CN115210079A - 液体排出头 - Google Patents

Abstract

液体排出头包括设置成排出液体的排出口，液体排出头的特征在于：当从面向排出口的位置观察时，分隔部件形成于所述排出口中，该分隔部件将排出口分成多个区域，当液体从排出口排出的方向从向下方向变为向上方向时，分隔部件有面朝向上方向的第一表面和第二表面，且第二表面布置在比第一表面更低处。

Description

液体排出头

技术领域

本发明涉及一种液体排出头。

背景技术

安装在液体排出装置(该液体排出装置通过将液体排出至记录介质上而执行记录)上的液体排出头向液体施加能量例如热量，并从排出口排出液体。从排出口排出的液体主要由主液滴(由液滴的顶端产生)和多个子液滴(由排出液体柱部分产生)构成。已知在液体从排出口排出的过程中形成柱部分(下文中称为尾部)，并在降落至记录介质上之前飞行时分离成多个微小的子液滴(下文中称为伴滴)。与主液滴相比，由于尾部分离而产生的伴滴的体积较小且排出速度较慢，因此伴滴可能着陆在与着陆于记录介质上的主液滴偏离的位置处。因此，当产生伴滴时，记录质量会变差。

日本专利申请公开No.2011-207235介绍了一种液体排出头，该液体排出头能够通过以下列方式在排出口的开口处形成的凸出部分而抑制伴滴的产生：该凸出部分朝向排出口的内部凸出。在日本专利申请公开No.2011-207235中，通过缩短成为伴滴源的尾部而抑制伴滴的产生。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开No.2011-207235

发明内容

日本专利申请公开No.2011-207235中介绍的方法能够减少伴滴。不过，根据要排出的液体的类型、排出条件、液体排出头的结构等，要求不容易产生伴滴。

因此，本发明针对的是提供一种能够更充分地抑制伴滴产生的液体排出头。

根据本发明的一方面，液体排出头包括设置成排出液体的排出口，其中，当从面向排出口的位置观察时，分隔部件形成于排出口中，该分隔部件将排出口分成多个区域，其中，当液体从排出口排出的方向是从底部向上的方向时，分隔部件有面朝上的第一表面和第二表面，其中第二表面布置在比第一表面更低的底部处。

根据本发明，能够提供一种液体排出头，该液体排出头能够更成功地抑制伴滴的产生。

附图说明

图1是记录元件基板的透视图。

图2是记录元件基板的剖视图。

图3A是表示第一示例实施例的排出口的视图。

图3B是表示第一示例实施例的排出口的视图。

图3C是表示第一示例实施例的排出口的视图。

图3D是表示第一示例实施例的排出口的视图。

图3E是表示第一示例实施例的排出口的视图。

图3F是表示第一示例实施例的排出口的视图。

图4A是表示第一示例实施例中的排出状态的视图。

图4B是表示第一示例实施例中的排出状态的视图。

图5是表示测量雾的量的结果的视图。

图6A是表示第二示例实施例的排出口的视图。

图6B是表示第二示例实施例的排出口的视图。

图6C是表示第二示例实施例的排出口的视图。

图6D是表示第二示例实施例的排出口的视图。

图6E是表示第二示例实施例的排出口的视图。

图6F是表示第二示例实施例的排出口的视图。

图7A是表示另一示例实施例的排出口的视图。

图7B是表示另一示例实施例的排出口的视图。

图7C是表示另一示例实施例的排出口的视图。

图8A是表示另一示例实施例的排出口的视图。

图8B是表示另一示例实施例的排出口的视图。

图8C是表示另一示例实施例的排出口的视图。

图9A是表示另一示例实施例的排出口的视图。

图9B是表示另一示例实施例的排出口的视图。

图9C是表示另一示例实施例的排出口的视图。

图10是表示第一示例实施例的液体排出头的视图。

具体实施方式

下面将参考附图详细介绍本发明的示例实施例。

(记录元件基板)

图1是本示例实施例的记录元件基板6的透视图。图2是记录元件基板6在图1所示的截面A-A'处的剖视图。图10是本示例实施例的液体排出头21的透视图。在液体排出头21中，多个记录元件基板6布置成沿Y方向的多个阵列，以使得液体排出头21可以执行高速记录。用于通过排出液体来进行记录的记录元件基板6主要包括基板34、流动路径部件4和排出口部件8。流动路径部件4和排出口部件8布置在基板34上。液体从形成在基板34中的液体供给端口3供给至流动路径部件4的液体流动路径7，然后供给至排出口2。供给至排出口2的液体由形成在基板34上的能量产生元件1给予能量，并从排出口2排出。在本示例实施例中，电热转换元件(加热器)作为能量产生元件1，但是压电元件可以用作能量产生元件1。

(第一示例实施例)

(排出口)

下面将参考图3介绍本示例实施例的排出口。图3A是表示当从面向排出口2的位置观察排出口2时该排出口附近的示意图。图3B是在图3A中所示的截面B-B'处的剖视图。图3C是图3A所示的排出口2的透视图。图3D是表示当排出口2填充有液体时的状态的视图。图3E和图3F是表示本示例实施例中的排出口2的变化形式的视图，并对应于图3A中所示的截面B-B'处的剖视图。

如图3A中所示，排出口2的外边缘部分12是圆形的，且当从面向排出口2的位置观察时，将排出口2分成多个区域的分隔部件9形成在排出口2中。在图3中，排出口2分成四个区域。分隔部件9由第一部分11和第二部分13构成。当液体从排出口2排出的方向(正Z方向)是从下部到上部的方向时，第一部分11的上表面(下文中称为第一表面)14在高度上与排出口部件8的表面5几乎相同。高度几乎相同意味着这些表面的高度基本上相同。因此，即使在有高度差异的情况下(当在生产过程等中已经发生差异时)，这种情况也适用于这里所述的高度几乎相同。本发明并不局限于第一表面14在高度上与排出口部件8的表面5几乎相同的构造，第一表面14可以形成在比表面5更低的位置处。即使在这种情况下，也能够获得下面将介绍的本发明的效果。不过，当第一表面14形成在比排出口部件8的表面5更低的位置处时，排出口可能不会填充有足以成功排出的液体量。因此，希望第一表面14在高度上与排出口部件8的表面5几乎相同。

另外，第二部分13的上表面(下文中称为第二表面)15处于比第一表面14更低的高度(沿负Z方向)。在图3所示的分隔部件9中，具有较大厚度的十字形第一部分11是形成在排出口2的中心附近的部分。厚度比第一部分11的厚度更小的第二部分13是形成得与排出口2的内壁接触的部分。在图3中，第二部分13形成的数量为排出口被分隔的数量。换句话说，形成四个第二部分13。

当填充排出口时，液体22不会粘附至(流动至)第一表面14上，如图3D所示。同时，液体22填充由分隔部件9分隔的区域，还粘附至(流动至)第二表面15上。下面将详细介绍的防水处理应用于第一表面14，因此液体22并不流到第一表面14上，这导致如图3D所示的液体22的填充状态。

而且，如图3E和图3F所示，第二表面15可以形成得相对于排出口部件的表面5倾斜。在这种形成中，也可以获得与本示例实施例的下面介绍的效果类似的效果。

(排出状态)

下面将参考图4介绍在本示例实施例中液体从排出口的排出状态。图4A是表示本示例实施例的比较实例的视图，并表示了在分隔部件9未布置于图3A所示的排出口中的情况下液体从排出口排出的状态。图4B是表示液体从根据图3所示的本示例实施例的排出口排出的状态的视图。首先将介绍比较实例中的液体的排出状态。图4A的部分(1)表示了恰好在排出操作之前的状态。通过驱动能量产生元件1而在液体中产生气泡，且排出操作开始(图4A的部分(2))。在图4A的部分(2)中，在液体中产生的气泡的尺寸变得最大。伴随着气泡的消泡，在排出口附近的液体开始被吸向能量产生元件，因此，排出的液滴的尾部部分被拉伸(图4A的部分(4))。随后，气泡的消泡结束，且排出的液滴的尾部部分与排出口中的液体完全分离(图4A的部分(5))。随后，排出的液滴分成主液滴16和尾部17，该尾部17成为多个伴滴18(图4A的部分(6)至图4A的部分(8))。

下面将介绍根据本示例实施例的液体的排出状态。与图4A中的比较实例类似的行为的冗余介绍将省略，将只介绍与比较实例不同的部分。当通过产生气泡而开始从排出口2排出液体时，液滴的顶端19具有这样的形状：它由于分隔部件9而形成稍微凹陷的中心部分(图4B的部分(2))。随后，液滴的尾部部分10分成多个部分(图4B的部分(3))。这里，液滴的尾部部分10分成的部分的数量等于排出口由分隔部件9分成的区域的数量。换句话说，在使用图3所示的排出口的情况下，液滴的尾部部分10分成四个(在图4B的部分(3)中)。然后，液体与排出口分离，其中液滴的尾部部分10分成多个部分，并产生尾部(图4B的部分(4)和(5))。这样，在本示例实施例中，后来成为尾部的液滴尾部部分10分成多个部分。因此，与图4A所示的比较实例中的液滴的尾部部分10相比，液滴的尾部部分10的多个分隔的部分中每一个的粗度较小。随后，分成多个部分的尾部17聚拢成簇飞行(图4B的部分(6)和部分(7))。然后产生伴滴18。这里，产生的伴滴的数量取决于尾部的长度。因此，如图4B的部分(6)和部分(7)所示，因为在本示例实施例中的尾部17的全长较短，所以在本示例实施例中产生的伴滴的数量小于在比较实例中产生的伴滴的数量。因此，显然，根据本发明，能够抑制伴滴的产生。在使用图3中的分隔部件9的情况下，液滴的尾部部分10分成四个，因此，当粗略估计时，从本示例实施例的排出口2排出的尾部17的粗度是比较实例中的尾部部分10的粗度的大约四分之一。

(分隔部件)

产生的伴滴的数量取决于尾部17的长度。而且，尾部17的长度主要取决于液滴的尾部部分10的粗度(直径)。这是因为，当尾部部分10较粗时，与排出口中的液体的分离变晚，因此尾部17可以变长，而当尾部部分10较细时，与排出口中的液体的分离发生在早期阶段，因此尾部17能够更短。因此，本发明人认为尾部部分10的粗度的减小是重要因素，为此，认为需要将尾部部分10分成多个部分。而且，在研究之后，本发明人已经发现，为了将尾部部分10分成多个部分，当从面向排出口2的位置观察时，重要的是分隔排出口的内部，以便在排出口中形成液体分隔区域。这是因为，当在从面向排出口2的位置观察时未形成液体分隔区域时，由于液体彼此吸引，尾部部分10在排出过程中重新连接在一起。因此，在本发明中，分隔部件9布置在排出口2中，以便形成液体分隔区域。

同时，在液体完全分隔的情况下，与分隔数量相对应的多个液滴中的每一个独立地排出。所述多个液滴可能在飞行时并不彼此吸引的情况下落在记录介质上，这导致记录质量的降低。例如，在液体分成四个的情况下，四个独立的液滴飞行，且各自落在记录介质上，这导致记录质量的降低。因此，为了在不降低记录质量的情况下抑制伴滴的产生，需要将排出的液滴的顶端19保持在单个顶端中，同时将尾部分成多个部分。在本示例实施例中，第二表面15设置在分隔部件9处。布置第二表面15允许液体流到第二表面上，并能够形成用于在排出操作之前预先将液体保持在一起的区域。在这种状态下从排出口进行排出时，尾部部分10能够分开，而排出的液滴的顶端19保持在单个顶端中。

另外，根据本发明，能够抑制在到达记录介质之前失去速度并漂浮在空气中的无穷小液滴(下文中称为雾)的产生。图5表示了当使用从排出口排出的液体量为5pL的排出口时产生的雾的量的测量结果以及当使用从排出口排出的液体量为2pL的排出口时产生的雾的量的测量结果。表示了青色、品红色和黄色的雾的量。如图5所示，从排出量为2pL的排出口产生的雾的量是从排出量为5pL的排出口产生的雾的量的大约五十分之一。这样，用于小排出量的排出口的雾的量与用于大排出量的排出口的雾的量相比而言较小。在本发明中，当从面向排出口的位置观察时，排出口由分隔部件9分成多个区域。另外，因为可以认为从排出口排出的液体是从分隔区域排出的，所以可以认为各分隔区域是用于小排出量的排出口。换句话说，可以认为本发明的排出口是用于小排出量的排出口的组件。因此，根据本发明，还能够抑制雾的产生。

在本示例实施例中，对第一表面14施加防水处理，且在第一表面和液体(在排出口中的待排出的液体)之间的接触角大于或等于80度且小于或等于100度。这里，接触角是液滴在部件表面上的接触角(动态后退接触角)。防水性是指当水滴与部件接触时没有水滴在部件上的润湿扩散，并能够通过测量在部件表面上的液滴的接触角(动态后退接触角)来确定部件的防水性是高还是低。可以通过对第一表面14施加防水处理来抑制液体流到第一表面14上。不过，在本发明中，可以不对第一表面14施加防水处理，且即使在这种情况下也能够获得上述效果。换句话说，即使在液体存在于第一表面上的状态下执行排出操作时，液滴的尾部10也可以通过分隔部件9而分成多个部分。不过，也会存在这样的情况，其中，根据存在于第一表面14上的液体的量(厚度)，液滴的尾部部分10并不分成多个部分，因此希望防止上述液体存在于第一表面14上，如图3D所示。这里，防止液体存在于第一表面14上的方法的实例包括如上所述对第一表面14施加防水处理。

而且，在本发明中，排出口中的液体表面的位置(液体形成弯液面的表面的位置，在下文中称为液体表面位置)可以比第二表面15更低。换句话说，液体并不必须存在于第二表面上。即使在这种情况下，由能量产生元件1施加能量的液体通过分隔部件9，因此从排出口2排出的液滴的尾部部分10分成多个区域，并能够获得本发明的效果。不过，根据分隔部件9的厚度等，排出的液体的顶端19可以在保持分成多个部分而并不重新连接在一起的情况下落在记录介质上。为了避免这种状态，在排出状态下，希望液体表面位置处于比第二表面15更高且比第一表面14更低的位置，如图3D所示。

希望分隔部件9形成在排出口中，这样，在排出口沿Z方向的长度为1的情况下，第二表面15布置在离排出口部件8的表面5至少0.5的位置处。这是因为，当第二表面15形成得低于该位置时，大量液体在液体排出时存在于该第二表面上，且对液滴的尾部部分10分隔的效果变小。因此，为了增加对液滴的尾部部分10分隔的效果，更希望形成分隔部件9，以使得在排出口沿Z方向的长度为1的情况下，第二表面15位于离排出口部件8的表面5直到0.3的位置处。

另外，理想地，当从图3B所示的截面观察分隔部件9时，存在第一部分11和第二部分13沿Z方向彼此重叠的部分。这是因为，通过第一部分11和第二部分13沿Z方向彼此重叠的部分的存在，液滴的尾部部分10由分隔部件9更可靠地分开。而且，当从图3B所示的截面观察分隔部件9时，希望第一部分11的底表面23和第二部分13的底表面24沿Z方向的高度相同。这是因为，特别是，在底表面23和底表面24的高度不同的情况下，在第二表面15上存在大量液体，且如上所述，对液滴的尾部部分10分隔的效果变小。

(第二示例实施例)

下面将参考图6介绍第二示例实施例。与第一示例实施例类似的部分将被赋予与第一示例实施例相同的参考标号，并将省略冗余说明。在本示例实施例中，与第一示例实施例相比，由分隔部件对排出口中的区域分隔的数量变化。图6A是排出口2的俯视图，其中排出口中的区域分成两个。图6B是图6A所示的排出口2的透视图。类似地，图6C和图6D是当排出口中的区域分成三个时的俯视图和透视图，图6E和图6F是当排出口中的区域分成六个时的俯视图和透视图。

如上所述，尾部分成的部分的数量对应于排出口的内部的分隔的数量。因此，当排出口内部的分隔数量增加时，尾部的分隔数量相应地增加。然后，各尾部的粗度进一步减小，液滴在更早时刻与排出口中的液体分离，且伴滴和雾能够进一步减少。因此，在图6所示的排出口中，抑制从图6E和图6F中的排出口产生伴滴和雾的效果很大。不过，当分隔部件9c的宽度d由于分隔数量的增加而减小时，液体的尾部部分10可以输出为一个，而并不分开。

排出口中的区域分成面积相等的区域，但是本发明并不局限于此，即，排出口中的区域并不必须相等地分开。不过，在排出口中的区域未相等分开的情况下，要排出出口的液体的形状可能变得不对称，这导致记录质量变差。因此，希望排出口相等地分隔，以使得各个分开区域的面积相等。面积相等的意思是面积基本上相等，且即使当面积由于生产误差等而稍微不同时，也认为面积是相等的。

(其它示例实施例)

下面将参考图7至图9介绍其它示例实施例。与第一示例实施例类似的部分将被赋予与第一示例实施例相同的参考标号，并且将省略冗余说明。图7表示了第二表面15布置在靠近排出口的中心的位置处的视图。第二表面15布置成使液体重新连接。因此，只要液体重新连接，第二表面15就能够形成于排出口的中心附近，如图7所示。而且，对于影响排出的各种因素，例如排出口的尺寸和液体的物理性质，第二表面15能够通过改变而优化，以便稳定地获得所希望的效果。

图8A是表示这种形状的视图，其中，凹形部分20设置在排出口部件8的表面5附近，且排出口2布置于其中。图8B是在图8A中所示的截面B-B'处的剖视图。利用在排出口部件8的表面5中的凹形部分20，能够例如在排出口2的外边缘上布置斜面，或者在保持排出口部件的强度的同时减小沿液体排出方向的阻力。而且，图8C是图8B的变化形式。在本示例实施例中，凹形部分的截面可以是如图8B所示的矩形形状或如图8C所示的碗状形状。

而且，排出口2的外边缘部分12的形状可以是椭圆形或正方形，如图9A和图9B所示。替代地，也可以采用图9C所示的形状。当分隔排出口的内部的分隔部件具有第一表面14和第二表面15时，能够获得本发明的效果。

本发明并不局限于上述实施例，可以在本发明的精神和范围内进行各种改变和变化。因此，为了告知公众本发明的范围，提出了以下权利要求。

本申请要求日本专利申请No.2020-033348(申请日为2020年2月28日)的优先权，该文献的全部内容被本文参引。

Claims (16)

1.一种液体排出头，包括：

排出口，该排出口设置成排出液体，

其中，当从面向排出口的位置观察时，将所述排出口分成多个区域的分隔部件形成于所述排出口中，

其中，当液体从排出口排出的方向是从底部向上的方向时，所述分隔部件具有面向上的第一表面和第二表面，以及

其中，所述第二表面布置在比第一表面更低的底部处。

2.根据权利要求1所述的液体排出头，其中：在排出口内部的液体的液体表面的位置低于第一表面并且高于第二表面。

3.根据权利要求1所述的液体排出头，其中：排出口形成于排出口部件中，以及

其中，第二表面布置在比排出口部件的表面更低的位置处。

4.根据权利要求1所述的液体排出头，其中：在第一表面和液体之间的接触角大于或等于80度且小于或等于100度。

5.根据权利要求1所述的液体排出头，其中：分隔部件有与所述区域的数量相同的数量的第二表面。

6.根据权利要求1所述的液体排出头，其中：排出口由分隔部件分成两个。

7.根据权利要求1所述的液体排出头，其中：排出口由分隔部件分成三个。

8.根据权利要求1所述的液体排出头，其中：排出口由分隔部件分成四个。

9.根据权利要求1所述的液体排出头，其中：排出口由分隔部件分成六个。

10.根据权利要求1所述的液体排出头，其中：第二表面与排出口的内壁接触。

11.根据权利要求1所述的液体排出头，其中：分隔部件包括第一部分和第二部分，

其中，第一表面是在第一部分中面朝上的表面，第二表面是在第二部分中面朝上的表面，以及

其中，第一部分沿液体从排出口排出的方向的厚度大于第二部分沿所述方向的厚度。

12.一种排出方法，包括：

使用液体排出头从排出口喷射液体，所述液体排出头包括所述排出口以及能量产生元件，所述排出口设置成排出液体，所述能量产生元件设置成产生用于从排出口排出液体的能量，

其中，当从面向所述排出口的位置观察时，将排出口分成多个区域的分隔部件形成于所述排出口中，

其中，当液体从所述排出口排出的方向是从底部向上的方向时，所述分隔部件有面向上的第一表面和第二表面，

其中，所述第二表面布置在比第一表面更低的底部处，以及

其中，在液体存在于比第一表面更低且比第二表面更高的位置处的状态下，通过驱动所述能量产生元件而从排出口排出液体。

13.根据权利要求12所述的排出方法，其中：从排出口排出的液体的尾部部分分成与所述多个区域的数量相等的数量。

14.根据权利要求12所述的排出方法，其中：

排出口由分隔部件分成两个区域，以及

其中，从排出口排出的液体的尾部部分分成两个。

15.根据权利要求12所述的排出方法，其中：

排出口由分隔部件分成三个区域，以及

其中，从排出口排出的液体的尾部部分分成三个。

16.根据权利要求12所述的排出方法，其中：

排出口由分隔部件分成四个区域，以及

其中，从排出口排出的液体的尾部部分分成四个。

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