專利名稱：液體噴射方法及液體噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于向諸如記錄之用的紙張等記錄介質(zhì)，噴射諸如墨水等液滴的液體噴射方法和液體噴頭。特別地，本發(fā)明涉及用于以特別高的頻率噴射特別小的液滴的液體噴射方法，以及還涉及液體噴頭，即包含多個高密度排布的液體通路以實現(xiàn)高分辨率的記錄頭。
在各種液體噴射方法中有所謂氣泡噴射型液體噴射方法。根據(jù)這些方法，在液體中快速生成氣泡，并由生成的氣泡所產(chǎn)生的壓力用來從液體噴嘴噴射液滴。這些方法液體噴射響應(yīng)高，因而很適于高速記錄和高密度記錄。
在噴泡型液體噴射方法中液體噴射方法允許在熱產(chǎn)生部件上所產(chǎn)生氣泡以打開噴嘴邊緣的空氣。就這類法來說，已知有日本延遲公開專利申請No10940/1992,10941/1992,10742/1992等。
這些方法具有以下特性。首先，它們能夠增加液體噴射速度，并因而能夠提高可靠性。第二，它們能夠?qū)岙a(chǎn)生部件和噴嘴之間出現(xiàn)的基本上整個的液體進(jìn)行噴射，因而能夠使每次噴射的液體量均勻。
由于記錄技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)已需要記錄很高質(zhì)量的圖象，即在記錄介質(zhì)上以很高的密度(例如600點/25.4mm或更高)沉積極小體積(例如1.5×10-10m3)的液滴。為了記錄這種高精度的圖象，噴嘴和通向噴嘴的液體通路必須以高密度排布。例如，為了實現(xiàn)上述600點/25.4mm的記錄密度，噴嘴必須以300點/25.4mm的密度整齊排列成平行的兩行，一行中的單元在行的方向上對另一行移位半個間距。
使用較細(xì)的液滴記錄圖象增加了要噴射的液滴數(shù)，這反過來又降低了記錄速度。為了防止這一記錄速度的降低，必須增加液滴從每一噴嘴每時間單位噴射的頻率(以下產(chǎn)物“噴射頻率”)。例如，在上述結(jié)構(gòu)的情形下，噴射頻率必須至少為7KHz。
而且，為了通過上述那樣小的體積的液滴記錄高質(zhì)量的圖象，必須改進(jìn)液滴噴射的可靠性。
如上所述，有允許氣泡與空氣相連的氣泡噴射型液體噴射方法。例如，例如日本延遲公開專利申請No.16365/1993透露了關(guān)于液滴在噴射時的狀態(tài)的技術(shù)，以及允許氣泡與空氣連接的條件。
當(dāng)允許氣泡與空氣連接的氣泡噴射型液體噴射方法用于噴射體積為1.5×10-10m3的很小的液滴的噴墨頭時，確認(rèn)在記錄操作期間，液滴突然不能從某些原來液滴能夠正常從其噴射的噴嘴被噴射。這種現(xiàn)象不同于發(fā)生在液體噴頭之前的噴射失敗。即，記錄液體在噴墨與空氣連接的時間與再填充結(jié)束的時間之間突然阻塞噴嘴。因而，直到使用成象裝置的主部件的恢復(fù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行恢復(fù)操作之前，記錄液體不能從被阻塞的噴嘴被噴射出。
圖5是描述了上述現(xiàn)象的液體噴嘴、及通向噴嘴的液體通路的截面。從圖5明顯可見，在氣泡與空氣連接且記錄液體501的液滴被噴射之后，噴嘴立即被記錄液501阻塞。在這一時間點之后，在墨液供給通路中還保留有記錄液體501。然而，沒有記錄液體與電熱換能器1相鄰，因為這是剛剛在液體噴射之后。換言之，只有空氣502與電熱換能器1相鄰。在這種狀態(tài)，即使電脈沖施加到電熱換能器1，記錄液501的液滴也不能被噴射，因為在電熱換能器1附近沒有記錄液。因而無法疏通噴嘴4。
而且，在本發(fā)明研制期間，當(dāng)其中以高密度配置了大量液體通路的上述類型的噴頭玻以高頻驅(qū)動時，必須注意氣泡與空氣連接之后其彎月面的狀態(tài)，特別是連接之后的彎月面的狀態(tài)如何不同于連接之前的彎月面的狀態(tài)。這樣，本發(fā)明的目的在于提供一種可靠的液體噴射方法，這就是不會突然不能噴射液體的液體噴射方法，即能夠使用氣泡噴射型液體噴頭形成高速記錄的液體噴射方法，特別是其中用于以高頻噴射極小液滴的噴嘴以高密度配置的所謂側(cè)噴射器型液體噴頭，一個對一個地直接面對熱產(chǎn)生部件，且其中允許氣泡與空氣連接。
用于實現(xiàn)本發(fā)明上述目標(biāo)的本發(fā)明的要點如下。
根據(jù)本發(fā)明的液體噴射方法使用一種液體噴頭，該噴頭包括能夠產(chǎn)生用于在液體中生成氣泡的足夠量的熱能的多個電熱換能器，一個對一個直接面對電熱換能器配置的多個噴嘴，以及多個液體通路。噴嘴以不小于300/25.4mm的密度整齊排列，并一個對一個連接到液體通路。這一液體噴射方法的特征在于，由電熱換能器產(chǎn)生的熱能生成的氣泡以不小于7kHz的頻率一個個噴射不大于15×10-15m3的體積的液滴，并在它們噴射液體時對空氣開放，同時其內(nèi)部壓力低于大氣壓，并且在于液體噴頭中的液體通路的高度不大于6μm，并且噴嘴頂部和底部開口之間的距離不大于通過噴嘴中心跨越噴嘴最小距離的一半。
根據(jù)本發(fā)明的液體噴頭包含能夠產(chǎn)生用于在液體中生成氣泡的熱能的多個電熱換能器，直接面對電熱換能器一個對一個地配置的多個噴嘴，以及多個液體通路。噴嘴和液體通路以不小于于300/25.4mm的密度排列。驅(qū)動信號以不小于7kHz的頻率施加于電熱換能器。這一液體噴頭的特征在于，氣泡在液體通路中產(chǎn)生并一個個噴射體積不大于15×10-15m3的液滴，在它們噴射液滴時向空氣開放，同時其內(nèi)部壓力低于大氣壓，并在于液體通路的高度不大于6μm，并且噴嘴頂部和底部開口之間的距離不大于通過噴嘴中心跨越噴嘴最小距離的一半。
而且，根據(jù)本發(fā)明的液體噴射方法使用一種液體噴頭，該噴頭包括能夠產(chǎn)生用于在液體中生成氣泡的足夠量熱能的多個電熱換能器，一個對一個直接面對電熱換能器配置的多個噴嘴，以及多個液體通路。噴嘴以不小于300/25.4mm的密度整齊排列，并一個對一個連接到液體通路。由電熱換能器產(chǎn)生的熱能生成的氣泡以不小于7kHz的頻率一個個噴射體積不大于15×10-15m3的液滴。這一液體噴射方法的特征在于，它包含一種過程，其中在氣泡向空氣開放后保留在噴嘴內(nèi)的液體保持與液體通路中從噴嘴縮回的液體的連接，并包含一個過程，其中保留在噴嘴中的液體與液體通路中的液體結(jié)合在一起，并重新填充噴嘴。
使用上述的結(jié)構(gòu)，其中氣泡對空氣開放的側(cè)噴射器型液體噴頭中的噴嘴不會被記錄液阻塞。于是，可靠地防止了記錄期間歸因于某些噴嘴突然不能噴射的不希望有的白線現(xiàn)象，使得能夠可靠地以高速打印高質(zhì)量圖象。
結(jié)合附圖考慮對本發(fā)明以下優(yōu)選實施例的說明，則本發(fā)明的這些和其它目的、特點和優(yōu)點將變得更為明顯。


圖1(a)是根據(jù)本發(fā)明的液體噴射方法能夠適用的液體噴頭的外部透視圖，并描繪了噴頭的一般結(jié)構(gòu)。圖1(b)是圖1(a)中液體噴頭在線A-A處的截面，并描繪了噴頭的一般結(jié)構(gòu)。
圖2(a)是圖1中的液體噴頭的主要部分，即噴嘴之一和液體通路之一的垂直截面。圖2(b)是圖2(a)中所示液體噴頭的主要部分的頂視圖。
圖3(a)-(g)是根據(jù)本發(fā)明的液體噴射方法可適用的液體噴頭的主要部分的截面，并描繪了噴頭的操作步驟。
圖4是與根據(jù)本發(fā)明的液體噴射方法可適用的液體噴頭相適應(yīng)的液體噴射裝置一例的局部剖開的透視圖，并描繪了其一般結(jié)構(gòu)。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的液體噴頭主要部分的放大截面，并描繪了由本發(fā)明所解決的問題。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的液體噴射記錄頭的截面，并描繪了噴嘴的垂向錐形。
實施例1圖1(a)是根據(jù)本發(fā)明的液體噴射方法能夠適用的液體噴頭的外部透視圖，并描繪了噴頭的一般結(jié)構(gòu)。圖1(b)是圖1(a)中液體噴頭在線A-A處的截面，并描繪了噴頭的一般結(jié)構(gòu)。圖1中，標(biāo)號2表示由Si形成的一基片，其上通過薄膜技術(shù)已經(jīng)形成作為加熱器的電熱元件及噴嘴。稍后將詳細(xì)說明電熱元件和噴嘴。如圖1(a)所示，在這元件基片2上，多個噴嘴4排列成平行的兩行，使得一行中的噴嘴4對另一行中的噴嘴4在行的方向上錯開半個間距，好象鳥的腳印。使用粘結(jié)劑把元件基片2固定到L形支撐件102的一部分。固定到支撐件102上的還有連接線基片104，其上的連接線壓焊連接到元件基片2上的連接線?？紤]到可加工性支撐件104是由鋁形成的。標(biāo)號103表示一模壓件，支撐件102部分地插入其中以便由模壓件103支撐。模壓件103包括液體供給通路107，通過該通路液體(例如墨液)從液體儲存部分(未示出)向裝在元件基片上的噴嘴提供。而且，模壓件103的功能還作為起到可拆卸向液體噴射裝置整體安裝根據(jù)本發(fā)明的液體噴頭的作用，并可拆卸地把它固定在液體噴射裝置上。稍后將詳細(xì)說明液體噴射裝置。
元件基片2包括貫穿元件基片2的連接通路105，并且經(jīng)過該通路通過模壓件103的液體供給通路107提供的液體提供給噴嘴。連接通路105一個個連接到通向噴嘴的液體通路，并還起到共用液腔的作用。
圖2(a)是圖1中的液體噴頭的主要部分，即噴嘴和液體通路的垂直截面。圖2(b)是圖2(a)中所示液體噴頭的主要部分的頂視圖。
如圖2中所示，根據(jù)本發(fā)明的液體噴頭裝有作為加熱器1的矩形電熱元件，這些元件一個個排布在元件基片2上的預(yù)定位置。在加熱器1之上排布有噴嘴板3。噴嘴板3設(shè)有一個個直接面向加熱器1中心部分的矩形噴嘴4。如圖2(b)中可見，噴嘴4的開口大小是由一標(biāo)號So指示的。標(biāo)號41和42指示噴嘴4的頂和底“面”。本實施例中，頂和底“面”是想象的面通過跨越噴嘴4的頂和底開口延長噴嘴頂和底面所形成的想象的面。
參見圖2(a)，加熱器1和噴嘴板3之間所間隙等于液體通路5的高度Tn，并由液體通路壁6的高度確定。參見圖2(b)，其中液體通路5在箭頭標(biāo)號X所指的方向延長，與液體通路5一個對一個連接的噴嘴4按多個垂直于方向X的平行的行排列。圖1(b)中，多個液體通路5連接到連接通路105，該通路還起到共用液體腔的作用。等于噴嘴想象的頂和底面41和42之間的距離的噴嘴通路3的厚度由一標(biāo)號To表示。
以下將說明使用帶有上述結(jié)構(gòu)的液體噴頭根據(jù)本發(fā)明的液體噴射方法的一實施例。
圖3(a)-(g)是根據(jù)本發(fā)明的液體噴射方法可適用的液體噴頭的主要部分的截面。它們描繪了噴頭的操作步驟。
參見圖3(a)，在正常狀態(tài)下，彎月面11在噴嘴的頂端。這種狀態(tài)下，驅(qū)動電壓施加到加熱器1。希望使用短脈沖驅(qū)動加熱器1，以防止便彎月面被過量的氣泡生長過分地縮回。希望電脈沖施加于加熱器1噴射液體的持續(xù)時間不多于3.5微秒。這是由于以下的原因。如果脈沖持續(xù)時間大于3.5微秒，則氣泡生長過量，這造成液體噴射后彎月面的位置離開噴嘴的距離太遠(yuǎn)。結(jié)果，再填充的時間變得較大，這使液體噴頭不適于高速記錄。能夠使用多脈沖驅(qū)動方法，這就是說，每噴射施加兩個或更多的脈沖的驅(qū)動方法。這種情形下，脈沖的持續(xù)時間，即希望用于記錄液體噴射的主脈沖施加之前所施加的脈沖不大于1.5微秒。希望前導(dǎo)脈沖與主脈沖之間的間隔不大于2.0微秒。如果前導(dǎo)脈沖的持續(xù)時間超過1.5微秒，和/或前導(dǎo)脈沖與主脈沖之間的間隔超過2.0微秒，則氣泡成長變得過分，這反過來引起彎月面縮回較大的距離。彎月面較大的縮回使液體噴頭不能以高頻噴射液體；換言之，這使得本發(fā)明的目的不能實現(xiàn)。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)的適當(dāng)?shù)尿?qū)動電壓值為1.1到1.3倍于液體噴射的閾值電壓Vth。如果驅(qū)動電壓不大于閾值電壓Vth的1.1倍，假設(shè)產(chǎn)生了氣泡并噴射液滴，則液體噴射速度過低，會引起被噴射的液滴離開預(yù)定的路線。而且，在高頻液體噴射變得不穩(wěn)定。反之，如果驅(qū)動電壓不小于閾值電壓Vth的1.3倍，則氣泡長度變得過大，會引起彎月面縮回較大的距離，這反過來延長了再填充的時間，和/或過于增加液體噴射的速度，增加了當(dāng)液滴撞擊記錄介質(zhì)時出現(xiàn)的散開量。這樣，上述驅(qū)動電壓范圍對本發(fā)明是一理想的條件之一。
以下參照圖3(b)，當(dāng)驅(qū)動電壓施加于加熱器1時，引起與加熱器1接觸的液體中氣泡301生長。然后，在氣泡301生長時，氣泡301頂側(cè)上的噴嘴4和液體通路5中的液體從噴嘴4所頂端向上膨脹。在這一過程中，已經(jīng)大于大氣壓的氣泡301的壓力開始降低到大氣壓以下。
以下參照圖3(c)，在氣泡繼續(xù)生長時，氣泡301頂側(cè)上的噴嘴4和液體通路5中的液體從噴嘴4所頂端向上噴射。然而在這階段，氣泡301還沒有與空氣連接，且由于氣泡301的繼續(xù)生長液體通路5中的彎月面保持縮回。在氣泡301與空氣連接的前夕，液體通路5中的記錄液體的前端，借助于液流，靜止在噴嘴4的想象的底面42處，并還與保留在噴嘴4的內(nèi)表面上的記錄液體連接。氣泡301內(nèi)部壓力保持低于大氣壓力，直到氣泡301與空氣連接為止。如果氣泡301與空氣連接同時氣泡301內(nèi)部壓力等于或高于大氣壓，則引起與噴嘴4相鄰的不穩(wěn)定液體在氣泡301與空氣之間連接時噴濺。而且，沒有力作用于把不穩(wěn)定的液體拉回到液體通路，因而不能防止與噴嘴4相鄰的不穩(wěn)定液體噴濺。
以下參照圖3(d)，在氣泡301與空氣連接的同時或剛剛連接之后，從噴嘴4噴射液滴12，并離開噴嘴4的頂部邊緣。在液滴離開噴嘴4的頂部邊緣的瞬間，如果液滴與噴嘴4中的液體分開發(fā)生在圖中噴嘴4的左手側(cè)，則保留在噴嘴內(nèi)表面上的上述記錄液體的主要部分被保留在噴嘴的上述想象的底面42處的記錄液向下拉動，并最后與液體通路5內(nèi)的記錄液結(jié)合在一起，即返回了液體通路5。在氣泡301與空氣之間連接后彎月面11最大限度輕微縮回。這之后，如圖3(e)-(g)所示液滴被噴射。然后，記錄液再填充噴嘴4并穩(wěn)定化。
考慮以上所述過程，只要?dú)馀菖c空氣之間連接之后保留在噴嘴內(nèi)的液體保持與從噴嘴縮回到液體通路的液體的連接，則引起保留在噴嘴內(nèi)的液體與液體通路內(nèi)的液體結(jié)合在一起，并最后再填充噴嘴，即使記錄液體粘附在噴嘴想象的頂面，這一液體也與粘附在噴嘴內(nèi)表面的上述記錄液結(jié)合。換言之，即使粘附在想象的噴嘴頂面的液體向后移動到液體通路5，前面提及的記錄液不能被噴射的現(xiàn)象也不會發(fā)生，即記錄液能夠可靠地噴射。
液體作為液滴12被噴射的體積由用于液體噴射的液體噴頭的噴嘴大小等決定。在本實施例中的液體噴頭的情形下，使液滴12的體積不大于15×10-15m3。
允許氣泡301與空氣可靠地連接的所需條件之一是To+Tn≤加熱器的尺寸。加熱器的尺寸意即Sh1/2，其中Sh代表加熱器加熱表面的大小。如果To+Tn≥Sh1/2，即使氣泡與空氣連接，相對而言(To+Tn)的值越大，對于氣泡和空氣之間的連接起作用的因素就連接中的平衡來說越是負(fù)作用。因而，(To+Tn)與Sh1/2之間適當(dāng)?shù)年P(guān)系成為所需的條件。此外，如果果To+Tn≥Sh1/2，在沒有允許氣泡與空氣連接的情形下記錄液體被噴射。換言之，本發(fā)明的先決條件之一不存在。
以下所述的液體噴頭的結(jié)構(gòu)特性作為本發(fā)明的實施例列出，這些實施例保證了氣泡與空氣連接之后保留在噴嘴中的上述液體保持與從噴嘴向液體通路縮回的上述液體的連接，并且保持與已經(jīng)從噴嘴縮回的液體接觸的這一液體同液體通路內(nèi)的液體結(jié)合。
(1)如果噴嘴的垂直截面成為錐形，則其更為有效，即過頂面中心跨越上述噴嘴想象的頂面的最小距離短于過底面中心跨越上述噴嘴想象的底面的最小距離。
圖6描繪了帶有上述垂直截面的噴嘴的垂直截面。由于噴嘴為錐形，故幾何上對于保留在噴嘴內(nèi)表面的記錄液體更易于保持與液體通路內(nèi)墨水的連接。而且，由于噴嘴想象的底面的尺寸大于噴嘴想象的頂面，故對于記錄液阻塞噴嘴更為困難。
(2)如果噴嘴的水平截面為星形而不是圓形或方形，則其更為有效。換言之，記錄液越是容易保持在噴嘴的內(nèi)表面，上述過程越是容易發(fā)生。這是由于以下的原因。即，如果噴嘴的水平截面為星形，則粘附在噴嘴部分的記錄液越容易保持與噴嘴底部液體的連接，并且，噴嘴在液體噴射時的有效水平尺寸也是由連接相鄰的星形內(nèi)向角的直線所包圍的面積決定。
(3)彎月面的曲率為了使保留在噴嘴內(nèi)表面的液體易于與液體通路內(nèi)的液體連接，希望在液體通路中所形成的彎月面產(chǎn)生的負(fù)壓盡可能地大。為了使彎月面產(chǎn)生較大的負(fù)壓，希望液體通路的高度和截面盡可能地小，只要再填充時間不過于增加即可。
為了加強(qiáng)所希望的實施例(1)-(3)，特別希望使噴嘴的底側(cè)較易于由記錄液浸濕(把噴嘴處理為親水性)。
(4)粘合到液體噴嘴的液體體積為了防止記錄液體阻塞噴嘴，希望執(zhí)行一種控制，使保留在噴嘴頂部的液量，即過多的液量盡可能地小。為了這樣作，重要的是對噴嘴的頂部進(jìn)行處理以賦予其疏水性，于是防止粘附在雜品內(nèi)表面頂部的小片液體彼此結(jié)合并生長。換言之，重要的是使噴嘴內(nèi)表面的頂部盡可能地斥水。而且，實際上親水區(qū)域位于離開噴嘴的斥水的頂部。
以下，從噴嘴板結(jié)構(gòu)的觀點說明決定液體如何從上述液體噴頭噴射的因素。
在記錄液噴射后保留在噴嘴內(nèi)壁上的液體在噴嘴內(nèi)形成彎月面。這時，記錄液的相對壓力P為P=-γ(1/r1-1/r2)r1＜r2→P＜0r1＞r2→P＞0，其中r1代表過彎月面的中心跨越噴嘴內(nèi)形成的彎月面的最小距離的1/2，這從以上可見；r2代表對應(yīng)于彎月面曲率的半徑(在平行于液體通路并包含彎月面中心的平面上的彎月面截面的曲率)；且γ代表距離液體的表面張力。當(dāng)P＞0時噴嘴不大可能被記錄液體阻塞，因為即使記錄液體出現(xiàn)在噴嘴想象的頂面附近，當(dāng)P＞0時這液體拉向噴嘴是較為困難的。
r1的值正比于噴嘴直徑(≈So1/2)，并且r2的值正比于厚度To。
基于上述關(guān)系，本發(fā)明的發(fā)明人試驗了考慮防止噴嘴被記錄液阻塞的上述現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)要求的各種液體噴頭，即關(guān)于過橫截面中心跨越噴嘴水平橫截面的最小距離及噴嘴板厚度的要求。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使在氣泡與空氣直徑連接之后液體通路內(nèi)的液體不與噴嘴想象的底面接觸，上述現(xiàn)象，即噴嘴被距離液阻塞發(fā)生的比率，在過截面中心穿越噴嘴水平截面的最小距離兩倍于噴嘴板厚度的點處顯著地不同。這就是說，當(dāng)過截面中心穿越噴嘴水平截面的最小距離兩倍于噴嘴板厚度或更大時(如果噴嘴想象的頂面和底面之間的距離不大于過截面中心穿越噴嘴水平截面的最小距離一半)，則上述現(xiàn)象發(fā)生的比率是非常低的。反之，如果過截面中心穿越噴嘴水平截面的最小距離不大于兩倍噴嘴的厚度(如果噴嘴想象的頂面和底面之問的距離不小于過截面中心穿越噴嘴水平截面的最小距離一半)，則上述現(xiàn)象發(fā)生的比率是很高的，即高得足以就實際使用來說造成問題。
本發(fā)明中，如果噴嘴垂直于距離液體噴射方向的上述水平截面基本為真正的圓形，則“過截面中心穿越噴嘴水平截面的最小距離”可以定義為噴嘴的虛擬圓形水平截面的直徑。如果噴嘴的水平截面為方形，則它可定義為四邊之一的長度；如果為矩形，則可定義為短邊的長度；如果為橢圓形，則可定義為其最短直徑的長度；且如果平行于噴射方向的噴嘴的垂直截面為錐形，則它可定義為過噴嘴中心穿越噴嘴的最小距離。
以下將說明以高頻驅(qū)動液體噴頭所需的條件。為了以高頻驅(qū)動液體噴頭，再填充時間必須短。再填充時間是由以下條件決定的(1)彎月面縮回的最大量，(2)作為驅(qū)動液體再填充力的毛細(xì)力，以及(3)再填充期間液體的黏滯阻力。
彎月面縮回(1)的最大量越小，再填充時間越短。這樣，只要能可靠地噴射所需體積的液滴，希望彎月面的縮回量盡可能地小。為了滿足這一要求，希望設(shè)置驅(qū)動脈沖的持續(xù)時間不大于3.5微秒。
毛細(xì)力(2)是在再填充期間驅(qū)動墨液的力，故因而，一般來說，希望盡可能大。換言之，希望記錄液體的毛細(xì)力盡可能高，最好不小于0.025N/m。
一般來說，希望液體通路的黏滯阻力(3)盡可能小。
上述條件是為了使液體通路內(nèi)的上述液體較易于保持與保留在噴嘴內(nèi)表面的液體連接。因而，當(dāng)這些條件滿足時，根據(jù)本發(fā)明的液體噴頭能夠更可靠地噴記錄液。
應(yīng)當(dāng)注意的是，毛細(xì)力(2)和液體通路的黏滯阻力(3)必須這樣設(shè)置，使得完成再填充后彎月面的振動不會變得過大。
關(guān)于把再填充期間液體通路黏滯性阻力，降低到能夠以高頻驅(qū)動根據(jù)本發(fā)明的液體噴頭的實際水平的條件，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，液體通路的高度必須Tn必須為6μm或更小；6μm≤Tn。如果6μm≥Tn，即如果液體通路的高度過于降低，則液體通路的黏滯性增加，延長了再填充的時間，且因而不能以高頻驅(qū)動液體噴頭。為了保持液體通路的黏滯性為低，則必須使用其黏滯性不很高的記錄液體。換言之，希望記錄液體的黏滯性不大于5×10-2N/s。
為了按失真度打印所希望的一圖象，即其失真量小的圖象，希望液滴噴射的速度不小于10m/秒且不大于30m/秒，最好不小于10m/秒且不大于20m/秒。如果液滴噴射的速度小于10m/秒，則液滴可能丟失記錄介質(zhì)上要打印的點，這可能降低打印質(zhì)量。如果噴射速度超過30m/秒，則噴射的液滴可能噴濺并在它們撞擊記錄介質(zhì)時形成模糊點。而且，即使?jié)M足上述關(guān)于液體噴射速度的條件，如果過分降低噴嘴板的厚度，液滴噴射的方向可能變得不穩(wěn)定，并還可能降低噴嘴板3的機(jī)械強(qiáng)度。這樣噴嘴板需要有一定量的厚度。更具體來說，噴嘴板的厚度需要不小于4μm。
根據(jù)本發(fā)明上述實施例的液體噴頭，例如能夠安裝在如圖4所示那樣的液體噴射裝置中，以實施根據(jù)本發(fā)明的液體噴射方法。
以下將參照圖4說明液體噴射裝置的一例。
參照圖4，標(biāo)號200表示其上可拆卸地裝有上述的液體噴頭的滑架。在這一液體噴射裝置中，使用了四個液體噴頭以容納不同顏色的墨液，并與黃色墨液墨液容器201Y、品紅色墨液墨液容器201M、青色墨液墨液容器201C及黑色墨液墨液容器201B一同裝在滑架200上。
滑架200由導(dǎo)向軸203支撐，并使之能夠通過由電動機(jī)203向前和向后驅(qū)動的無接頭皮帶204沿導(dǎo)軸202穿梭。無接頭皮帶卷繞在滑輪205和206上。
作為記錄介質(zhì)的記錄紙張P在箭頭符號B所指的垂直于方向A的方向上被周期地傳送。記錄紙P由上面一對輥207和208及下面一對輥209和210夾持，從而給出一定量的張力，使其在被傳送時保持平整。輥單元由驅(qū)動部分211驅(qū)動。然而，該裝置可以這樣構(gòu)造，使輥單元由上述電動機(jī)驅(qū)動。
并按需要，每一打印操作開始滑架200停止在休止的位置。用于為四個頭一個個加蓋的蓋罩部件212位于休止位置。蓋罩部件212與真空裝置連接，該裝置通過對噴嘴抽真空而防止噴嘴阻塞。
(實施例1與2)生產(chǎn)出圖2(a)與(b)中所示的液體噴頭并對其性能進(jìn)行了測試。其結(jié)果在表1中給出。如圖1(a)和(b)中所示，噴嘴排列在平行的兩行中，一行中的噴嘴在行方向?qū)α硪恍兄械膰娮戾e位半個間距。更具體來說，在每一行，噴嘴以300dpi間距配置，且一行中的噴嘴對另一行的噴嘴在行方向上錯位25.4mm。換言之，噴嘴象鳥的腳印那樣排布。因而，在垂直于噴頭初始掃描方向的方向上噴嘴的密度為600dpi(每25.4mm有600個噴嘴)。過截面中心穿越噴嘴水平截面的最小距離為22μm，并且噴嘴的成形使其水平截面成為矩形。每一噴嘴的開口的尺寸So為484μm2(=22μm×22μm)。就這一規(guī)格，液流方向中有效氣泡產(chǎn)生區(qū)域的長度為26μm，且在液體供給源一側(cè)從有效氣泡產(chǎn)生區(qū)域的中心到有效氣泡產(chǎn)生區(qū)域邊緣的距離為13μm。每一加熱器的加熱面的大小為936μm2(=26μm×36μm)。
在實施例1和2中，液流通路的高度Tn分別做成為12μm和6μm，而噴嘴板的厚度To分別做成9μm和11μm。而且，在每一加熱器表面上形成0.6μm厚度的電絕緣膜(SiO2)和0.3厚度鈍化膜(Ta)。
至于記錄墨液，使用由以下組成的墨液
TiO己二醇 15％甘油 5％尿 5％異丙基醇 4％水 其余墨液黏滯性為1.8×1-2表面張力為0.038N/m，密度為1040kg/m3。
以上構(gòu)造的液體噴頭(記錄頭)使用可向加熱器施12V電壓Vop的電源以7kHz驅(qū)動。驅(qū)動脈沖持續(xù)時間為1.9微秒。當(dāng)施加到加熱器的驅(qū)動脈沖持續(xù)時間為1.9微秒時，使墨液噴射的最小電壓Vth(閾值電壓)為9.9V。因而，Vop/Vth為1.21。當(dāng)噴頭在上述條件下被驅(qū)動時，關(guān)于該噴頭各方面所實現(xiàn)的性能或特性在表1中給出。
表1實施例1 實施例2 對比例1 對比例2 對比例3對比例4Sh(μm2) 936 同前 同前 同前 同前 同前So(μm2) 484 同前 同前 同前 441484(22μm×22μm) (21μm×21μm)(22μm×22μm)D(μm) 22 同前 同前 同前21 22Tn(μm) 12 6 6 4 65.5To(μm) 91112 9 11 11移定性 好好 不好 不好 不好 不好Vol 8.2 7.7 7.5 7.27.47.9(10-10m3)速度(m/s) 15.8 17.3 18.0 19.1 17.7 17.8再填充 75 129 146 280127159時間(μsec)適當(dāng)延續(xù)到 170 6 0.2 0.40.70.2D/To2.44 2.0 1.83 2.44 1.91 2.0
在上述條件下，進(jìn)行了打印操作，其中連續(xù)供給多張A3規(guī)格的紙張即記錄紙。過噴嘴中心的噴嘴的最小跨距為22μm，這距離不小于等于想象的噴嘴頂面和底面之間的距離的噴嘴板厚度的兩倍。其性能是，打印能夠橫跨記錄紙整個A3紙面進(jìn)行，并且是不間斷進(jìn)行，這超過了實際使用中沒有問題的性能水平。換言之，噴頭是可靠的。
噴頭在墨液噴射速度上足夠快而能夠適應(yīng)噴頭不使用時墨液黏滯性增加的情形。更具體來說，噴頭能夠合乎要求地適應(yīng)黏滯性高達(dá)5×10-2N/m的墨液。當(dāng)墨液黏滯性增加而超過10×10-2N/m時，即當(dāng)墨液黏滯性太高時，墨液噴射速度下降到低于10m/秒。其結(jié)果是，墨液在記錄介質(zhì)上丟失本應(yīng)打印的點。為了保證實現(xiàn)本發(fā)明的目的，希望墨液的表面張力盡可能高。然而，除了墨液噴射速度之外，還必須考慮墨滴在其撞擊記錄紙時如何動作來決定墨液的表面張力。于是，希望墨液的表面張力不低于30×10-2N/m，并且只要墨液能夠按希望由氣泡噴射，則對上限沒有限制。如果墨液的表面張力小于30×10-2N/m，則由墨液產(chǎn)生的毛細(xì)力不夠高而不足以作為驅(qū)動墨液再填充的力。于是，再填充時間是長的，且長的再填充時間使噴頭不能以高頻驅(qū)動而成為問題。
在以上實施例中，從液體噴射脈沖施加開始算起再填充時間為75微秒。此后的彎月面振動處于檢測不到的水平，并實際上對打印質(zhì)量沒有影響。
在這些實施例中，還形成薄的加熱器防護(hù)膜，并設(shè)置短的脈沖持續(xù)時間。于是，氣泡生成量相對小。換言之，通過減少彎月面縮回量而不是增加再填充速度降低了再填充時間。
此外，的加熱器1的防護(hù)層是由SiO2形成的(0.6μm厚)，且鈍化膜(0.3μm厚)由Ta形成。只要加熱器持續(xù)時間適當(dāng)?shù)拈L，希望這些膜盡可能薄。降低防護(hù)層的厚度使能夠降低在脈沖施加開始和氣泡生長開始之間從加熱器向墨液傳導(dǎo)的熱量。因而，降低防護(hù)層的厚度可降低在氣泡產(chǎn)生后氣泡的生長量，從而降低彎月面縮回量。當(dāng)防護(hù)層由SiO2或SiN形成時，希望其厚度不大于1μm。明顯地，如果特別抗腐蝕的鉑等材料用作為加熱器材料，則跨越省去防護(hù)層。
在根據(jù)本發(fā)明的液體噴頭中，其中液體通路中產(chǎn)生的氣泡通過噴嘴與空氣連接，每次噴射所噴射的墨液的體積一般由加熱器、液體通路及噴嘴的幾何方面決定。換言之，氣泡生長量中有一個寬的范圍，在該范圍中每次噴射所噴射的墨液體積不受氣泡生長降低的影響。
(比較例子1-4)對比例1-4中所使用的液體噴頭與實施例1和2中所使用的類似，所不同在于，在這些對比例子中，液體通路的高度對實施例1和2有變化。換言之，在實施例1和2中，液體通路Tn的高度為12μm和6μm，而對比例1-4中，這對應(yīng)地為6μm、4μm、6μm和5.5μm。在對比例子中，噴嘴板的厚度To對應(yīng)地為12μm、9μm、11μm和11μm。并且過噴嘴中心每一噴嘴開口橫向最小距離小于噴嘴板厚度To的兩倍。
在對比例1和3中，其中被設(shè)置為等于每一噴嘴想象的頂面和底面之間的距離的噴嘴板的厚度To，大于過開口中心噴嘴開口橫向最小距離D的一半，液體噴頭頻率不能噴射液體，等等。在對比例子2和4中，其中液體通路的高度小于6μm，再填充時間長度使液體噴頭不適于高頻驅(qū)動。
雖然這在表1中沒有記錄，如果(To+Tn)的值大于Sh1/2(≈31μm)，則液滴和彎月面的行為在氣泡與空氣連接時變得不穩(wěn)定，這對打印質(zhì)量有負(fù)面的影響。
(實施例3-5及對比例子5-10)生產(chǎn)圖2(a)和(b)中所示的液體噴頭，并對其性能進(jìn)行測試。結(jié)果在表2中給出。如圖1(a)和(b)中所示，噴嘴排列在平行的兩行中。更具體來說，在每一行，噴嘴以600dpi間距配置，且一行中的噴嘴對另一行的噴嘴在行方向上錯位半個間距。換言之，噴嘴象鳥的腳印那樣排布。因而，在垂直于噴頭初始掃描方向的方向上噴嘴的密度為1200dpi。實施例3-5中每一噴嘴的開口尺寸為227μm2(=φ17μm)，225μm2(=15μm平方)，及234μm2。在每一實施例3-5中，每一加熱器的加熱表面的大小Sh為576μm2(24μm×24μm)。
在實施例3-5中，使用如實施例1和2中所使用的相同的墨液。
至于每一液體通路的高度Tn，在實施例3和4中做成12μm，并在實施例5中為6μm。關(guān)于噴嘴板的厚度To，在實施例3中做成7μm。而在實施例4中為6μm。在實施例5中，它被做成9μm。
在對比例5-10中，每一噴嘴的尺寸對應(yīng)地做成200μm2、324μm2、227μm2、202μm2(=14.2μm平方)，324μm2及324μm2。每一加熱器的加熱面的尺寸Sh做成與實施例3-5相同，這為576μm2(24μm×24μm)。對比例5-10中每一液體通路的高度Tn對應(yīng)地做成為12μm、4μm、8μm、12μm、6μm和5.0μm，且每一噴嘴的厚度To對應(yīng)地做成為9μm、11μm、9μm、9μm、9.5μm和9μm。
加熱器的表面電阻為53歐姆。
以上構(gòu)造的液體噴頭(記錄頭)使用能夠向加熱器施加9.0V電壓Vop的電源以10kHz驅(qū)動。每一驅(qū)動脈沖的持續(xù)時間為2.7微秒。當(dāng)施加到加熱器的驅(qū)動脈沖的持續(xù)時間為2.7微秒時，使墨液噴射必須的最小電壓Vth(閾值電壓)為7.2V。因而，Vop/Vth為1.25。當(dāng)該噴頭在上述條件(9V/2.7微秒)下被驅(qū)動時，所實現(xiàn)的關(guān)于這一噴頭的各方面的性能或特性，以及通過其墨液正常噴射的打印的連續(xù)記錄紙(A3記錄紙頁)數(shù)目，在表2中給出。
表2實施例3對比例5對比例6對比例7對比例8實施例4 實施例5對比例9對比例10Sh(μm2) 576同前 同前 同前 同前 同前同前 同前 同前(24μm×24μm)So(μm2) 227 200314227202225 324 同前 同前(14.2μm× (15μm×14.2μm) 15μm)D(μm) φ7 φ6 φ20 φ17 14.2 15φ18 同前 同前Tn(μm) 12 12 4 8 12 12 6 6 5To(μm) 7 9 11 9 9 6 99.5 9移定性好不好不好 不好 不好 好 好不好 不好Vol. 4.5 4.34.24.14.44.2 4.84.9 4.1(10-10m3)速度(m/s)17 15 18 14 15 17.5 16 1618再填充 92 90920 95 89 86 102101 158時間(μsec)適當(dāng)延續(xù)到 110 0.1 0.050.2 0.05110 50.8 0.3D/To2.41.78 1.82 1.89 1.582.5 2.0 1.89 2.0
從表2明顯可見，實施例3-5中，通過其墨液正常噴射的打印的連續(xù)記錄紙頁數(shù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于比對比例子。這證明了本發(fā)明成功防止了所不希望有的白線的出現(xiàn)，如果某些噴嘴不能噴射墨液這種白線就會出現(xiàn)。
注意D/To，在實施例3-5中，D/To不小于2，而在對比例5-9中它不大于2。而且在對比例5-9中，通過其墨液正常噴射的打印的連續(xù)記錄紙頁的數(shù)目小，而且，歸因于噴射不成功所不希望有的白線是明顯的。這樣，希望D/To不小于2。在對比例10中，D/TO為2.0，而噴射突然失敗的頻率相對地小。然而，在這一對比例子10中，每一液體通路的高度Tn為5.0μm，這是相當(dāng)?shù)偷摹Ｒ蚨?，?dāng)噴頭以10kHz或更高頻率驅(qū)動時，液體通路不能足夠快速地被填充，因而圖象顏色比正常打印的圖象淺。換言之，通過其墨液正常噴射的連續(xù)記錄紙頁數(shù)小。
至于再填充時間，在對比例子7中，它為95微秒，這對于以上述頻率驅(qū)動噴頭是足夠快的。然而在對比例6中，它為920微秒，這對于10kHz驅(qū)動頻率是不夠快的。這是由于這樣的事實，即在對比例子6中，Tn為4μm，這是相當(dāng)小的。于是，只要考慮再填充時間，則希望高度Tn不小于6μm。
在實施例4和對比例子8中，每一噴嘴的開口是方形的，這與其它實施例和對比例子的形狀不同，在那些例子中它們是真圓形的。即使在其噴嘴開口為真圓形的對比例子6中，與其它噴嘴的開口為真圓形的噴頭同樣會發(fā)生噴射突然失敗。在實施例4中，D/To為所希望的2.5，因為這大于2。即使噴嘴的開口為方形，也不會發(fā)生噴射突然失敗?？紤]由氣泡產(chǎn)生的壓力引起的變形，希望噴嘴板的厚度To不小于4μm。
此外，為了就顏色濃度和噴射突然失敗精確評價上述實施例和對比例，這樣激活液體噴頭，使得每一記錄紙頁以墨液“完整”地覆蓋，并評價結(jié)果。被“完整”覆蓋的意思是每一記錄紙頁的可打印區(qū)域100％由墨點覆蓋。在這一試驗中，連續(xù)供給多張A3規(guī)格(JIS)的記錄紙頁。重要的是用于評價液體噴頭的標(biāo)準(zhǔn)，即液體噴頭是否能夠正常地噴射墨液，以便以墨液覆蓋連續(xù)供給的記錄紙頁至少之一的整體。如果在給定的液體噴頭以墨液覆蓋記錄紙頁的整體時顏色濃度開下降，或出現(xiàn)突然噴射失敗(噴頭不可接受)，則判斷這一噴頭不可使用，因為這種情形下，必須中斷打印操作以進(jìn)行需要額外時間的恢復(fù)操作等。換言之，重要的是要保證，不中斷且不損失打印質(zhì)量，液體噴頭能夠以墨液整體地覆蓋至少一張(A3)記錄紙頁。
在任何情形下，就液體噴頭結(jié)構(gòu)和液體噴射方法來說，對當(dāng)體積不大于15×10-15m3的墨滴從允許氣泡與空氣連接的這種液體噴頭噴射時出現(xiàn)的問題，本發(fā)明提供了實用的解決方案。
(其它)當(dāng)施加于基于噴墨的記錄頭和基于噴墨的記錄裝置時，特別是那些裝有用于產(chǎn)生作為用于噴射墨液的能量的熱能的裝置(例如，電熱換能器，激光束發(fā)射元件等)，并使用熱能改變墨液狀態(tài)的裝置，本發(fā)明產(chǎn)生了優(yōu)秀的結(jié)果。這是由于這樣的事實，即根據(jù)這種墨液噴射系統(tǒng)，能夠以高密度進(jìn)行記錄以產(chǎn)生高精度的圖象。
至于這種記錄頭和記錄裝置的結(jié)構(gòu)和液體噴射原理，在U.S.PatentNo.4,723,129及4,740,796的申請說明書中所透露的是所需要的。這些專利中所透露的系統(tǒng)與所謂請求響應(yīng)式和連續(xù)式兩者都是兼容的，特別是由于以下的原因與請求響應(yīng)式兼容。即，在請求響應(yīng)式中，每一電熱換能器面向紙張或其中保有液體(墨液)的液體通路配置。為了噴射墨液，至少根據(jù)記錄數(shù)據(jù)向電熱換能器施加一個信號，該信號能夠在電熱換能器的表面產(chǎn)生足夠大熱能量，以便突然把液體溫度增加到液體中被激發(fā)的所謂膜沸騰點。換言之，通過一個個驅(qū)動信號在液體(墨液)中形成氣泡。在每一氣泡生長并接觸時，液體以液滴(至少一個液滴)的形式通過對應(yīng)于記錄數(shù)據(jù)的特定的噴嘴的開口被噴射。驅(qū)動信號最好是脈沖的形式，因為脈沖形式的驅(qū)動信號引起引起氣泡立即并適當(dāng)?shù)厣L并接觸，換言之，當(dāng)驅(qū)動信號為脈沖形式時噴頭響應(yīng)很好。
更具體來說，諸如在U.S.Patent No4,463,359和4,345,262中透露的脈沖形式的驅(qū)動信號那種驅(qū)動信號是適用的。而且，如果采用U.S.PatentNo4,313,124的說明書中所記錄的關(guān)于電熱換能器熱釋放面溫度增加速率的條件，則打印質(zhì)量能夠進(jìn)一步改進(jìn)。
本發(fā)明不僅能夠與上述專利說明書中每一個中所透露的記錄頭結(jié)構(gòu)兼容，其中噴嘴、液體通路(直角液體通路)和電熱換能器是如上所述排布的，而且還能夠與諸如U.S.Patent No4,558,333及U.S.Patent No4,459,600的說明書中所透露的記錄頭結(jié)構(gòu)的記錄頭兼容，根據(jù)這種結(jié)構(gòu)電熱換能器的熱釋放面位于液體通路的彎曲部分。當(dāng)用于日本公開專利申請No.123670/1984中所透露的記錄頭結(jié)構(gòu)時，本發(fā)明也是有效的，根據(jù)這種結(jié)構(gòu)噴嘴是由多個電熱換能器共享的槽縫構(gòu)成的，或者日本公開專利申請No.138461/1984中所透露的記錄頭結(jié)構(gòu)，根據(jù)這種結(jié)構(gòu)吸收由熱能產(chǎn)生的壓力波的開口直接面對液體噴射部分配置。換言之，本發(fā)明就可靠性和有效性方面改進(jìn)了諸如以上所述的記錄頭，而不論其結(jié)構(gòu)如何。
進(jìn)而，本發(fā)明能夠有效用于全行型記錄頭，即其長度等于記錄裝置最大記錄范圍長度的記錄頭，就是說，記錄裝置可處理的最大片記錄介質(zhì)的圖象可記錄區(qū)域的寬度。全行記錄頭可由多個記錄頭的組合構(gòu)成，其組合的長度等于全行記錄頭的長度，或可作為整個一件長記錄頭形成。
本發(fā)明還能有效用于上述可能是固定式記錄頭形式的串型記錄頭，片式記錄頭，或盒式記錄頭。固定型記錄頭是固定于記錄裝置主要組件的那種記錄頭。片式記錄頭是可拆卸安裝在記錄裝置主要組件中的可拆換型記錄頭。在記錄頭安裝到記錄裝置的主要組件中時，它與主組件電連接，并被供給墨液。盒式記錄頭是整體包括墨液容器的那種記錄頭。
希望能夠提供帶有噴射性能恢復(fù)裝置、用于在記錄噴射之前噴射墨液的裝置等的記錄頭，因為這能保證本發(fā)明的有效性。更具體來說，這些裝置是用于蓋罩記錄頭的裝置、用于清洗記錄頭的裝置、用于向記錄頭施加正的或負(fù)的壓力的裝置、用于在記錄噴射之前加熱記錄頭或墨液的裝置、以及用于在記錄噴射之前噴射墨液的裝置。用于在記錄噴射之前加熱記錄頭或墨液的裝置可以采用用于記錄噴射的電熱換能器，不同于記錄噴射用的電熱換能器，或者兩者的組合。
關(guān)于安裝在記錄裝置中的記錄頭類型和記錄頭數(shù)目沒有嚴(yán)格限制。例如，安裝在記錄裝置中的記錄頭數(shù)目可以只有一個，如在只是以單色模式打印的記錄裝置的情形下，或者可以是多個，如在使用多種墨液打印顏色或濃度不同的圖象的情形。換言之，本發(fā)明不僅能夠很有效地用于只裝有單個記錄頭作為主打印模式、或黑色模式的記錄裝置，而且還適用于裝有彼此集成或分開的多個記錄頭用于以多種記錄模式打印的記錄裝置，例如多彩色模式、可通過顏色混合實現(xiàn)的包含單色模式的全彩色模式等等。
在對本發(fā)明的實施例的以上說明中，墨被描繪為液體墨液形式。然而，本發(fā)明適用于在正常室溫或低于正常室溫保持為固體而在高于正常室溫液化的墨。一般來說，在噴墨系統(tǒng)中，為了保持墨液的黏滯性在噴墨維持穩(wěn)定的范圍內(nèi)，要控制溫度使其保持在不低于30℃到不高于70℃的范圍內(nèi)。這樣，與根據(jù)本發(fā)明的記錄裝置一同使用的墨可以是在記錄信號施加時液化的那種墨。使用“固體”墨提供了額外的好處。例如，通過使用過多的能量從固態(tài)到液態(tài)改變墨的狀態(tài)能夠防止由過多的能量引起的過多的溫度的增加?？梢圆捎迷陂e置狀態(tài)保持為固態(tài)并在向其加熱時液化的墨，以便防止墨蒸發(fā)。在任何情形下，本發(fā)明能夠適用于以上所述的任何類型的墨，例如只有通過由記錄信號產(chǎn)生的熱能才液化的固態(tài)墨，這種墨以液態(tài)形式噴射，但是在其到達(dá)記錄介質(zhì)時開始固化。這種墨的一個例子在日本延遲公開專利申請No.56847/1979或71260/1985中透露，根據(jù)該例子，固態(tài)或液態(tài)墨保留在凹陷處或通過多孔材料片的孔，使其直接面向電熱換能器。就與這種類型的墨兼容性來說，基于上述薄膜沸騰型系統(tǒng)的記錄頭是最好的。
至于應(yīng)用的范圍，根據(jù)本發(fā)明的噴墨型記錄裝置可用作為諸如計算機(jī)這樣的信息處理裝置的圖象輸出終端、與閱讀器等組合的拷貝裝置、設(shè)有收發(fā)兩種功能的傳真機(jī)等。
雖然參照這里所透露的結(jié)構(gòu)對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是它不限于所述的細(xì)節(jié)，并且本申請意在覆蓋包含在改進(jìn)的目之內(nèi)的或以下權(quán)利要求范圍的那些修改和變化。
權(quán)利要求
1．使用液體噴頭的液體噴射方法，該液體噴頭具有用于產(chǎn)生足夠的熱能以便在液體中生成氣泡的電熱換能元件，以及面對電熱換能元件配置的噴射出口，它們以不小于每25.4mm300個的密度排列成一行，液體噴頭還分別具有與噴射出口液體連通的液流通路，其中由電熱換能元件產(chǎn)生的熱能生成的氣泡，在氣泡內(nèi)部壓力小于大氣壓時使之與空氣連通，且其中以不小于7kHz的頻率噴射不大于15×10-15m3的體積的液滴，所述方法其中包括改進(jìn)液體噴頭的液流通路的高度不大于6μm，并且噴射出口上表面和下表面之間的距離不大于通過噴射出口中心的最小開口距離的一半。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中噴射出口的上表面和下表面之間的距離與液流通路高度的和不大于電熱換能器的尺寸。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中液滴的體積不大于10×10-15m3。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中液流通路的高度不大于20μm。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中噴射的液滴的噴射速度不大于20m/s。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中為噴射液體施加于所述電熱換能器元件的電脈沖的寬度不大于3.5μsec。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中施加于給定的電脈沖的驅(qū)動電壓在液滴噴射的閾值電壓的1.1倍-1.3倍范圍內(nèi)。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述電脈沖包含多個脈沖。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述多個脈沖包括一個主脈沖和在主脈沖之前施加的前導(dǎo)脈沖，并且前導(dǎo)脈沖的持續(xù)時間不大于1.5μsec。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述主脈沖和所述前導(dǎo)脈沖之間的間隔不大于2.0μsec。
11．根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所噴射的液體具有不大于0.025N/m的表面張力及不大于5×10-2N/s的黏滯性。
12．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述電熱換能器元件產(chǎn)生熱能足以引起液體的膜沸騰。
13．使用液體噴頭的一種液體噴頭，該液體噴頭具有用于產(chǎn)生足夠的熱能以便在液體中生成氣泡的電熱換能元件，以及面對電熱換能元件配置的噴射出口，它們以不小于每25.4mm300個的密度排列成一行，液體噴頭還分別具有與噴射出口液體連通的液流通路，其中由電熱換能元件產(chǎn)生的熱能生成的氣泡，在氣泡內(nèi)部壓力小于大氣壓時使之與空氣連通，且其中以不小于7kHz的頻率噴射不大于15×10-15m3的體積的液滴，所述噴頭其中包括改進(jìn)液體噴頭的液流通路的高度不大于6μm，并且噴射出口上表面和下表面之間的距離不大于通過噴射出口中心的最小開口距離的一半。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的液體噴頭，其中噴射出口的上表面和下表面之間的距離與液流通路高度的和不大于電熱換能器的尺寸。
15．根據(jù)權(quán)利要求13的液體噴頭，其中液滴的體積不大于10×10-15m3。
16．根據(jù)權(quán)利要求13的液體噴頭，其中液流通路的高度不大于20μm。
17．根據(jù)權(quán)利要求13的液體噴頭，其中噴射的液滴的噴射速度不大于20m/s。
18．根據(jù)權(quán)利要求13的液體噴頭，其中為噴射液體施加于所述電熱換能器元件的電脈沖的寬度不大于3.5μsec。
19．根據(jù)權(quán)利要求19的液體噴頭，其中施加于給定的電脈沖的驅(qū)動電壓在液滴噴射的閾值電壓的1.1倍-1.3倍范圍內(nèi)。
20．根據(jù)權(quán)利要求19的液體噴頭，其中所述電脈沖包含多個脈沖。
21．根據(jù)權(quán)利要求20的液體噴頭，其中所述多個脈沖包括一個主脈沖和在主脈沖之前施加的前導(dǎo)脈沖，并且前導(dǎo)脈沖的持續(xù)時間不大于1.5μsec。
22．根據(jù)權(quán)利要求21的液體噴頭，其中所述主脈沖和所述前導(dǎo)脈沖之間的間隔不大于2.0μsec。
23．根據(jù)權(quán)利要求13的液體噴頭，其中所噴射的液體具有不大于0.025N/m的表面張力及不大于5×10-2N/s的黏滯性。
24．根據(jù)權(quán)利要求13的液體噴頭，其中所述電熱換能器元件產(chǎn)生熱能足以引起液體的膜沸騰。
25．使用液體噴頭的液體噴射方法，該液體噴頭具有用于產(chǎn)生足夠的熱能以便在液體中生成氣泡的電熱換能元件，以及面對電熱換能元件配置的噴射出口，它們以不小于每25.4mm300個的密度排列成一行，液體噴頭還分別具有與噴射出口液體連通的液流通路，其中由電熱換能元件產(chǎn)生的熱能生成的氣泡，在氣泡內(nèi)部壓力小于大氣壓時使之與空氣連通，且其中以不小于7kHz的頻率噴射不大于15×10-15m3的體積的液滴，所述方法包括第一步驟，其中在液體與氣泡的空氣連通后留在噴射出口中的液體保持與液流通路中從噴射出口縮回的液體的液體連通；第二步驟，其中使留下的液體與液流通路中的液體結(jié)合以便把液體再填充到噴射出口。
26．根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中噴射出口的上表面和下表面之間的距離與液流通路高度的和不大于電熱換能器的尺寸。
27．根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中把形成噴射出口的外表面處理為親水性。
28．根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中形成噴射出口的外表面具有部分親水區(qū)。
29．根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中把形成噴射出口的內(nèi)表面處理為親水性。
全文摘要
使用液體噴頭的液體噴射方法,該液體噴頭具有用于產(chǎn)生足夠的熱能以便在液體中生成氣泡的電熱換能元件,以及面對電熱換能元件配置的噴射出口,它們以不小于每25.4mm300個的密度排列成一行,液體噴頭還分別具有與噴射出口液體連通的液流通路,其中由電熱換熱元件產(chǎn)生的熱能生成的氣泡,在噴墨內(nèi)部壓力小于大氣壓時使之與空氣連通,且其中以不小于7kHz的頻率噴射不大于15×10
文檔編號B41J2/14GK1233561SQ9910179
公開日1999年11月3日 申請日期1999年2月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月10日
發(fā)明者立原昌義, 田村泰之, 村上修一 申請人:佳能株式會社