷射单元540的液体喷头100排出黄色(Y)、青色(C)、红色(M)、黑色(K)等各种颜色的液体。液体喷头100在与主扫描方向正交的副扫描方向上配置由多个喷嘴构成的喷嘴列，安装为朝向下方喷射。通过向液体喷头100供给蓄存在液体喷头100外部的液体的供给机构594，液体被供给到液体喷头100内。

供给机构594由用来安装液体卡盒的填充部即卡盒托架、包括输液泵的送液单元等构成。液体卡盒可装卸地安装地卡盒托架上。液体通过液体输送单元，从液体卡盒经由导管556，被输送到与液体喷头100的供给口19连接的喷头箱。

液体喷射装置包括用于输送纸张510的输送机构595。输送机构595由作为输送装置的输送带512、用于驱动输送带512的副扫描电机516等构成。输送带512吸附纸张510，在与液体喷头100对置的位置上输送。输送带512为环形带，架设在输送辊513和张力辊514之间。通过静电吸附或空气吸引等将纸张510吸附在输送带512上。输送带512通过副扫描电机516经由同步带517和同步轮518驱动输送辊513旋转，在副扫描方向上圆环移动。

滑架503的主扫描方向一方设有在输送带512一方进行液体喷头100的维持恢复的维持恢复机构520。维持恢复机构520由例如对液体喷头100的喷嘴面(形成有喷嘴的面)进行压盖的压盖部件521、擦拭喷嘴面的刮片部件522等构成。

主扫描移动机构593、供给机构594、维持恢复机构520及输送机构595安装在由侧板591A、591B及背板591C等构成的框体上。在如此构成的液体喷射装置中，纸张510被送到输送带512上受到吸引，通过输送带512的环形移动，纸张510在副扫描方向上受到输送。然后，一边使滑架503在主扫描方向上移动，一边按照图像信号驱动液体喷头100，从而朝停止的纸张510喷射液体，形成图像。这样，液体喷射装置由于具备本实施方式的液体喷头100，因而能够稳定地形成高画质图像。

以下参见图6说明另一例液体喷射单元540。

图6是该单元要部平面图。

该液体喷射单元540包括构成上述液体喷射装置的部件中以侧板591A、591B以及背板591C构成的壳体部分、主扫描移动机构593、滑架503以及液体喷头100。也可以构成进一步在该液体喷射单元540的例如侧板591B上安装上述维持恢复机构520及供给机构594中至少一个机构的液体喷射单元540。

本实施方式的"液体喷头"是指具有从喷嘴喷射或喷射液体的功能部件。喷射的液体只要具有能够从喷头喷射的粘度或表面张力即可，没有特别的限制，但优选在常温、常压下或通过加热、冷却，粘度达到30[MPa·s]以下的液体。更具体地说，是含水或有机溶剂等溶剂、染料或颜料等着色剂、聚合物、合成树脂、界面活性剂等功能性赋予材料、DNA、氨基酸或蛋白、钙等生物相容性材料、天然染料等可食品费用等的水溶液、悬浊液、乳浊液等。可以用于举例来说喷墨用墨水、表面处理液、电子元件或发光元件的构成要素或电子电路光刻胶图案的形成用液、三维造型用材料液等用途。喷射液体的能量发生源包括使用压电驱动器(层叠型压电元件及薄膜型压电元件)、使用发热电阻体等电热转换元件的热驱动器、由振动板和对置电极构成的静电驱动器等的装置。

"液体喷射单元"是将功能部件和机构与液体喷头一体形成的部件，是与液体喷射相关的部件的集合体。例如，"液体喷射单元"包括将供给循环机构、滑架、维持恢复机构、主扫描移动机构的构成中的至少一个机构与液体喷头组合而成的部件等。在此，一体形成是指，比如液体喷头和功能部件、机构通过紧固、粘接、卡合等相互固定，一方相对于另一方可移动地受到保持。液体喷头、功能部件、机构也可以构成为能够互相装卸。

例如，可以把液体喷头和供给循环机构一体形成的装置作为液体喷射单元。还有通过管道等相互连接将液体喷头和供给循环机构一体形成的装置。在此，也可以在这些液体喷射单元的供给循环机构和液体喷头之间增加包括过滤器的单元。还有把液体喷头和滑架一体形成的结构作为液体喷射单元。再有，作为液体喷射单元，把液体喷头可移动地保持在构成扫描移动机构的一部分的导向部件上，使液体喷头和扫描移动机构成为一体，或者在安装有液体喷头的滑架上固定作为维持恢复机构的一部分的盖部件，从而把液体喷头、托架以及维持恢复机构一体形成。还有在安装了供给循环机构或流路部件的液体喷头上连接管道而将液体喷头和供给机构一体形成，作为液体喷射单元。液体储存源的液体通过该管道供给到液体喷头。主扫描移动机构也包括引导部件单体。供给机构也包括管道单体、装填部单体。

"液体喷射装置"是具备液体喷头或液体喷射单元，驱动液体喷头液体喷射装置。液体喷射装置不仅包括能够向可附着液体的物体液体喷射装置，还包括向气体或液体中液体喷射装置。该"液体喷射装置"可以包括提供、输送、排出可附着液体的物体的相关装置，还可以包括预处理装置、后处理装置等。

举例来说，作为"液体喷射装置"，有喷射墨水而在纸张上形成图像的装置，即图像形成装置，还有为了形成立体造型物(三维造型物)，向将粉体形成为层状的粉体层喷射造型液的立体造型装置(三维造型装置)。"液体喷射装置"不限于通过所喷射的液体使文字、图形等有意义的图像可视化的装置，也包括例如，形成其自身没有意义的图案等的装置、形成三维像的装置。

上述"可附着液体的物体"是指，液体至少能够暂时附着的物体，附着后固定的物体、附着并渗透的物体等。举例来说是纸张、记录纸、记录纸张、薄膜、布等被记录介质、电子基板、压电元件等电子零件、粉体层(粉末层)、脏器模型、检查用单元等介质，只要没有特别限定，包括附着有液体的所有物体。上述"可附着液体的物体"的材质是纸、线、纤维、布帛、皮革、金属、塑料、玻璃、木材、陶瓷等能够暂时附着液体的材料即可。

"液体"只要具有能够从喷头排出的粘度或表面张力即可，没有特别的限制，优选在常温、常压下或通过加热、冷却使粘度为30[MPa·s]以下的液体。更具体地说，是含水或有机溶剂等溶剂、染料或颜料等着色剂、聚合物、合成树脂、界面活性剂等功能性赋予材料、DNA、氨基酸或蛋白、钙等生物相容性材料、天然染料等可食品费用等的水溶液、悬浊液、乳浊液等。它们可以用于例如喷墨用油墨、表面处理液、电子元件或发光元件的构成要素或电子电路光刻胶图案的形成用液、三维造型用材料液等用途。

上述"液体喷射装置"虽然是液体喷头和可附着液体的物体相对移动的装置，但并不局限于此。举例来说，包括使液体喷头移动的串列方式装置、不使液体喷头移动的直线方式装置等。作为"液体喷射装置"，还有以对纸张表面进行改性等为目的，将处理液排射到纸张上，用以在纸张表面涂布处理液的处理液涂布装置。还有通过喷嘴喷射原材料被分散在溶液中的组成液，制造原材料微粒子喷射造粒装置等。本文中图像形成、记录、印字、压印、打印、造型等均为同义词。

以上说明的只是一个例子，以下的每一中方式都起到特有的效果。

<方式1>

液体喷头100从共通液室10经由流体阻力部7向分别与多个喷嘴4连通的压力发生室6等个别液室供给墨水等液体，驱动压电致动器11等致动器，从喷嘴4喷射个别液室内的液体，其中，弯月液面的固有振动周期作为从共通液室10向个别液室供给液体的液体供给周期，其不同于共通液室10的共振周期、共通液室10的共振周期的1/2周期、以及共通液室10的共振周期的1/4周期中任意一个周期。

对致动器施加驱动波形，驱动致动器后，在个别液室内产生驱动波形周期的压力波(以下称为驱动压力波)。该驱动压力波经由流体阻力部传播到共通液室。当该驱动压力波的周期接近共通液室的共振周期时会产生共振，共通液室内的压力波增大。该压力波(以下称为共振压力波)增大后通过流体阻力部传播到个别液室，喷嘴喷射液滴的喷射速度发生偏差。为了抑制喷嘴液滴喷射速度的偏差，虽然可以考虑不使用与共通液室的共振周期接近的周期的驱动波形，以避免产生共振压力波，但是由于受到驱动频率制约，有可能得不到所要的图像。

本发明人等通过上述验证实验发现，即使以与共通液室的共振周期相同的周期的驱动波形驱动致动器，产生上述共振压力波，也可以根据弯月液面固有振动的周期，将由喷嘴的液滴喷射速度偏差所引起的滴落位置偏差和滴落面积不均抑制在容许水平以下，将图像质量控制在容许水平。具体而言，当弯月液面的固有振动周期不同于共液室的共振周期、共振周期的1/2倍周期或共振周期的1/4倍周期中任意一个周期时，可以将滴落位置偏差和滴落面积不均抑制在容许水平以下，将图像质量控制在容许水平。

液体排出出后，喷嘴的弯月液面退回个别液室一方，而后，由于自由振动而衰减，返回初始位置。通过该弯月液面的自由振动，个别液室中产生弯月液面的固有振动周期的压力波。当该弯月液面的固有振动周期为共通液室的共振周期、共振周期的1/2倍周期或共振周期的1/4倍周期时，由弯月液面的自由振动所产生的压力波与个别液室传播的共振压力波互相加强，个别液室的压力变动增大。其结果，喷嘴的液滴喷射速度不均变大，滴落位置和滴落面积超出容许范围，图像质量变成容许水平以下。

另一方面，在使弯月液面的固有振动周期不同于共通液室的共振周期、共通液室的共振周期的1/2周期、以及共通液室的共振周期的1/4周期中任意一个周期的情况下，个别液室中弯月液面的自由振动所产生的压力波与传播到个别液室的共振压力波的彼此加强受到抑制，从而可以将滴落位置偏差和滴落面积不均抑制在容许水平以下，将图像质量控制在容许水平。

根据这样的验证试验的结果，在方式1中，喷嘴中形成的弯月液面的固有振动周期不同于上述共通液室的共振周期、上述共通液室的共振周期的1/2周期、以及上述共通液室的共振周期的1/4周期中任意一个周期。这样就可以在不受驱动致动器的驱动频率制约的情况下，抑制由喷嘴的液滴喷射速度偏差所引起的图像质量降低，即使是与共通液室的共振周期接近的周期的驱动波形也可以用来驱动致动器。

<方式2>

在方式1中，弯月液面的固有振动周期Tmr由下式(1)求出，共通液室的共振周期Tk由下式(2)求出，

Tmr＝2π×√{(Lp+Lr+Lt+Ls)×Cm} (1)

Tk＝2π×√(Lk×Ck) (2)

其中，Lp＝(6/5)×ρ×lp/sp，lr＝(6/5)×ρ×lr/sr，Lt＝4×ρ×lt/(π×dt×ds)×1.45，Ls＝4×ρ×ls/(π×ds²)×1.45，Cm＝π×ds⁴/(128×γ)，Lk＝6/5×ρ×lk/sk，Ck＝lk×sk/(ρ×c2)，ρ:所述液体的密度，c:所述墨水的声速，lp:在液体从所述流路阻力部流向所述个别液室的流动方向上所述个别液室的长度，sp:所述个别液室的与所述液体流动方向垂直的截面积，lr:在所述液体流动方向上所述流体阻力部的长度，sr:所述流体阻力部的与所述液体流动方向垂直的截面积，lt:所述喷嘴锥形部的长度，ls:所述喷嘴直线部的长度，dt:所述喷嘴的锥形部的最大直径，ds:所述喷嘴直线部的直径，γ:所述液体的表面张力，lk:所述共通液室在所述个别液室排列方向上的长度，sk:所述共通液室的与所述个别液室排列方向垂直的截面积。

由此，根据压力发生室6等个别液室的形状、喷嘴的形状以及共通液室的形状，使弯月液面的固有振动周期不同于共通液室10的共振周期、共通液室10的共振周期的1/2周期、及共通液室10的共振周期的1/4周期中任意一个周期。

<方式3>

在方式1或2中，当设弯月液面的固有振动周期为Tmr、所述共通液室的共振频率为Tk时，满足Tmr/Tk≤0.22、0.28≤Tmr/Tk≤0.45、0.55≤Tmr/Tk≤0.9及1.1≤Tmr/Tk中的任意一个条件。

由此，如在验证试验中说明的那样，可以将滴落位置、滴落面积的不均抑制在容许水平。

<方式4>

在方式3中，满足Tmr/Tk≤0.2、0.3≤Tmr/Tk≤0.4、0.6≤Tmr/Tk≤0.8和1.2≤Tmr/Tk中任意一个条件。

由此，如在验证试验中说明的那样，能够良好地抑制滴落位置、滴落面积的不均所引起的图像质量下降，获得优质的图像。

<方式5>

一种液体喷射单元，其中具备方式1～4所述的任意一种液体喷头。

这样，如在实施方式中所说明的那样，即使压电致动器11等致动器的驱动而产生的驱动压力波的周期与共通液室10的共振周期相同，也能够抑制滴落位置、滴落面积的不均所引起的图像质量下降。由此，可以不受驱动致动器的驱动频率制约地获得优质的图像。

<方式6>

一种液体喷射装置，其中具备方式1～4所述的任意一种液体喷头。

附图标记说明

1:喷嘴板

2:流路板

2A:板状部件

2B:板状部件

2A:隔壁部

3:振动板部件

3A:第一层

3B:第二层

4:喷嘴

4a:锥形部

4b:直线部

6:压力发生室

7:流体阻力部

8:导向流路部

9:开口部

10:共通液室

11:压电驱动器

12:压电部件

12A:压电元件(驱动部)

12B:压电元件(非驱动部)

12C:压电层

12D:内部电极

13:底座部件

15:FPC

16:个别电极

17:共通电极

19:供给口

20:框架部件

30:振动区域

30a，30b:凸部

100:液体喷头

501:导向部件

503:滑架

505:主扫描电机

506:驱动轮

507:从动轮

508:同步带

510:纸张

512:输送带

513:输送辊

514:张力辊

516:副扫描电机

517:同步带

518:同步轮

520:维持恢复机构

521:盖部件

522:刮片部件

540:液体排出机构

556:管道

591A，591B:侧板

591C:背板

593:主扫描移动机构

594:供给机构

595:输送机构

D1:流体阻力部内的墨水流动方向

D2:压力发生室内的墨水流动方向

Tk:共通液室的共振周期

Tmr:弯月液面的固有振动周期

Claims

1.一种液体喷头，该液体喷头从共通液室经由流体阻力部向分别与多个喷嘴连通的个别液室供给液体，驱动致动器，从所述喷嘴喷射所述个别液室内的液体，其特征在于，

在所述喷嘴上形成的弯月液面的固有振动周期不同于所述共通液室的共振周期、所述共通液室的共振周期的1/2周期、以及所述共通液室的共振周期的1/4周期中任意一个周期。

2.根据权利要求1所述的液体喷头，其特征在于，所述弯月液面的固有振动周期Tmr由下式(1)求出，所述共通液室的共振周期Tk由下式(2)求出,

Tmr＝2π×√{(Lp+Lr+Lt+Ls)×Cm} (1)

Tk＝2π×√(Lk×Ck) (2)

其中，Lp＝(6/5)×ρ×lp/sp，lr＝(6/5)×ρ×lr/sr，Lt＝4×ρ×

lt/(π×dt×ds)×1.45，Ls＝4×ρ×ls/(π×ds²)×1.45，Cm＝π×

ds⁴/(128×γ)，Lk＝6/5×ρ×lk/sk，Ck＝lk×sk/(ρ×c2)，ρ:所述液

体的密度，c:所述墨水的声速，lp:在液体从所述流路阻力部流向所述个别液室的流动方向上所述个别液室的长度，sp:所述个别液室的与所述液体流动方向垂直的截面积，lr:在所述液体流动方向上所述流体阻力部的长度，sr:所述流体阻力部的与所述液体流动方向垂直的截面积，lt:所述喷嘴锥形部的长度，ls:所述喷嘴直线部的长度，dt:所述喷嘴的锥形部的最大直径，ds:所述喷嘴直线部的直径，γ:所述液体的表面张力，lk:所述共通液室在所述个别液室排列方向上的长度，sk:所述共通液室的与所述个别液室排列方向垂直的截面积。

3.根据权利要求1所述的液体喷头，其特征在于，当设所述弯月液面的固有振动周期为Tmr、所述共通液室的共振频率为Tk时，满足Tmr/Tk≤0.22、0.28≤Tmr/Tk≤0.45、0.55≤Tmr/Tk≤0.9以及1.1≤Tmr/Tk中的任意一个条件。

4.根据权利要求3所述的液体喷头，其特征在于，满足Tmr/Tk≤0.2、0.3≤Tmr/Tk≤0.4、0.6≤Tmr/Tk≤0.8和1.2≤Tmr/Tk中任意一个条件。

5.一种液体喷射单元，其特征在于，具备权利要求1所述的液体喷头。

6.一种液体喷射装置，其特征在于，具备权利要求1所述的液体喷头。