BR102019015762A2

BR102019015762A2 - Cabeça de ejeção de líquido, módulo de ejeção de líquido e aparelho de ejeção de líquido

Info

Publication number: BR102019015762A2
Application number: BR102019015762-3A
Authority: BR
Inventors: Yoshiyuki Nakagawa; Akiko Hammura
Original assignee: Canon Kabushiki Kaisha
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2020-02-27
Also published as: EP3603978B1; JP7330741B2; KR20200014230A; JP2020023151A; KR102530985B1; EP3603978A1

Abstract

cabeça de ejeção de líquido, módulo de ejeção de líquido e aparelho de ejeção de líquido uma primeira porta de influxo permite que um primeiro líquido flua em uma passagem de fluxo de líquido e uma segunda porta de influxo permite que um segundo líquido flua na passagem de fluxo de líquido. o primeiro e segundo líquidos fluem em direção a uma câmara de pressão. há uma porção que satisfaz l = w, em que l é um comprimento da primeira porta de influxo e w é um comprimento da passagem de fluxo de líquido acima da primeira porta de influxo, em uma direção ortogonal a uma direção de fluxo do primeiro líquido na câmara de pressão e a uma direção de ejeção do segundo líquido de uma porta de ejeção. em um caso em que o segundo líquido é ejetado de baixo para cima, o segundo líquido flui acima do primeiro líquido.

Description

“CABEÇA DE EJEÇÃO DE LÍQUIDO, MÓDULO DE EJEÇÃO DE LÍQUIDO E APARELHO DE EJEÇÃO DE LÍQUIDO”

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Campo da Invenção [0001] A presente revelação refere-se a uma cabeça de ejeção de líquido, a um módulo de ejeção de líquido e a um aparelho de ejeção de líquido.

Descrição da Técnica Relacionada [0002] A patente japonesa aberta à inspeção pública n° JP H06-305143(1994) revela uma configuração para reter um líquido que serve como um meio de ejeção e um líquido que serve como um meio de borbulhamento em um estado separados um do outro com uma interface definida entre o interior de uma passagem de fluxo de líquido que se comunica com uma porta de ejeção e para fazer com que o meio de borbulhamento gere uma bolha com o uso de um elemento de geração de calor, ejetando, assim, o meio de ejeção da porta de ejeção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0003] No primeiro aspecto da presente revelação, é fornecida uma cabeça de ejeção de líquido que compreende:

um substrato;

uma passagem de fluxo de líquido formada no substrato e configurada para permitir que um primeiro líquido e um segundo líquido fluam no interior, a passagem de fluxo de líquido incluindo uma câmara de pressão;

um elemento de geração de pressão configurado para aplicar pressão ao primeiro líquido na câmara de pressão; e uma porta de ejeção configurada para ejetar o segundo líquido, em que o substrato inclui uma primeira porta de influxo configurada para permitir que o primeiro líquido flua na passagem de fluxo de líquido em uma direção que cruza a passagem de fluxo de líquido, e uma segunda porta de influxo configurada para permitir que o segundo líquido flua na passagem de fluxo de líquido,

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2/47 a primeira porta de influxo está localizada em uma posição mais próxima à câmara de pressão que a segunda porta de influxo, o primeiro líquido e o segundo líquido que fluem na passagem de fluxo de líquido fluem na passagem de fluxo de líquido em direção à câmara de pressão, em um caso em que um comprimento da primeira porta de influxo é definido como L e um comprimento da passagem de fluxo de líquido acima da primeira porta de influxo é definido como W, em uma direção ortogonal a uma direção de fluxo do primeiro líquido na câmara de pressão e a uma direção de ejeção do segundo líquido da porta de ejeção, a cabeça de ejeção de líquido inclui uma porção que satisfaz uma relação definida como L > W, e em um caso em que a direção de ejeção do segundo líquido é uma direção de baixo para cima, o segundo líquido flui acima do primeiro líquido.

[0004] No segundo aspecto da presente revelação, é fornecido um módulo de ejeção de líquido para constituir uma cabeça de ejeção de líquido, em que a cabeça de ejeção de líquido inclui um substrato, uma passagem de fluxo de líquido formada no substrato e configurada para permitir que um primeiro líquido e um segundo líquido fluam no interior, a passagem de fluxo de líquido incluindo uma câmara de pressão.

um elemento de geração de pressão configurado para aplicar pressão ao primeiro líquido na câmara de pressão; e uma porta de ejeção configurada para ejetar o segundo líquido, o substrato inclui uma primeira porta de influxo configurada para permitir que o primeiro líquido flua na passagem de fluxo de líquido em uma direção que cruza a passagem de fluxo de líquido, e uma segunda porta de influxo configurada para permitir que o segundo líquido flua na passagem de fluxo de líquido,

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3/47 a primeira porta de influxo está localizada em uma posição mais próxima à câmara de pressão que a segunda porta de influxo, o primeiro líquido e o segundo líquido que fluem na passagem de fluxo de líquido fluem na passagem de fluxo de líquido em direção à câmara de pressão, em um caso em que um comprimento da primeira porta de influxo é definido como L e um comprimento da passagem de fluxo de líquido acima da primeira porta de influxo é definido como W, em uma direção ortogonal a uma direção de fluxo do primeiro líquido na câmara de pressão e a uma direção de ejeção do segundo líquido da porta de ejeção, a cabeça de ejeção de líquido inclui uma porção que satisfaz uma relação definida como L > W, em um caso em que a direção de ejeção do segundo líquido é uma direção de baixo para cima, o segundo líquido flui acima do primeiro líquido, e a cabeça de ejeção de líquido é formada dispondo-se os múltiplos módulos de ejeção de líquido.

[0005] No terceiro aspecto da presente revelação, é fornecido um aparelho de ejeção de líquido que compreende uma cabeça de ejeção de líquido:

em que a cabeça de ejeção de líquido inclui um substrato, uma passagem de fluxo de líquido formada no substrato e configurada para permitir que um primeiro líquido e um segundo líquido fluam no interior, a passagem de fluxo de líquido incluindo uma câmara de pressão.

um elemento de geração de pressão configurado para aplicar pressão ao primeiro líquido na câmara de pressão; e uma porta de ejeção configurada para ejetar o segundo líquido, em que o substrato inclui uma primeira porta de influxo configurada para permitir que o primeiro líquido flua na passagem de fluxo de líquido em uma direção que cruza a passagem de fluxo de líquido, e

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4/47 uma segunda porta de influxo configurada para permitir que o segundo líquido flua na passagem de fluxo de líquido, a primeira porta de influxo está localizada em uma posição mais próxima à câmara de pressão que a segunda porta de influxo, o primeiro líquido e o segundo líquido que fluem na passagem de fluxo de líquido fluem na passagem de fluxo de líquido em direção à câmara de pressão, em um caso em que um comprimento da primeira porta de influxo é definido como L e um comprimento da passagem de fluxo de líquido acima da primeira porta de influxo é definido como W, em uma direção ortogonal a uma direção de fluxo do primeiro líquido na câmara de pressão e a uma direção de ejeção do segundo líquido da porta de ejeção, a cabeça de ejeção de líquido inclui uma porção que satisfaz uma relação definida como L > W, e em um caso em que a direção de ejeção do segundo líquido é uma direção de baixo para cima, o segundo líquido flui acima do primeiro líquido.

[0006] De acordo com uma modalidade da presente revelação, é possível estabilizar um desempenho de ejeção de líquido dispondo-se um primeiro líquido e um segundo líquido em uma direção da altura de uma passagem de fluxo de líquido. [0007] As características adicionais da presente invenção ficarão mais evidentes a partir da descrição a seguir das modalidades exemplificativas com referência aos desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0008] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma cabeça de ejeção de uma primeira modalidade;

[0009] A Figura 2 é um diagrama de blocos de um sistema de controle de um aparelho de ejeção de líquido da primeira modalidade;

[0010] A Figura 3 é uma vista em corte transversal em perspectiva de um módulo de ejeção de líquido na Figura 1;

[0011] A Figura 4A é uma vista transparente de uma passagem de fluxo de líquido

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5/47 em um quadro de elementos nas Figuras 3, e 4B é uma vista em corte transversal obtida ao longo da linha IVB-IVB na Figura 4A;

[0012] A Figura 5A é uma vista em perspectiva da passagem de fluxo de líquido nas Figuras 4A, e 5B é um diagrama ampliado de uma porção próxima de uma porta de ejeção na Figura 4B;

[0013] A Figura 6A é um diagrama explicativo das relações entre uma razão de viscosidade e uma razão de espessura de fase de água dos líquidos, e a Figura 6B é um diagrama explicativo das relações entre uma altura de uma câmara de pressão e uma velocidade de fluxo;

[0014] A Figura 7 é um diagrama explicativo de relações entre uma razão de taxa de fluxo e a razão de espessura de fase de água;

[0015] As Figuras 8A a 8E são diagramas explicativos de estados transicionais em uma operação de ejeção;

[0016] As Figuras 9A a 9G são diagramas explicativos de gotículas ejetadas em várias razões de espessura de fase de água;

[0017] As Figuras 10A a 10E são mais diagramas explicativos de gotículas ejetadas em várias razões de espessura de fase de água;

[0018] As Figuras 11A a 11C são mais diagramas explicativos de gotículas ejetadas em várias razões de espessura de fase de água;

[0019] A Figura 12 é um gráfico que representa relações entre uma altura de uma passagem de fluxo (a câmara de pressão) e a razão de espessura de fase de água;

[0020] A Figura 13A é um diagrama explicativo de uma relação entre uma porcentagem de massa (por cento em massa) de água em relação a um líquido e a uma pressão de borbulhamento, e a Figura 13B é um diagrama explicativo de uma relação entre uma razão molar da água em relação ao líquido e à pressão de borbulhamento;

[0021] A Figura 14A é uma vista plana superior de uma primeira seção de porta de influxo da primeira modalidade, a Figura 14B é uma vista em corte transversal obtida ao longo da linha XIVB-XIVB na Figura 14A, e a Figura 14C é uma vista em corte transversal obtida ao longo da linha XIVC-XIVC na Figura 14A;

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6/47 [0022] A Figura 15A é uma vista plana superior de uma primeira seção de porta de influxo de um exemplo comparativo, a Figura 15B é uma vista em corte transversal obtida ao longo da linha XVB-XVB na Figura 15A, e a Figura 15C é uma vista em corte transversal obtida ao longo da linha XVC-XVC na Figura 15A;

[0023] A Figura 16A é um diagrama explicativo de um vetor de velocidade de um primeiro líquido na primeira modalidade, a Figura 16B é um diagrama explicativo de distribuições de velocidade do primeiro e segundo líquidos na primeira modalidade, a Figura 16C é um diagrama explicativo de um vetor de velocidade do primeiro líquido em um exemplo comparativo, e a Figura 16D é um diagrama explicativo de distribuições de velocidade do primeiro e segundo líquidos no exemplo comparativo;

[0024] A Figura 17A é um diagrama explicativo de um vetor de velocidade do primeiro líquido no exemplo comparativo mostrado nas Figuras 15A a 15C, e a Figura 17B é um diagrama explicativo de distribuições de velocidade do primeiro e segundo líquidos no exemplo comparativo mostrado nas Figuras 15A a 15C;

[0025] A Figura 18A é uma vista plana superior da primeira seção de porta de influxo da primeira modalidade, e as Figuras 18B e 18C são diagramas explicativos que mostram casos em que as espessuras de camada do primeiro e segundo líquidos são diferentes em termos de um corte transversal obtido ao longo da linha XVIIIBXVIIIB na Figura 18A, respectivamente;

[0026] As Figuras 19A a 19E são diagramas explicativos de vários exemplos modificados da primeira porta de influxo da primeira modalidade, respectivamente;

[0027] A Figura 20A é um diagrama explicativo de ainda outro exemplo modificado da primeira porta de influxo da primeira modalidade, e a Figura 20B é uma vista em corte transversal obtido ao longo da linha XXB-XXB na Figura 20A; e [0028] A Figura 21A é uma vista transparente de uma passagem de fluxo de líquido em uma segunda modalidade, a Figura 31B é uma vista em corte transversal obtida ao longo da linha XXIB-XXIB na Figura 21A, e a Figura 21C é um diagrama ampliado de uma seção de porta de ejeção na Figura 21B.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES [0029] No entanto, a patente japonese aberta à inspeção pública n^o J.P. H06

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305143(1994) não tem uma descrição detalhada de um formato de uma porção de influxo para um líquido para uma passagem de fluxo de líquido. De acordo com as investigações feitas pelas pessoas envolvidas na presente revelação, os aspectos da interface variam significativamente dependendo do formato da porção de influxo. Por exemplo, dependendo do formato da porção de influxo, a interface pode ser formada de modo que o primeiro líquido e o segundo líquido sejam dispostos em uma direção da altura de passagem de fluxo de líquido (uma câmara de pressão) ou a interface pode ser formada de modo que o primeiro líquido e o segundo líquido sejam dispostos em uma direção de largura da passagem de fluxo de líquido (a câmara de pressão).

[0030] As modalidades da presente revelação estabilizam desempenhos de ejeção dos líquidos dispondo-se o primeiro líquido e o segundo líquido na direção da altura de passagem de fluxo de líquido e da câmara de pressão.

[0031] Agora, as modalidades da presente revelação serão descritas com referência aos desenhos (Primeira modalidade) (Configuração de cabeça de ejeção de líquido) [0032] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma cabeça de ejeção de líquido 1 nessa modalidade. A cabeça de ejeção de líquido 1 dessa modalidade é formada dispondo-se múltiplos módulos de ejeção de líquido 100 (um arranjo de módulos) em uma direção x. Cada módulo de ejeção de líquido 100 inclui um quadro de elementos 10 no qual os elementos de ejeção estão dispostos, e um quadro de fiação flexível 40 para alimentar os respectivos elementos de ejeção com energia e sinais de ejeção. Os quadros de fiação flexível 40 são conectados a um quadro de fiação elétrica 90 usada em comum que é dotado de arranjos de terminais de fonte de alimentação e terminais de entrada de sinal de ejeção. Cada módulo de ejeção de líquido 100 é facilmente fixável e desafixável da cabeça de ejeção de líquido 1. Consequentemente, qualquer módulo de ejeção de líquido desejado 100 pode ser fixado facilmente de fora ou desafixado da cabeça de ejeção de líquido 1 sem ter que desmontar a cabeça de ejeção de líquido 1.

[0033] Visto que a cabeça de ejeção de líquido 1 é formada pela disposição

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8/47 múltipla dos módulos de ejeção de líquido 100 (dispondo-se múltiplos módulos) em uma direção longitudinal, conforme descrito acima, até mesmo caso um determinado elemento dentre os elementos de ejeção provoque uma falha de ejeção, apenas o módulo de ejeção de líquido envolvido na falha de ejeção precisa ser substituído. Desse modo, é possível aprimorar um rendimento das cabeças de ejeção de líquido 1 durante um processo de fabricação da mesma e reduzir custos para substituir a cabeça.

(Configuração do aparelho de ejeção de líquido) [0034] A Figura 2 é um diagrama de blocos que mostra uma configuração de controle de um aparelho de ejeção de líquido 2 utilizável na modalidade da presente revelação. Uma CPU 500 controla todo o aparelho de ejeção de líquido 2 em conformidade com programas armazenados em uma ROM 501 ao mesmo tempo que usa uma RAM 502 como uma área de trabalho. A CPU 500 realiza o processamento de dados prescritos em conformidade com os programas e parâmetros armazenados na ROM 501 nos dados de ejeção para serem recebidos de um aparelho hospedeiro conectado externamente 600, por exemplo, desse modo, gerando sinais de ejeção para fazer com que a cabeça de ejeção de líquido 1 ejete o líquido. Então, a cabeça de ejeção de líquido 1 é acionada em conformidade com os sinais de ejeção ao mesmo tempo que um meio-alvo para depositar o líquido é movido em uma direção predeterminada acionando-se um motor de transporte 503. Desse modo, o líquido ejetado da cabeça de ejeção de líquido 1 é depositado no meio-alvo de deposição para adesão. No caso que o aparelho de ejeção de líquido 2 constitui um aparelho de impressão a jato de tinta, a cabeça de ejeção de líquido 1 que serve como uma cabeça de impressão a jato de tinta ejeta tintas ao mesmo tempo que o motor de transporte 503 transporta um meio de impressão a fim de mover o meio de impressão em relação à cabeça de ejeção de líquido 1.

[0035] Uma unidade de circulação de líquido 504 é uma unidade configurada para circular o líquido e alimentar a cabeça de ejeção de líquido 1 com o mesmo e conduzir o controle de fluxo do líquido na cabeça de ejeção de líquido 1. A unidade de circulação de líquido 504 inclui um subtanque para armazenar o líquido, uma passagem de fluxo

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9/47 para circular o líquido entre o subtanque e a cabeça de ejeção de líquido 1, bombas, uma unidade de controle de taxa de fluxo para controlar uma taxa de fluxo do líquido que flui na cabeça de ejeção de líquido 1, e assim por diante. Por conseguinte, sob a instrução da CPU 500, a unidade de circulação de líquido 504 controla esses mecanismos de modo que o líquido flua na cabeça de ejeção de líquido 1 em uma taxa de fluxo predeterminada.

(Configuração do quadro de elementos) [0036] A Figura 3 é uma vista em corte transversal em perspectiva do quadro de elementos 10 fornecido em cada módulo de ejeção de líquido 100. O quadro de elementos 10 é formado empilhando-se uma placa de orifício 14 em um substrato de silício (Si) 15. Na placa de orifício 14 (membro de formação de porta de ejeção), os arranjos de múltiplas portas de ejeção 11 para ejetar líquido são formados na direção x. Na Figura 3, as portas de ejeção 11 dispostas na direção x ejetam o líquido do mesmo tipo (tal como, um líquido fornecido de um subtanque comum e uma porta de fornecimento comum). A Figura 3 ilustra um exemplo no qual a placa de orifício 14 também é dotada de passagens de fluxo de líquido 13. Em vez disso, o quadro de elementos 10 pode adotar uma configuração na qual as passagens de fluxo de líquido 13 são formadas com o uso de um componente diferente (um membro de formação de passagem de fluxo) e a placa de orifício 14 dotada das portas de ejeção 11 é colocada nas mesmas.

[0037] Os elementos de geração de pressão 12 (não mostrados na Figura 3) são dispostos, no substrato de silício 15, em posições correspondentes às portas de ejeção respectivas 11. Cada porta de ejeção 11 e o elemento de geração de pressão correspondentes 12 são localizados em tais posições que são opostas entre si. Em um caso em que uma tensão é aplicada ao elemento de geração de pressão 12 em resposta a um sinal de ejeção, o elemento de geração de pressão 12 aplica uma pressão ao líquido em uma direção ortogonal z a uma direção de fluxo (uma direção y) do líquido. Consequentemente, o líquido é ejetado na forma de uma gotícula da porta de ejeção 11 oposta ao elemento de geração de pressão 12. O quadro de fiação flexível 40 (ver Figura 1) alimenta com a energia elétrica e sinais de acionamento os

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10/47 elementos de geração de pressão 12 por meio dos terminais 17 dispostos no substrato de silício 15. Embora um substrato de silício seja usado como o substrato 15 nesse caso, o substrato pode ser formado a partir de um membro diferente. Enquanto isso, caso o substrato 15 seja produzido a partir do substrato de silício, então, um filme de óxido (camada), um filme isolante (camada) e semelhantes fornecidos ao substrato de silício serão denominados coletivamente de substrato (o substrato de silício).

[0038] As múltiplas passagens de fluxo de líquido 13 que se estendem na direção y e são conectadas respectivamente às portas de ejeção 11 são formadas entre o substrato de silício 15 e a placa de orifício 14 no substrato (o substrato de silício 15). Os líquidos que fluem em cada uma dentre as passagens de fluxo de líquido 13 incluem um primeiro líquido e um segundo líquido que será descrito posteriormente. As passagens de fluxo de líquido 13 dispostas na direção x são conectadas a uma primeira passagem de fluxo de alimentação comum 23, a uma primeira passagem de fluxo de coleta comum 24, a uma segunda passagem de fluxo de alimentação comum 28 e a uma segunda passagem de fluxo de coleta comum 29 em comum. Os fluxos de líquidos na primeira passagem de fluxo de alimentação comum 23, na primeira passagem de fluxo de coleta comum 24, na segunda passagem de fluxo de alimentação comum 28 e na segunda passagem de fluxo de coleta comum 29 são controlados pela unidade de circulação de líquido 504 na Figura 2. A título de maior precisão, a bomba é controlada de modo que o primeiro líquido que flui da primeira passagem de fluxo de alimentação comum 23 nas passagens de fluxo de líquido 13 seja direcionado para a primeira passagem de fluxo de coleta comum 24 ao passo que o segundo líquido que flua da segunda passagem de fluxo de alimentação comum 28 nas passagens de fluxo de líquido 13 seja direcionado para a segunda passagem de fluxo de coleta comum 29.

[0039] A Figura 3 ilustra um exemplo no qual as portas de ejeção 11 e as passagens de fluxo de líquido 13 dispostas na direção x e a primeira e segunda passagens de fluxo de alimentação comum 23 e 28 assim como a primeira e segunda passagens de fluxo de coleta comum 24 e 29 usadas em comum para alimentar com tinta essas portas e passagens, e coletar tinta das mesmas, são definidas como um

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11/47 conjunto, e dois conjuntos desses constituintes estão dispostos na direção y. (Configurações de passagem de fluxo e câmara de pressão) [0040] As Figuras 4A a 5B são diagramas para explicar configurações detalhadas de cada passagem de fluxo de líquido 13 e de cada câmara de pressão 18 formada no quadro de elementos 10. A Figura 4A é uma vista em perspectiva do lado da porta de ejeção 11 (de um lado de direção +z) e a Figura 4B é uma vista em corte transversal obtida ao longo da linha IVB-IVB mostrada na Figura 4A. Enquanto isso, a Figura 5A é uma vista em perspectiva da passagem de fluxo de líquido 13 na Figura 4A, e a Figura 5B é um diagrama ampliado das cercanias da porta de ejeção 11 na Figura 4B. [0041] O substrato de silício 15 correspondente a uma porção inferior (porção de parede) da passagem de fluxo de líquido 13 inclui uma segunda porta de influxo 21, uma primeira porta de influxo 20, uma primeira porta de efluxo 25 e uma segunda porta de efluxo 26, que se comunicam com a passagem de fluxo de líquido 13 e são formadas nessa ordem na direção y. Ademais, a câmara de pressão 18 que inclui a porta de ejeção 11 e o elemento de geração de pressão 12 está localizada substancialmente no centro entre a primeira porta de influxo 20 e a primeira porta de efluxo 25 na passagem de fluxo de líquido 13. A segunda porta de influxo 21 está conectada à segunda passagem de fluxo de alimentação comum 28, a primeira porta de influxo 20 está conectada à primeira passagem de fluxo de alimentação comum 23, a primeira porta de efluxo 25 está conectada à primeira passagem de fluxo de coleta comum 24 e a segunda porta de efluxo 26 está conectada à segunda passagem de fluxo de coleta comum 29 (ver a Figura 3).

[0042] A primeira porta de influxo 20 faz com que o primeiro líquido 31 flua de um lado a montante em uma direção de fluxo do líquido na passagem de fluxo de líquido 13 na passagem de fluxo de líquido 13 (até o interior da passagem de fluxo de líquido 13) em uma direção que cruza (que, nesse exemplo, é ortogonal) a passagem de fluxo de líquido 13. A primeira porta de influxo 20 está localizada em uma posição mais próxima à câmara de pressão 18 que a segunda porta de influxo 21. O primeiro líquido 31 fornecido da primeira passagem de fluxo de alimentação comum 23 através da primeira porta de influxo 20 flui na passagem de fluxo de líquido 13, conforme indicado

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12/47 com uma seta A1 e, em seguida, flui no interior da passagem de fluxo de líquido 13 na direção das setas A. De modo específico, o primeiro líquido 31 flui na passagem de fluxo de líquido 13 em direção à câmara de pressão 18. Após isso, o primeiro líquido 31 passa através da câmara de pressão 18 e flui para fora da primeira porta de efluxo 25, conforme indicado com uma seta A2. Em seguida, o primeiro líquido 31 é coletado pela primeira passagem de fluxo de coleta comum 24 (ver Figura 5A). A segunda porta de influxo 21 está localizada em uma posição a montante da primeira porta de influxo 20 na direção de fluxo do líquido na passagem de fluxo de líquido 13 (em um lado da câmara de pressão 18 mais remoto que a primeira porta de influxo 20). O segundo líquido 32 fornecido da segunda passagem de fluxo de alimentação comum 28 através da segunda porta de influxo 21 flui na passagem de fluxo de líquido 13, conforme indicado com uma seta B1 e, em seguida, flui no interior da passagem de fluxo de líquido 13 na direção das setas B. De modo específico, o segundo líquido 32 também flui na passagem de fluxo de líquido 13 em direção à câmara de pressão 18. Após isso, o segundo líquido 32 passa através da câmara de pressão 18 e flui para fora da segunda porta de efluxo 26, conforme indicado com uma seta B2. Em seguida, o segundo líquido 32 é coletado pela segunda passagem de fluxo de coleta comum 29 (ver Figura 5A). Tanto o primeiro líquido 31 quanto o segundo líquido 32 fluem na direção y em uma seção da passagem de fluxo de líquido 13 entre a primeira porta de influxo 20 e a primeira porta de efluxo 25. Nesse exemplo, no interior da câmara de pressão 18, o primeiro líquido 31 entra em contato com uma superfície interna da câmara de pressão 18 (uma superfície inferior em um lado inferior na Figura 5B) da câmara de pressão 18 onde o elemento de geração de pressão 12 está localizado. Enquanto isso, o segundo líquido 32 forma um menisco na porta de ejeção 11. O primeiro líquido 31 e o segundo líquidos 32 fluem na câmara de pressão 18 de modo que o elemento de geração de pressão 12, o primeiro líquido 31, o segundo líquido 32 e a porta de ejeção 11 estejam dispostos nessa ordem. De modo específico, supondo que o elemento de geração de pressão 12 esteja localizado em um lado inferior e a porta de ejeção 11 esteja localizada em um lado superior, o segundo líquido 32 flui acima do primeiro líquido 31, e esses líquidos estão em contato um com o outro. O

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13/47 primeiro líquido 31 e o segundo líquido 32 fluem em um estado laminar. Ademais, o primeiro líquido 31 é pressurizado pelo elemento de geração de pressão 12 localizado abaixo, e pelo menos o segundo líquido 32 é ejetado de baixo para cima. Observa-se que essa direção cima-baixo correspondente a uma direção da altura da câmara de pressão 18 e da passagem de fluxo de líquido 13.

[0043] Nessa modalidade, uma taxa de fluxo do primeiro líquido 31 e uma taxa de fluxo do segundo líquido 32 são ajustadas em conformidade com propriedades físicas do primeiro líquido 31 e do segundo líquido 32 de modo que o primeiro líquido 31 e o segundo líquido 32 fluam em contato entre si na câmara de pressão conforme mostrado na Figura 5B. Embora o primeiro e segundo líquidos na primeira modalidade e o primeiro, segundo e terceiro e líquidos em uma segunda modalidade, que são descritos posteriormente, formem fluxos paralelos que fluem na mesma direção, as modalidades não se limitam a esse modo. De modo específico, na primeira modalidade, o segundo líquido pode fluir em uma direção oposta à direção de fluxo do primeiro líquido. Alternativamente, as passagens de fluxo podem ser fornecidas de modo que o fluxo do primeiro líquido cruze o fluxo do segundo líquido. O mesmo se aplica à segunda modalidade que será descrita posteriormente.

[0044] A seguir, os fluxos paralelos dentre esses modos serão descritos como um exemplo.

[0045] No caso dos fluxos paralelos, é preferencial impedir que uma interface entre o primeiro líquido 31 e o segundo líquido 32 seja perturbado, ou em outras palavras, estabelecer um estado de fluxos laminares no interior da câmara de pressão 18 com os fluxos do primeiro líquido 31 e do segundo líquido 32. De modo específico, no caso de uma tentativa para controlar um desempenho de ejeção de modo a manter uma quantidade predeterminada de ejeção, é preferencial acionar o elemento de geração de pressão em um estado em que a interface é estável. No entanto, essa modalidade não se limita apenas a essa configuração. Até mesmo caso o fluxo no interior da câmara de pressão 18 passe para um estado de turbulência por meio do qual a interface entre os dois líquidos sejam de algo modo perturbada, o elemento de geração de pressão 12 ainda pode ser adicionado caso seja possível manter o estado

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14/47 em que pelo menos o primeiro líquido flui principalmente no lado do elemento de geração de pressão 12 e o segundo líquido flui principalmente no lado de porta de ejeção 11. A descrição a seguir está voltada principalmente para o exemplo em que o fluxo no interior da câmara de pressão está no estado de fluxos paralelos e no estado de fluxos laminares.

(Condições para formar fluxos paralelos concomitantemente com fluxos laminares) [0046] As condições para formar fluxos laminares de líquidos em um tubo serão descritas inicialmente. O número de Reynolds Re é conhecido de modo geral por representar uma razão entre força viscosa e a força interfacial como um índice de avaliação de fluxo.

[0047] Agora, uma densidade de um líquido é definida como ρ, uma velocidade de fluxo do mesmo é definida como u, um comprimento representativo do mesmo é definido como d, uma viscosidade é definida como η. Nesse caso, o número de Reynolds Re pode ser expresso conforme a seguir (fórmula 1):

Re = ρud/η (fórmula 1).

[0048] No presente contexto, sabe-se que os fluxos laminares se tornam mais propensos a serem formados à medida que número de Reynolds Re diminui. A título de maior precisão, sabe-se que os fluxos no interior de um tubo circular são formados em fluxos laminares no caso em que o número de Reynolds Re é menor que aproximadamente 2.200, e os fluxos no interior do tubo circular se tornam fluxos turbulentos no caso que o número de Reynolds Re é menor que aproximadamente 2.200.

[0049] No caso que os fluxos são formados nos fluxos laminares, as linhas de fluxo se tornam paralelas a uma direção de percurso dos fluxos sem que um cruze com o outro. Consequentemente, no caso que os dois líquidos em contato constituem os fluxos laminares, os líquidos podem formar os fluxos paralelos com a interface estável entre os dois líquidos. No presente contexto, tendo em vista uma cabeça de impressão a jato de tinta geral, uma altura H [pm] da passagem de fluxo (a altura da câmara de pressão) nas proximidades da porta de ejeção na passagem de fluxo de líquido (a câmara de pressão) está em uma faixa de cerca de 10 a 100 pm. Nesse sentido, no

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15/47 caso que a passagem de fluxo de líquido da cabeça de impressão a jato de tinta é alimentada com água (densidade ρ = 1,0 *103 kg/m³, viscosidade η = 0,001 Pa s (1,0 cP)) a uma velocidade de fluxo de 100 mm/s, o número de Reynolds Re é Re =pud/n « 0,1 ~ 1,0 << 2.200. Consequentemente, os fluxos laminares podem ser considerados como formados na mesma.

[0050] No presente contexto, até mesmo caso a passagem de fluxo de líquido 13 e a câmara de pressão 18 dessa modalidade tenham corte transversal retangulares, conforme mostrado na Figura 4A, as alturas e larguras da passagem de fluxo de líquido 13 e a câmara de pressão 18 na cabeça de ejeção de líquido são suficientemente menores. Por esse motivo, a passagem de fluxo de líquido 13 e a câmara de pressão 18 podem ser tratadas como no caso do tubo circular, ou mais especificamente, as alturas da passagem de fluxo de líquido 13 e a câmara de pressão 18 podem ser tratadas como o diâmetro do tubo circular.

(Condições teóricos para formar fluxos paralelos no estado de fluxos laminares) [0051] A seguir, as condições para formar os fluxos paralelos com a interface estável entre os dois tipos de líquidos na passagem de fluxo de líquido 13 e na câmara de pressão 18 serão descritas com referência à Figura 5B. Primeiramente, uma distância do substrato de silício 15 a uma superfície de abertura (superfície de porta de ejeção) da porta de ejeção 11 da placa de orifício 14, ou seja, uma altura da câmara de pressão 18 é definida como H [pm]. Então, uma distância entre a superfície de porta de ejeção e uma interface (interface líquido-líquido) entre o primeiro líquido 31 e o segundo líquido 32 (uma espessura de fase do segundo líquido) é definida como h2 [pm]. Além disso, uma distância entre a interface e o substrato de silício 15 (uma espessura de fase do primeiro líquido) é definida como h1 [pm]. Essas definições resultam em H = h1 + h2.

[0052] Quando a condições de limite na passagem de fluxo de líquido 13 e na câmara de pressão 18, supõe-se que as velocidades dos líquidos nas superfícies de parede da passagem de fluxo de líquido 13 e da câmara de pressão 18 são iguais a zero. Ademais, supõe-se que as velocidades e tensões cortantes do primeiro líquido 31 e do segundo líquido 32 na interface têm continuidade. Com base na suposição,

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16/47 caso o primeiro líquido 31 e o segundo líquido 32 formem fluxos equilibrados com duas camadas e paralelos, então, uma equação de quarta ordem, conforme definido na seguinte (fórmula 2) é confirmado na seção dos fluxos paralelos:

[Matemática 1] (71 - 72)(71Q1 + 72Q2W + + Q2) - 2^1Q1^}h3 + 3η1Η²{2η10₁ V2(3Q1 + ¢2)}^² + 4R1Q1H³(p2 - R1)h1 + η201Η4 = 0 (fórmula 2) [0053] Na (fórmula 2), qi representa a viscosidade do primeiro líquido 31, η2 representa a viscosidade do segundo líquido 32, Q1 representa a taxa de fluxo (taxa de fluxo de volume [um³/us]) do primeiro líquido 31 e Q2 representa a taxa de fluxo (taxa de fluxo de volume [um³/us]) do segundo líquido 32. Em outras palavras, o primeiro líquido e o segundo líquido fluem de modo a estabelecer uma relação de posição em conformidade com as taxas de fluxo e as viscosidades dos respectivos líquidos dentro de tais faixas para satisfazer a equação de quarta ordem mencionada acima (fórmula 2), desse modo, formando os fluxos paralelos com a interface estável. Nessa modalidade, é preferencial formar os fluxos paralelos do primeiro líquido e do segundo líquido na passagem de fluxo de líquido 13 ou pelo menos na câmara de pressão 18. No caso que os fluxos paralelos são formados, conforme mencionado acima, o primeiro líquido e o segundo líquido estão envolvidos apenas na mistura devido à difusão molecular na interface líquido-líquido entre os mesmos, e os líquidos fluem paralelamente na direção y sem causar praticamente nenhuma mistura. Observa-se que os fluxos dos líquidos nem sempre tem que estabelecer o estado de fluxos laminares em uma determinada região na câmara de pressão 18. Nesse contexto, é preferencial que pelo menos os fluxos dos líquidos em uma região acima do elemento de geração de pressão estabeleçam o estado de fluxos laminares. [0054] Até mesmo no caso de usar solventes imiscíveis, tais como óleo e água como o primeiro líquido e o segundo líquido, por exemplo, os fluxos paralelos estáveis são formados independentemente da imiscibilidade desde que a (fórmula 2) seja atendida. Enquanto isso, até mesmo no caso de óleo e água, caso a interface seja prejudicada devido a um estado de uma leve turbulência do fluxo na câmara de pressão, é preferencial que pelo menos o primeiro líquido flua principalmente no

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17/47 elemento de geração de pressão e o segundo líquido flua principalmente na porta de ejeção.

[0055] A Figura 6A é um gráfico que representa uma relação entre uma razão de viscosidade ιψ = η2/η1 e uma razão de espessura de fase hr = h1/(h1 + h2) do primeiro líquido ao mesmo tempo que muda uma razão de taxa de fluxo Qr = Q2/Q1 a diversos níveis na (fórmula 2). Embora o primeiro líquido não seja limitado à água, a razão de espessura de fase do primeiro líquido será doravante denominada de razão de espessura de fase de água. O eixo geométrico horizontal indica a razão de viscosidade |r = η2/ηι e o eixo geométrico vertical indica a razão de espessura de fase de água hr = hi/(hi + h2). A razão de espessura de fase de água hr diminui à medida que a razão de taxa de fluxo Qr aumenta. Enquanto isso, em cada nível da razão de taxa de fluxo Qr, a razão de espessura de fase de água hr diminui à medida que a razão de viscosidade ηr aumenta. Portanto, a razão de espessura de fase de água hr (que corresponde à posição da interface entre o primeiro líquido e o segundo líquido) na passagem de fluxo de líquido 13 (a câmara de pressão) pode ser ajustada a um valor prescrito controlando-se a razão de viscosidade ηr e a razão de taxa de fluxo Qr entre o primeiro líquido e o segundo líquido. Além disso, no caso que a razão de viscosidade ηr é comparada à razão de taxa de fluxo Qr, a Figura 6A ensina que a razão de taxa de fluxo Qr tem um impacto na razão de espessura de fase de água hr maior que a razão de viscosidade ηι·.

[0056] Observa-se que a condição A, a condição B e a condição C na Figura 6A representam as seguintes condições:

[0057] Condição A: a razão de viscosidade = 1, a razão de taxa de fluxo Qr = 1 e a razão de espessura de fase de água hr = 0,50;

[0058] Condição B: a razão de viscosidade = 10, a razão de taxa de fluxo Qr = e a razão de espessura de fase de água hr = 0,39; e [0059] Condição C: a razão de viscosidade = 10, a razão de taxa de fluxo Qr = e a razão de espessura de fase de água hr = 0,12;

[0060] A Figura 6B é um gráfico que mostra a distribuição de velocidade de fluxo na direção da altura (a direção z) da passagem de fluxo de líquido 13 (a câmara de

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18/47 pressão) em relação às condições mencionadas acima A, B e C. O eixo geométrico horizontal indica um valor normalizado Ux que é normalizado definindo-se o valor máximo de velocidade de fluxo na condição A como 1 (um critério). O eixo geométrico vertical indica a altura de uma superfície inferior no caso que a altura H [pm] da passagem de fluxo de líquido 13 (a câmara de pressão) é definida como 1 (um critério). Em cada uma das curvas que indicam as respectivas condições, a posição da interface entre o primeiro líquido e o segundo líquido é indicada com um marcador. A Figura 6B mostra que a posição da interface varia dependendo das condições, tais como a posição da interface na condição A que está localizada mais alta que as posições da interface na condição B e na condição C. O motivo para isso é o fato de que, no caso que os dois tipos de líquidos que têm diferentes viscosidades entre si fluem paralelamente no tubo ao mesmo tempo que forma os fluxos laminares, a interface entre esses dois líquidos é formada em uma posição em que uma diferença de pressão atribuída à diferença em viscosidade entre os líquidos equilibra a pressão de Laplace atribuída à tensão interfacial.

(Fluxos de líquidos durante operação de ejeção) [0061] À medida que o primeiro líquido e o segundo líquido fluem individualmente, um nível de líquido (a interface líquido-líquido) é formado em uma posição correspondente à razão de viscosidade |r e na razão de taxa de fluxo Qr entre os mesmos (correspondente à razão de espessura de fase de água hr). Caso os líquidos sejam ejetados com êxito da porta de ejeção 11 ao mesmo tempo que a posição da interface é mantida, então, é possível obter uma operação de ejeção estável. A seguir, há duas possíveis configurações para obter a operação de ejeção estável:

[0062] Configuração 1: uma configuração para ejetar os líquidos em um estado em que o primeiro líquido e o segundo líquido estão fluindo; e [0063] Configuração 2: uma configuração para ejetar os líquidos em um estado em que o primeiro líquido e o segundo líquido estão em repouso.

[0064] A condição 1 possibilita ejetar os líquidos estavelmente ao mesmo tempo que a determinada posição da interface é retida. Isso se deve a um motivo pelo qual uma velocidade de ejeção (diversos metros por segundo a aproximadamente dez

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19/47 metros por segundo) de uma gotícula é, de modo geral, mais rápida que as velocidades de fluxo (diversos milímetros por segundo a diversos metros por segundo) do primeiro líquido e do segundo líquido, e a ejeção dos líquidos é levemente afetada até mesmo caso o primeiro líquido e o segundo líquido são mantidos fluindo durante a operação de ejeção.

[0065] Enquanto isso, a condição 2 também possibilita ejetar os líquidos estavelmente ao mesmo tempo que a determinada posição da interface é retida. Isso se deve a uma razão pela qual o primeiro líquido e o segundo líquido não são misturados imediatamente devido a um efeito de difusão nos líquidos na interface, e um estado não misturado dos líquidos é mantido por um período muito curto de tempo. Consequentemente, no instante imediatamente antes da ejeção dos líquidos, a interface é mantida no estado em que os fluxos dos líquidos são interrompidos para permanecerem em repouso, de modo que os líquidos possam ser ejetados ao mesmo tempo que a posição da interface é retida. No entanto, a configuração 1 é preferencial, pois essa configuração pode reduzir efeitos adversos da mistura do primeiro e segundo líquidos devido a uma difusão dos líquidos na interface e não é necessário conduzir o controle avançado para fluir e interromper os líquidos.

(Modos de ejeção dos líquidos) [0066] Uma proporção do primeiro líquido contido em gotículas do segundo líquido ejetado da porta de ejeção (gotículas ejetadas) pode ser mudada ajustando-se a posição da interface (correspondente à razão de espessura de fase de água hr). Tais modos de ejeção dos líquidos podem ser amplamente categorizados em dois modos dependendo dos tipos das gotículas ejetadas:

[0067] Modo 1: um modo de ejetar apenas o segundo líquido; e [0068] Modo 2; um modo de ejetar o segundo líquido que inclui o primeiro líquido.

[0069] O modo 1 é eficaz, por exemplo, em caso de usar uma cabeça de ejeção de líquido de um tipo térmico que emprega um conversor eletrotérmico (um aquecedor) como o elemento de geração de pressão 12, ou em outras palavras, em um caso de usar uma cabeça de ejeção de líquido que utiliza um fenômeno de borbulhamento que depende consideravelmente de propriedades de um líquido. Essa

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20/47 cabeça de ejeção de líquido está propensa a desestabilizar o borbulhamento do líquido devido a uma porção queimada do líquido desenvolvido em uma superfície do aquecedor. A cabeça de ejeção de líquido também tem uma dificuldade em ejetar alguns tipos de líquidos, tais como tintas não aquosas. No entanto, caso um agente de borbulhamento que é adequado para geração de bolha e que esteja menos propenso a desenvolver queimaduras na superfície do aquecedor seja usado como o primeiro líquido e qualquer um dentre os agentes funcionais que têm uma variedade de funções seja usado como o segundo líquido adotando-se o modo 1, é possível ejetar o líquido, tal como uma tinta não aquosa, ao mesmo tempo que o desenvolvimento da queimadura na superfície do aquecedor é suprimido.

[0070] O modo 2 é eficaz para ejetar um líquido, tal como uma tinta com alto teor sólido não apenas no caso de usar a cabeça de ejeção de líquido do tipo térmico, como também em um caso de usar uma cabeça de ejeção de líquido que emprega um elemento piezoelétrico como o elemento de geração de pressão 12. A título de maior precisão, o modo 2 é eficaz no caso de ejetar uma tinta de pigmento de alta densidade que tem um alto teor de um pigmento que é um material de coloração em um meio de impressão. De modo geral, aumentando-se a densidade do pigmento na tinta de pigmento, é possível aprimorar propriedades cromogênicas de uma imagem impressa em um meio de impressão, tal como papel comum com o uso da tinta de pigmento de alta densidade. Ademais, adicionando-se uma emulsão de resina (resina EM) à tinta de pigmento de alta densidade, é possível aprimorar a resistência à abrasão e semelhantes de uma imagem impressa devido à resina EM formada em um filme. No entanto, um aumento em componente sólido, tal como o pigmento e a resina EM, tende a desenvolver aglomeração em uma distância curta entre partículas, desse modo, causando deterioração na capacidade de dispersão. O pigmento é especialmente mais duro para dispersar do que a resina EM. Por esse motivo, o pigmento e a resina EM são dispersos reduzindo-se a quantidade de um dentre os mesmos ou, mais especificamente, definindo-se uma razão entre a quantidade do pigmento e a resina EM para cerca de 4/15% em peso ou 8/4% em peso. Por outro lado, com o uso de uma tinta de resina EM de alta densidade como o primeiro líquido

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21/47 e com o uso da tinta de pigmento de alta densidade como o segundo líquido de tinta na adoção do modo 2, é possível ejetar a tinta de resina EM de alta densidade e a tinta de pigmento de alta densidade em uma proporção predeterminada. Consequentemente, é possível imprimir uma imagem depositando-se a tinta de pigmento de alta densidade e a tinta de resina EM de alta densidade no meio de impressão (a razão de quantidade entre o pigmento e a resina EM é cerca de 8/15% em peso), desse modo, a impressão de uma imagem de alta qualidade que pode ser dificilmente obtenível com uma única tinta, ou em outras palavras, uma imagem com excelente resistência à abração e semelhantes.

(Relação entre razão de taxa de fluxo e razão de espessura de fase de água) [0071] A Figura 7 é um gráfico que mostra uma relação entre a razão de taxa de fluxo Qr e a razão de espessura de fase de água hr com base na (fórmula 2) no caso que a razão de viscosidade qr = 1 e no caso que a razão de viscosidade qr = 10. O eixo geométrico horizontal indica a razão de taxa de fluxo Qr = Q2/Q1 e o eixo geométrico vertical indica a razão de espessura de fase de água hr = ht/(h1 + h2) = h1/H. A razão de taxa de fluxo Qr = 0 corresponde ao caso de Q2 = 0, em que a passagem de fluxo de líquido e a câmara de pressão são preenchidas com o primeiro líquido apenas e não há segundo líquido nas mesmas. No presente contexto, a razão de espessura de fase de água hr é igual a 1. Um ponto P na Figura 7 representa o estado com a razão de taxa de fluxo Qr = 0.

[0072] Caso a razão Qr seja definida maio que a posição do ponto P (caso uma taxa de fluxo Q2 do segundo líquido seja definida maior que 0), a razão de espessura de fase de água hr se torna inferior (a espessura de fase h1 do primeiro líquido se torna menor e a espessura de fase h2 do segundo líquido se torna maior). Em outras palavras, o estado do fluxo do primeiro líquido passa apenas para o estado do primeiro líquido e do segundo líquido que flui paralelamente ao mesmo tempo que que define a interface. Ademais, é possível confirmar a tendência mencionada acima tanto no caso que a razão de viscosidade qr = 1 quanto no caso que a razão de viscosidade qr = 10 entre o primeiro líquido e o segundo líquido. Em outras palavras, a fim de estabelecer o estado em que o primeiro líquido e o segundo líquido fluem juntos na

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22/47 passagem de fluxo de líquido 13 e na câmara de pressão 18 ao mesmo tempo que a interface é definida entre as mesmas, é necessário satisfazer a razão de taxa de fluxo Qr = Q2/Q1 > 0, ou em outras palavras, satisfazer Q1 > 0 e Q2 > 0. Isso significa que tanto o primeiro líquido quanto o segundo líquido fluem na direção y.

(Estados transicionais em operação de ejeção) [0073] A seguir, será fornecida uma descrição de estados transicionais em uma operação de ejeção na passagem de fluxo de líquido 13 na qual os fluxos paralelos são formados. As Figuras 8A a 8E são diagramas que ilustram estados transicionais no caso de realizar uma operação de ejeção em um estado de formação dos fluxos paralelos do primeiro líquido e do segundo líquido com a razão de viscosidade qr = 4 na passagem de fluxo de líquido 13 que tem a altura de passagem de fluxo de H [pm] = 20 pm com a espessura da placa de orifício de T [pm] = 6 pm.

[0074] A Figura 8A mostra um estado antes de uma tensão ser aplicada ao elemento de geração de pressão 12. No presente contexto, a Figura 8A mostra o estado em que a posição da interface é estável em uma posição de modo que obtenha a razão de espessura de fase de água qr = 0,57 (ou seja, a água espessura de fase do primeiro líquido h1 [pm] = 6 pm) ajustando-se adequadamente a taxa de fluxo Q1 do primeiro líquido e a taxa de fluxo Q2 do segundo líquido que fluem juntos.

[0075] A Figura 8B mostra um estado em que a aplicação da tensão ao elemento de geração de pressão 12 acabou de ser iniciada. O elemento de geração de pressão 12 dessa modalidade é um conversor eletrotérmico (um aquecedor). O elemento de geração de pressão 12 gera calor rapidamente quando recebe um pulso de tensão em resposta ao sinal de ejeção e causa ebulição de filme do no primeiro líquido em contato por meio da parede interna da passagem de fluxo de líquido. A Figura 8B mostra o estado em que uma bolha 16 é gerada pela ebulição de filme. Junto da geração da bolha 16, a interface entre o primeiro líquido 31 e o segundo líquido 32 se move na direção z por meio da qual o segundo líquido 32 é empurrado para fora da porta de ejeção 11 na direção z.

[0076] A Figura 8C mostra um estado em que a aplicação de tensão ao elemento de geração de pressão 12 é continuada. Um volume da bolha 16 é aumentado pela

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23/47 ebulição de filme e o segundo líquido 32 é ainda empurrado para fora da porta de ejeção 11 na direção z. A Figura 8D mostra um estado em que a aplicação de tensão ao elemento de geração de pressão 12 é continuada adicionalmente por meio da qual a bolha criada 16 se comunica com a atmosfera.

[0077] A Figura 8E mostra um estado em que uma gotícula (gotícula ejetada) 30 é ejetada. O líquido que foi ejetado da porta de ejeção 11 no momento da comunicação da bolha 16 com a atmosfera, conforme mostrado na Figura 8D, rompe e sai da passagem de fluxo de líquido 13 devido à sua força inerte e percorre na direção z na forma da gotícula ejetada 30. Enquanto isso, na passagem de fluxo de líquido 13, o líquido na quantidade consumida pela ejeção é fornecido de dois lados da porta de ejeção 11 por força capilar da passagem de fluxo de líquido 13 por meio da qual o menisco é formado novamente na porta de ejeção 11. Em seguida, os fluxos paralelos do primeiro líquido e do segundo líquido que fluem na direção y são formados novamente, conforme mostrado na Figura 8A.

[0078] Conforme descrito acima, nessa modalidade, a operação de ejeção conforme mostrado nas Figuras 8A a 8E ocorre no estado em que o primeiro líquido e o segundo líquido fluem como os fluxos paralelos. A fim de descrever detalhadamente com referência à Figura 2 novamente, a CPU 500 circula o primeiro líquido e o segundo líquido na cabeça de ejeção de líquido 1 com o uso da unidade de circulação de líquido 504 ao mesmo tempo que mantém as taxas de fluxo constantes desses líquidos. Em seguida, a CPU 500 aplica a tensão aos respectivos elementos de geração de pressão 12 disposta na cabeça de ejeção de líquido 1 em conformidade com os dados de ejeção ao mesmo tempo que o controle mencionado acima é mantido. No presente contexto, dependendo da quantidade do líquido a ser ejetada, a taxa de fluxo do primeiro líquido e a taxa de fluxo do segundo líquido pode não ser constante sempre.

[0079] No caso que a operação de ejeção é conduzida no estado em que os líquidos estão fluindo, os fluxos dos líquidos podem afetar adversamente os desempenhos de ejeção. No entanto, na cabeça de impressão a jato de tinta general, uma velocidade de ejeção de cada gotícula está na ordem de diversos metros por

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24/47 segundo a aproximadamente dez metros por segundo, que é muito maior que a velocidade de fluxo na passagem de fluxo de líquido que está na ordem de diversos milímetros por segundo a diversos metros por segundo. Consequentemente, até mesmo caso a operação de ejeção seja conduzida no estado em que o primeiro líquido e o segundo líquido fluem na faixa de diversos milímetros por segundo a diversos metros por segundo, há pouco risco de efeitos adversos nos desempenhos de ejeção. [0080] Essa modalidade mostra a configuração na qual a bolha 16 se comunica com a atmosfera na câmara de pressão 18. No entanto, a modalidade não se limita a essa configuração. Por exemplo, a bolha 16 pode se comunicar com a atmosfera no lado de fora (o lado da atmosfera) da porta de ejeção 11. Alternativamente, pode-se permitir que a bolha 16 desapareça sem se comunicar com a atmosfera.

(Razões de líquidos contidos na gotícula ejetada) [0081] As Figuras 9A a 9G são diagramas para comparar a gotícula ejetada no caso que a razão de espessura de fase de água hr muda gradualmente na passagem de fluxo de líquido 13 (a câmara de pressão) que tem a altura de passagem de fluxo (câmara de pressão) de H [pm] = 20 pm. Nas Figuras 9A a 9F, a razão de espessura de fase de água hr é incrementada por 0,10 ao passo que a razão de espessura de fase de água hr é incrementada por 0,50 do estado na Figura 9F ao estado na Figura 9G. Observa-se que a cada uma das gotículas ejetadas nas Figuras 9A a 9G é ilustrada com base em um resultado obtido conduzindo-se uma simulação ao mesmo tempo que a viscosidade do primeiro líquido é ajustada para 0,001 Pa s (1 cP), ao mesmo tempo que a viscosidade do segundo líquido é ajustada para 0,008 Pa s (8 cP) e ao mesmo tempo que a velocidade de ejeção da gotícula é ajustada para 11 m/s.

[0082] A razão de espessura de fase de água h1 do primeiro líquido 31 é inferior uma vez que a razão de espessura de fase de água hr (= h1/(h1 + h2)) está mais próxima de 0, e a razão de espessura de fase de água h1 do primeiro líquido 31 é inferior uma vez que a razão de espessura de fase de água hr está mais próxima de 1. Consequentemente, embora o líquido contido principalmente na gotícula ejetada 30 seja o segundo líquido 32 localizado próxima da porta de ejeção 11, a razão do

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25/47 primeiro líquido 31 contido na gotícula ejetada 30 aumenta à medida que a razão de espessura de fase de água hr se aproxima de 1.

[0083] No caso das Figuras 9A a 9G em que a altura de passagem de fluxo é ajustada para H [pm] = 20 pm, apenas o segundo líquido 32 está contido na gotícula ejetada 30 caso a razão de espessura de fase de água hr = 0,00, 0,10 ou 0,20 e não haja primeiro líquido 31 contido na gotícula ejetada 30. No entanto, no caso que a razão de espessura de fase de água hr = 0,30 ou maior, o primeiro líquido 31 também está contido na gotícula ejetada 30 além do segundo líquido 32. No caso que a razão de espessura de fase de água hr = 1,00 (ou seja, o estado em que o segundo líquido está ausente), apenas o primeiro líquido 31 está contido na gotícula ejetada 30. Conforme descrito acima, a razão entre o primeiro líquido 31 e o segundo líquido 32 contido na gotícula ejetada 30 varia dependendo da razão de espessura de fase de água hr na passagem de fluxo de líquido 13 (a câmara de pressão).

[0084] Por outro lado, as Figuras 10A a 10E são diagramas para comparar a gotícula 30 ejetada no caso que a razão de espessura de fase de água hr muda gradualmente na passagem de fluxo de líquido 13 (a câmara de pressão) que tem a altura de passagem de fluxo (câmara de pressão) de H [pm] = 33 pm. Nesse caso, apenas o segundo líquido 32 está contido na gotícula ejetada 30 caso a razão de espessura de fase de água hr = 0,36 ou abaixo. Enquanto isso, o primeiro líquido 31 também está contido na gotícula ejetada 30 além do segundo líquido 32 no caso que a razão de espessura de fase de água hr = 0,48 ou acima.

[0085] Enquanto isso, as Figuras 11A a 11C são diagramas para comparar a gotícula ejetada 30 no caso que a razão de espessura de fase de água hr muda gradualmente na passagem de fluxo de líquido 13 que tem a altura de passagem de fluxo (câmara de pressão) de H [pm] = 10 pm. Nesse caso, o primeiro líquido 31 está contido na gotícula ejetada 30 até mesmo no caso que a razão de espessura de fase de água hr = 0,10.

[0086] A Figura 12 é um gráfico que representa uma relação entre a altura de passagem de fluxo (câmara de pressão) H e a razão de espessura de fase de água hr no caso que a razão R do primeiro líquido 31 contida na gotícula ejetada 30 é fixada

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26/47 em 0%, 20% e 40%. Em qualquer uma das razões R, a razão de espessura de fase de água permissível hr se torna mais alta uma vez que a altura de passagem de fluxo (câmara de pressão) H é maior. Observa-se que a razão R do primeiro líquido 31 contido representa a razão do líquido que flui na passagem de fluxo de líquido 13 uma vez que o primeiro líquido 31 está contido na gotícula ejetada. Nesse sentido, até mesmo caso cada um dentre o primeiro líquido e o segundo líquido contenha o mesmo componente, tal como água, a porção de água contida no segundo líquido não está incluída na razão mencionada acima.

[0087] No caso que a gotícula ejetada 30 contém apenas o segundo líquido 32 ao mesmo tempo que o primeiro líquido (R = 0%) é eliminado, a relação entre a altura de passagem de fluxo (câmara de pressão) H [pm] e a razão de espessura de fase de água hr é indicada com uma linha contínua na Figura 12. De acordo com a investigação conduzida pelos inventores da presente revelação, a razão de espessura de fase de água hr pode ser aproximada por uma função linear da altura de passagem de fluxo (câmara de pressão) H [pm] mostrada na seguinte (fórmula 3):

[Matemática 2] hr = -0,1390 + 0,0155H (fórmula 3).

[0088] Ademais, no caso que se permite que a gotícula ejetada 30 contenha 20% do primeiro líquido (R = 20%), a razão de espessura de fase de água hr pode ser aproximada por uma função linear da altura de passagem de fluxo (câmara de pressão) H [pm] mostrada na seguinte (fórmula 4):

[Matemática 3] hr = +0,0982 + 0,0128H (fórmula 4).

[0089] Além disso, no caso que se permite que a gotícula ejetada 30 contenha 40% do primeiro líquido (R = 40%), a razão de espessura de fase de água hr pode ser aproximada por uma função linear da altura de passagem de fluxo (câmara de pressão) H [pm] mostrada na seguinte (fórmula 5) de acordo com a investigação pelos inventores:

[Matemática 4] hr = +0,3180 + 0,0087H (fórmula 5).

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27/47 [0090] Por exemplo, a fim de fazer com que a gotícula ejetada 30 não contenha o primeiro líquido, a razão de espessura de fase de água hr precisa ser ajustada para 0,20 ou menos no caso que a altura de passagem de fluxo (câmara de pressão) H [pm] é igual a 20 pm. Enquanto isso, a razão de espessura de fase de água hr precisa ser ajustada para 0,36 ou menor no caso que a altura de passagem de fluxo (câmara de pressão) H [pm] é igual a 33 pm. Além disso, a razão de espessura de fase de água hr precisa ser ajustada até aproximadamente zero (0,00) no caso que a altura de passagem de fluxo (câmara de pressão) H [pm] é igual a 10 pm.

[0091] No entanto, caso a razão de espessura de fase de água hr seja definida muito baixa, é necessário aumentar a viscosidade η2 e a taxa de fluxo Q2 do segundo líquido em relação às do primeiro líquido. Taus aumentos trazem preocupações quanto aos efeitos adversos associados ao aumento na perda de pressão. Por exemplo, com referência à Figura 6A novamente, para que a razão de espessura de fase de água seja hr = 0,20, a razão de taxa de fluxo Qr é igual a 5 no caso que a razão de viscosidade nr é igual 10. Enquanto isso, a razão de taxa de fluxo Qr é igual a 15 caso a razão de espessura de fase de água seja definida como hr = 0,10 a fim de ter certeza de que o primeiro líquido não será ejetado durante o uso da mesma tinta (ou seja, no caso da mesma razão de viscosidade nr). Em outras palavras, a fim de ajustar a razão de espessura de fase de água hr para 0,10, é necessário aumentar a razão de taxa de fluxo Qr três vezes a mais que o caso de ajustar a razão de espessura de fase de água hr para 0,20, e tal aumento pode trazer preocupações quanto a um aumento na perda de pressão e efeitos adversos associados à mesma.

[0092] Consequentemente, em uma tentativa de ejetar o máximo possível apenas do segundo líquido 32 durante a redução da perda de pressão, é preferencial ajustar o valor da razão de espessura de fase de água hr para o maior possível satisfazendo as condições mencionadas acima. A fim de descrever isso detalhadamente com referência à Figura 12 novamente, no caso que a altura de passagem de fluxo (câmara de pressão) H [pm] = 20 pm, é preferencial ajustar o valor da razão de espessura de fase de água hr para menos que 0,20 e o mais próximo possível de 0,20. Enquanto isso, no caso que a altura de passagem de fluxo (câmara de pressão) H [pm] = 33 pm,

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28/47 é preferencial ajustar o valor da razão de espessura de fase de água hr para menos que 0,36 e para o mais próximo possível de 0,36.

[0093] Observa-se que a (fórmula 3), (fórmula 4) e (fórmula 5) mencionadas acima definem os valores numéricos aplicáveis à cabeça de ejeção de líquido geral, a saber, a cabeça de ejeção de líquido com a velocidade de ejeção das gotículas ejetadas em uma faixa de 10 m/s a 18 m/s. Além disso, esses valores numéricos se baseiam na suposição de que o elemento de geração de pressão e a porta de ejeção estão localizados nas posições opostas entre si e que o primeiro líquido e o segundo líquido fluem de modo que o elemento de geração de pressão, o primeiro líquido, o segundo líquido e a porta de ejeção estejam dispostos nessa ordem na câmara de pressão.

[0094] Conforme descrito acima, de acordo com essa modalidade, é possível conduzir estavelmente a operação de ejeção da gotícula que contém o primeiro líquido e o segundo líquido na razão predeterminada definindo-se a razão de espessura de fase de água hr na passagem de fluxo de líquido 13 e na câmara de pressão 18 como o valor predeterminado e, desse modo, estabilizando a posição da interface.

[0095] Incidentalmente, a fim de repetir a operação de ejeção descrita acima no estado estável, é necessário estabilizar a posição da interface independentemente da frequência da operação de ejeção ao mesmo tempo que a razão-alvo de espessura de fase de água hr é obtida.

[0096] No presente contexto, um método específico para obter o estado mencionado acima será descrito com referência às Figuras 4A a 5B novamente. Por exemplo, um primeiro mecanismo de geração de diferença de pressão para definir uma pressão na primeira porta de efluxo 25 inferior a uma pressão na primeira porta de influxo 20 tem que ser preparados apenas para ajustar uma taxa de fluxo Qi do primeiro líquido na passagem de fluxo de líquido 13 e na câmara de pressão 18. Dessa maneira, é possível gerar o fluxo do primeiro líquido 31 direcionado da primeira porta de influxo 20 para a primeira porta de efluxo 25 (na direção y). Enquanto isso, um segundo mecanismo de geração de diferença de pressão a definir uma pressão na segunda porta de efluxo 26 inferior a uma pressão na segunda porta de influxo 21 tem que ser preparado apenas. Dessa maneira, é possível gerar o fluxo do segundo líquido

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29/47 direcionado da segunda porta de influxo 21 para a segunda porta de efluxo 26 (na direção y).

[0097] Para não causar qualquer fluxo reverso na passagem de líquido e na câmara de pressão, o primeiro mecanismo de geração de diferença de pressão e o segundo mecanismo de geração de diferença de pressão são controlados ao mesmo tempo que mantêm uma relação definida na seguinte (fórmula 6):

P2in — P1in > Plout — P2out (fórmula 6).

[0098] Desse modo, é possível formar os fluxos paralelos do primeiro líquido e do segundo líquido que fluem na direção y na razão de espessura de fase de água hr desejada na passagem de fluxo de líquido 13 e na câmara de pressão 18.

[0099] No presente contexto, P1in é a pressão na primeira porta de influxo 20, P1out é a pressão na primeira porta de efluxo 25, P2in é a pressão na segunda porta de influxo 21, e P2out é a pressão na segunda porta de efluxo 26. Caso a razão de espessura de fase de água predeterminada hr possa ser mantida na passagem de fluxo de líquido e na câmara de pressão controlando-se o primeiro e segundo mecanismos de geração de diferença de pressão, conforme descrito acima, é possível recuperar os fluxos paralelos preferenciais em pouco tempo, caso a posição da interface seja prejudicada durante a operação de ejeção, e iniciar imediatamente a próxima operação de ejeção.

(Exemplos específicos do primeiro líquido e segundo líquido) [0100] Na modalidade descrita acima, as funções exigidas pelos respectivos líquidos são esclarecidas como o primeiro líquido que serve como um meio de borbulhamento para fazer com que a ebulição de filme e o segundo líquido que servem como um meio de ejeção seja ejetada da porta de ejeção para o lado de fora. De acordo com a configuração dessa modalidade, é possível aumentar a liberdade dos componentes a serem contidos no primeiro líquido e no segundo líquido mais do que aqueles na técnica relacionada. Agora, o meio de borbulhamento (o primeiro líquido) e o meio de ejeção (o segundo líquido) nessa configuração será descrito detalhadamente com base em exemplos específicos.

[0101] É necessário que o meio de borbulhamento (o primeiro líquido) dessa

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30/47 modalidade cause a ebulição de filme no meio de borbulhamento no caso que o conversor eletrotérmico gera o calor e aumente rapidamente o tamanho da bolha gerada, ou em outras palavras, ter uma alta pressão crucial que possa converter com eficácia energia térmica em energia de borbulhamento. A água é particularmente adequada para tal meio. A água tem o alto ponto de ebulição (100 °C) assim como a alta tensão de superfície (0,05885 N/m (58.85 dinas/cm) a 100 °C) apesar de seu pequeno peso molecular igual a 18, e, portanto, tem uma alta pressão crucial de cerca de 22 MPa. Em outras palavras, a água ocasiona uma pressão de ebulição extremamente alta no momento da ebulição de filme. De modo geral, uma tinta preparada fazendo-se com que a água contenha um material de coloração, tal como um corante ou um pigmento, é usada adequadamente em um aparelho de impressão a jato de tinta projetado para ejetar a tinta com o uso da ebulição de filme.

[0102] No entanto, o meio de borbulhamento não se limita à água. Outros materiais também podem funcionar como os meios de borbulhamento desde que tal material tenha uma pressão crucial de 2 MPa ou acima (ou, de preferência, 5 MPa ou acima). Os meios de borbulhamento diferentes da água incluem álcool metílico e álcool etílico. Além disso, é possível usar uma mistura de água e qualquer um desses álcoois como o meio de borbulhamento. Ademais, é possível usar um material preparado fazendo-se com a água contenha o material de coloração, tal como o corante e o pigmento, conforme mencionado acima assim como outros aditivos. Consequentemente, a pressão é aplicada ao meio de borbulhamento descrito acima (o primeiro líquido) pela ação do elemento de geração de pressão, e, então, o meio de ejeção (o segundo líquido) é ejetado da porta de ejeção.

[0103] Por outro lado, não é necessário que o meio de ejeção (o segundo líquido) dessa modalidade satisfaça propriedades físicas para causar a ebulição de filme diferentemente do meio de borbulhamento. Enquanto isso, a adesão de um material queimado no conversor eletrotérmico (o aquecedor) pode deteriorar a eficiência do borbulhamento devido aos danos à planura de uma superfície do aquecedor ou devido à redução da condutividade térmica do mesmo. No entanto, o meio de ejeção não entra em contato com o aquecedor portanto, não tem um risco mais baixo de queimar

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31/47 os componentes do mesmo. Em relação ao meio de ejeção dessa modalidade, as condições das propriedades físicas para causar a ebulição de filme ou evitar a queimadura são aliviadas em comparação às de uma tinta para uma cabeça térmica convencional. Desse modo, o meio de ejeção dessa tem mais liberdade dos componentes a serem contidos no mesmo. Consequentemente, o meio de ejeção pode conter mais ativamente os componentes que são adequados para os propósitos após serem ejetados.

[0104] Por exemplo, nessa modalidade, é possível conter ativamente como o meio de ejeção um pigmento que não foi usado anteriormente devido ao fato de que o pigmento foi suscetível à queimadura no aquecedor. Enquanto isso, um líquido diferente de uma tinta aquosa que tem uma pressão crucial extremamente baixa também pode ser usado como o meio de ejeção nessa modalidade. Além disso, também é possível usar várias tintas que têm funções especiais que podem ser manipuladas dificilmente pela cabeça térmica convencional, por exemplo, uma tinta curável ultravioleta, uma tinta eletricamente condutora, uma tinta curável por feixe de elétrons (EB), uma tinta magnética e uma tinta sólida também podem ser usadas como os meios de ejeção. Enquanto isso, a cabeça de ejeção de líquido dessa modalidade também pode ser usada em várias aplicações diferentes da formação de imagem com o uso, por exemplo, de qualquer um dentre sangue, células em cultura e semelhantes como os meios de ejeção. A cabeça de ejeção de líquido também é adaptável a outras aplicações incluindo a fabricação de biochip, impressão de circuito eletrônico e assim por diante. Visto que não há restrições em relação ao segundo líquido, o segundo líquido pode adotar o mesmo líquido como um daqueles citados como os exemplos do primeiro líquido. Por exemplo, até mesmo caso ambos os dois líquidos sejam tintas que contêm, cada uma, uma grande quantidade de água, ainda é possível usar uma dentre as tintas como o primeiro líquido e a outra tinta como o segundo líquido dependendo das situações, tal como um modo de uso.

[0105] Particularmente, o modo de usar água ou um líquido semelhante à água como o primeiro líquido (o meio de borbulhamento) e uma tinta de pigmento que tem uma viscosidade maior que a da água como o segundo líquido (o meio de ejeção), e

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32/47 que ejeta apenas o segundo líquido, é um dos usos eficazes dessa modalidade. Também nesse caso, é eficaz suprimir a razão de espessura de fase de água hr definindo-se a razão de taxa de fluxo Qr = Q2/Q1 como a baixa possível, conforme mostrado na Figura 6A.

(Meio de ejeção que exige fluxos paralelos de dois líquidos) [0106] No caso que o líquido a ser ejetado foi determinado, a necessidade de fazer com que os dois líquidos fluam na passagem de fluxo de líquido (a câmara de pressão) de modo a formar os fluxos paralelos pode ser determinada com base na pressão crucial do líquido a ser ejetado. Por exemplo, o segundo líquido pode ser determinado como o líquido a ser ejetado ao mesmo tempo que o material de borbulhamento que serve como o primeiro líquido pode ser preparado apenas no caso que a pressão crucial do líquido a ser ejetada é insuficiente.

[0107] As Figuras 13A e 13B são gráficos que representam relações entre uma taxa de teor de água e uma pressão de borbulhamento no momento da ebulição de filme no caso que dietileno glicol (DEG) é misturado com água. O eixo geométrico horizontal na Figura 13A indica uma razão de massa (em porcentagem em massa) da água em relação ao líquido, e o eixo geométrico horizontal na Figura 13B indica uma razão molar da água em relação ao líquido.

[0108] Conforme fica evidente a partir das Figuras 13A e 13B, a pressão de borbulhamento no momento da ebulição de filme diminui uma vez que a taxa de teor de água (porcentagem do teor) é mais baixa. Em outras palavras, a pressão de borbulhamento é mais reduzida uma vez que a taxa de teor de água diminui, e a eficiência de ejeção é deteriorada como consequência. No entanto, o peso molecular de água (18) é substancialmente menor que o peso molecular de dietileno glicol (106). Desse modo, até mesmo caso a razão de massa de água seja aproximadamente 40% em peso, a razão molar da mesma é cerca de 0,9 e a pressão de borbulhamento razão é mantida a 0,9. Por outro lado, caso a razão de massa de água diminua para menos que 40% em peso, a pressão de borbulhamento razão cai drasticamente junto da concentração molar, conforme evidente das Figuras 13A e 13B.

[0109] Consequentemente, no caso que a razão de massa de água diminui para

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33/47 menos que 40% em peso, é preferencial preparar o primeiro líquido separadamente como o meio de borbulhamento e formar os fluxos paralelos desses dois líquidos na passagem de fluxo de líquido (a câmara de pressão). Conforme descrito acima, no caso que o líquido a ser ejetado foi determinado, a necessidade de formar os fluxos paralelos na passagem de fluxo (a câmara de pressão) pode ser determinada com base na pressão crucial do líquido a ser ejetado (ou na pressão de borbulhamento no momento da ebulição de filme).

(Tinta curável ultravioleta como exemplo do meio de ejeção) [0110] Uma composição preferencial de uma tinta curável ultravioleta que pode ser usada como o meio de ejeção nessa modalidade será descrita como um exemplo. As tintas curáveis ultravioletas podem ser categorizadas em uma tinta do tipo 100 por cento sólida formada a partir de um componente de reação de polimerização sem um solvente e em uma tinta que contém ou água que é um tipo de solvente ou um solvente como um diluente. As tintas curáveis ultravioletas usadas ativamente nos últimos anos são tintas curáveis ultravioletas 100 por cento sólidas formadas a partir de componentes não aquosos de reação de fotopolimerização (que são ou monômeros ou oligômeros) sem conter quaisquer solventes. Tal tinta curável ultravioleta contém monômeros como um componente principal e também contém pequenas quantidades de outros aditivos que incluem um iniciador de fotopolimerização, um material de coloração, um dispersante, um tensoativo e semelhantes. De modo geral, os componentes dessa tinta incluem os monômeros em uma faixa de 80 a 90% em peso, o iniciador de fotopolimerização em uma faixa de 5 a 10% em peso, o material de coloração em uma faixa de 2 a 5% em peso e outros aditivos para o restante. Conforme descrito acima, até mesmo no caso da tinta curável ultravioleta que foi dificilmente manipulada pela cabeça térmica convencional, é possível usar essa tinta como o meio de ejeção nessa modalidade e ejetar a tinta para fora da cabeça de ejeção de líquido conduzindo-se a operação de ejeção estável. Isso possibilita imprimir uma imagem que tem excelente robustez de imagem assim como resistência à abrasão em comparação à técnica relacionada.

(Exemplo e usar líquido misturado como gotícula ejetada)

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34/47 [0111] A seguir, será fornecida uma descrição de um caso da gotícula ejetada 30 em que o primeiro líquido 31 e o segundo líquido 32 são misturados em uma razão predeterminada. Por exemplo, no caso que o primeiro líquido 31 e o segundo líquido 32 são tintas que têm cores diferentes entre si, essas tintas fluem como fluxos laminares sem serem misturadas na passagem de fluxo de líquido 13 e na câmara de pressão 18 desde que as viscosidades e as taxas de fluxo dos dois líquidos satisfaçam a relação definida pela (fórmula 2). Em outras palavras, controlando-se a razão de taxa de fluxo Qr entre o primeiro líquido 31 e o segundo líquido 32 na passagem de fluxo de líquido e na câmara de pressão, é possível ajustar a razão de espessura de fase de água hr e, portanto, uma razão e mistura entre o primeiro líquido 31 e o segundo líquido 32 na gotícula ejetada a uma razão desejada.

[0112] Por exemplo, supondo que o primeiro líquido é uma tinta clara e o segundo líquido é tinta ciano (ou tinta magenta), é possível ejetar uma tinta ciano-claro (ou tinta magenta-claro) em várias concentrações do material de coloração controlando-se a razão de taxa de fluxo Qr. Alternativamente, supondo que o primeiro líquido é uma tinta amarela e o segundo líquido é magenta, é possível ejetar uma tinta vermelha em vários níveis de fase de cor que são gradualmente diferentes controlando-se a razão de taxa de fluxo Qr. Em outras palavras, caso seja possível ejetar a gotícula preparada misturando-se o primeiro líquido e o segundo líquido na razão de mistura desejada, então, uma faixa de reprodução de cor expressa em um meio impresso pode ser expandida mais que a técnica relacionada ajustando-se adequadamente a razão de mistura.

[0113] Ademais, a configuração dessa modalidade também é eficaz no caso de usar dois tipos de líquidos cuja mistura entre os mesmos é desejada imediatamente após a ejeção em vez de misturar os líquidos imediatamente antes da ejeção. Por exemplo, há um caso na impressão da imagem em que é desejável depositar uma tinta de pigmento de alta densidade com excelentes propriedades cromogênicas e uma resina EM com excelente descrição de imagem tal como resistência à abrasão em um meio de impressão ao mesmo tempo. No entanto, um componente de pigmento contido na tinta de pigmento e um componente sólido contido na resina EM

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35/47 tendem a desenvolver aglomeração em uma distância curta entre partículas, desse modo, causando deterioração na capacidade de dispersão. Nesse sentido, caso a EM de alta densidade seja usada como o primeiro líquido dessa modalidade ao mesmo tempo que a tinta de pigmento de alta densidade é usada como o segundo líquido da mesma e caso os fluxos paralelos sejam formados controlando-se as velocidades de fluxo desses líquidos com base na (fórmula 2), então, os dois líquidos são misturados entre si e aglomerados entre si no meio de impressão após serem ejetados. Em outras palavras, é possível manter um estado desejável de ejeção sob alta capacidade de dispersão e obter uma imagem com altas propriedades cromogênicas assim como alta descrição após a deposição das gotículas.

[0114] Observa-se que no caso que a mistura após a ejeção deve ser da maneira mencionada acima, essa modalidade causa um efeito de geração dos fluxos dos dois líquidos na câmara de pressão independentemente do modo do elemento de geração de pressão. Em outras palavras, essa modalidade também funciona com eficácia no caso de uma configuração para usar um elemento piezoelétrico como o elemento de geração de pressão, por exemplo, em que a limitação na pressão crucial ou o problema da queimadura não é uma preocupação primeiramente.

[0115] Conforme descrito acima, de acordo com essa modalidade, é possível conduzir a operação de ejeção de maneira favorável e estável acionando-se o elemento de geração de pressão 12 no estado se faz com que o primeiro líquido e o segundo líquido fluam de maneira equilibrada ao mesmo tempo que a razão de espessura de fase de água predeterminada hr é mantida na passagem de fluxo de líquido e na câmara de pressão.

[0116] Acionando-se o elemento de geração de pressão 12 no estado se faz com que os líquidos fluam de maneira equilibrada, a interface estável pode ser formada no momento da ejeção dos líquidos. Caso os líquidos não estejam fluindo durante a operação de ejeção dos líquidos, a interface está propensa a ser prejudicada como consequência da bolha, e a qualidade de impressão também pode ser afetada nesse caso. Acionando-se o elemento de geração de pressão 12 ao mesmo tempo que permite-se que os líquidos fluam conforme descrito nessa modalidade, é possível

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36/47 suprimir a turbulência da interface devido à geração da bolha. Visto que a interface estável é formada, a taxa de teor de vários líquidos contidos no líquido ejetado é estabilizada e a qualidade de impressão também é aprimorada, por exemplo. Ademais, visto que é feito com que os líquidos fluam antes de acionar o elemento de geração de pressão 12 e fluam continuamente até mesmo durante a ejeção, é possível reduzir o tempo para formar o menisco novamente na passagem de fluxo de líquido (a câmara de pressão) após a ejeção dos líquidos. Enquanto isso, os fluxos dos líquidos são criados com o uso de uma bomba ou semelhantes carregados na unidade de circulação de líquido 504 antes de o sinal de acionamento ser inserido no elemento de geração de pressão 12. Consequentemente, os líquidos estão fluindo pelo menos imediatamente antes da ejeção dos líquidos.

(Relação entre a porta de influxo e a largura de passagem de fluxo) [0117] A Figura 14A é uma vista plana superior da seção da primeira porta de influxo 20, a Figura 14B é uma vista em corte transversal obtida ao longo da linha XIVB-XIVB na Figura 14A e a Figura 14C é uma vista em corte transversal (um diagrama ampliado da câmara de pressão) obtida ao longo da linha XIVC-XIVC na Figura 14A. Um comprimento da primeira porta de influxo 20 em uma direção ortogonal à direção de fluxo do líquido na câmara de pressão e em uma direção de ejeção do líquido da porta de ejeção (doravante também denominada de direção de largura da passagem de fluxo de líquido) será definida como L. Enquanto isso, um comprimento (uma largura) da passagem de fluxo de líquido acima da primeira porta de influxo 20 será definida como W. Nesse caso, L > W é confirmado nas Figuras 14A e 14B. Correspondentemente, a primeira porta de influxo 20 se estende ao longo de toda a região na direção de largura da passagem de fluxo de líquido 13. A primeira porta de influxo 20 dessa modalidade se estende linearmente na direção de largura da passagem de fluxo de líquido 13 (a direção ortogonal à direção de fluxo (a direção y)) e o comprimento L da primeira porta de influxo 20 é maior que o comprimento (a largura) W da passagem de fluxo de líquido 13. Enquanto isso, duas porções de extremidade da primeira porta de influxo 20 estão localizadas fora das superfícies de parede superior e inferior da passagem de fluxo de líquido 13 na Figura 14A. Em vez

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37/47 disso, as duas porções de extremidade da primeira porta de influxo 20 podem estar localizadas nas mesmas posições que as superfícies de parede correspondente da passagem de fluxo de líquido 13, respectivamente. Nesse caso, L = W é confirmado. Alternativamente, uma dentre as duas porções de extremidade da primeira porta de influxo 20 pode estar localizada na mesma posição que a superfície de parede correspondente da passagem de fluxo de líquido 13 ao passo que a outra porção de extremidade pode estar localizada fora da superfície de parede correspondente da passagem de fluxo de líquido 13. Nesse caso, L > W é confirmado. No exemplo da Figura 4A, não apenas o comprimento na direção de largura da primeira porta de influxo 20 como também os comprimentos na direção de largura da segunda porta de influxo 21, na primeira porta de efluxo 25 e na segunda porta de efluxo 26 na direção de largura da passagem de fluxo de líquido 13 são maiores que o comprimento (a largura) W da passagem de fluxo de líquido 13. Observa-se que pelo menos o comprimento L da primeira porta de influxo 20 precisa ser igual ou maior que o comprimento (a largura) W da passagem de fluxo de líquido 13. Em outras palavras, pelo menos a primeira porta de influxo 20 tem que satisfazer L > W.

[0118] Toda a região na direção de largura da passagem de fluxo de líquido 13 é alimentada com o primeiro líquido 31 a partir da porta de influxo 20 descrita acima. Consequentemente, os fluxos paralelos do primeiro líquido 31 e do segundo líquido 32 empilhados na direção da altura (uma direção do elemento de geração de pressão em direção à porta de ejeção) da passagem de fluxo de líquido 13 são formados, conforme mostrado na Figura 14C. Em outras palavras, o segundo líquido 32 flui acima e ao longo do primeiro líquido 31. A interface entre o primeiro líquido 31 e segundo líquido 32 é formada bem na direção da altura da passagem de fluxo de líquido 13. No interior da câmara de pressão, o primeiro líquido 31 flui em uma posição no lado do elemento de geração de pressão 12 ao mesmo tempo que o segundo líquido 32 flui em uma posição no lado da porta de ejeção 11. Desse modo, é possível usar água que está apta a causar borbulhamento como o primeiro líquido 31 e a usar a tinta de pigmento que tem uma alta viscosidade e uma grande quantidade de componentes sólidos, tais como o pigmento como o segundo líquido 32, por exemplo.

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Em outras palavras, independentemente do que o segundo líquido 32 for, é possível ejetar o segundo líquido 32 de maneira equilibrada borbulhando-se o primeiro líquido 31. Por exemplo, no caso que o segundo líquido 32 é a tinta, é possível imprimir uma imagem de alta qualidade.

[0119] Por outro lado, a Figura 15A é uma vista plana superior da seção da primeira porta de influxo 20 de um exemplo comparativo, a Figura 15B é uma vista em corte transversal obtida ao longo da linha XVB-XVB na Figura 15A, e a Figura 15C é uma vista em corte transversal obtida ao longo da linha XVC-XVC na Figura 15A. Nesse exemplo comparativo, o comprimento da primeira porta de influxo 20 na direção ortogonal à direção de fluxo do líquido na câmara de pressão e na direção de ejeção do líquido a partir da porta de ejeção será definido como L'. Enquanto isso, o comprimento (a largura) da passagem de fluxo de líquido acima da primeira porta de influxo será definido como W. Nesse caso, L' < W é confirmado. Desse modo, o primeiro líquido 31 flui da primeira porta de influxo 20 para uma região limitada no centro na direção de largura da passagem de fluxo de líquido 13, e o segundo líquido 32 flui ao longo das superfícies de parede direita e esquerda da passagem de fluxo de líquido 13, conforme mostrado na Figura 15C. Em outras palavras, as interfaces entre o primeiro líquido 31 e o segundo líquido 32 são formadas ao longo da direção de largura da passagem de fluxo de líquido 13. De modo específico, o primeiro líquido 31 e o segundo líquido 32 do não formam fluxos paralelos empilhados na direção da altura da passagem de fluxo de líquido 13, porém, o primeiro líquido flui na câmara de pressão de modo que esteja localizado no lado do elemento de geração de pressão 12 e no lado da porta de ejeção 11, respectivamente. Visto que o primeiro líquido 31 está localizado no lado da porta de ejeção 11 na Figura 15C, é difícil ejetar principalmente o segundo líquido 32.

[0120] Conforme descrito acima, um formato de uma parte de junção do primeiro líquido 31 e do segundo líquido 32 (um formato da primeira porta de influxo 20 em relação à passagem de fluxo acima da primeira porta de influxo 20) tem um grande efeito na formação da interface. A seguir, o efeito do formato da parte de junção na formação da interface será descrito mais detalhadamente.

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39/47 [0121] A Figura 16A é um diagrama explicativo de um vetor de velocidade v1 do primeiro líquido 31 em um corte transversal semelhante àquele da Figura 14B. O vector v1 tem uma distribuição na qual a velocidade em cada superfície de parede da porta de influxo 20 é zero ao mesmo tempo que a velocidade se torna a maior em uma parte central da porta de influxo 20. O primeiro líquido 31 que tem a distribuição de velocidade mencionada acima flui na passagem de fluxo de líquido 13 ao mesmo tempo que a direção do fluxo é mudada. Correspondentemente, a distribuição de velocidade do primeiro líquido 31 em uma porção através da qual o primeiro líquido 31 flui na passagem de fluxo de líquido 13 se torna mais uniforme uma vez que uma diferença entre a velocidade em um ponto P na Figura 16A que representa uma posição de cada superfície de parede da passagem de fluxo de líquido 13 e a velocidade na parte central da passagem de fluxo de líquido 13 é menor. A Figura 16B é um diagrama explicativo de uma distribuição de velocidade u1 do primeiro líquido 31 em um estágio inicial que flui da porta de influxo 20 para a passagem de fluxo de líquido 13 e de uma distribuição de velocidade u2 do segundo líquido 32 que flui na passagem de fluxo de líquido 13. O segundo líquido 32 está menos propenso a entrar entre o primeiro líquido 31 e a superfície de parede da passagem de fluxo de líquido 13 quando a distribuição de velocidade v1 e a distribuição de velocidade u1 são mais uniformes, desse modo, o segundo líquido 32 está mais propenso a flui de maneira que o segundo líquido 32 esteja mais empilhado no primeiro líquido 31 na direção da altura da passagem de fluxo de líquido 13, conforme mostrado na Figura 14C. No entanto, dependendo das propriedades físicas e das velocidades de fluxo do primeiro e segundo líquidos, a formação da interface, conforme mostrado na Figura 14C, se torna mais difícil quando as distribuições de velocidade v1 e u1 são menos uniformes embora L > W seja confirmado.

[0122] Consequentemente, é preferencial definir o comprimento L maior que o comprimento (a largura) W de modo a definir o formato da porta de influxo 20 e as distribuições de velocidade v1 e u1 o mais uniforme possível. Por exemplo, em relação ao formato da porta de influxo 20, a distribuição de velocidade v1 na porta de influxo 20 se torna mais uniforme quando um aspecto proporcional determinado com base no

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40/47 comprimento L como um lado longo é maior, e a distribuição de velocidade u1 do fluxo para fora da passagem de fluxo de líquido 13 também se torna igualmente mais uniforme.

[0123] As Figuras 16C e 16D são diagramas explicativos no caso que o comprimento L é igual ao comprimento (a largura) W (L = W). Nesse exemplo, as duas porções de extremidade da porta de influxo 20 que se estendem linearmente na direção de largura da passagem de fluxo de líquido 13 estão localizadas nas mesmas posições que as superfícies de parede correspondente da passagem de fluxo de líquido 13. Conforme mostrado na Figura 16D, não há porções entre as superfícies de parede da passagem de fluxo de líquido 13 e a porta de influxo 20 onde o fluxo do primeiro líquido 31 não é gerado. Desse modo, o primeiro líquido 31 pode fluir na região ao longo de toda a largura da passagem de fluxo de líquido 13 de modo que a interface, como a interface na Figura 14C, possa ser formada. No entanto, a velocidade do vetor de velocidade u1 se torna zero em cada superfície de parede. Consequentemente, caso o segundo líquido 32 flua no lado da superfície de parede, as interfaces, conforme mostrado na Figura 15C, podem ser formadas dependendo das condições das propriedades físicas, das velocidades de fluxo e semelhantes. Portanto, a fim de forma os fluxos paralelos do primeiro líquido 31 e o segundo líquido 32 na direção da altura da passagem de fluxo de líquido 13, conforme mostrado na Figura 14C, é preferencial satisfazer L > W.

[0124] A Figura 17A é um diagrama explicativo de um vetor de velocidade v'1 do primeiro líquido 31 em um corte transversal semelhante ao de um exemplo comparativo da Figura 15B. O vector v'1 tem uma distribuição na qual a velocidade em cada superfície de parede da porta de influxo 20 é zero ao mesmo tempo que a velocidade se torna a maior em uma parte central da porta de influxo 20. A Figura 17B é um diagrama explicativo de uma distribuição de velocidade u'1 do primeiro líquido 31 em um estágio inicial que flui da porta de influxo 20 para a passagem de fluxo de líquido 13 e de uma distribuição de velocidade u'2 do segundo líquido 32 que flui na passagem de fluxo de líquido 13. Visto que L' < W é confirmado nesse exemplo comparativo, pode haver porções entre as superfícies de parede da passagem de

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41/47 fluxo de líquido 13 e a porta de influxo 20, em que o fluxo do primeiro líquido 31 está menos propenso a ser gerado, conforme mostrado na Figura 17B, embora a distribuição de velocidade v'1 seja quase uniforme. O segundo líquido 32 entra entre as superfícies de parede da passagem de fluxo de líquido 13 e a porta de influxo 20, conforme indicado com as setas em linhas tracejadas na Figura 17B e, consequentemente, os fluxos entre o primeiro líquido 31 e as superfícies de parede da passagem de fluxo de líquido 13, conforme mostrado na Figura 15C.

[0125] O exemplo comparativo foi descrito acima com o uso do exemplo no qual o primeiro líquido 31 e o segundo líquido 32 não estão empilhados na direção da altura no caso que L' < W é confirmado. No entanto, também pode haver um caso em que o primeiro líquido e o segundo líquido são formados nos fluxos paralelos empilhados na direção da altura dependendo das taxas de fluxo e viscosidades dos mesmos até mesmo no caso que L' < W é confirmado. No entanto, é preferencial satisfazer L > W, conforme mencionado acima a fim de permitir que o primeiro líquido e o segundo líquido fluam estavelmente ao mesmo tempo que são empilhados na direção da altura. (Formato da porta de influxo e taxas de fluxo) [0126] A seguir, será descrita uma descrição de relações entre o comprimento L (> W) da primeira porta de influxo 20 e uma taxa de fluxo Q1 do primeiro líquido 31 e uma taxa de fluxo Q2 do segundo líquido 32 nessa modalidade. A Figura 18A é uma vista plana superior da seção da primeira porta de influxo 20 dessa modalidade, e a Figura 18B é uma vista em corte transversal obtida ao longo da linha XVIIIB-XVIIIB na Figura 18A.

[0127] No caso que as viscosidades do primeiro líquido 31 e do segundo líquido 32 são quase iguais e as taxas de fluxo dos mesmos satisfazem Q1 > Q2, uma quantidade suficiente do primeiro líquido flui da porta de influxo 20 na passagem de fluxo de líquido. Em uma posição em um lado a montante na direção y da porta de influxo 20, o primeiro líquido e o segundo líquido estão unidos entre si. Consequentemente, o formato da interface entre os mesmos é muito influenciado pelo formato no lado a montante na direção y da porta de influxo 20. Por esse motivo, é preferencial definir pelo menos um comprimento de uma porção lateral (uma primeira

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42/47 porção lateral; uma porção lateral entre um ponto C1 e um ponto C1') da porta de influxo 20 localizada no lado mais a montante na direção y maior que o comprimento (a largura) W da passagem de fluxo de líquido 13, conforme mostrado na Figura 18A. Dessa maneira, é possível impedir que o segundo líquido entre o primeiro líquido e as superfícies de parede da passagem de fluxo de líquido 13 em um ponto de junção do primeiro líquido e do segundo líquido e, desse modo, formar a interface horizontal entre os mesmos, conforme mostrado na Figura 18B.

[0128] Por outro lado, no caso que as viscosidades do primeiro líquido 31 e do segundo líquido 32 são quase iguais e as taxas de fluxo dos mesmos satisfazem Qi < Q2, o primeiro líquido flui da porta de influxo 20 na passagem de fluxo de líquido 13, conforme mostrado na Figura 18C. Nesse exemplo, visto que a taxa de fluxo Q2 do segundo líquido é grande, o segundo líquido quase comprime o primeiro líquido acima da porta de influxo 20. Em outras palavras, o primeiro líquido está quase no estado de fluir na passagem de fluxo de líquido 13 de um lado a jusante na direção y da porta de influxo 20, por meio do qual, o ponto de junção do primeiro líquido e do segundo líquido na passagem de fluxo de líquido 13 está localizado em uma posição no lado a jusante na direção y da porta de influxo 20. Consequentemente, o formato da interface entre os líquidos é muito influenciado por um formato no lado a jusante na direção y da porta de influxo 20. Por esse motivo, é preferencial definir um comprimento de uma porção lateral (uma segunda porção lateral; uma porção lateral entre um ponto C2 e um ponto C2') da porta de influxo 20 localizada no lado mais lado a jusante na direção y maior que o comprimento (a largura) W da passagem de fluxo de líquido 13. Dessa maneira, é possível impedir que o segundo líquido entre o primeiro líquido e as superfícies de parede da passagem de fluxo de líquido 13 no ponto de junção do primeiro líquido e do segundo líquido e, desse modo, formar a interface horizontal entre os mesmos, conforme mostrado na Figura 18C. No caso ejetar principalmente o segundo líquido borbulhando o primeiro líquido, por exemplo, as taxas de fluxo desses líquidos podem ser definidas para satisfazer Qi < Q2 de modo que uma espessura de camada do primeiro líquido se torne menor que uma espessura de camada do segundo líquido. Nesse caso, é preferencial definir pelo menos o comprimento da

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43/47 segunda porção lateral da porta de influxo 20 localizada no lado a jusante na direção y maior que o comprimento (a largura) W da passagem de fluxo de líquido 13.

[0129] No exemplo da Figura 18A, os comprimentos (L para ambos) da primeira porção lateral e da segunda porção lateral localizadas no lado a montante e no lado a jusante na direção y são maiores que o comprimento (a largura) W da passagem de fluxo de líquido 13, e as duas porções laterais de cada uma das porções laterais estão localizadas no lado de fora das superfícies de parede correspondente da passagem de fluxo de líquido 13.

(Exemplos modificados da porta de influxo) [0130] A primeira porta de influxo 20 apenas precisa ter uma porção que satisfaz L > W, conforme mencionado acima e nem sempre tem que se estender linearmente na direção de largura da passagem de fluxo de líquido 13. Enquanto isso, a primeira porta de influxo 20 does nem sempre tem que satisfazer L > W em toda a porção da primeira porta de influxo 20.

[0131] As Figuras 19A e 19B são diagramas explicativos de vários exemplos modificados da primeira porta de influxo 20. A porta de influxo 20 na Figura 19A tem um formato de superfície plana que se projeta para o lado a jusante na direção y ao passo que a porta de influxo 20 na Figura 19B tem um formato de superfície plana que se projeta para o lado a montante na direção y. As Figuras 19C e 19D são diagramas explicativos de outros exemplos modificados nos quais as partes projetantes nos formatos de superfície plana das portas de influxo 20 nas Figuras 19A e 19B são mudadas para formatos triangulares. No caso que as taxas de fluxo do primeiro e segundo líquidos satisfazem Q1 > Q2, os formatos nas Figuras 19A e 19C nos quais a primeira porção lateral da porta de influxo 20 localizada no lado a montante na direção y é maior que o comprimento (a largura) W são preferenciais conforme descrito anteriormente. Por outro lado, no caso que as taxas de fluxo dos mesmos satisfazem Q1 < Q2, os formatos nas Figuras 19B e 19D nos quais a segunda porção lateral da porta de influxo 20 localizada no lado a jusante na direção y é maior que o comprimento (a largura) W são preferenciais conforme descrito anteriormente. Enquanto isso, a primeira porção lateral no lado a montante e/ou a segunda porção

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44/47 lateral no lado a jusante na direção y da porta de influxo 20 nem sempre têm que retas. Por exemplo, as porções laterais podem ser formadas em curvas conforme mostrado na Figura 19E.

[0132] Alternativamente, a porta de influxo 20 pode ser formada em um formato de modo que as porções laterais da porta de influxo 20 se estendem de modo a formar um determinado ângulo α (α + 90°) em relação à direção de extensão da passagem de fluxo de líquido 13 (a direção y) conforme mostrado na Figura 20A. Até mesmo no caso que as porções laterais têm um determinado ângulo α, a passagem de fluxo de líquido 13 pode impedir que o segundo líquido entre o primeiro líquido e as superfícies de parede da passagem de fluxo de líquido e pode formar a interface horizontal entre os mesmos, visto que o comprimento L na direção de largura da passagem de fluxo de líquido 13 é igual ou maior que o comprimento (a largura) W da passagem de fluxo de líquido 13. No entanto, deve-se verificar que o segundo líquido pode entrar entre o primeiro líquido e as superfícies de parede da passagem de fluxo de líquido 13 no caso que as taxas de fluxo satisfazem Q1 < Q2 e o primeiro líquido flui principalmente na passagem de fluxo de líquido 13 do lado a jusante na direção y da porta de influxo 20, conforme descrito anteriormente. A Figura 20B é uma vista em corte transversal obtida ao longo da linha XXB-XXB na Figura 20A, que mostra o caso em que o fenômeno mencionado acima ocorre. Conforme mostrado na Figura 20B, o segundo líquido está propenso a entrar no lado a montante na direção y da porta de influxo 20 e pelo menos um lado de extremidade fora dos lados direito e esquerdo da passagem de fluxo de líquido 13 na Figura 20B pode ser ocupado pelo segundo líquido. Enquanto isso, junto da distribuição de velocidade de fluxo do primeiro líquido, a interface pode não formar o formato horizontal, pois é formada em um formato correspondente à distribuição de velocidade de fluxo. No entanto, até mesmo caso a interface tenha esse formato, ainda é possível ejetar o segundo líquido principalmente da porta de ejeção 11 visto que o primeiro líquido está localizado principalmente no lado do elemento de geração de pressão 12 e o segundo líquido está localizado no lado da porta de ejeção 11.

(Segunda modalidade)

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45/47 [0133] Essa modalidade também usa a cabeça de ejeção de líquido 1 e o aparelho de ejeção de líquido mostrados nas Figuras 1 a 3.

[0134] As Figuras 21A a 21C são diagramas que mostram uma configuração da passagem de fluxo de líquido 13 dessa modalidade. A passagem de fluxo de líquido 13 dessa modalidade é diferente da passagem de fluxo de líquido 13 descrita na primeira modalidade. Nessa modalidade, permite-se que um terceiro líquido 33 flua na passagem de fluxo de líquido 13 além do primeiro líquido 31 e do segundo líquido 32. Permitindo-se que o terceiro líquido 33 flua na câmara de pressão, é possível usar o meio de borbulhamento com a alta pressão crucial visto que o primeiro líquido, embora use qualquer uma das tintas de diferentes cores, a resina EM de alta densidade e semelhantes como o segundo líquido e o terceiro líquido.

[0135] Na passagem de fluxo de líquido 13 dessa modalidade, o terceiro líquido 33 também pode formar um fluxo paralelo em estado de fluxo laminar além dos fluxos paralelos no estado do fluxo laminar pelo primeiro líquido 31 e pelo segundo líquido 32 na primeira modalidade descrita acima, conforme mostrado nas Figuras 21B e 21C. Na superfície superior do substrato de silício 15 correspondente à superfície interna (porção inferior) da passagem de fluxo de líquido 13, a segunda porta de influxo 21, a terceira porta de influxo 22, a primeira porta de influxo 20, a primeira porta de efluxo 25, uma terceira porta de efluxo 27 e a segunda porta de efluxo 26 são formados nessa ordem na direção y. A câmara de pressão 18 que inclui a porta de ejeção 11 e o elemento de geração de pressão 12 está localizada substancialmente no centro entre a primeira porta de influxo 20 e a primeira porta de efluxo 25 na passagem de fluxo de líquido 13.

[0136] Quanto à modalidade descrita acima, o primeiro líquido 31 e o segundo líquido 32 fluem da primeira e da segunda portas de influxo 20 e 21 na passagem de fluxo de líquido 13, em seguida, fluem na direção y através da câmara de pressão 18 e, em seguida, fluem para fora da primeira e segunda portas de efluxo 25 e 26. O terceiro líquido 33 flui da terceira porta de influxo 22 na passagem de fluxo de líquido 13, em seguida, flui em uma direção de uma seta C na passagem de fluxo de líquido 13 através da câmara de pressão 18 e, em seguida, flui para fora da terceira porta de

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46/47 efluxo 27. Consequentemente, na passagem de fluxo de líquido 13, o primeiro líquido 31, o segundo líquido 32 e o terceiro líquido 33 fluem juntos na direção y entre a primeira porta de influxo 20 e a primeira porta de efluxo 25. Nesse exemplo, o primeiro líquido 31 está em contato com a superfície interna da câmara de pressão 18 (uma superfície superior 15A do substrato de silício 15) onde o elemento de geração de pressão 12 está localizado. Enquanto isso, o segundo líquido 32 forma o menisco na porta de ejeção 11, e o terceiro líquido 33 flui entre o primeiro líquido 31 e o segundo líquido 32.

[0137] Nessa modalidade, o comprimento da primeira porta de influxo 20 na direção de largura da passagem de fluxo de líquido 13 é definida igual ou maior que a largura da passagem de fluxo de líquido 13, e o comprimento da segunda porta de influxo 21 na direção de largura da passagem de fluxo de líquido 13 também é definido igual ou maior que a largura da passagem de fluxo de líquido 13 conforme a primeira modalidade descrita acima. Pelo menos o comprimento L de cada uma dentre a primeira e segunda portas de influxo 20 e 21 precisa ser igual ou maior que o comprimento (a largura) W (L > W). Dessa maneira, formando-se a segunda porta de influxo 21 conforme a primeira porta de influxo 20, o segundo líquido 32 flui em toda a região na direção de largura da passagem de fluxo de líquido 13, de modo que as respectivas interfaces entre o primeiro líquido 31, o segundo líquido 32 e o terceiro líquido 33 possam ser formadas horizontalmente como consequência.

[0138] Nessa modalidade, a CPU 500 controla a taxa de fluxo Q1 do primeiro líquido 31, a taxa de fluxo Q2 do segundo líquido 32 e uma taxa de fluxo Q3 do terceiro líquido 33 com o uso da unidade de circulação de líquido 504 e faz com que os três líquidos formem fluxos paralelos com três camadas de maneira equilibrada, conforme mostrado na Figura 21C. Em seguida, no estado em que os fluxos paralelos com três camadas são formados, conforme descrito acima, a CPU 500 aciona o elemento de geração de pressão 12 da cabeça de ejeção de líquido 1 e ejeta a gotícula da porta de ejeção 11. Até mesmo caso a posição de cada interface seja distribuída ao longo da operação de ejeção descrita acima, os fluxos paralelos com três camadas dos três líquidos são recuperados em tempo curto de modo que a próxima operação de ejeção

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47/47 possa ser iniciada imediatamente. Consequentemente, é possível executar a boa operação de ejeção da gotícula que contém o primeiro, segundo e terceiro líquidos na razão predeterminada e para obter um bom produto de saída com suas gotículas depositadas.

(Outras modalidades) [0139] O primeiro líquido e o segundo líquidos que fluem na câmara de pressão podem ser circulados entre a câmara de pressão e uma unidade externa. Caso a circulação não seja conduzida, uma grande quantidade de qualquer um dentre o primeiro líquido e o segundo líquido que formaram os fluxos paralelos na passagem de fluxo de líquido e na câmara de pressão, porém não foram ejetados, permanece no lado de dentro. Desse modo, a circulação do primeiro líquido e do segundo líquido com a unidade externa possibilita usar os líquidos que não foram ejetados a fim de formar os fluxos paralelos novamente.

[0140] A cabeça de ejeção de líquido e o aparelho de ejeção de líquido nas modalidades não se limita apenas à cabeça de impressão a jato de tinta e ao aparelho de impressão a jato de tinta configurado para ejetar uma tinta. A cabeça de ejeção de líquido e o aparelho de ejeção de líquido nas modalidades são aplicáveis a vários aparelhos que incluem uma impressora, uma copiadora, um fac-símile equipado com um sistema de telecomunicação e um processador de texto que inclui uma unidade de impressora e a outros aparelhos de impressão industriais que são combinados integralmente com vários aparelhos de processamento. Em particular, visto que vários líquidos podem ser usados como o segundo líquido, a cabeça de ejeção de líquido e o aparelho de ejeção de líquido também são adaptáveis a outras aplicações incluindo fabricação de biochip, impressão de circuito eletrônico e assim por diante.

[0141] Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência às modalidades exemplificativas, deve-se entender que a invenção não se limita às modalidades exemplificativas reveladas. O escopo das reivindicações anexas deve estar de acordo com a interpretação mais ampla de modo a abranger todas as modificações e estruturas e funções equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Cabeça de ejeção de líquido caracterizada pelo fato de que compreende: um substrato;

uma passagem de fluxo de líquido formada no substrato e configurada para permitir que um primeiro líquido e um segundo líquido fluam no interior, a passagem de fluxo de líquido incluindo uma câmara de pressão;

um elemento de geração de pressão configurado para aplicar pressão ao primeiro líquido na câmara de pressão; e uma porta de ejeção configurada para ejetar o segundo líquido, em que o substrato inclui uma primeira porta de influxo configurada para permitir que o primeiro líquido flua na passagem de fluxo de líquido em uma direção que cruza a passagem de fluxo de líquido, e uma segunda porta de influxo configurada para permitir que o segundo líquido flua na passagem de fluxo de líquido, a primeira porta de influxo está localizada em uma posição mais próxima à câmara de pressão que a segunda porta de influxo, o primeiro líquido e o segundo líquido que fluem na passagem de fluxo de líquido fluem na passagem de fluxo de líquido em direção à câmara de pressão, em um caso em que um comprimento da primeira porta de influxo é definido como L e um comprimento da passagem de fluxo de líquido acima da primeira porta de influxo é definido como W, em uma direção ortogonal a uma direção de fluxo do primeiro líquido na câmara de pressão e a uma direção de ejeção do segundo líquido da porta de ejeção, a cabeça de ejeção de líquido inclui porção que satisfaz uma relação definida como L > W, e em um caso em que a direção de ejeção do segundo líquido é uma direção de baixo para cima, o segundo líquido flui acima do primeiro líquido.
2. Cabeça de ejeção de líquido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o primeiro líquido e o segundo líquido formam fluxos laminares na câmara de pressão.

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3. Cabeça de ejeção de líquido, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o primeiro líquido e o segundo líquido formam fluxos paralelos na câmara de pressão.
4. Cabeça de ejeção de líquido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que na direção ortogonal à direção de fluxo do primeiro líquido na câmara de pressão e à direção de ejeção do segundo líquido da porta de ejeção, (i) duas porções de extremidade da primeira porta de influxo estão localizadas nas mesmas posições que superfícies de parede da passagem de fluxo de líquido acima da primeira porta de influxo, (ii) as duas porções de extremidade da primeira porta de influxo estão localizadas fora das superfícies de parede da passagem de fluxo de líquido acima da primeira porta de influxo, ou (iii) uma dentre as duas porções de extremidade está localizada na mesma posição que a superfície de parede correspondente da passagem de fluxo de líquido acima da primeira porta de influxo, e a outra porção de extremidade está localizada fora da outra superfície de parede correspondente da passagem de fluxo de líquido acima da primeira porta de influxo.
5. Cabeça de ejeção de líquido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a primeira porta de influxo se estende em uma direção ortogonal à direção de fluxo do primeiro líquido.
6. Cabeça de ejeção de líquido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a cabeça de ejeção de líquido inclui uma porção que satisfaz uma relação definida como L > W em relação ao comprimento L e ao comprimento W.
7. Cabeça de ejeção de líquido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que em um caso em que uma taxa de fluxo do primeiro líquido é Qi e uma taxa de fluxo do segundo líquido é Q2, as taxas de fluxo satisfazem uma relação definida como Q1 < Q2, a primeira porta de influxo inclui uma primeira porção lateral localizada em um lado a montante na direção de fluxo do primeiro líquido e uma segunda porção

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3/5 lateral localizada em um lado a jusante na direção de fluxo do primeiro líquido, e pelo menos a segunda porção lateral dentre a primeira e a segunda porções laterais satisfaz a relação definida como L > W.
8. Cabeça de ejeção de líquido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que em um caso em que uma taxa de fluxo do primeiro líquido é Qi e uma taxa de fluxo do segundo líquido é Q2, as taxas de fluxo satisfazem uma relação definida como Qi > Q2, a primeira porta de influxo inclui uma primeira porção lateral localizada em um lado a montante na direção de fluxo do primeiro líquido e uma segunda porção lateral localizada em um lado a jusante na direção de fluxo do primeiro líquido, e pelo menos a primeira porção lateral dentre a primeira e a segunda porções laterais satisfaz a relação definida como L > W.
9. Cabeça de ejeção de líquido, de acordo a reivindicação 7 ou 8, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma dentre a primeira porção lateral e a segunda porção lateral é reta.
10. Cabeça de ejeção de líquido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que o elemento de geração de pressão e a porta de ejeção são opostos entre si com a câmara de pressão interposta entre os mesmos.
11. Cabeça de ejeção de líquido, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a câmara de pressão satisfaz uma relação definida como [Matemática 1] h1/(h1+h2) < -0,1390 + 0,0155H, em que H [pm] é uma altura da câmara de pressão, e h1 é uma espessura de fase do primeiro líquido.
12. Cabeça de ejeção de líquido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que o primeiro líquido que flui na câmara de pressão circula entre a câmara de pressão e uma unidade externa.

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13. Cabeça de ejeção de líquido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que uma interface na qual o primeiro líquido e o segundo líquido estão em contato um com o outro é formada em uma posição entre a porta de ejeção e o elemento de geração de pressão.
14. Cabeça de ejeção de líquido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que compreende ainda:

uma primeira porta de efluxo configurada para permitir que o primeiro líquido flua para fora da câmara de pressão; e uma segunda porta de efluxo configurada para permitir que o segundo líquido flua para fora da câmara de pressão.
15. Módulo de ejeção de líquido para configurar uma cabeça de ejeção de líquido conforme definida nas reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a cabeça de ejeção de líquido é feita dispondo os múltiplos módulos de ejeção de líquido.
16. Aparelho de ejeção de líquido caracterizado pelo fato de que compreende uma cabeça de ejeção de líquido:

em que a cabeça de ejeção de líquido inclui um substrato, uma passagem de fluxo de líquido formada no substrato e configurada para permitir que um primeiro líquido e um segundo líquido fluam no interior, a passagem de fluxo de líquido incluindo uma câmara de pressão;

um elemento de geração de pressão configurado para aplicar pressão ao primeiro líquido na câmara de pressão; e uma porta de ejeção configurada para ejetar o segundo líquido, em que o substrato inclui uma primeira porta de influxo configurada para permitir que o primeiro líquido flua na passagem de fluxo de líquido em uma direção que cruza a passagem de fluxo de líquido, e uma segunda porta de influxo configurada para permitir que o segundo líquido flua na passagem de fluxo de líquido,

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5/5 a primeira porta de influxo está localizada em uma posição mais próxima à câmara de pressão que a segunda porta de influxo, o primeiro líquido e o segundo líquido que fluem na passagem de fluxo de líquido fluem na passagem de fluxo de líquido em direção à câmara de pressão, em um caso em que um comprimento da primeira porta de influxo é definido como L e um comprimento da passagem de fluxo de líquido acima da primeira porta de influxo é definido como W, em uma direção ortogonal a uma direção de fluxo do primeiro líquido na câmara de pressão e a uma direção de ejeção do segundo líquido da porta de ejeção, a cabeça de ejeção de líquido inclui uma porção que satisfaz uma relação definida como L > W, e em um caso em que a direção de ejeção do segundo líquido é uma direção de baixo para cima, o segundo líquido flui acima do primeiro líquido.