CN101734013B - 液体排出头和液体排出方法 - Google Patents

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Abstract

液体排出头和液体排出方法。该液体排出头包括：排出口，液体从该排出口被排出；通道，该通道与排出口连通；能量产生元件，该能量产生元件被设置于通道并且产生用以从排出口排出液体的能量，其中，通道包括：第一流入路径，该第一流入路径将液体供给到能量产生元件；第二流入路径，该第二流入路径沿与第一流入路径供给液体的方向相反的方向将液体供给到能量产生元件；和流出路径，该流出路径用于使被供给到能量产生元件的液体流出。

Description

液体排出头和液体排出方法
技术领域
本发明涉及一种液体排出头。更具体地，本发明涉及一种将从墨循环所经过的流路被供给的液体排出以打印出图像的液体排出头。
背景技术
如果无图像被打印出的停止时间比预定时间长，当在排出口附近出现墨粘稠时，已知在从液体排出头排出液体中出现以下问题：
(1)由于排出量的改变引起图像颜色不均匀(colorunevenness)。
(2)由于排出速度的改变引起的着落精度(impactprecision)的恶化。
(3)墨未被排出的无排出现象。
这些问题的原因在于：存在于排出口附近的墨的弯月面与外部空气接触，并且包含在墨中的挥发成分蒸发，结果造成了墨粘稠。
具体地，如果静止时间长，则粘度明显地增加并且墨的固体成分粘附到排出口附近的区域。固体成分增加了墨的流体阻力。如果粘度进一步增加，会发生排出故障。
作为一种应对这样的墨粘稠现象的措施，如日本特开2006-88493公报中所说明的用于使供给到记录头的墨经由循环路径循环的方法是已知的。墨从循环路径的上游部分被引入到排出口，所引入的墨流到循环路径的下游部分，并在墨循环的状态下排出墨。日本特开平7-164640中说明的如下技术也是已知的。根据该技术，彼此独立的公用液体室被设置用于从两个方向供给墨，并在该公用液体室之间产生压力差，由此产生循环流。
但是，本发明人发现，如果在循环期间排出墨，这些传统的技术具有以下问题。
采用各传统技术的构造，如果墨在循环期间被排出，则排出方向被倾斜而改变了着落位置，并且经常发生图像劣化。此外，即使从液体排出头排出的主滴不受循环影响地着落在预定位置，伴随主滴的副滴(卫星滴)的排出方向被倾斜并且卫星滴的着落位置经常会变化。
将参考附图3A至图3D说明这些现象的原因。在图3A至图3D中，液体流路11关于排出口12和能量产生元件13对称地形成。因为在液体流路11中的循环流14是单方向流，所以循环流14关于排出口12是不对称的。因此，在排出口12附近，在循环流14被引入到的上游侧和排出循环流14的下游侧之间产生压力差。结果，形成于排出口12的弯月面17在上游侧和下游侧之间不对称，排出方向被倾斜，并且着落位置改变(参考图3C和图3D)。这影响了待打印出的图像。
发明内容
本发明涉及一种即使墨在循环的状态下被排出时也能够减小排出方向的倾斜并从而能够减少着落位置的变化的液体排出头和液体排出方法。
根据本发明的一个方面，一种液体排出头包括：排出口，被构造成排出液体；流路，被构造成与排出口连通；和能量产生元件，被设置于流路，并且被构造成产生用于从排出口排出液体的能量，其中，流路包括：第一流入路径，用于将液体供给到能量产生元件；第二流入路径，用于从与第一流入路径供给液体的方向相反的方向将液体供给到能量产生元件；和流出路径，用于使被供给到能量产生元件的液体流出。
根据本发明的另一个方面，一种由液体排出头进行的用于记录的液体排出方法，液体排出头包括：排出口，该排出口被构造成排出液体；流路，该流路被构造成与排出口连通；以及能量产生元件，该能量产生元件被设置于流路，并且被构造成产生用于从排出口排出液体的能量，液体排出头还包括：第一流入路径，该第一流入路径将液体供给到能量产生元件；第二流入路径，该第二流入路径从与第一流入路径供给液体的方向相反的方向将液体供给到能量产生元件；以及流出路径，该流出路径用于使被供给到能量产生元件的液体流出，该方法包括：使用液体排出头通过在产生循环流的状态下驱动能量产生元件来排出液体，其中，在循环流中，从流出路径排出的液体经由第一和第二流入路径被供给到能量产生元件。
根据本发明，当墨在循环的状态下被排出时，能减小排出方向的倾斜并且降低着落位置的改变。因此，能够得到高品质的图像。
根据下面参照附图对典型实施方式的详细说明，本发明的其它特征和方面将变得明显。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的典型实施方式、特征和方面，用于说明本发明的原理。
图1的(A)至(D)是示出了本发明的第一典型实施方式的构造的模式图。
图2A至图2D是示出了本发明的第一典型实施方式的构造的模式图。
图3A至图3D是示出了本发明将要解决的问题的模式图。
图4A至图4B是示出了本发明的第二典型实施方式的构造的模式图。
图5A和图5B是示出了本发明的第三典型实施方式的构造的模式图。
图6A和图6B是示出了本发明的第四典型实施方式的构造的模式图。
图7A至图7B是示出了本发明的第一典型实施方式的构造的模式图。
具体实施方式
下面将参照附图详细说明本发明的各种典型实施方式、特征和方面。
将采用应用了本发明的喷墨记录方法或系统作为示例对本发明进行说明。然而，本发明的应用不限于喷墨记录方法或系统，而也能适用于生物芯片生产、电路的印刷等。
液体排出头能够被安装到比如以下的设备：打印机；复印机；包括通信系统的传真机；或包括打印机单元的文字处理器；或以多种方式与不同类型的处理设备组合在一起以提供多种功能的工业记录设备。例如，液体排出头能够被用于生产生物芯片、印刷电子电路或排出雾状药物。
通过将液体排出头用于记录目的，例如，图像能够被记录到比如纸张、丝、纤维、布、皮革、金属、塑料、玻璃、木材和陶瓷等的多种类型的记录介质。
本发明的说明书中使用的“记录”不仅指将比如文字或图形等具有含义的图像施加到记录介质，还指将比如图案等不具有含义的图像施加到记录介质。
此外，由于下面将说明的典型实施方式是本发明的适当的和具体的示例，因此，技术上优选的多种限制被施加到典型实施方式。然而，只要典型实施方式符合本发明的构思，典型实施方式不限于在本发明的说明书中说明的这些实施方式和其他的具体方法。
以下将参考图1的(A)至(D)和图2A至图2D说明本发明的一种典型实施方式。图1的(A)和(B)是横截面图和纵截面图，其典型地示出了液体排出头的液体流路11的附近区域，其中，液体排出头包括：液体流路11；排出口12；产生用于排出液体的能量的能量产生元件13；和循环流14。图1的(C)和(D)是图1的(B)中所示的部分1(C)的放大视图。
在图1的(A)中，记录头包括：液体流路11，比如墨的液体在液体流路11中流动；排出口12，该排出口12与液体流路11连通并形成于孔板20；和能量产生元件13，该能量产生元件13将排出能量施加到液体流路11中的墨。液体流路11形成墨循环路径的一部分。墨的循环流14发生于液体流路11。用于引入墨的流入路径15被与基板19平行地形成，并被设置于能量产生元件13。另外，用于排出墨的流出路径16被形成为贯穿基板19的通孔。流入路径15包括：第一流入路径，墨在第一流入路径中从左侧流到能量产生元件13；和第二流入路径，墨在第二流入路径中从与第一流入路径相反的方向流到能量产生元件13。在本典型实施方式中，多个流入路径15和多个流出路径16被配置成分别关于排出口12点对称。
接着参考图1的(C)，在静止状态下，弯月面17形成于排出口12。通过在静止状态下驱动能量产生元件13(即，电热转换元件)并在墨中产生气泡18，墨从排出口12排出。
参考图1的(A)和(B)，两个液体流路11以关于排出口12点对称的方式在相对于基板19水平的方向上形成。液体流路11还用作循环墨的流入路径15。能量产生元件13形成于与排出口12相对的位置。贯穿基板19的前表面和后表面的墨的两个流出路径16以关于排出口12点对称的方式存在于能量产生元件13的两侧。如果通过驱动被例如配置在液体排出头外部的泵等(未示出)而降低流出路径16的压力，则从流入路径15被引入的墨的循环流14流到排出口12正下方。流到排出口12正下方的墨的循环流14从各流出路径16流出到液体排出口的外部。
在图1的(A)至(D)中，被引入的墨的循环流14是关于排出口12点对称的。因此，如图1的(C)所示，形成于排出口12的弯月面17即使在墨循环的状态下也关于排出口12大致点对称。
由于循环流14关于排出口12点对称，本发明的典型实施方式具有以下效果。在为排出口12形成的多个液体流路之间几乎不产生压力差。因此，如图1的(C)所示，形成于排出口12的弯月面17关于排出口12大致点对称。此外，如果能量产生元件13是电热转换元件，则形成于墨中的气泡18关于排出口12大致点对称。结果，如果能量产生元件13向墨施加能量并且墨被从排出口12排出，则减小了排出方向的倾斜并且减小了着落位置的改变。
另一方面，在本典型实施方式中，通过在墨在液体流路11中循环的状态下驱动能量产生元件13而从排出口12排出墨。如果循环流14经常地产生和作用于排出口12，本典型实施方式显示出以下优点。
首先，不仅靠近排出口12的弯月面17的毛细力作用而且循环流14被引入到排出口12都能增加墨的供给能力。这加速了在排出墨之后墨到能量产生元件13的再填充，结果提高了再填充频率。
第二，由于循环流14被引入排出口12，所以存在于能量产生元件13的后方的液体流路11的流体阻力沿墨流动方向增加。因此，由能量产生元件13产生的压力被更加有效地传播到排出口12，由此提高了排出效率。
此外，循环流14能有利地将产生于液体排出头的或侵入液体排出头的气泡18排出到液体排出头的外侧，降低了由用作电热转换元件的能量产生元件13产生的热所引起的温升，并降低了墨粘稠。
接着，将参考图7A和图7B说明形成有多个排出口12等的记录头。图7A和图7B是示出采用图1的(A)至(D)中所示的构造的典型的记录头的横截面图和纵截面图。
液体流路11使将墨引入能量产生元件13的流入路径15与排出墨的流出路径16连通，并且还使流入路径15与排出口12连通。由贯穿基板19的前表面和后表面的孔形成的流入路径15被彼此独立地配置于各液体流路11的两侧。由贯穿基板19的前表面和后表面的孔而形成的流出路径16被配置于各液体流路11内。在本典型实施方式中，两流出路径16形成为关于一个排出口12点对称并且沿与流入路径15交叉的方向被配置。各能量产生元件13被配置于与对应一个排出口12相对的位置。
图7A和图7B中所示的构造能够将循环流14从流入路径15引导通过液体流路11，将循环流14引入到排出口12正下方的能量产生元件13，并且从流出路径16排出循环流14。
在本典型实施方式中，墨流的方向并不限于上述的方向。更为具体地，如附图所示，本发明也适用于沿相反方向流动的墨。
在图2A至图2D中，流入路径15和流出路径16的配置与图1的(A)至(D)不同。结果，循环流14的方向与图1的(A)至(D)所示的方向相反。然而，在图2A至图2D所示的构造中，与图1的(A)至(D)中所示的构造类似，循环流14也关于排出口12点对称。因此，与图1的(A)至(D)的构造类似，即使在图2A至2D所示的构造中也能有效地减少排出方向的倾斜和减少着落位置的改变。此外，与图1的(A)至(D)中所示的构造类似，如图2A至图2D所示的循环流14能够有效地将在液体排出头中生成的或侵入液体排出头中的气泡18排出到液体排出头的外部，降低由用作电热转换元件的能量产生元件13产生的热引起的温升，并降低墨粘稠。
将参考图4A和图4B说明根据本发明的第二典型实施方式的液体排出头。
与根据第一典型实施方式的图1的(A)至(D)和图2A至图2D类似，在图4A和图4B中，循环流14流进和流出排出口12，其中图4A和图4B示出了根据第二典型实施方式的液体排出头的构造。
本典型实施方式与第一典型实施方式的不同在于能量产生元件13是薄膜元件并且能量产生元件13的前表面和后表面均接触墨。采用图4A和图4B中所示的构造，不仅能够减小排出方向的倾斜和着落位置的改变，而且能够增加喷嘴的密度。
将参考图5A和图5B说明根据本发明的第三典型实施方式的液体排出头。
第三典型实施方式的构造与第一和第二典型实施方式的不同在于能量产生元件13的构造，并在于流出路径16的数目是一个。
在本典型实施方式中，液体排出头是所谓的背射头(back-shooter head)，在该背射头中，能量产生元件13形成于形成了排出口12的基板的背面。两个能量产生元件13被配置成关于排出口12点对称。此外，一个流出路径16被形成于与排出口12相对的位置。
采用图5A和图5B所示的构造，不仅能够减小排出方向的倾斜和减小着落位置的改变，而且能够增加喷嘴的密度。采用图5A和5B所示的构造，作为它的效果，由于流出路径16被配置在流入路径15的延伸上，所以循环流14的停滞并不易于发生。
将参考图6A和图6B说明根据本发明的第四典型实施方式的液体排出头。
第四典型实施方式的构造与第一到第三典型实施方式的不同在于能量产生元件13被形成于与排出口12相对的位置并且流出路径16形成于能量产生元件13。采用图6A和6B所示的构造，不仅能够减小排出方向的倾斜和减小着落位置的改变，而且能够增加喷嘴的密度。采用图6A和6B所示的构造，作为它的效果，由于流出路径16被配置在流入路径15的延伸上，所以循环流14的停滞并不易于发生。
迄今已经说明了本发明的典型实施方式。本发明也适用于典型实施方式的构造的适当的组合。
虽然已经参照典型实施方式说明了本发明，应当理解，本发明不限于所公开的典型实施方式。所附的权利要求书的范围符合最宽泛的解释，以包含所有的变型、等同结构和功能。

Claims (8)

1.一种液体排出头，其包括：
孔板，其包括排出口，该排出口被构造成排出液体；
流路，被构造成与所述排出口连通；以及
基板，其包括能量产生元件，该能量产生元件被设置于所述流路，并且被构造成产生用于从所述排出口排出液体的能量，
其中，所述流路包括：
第一流入路径，用于将液体供给到所述能量产生元件；
第二流入路径，用于从与所述第一流入路径供给液体的方向相反的方向将液体供给到所述能量产生元件；以及
流出路径，用于使被供给到所述能量产生元件的液体流出，
所述第一和第二流入路径、以及所述流出路径中的至少一方由贯通基板的通孔形成，
在所述能量产生元件的两侧形成多个所述第一和第二流入路径，
在与多个所述第一和第二流入路径交叉的方向上在所述能量产生元件的两侧形成多个所述流出路径。
2.根据权利要求1所述的液体排出头，其特征在于：
所述流路形成循环路径的一部分，所述循环路径提供了循环流，通过所述循环流将从所述流出路径排出的液体经由所述第一流入路径和所述第二流入路径供给到所述能量产生元件。
3.根据权利要求1所述的液体排出头，其特征在于：
所述能量产生元件的两侧的多个所述第一和第二流入路径沿所述基板的表面形成，并且所述流出路径由所述通孔形成。
4.根据权利要求3所述的液体排出头，其特征在于：
所述流出路径被配置成与所述排出口相对。
5.根据权利要求3所述的液体排出头，其特征在于：
所述能量产生元件是薄膜元件，并且所述薄膜元件的前表面和后表面均接触所述液体。
6.根据权利要求4所述的液体排出头，其特征在于：
所述能量产生元件形成于形成所述排出口的孔板。
7.根据权利要求1所述的液体排出头，其特征在于：
所述第一和第二流入路径由所述通孔形成，并且所述能量产生元件的两侧的多个所述流出路径沿着所述基板的表面形成。
8.一种由液体排出头进行的用于记录的液体排出方法，所述液体排出头包括：孔板，其包括排出口，该排出口被构造成排出液体；流路，该流路被构造成与所述排出口连通；以及基板，其包括能量产生元件，该能量产生元件被设置于所述流路，并且被构造成产生用于从所述排出口排出液体的能量，所述液体排出头还包括：第一流入路径，该第一流入路径将液体供给到所述能量产生元件；第二流入路径，该第二流入路径从与所述第一流入路径供给液体的方向相反的方向将液体供给到所述能量产生元件；以及流出路径，该流出路径用于使被供给到所述能量产生元件的液体流出，所述第一和第二流入路径、以及所述流出路径中的至少一方由贯通基板的通孔形成，在所述能量产生元件的两侧形成多个所述第一和第二流入路径，在与多个所述第一和第二流入路径交叉的方向上在所述能量产生元件的两侧形成多个所述流出路径，所述方法包括：
使用所述液体排出头通过在产生循环流的状态下驱动所述能量产生元件来排出液体，其中，在所述循环流中，从所述流出路径排出的液体经由所述第一和第二流入路径被供给到所述能量产生元件。
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