CN1056804C - 带有拒水区和亲水区的喷墨打印头 - Google Patents

Abstract

一种喷墨头，其特征在于：拒水排放出口面具有一个中央拒水区，以及位于中央区之外的多个凹入的亲水区。在凹入亲水区外部可以设有外部拒水区。一种设有该喷墨头的喷墨设备。

Description

带有拒水区和亲水区的喷墨打印头

本发明涉及设有改进的排放出口面的喷墨头，该排放出口面具有多个以较高密度排列的排放出口，它被设置成一种特定图形的表面状态，使得能够将排放出口维持在理想状态，而不受在进行打印时出现的微小墨水粒子(下文有时称为墨雾)的影响。本发明尤其涉及一种具有改进的排放出口面的改进的喷墨头，该排放出口面上设有一个拒水区和多个亲水区，以便使排放出口免受在进行打印时、尤其是以高频率驱动脉冲和高打印速度进行打印时所出现的墨雾的影响。本发明还涉及设有所述喷墨头的喷墨设备。

已经提出了数个借助于热能、通过排放出口排放液体(墨水)、向诸如纸张、塑料纸、织物之类的记录媒体上进行记录的喷墨系统。这种喷墨系统是便利的，因为它们是非出打式记录系统，并且噪声低，对于用来在其上进行打印的媒体没有任何限制。再有对于设备，尤其是这种实行喷墨系统的喷墨设备，存在优点，例如设备能够由较简单的结构构成，能够以较高的密度排列多个液体喷射嘴(换言之，液体排放出口)，并且能够较容易地设计设备，以致能够高速操作。因此，这种喷墨系统引起公众关注，并且对其开展各种研究。

另外，已知数个喷墨设备适于实行这种喷墨系统。在那些喷墨设备中，以借助热能产生膜沸腾的同时进行打印的系统为基础的喷墨设备，现在被认为是实用的，因为来自与喷嘴相通的排放出口的墨水的排放方向能够维持在一种理想的稳定状态。然而，即使是这种喷墨设备，仍存在某些技术课题需要解决，例如：在通过排放出口排放墨水时，经常产生由微小墨水粒子组成的墨雾，以及这种墨雾停留在排列于排放出口面上的排放出口的附近，产生残留的墨水，导致中断墨水从排放出口的顺利排放。

为避免这种问题的产生，日本未审查专利公开211959/1992提出一种技术，以解决上述关于附着在排放出口面的墨雾的问题，该技术中，在排放出口排列于其上的排放出口面上涂敷了一种使避免墨水附着在排放出口面上的拒水材料。

图1图示了日本专利文献中公开的喷墨记录头的结构示意图，在该专利文献中，排放出口面上涂敷了一种拒水材料。图1所示的喷墨记录头包括一个有槽顶板103(包括嘴一形成部分、液仓和液体通路，未示于图中)，以及一个记录头(包括排放墨水的部分，未示于图中)的基底105的构件，该构件在排出口面104a上有多个间隔排列的排放出口104，在排放出口面的整个区域上涂敷了拒水材料形成的膜101(下文将该膜称为拒水膜)。参考号102指墨水填加口。根据该日本专利文献中所公开的技术，减少了停留在排放出口外围区域的墨雾的产生，并且从而在解决上述问题时，该技术在一定程度上有效。然而，即使对于这种在排放出口面上涂敷了拒水膜的喷墨记录头，也存在某种倾向：墨雾逐渐附着在排放出口面上，导致进入排放出口，而在高频驱动脉冲和高速进行记录的情形下引起不良记录。上述日本专利文献中所公开的技术难于充分避免该问题的产生。

这种情况，是作为本发明人对上述日本专利文献所公开的技术进行实验研究的结果得以发现的。即，本发明人获得一个发现：当长时间以高频驱动脉冲和高记录速度进行连续记录时，产生的墨雾易附着在远离于排放出口而设置的排放出口面上所设置的拒水膜的给定区域上。尤其是，有时尺寸为300μm至500μm的多个墨雾凝聚体将附着在排放出口面上设置的拒水膜上，其中这些区域与设置在排放出口面上的措放出口的排列相距大约500μm至1mm。本发明人还获得一个发现：拒水膜表面与液体(墨水)的接触角较大。因此，墨水表现出极大的流动性，其中所述接触角为80°或以上，使墨水明显地流动化。

然后，本发明人获得一个发现：当通过往复移动喷墨记录头而进行记录时，上述墨雾凝聚体，借助因往复运动动作而产生的惯性力或借助其本身的重力，开始移动，最终到达并进入某些排放出口，导致那些排放出口不能发挥其排放性能。

除上述提议之外，美国专利No.5,121,134公开一种具有排放出口面的喷墨打印机，在排放出口面上排列多个排放出口，每个排放出口周围区域被制成是可由墨水润湿的，并且在相邻的墨水可润湿区域之间的区域被制成是不能由墨水润湿的。该专利文献说明，如果能够达到辅助集流腔的适当的压焊，至少在喷嘴板上环绕每个喷嘴的环形区域需要制成是基本上不能由墨水润湿的，并且至少面上的其他区域应制成具有一个溶剂可润湿的表面。在后一种情形下，同样产生与前一日本专利文献的那些问题类似的问题。即，附着在每个喷嘴周围的不可润湿区域的墨雾凝聚起来，因而产生尺寸(直径)大约为50μm至100μm的墨滴。当墨水与不可润湿区域的接触角较大，并且大尺寸的墨滴因而具有增大的流动性，墨滴最终到达可润湿区域，它们接纳已经存在于那里的墨雾，进而增大体积，增大流动性，于是增大的墨滴溢出邻近喷嘴周围的不可润湿的区域，并最终流入喷嘴。

墨雾以如上所述方式凝聚成大尺寸的墨滴的情况，在进行压盖的场合得到进一步的助长。尤其是，当一个用于保护排放出口并恢复其性能的压盖装置与上面有墨雾的排放出口面接触时，那些墨雾沿压盖装置的周围移动，并且凝聚成大尺寸的墨滴。当压盖装置离开时，这样得到的墨滴停留在排放出口面上。那些墨滴易于在排放出口面上移动，并到达排放出口，进入排放出口，导致那些排放出口不能发挥其排放性能。

JP 2-88247公开了喷墨出口面上设置有两个间隔的、不连续的亲水部分。

本发明的一个主要目的在于，排除在常规喷墨头中由于附着在排放出口附近的移动的墨雾而引起的不良打印问题，并提供一种具有改进的排放出口面的改进的喷墨头，其中，这样的移动的墨雾被转换到一种基本不移动的状态，使得它们不能到达排放出口。

本发明的另一个目的在于，提供一种设有改进的排放出口面的高度可靠的喷墨头，使能够长时间以高打印速度连续进行高频打印，而不产生不良打印，其中在排放出口面出现的墨雾被转换到一种基本不移动的状态，使得它们不能进入排放出口，并能由清洁装置有效地去除。

本发明还有一个目的在于，提供设有改进的排放出口面的高度可靠的喷墨头，其中附着在排放出口面上的墨雾被转换成这样一种状态，在接触一个压盖装置时不能向排放出口面流动，并且压盖装置离开时，停留在排放出口面上的墨滴基本上是不移动的，并且那些墨滴能够由清洁装置有效地去除。

本发明仍有一个目的在于，提供一种设有上述喷墨头的喷墨装置。

本发明另外再有一个目的在于，提供一种生产上述喷墨头的方法。

本发明人进行了实验研究以达到上述目的。结果是，本发明人获得一个发现：当在喷墨头的具有多个排放出口的排放出口面上设置一个带形的、凹入的亲水区，以致沿排放出口的排列方向、并保持与排放出口的排列的给定距离而形成该区域时，附着在每个排放出口附近的墨雾被移入凹入的亲水区，而不在排放出口附近留下任何墨雾，不使墨雾在每个排放出口附近增大。

已基于这一发现实现了本发明。这一是发现是本发明人通过实验研究获得的。

为实现上述目的，本发明提供一种喷墨头，包括：

(1)在一种排列方向上设置的多个排放出口；

(2)多个墨水通路，每个墨水通路与相关的一个排放出口相通，每个墨水通路具有一个能量产生元件，用于产生从所述排放出口排放墨水的能量；以及

(3)一个排放出口面，具有一个排放出口表面，在该表面中排列了所述排放出口；

其特征在于所述排放出口表面具有一个中央拒水区(a)，包围所述排放出口，一个带形凹入亲水区(b)，以及一个外部拒水区(c)，具有多个小型岛形凹穴，以每单位面积35％至65％的密度间隔地分布在该区中，所述带形凹入亲水区(b)被设置在所述中央拒水区(a)的相对侧面的至少一个上，使得所述区域(b)位于沿着所述中央拒水区域内设置的所述排放出口的排列方向上，并与所述排放出口的排列保持所希望的距离，所述外部拒水区设置在所述带形凹入亲水区(b)的外部。

本发明还提供一种喷墨装置，包括如上所述的喷墨头，以及一个用于因为相对于排放出口的相对运动而擦洗并且从而清洁排放出口的清洁刃。

图1是图示具有一个排放出口面的常规喷墨头的结构的简图，整个排放出口面进行了拒水处理。

图2是解释附着在常规喷墨头的排放出口面上的墨雾行为的简图。

图3是图示根据本发明的喷墨头中排放出口面的表面状态的一个例子的结构的简图。

图4示出了为根据本发明的喷墨头获得表面处理的排放出口面而进行的处理步骤的简要流程图。

图5是图示根据本发明的喷墨头中排放出口面的图形的第一个例子的平面示意图。

图6是图示根据本发明的喷墨头中排放出口面的图形的第二个例子的平面示意图。

图7是图示根据本发明的喷墨头中排放出口面的图形的第三个例子的平面示意图。

图8是图示根据本发明的喷墨头中排放出口面的图形的第四个例子的平面示意图。

图9是图示根据本发明的喷墨头中排放出口面的图形的第五个例子的平面示意图。

图10是图示根据本发明的喷墨头中排放出口面的图形的第六个例子的平面示意图。

图11(A)是图示根据本发明的喷墨头中排放出口面的图形的第七个例子的平面示意图。

图11(B)是沿图11(A)中a-a′线的剖视示意图。

图12是图示根据本发明的喷墨头中排放出口面的图形的第八个例子的平面示意图。

图13是图示根据本发明的喷墨头中排放出口面的图形的第九个例子的平面示意图。

图14是解释本发明中清洁喷墨头的排放出口面的操作的简图。

图15是图示设有根据本发明的喷墨头的喷墨设备的结构的简图。

图16是图示本发明喷墨设备中控制打印的控制机构的简图。

图17是解释本发明中喷墨头、压盖装置与清洁刃之间关系的简图。

本发明针对于喷墨头的一种改进。该改进在于排放出口面的表面状态，在排放出口面上以较高密度排列多个排放出口，使得在进行打印时排放出口的性能不受附着在排放出口表面的墨雾的影响。本发明对各种打印头，例如在诸如泡沫喷墨系统和压电系统之类的请求式喷墨系统中的所使用的打印头，在连续型喷墨系统中所使用的打印头，以及在静电吸附式喷墨系统中所使用的打印头都是有效的。

本发明第一典型实施例针对于一个喷墨头，该头包括一个拒水排放出口面，其上设有多个能够排放墨水的排放出口，以及能够产生通过排放出口排放墨水所用的能量的能量产生元件，其特征在于：在排放出口面的拒水区域内，形成一个带形的、凹入的亲水区，使其沿排放出口的排列方向设置，保持与排放出口的排列的给定距离。在该第一实施例中，能够在排放出口面的拒水区域内形成另一个带形的、凹入的亲水区，使其与上述带形的、凹入的亲水区相对，并沿着排放出口的排列方向设置，而保持与排放出口的排列的给定距离。

本发明第二典型实施例针对于一个喷墨头，该头包括一个拒水排放出口面，其上设有多个能够排放墨水的排放出口，以及能够产生通过排放出口排放墨水所用的能量的能量产生元件，其特征在于：在排放出口面的拒水区域内，形成一个带形的、凹入的亲水区，使其沿排放出口的排列方向设置，而保持与排放出口的排列的给定距离，以及在带形的、凹入的亲水区的外侧的拒水区域内，间隔地形成多个岛形的、凹入的亲水小区(下文将岛形的、凹入的亲水小区称为“岛形亲水凹穴”)。在该第二实施例中，能够在排放出口面的防水区域内形成另一个带形的、凹入的亲水区，使其与上述带形的、凹入的亲水区相对，并沿着排放出口的排列方向设置，而保持与排放出口的排列的给定距离。该情形下，要求岛形亲水凹穴分布在排放出口面的给定区域上，该区域与用于保护排放出口并恢复其排放性能的压盖装置相接触。

本发明第三典型实施例针对于一个喷墨头，该头包括一个拒水排放出口面，其上设有多个能够排放墨水的排放出口，以及能够产生通过排放出口排放墨水所用的能量的能量产生元件，其特征在于：在排放出口面的拒水区域内，间隔地形成多个岛形亲水凹穴，使其不仅分布在排放出口附近，而分布在排放出口面的给定区域上，该区域与用于保护排放出口并恢复其排放性能的压盖装置相接触。

本发明中，通过在排放出口面形成带形的、凹入的亲水区，使其沿排放出口的排列方向设置，而保持与排放出口的排列的给定距离，提供了突出的优点：在进行打印时附着在排放出口面上的墨雾，在它们凝聚成易于进入排放出口的流动墨滴之前，借助于排放出口周围的拒水区所提供的排斥作用，以及借助于凹入的亲水区所提供的拉动作用，而向带形的、凹入的亲水区移动，并最终进入凹入的亲水区，其中，排放出口的排放性能得以稳定地维持。

再者，通过在排放出口面的拒水区域内间隔地形成多个岛形亲水凹穴，提供了突出的优点：在进行打印时附着在排放出口面上的墨雾在收缩和聚集的同时，借助于拒水区所提供的排斥作用，以及借助于岛形亲水凹穴所提供的墨水分离作用，而向每个岛形亲水凹穴移动，并且墨雾最终进入各岛形亲水凹穴，其中，墨雾被避免凝聚成流向排放出口的流动墨滴。这样，排放出口的排放性能得以稳定地维持。

因此，根据本发明的喷墨头能够以高速进行连续的打印，而在长时间内，即使以高频驱动脉冲进行打印，也能避免墨雾进入排放出口，其中终始确保连续地提供高质量的打印。

本发明中带形的、凹入的亲水区是指给定宽度的有槽结构，形成在嘴—形成板(即，排放出口—形成板)上叠加的拒水构件的一个给定区域上，由溶剂可润湿的的树脂组成，使树脂至少暴露在板的底部。所述宽度应适当确定，并适当维护，使得带形的、凹入的亲水区能够表现理想效果。然而，一般需要保持在100μm至400μm。

同样，本发明中岛形亲水凹穴指岛形带槽结构，形成在排放出口—形成板上叠加的拒水构件的一个给定位置上，使得溶剂可润湿的树脂至少暴露在板的底部。

前述岛形亲水凹穴的排列被设计成在拒水区域内间隔地形成，使得附着在排放出口面上的墨雾在它们凝聚成流动的墨滴之前能够有效地进入岛形亲水凹穴，并使得偶然出现的墨滴能够由岛形亲水凹穴分割并保持。尤其是，需要将岛形亲水凹穴间隔地形成在拒水区域内，以致它们被间隔排列，在邻近的岛形亲水凹穴之间具有给定的间隔，以将增大的墨滴分割为小的墨滴，这些小墨滴能够进入岛形亲水凹穴或由之保持。一般而言，所述间隔需要小于500μm，相当于能在常规喷墨头的排放出口面上随机移动的流动墨滴的尺寸。关于该流动墨滴，将在后文说明。在较佳实施例中，所述间隔被确定在几微米至大约300μm的范围之内。在最佳实施例中，所述间隔被确定在大约65μm至大约200μm的范围之内。

下面，说明常规喷墨头的排放出口面上墨雾的产生和增长，其中，对排放出口面的整个表面进行了拒水处理，并以给定排列密度排列有多个排放出口。说明也以关于墨滴尺寸(直径)的以上数字为基础进行的。

在打印操作期间，墨雾附着在喷墨头的排放出口面上。即，当墨水从喷墨头的排放出口向打印件(比如纸张)排放，而移动喷墨头以扫描打印件的打印面时，在所排放的墨水到达打印面时，墨水的细小粒子不可避免地弹起，产生墨雾。当喷墨头为连续打印已经移动之后，这些墨雾，从所排放的墨水已经到达打印件的打印面的时刻轻微延时之后，开始在排放出口面上飞动。这样，墨雾附着在喷墨头的排放出口面上，其中，墨雾的产生主要发生在排放出口面与喷墨头移动方向相对的一例面上，与排放出口的排列相距大约800μm至1.5mm。另外通过往复移动喷墨头来连续进行借助于从排放出口排放墨水的打印时，主要在排放出口面的与排放出口面中设置的排放出口的排列不同的区域中产生墨雾的附着。任何情况下，这样附着的墨雾与其他相继附着的墨雾聚集，产生大尺寸的墨滴。

现在，本发明人利用常规喷墨头进行打印。该头设有整个表面进行了拒水处理的排放出口面，以及以给定排列密度排列的多个排放出口，没有清洁排放出口面。

首先，通过操作上述喷墨头进行最初打印。利用常规显微镜对附着在排放出口面上的墨雾状态进行光学观察。观察结果显示出直径为大约50μm的墨雾在排放出口面上基本上均匀分布。

利用以上所用的喷墨头进行继续打印操作。再次对排放出口面上所附着的墨雾状态进行光学观察。观察结果显示出直径为大约100μm的墨滴在排放出口面上以流动状态非均匀分布。从所得结果，获得一个发现：直径为大约100μm的大尺寸墨滴是由于直径为大约50μm的墨雾在与其他墨雾聚集时凝结而成的，并且它们是随机移动的。据此假定，直径为大约100μm的尺寸是墨滴在排放出口面开始移动的最小尺寸。

再次利用以上所用的喷墨头进行打印操作。对排放出口面上所附着的墨滴状态进行光学观察。观察结果显示出直径为大约300μm至400μm的墨滴在排放出口面上以流动状态非均匀分布。从所得结果，获得一个发现：直径为大约300μm至400μm的大尺寸墨滴是由于直径为大约100μm的墨滴在与新附着的墨雾或/和其他墨滴聚集而成的，并且它们在排放出口面的延展表面区域上是随时流动的。

再者，仍利用以上所用的喷墨头再次进行打印操作。对排放出口面上所附着的墨滴状态进行光学观察。观察结果显示出直径为大约500μm的墨滴在排放出口面的延展表面区域上以流动状态非均匀分布，其中某些大尺寸的墨滴出现在排放出口附近或其上。从所得结果，获得一个发现：直径为大约500μm的大尺寸墨滴是由于直径为大约300μm至400μm的墨滴在与新附着的墨雾或/和其他墨滴聚集而成的，并且它们在排放出口面的延展表面区域上是极其随时流动的，其中它们中的某些最终到达排放出口。

在此，参照图2说明常规喷墨头的拒水排放出口面上所附着的墨雾的行为。

当利用常规喷墨头重复进行打印操作时，附着在排放出口面上的直径为大约50至100μm的墨雾21移动，并与新附着的墨雾聚集，尺寸增大，并且最终形成直径为大约500μm的墨滴22，处于随时流动状态。这些墨滴22在排放出口面上随机地移动，经常到达排放出口20的附近区域，其中，由于往复移动喷墨头而引起的惯性力应发生作用。这些墨滴随时到达排放出口20，因而降低了排放出口的排放性能。尤其是，当墨滴移到排放出口20的极近的区域时，具体说距排放出口的排列大约1.5mm或更近的区域时，它们与其他墨滴聚集起来，在它们在移动期间，形成大约600μm至1mm的大尺寸墨滴，并且这些大尺寸墨滴随时到达排放出口，其中它们进入排放出口，降低排放出口的排放性能。

在利用用于保护排放出口及恢复排放性能的压盖装置的情形下，对附着在排放出口面上的墨雾的移动状态的实验研究的结果表明：墨雾被迫聚集在排放出口面的接触区24内的有限区域内，在接触区24内接触有压盖装置，其中墨雾随时聚集以产生极大的凝聚的液体23，并且一旦形成凝聚的液体，在压盖装置离开后，液体将迅速地向排放出口移动，其中排放出口被凝聚的液体填满。

本发明，通过在喷墨头的排放出口面上设置前述特定带形的、凹入的亲水区或/和前述特定的岛形亲水凹穴，而提供一种特定的表面状态，避免现有技术中上述问题的产生。

图3是图示根据本发明的排放出口面的表面状态的一个典型例子的结构的简图。

图3所示的结构简图包括一个表面经过拒水处理的排放出口面A。排放出口面A设有多个排放出口D(具体说，例如，64个尺寸为大约30μm的排放出口)，间隔地排列在排放出口面的中央位置。E指包含排放出口D的中央拒水区，其中排放出口间隔地排列在中央拒水区，使得每个排放出口位于中央位置，与中央拒水区的相对端相距给定的相等的距离H。本实施例中的距离H具体说在35μm至110μm的范围之内。

排放出口面A具有两个带形的、凹入的亲水区，将拒水区E夹在中间。即，C1指第一个带形的、凹入的亲水区，具有给定宽度W，贴着拒水区E而设置。同样，C2指第二个带形的、凹入的亲水区，具有给定宽度W，与第一个带形的、凹入的亲水区C1相对并贴着拒水区E而设置。本实施例中的宽度W具体说在100μm至400μm范围之内。

第一个和第二个带形的、凹入的亲水区C1和C2中的每一个包括前述有槽结构，其中溶剂可润湿的树脂至少暴露在底部。

排放出口面A还包括两个外部拒水区，每个拒水区包含多个岛形亲水凹穴，它们间隔地分布在拒水区内。即，B1指第一个外部拒水区，包含多个在其内间隔地分布的岛形亲水凹穴，该区贴着第一个带形的、凹入的亲水区C1而设置。同样，B2指第二个外部拒水区，包含多个间隔地分布在其内的岛形亲水凹穴，该区贴着第二带形的、凹入的亲水区C2而设置。每个岛形亲水凹穴包括前述岛形有槽结构，其中溶剂可润湿的树脂至少暴露在底部。

任一种情形下，在第一和第二个外部拒水区B1和B2中的每一个内形成岛形亲水凹穴的区域，需要与排放出口D的排列相距600μm至1.8mm。

在第一和第二外部拒水区B1和B2的任一个中，岛形亲水凹穴需要间隔地排列，在相邻的岛形亲水凹穴之间具有大约65μm至200μm的间隔，能够作用为将大尺寸的(大约500μm)、流动的墨滴分割为小尺寸的墨滴，能够由相应的岛形亲水凹穴吸入并保持。

本发明中，带形的、凹入的亲水区以及岛形亲水凹穴可以以适当的方式形成，包括：提供一个包括由溶剂可润湿的树脂和在其表面上叠加的拒水膜组成的嘴—形成板(排放出口—形成板)的集成主体，以及对集成主体进行激光处理，其中通过拒水膜侧将激光束照射到集成主体，因而将拒水膜的给定部分去掉。所得结果具有图11(b)所示的结构，图11(B)是沿图11(A)中a-a′线的示意剖视图，图11(A)简要图示了根据本发明的排放出口面的一个例子，其中，参考号1指一个嘴—形成板(即，排放出口—形成板)，其上设有多个排放出口4，参考号8指叠加到嘴—形成板1的表面上的拒水膜，参考号5指一个带形的、有槽结构，作为带形的、凹入的亲水区，是利用激光加工将拒水膜8的给定部分去掉而形成的，使得构成嘴—形成板的溶剂可润湿树脂在凹入结构的底部露出，参考号9指一个岛形、凹入的结构，作为位于外部拒水区的岛形亲水凹穴，是利用激光加工将拒水膜8的给定部分去掉而形成的，使得凹穴延展入构成嘴—形成板的溶剂可润湿的树脂，而参考号7指一个压盖区域。

对于带形的、凹入的亲水区，能够这样形成它们，使得它们延展入构成嘴—形成板的溶剂可润湿的树脂。

每个岛形亲水凹穴可以这样形成，使得构成嘴—形成板的溶剂可润湿的树脂在有槽结构(或凹入结构)的底部露出。

不仅带形的、凹入的亲水区的深度，而且每个岛形亲水凹穴的深度应该根据拒水膜的厚度适当地确定。具体说，当拒水膜的厚度为0.1μm至0.2μm时，它们的深度需要为0.2μm至0.6μm。

现在，如上参照图2所述，当压盖装置与排放出口面接触时，存在一种倾向：墨雾随时聚集，以产生极大的凝聚的液体。为将该凝聚的液体有效地分割为能够由岛形亲水凹穴吸收并保持的小尺寸的墨滴，含有岛形亲水凹穴的拒水区可以位于压盖装置包容的排放出口面的有限区域，或者位于排放出口面中将要接触压盖装置的其他有限区域。

另外，带形的、凹入的亲水区的结构，可以与含有岛形亲水凹穴的外部拒水区的结构基本相同，只要有效地避免墨雾向排放出口移动。

图3所示结构包含两个带形的亲水区C1和C2，以及两外部拒水区B1和B2。但是，本发明有并不仅限于该实施例。即，本发明包括一种从图3所示的结构中省略了外部拒水区B1和B2结构，一种从图3所示的结构中省略了带形亲水区C2和外部拒水区B2的结构，以及一种从图3所示的结构中省略了外部拒水区B2的结构。

设有前述根据本发明的特定排放出口面的喷墨头，能够长时间连续地进行高频打印、高负荷打印和高速打印，而不产生不良打印，其中，在排放出口面上所产生的墨雾被凝聚成基本不流动状态，不能进入排放出口，并能由清洁刃有效地去除。

本发明中喷墨头的前述特定排放出口面可以以常规方式、例如图4所示的方式制作。

现在说明图4所示的方式。

首先，利用常规注射成形技术，产生与形成液仓(未示出)、液体通路31和嘴—形成板(排放出口—形成板)1的部分集成设置的有槽顶板3，(步骤1)(见图S1)。其中，参考号1A指嘴—形成板1的表面，参考号1B指嘴—形成板的反面。这里，嘴—形成板1设有以360dpi(单位dpi指点每英寸)的排列密度排列的64个排放出口。

基本上对嘴—形成板1的整个表面1A进行了拒水处理(步骤2)(见图中S2)。具体说，利用常规涂敷技术，在表面1A上涂敷能够产生拒水膜的拒水材料。

在步骤3(见图中S3)，对具有表面1A上所形成的拒水材料层的步骤2的结果进行热处理，借此拒水材料层得以固化为拒水膜。接着，将设有与带形的、凹入的亲水区和岛形亲水凹穴的图形相应的孔的图形掩模(MS)放置在拒水膜的表面之上，然后通过激发物激光束(ELA)的照射，借此形成一个带形的、凹入的亲水区和多个岛形亲水凹穴。

在步骤4(见图中S4)，激发物激光束(ELA)通过嘴—形成板1的反侧1B，以5°至10°范围内的入射角照射到步骤3的所得结果，借此形成多个排放出口4。

步骤4所得结果(即，顶板)连结到喷墨头的基底(未示出)，基底包括热产生电阻，电阻能够产生用于经过排放出口排放墨水的热能，借此获得一个喷墨头。

顶板3由诸如聚砜之类的溶剂可润湿树脂构成。在此，聚砜与墨水的接触角为大约60°。

作为用以形成前述拒水膜的拒水材料，可以指出具有一个带含氟杂环结构的主链的聚合物(比如可买到的CYTOP CTX—105(商标名，由朝日玻璃有限公司生产)和CYTOP CTX—805(商标名，由朝日玻璃有限公司生产))；氟烯烃和乙烯醚的嵌段共聚物(比如氟乙烯乙烯醚共聚物)；光游离基聚合型含氟树脂(包括可反应的寡聚物和单体稀释剂所组成)；含氟接技共聚物；氟硅烷；以及全氟环聚合物。在这些中，CYTOP CTX—105是最理想的。在此，墨水与该树脂的接触角是大约70°。

本发明中，在墨水与拒水区域的接触角和墨水与亲水区域的接触角之间，需要有10°或更大的明显的相对偏差，以便有效地达到本发明的目的。

本发明中，在嘴—形成板(即，排放出口面)上所形成的拒水膜的厚度需要在0.1μm至0.2μm的范围之内。

对于带形的、凹入的亲水区和含有多个间隔分布的岛形亲水凹穴的拒水区，根据本发明的喷墨头的排放出口面可以为图5至12所示的任一种图形。在任何情况下，这些凹入的亲水区和岛形凹穴，是在嘴—形成板(排放出口—形成板)上已经形成给定的拒水膜之后，以如上所述方式形成的。

图5所示的排放出口的表面图形，包括一个在其上间隔地排列有多个排放出口4的中央拒水区，两个夹住中央亲水区的带形的、凹入的亲水区5，以及两个外部拒水区，每个外部拒水区含有在其上间隔地分布的多个岛形亲水凹穴6，两个外部亲水区中的每一个位于带形的、凹入的亲水区之一的外部。

在图5中，参考号1指一个设置在具有一个墨水填加口2的顶板3上的嘴—形成板(一个排放出口—形成板)。参考号8指一个排放出口面，在其上叠加有一个拒水膜。参考号7指一个区域，用于保护排放出口并恢复其排放性能的压盖装置与该区域接触(后文将该域称为压盖区域)。

在图5所示的表面图形例中，中央拒水区内的排放出口4与每个带形的、凹入的亲水区的始端之间的距离(H1或H2)被制成大于排放出口4的尺寸(直径)。特别是，将之制成与排放出口4的尺寸的1.2至3.5倍的值相应的距离。具体说，当排放出口4的尺寸为大约30μm时，距离(H1或H2)被制为35μm至110μm。

每个带形的、凹入的亲水区的宽度(W1或W2)需要在100μm至400μm的范围之内。

每个带形的、凹入的亲水区的长度l需要基本等于或大于中央拒水区内排放出口4的排列区域的长度。

每个间隔地设置在外部拒水区的岛形亲水凹穴6的形状可以是直边形的或圆形的。然而，根据有效地中断墨雾或墨滴的移动的观点，直边形是最理想的。在图5所示的图形例中，每个岛形亲水凹穴6是六边形的。

每个岛形亲水凹穴6的面积需要在0.10mm²至0.25mm²范围之内。

岛形亲水凹穴6需要在外部拒水区内间隔地形成，以致其每单面积的分布密度为35至65％，而相邻的岛形亲水凹穴之间的间隔保持为65μm至200μm。

图6所示的图形例是图5所示的图形的部分修改，在带形凹入亲水区5的与中央拒水区(其中设置有排放出口)相对的外围上具有多个间隔设置的突起，如图6所示。

图7所示的图形例是图5所示的图形的修改，其中图5所示的图形中的两个外部拒水区被略去。

图8所示的图形例是图5所示的图形的修改，其中在图5所示的图形中，两个带形凹入亲水区之一被略去，并且与被略去的带形凹入亲水区相邻的那个外部拒水区被略去。

图9所示的图形例是图5所示的图形的部分修改，其中图5所示的图形中的两个外部拒水区之一被略去。

图10所示的图形例是图5所示的图形的修改，其中图5所示的图形中两个外部拒水区的每一个内的六边形亲水凹穴由多个矩形亲水凹穴取代，并且多个矩形凹穴间隔地设置为与排放出口的排列相垂直。

图11(A)和11(B)所示的图形例是图5所示的图形的修改，其中图5所示的图形中，在每个外部拒水区域中间隔地设有岛形亲水凹穴的区域，由带形的、凹入的亲水区9取代，它在这样一个位置，以使在所述带形的、凹入的亲水区9与紧邻中央拒水区的带形的、凹入的亲水区5之间建立一个拒水区。该情形下，带形的、凹入的亲水区9的凹入结构(有槽结构)的深度大于带形的、凹入的亲水区5的深度的几倍。具体说，带形的、凹入的亲水区9的凹入结构(有槽结构)的深度在20μm至30μm的范围之内，并且带形的、凹入的亲水区5的深度在在0.2μm至0.6μm的范围之内。

图12所示的图形例是图5所示的图形与图11(A)和11(B)所示的图形的组合，其中与图11(A)和11(B)所示的图形中带形的、凹入的亲水区9同结构的带形的、凹入的亲水区，设置在图5所示的图形内每个外部拒水区的外部。

图13所示的图形例包括第一拒水区，其内含有多个间隔排列的半圆形亲水凹穴51，使得每对半圆形亲水凹穴圈住每个排放出口41，包括第二拒水区，包括在其内含有多个间隔排列的三角形亲水凹穴61′的外部排列区，和在其内含有多个间隔排列的三角形亲水凹穴61的内部排列区，三角形亲水凹穴61中的每一个被设置为使外部排列区域内相邻的三角形亲水凹穴61′之间的每个空档得以填满。

第二拒水区位于第一拒水区的每个相对外部。

在图13所示的图形中，墨滴可能向排放出口41直线运动，该墨滴进入某些三角形或半圆形亲水凹穴或该墨滴被分割成小尺寸的墨滴，并进入某些三角形或半圆形亲水凹穴，其中排放出口一直保持在不被填入墨滴的理想状态。

从以上说明可以清楚，根据本发明的设有改进的排放出口面的喷墨头，没有现有技术中在排放出口附近所附着的流动墨雾引起的不良打印问题，其中这样的流动墨雾被转变到基本上不流动的状态，不能到达排放出口。再者，根据本发明的喷墨头，使能够长时间以高打印速度连续进行高频打印，而不产生不良打印。另外，根据本发明的喷墨头，提供了突出的优点，命例如排放出口面上所附着的墨滴被转变到一种状态：当将压盖装置接触到排放出口面时，墨滴不流动，并且当压盖装置离开时，停留在排放出口面上的墨滴基本上不流动。

在本发明中，利用排放出口面上所设置的带形的、凹入的亲水区和岛形亲水凹穴而不流动的墨雾和墨滴，利用清洁刃被有效在去除。

参照图14，能够清楚地理解这种情况。图中，参考号1指一个嘴—形成板(即，排放出口—形成板)，设有多个排放出口4。参考号8指一个排放出口面。参考号5指一个带形的、凹入的亲水区，位于中央拒水区E的每个外部之上，中央拒水区E内间隔地排列排放出口4。参考号11指一个清洁刃。参考号12指清洁刃11的一个边缘部分。参考号10指在移动清洁刃11时，由小尺寸墨滴聚集而成的大尺寸墨滴。

当沿号所示方向移动清洁刃11而与排放出口面8接触以便进行排放出口面的清洁时，排放出口4周围的因带形的、凹入的亲水区5而不流动的墨滴聚集为大尺寸的墨滴，并由清洁刃11去除，其中墨滴10因其表面张力决不进入排放出口4。

根据本发明的喷墨头通常通过将其安装到一个设备主体，使一个打印信号能够加到喷墨头而应用。

图15是图示安装有根据本发明的喷墨头的喷墨设备的结构的简图。

在图15所示的喷墨设备中，将用于保持可卸盒式喷墨头(IJC)的滑架(HC)设计为能沿箭号a和b所示的方向往复移动。滑架(HC)保持与螺形槽钢5004啮合，螺形槽钢上设有引导螺纹5005，它通过驱动齿轮5011和5009随驱动电机5013的往复运动而转动，并且滑架上设的一个销(未示出)。参考号5002指一个板，它沿滑架(HC)的移动方向将打印纸张(P)压到压纸卷筒5000之上。每个参考号5007和5008指一个作为原位置检测装置的光耦合器，用于检测在该区域内滑架(HC)的杆5006的出现，并切换驱动电机5013的转动方向。参考号5016指一个用于保持压盖装置5022的保持件，压盖装置用于盖住喷墨头的前端面。参考号5015指一个吮吸装置，用于吸取压盖装置的内部，通过压盖装置的内孔5023执行喷墨头的恢复。

参考号5017指一个清洁刃，以及参考号5019指一个使清洁刃能够前后移动的构件。这些装置由主体支持板5018支持。清洁刃并不仅限于该结构，而且能够利用常规的清洁刃。

参考号5012指一个用于开始吮吸恢复操作的杆。参考号5020指一个凸轮。当滑架(HC)到达原位置时，凸轮与滑架(HC)的一部分接触，结果是，凸轮向图中左侧移动，其中凸轮与驱动齿轮5009啮合，因而改变了传动路线。

将上述喷墨设备的系统设计为：当滑架移动到原位置侧的区域时，压盖、清洁和吮吸恢复操作中的每个能够由引导螺纹5005的动作在适当的相应位置处适当地进行。除此之外，可以将系统设计为：这些操作通过常规定时进行。

上述喷墨设备的打印、恢复和类似操作由图16的框图所示的这样的控制机构进行控制。

在图16中，参考号176指一个CPU(中央处理单元)，它含有一个用于接收外部打印信号的接口。CPU 176存储了一个程序ROM，ROM中含有控制系统的程序和与打印信号相关的各种数据，以及提供到喷墨头的打印数据。CPU 176还存储了一个动态型RAM，它能够存储需要用新值更换的喷墨头的打印点数和频率。

参考号172指驱动装置，含有一个门阵列，用于控制到喷墨头173的打印数据的提供，并且用于根据来自接口、ROM和RAM的数据驱动喷墨头。参考号171指一个频率控制器，用于改变驱动装置172的驱动频率。在该实施例中，高速驱动频率和普通打印频率得以适当控制。

参考号174指清洁装置(一个清洁刃)，它在喷墨头173到达一个给定的清洁位置时操作，以清洁喷墨头的排放出口面。参考号177指一个压盖装置，当在打印操作期间在数据处理或类似操作中出现不利时，或当对喷墨头进行吮吸恢复操作时，或者当喷墨头处于备用状态时，压盖装置执行对喷墨头173的排放出口面的压盖。

参考号175指用于清洁清洁装置174的装置，在清洁装置174用于清洁喷墨头173的排放出口面之前，或者在用于清洁喷墨头173的排放出口面之后，清洁装置175对清洁装置174进行清洁。

下面，参照图17说明以上的喷墨头、压盖装置和清洁装置(清洁刃)之间的关系。

图17示意性图示了在对喷墨头(IJH)的排放出口面进行清洁之前清洁清洁刃174的一个实施例，一个由清洁刃对喷墨头进行清洁的实施例，以及一个在执行对喷墨头的排放出口的吮吸恢复时，将压盖装置177B接触到喷墨头排放出口面的实施例。参考号177A指一个设在压盖装置177B内的吸收性材料，以及参考号177C指一个连接到压盖装置177B的吮吸泵。

压盖装置177B通过接触到排放出口面，而保护喷墨头的排放出口面。

这里，喷墨头(IJH)是根据本发明的喷墨头，其排放出口面具有图3所示的特定的表面状态。

从图17看到：喷墨头(IJH)在执行完一个打印操作之后，正在向一个给定原位置移动，清洁刃174将要通过其边缘部分对喷墨头的排放出口面进行清洁。其中，清洁刃174首先接触喷墨头(IJH)的一个侧面175，以去除清洁刃表面上所附着的墨滴，借以清洁清洁刃，这些墨滴是在清洁喷墨头的排放出口面时，从从喷墨头的排放出口面转移到清洁尺上的，然后已被清洁后的清洁刃用于清洁喷墨头的排放出口面，其中，用于清洁喷墨头的排放出口面的清洁操作是以B1(第一外部拒水区)、C1(第一带形的、凹入的亲水区区)、E(中央拒水区)、C2(第二带形的、凹入的亲水区)、以及B2(第二外部拒水区)的顺序进行。这样，喷墨头的排放出口面能够得以保持在一种清洁的状态。

另外，在喷墨头(IJH)的侧面175，通常设置一个铝板或一个吸收性材料，以便于对清洁刃174进行有效地清洁。

在以上述方式对喷墨头(IJH)的排放出口面进行清洁之后，将压盖装置177B接触到喷墨头的排放出口面，并且起动吮吸泵177C，借以对喷墨头的排放出口进行吮吸恢复，其中从排放出口排放的墨水由吸收材料177A吸收。然后，压盖装置离开喷墨头的排放出口面，并且喷墨头进行后续的打印操作。在最佳实施例中，在已进行了吮吸恢复的喷墨头进行后续的打印操作之前，喷墨头的排放出口面由清洁刃以上述清洁方式进行清洁，以去除在进行吮吸恢复处理中可能附着的墨水。

Claims (5)

1.一种喷墨头，包括：

(1)在一种排列方向上设置的多个排放出口；

(2)多个墨水通路，每个墨水通路与相关的一个排放出口相通，每个墨水通路具有一个能量产生元件，用于产生从所述排放出口排放墨水的能量；以及

(3)一个排放出口面，具有一个排放出口表面，在该表面中排列了所述排放出口；

其特征在于所述排放出口表面具有一个中央拒水区(a)，包围所述排放出口，一个带形凹入亲水区(b)，以及一个外部拒水区(c)，具有多个小型岛形凹穴，以每单位面积35％至65％的密度间隔地分布在该区中，所述带形凹入亲水区(b)被设置在所述中央拒水区(a)的相对侧面的至少一个上，使得所述区域(b)位于沿着所述中央拒水区域内设置的所述排放出口的排列方向上，并与所述排放出口的排列保持所希望的距离，所述外部拒水区设置在所述带形凹入亲水区(b)的外部。

2.根据权利要求1的喷墨头，其中带形凹入亲水区设置在中央拒水区的相对侧面的每一个上。

3.根据权利要求2的喷墨头，其中外部拒水区设置在每个带形凹入亲水区的外部。

4.一种喷墨装置，包括根据权利要求1至3中任一项所述的喷墨头，以及一个用于因为相对于排放出口的相对运动而擦洗并且从而清洁排放出口的清洁刃。

5.根据权利要求4的喷墨装置，还包括一个用于压盖并且从而保护排放出口的压盖装置，所述压盖装置还被用于恢复排放出口，以便恢复它们的排放性能。

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