CN110774760B - 液体喷射头、液体喷射模块和液体喷射设备 - Google Patents

液体喷射头、液体喷射模块和液体喷射设备 Download PDF

Info

Publication number
CN110774760B
CN110774760B CN201910694233.9A CN201910694233A CN110774760B CN 110774760 B CN110774760 B CN 110774760B CN 201910694233 A CN201910694233 A CN 201910694233A CN 110774760 B CN110774760 B CN 110774760B
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid
flow
pressure chamber
ejection head
wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910694233.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110774760A (zh
Inventor
中川喜幸
半村亚纪子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2019079682A external-priority patent/JP7317560B2/ja
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Publication of CN110774760A publication Critical patent/CN110774760A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110774760B publication Critical patent/CN110774760B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14032—Structure of the pressure chamber
    • B41J2/1404—Geometrical characteristics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14032—Structure of the pressure chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
    • B41J2002/14169—Bubble vented to the ambience
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/11—Embodiments of or processes related to ink-jet heads characterised by specific geometrical characteristics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/12—Embodiments of or processes related to ink-jet heads with ink circulating through the whole print head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/20—Modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/21—Line printing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

本公开涉及一种液体喷射头。在第二液体的喷射方向是从底部到顶部的方向的情况下，所述第二液体在压力室中在第一液体的上方流动。基板包括第一流出端口，所述第一流出端口在所述第一液体的流动方向上位于所述压力室的下游，并且构造成允许所述第一液体流出液体流动通道。设置有壁，所述壁位于所述液体流动通道中并且位于所述基板的隔着所述第一流出端口与所述压力室相对的一侧上的区段上，所述壁包括位置比所述基板的在隔着所述第一流出端口与所述壁相对的一侧上所述压力室所位于的区段的表面高的部分。本公开还涉及一种液体喷射模块和液体喷射设备。

Description

液体喷射头、液体喷射模块和液体喷射设备
技术领域
本公开涉及一种液体喷射头、液体喷射模块和液体喷射设备。
背景技术
日本专利特许公开H06-305143公开了一种构造，所述构造用于将用作喷射介质的液体和用作发泡介质的液体保持在彼此分离的状态下，其中界面在与喷射端口连通的液体流动通道内部限定在所述喷射介质和所述发泡介质之间，并且通过使用热生成元件使发泡介质产生气泡从而从喷射端口喷射喷射介质。通过喷射介质和发泡介质的流动来控制随着喷射介质的喷射操作而移动的界面的位置。用于允许喷射介质流出液体流动通道的流出端口从用于允许发泡介质流出液体流动通道的流出端口偏移。
发明内容
在本公开的第一方面，提供了一种液体喷射头，所述液体喷射头包括：
基板；
液体流动通道，所述液体流动通道形成在所述基板上，并且构造成允许第一液体和第二液体在内部流动，所述液体流动通道包括压力室；
压力产生元件，所述压力产生元件构造成向所述压力室中的所述第一液体施加压力；以及
喷射端口，所述喷射端口构造成喷射所述第二液体，其中
在所述第二液体的喷射方向是从底部到顶部的方向的情况下，所述第二液体在所述压力室中在所述第一液体的上方流动，
所述基板包括第一流出端口，所述第一流出端口在所述第一液体的流动方向上位于所述压力室的下游，并且构造成允许所述第一液体流出所述液体流动通道，并且
所述液体喷射头包括壁，所述壁位于所述液体流动通道中并且位于所述基板的隔着所述第一流出端口与所述压力室相对的一侧上的区段上，所述壁包括位置比所述基板的在隔着所述第一流出端口与所述壁相对的一侧上所述压力室所位于的区段的表面高的部分。
在本发明的第二方面中，提供了一种用于构成液体喷射头的液体喷射模块，其中
所述液体喷射头包括
基板；
液体流动通道，所述液体流动通道形成在所述基板上，并且构造成允许第一液体和第二液体在内部流动，所述液体流动通道包括压力室；
压力产生元件，所述压力产生元件构造成向所述压力室中的所述第一液体施加压力；以及
喷射端口，所述喷射端口构造成喷射所述第二液体，其中
在所述第二液体的喷射方向是从底部到顶部的方向的情况下，所述第二液体在所述压力室中在所述第一液体的上方流动，
所述基板包括第一流出端口，所述第一流出端口在所述第一液体的流动方向上位于所述压力室的下游，并且构造成允许所述第一液体流出所述液体流动通道，并且
所述液体喷射头包括壁，所述壁位于所述液体流动通道中并且位于所述基板的隔着所述第一流出端口与所述压力室相对的一侧上的区段上，所述壁包括位置比所述基板的在隔着所述第一流出端口与所述壁相对的一侧上所述压力室所位于的区段的表面高的部分，并且
所述液体喷射头通过排列所述多个液体喷射模块而形成。
在本发明的第三方面中，提供了一种液体喷射设备，所述液体喷射设备包括液体喷射头：
所述液体喷射头包括
基板；
液体流动通道，所述液体流动通道形成在所述基板上，并且构造成允许第一液体和第二液体在内部流动，所述液体流动通道包括压力室；
压力产生元件，所述压力产生元件构造成向所述压力室中的所述第一液体施加压力；以及
喷射端口，所述喷射端口构造成喷射所述第二液体，其中
在所述第二液体的喷射方向是从底部到顶部的方向的情况下，所述第二液体在所述压力室中在所述第一液体的上方流动，
所述基板包括第一流出端口，所述第一流出端口在所述第一液体的流动方向上位于所述压力室的下游，并且构造成允许所述第一液体流出所述液体流动通道，并且
所述液体喷射头包括壁，所述壁位于所述液体流动通道中并且位于所述基板的隔着所述第一流出端口与所述压力室相对的一侧上的区段上，所述壁包括位置比所述基板的在隔着所述第一流出端口与所述壁相对的一侧上所述压力室所位于的区段的表面高的部分。
根据本公开的实施例，能够将流入所述液体流动通道中的多种类型的液体收集并且同时适当地彼此分离。
本发明的另外特征将从以下参考附图对示例性实施例的描述而变得显而易见。
附图说明
图1是第一实施例的喷射头的透视图；
图2是第一实施例的液体喷射设备的控制系统的框图；
图3是图1中的液体喷射模块的剖视透视图；
图4A是图1中的元件板中的液体流动通道的透明视图，并且图4B是沿图4A中的IVB-IVB线截取的剖视图；
图5A是图4A中的液体流动通道的透视图，图5B是图4B中的喷射端口附近的部分的放大图，并且图5C是图4B中的部分VC的放大图；
图6A是液体的粘度比与水相厚度比之间的关系的说明图，并且图6B是压力室的高度与流速之间的关系的说明图；
图7A是包括第一实施例的第一流出端口的另一示例的液体流动通道的剖视图，并且图7B是图7A中的液体流动通道的透视图；
图8A是包括第一实施例的第一流出端口的又一示例的液体流动通道的剖视图，并且图8B是图8A中的液体流动通道的透视图；
图9A是根据第二实施例的液体流动通道的剖视图，图9B是图9A中的液体流动通道的透视图，并且图9C是图9A中的部分IXC的放大图；
图10A是在第一液体和第二液体不与突出部碰撞的状态下图9A中的液体流动通道的剖视图，并且图10B是图10A中的部分XB的放大图；
图11A是包括第二实施例的第一流出端口的又一示例的液体流动通道的剖视图，并且图11B是图11A中的部分XIB的放大图；
图12A、图12B和图12C分别是第二实施例的第一流出端口的各种其他示例的说明图；
图13A是根据第三实施例的液体流动通道的透明视图，图13B是沿图13A中的XIIIB-XIIIB线截取的剖视图，图13C是图13A中的液体流动通道的透视图，并且图13D是图13B中的喷射端口的一部分的放大图；
图14A是比较示例的液体流动通道的透明视图，图14B是沿图14A中的XIVB-XIVB线截取的剖视图，并且图14C是图14B中的部分XIVC的放大图；并且
图15A是在第一液体和第二液体以混合方式流出的状态下图14A中的液体流动通道的剖视图，并且图15B是图15A中的部分XVB的放大图。
具体实施方式
根据日本专利特许公开H06-305143，界面随着喷射喷射介质的操作而从用于喷射介质的流出端口与用于发泡介质的流出端口之间的位置偏移。因此，难以通过相应的流出端口彼此分开地收集喷射介质和发泡介质。
本公开的实施例提供了一种液体喷射头、液体喷射模块和液体喷射设备，其能够适当地分离和收集流入液体流动通道中的液体。
现在将参考附图描述本公开的实施例。
(第一实施例)
(液体喷射头的构造)
图1是本实施例中的液体喷射头1的透视图。本实施例的液体喷射头1通过在x方向上布置多个液体喷射模块100(模块阵列)而形成。每个液体喷射模块100包括元件板10和柔性布线板40，喷射元件布置在所述元件板上，所述柔性布线板用于向相应的喷射元件供应电力和喷射信号。柔性布线板40连接到共同使用的电气布线板90，所述电气布线板设置有电源端子和喷射信号输入端子的阵列。每个液体喷射模块100可以容易地附接到液体喷射头1并且可以容易地从液体喷射头拆卸。因此，任何期望的液体喷射模块100都可以容易地从外部附接到液体喷射头1，或者从液体喷射头拆卸而不必拆卸液体喷射头1。
考虑到通过如上所述沿纵向方向布置多个液体喷射模块100(即，通过布置多个模块)来形成液体喷射头1，即使喷射元件中的某一个引起喷射故障，也仅有涉及喷射故障的液体喷射模块需要更换。因此，能够在液体喷射头的制造过程中提高液体喷射头1的收益，并且降低更换喷射头的成本。
(液体喷射设备的构造)
图2是示出可用于根据本公开的实施例中的液体喷射设备2的控制构造的框图。CPU 500根据存储在ROM 501中的程序同时使用RAM 502作为工作区域来控制整个液体喷射设备2。例如，CPU 500根据存储在ROM 501中的程序和参数对将要从外部连接的主机设备600接收的喷射数据执行规定的数据处理，从而产生用于使液体喷射头1喷射液体的喷射信号。随后，根据喷射信号驱动液体喷射头1，同时通过驱动传输马达503来使用于沉积液体的目标介质在预定方向上移动。因此，从液体喷射头1喷射的液体沉积在沉积目标介质上以用于粘附。在液体喷射设备2构成喷墨打印设备的情况下，用作喷墨打印头的液体喷射头1喷射墨水，同时传输马达503输送打印介质以便使液体喷射头1相对于打印介质移动。
液体循环单元504是构造成使液体循环并供应到液体喷射头1并且对液体喷射头1中的液体进行流动控制的单元。液体循环单元504包括用于储存液体的副罐、用于使液体在副罐与液体喷射头1之间循环的流动通道、泵、用于控制在液体喷射头1中流动的液体的流量的流量控制单元等等。因此，在CPU 500的指令下，液体循环单元504控制这些机构，使得液体以预定的流量在液体喷射头1中流动。
(元件板的构造)
图3是设置在每个液体喷射模块100中的元件板10的剖视透视图。元件板10通过在硅(Si)基板15上堆叠孔板14(喷射端口形成构件)而形成。在孔板14中，在x方向上形成用于喷射液体的多个喷射端口11的阵列。在图3中，在x方向上布置的喷射端口11喷射相同类型的液体(例如从公共副罐和公共供应端口供应的液体)。图3示出了孔板14还设置有液体流动通道13的示例。相反，元件板10可以采用如下构造，在所述构造中液体流动通道13通过使用不同的部件(流动通道形成构件)形成，并且设置有喷射端口11的孔板14设置在所述不同的部件上。
压力产生元件12(图3中未示出)在对应于相应喷射端口11的位置处设置在硅基板15上。每个喷射端口11和对应的压力产生元件12位于彼此相对的此类位置处。在响应于喷射信号向压力产生元件12施加电压的情况下，压力产生元件12在正交于液体的流动方向(y方向)的z方向上对液体施加压力。因此，液体从与压力产生元件12相对的喷射端口11以液滴的形式喷射。柔性布线板40(参见图1)经由布置在硅基板15上的端子17将电力和驱动信号提供给压力产生元件12。尽管在这种情况下使用硅基板作为基板15，但是基板可以由不同的构件形成。同时，如果基板15由硅基板制成，则硅基板上所设置的氧化膜(层)、绝缘膜(层)等将统称为基板(硅基板)。
在硅基板15与基板(硅基板15)上的孔板14之间形成多个液体流动通道13，所述多个液体流动通道在y方向上延伸并且分别连接到喷射端口11。将稍后描述包括第一液体和第二液体的液体在每个液体流动通道13中的流动。在x方向上布置的液体流动通道13共同连接到第一公共供应流动通道23、第一公共收集流动通道24、第二公共供应流动通道28、以及第二公共收集流动通道29。第一公共供应流动通道23、第一公共收集流动通道24、第二公共供应流动通道28、以及第二公共收集流动通道29中的液体的流动由图2中的液体循环单元504控制。更确切地说，控制泵使得从第一公共供应流动通道23流入液体流动通道13的第一液体被引导至第一公共收集流动通道24，而从第二公共供应流动通道28流入液体流动通道13的第二液体被引导至第二公共收集流动通道29。
图3示出了如下示例，在所述示例中喷射端口11和液体流动通道13在x方向上布置并且第一公共供应流动通道23和第二公共供应流动通道28以及第一公共收集流动通道24和第二公共收集流动通道29被共同使用以用于将墨水供应至所述喷射端口以及从所述喷射端口收集墨水，以上这些通道被定义为组，并且两组以上部件沿y方向布置。
(流动通道和压力室的构造)
图4A至图5C是用于解释形成在元件板10中的每个液体流动通道13和每个压力室18的详细构造的图。图4A是从喷射端口11侧(从+z方向侧)的透视图，并且图4B是沿图4A所示的IVB-IVB线截取的剖视图。同时，图5A是图4A中的液体流动通道13的透视图，图5B是图4B中的喷射端口11的附近的放大图，图5C是图4B中的第一流出端口25的临近部分(图4B的部分VC)的放大图。
对应于液体流动通道13的底部部分(壁部分)的硅基板15包括第二流入端口21、第一流入端口20、第一流出端口25和第二流出端口26，以上端口与液体流动通道13连通并且按此顺序在y方向上形成。此外，包括喷射端口11和压力产生元件12的压力室18在液体流动通道13中基本上位于第一流入端口20与第一流出端口25之间的中心处。第二流入端口21连接到第二公共供应流动通道28，第一流入端口20连接到第一公共供应流动通道23，第一流出端口25连接到第一公共收集流动通道24，并且第二流出端口26连接到第二公共收集流动通道29(参见图3)。
第一流入端口20使第一液体31从液体流动通道13中的液体的流动方向上的上游侧流入液体流动通道13中。从第一公共供应流动通道23通过第一流入端口20供应的第一液体31如箭头A1所指示地流入液体流动通道13中，并且随后在箭头A的方向上在液体流动通道13内流动。此后，第一液体31通过压力室18并且如箭头A2所示地从第一流出端口25流出。随后，第一液体31由第一公共收集流动通道24收集(参见图5A)。第二流入端口21在液体流动通道13中的液体的流动方向上位于第一流入端口20的上游。从第二公共供应流动通道28通过第二流入端口21供应的第二液体32如箭头B1所指示地流入液体流动通道13中，并且随后在箭头B的方向上在液体流动通道13内流动。此后，第二液体32通过压力室18并且如箭头B2所示地从第二流出端口26流出。随后，第二液体32由第二公共收集流动通道29收集(参见图5A)。第一液体31和第二液体32两者均在液体流动通道13位于第一流入端口20与第一流出端口25之间的区段中在y方向上流动。在这种情况下，在压力室18内，第一液体31与压力室18的压力产生元件12所位于的内表面(图5B中的下侧上的底表面)接触。同时，第二液体32在喷射端口11处形成弯液面。
第一液体31和第二液体32在压力产生元件12、第一液体31、第二液体32和喷射端口11按此顺序来布置的状态下在压力室18中流动。具体地，假设压力产生元件12位于下侧上并且喷射端口11位于上侧上，第二液体32在第一液体31上方流动并且这些液体彼此接触。第一液体31和第二液体32以层流状态流动。此外，第一液体31由位于下方的压力产生元件12加压，并且至少第二液体32从底部向上喷射。应当注意，该上下方向对应于压力室18和液体流动通道13的高度方向。
例如，虽然第一液体31和第二液体32不限于特定液体，但是水以及通过使水包含着色材料(例如染料和颜料)而制备的墨水中的任何一种都可以用作第一液体31。同时，例如，可紫外线固化墨水、导电墨水、可电子束(EB)固化墨水、磁性墨水、固体墨水等中的任何一种可以用做第二液体32。
在所述实施例中，如图5B所示，根据第一液体31和第二液体32的物理特性来调节第一液体31的流量和第二液体32的流量，使得第一液体31和第二液体32沿着液体流动通道流动，同时在压力室中彼此接触。尽管在稍后将描述的第一实施例和第二实施例中的第一液体和第二液体以及稍后描述的第三实施例中的第一液体、第二液体和第三液体形成在相同方向上流动的平行流，但是实施例不限于此模式。具体地，在第一实施例中，第二液体可以在与第一液体的流动方向相反的方向上流动。可替代地，流动通道可以设置成使得第一液体的流动与第二液体的流动交叉。此外，尽管液体喷射头构造成使得第二液体在液体流动通道(压力室)的高度方向上在第一液体上方流动，但是液体喷射头不限于这种构造。这同样适用于稍后描述的第二实施例和第三实施例。在下文中，将描述这些模式之中的平行流作为示例。
在平行流的情况下，优选地保持第一液体31与第二液体32之间的界面不受干扰，或者换句话说，建立第一液体31和第二液体32在压力室18内部的流动的层流状态。具体地，在试图控制喷射性能以便维持预定量的喷射的情况下，优选的是在界面稳定的状态下驱动压力产生元件。然而，该实施例不仅限于此构造。即使压力室18内的流动将转变成湍流状态，由此两种液体之间的界面将会受到一定程度的干扰，仍然可以在能够维持至少第一液体主要在压力产生元件12侧上流动并且第二液体主要在喷射端口11侧上流动的状态的情况下驱动压力产生元件12。以下描述将主要集中在压力室内的流动处于平行流状态和层流状态中的示例。
(与层流同时形成平行流的条件)
首先将描述在管中形成液体的层流的条件。表示粘性力与界面力之间的比率的雷诺数Re通常已知为流动评价指标。
现在，液体的密度定义为ρ，液体的流速定义为u，液体的代表长度定义为d，粘度定义为η。在这种情况下，雷诺数Re可以由以下(公式1)表示：
Re＝ρud/η (公式1)。
在此，已知当雷诺数Re变得更小时更可能形成层流。更确切地说，已知在雷诺数Re小于约2200的情况下，圆管内的流动形成为层流，并且在雷诺数Re大于约2200的情况下，圆管内的流动变成湍流。
在流动形成为层流的情况下，流动线变得平行于流动的行进方向而不彼此交叉。因此，在两种接触的液体构成层流的情况下，液体可以形成平行流，两种液体之间具有稳定的界面。在此，根据一般的喷墨打印头，液体流动通道(压力室)中的喷射端口附近的流动通道的高度H[μm](压力室的高度)位于从约10μm至100μm的范围内。在这方面，在水(密度ρ＝1.0×103kg/m3，粘度η＝1.0cP)以100mm/s的流速供给到喷墨打印头的液体流动通道的情况下，雷诺数Re结果是Re＝ρud/η≈0.1～1.0<<2200。因此，可以认为在其中形成层流。
在此，即使本实施例的液体流动通道13和压力室18具有如图4A所示的矩形横截面，液体喷射头中的液体流动通道13和压力室18的高度和宽度也足够小。因此，液体流动通道13和压力室18可以被视为等同于圆管的情况，或者更具体地，液体流动通道13和压力室18的高度可以被视为圆管的直径。
(在层流状态下形成平行流的理论条件)
接下来，将参考图5B描述形成平行流的条件，其中液体流动通道13和压力室18中两种类型的液体之间的界面是稳定的。首先，从硅基板15到孔板14的喷射端口11的开口表面(喷射端口表面)的距离，即压力室18的高度，被定义为H[μm]。随后，喷射端口表面与第一液体31和第二液体32之间的界面(液液界面)之间的距离(第二液体的相厚度)被定义为h2[μm]。此外，界面与硅基板15之间的距离(第一液体的相厚度)被定义为h1[μm]。这些定义使得H＝h1+h2。
对于液体流动通道13和压力室18中的边界条件，液体流动通道13和压力室18的壁表面上的液体的速度假定为零。此外，假设界面处的第一液体31和第二液体32的速度和剪切应力具有连续性。基于所述假设，如果第一液体31和第二液体32形成双层且平行的稳定流动，则在以下(公式2)中定义的四次方程在平行流的区段中成立：
Figure BDA0002148841600000111
在(公式2)中，η1表示第一液体31的粘度，η2表示第二液体32的粘度，Q1表示第一液体31的流量(体积流量[um3/us])，并且Q2表示第二液体32的流量(体积流量[um3/us])。换句话说，第一液体和第二液体流动以便在此范围内根据相应液体的流量和粘度来建立位置关系，以满足上述四次方程(公式2)，从而形成具有稳定界面的平行流。在本实施例中，优选地在液体流动通道13中或者至少在压力室18中形成第一液体和第二液体的平行流。在如上所述形成平行流的情况下，第一液体和第二液体仅由于在它们之间的液液界面上的分子扩散而参与混合，并且液体在y方向上平行地流动而几乎不产生任何混合。应当注意，液体的流动并不总是必须在压力室18中的某个区域中建立层流状态。在这种情况下，优选的是，至少在压力产生元件上方的区域中的液体的流动建立层流状态。
即使在例如使用例如油和水的互不相溶的溶剂作为第一液体和第二液体的情况下，只要满足(公式2)，无论互不相溶性如何都形成稳定的平行流。同时，即使在油和水的情况下，如果界面由于压力室中的流动的轻微湍流状态而受到干扰，则优选地至少第一液体主要在压力产生元件上流动并且第二液体主要在喷射端口中流动。
图6A是表示在将(公式2)中流量比Qr＝Q2/Q1改变成若干水平的同时第一液体的粘度比ηr＝η2/η1与相厚度比hr＝h1/(h1+h2)之间的关系的曲线图。尽管第一液体不限于水，但是“第一液体的相厚度比”在下文中将称为“水相厚度比”。横轴指示粘度比ηr＝η2/η1，并且竖轴指示水相厚度比hr＝h1/(h1+h2)。随着流量比Qr变得更高，水相厚度比hr变得更低。同时，在流量比Qr的每个水平处，随着粘度比ηr变得更高，水相厚度比hr变得更低。因此，通过控制第一液体与第二液体之间的粘度比ηr以及流量比Qr，可以将液体流动通道13(压力室)中的水相厚度比hr(对应于第一液体与第二液体之间的界面的位置)调节到规定值。此外，在将粘度比ηr与流量比Qr进行比较的情况下，图6A教导了流量比Qr对水相厚度比hr的影响大于粘度比ηr对水相厚度比hr的影响。
应当注意，图6A中的条件A、条件B和条件C表示以下条件：
条件A：粘度比ηr＝1，流量比Qr＝1，并且水相厚度比hr＝0.50；
条件B：粘度比ηr＝10，流量比Qr＝1，并且水相厚度比hr＝0.39；以及
条件C：粘度比ηr＝10，流量比Qr＝10，并且水相厚度比hr＝0.12。
图6B是示出关于上述条件A、B和C的液体流动通道13(压力室)的高度方向(z方向)上的流速分布的曲线图。横轴指示归一化值Ux，其通过将条件A中的最大流速值定义为1(基准)来归一化。竖轴指示在液体流动通道13(压力室)的高度H[μm]被定义为1(基准)的情况下距底表面的高度。在指示相应条件的每条曲线上，用标记指示第一液体与第二液体之间的界面的位置。图6B示出界面的位置根据条件而变化，例如条件A中的界面的位置高于条件B和条件C中的界面的位置。原因在于在具有彼此不同粘度的两种类型的液体在管中平行流动同时形成层流的情况下，这两种液体之间的界面形成在由于液体之间的粘度的差异引起的压力差平衡由于界面张力引起的拉普拉斯压力的位置处。
(喷射操作期间的液体的流动)
当第一液体和第二液体分别流动时，液位(液液界面)形成在与第一液体和第二液体之间的粘度比ηr和流量比Qr相对应(与水相厚度比hr相对应)的位置处。如果在维持界面位置的同时液体从喷射端口11成功地喷射，则能够实现稳定的喷射操作。以下是用于实现稳定喷射操作的两种可能构造：
构造1：在第一液体和第二液体流动的状态下喷射液体的构造；以及
构造2：在第一液体和第二液体静止的状态下喷射液体的构造。
条件1使得能够在保持界面的给定位置的同时稳定地喷射液体。原因在于，一般液滴的喷射速度(每秒几米至每秒十数米)比第一液体和第二液体的流速(每秒几毫米至每秒几米)更快，并且即使第一液体和第二液体在喷射操作期间保持流动，液体的喷射也几乎不受影响。
同时，条件2也使得能够在保持界面的给定位置的同时稳定地喷射液体。原因在于，第一液体和第二液体由于界面上的液体的扩散效应而不立即混合，并且液体的未混合状态维持非常短的时间段。因此，在即将喷射液体之前的点处，界面维持在液体流动停止以保持静止的状态，使得可以在保持界面位置的同时喷射液体。然而，构造1是优选的，因为这种构造可以减少由于液体在界面上的扩散而导致的第一液体和第二液体的混合的不利影响，并且不需要对液体的流动和停止进行高级控制。
(液体的喷射模式)
通过调节界面的位置(对应于水相厚度比hr)，可以改变从喷射端口喷射的液滴(喷射的液滴)中包含的第一液体的比例。根据喷射的液滴的类型，液体的这种喷射模式可以大致分为两种模式：
模式1：仅喷射第二液体的模式；以及
模式2：喷射包含第一液体的第二液体的模式。
模式1是例如在使用采用电热转换器(加热器)作为压力产生元件12的热型液体喷射头的情况下，或者换句话说，在使用利用严重依赖于液体特性的发泡现象的液体喷射头的情况下有效的。由于在加热器的表面上产生的液体的焦化部分，所述液体喷射头易于使液体的发泡不稳定。液体喷射头还难以喷射某些类型的液体，例如非水性墨水。然而，如果通过采用模式1，将适合于气泡产生并且不太可能在加热器的表面上产生焦化的发泡液体用作第一液体，并且将具有各种功能的功能液体用作第二液体，能够喷射例如非水性墨水的液体，同时抑制加热器的表面上焦化的发展。
模式2对于喷射例如高固体含量墨水的液体是有效的，不仅在使用热型液体喷射头的情况下，而且在使用采用压电元件作为压力产生元件12的液体喷射头的情况下也是如此。更准确地说，模式2在将具有作为着色材料的大量颜料的高密度颜料墨水喷射到打印介质上的情况下是有效的。通常，通过增加颜料墨水中颜料的密度，能够通过使用高密度颜料墨水来改善在例如普通纸的打印介质上打印的图像的显色特性。此外，通过向高密度颜料墨水中添加树脂乳液(树脂EM)，由于形成为膜的树脂EM，能够改善打印图像的耐磨性等。然而，例如颜料和树脂EM的固体组分的增加趋于在颗粒间距离较近处发生凝聚，因此导致分散性的劣化。颜料与树脂EM相比特别难以分散。因此，通过减少颜料和树脂EM中的一种的量来分散颜料和树脂EM，或者更具体地，通过将颜料与树脂EM的量比率设定为约4/15wt％或8/4wt％来分散颜料和树脂EM。另一方面，通过在采用模式2时使用高密度树脂EM墨水作为第一液体并且使用高密度颜料墨水作为第二墨水，能够以预定比例喷射高密度树脂EM墨水和高密度颜料墨水。因此，能够通过在打印介质上沉积高密度颜料墨水和高密度树脂EM墨水来打印图像(颜料与树脂EM的量比率为约8/15wt％)，从而打印用单一墨水难以实现的高质量图像，或者换句话说，具有优异耐磨性等的图像。
(液体的分离和收集)
接下来，将描述通过第一流出端口25收集第一液体31以及通过第二流出端口26收集第二液体32。
图14A至图15B是用于解释收集第一液体31和第二液体32的方法的比较示例的图。图14A是从喷射端口11侧(+z方向侧)观察的透明视图，图14B是沿图14A中的XIVB-XIVB线截取的剖视图，其表示第一液体31的水相厚度h1相对较大的情况，并且图14C是图14B中的部分XIVC的放大图。图15A是类似于图14B的剖视图，但是表示第一液体31的水相厚度h1相对较小的情况，并且图15B是图15A中的部分XVB的放大图。
在粘度比ηr和流量比Qr恒定的情况下，水相厚度比hr是恒定的。因此，只要液体流动通道(压力室)13的高度H保持不变，第一液体31就在保持恒定的水相厚度h1的同时流动。对于第一液体31流出第一流出端口25的模式，存在以下两种模式：
流出模式1：仅使第一液体31流出第一流出端口25的模式(参见图14C)；以及
流出模式2：使第一液体31和第二液体32的混合物流出第一流出端口25的模式(参见图15B)。
如图14C所示，为了如流出模式1那样仅使第一液体31流出，需要将第一液体31的水相厚度h1设定为与第一流出端口25的在y方向上的宽度大致相等。然而，在上述仅喷射第二液体的模式1的情况下，需要在厚度上减小第一液体31的水相厚度h1。如果第一流出端口25的在y方向上的宽度随之减小，则第一液体31的供应性能劣化。因此，难以将第一液体31的水相厚度h1和第一流出端口25的在y方向上的宽度设定为相同的水平。因此，如图15B所示，第一液体31的水相厚度h1和第一流出端口25的在y方向上的宽度彼此不同，由此如在流出模式2中那样第一液体31和第二液体32混合在一起并流出第一流出端口25。换句话说，第一液体31和第二液体32的分离和收集未成功实现。
鉴于这种情况，如图4B和图5C所示，在所述实施例中，分离壁41设置在硅基板15的限定了液体流动通道13的底表面(内表面)的表面15A上，并且在液体的流动方向(y方向)上位于第一流出端口25的下游的位置处。具体地，分离壁41位于液体流动通道中的基板的隔着第一流出端口25与压力室相对的一侧上的区段上。分离壁41是具有比硅基板15的在液体的流动方向(y方向)上位于第一流出端口25上游的区段的表面15A更高的部分的壁。换句话说，分离壁41包括比基板的区段的表面位于更高位置的部分，在所述区段处压力室设置在隔着第一流出端口25与壁41相对的一侧上。表述“具有位于更高位置的部分”意味着整个分离壁41并不总是必须比硅基板15的在液体的流动方向上位于第一流出端口25上游的区段的表面15A位于更高的位置。如前所述，第一液体31和第二液体32在液体流动通道13和压力室18中彼此接触地流动，使得第二液体32堆叠在第一液体31上。第一液体31与第二液体32接触的界面在水平方向上延伸。如上所述，分离壁41是用于将第一液体31引导至第一流出端口25的壁，并且设置在硅基板15的在第一流出端口25的在液体的流动方向(y方向)上的下游侧上的周围部分处的表面15A上。在该示例中，分离壁41设置成从表面15A突出，使得其在液体的流动方向的上游侧上的端部部分位于第一流出端口25的下游侧上的开口端部的上方。同时，分离壁41以在第一流出端口25与第二流出端口26之间延伸的方式设置。分离壁41的上表面位于比硅基板15的在上游侧上的表面(液体流动通道13的内表面)15A高出图5C中的距离Z的位置处。通过如上所述设置分离壁41，第一液体31倾向于撞击分离壁41从而被引导至第一流出端口25。另一方面，第二液体32不会撞击分离壁41，而是倾向于在液体的流动方向上流动到下游侧，以便被引导至第二流出端口26。以这种方式，第一液体31和第二液体32可以适当地分离并有效地收集。这也适用于第一液体31的水相厚度h1较小的情况。同时，分离壁41位于远离喷射端口的位置处(在隔着第一流出端口与喷射端口相对的一侧上)，而不是位于喷射端口附近，在所述喷射端口附近界面由于喷射操作最易于形成湍流。因此，第一液体可以被引导至第一流出端口而不受到喷射端口附近的湍流的严重干扰，因为界面上的湍流随着界面远离湍流最大的喷射端口附近而变得更小。
如图4A所示，在该示例中，第一流出端口25的在x方向上的宽度大于液体流动通道13的在x方向上的宽度。然而，第一流出端口25的宽度可以等于液体流动通道13的宽度或者小于液体流动通道13的宽度。在这些情况下，也可以有效地分离和收集第一液体31和第二液体32。如该示例中所示，从分离和收集的效率的观点来看，优选地将第一流出端口25的宽度设定为大于液体流动通道13的宽度。
此外，如图7A和图7B所示，分离壁41并不总是必须设置成横跨第一流出端口25与第二流出端口26之间的整个区域延伸，而是可以设置在所述区域的一部分处。此构造也使得能够有效地分离和收集第一液体31和第二液体32。然而，如图7A和图7B所示，为了提高第一液体31和第二液体32的分离和收集的效率，优选地至少在第一流出端口25的在液体的流动方向(y方向)上的下游侧上的周围部分附近的位置处设置分离壁41。分离壁41可以由硅基板15的一部分(例如构成硅基板的硅或硅基板上的膜)形成，或者可以由与硅基板15不同的构件(例如树脂层和金属层)形成。
接下来，将描述设置凹陷部分的示例作为设置分离壁的另一示例。图8A和图8B中所示的硅基板15包括形成在在液体的流动方向上位于第一流出端口25的上游侧上的表面15A中的凹陷部分42。具体地，凹陷部分42位于第一流出端口25的在液体的流动方向(y方向)的上游侧上的周围部分处。凹陷部分42设置在位于比硅基板15的表面15A低图8A中的距离Z的位置处。硅基板15的在液体的流动方向上位于第一流出端口25的下游侧上的表面15A未设置有任何凹陷部分。以这种方式，比硅基板15的在液体的流动方向上位于第一流出端口25的上游侧上的表面15A位于更高的位置的部分(例如硅基板15的位于第一流出端口25的下游侧上的侧壁)在液体的流动方向上限定在第一流出端口25的下游侧上。也就是说，第一流出端口25的在y方向上的下游侧上的区段的周围部分比第一流出端口的在y方向上的上游侧上的区段相对高出距离Z，从而使得下游侧上的所述区段用作分离壁41。换句话说，这相当于在基板的隔着第一流出端口与压力室相对的一侧上存在分离壁41。该分离壁41比基板的隔着第一流出端口与分离壁41相对的一侧上的表面位于更高的位置。该构造也能够有效地分离和收集第一液体31和第二液体32。应当注意，例如，可以通过对硅基板15上的氧化膜进行蚀刻处理或对硅基板15进行干蚀刻来形成凹陷部分42。凹陷部分42可以与参照图4A至图5C描述的分离壁41一起使用。
由此分离和收集的第一液体31和第二液体32优选地再次放回压力室中以便再次使用。换句话说，优选地使在压力室中流动的第一液体31和第二液体32在压力室与外部单元之间循环。
(第二实施例)
图9A至图10B是第二实施例的说明图。图9A是液体流动通道13的剖视图，图9B是液体流动通道13的透视图，并且图9C是图9A中的部分IXC的放大图。图9A和图9B与图10A和图10B的唯一差别在于第一液体31的水相厚度h1。
(水相厚度与分离壁之间的关系)
如图9A至图10B所示，本实施例的分离壁41设置有突出部43，所述突出部在液体的流动方向(y方向)上朝向上游侧突出。
突出部43在液体的流动方向(y方向)上从分离壁41朝向上游侧突出。因此，在第一液体31流出第一流出端口25之前，第一液体31与第二液体32之间的界面(液液界面)与突出部43碰撞。界面与突出部43碰撞，同时稳定地保持其位置。因此，提高了第一液体31和第二液体32的分离和收集效率。具体地，如图9C所示，通过使界面与突出部43碰撞，第一液体31更能选择性地从第一流出端口25流出，并且第二液体32更能选择性从第二流出端口26流出。另一方面，如果如图10B所示界面在突出部43上方经过而不与突出部43碰撞，则第一液体31和第二液体32的混合物从第二流出端口26流出。尽管即使由于设置了分离壁41而在图10A和图10B所示的示例中也能够分离和收集第一液体31和第二液体32，优选的是将分离壁41的突出部43设置在第一液体31与第二液体32之间的界面发生碰撞的位置处。这同样适用于未设置突出部43的情况。因此，优选地将分离壁41设置在第一液体31与第二液体32之间的界面发生碰撞的位置处。
此外，为了在界面的位置波动的情况下确保第一液体和第二液体的分离和收集的稳健性，优选地将界面的位置控制在界面与突出部43的在厚度W的方向上中心部分碰撞的位置处。如前所述，界面的位置对应于与粘度比ηr和流量比Qr相关的水相厚度比hr。然而，粘度比ηr随着第一液体31和第二液体32的长期使用而变化，而流量比Qr随着用于供给第一液体31和第二液体32的泵的流量脉动而变化。因此，重要的是确保第一液体31和第二液体32相对于界面位置变化的分离和收集的稳健性。
为了确保稳健性，增加突出部43的厚度W是有效的。然而，厚度W的增加导致在第二液体32流出第二流出端口26之前液体流动通道13的用于流动第二液体32的部分的高度减小，从而导致第二液体32的供应性能的劣化。因此，从这个观点来看，厚度W需要设定为合适的长度。同时，如图11A和图11B所示，突出部43的形状可以形成为具有锐角尖端的这种形状。
(水相厚度与喷射的喷射量之间的关系)
图12A、图12B和图12C是示出分离壁41的突出部43的各种突出量(从第一流出端口25上方的部分到y方向上的上游侧的突出部的长度)L的情况的说明图。如图9C所示的情况，在具有各种突出量L的图12A、图12B和图12C的每种情况下，第一液体与第二液体之间的界面与突出部43碰撞。图12A中的突出部43从完全覆盖第一流出端口25上方的部分的位置进一步朝向y方向上的上游侧突出突出量L。图12B中的突出部43的突出量L为零，并且突出部43位于刚好完全覆盖第一流出端口25上方的部分的位置处。图12C中的突出部43并未完全覆盖第一流出端口25上方的部分，而是位于从第一流出端口25的在液体的流动方向上的上游侧上的端部部分远离与第一液体31的水相厚度h1相对应的量L’的位置处。
在图12A和图12B的情况下，界面与突出部43碰撞，同时稳定地保持其位置。因此，提高了第一液体和第二液体的分离和收集效率。另一方面，由于完全覆盖第一流出端口25上方的部分的突出部43导致在第二液体32流出第二流出端口26之前液体流动通道13的用于流动第二液体32的部分的高度减小，从而导致第二液体32的供应性能的劣化。因此，从第二液体32的供应性能的观点来看，突出部43的较小突出量L是优选的。为了实现第一液体31以及第二液体32的分离和收集的效率以及第二液体32的供应性能两者，优选地考虑第一液体31的水相厚度h1，以便确定突出部43的位置。具体地，如图12C所示，突出部43的位置可以从第一流出端口25的在液体的流动方向上的上游侧上的端部部分远离量L’，以便优选地满足L’≥h1或更优选地满足L’＝h1。
(第三实施例)
本实施例也使用图1至图3中所示的液体喷射头1和液体喷射设备。
图13A至图13D是示出本实施例的液体流动通道13的构造的图。本实施例的液体流动通道13与第一实施例中描述的液体流动通道13的不同之处在于，除了第一液体31和第二液体32之外，允许第三液体33在液体流动通道13中流动。通过允许第三液体33在压力室中流动，能够使用具有高临界压力的发泡介质作为第一液体，同时使用任何不同颜色的墨水、高密度树脂EM等作为第二液体和第三液体。
在本实施例的液体流动通道13中，第一液体31、第二液体32和第三液体33能够流动，使得除了在如图13A-13D所示的上述第一实施例中第一液体31和第二液体32在层流状态下的平行流之外，第三液体33在层流状态下也可以形成平行流。在硅基板15的对应于液体流动通道13的内表面(底部部分)的表面15A中，在y方向上按如下顺序形成第二流入端口21、第三流入端口22、第一流入端口20、第一流出端口25、第三流出端口27以及第二流出端口26。包括喷射端口11和压力产生元件12的压力室18在液体流动通道13中基本上位于第一流入端口20与第一流出端口25之间的中心处。
正如上述实施例，第一液体31和第二液体32从第一流入端口20和第二流入端口21流入液体流动通道13中，随后在y方向上流过压力室18，并且随后流出第一流出端口25和第二流出端口26。流过第三流入端口22的第三液体33如箭头C1所示地被引入液体流动通道13中，并且随后在液体流动通道13中在箭头C的方向上流动。此后，第三液体33经过压力室18，如箭头C2所示地从第三流出端口27排出，并且随后被收集。因此，第一液体31、第二液体32和第三液体33在液体流动通道13中在第一流入端口20与第一流出端口25之间在y方向上一起流动。在这种情况下，在压力室18中，第一液体31与压力室18的压力产生元件12所位于的内表面(硅基板15的表面15A)接触。同时，第二液体32在喷射端口11处形成弯液面，并且第三液体33在第一液体31与第二液体32之间流动。
同样在本实施例中，如同上述第一实施例，分离壁41A设置在基板15上使得其位于第一流出端口25的在液体的流动方向(y方向)上位于下游侧上的周围部分处。此外，分离壁41B设置在基板15上使得其位于第三流出端口27的在y方向上位于下游侧上的周围部分处。这些分离壁41A和41B具有与第一实施例的上述分离壁41类似的功能。具体地，分离壁41A有效地将第一液体31与第三液体33分离，同时分离壁41B有效地将第三液体33与第二液体32分离。在此，需要设置分离壁41A和41B中的至少一个。同时，这些分离壁41A和41B中的任何一个可以设置有与结合第二实施例描述的突出部相类似的突出部。此外，类似于本实施例的构造也应当能够适用于四种或更多种液体以堆叠方式在液体流动通道13中流动的情况。
在本实施例中，如图13D所示，CPU 500通过使用液体循环单元504控制第一液体31的流量Q1、第二液体32的流量Q2以及第三液体33的流量Q3，并且使三种液体稳定地形成三层平行流。随后，在如上所述形成三层平行流的状态下，CPU 500驱动液体喷射头1的压力产生元件12并且从喷射端口11喷射液滴。即使每个界面的位置伴随着上述喷射操作而受到干扰，三种液体的三层平行流也能在短时间内恢复，使得可以立即开始下一次喷射操作。因此，能够执行以预定比率包含第一液体、第二液体和第三液体的液滴的良好喷射操作，并且获得具有液滴沉积于其上的精细输出产品。
(其他实施例)
在压力室中流动的第一液体和第二液体可以在压力室与外部单元之间循环。如果不进行循环，则在液体流动通道和压力室中已形成平行流但未喷射的大量任何第一液体和第二液体将保留在内部。因此，第一液体和第二液体与外部单元的循环使得能够使用还未喷射的液体以便再次形成平行流。
本实施例中的液体喷射头和液体喷射设备不仅限于构造成喷射墨水的喷墨打印头和喷墨打印设备。本实施例中的液体喷射头和液体喷射设备可应用于各种设备，包括打印机、复印机、配备有通讯系统的传真机、以及包括打印机单元的文字处理器、以及与各种处理设备一体地结合的其他工业打印设备。具体地，由于各种液体可用作第二液体，所以液体喷射头和液体喷射设备也适用于其他应用，包括生物芯片制造、电子电路打印等等。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以便涵盖所有此类修改以及等同的结构和功能。

Claims (20)

1.一种液体喷射头，所述液体喷射头包括：
基板；
液体流动通道，所述液体流动通道形成在所述基板上，并且构造成允许第一液体和第二液体在内部流动，所述液体流动通道包括压力室；
压力产生元件，所述压力产生元件构造成向所述压力室中的所述第一液体施加压力；以及
喷射端口，所述喷射端口构造成喷射所述第二液体，其中
在所述第二液体的喷射方向是从下方到上方的方向的情况下，所述第二液体在所述压力室中在所述第一液体的上方流动，
所述基板包括流出端口，所述流出端口在所述第一液体的流动方向上位于所述压力室的下游，并且构造成允许所述第一液体流出所述液体流动通道，
所述第一液体和所述第二液体彼此接触处的界面位于所述压力产生元件的上方，
在使得所述第一液体和所述第二液体稳定流动的状态下驱动所述压力产生元件，并且
所述液体喷射头包括用于分离所述第一液体和所述第二液体的壁，所述壁位于所述液体流动通道中并且位于所述基板的隔着所述流出端口与所述压力室相对的一侧上的区段上，所述壁包括位置比所述基板的在隔着所述流出端口与所述壁相对的一侧上所述压力室所位于的区段的表面高的部分。
2.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中，所述第一液体和所述第二液体在所述压力室中形成层流。
3.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中，所述第一液体和所述第二液体在所述压力室中形成平行流。
4.根据权利要求2所述的液体喷射头，其中，所述第一液体和所述第二液体在所述压力室中形成平行流。
5.根据权利要求3所述的液体喷射头，其中，所述基板包括第二流出端口，所述第二流出端口在所述第二液体的流动方向上位于所述流出端口的下游，并且构造成允许所述第二液体流出所述液体流动通道。
6.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中，所述壁设置在所述第一液体和所述第二液体彼此接触的界面与所述壁碰撞的位置处。
7.根据权利要求3所述的液体喷射头，其中，所述壁设置在所述第一液体和所述第二液体彼此接触的界面与所述壁碰撞的位置处。
8.根据权利要求4所述的液体喷射头，其中，所述壁设置在所述第一液体和所述第二液体彼此接触的界面与所述壁碰撞的位置处。
9.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中，所述壁是从所述基板的表面突出的壁。
10.根据权利要求4所述的液体喷射头，其中，所述壁是从所述基板的表面突出的壁。
11.根据权利要求9所述的液体喷射头，其中，所述壁包括突出部，所述突出部在所述第一液体的流动方向上朝向上游侧突出，以便位于所述流出端口的至少一部分的上方。
12.根据权利要求10所述的液体喷射头，其中，所述壁包括突出部，所述突出部在所述第一液体的流动方向上朝向上游侧突出，以便位于所述流出端口的至少一部分的上方。
13.根据权利要求11所述的液体喷射头，其中，所述突出部设置在所述第一液体和所述第二液体彼此接触的界面与所述突出部碰撞的位置处。
14.根据权利要求12所述的液体喷射头，其中，所述突出部设置在所述第一液体和所述第二液体彼此接触的界面与所述突出部碰撞的位置处。
15.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中，所述基板包括凹陷部分，所述凹陷部分在所述第一液体的流动方向上设置在所述流出端口的上游侧上，所述凹陷部分通过使所述基板的所述表面凹陷而形成。
16.根据权利要求4所述的液体喷射头，其中，所述基板包括凹陷部分，所述凹陷部分在所述第一液体的流动方向上设置在所述流出端口的上游侧上，所述凹陷部分通过使所述基板的所述表面凹陷而形成。
17.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中，在所述压力室中流动的所述第一液体在所述压力室与外部单元之间循环。
18.根据权利要求4所述的液体喷射头，其中，在所述压力室中流动的所述第一液体在所述压力室与外部单元之间循环。
19.一种用于构成液体喷射头的液体喷射模块，其中
所述液体喷射头包括
基板；
液体流动通道，所述液体流动通道形成在所述基板上，并且构造成允许第一液体和第二液体在内部流动，所述液体流动通道包括压力室；
压力产生元件，所述压力产生元件构造成向所述压力室中的所述第一液体施加压力；以及
喷射端口，所述喷射端口构造成喷射所述第二液体，其中
在所述第二液体的喷射方向是从下方到上方的方向的情况下，所述第二液体在所述压力室中在所述第一液体的上方流动，
所述基板包括流出端口，所述流出端口在所述第一液体的流动方向上位于所述压力室的下游，并且构造成允许所述第一液体流出所述液体流动通道，
所述第一液体和所述第二液体彼此接触处的界面位于所述压力产生元件的上方，
在使得所述第一液体和所述第二液体稳定流动的状态下驱动所述压力产生元件，并且
所述液体喷射头包括用于分离所述第一液体和所述第二液体的壁，所述壁位于所述液体流动通道中并且位于所述基板的隔着所述流出端口与所述压力室相对的一侧上的区段上，所述壁包括位置比所述基板的在隔着所述流出端口与所述壁相对的一侧上所述压力室所位于的区段的表面高的部分，并且
所述液体喷射头通过排列多个所述液体喷射模块而形成。
20.一种液体喷射设备，所述液体喷射设备包括液体喷射头：
所述液体喷射头包括
基板；
液体流动通道，所述液体流动通道形成在所述基板上，并且构造成允许第一液体和第二液体在内部流动，所述液体流动通道包括压力室；
压力产生元件，所述压力产生元件构造成向所述压力室中的所述第一液体施加压力；以及
喷射端口，所述喷射端口构造成喷射所述第二液体，其中
在所述第二液体的喷射方向是从下方到上方的方向的情况下，所述第二液体在所述压力室中在所述第一液体的上方流动，
所述基板包括流出端口，所述流出端口在所述第一液体的流动方向上位于所述压力室的下游，并且构造成允许所述第一液体流出所述液体流动通道，
所述第一液体和所述第二液体彼此接触处的界面位于所述压力产生元件的上方，
在使得所述第一液体和所述第二液体稳定流动的状态下驱动所述压力产生元件，并且
所述液体喷射头包括用于分离所述第一液体和所述第二液体的壁，所述壁位于所述液体流动通道中并且位于所述基板的隔着所述流出端口与所述压力室相对的一侧上的区段上，所述壁包括位置比所述基板的在隔着所述流出端口与所述壁相对的一侧上所述压力室所位于的区段的表面高的部分。
CN201910694233.9A 2018-07-31 2019-07-30 液体喷射头、液体喷射模块和液体喷射设备 Active CN110774760B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-143907 2018-07-31
JP2018143907 2018-07-31
JP2019079682A JP7317560B2 (ja) 2018-07-31 2019-04-18 液体吐出ヘッド、液体吐出モジュールおよび液体吐出装置
JP2019-079682 2019-04-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110774760A CN110774760A (zh) 2020-02-11
CN110774760B true CN110774760B (zh) 2021-10-22

Family

ID=67539232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910694233.9A Active CN110774760B (zh) 2018-07-31 2019-07-30 液体喷射头、液体喷射模块和液体喷射设备

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11014356B2 (zh)
EP (1) EP3603979B1 (zh)
CN (1) CN110774760B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11225075B2 (en) 2019-02-19 2022-01-18 Canon Kabushiki Kaisha Liquid ejection head, liquid ejection module, and liquid ejection apparatus
US11179935B2 (en) 2019-02-19 2021-11-23 Canon Kabushiki Kaisha Liquid ejection head, liquid ejection module, and method of manufacturing liquid ejection head
JP7350556B2 (ja) 2019-08-01 2023-09-26 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出モジュール
JP7341785B2 (ja) 2019-08-13 2023-09-11 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、液体吐出モジュール及び液体吐出ヘッドの製造方法
JP7486959B2 (ja) * 2020-01-27 2024-05-20 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドおよび液体吐出モジュール
JP7486958B2 (ja) * 2020-01-27 2024-05-20 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドおよび液体吐出モジュール
JP2021178459A (ja) * 2020-05-13 2021-11-18 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、液体吐出モジュールおよび液体吐出ヘッドの製造方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05169663A (ja) * 1991-12-26 1993-07-09 Ricoh Co Ltd インクジェット記録装置
JPH06305143A (ja) * 1993-04-23 1994-11-01 Canon Inc 液体吐出方法、液体吐出ユニットおよびインクジェット記録装置
JPH1024565A (ja) * 1996-07-11 1998-01-27 Canon Inc 可動部材を備えた液体吐出ヘッド用液体と液体吐出ヘッド、画像形成方法および該液体吐出ヘッドを用いたヘッドカートリッジと記録装置
CN1243065A (zh) * 1998-06-22 2000-02-02 佳能株式会社 排液头和排液装置
US6151049A (en) * 1996-07-12 2000-11-21 Canon Kabushiki Kaisha Liquid discharge head, recovery method and manufacturing method for liquid discharge head, and liquid discharge apparatus using liquid discharge head
US6331050B1 (en) * 1995-04-14 2001-12-18 Canon Kabushiki Kaisha Liquid ejecting head and method in which a movable member is provided between flow paths, one path joining a common chamber and ejection orifice, the other, having a heat generating element
CN1338379A (zh) * 2000-07-31 2002-03-06 佳能株式会社 液体排放头、用于制造液体排放头的方法、安装有液体排放头的排放头盒以及液体排放设备
US6431688B1 (en) * 1999-11-04 2002-08-13 Samsung Electronics, Ltd. Back-flow prevention device and method for ink jet printer
JP2007112099A (ja) * 2005-10-24 2007-05-10 Riso Kagaku Corp インクジェット記録装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11227210A (ja) * 1997-12-05 1999-08-24 Canon Inc 液体吐出ヘッド、該ヘッドの製造方法、ヘッドカートリッジおよび液体吐出装置
JP2001225492A (ja) 2000-02-18 2001-08-21 Fuji Photo Film Co Ltd インクジェット記録方法および装置
US7470308B2 (en) * 2004-02-10 2008-12-30 Fujifilm Corporation Method of producing magnetic particles and reaction method using microreactor and microreactor
GB0712861D0 (en) 2007-07-03 2007-08-08 Eastman Kodak Co Continuous ink jet printing of encapsulated droplets
US8770722B2 (en) * 2012-03-28 2014-07-08 Eastman Kodak Company Functional liquid deposition using continuous liquid
US20140022313A1 (en) * 2012-07-19 2014-01-23 Zhanjun Gao Liquid dispenser including asymmetric nozzle actuator configuration
US9931845B2 (en) 2016-01-08 2018-04-03 Canon Kabushiki Kaisha Liquid ejection module and liquid ejection head
US10040290B2 (en) 2016-01-08 2018-08-07 Canon Kabushiki Kaisha Liquid ejection head, liquid ejection apparatus, and method of supplying liquid
WO2018193446A1 (en) * 2017-04-16 2018-10-25 Precise Bio Inc. System and method for laser induced forward transfer comprising a microfluidic chip print head with a renewable intermediate layer
JP2019005988A (ja) 2017-06-23 2019-01-17 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
JP2019010758A (ja) 2017-06-29 2019-01-24 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
JP7057071B2 (ja) 2017-06-29 2022-04-19 キヤノン株式会社 液体吐出モジュール
JP7019318B2 (ja) 2017-06-29 2022-02-15 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
JP6976753B2 (ja) 2017-07-07 2021-12-08 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、及び液体の供給方法
JP7039231B2 (ja) 2017-09-28 2022-03-22 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05169663A (ja) * 1991-12-26 1993-07-09 Ricoh Co Ltd インクジェット記録装置
JPH06305143A (ja) * 1993-04-23 1994-11-01 Canon Inc 液体吐出方法、液体吐出ユニットおよびインクジェット記録装置
US6331050B1 (en) * 1995-04-14 2001-12-18 Canon Kabushiki Kaisha Liquid ejecting head and method in which a movable member is provided between flow paths, one path joining a common chamber and ejection orifice, the other, having a heat generating element
JPH1024565A (ja) * 1996-07-11 1998-01-27 Canon Inc 可動部材を備えた液体吐出ヘッド用液体と液体吐出ヘッド、画像形成方法および該液体吐出ヘッドを用いたヘッドカートリッジと記録装置
US6151049A (en) * 1996-07-12 2000-11-21 Canon Kabushiki Kaisha Liquid discharge head, recovery method and manufacturing method for liquid discharge head, and liquid discharge apparatus using liquid discharge head
CN1243065A (zh) * 1998-06-22 2000-02-02 佳能株式会社 排液头和排液装置
US6431688B1 (en) * 1999-11-04 2002-08-13 Samsung Electronics, Ltd. Back-flow prevention device and method for ink jet printer
CN1338379A (zh) * 2000-07-31 2002-03-06 佳能株式会社 液体排放头、用于制造液体排放头的方法、安装有液体排放头的排放头盒以及液体排放设备
JP2007112099A (ja) * 2005-10-24 2007-05-10 Riso Kagaku Corp インクジェット記録装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3603979B1 (en) 2021-06-16
CN110774760A (zh) 2020-02-11
US20200039218A1 (en) 2020-02-06
US11014356B2 (en) 2021-05-25
EP3603979A1 (en) 2020-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110774760B (zh) 液体喷射头、液体喷射模块和液体喷射设备
CN110774759B (zh) 液体喷射头、液体喷射模块和液体喷射设备
CN110774762B (zh) 液体喷射头、液体喷射设备和液体喷射模块
KR102525314B1 (ko) 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치, 및 액체 토출 모듈
CN111572199B (zh) 液体喷射头、液体喷射模块以及制造液体喷射头的方法
CN111572200B (zh) 液体喷射头、液体喷射模块和液体喷射设备
KR102530985B1 (ko) 액체 토출 헤드, 액체 토출 모듈 및 액체 토출 장치
KR102526041B1 (ko) 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치, 및 액체 토출 모듈
KR102525781B1 (ko) 액체 토출 헤드, 액체 토출 모듈, 및 액체 토출 장치
CN110774761B (zh) 液体喷射头、液体喷射设备和液体喷射模块
JP7271319B2 (ja) 液体吐出ヘッド、液体吐出モジュール、液体吐出装置
CN112297637B (zh) 液体喷射头、液体喷射装置和液体喷射模块
JP7271320B2 (ja) 液体吐出ヘッド、液体吐出モジュール、液体吐出装置、および液体吐出ヘッドの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant