TWI760631B - 液體噴射頭，液體噴射設備及液體噴射模組 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及液體噴射頭、液體噴射設備和液體噴射模組。液體噴射頭包括：允許第一液體和第二液體在內部流動的壓力室、向第一液體施加壓力的壓力產生元件、和噴射第二液體的噴射口。第一液體和與第一液體相比在更靠近噴射口的一側流動的第二液體在壓力室中彼此接觸地流動。在壓力室中流動的第一液體和第二液體滿足：
Figure 108126876-A0101-11-0001-1
其中，η1 是該第一液體的黏度，η2 是該第二液體的黏度，Q1 是該第一液體的流量，Q2 是該第二液體的流量。

Description

液體噴射頭，液體噴射設備及液體噴射模組
本揭露內容係關於液體噴射頭、液體噴射設備和液體噴射模組。
日本專利公開案第H06-305143號揭露了一種液體噴射單元，其被建構成使得用作為噴射介質的液體和用作為起泡介質的液體在介面上彼此接觸，並且隨著在接收傳遞的熱能的起泡介質中產生的氣泡的生長而噴射介質。日本專利公開案第H06-305143號描述了藉由向噴射介質和起泡介質中的一者或兩者施加壓力來形成噴射介質和起泡介質的流動。
本揭露內容的第一態樣提供了一種液體噴射頭，其包括：壓力室，所述壓力室被建構成允許第一液體和第二液體在內部流動；壓力產生元件，所述壓力產生元件被建構成向第一液體施加壓力；噴射口，所述噴射口建構成噴射第二液體，其中，第一液體和與第一液體相比在更靠近噴射口的一側流動的第二液體在壓力室中彼此接觸地流動，並且在壓力室中流動的第一液體和第二液體滿足：
Figure 02_image003
其中，η1 是該第一液體的黏度，η2 是該第二液體的黏度，Q1 是該第一液體的流量(體積流量[μm3 /μs])，Q2 是第二液體的流量(體積流量[μm3 /μs])。
本揭露內容的第二態樣提供了一種液體噴射設備，其包括液體噴射頭，所述液體噴射頭包括：壓力室，所述壓力室構造成允許第一液體和第二液體在內部流動；壓力產生元件，所述壓力產生元件構造成向第一液體施加壓力；噴射口，所述噴射口構造成噴射第二液體，其中，第一液體和與第一液體相比在更靠近噴射口的一側流動的第二液體在壓力室中彼此接觸地流動，並且在壓力室中流動的第一液體和第二液體滿足：
Figure 02_image005
其中，η1 是該第一液體的黏度，η2 是該第二液體的黏度，Q1 是該第一液體的流量，Q2 是該第二液體的流量。
本揭露內容的第三態樣提供了一種用於構造液體噴射頭的液體噴射模組，所述液體噴射頭包括：壓力室，所述壓力室構造成允許第一液體和第二液體在內部流動；壓力產生元件，所述壓力產生元件構造成向第一液體施加壓力；噴射口，所述噴射口構造成噴射第二液體，其中，第一液體和與第一液體相比在更靠近噴射口的一側流動的第二液體在壓力室中彼此接觸地流動，在壓力室中流動的第一液體和第二液體滿足：
Figure 02_image007
其中，η1 是該第一液體的黏度，η2 是該第二液體的黏度，Q1 是該第一液體的流量，Q2 是該第二液體的流量，並且液體噴射頭通過排列多個液體噴射模組而形成。
本發明的其它特徵從下面參考附圖的示範性實施例的描述中將變得顯而易見。
然而，日本專利公開案第H06-305143號沒有具體揭露噴射介質和起泡介質的物理性質與用於穩定介面的流量的相關性，因此未能闡明控制噴射介質和起泡介質的流動的方法。因此之故，由於噴射介質和起泡介質的組合以及其它因素而不能很好地形成介面，因此導致難以提高噴射性能(例如，噴射量和噴射速度)，並且難以執行穩定的噴射操作。
本揭露內容被提出來解決上述問題。因此，本發明的一個目的是提供一種能夠適當地控制噴射介質和起泡介質之間的介面並且能夠進行穩定的噴射操作的液體噴射頭。 (液體噴射頭的構造)
圖1是可用於此實施例中的液體噴射頭1的立體圖。此實施例的液體噴射頭1係藉由將多個液體噴射模組100沿著x方向排列為陣列而形成。每一液體噴射模組100包括元件板10，其上排列了噴射元件陣列、和用於向各個噴射元件供應電力和噴射信號的柔性配線板40。柔性配線板40連接到共同使用的電氣配線板90，所述電氣配線板90設置有電力供應端子和噴射信號輸入端子的陣列。每一液體噴射模組100可以容易地附接到液體噴射頭1以及從液體噴射頭1拆卸。因此，任何所想要的液體噴射模組100可以容易地從外部附接到液體噴射頭1或者從液體噴射頭1拆卸，而無需拆開液體噴射頭1。
假定如上所述藉由沿著縱向方向多重佈置液體噴射模組100(藉由多個模組的陣列)而形成液體噴射頭1，則即使噴射元件中的某一個引起噴射失敗，也僅需要更換噴射失敗中涉及的液體噴射模組。因此，可以在製造過程中提高液體噴射頭1的產量，並且降低更換頭的成本。 (液體噴射設備的構造)
圖2示出了適用於本實施例的液體噴射設備2的控制構造的方塊圖。CPU 500在使用RAM 502作為工作區域的同時根據儲存在ROM 501中的程式來控制整個液體噴射設備2。例如，CPU 500根據儲存在ROM 501中的程式和參數對要從外部連接的主機設備600接收的噴射資料執行規定的資料處理，藉以產生噴射信號以使得液體噴射頭1能夠實施噴射。然後，在用於沉積液體的目標介質被驅動傳送馬達503沿著預定方向移動的同時，液體噴射頭1根據噴射信號被驅動。因此，從液體噴射頭1噴射出的液體沉積在沉積目標介質上以進行黏附。
液體循環單元504是一被建構成使液體循環並將液體供應到液體噴射頭1並且對液體噴射頭1中的液體進行流動控制的單元。液體循環單元504包括用於儲存液體的子罐、用於使液體在子罐和液體噴射頭1之間循環的流動通道、泵、閥機構，等等。因此，在CPU 500的指令下，這些泵和閥機構被控制使得液體以預定的流量在液體噴射頭1中流動。 (元件板的構造)
圖3是設置在每一液體噴射模組100中的元件板10的剖面立體圖。元件板10係藉由在矽(Si)基板15上堆疊孔板14(噴射口形成構件)而形成。在孔板14中，用於噴射液體的噴射口11沿x方向被成行地排列成陣列。在圖3中，沿x方向排列的噴射口11噴射相同類型的液體(例如，從公共的子罐或公共的供應口供應的液體)。圖3示出了孔板14也設置有液體流動通道13的例子。替代地，元件板10可以採用一種構造，在此構造中液體流動通道13係藉由使用不同的部件(流動通道形成構件)來形成並且設置有噴射口11的孔板14放置在該部件上。
壓力產生元件12(圖3中未示出)是在與相應的噴射口11相對應的位置處被設置在矽基板15上。每一噴射口11和相應的壓力產生元件12位於彼此相對的位置處。在回應噴射信號而施加電壓的情況下，壓力產生元件12沿著與液體的流動方向(y方向)正交的z方向向至少第一液體施加壓力。因此，至少該第二液體從與壓力產生元件12相對的噴射口11以液滴的形式被噴射出。柔性配線板40經由設置在矽基板15上的端子17向壓力產生元件12供應電力和驅動信號。
孔板14設置有沿著y方向延伸並且分別連接到各噴射口11的多個液體流動通道13。同時，沿著x方向排列成陣列的液體流動通道13連接到共用的第一公共供應流動通道23、第一公共收集流動通道24、第二公共供應流動通道28和第二公共收集流動通道29。第一公共供應流動通道23、第一公共收集流動通道24、第二公共供應流動通道28和第二公共收集流動通道29中的液體的流動由參考圖2描述的液體循環單元504控制。更確切地說，液體循環單元504控制該等泵，使得從第一公共供應流動通道23流入液體流動通道13的第一液體被引導至第一公共收集流動通道24，而從第二公共供應流動通道28流入液體流動通道13中的第二液體則被引導至第二公共收集流動通道29。
圖3示出了一例子，在此例子中，沿著x方向被排列成陣列的噴射口11和液體流動通道13、以及用來向這些噴射口和通道供應墨水和從這些噴射口和通道收集墨水且被共同使用的第一公共供應流動通道23、第二公共供應流動通道28和第一公共收集流動通道24、第二公共收集流動通道29被界定為一組、並且有兩組這些部件被沿著y方向排列。 (流動通道和壓力室的構造)
圖4A至4D是用於說明在元件板10中形成的每一液體流動通道13和每一壓力室18的詳細構造的圖式。圖4A是從噴射口11側(從+z方向側)看的立體圖且圖4B是沿著圖4A中所示的IVB-IVB線截取的剖面圖。同時，圖4C是圖3中所示的元件板中的每一液體流動通道13附近的放大圖。此外，圖4D是圖4B中的噴射口附近的放大圖。
與液體流動通道13的底部相對應的矽基板15包括以該被提到的順序沿著y方向被形成的第二流入口21、第一流入口20、第一流出口25和第二流出口26。此外，包括噴射口11和壓力產生元件12的該壓力室18基本上位於液體流動通道13中的第一流入口20和第一流出口25之間的實質中心處。第二流入口21連接到第二公共供應流動通道28，第一流入口20連接到第一公共供應流動通道23，第一流出口25連接到第一公共收集流動通道24，並且第二流出口26連接到第二公共收集流動通道29，分別地(參見圖3)。
在上述構造中，從第一公共供應流動通道23經由第一流入口20被供應到液體流動通道13的第一液體31沿著y方向(箭頭所指的方向)流動，然後經過壓力室18，並且經由第一流出口25被收集到第一公共收集流動通道24中。同時，從第二公共供應流動通道28經由第二流入口21被供給到液體流動通道13的第二液體32沿著y方向(箭頭所指的方向)流動，然後經過壓力室18，並且經由第二流出口26被收集到第二公共收集流動通道29中。亦即，在液體流動通道13中，第一液體和第二液體在第一流入口20和第一流出口25之間的區段中都沿著y方向流動。
在壓力室18中，壓力產生元件12與第一液體31接觸，而曝露於大氣的第二液體32在噴射口11的附近形成彎月形(meniscus)液面。第一液體31和第二液體32在壓力室18中流動，使得壓力產生元件12、第一液體31、第二液體32和噴射口11以該被提到的順序被設置。具體地，假設壓力產生元件12位於下側而噴射口11位於上側，則第二液體32在第一液體31的上方流動。第一液體31和第二液體32以流層狀態流動。此外，第一液體31被位於下方的壓力產生元件12加壓，並且第二液體32從底部向上噴射。應指出的是，這一上下方向對應於壓力室18和液體流動通道13的高度方向。
在此實施例中，根據第一液體31的物理性質和第二液體32的物理性質調整第一液體31的流量和第二液體32的流量，使得第一液體31和第二液體32在壓力室中彼此接觸地流動，如圖4D所示。上述兩種液體的模式不僅包括如圖4D中所示的兩種液體沿相同的方向流動的平行流，而且還包括第二液體沿著與第一液體的流動相反的方向流動的相反流、以及第一液體的流動與第二液體的流動交叉的那種流體流。在下文中，這些模式中的平行流將被當作例子加以描述。
在平行流的情況下，較佳的是，保持第一液體31和第二液體32之間的介面不受干擾，或換言之，在壓力室18內建立第一液體31和第二液體32的流動的層流狀態。具體地，在試圖控制噴射性能以保持預定噴射量的情況下，在介面穩定的狀態下驅動壓力產生元件是較佳的。然而，此實施例並不僅限於這種構造。即使壓力室18內的流動將轉變為兩種液體之間的介面會受到一定程度的干擾的紊流狀態，也仍然可以在能夠保持著至少第一液體主要在壓力產生元件12側流動而第二液體主要在噴射口11側流動的狀態下驅動壓力產生元件12。下面的描述將主要集中在壓力室內的流動處於平行流的狀態和處於層流的狀態的例子。 (與層流同時形成平行流的條件)
首先將描述在管中形成液體的層流的條件。代表黏性力和介面力之比的雷諾數通常被稱為流動評價指數。
現在，將液體的密度定義為ρ，將液體的流速定義為u，將液體的代表長度定義為d，將黏度定義為η，並且將液體的表面張力定義為γ。在這種情況下，雷諾數可以用下式(公式1)表示：
Figure 02_image009
在此處，已知的是，隨著雷諾數Re變得更小，更可能形成層流。更確切地說，已知的是，在雷諾數Re 小於約2200的情況下，圓形管內的流動形成層流，而在雷諾數Re 大於約2200的情況下，圓形管內的流動變成紊流。
在流動形成層流的情況下，流線變得平行於流動的行進方向而不互相交叉。因此，在接觸的兩種液體構成層流的情況下，液體可以形成平行流，同時穩定地界定這兩種液體之間的介面。
在此處，考慮到一般的噴墨列印頭，在液體流動通道(壓力室)中在噴射口附近，流動通道的高度(壓力室的高度)H [μm]係在約10μm至100μm的範圍內。就此而言，在水(密度ρ = 1.0×103 kg/m3 ，黏度η = 1.0 cP)以100 mm/s的流速供給到噴墨列印頭的液體流動通道中的情況下，雷諾數Re 為Re = ρud/η ≈ 0.1 ~ 1.0 ＜＜ 2200。因此，層流可被認定形成在其中。
在此處，即使本實施例的液體流動通道13和壓力室18具有如圖4A至4D所示的矩形橫截面，液體噴射頭中的液體流動通道13和壓力室18的高度和寬度也足夠小。因此，液體流動通道13和壓力室18可以被視為圓形管的情況，或者更具體地，液體流動通道和壓力室18的高度可以被視為圓形管的直徑。 (在層流狀態下形成平行流的理論條件)
接下來，將參考圖4D描述在液體流動通道13和壓力室18中形成兩種類型的液體之間有穩定的界面的平行流的條件。首先，從矽基板15到孔板14的噴射口表面的距離被定義為H [μm]，並且從噴射口表面到第一液體31與第二液體32之間的液-液介面的距離(第二液體的相厚度)被定義為h2 [μm]。同時，從該液-液介面到矽基板15的距離(第一液體的相厚度)被定義為h1 [μm]。這些定義使得H = h1 + h2 。
關於液體流動通道13和壓力室18中的邊界條件，液體流動通道13和壓力室18的壁表面上的液體的速度被假設為零。此外，第一液體31和第二液體32在液-液介面處的速度和剪切應力被假設為具有連續性。基於這種假設，如果第一液體31和第二液體32形成雙層且平行的穩定流，則在下面的式子(公式2)中定義的四次方程式在平行流區段中成立：
Figure 02_image011
在(公式2)中，η1 [cP]表示第一液體的黏度，η2 [cP]表示第二液體的黏度，Q1 [mm3 /s]表示第一液體的流量，並且Q2 [mm3 /s]表示第二液體的流量。換言之，第一液體和第二液體係以根據各液體的在滿足上述四次方程式(公式2)的範圍內的流量和黏度建立位置關係的方式流動，由此形成具有穩定介面的平行流。在本實施例中，在液體流動通道13中或者至少在壓力室18中形成第一液體和第二液體的平行流是較佳的。在如上所述地形成平行流的情況下，第一液體和第二液體僅僅由於在其間的液-液介面上的分子擴散而涉及混合，並且液體在y方向上平行地流動而幾乎不引起任何混合。應指出的是，液體的流動並不始終必須在壓力室18中的某個區域中建立層流狀態。在這種情況下，至少在壓力產生元件上方的區域中的液體的流動較佳地建立層流狀態。
即使在使用不混溶的溶劑(譬如，油和水)作為第一液體和第二液體的情況下，例如，只要滿足(公式2)，則無論不混溶性如何都會形成穩定的平行流。同時，即使在油和水的情況下，如果由於壓力室中的流動的輕微紊流狀態而干擾介面，則至少第一液體主要在壓力產生元件側流動而第二液體主要在噴射口側流動是較佳的。
圖5A是顯示基於(公式2)在將流量比Qr = Q2 /Q1 變為幾個等級時黏度比ηr = η2 /η1 與第一液體的相厚度比hr = h1 /(h1 + h2 )之間的關係的曲線圖。儘管第一液體不限於水，但是“第一液體的相厚度比”在下文中將被稱為“水相厚度比”。橫軸表示黏度比ηr = η2 /η1 ，縱軸表示水相厚度比hr = h1 /(h1 + h2 )。隨著流量比Qr 變得更高，水相厚度比hr 變得更低。同時，在流量比Qr 的每一等級處，隨著黏度比ηr 變得更高，水相厚度比hr 變得更低。換句話說，藉由控制第一液體和第二液體之間的黏度比ηr 和流量比Qr ，可以將液體流動通道13(壓力室)中的水相厚度比hr (第一液體和第二液體之間的介面的位置)調整為規定值。另外，在將黏度比ηr 與流量比Qr 進行比較的情況下，圖5A教導的是，流量比Qr 對水相厚度比hr 的影響比黏度比ηr 對水相厚度比hr 的影響更大。
在此處，關於水相厚度比hr = h1 /(h1 + h2 )，在滿足0 ＜ hr ＜ 1(條件1)的情況下，第一液體和第二液體的平行流被形成在液體流動通道(壓力室)中。然而，如稍後描述的，本實施例被建構成允許第一液體主要是作為起泡介質、並且允許第二液體主要是作為噴射介質、並且按所想要的比例穩定住包含在噴射液滴中的第一液體和第二液體。考慮到這種情況，水相厚度比hr 較佳地等於或低於0.8(條件2)、或者更佳地等於或低於0.5(條件3)。
應指出的是，圖5A中所示的條件A、條件B和條件C分別表示以下條件： 條件A)：在黏度比ηr = 1且流量比Qr = 1的情況下，水相厚度比hr = 0.50； 條件B)：在黏度比ηr = 10且流量比Qr = 1的情況下，水相厚度比hr = 0.39；和 條件C)：在黏度比ηr = 10且流量比Qr = 10的情況下，水相厚度比hr = 0.12。
圖5B是分別示出關於上述條件A、B和C在液體流動通道13(壓力室)的高度方向(z方向)上的流速分佈的曲線圖。橫軸表示藉由將條件A中的最大流速值定義為1(基準)來進行標準化的標準化值Ux 。縱軸表示在液體流動通道13(壓力室)的高度H被定義為1(基準)的情況下距底面的高度。在顯示各別條件的每條曲線上，標記被用來指出介於第一液體和第二液體之間的介面的位置。圖5B顯示出的是，介面的位置係根據各條件而變化，譬如條件A中的介面的位置高於條件B和條件C中的介面的位置。該變化是由於以下事實：在具有互相不同的黏度的兩種液體在分別形成層流(並且在整體上也形成層流)的同時在管中平行地流動的情況下，這兩種液體之間的介面被形成在由液體之間的黏度差異引起的壓力差與由介面張力引起的拉普拉斯壓力相平衡的位置處。 (在層流狀態下形成平行流的實驗條件)
本揭露內容的發明人已經基於可用於噴墨列印設備中的墨水的類型和流量在流量比Qr (= Q2 /Q1 )和黏度比ηr (= η2 /η1 )的實際範圍內在不同地改變流量比Qr 和黏度比ηr 時針對幾種情況對水相厚度比hr 進行了實際測量。然後，基於這幾種情況，獲得了用於從流量比Qr 和黏度比ηr 獲取水相厚度比hr 的以下近似式(公式3)：
Figure 02_image013
在0.1 ≤ Qr ≤ 100且1≤ ηr ≤ 20的範圍內驗證了(公式3)的有效性。如上所述，由於在噴墨列印設備的實際範圍內獲得流量比和黏度比，因此得出(公式3)的前提是壓力室中的兩種液體的流動是層流狀態下的平行流。但是，(公式3)在壓力室中的流動處於稍微紊流狀態的情況下以及在兩種液體以彼此交叉的方式流動的情況下也成立。 (理論條件和實驗條件之間的相關性)
圖6是一顯示出基於(公式2)的精確解和基於(公式3)的近似解之間的相關性的圖式。橫軸表示水相厚度比hr 的精確解，縱軸表示水相厚度比hr 的近似解。在此處，關於在上述範圍內不同地改變流量比Qr 和黏度比ηr 的多種情況的近似解相對於精確解的值被繪製。作為基於多個被繪製的值來尋找相關係數y的結果，相關值y = 0.987被獲得，其非常接近1。
換言之，即使不使用如(公式2)中所示的四次方程式，只要可以基於(公式3)控制流量比Qr 和黏度比ηr ，就可以將水相厚度比hr 調整到較佳的範圍內。而且，如已經參考圖5A描述的，在將黏度比ηr 與流量比Qr 進行比較的情況下，顯然流量比Qr 對水相厚度比hr 的影響比黏度比ηr 的影響更大。此外，雖然黏度比ηr 依據液體的類型是固定的，但是可以藉由控制用於使液體循環的泵等來調整流量比Qr 。總之，本說明書的發明人已經發現，為了藉由使用兩種不同的液體在液體流動通道13(壓力室)中形成這兩種液體的穩定流動，藉由基於(公式3)控制這兩種液體之間的流量比Qr 來調整水相厚度比hr 是有效的。
在此處，第一液體和第二液體可以在液體流動通道和壓力室中的任何位置處形成液-液介面，只要滿足形成平行流的上述條件即可。具體地，如上所述，在壓力產生元件12位於下方而噴射口11位於上方的情況下，第一液體可以在下側(壓力產生元件側)流動而第二液體可以在上側(噴射口側)流動(參見圖4D)。或者，第一液體和第二液體可以在上下方向上的相同高度處流動，並且液-液介面可以沿著高度方向形成。換言之，第一液體和第二液體可以在x方向上並排流動。在這種情況下，(公式3)中的值hr 代表第一液體在x方向上的厚度。
現在，將再次討論允許第一液體主要用作為起泡介質且允許第二液體主要用作為噴射介質的水相厚度比hr 的上述三個條件1至3。在這種情況下，在也考慮上述(公式3)的情況下，為了滿足條件1，需要滿足(公式4)；為了滿足條件2，需要滿足(公式5)；為了滿足條件3，需要滿足(公式6)：
Figure 02_image015
(噴射操作中的過渡狀態)
接下來，將描述在液體流動通道13和壓力室18內形成有平行流的噴射操作中的過渡狀態。圖7A至7E是一示意性地示出了在流動通道(壓力室)的高度為H [μm] = 20 μm的液體流動通道13中的噴射操作中的過渡狀態的圖式。同時，圖8A至8E是示意性地示出了在流動通道(壓力室)的高度為H [μm] = 33 μm的液體流動通道13(壓力室)中的噴射操作中的過渡狀態的圖式。此外，圖9A至9E是示意性地示出了在流動通道(壓力室)的高度為H [μm] = 10 μm的液體流動通道13(壓力室)中的噴射操作中的過渡狀態的圖式。應指出的是，這些圖中的每一噴射液滴是基於藉由將第一液體的黏度設定為1 cP、第二液體的黏度設定為8 cP、以及液滴的噴射速度設定為11 m/s來進行模擬所獲得的結果來示出的。
圖7A、8A和9A中的每一圖均示出了在向壓力產生元件12施加電壓之前的狀態。第一液體31和第二液體32形成在y方向上平行地流動的平行流。
圖7B、8B和9B示出了剛剛開始向壓力產生元件12施加電壓的狀態。此實施例中的壓力產生元件12是電熱轉換器(加熱器)。更準確地說，壓力產生元件12在接收到電壓脈衝時快速地產生熱量以回應該噴射信號，並且在與之接觸的第一液體中引發膜狀沸騰。圖7B示出了氣泡16被該膜狀沸騰產生的狀態。隨著氣泡16的產生，第一液體31和第二液體32之間的介面沿著z方向移動，該第二液體32藉此被沿著z方向(壓力室的高度方向)推出噴射口11。
圖7C、8C和9C中的每一圖均示出了繼續向壓力產生元件12施加電壓的狀態。氣泡16的體積被該膜狀沸騰增大，並且第二液體32處於沿著z方向被進一步推出噴射口11的狀態。
此後，隨著繼續進一步向壓力產生元件12施加電壓，氣泡16在圖5D和7D中所示的液體流動通道13(壓力室)內的長大過程中與大氣連通。這是因為圖5D和7D的每一圖中所示的液體流動通道13不具有非常大的流動通道(壓力室)高度H。另一方面，在圖6D中所示的具有相對大的高度H的液體流動通道13(壓力室)中，氣泡在不與大氣連通的情況下洩氣。
圖7E、圖8E和9E示出了液滴(被噴出的液滴)30被噴射的狀態。在如圖7D和9D所示之氣泡16與大氣連通的時刻或者在如圖8D所示之氣泡16洩氣的時刻從噴射口11被射出的液體由於其慣性力而脫離液體流動通道13(壓力室)、並且以液滴30的形式沿著z方向飛行。同時，在液體流動通道13(壓力室)中，被噴射所消耗的液體量係藉由液體流動通道13(壓力室)的毛細作用力從噴射口11的兩側供應，在噴射口11處的半月形液面因而再次被形成。
應指出的是，上述噴射操作可以在液體正在流動的狀態下以及在液體暫時停止的狀態下進行，這是因為只要第一液體31和第二液體32之間的介面保持在穩定的位置處，則無論是否進行流動，都可以在穩定狀態下進行噴射操作。
例如，在液體正在流動的狀態下進行噴射操作的情況中，液體的流動可能不利地影響噴射性能。然而，在一般的噴墨列印頭中，每一液滴的噴射速度處於每秒幾公尺到每秒十幾公尺的量級，這遠高於液體流動通道(壓力室)中的處於每秒幾毫米到每秒幾米的量級的流速。因此，即使在第一液體和第二液體正在以每秒幾毫米到每秒幾米的範圍內流動的狀態下進行噴射操作，對噴射性能的不利影響也很小。
另一方面，在液體暫時停止的狀態下進行噴射操作的情況中，第一液體和第二液體之間的介面的位置可能隨著噴射操作而波動。因此之故，在保持第一液體和第二液體流動的同時進行噴射是所想要。應指出的是，第一液體和第二液體之間的介面不會由於緊接在液體流動停止之後的擴散效應而混合。即使流動停止，在停止時段是足以進行噴射操作的短時段的情況下，第一液體和第二液體之間的介面仍被維持，使得噴射操作可以在這種狀態下進行。於是，如果在完成噴射操作之後以滿足(公式3)的流量重新開始液體的流動，則液體流動通道13(壓力室)中的平行流將保持處於穩定的狀態。
然而，此實施例被假設是在前一狀態下(即，在液體正在流動的狀態下進行噴射操作)，用以將擴散的影響抑制到盡可能小並且消除對開/關切換控制的需要。 (被噴射的液滴中含有的液體的比)
圖10A至10G是用於比較在流動通道(壓力室)高度為H [μm] = 20 μm的液體流動通道13(壓力室)中逐步地改變水相厚度比hr 的情況下被噴射的液滴的圖式。在圖10A至10F中，水相厚度比hr 每次增加0.10，而從圖10F的狀態到圖10G的狀態水相厚度比hr 增加0.50。
隨著圖4D中所示的水相厚度比hr (= h1 /(h1 + h2 ))更接近0，第一液體31的水相厚度比h1 更低，並且隨著水相厚度比hr 更接近1，第一液體31的水相厚度比h1 更高。因此，儘管在被噴射的液滴30中主要包含靠近噴射口11的第二液體32，但是包含在被噴射的液滴30中的第一液體31的比例也隨著水相厚度比hr 更接近1而增大。
在圖10A至10G所示之流動通道(壓力室)高度設定為H [μm] = 20 μm的情況下，如果水相厚度比hr = 0.00、0.10或0.20，則在被噴射的液滴30中僅包含第二液體32而且在被噴射的液滴30中不包含第一液體31。然而，在水相厚度比hr =0.30或更高的情況下，除了第二液體32之外，第一液體31也包含在噴射液滴30中。在水相厚度比hr = 1.00的情況(即，不存在第二液體的狀態)下，在被噴射的液滴30中僅包含第一液體31。如上所述，包含在被噴射的液滴30中的第一液體31和第二液體32之間的比係根據液體流動通道13(壓力室)中的水相厚度比hr 而改變。
另一方面，圖11A至11E是用於比較在流動通道(壓力室)高度為H [μm] = 33 μm的液體流動通道13中逐步地改變水相厚度比hr 的情況下的被噴射的液滴30的圖式。在這種情況下，如果水相厚度比hr = 0.36或更低，則在被噴射的液滴30中僅包含第二液體32。同時，在水相厚度比hr = 0.48或更高的情況下，除了第二液體32之外，第一液體31也被包含在被噴射的液滴30中。
同時，圖12A至12C是用於比較在流動通道(壓力室)高度為H [μm] = 10 μm的液體流動通道13中逐步地改變水相厚度比hr 的情況下的被噴射的液滴30的圖式。在這種情況下，即使在水相厚度比hr = 0.10的情況下，第一液體31也被包含在被噴射的液滴30中。
圖13是代表包含於被噴射的液滴30中的第一液體31的比例R是固定的情況下將該比例R設定為0%、20%和40%時流動通道(壓力室)高度H與水相厚度比hr 之間的關係的曲線圖。在任一比例R中，隨著流動通道(壓力室)高度H變大，可容許的水相厚度比hr 變得更高。應指出的是，被包含的第一液體31的該比例R是已經流動在液體流動通道13(壓力室)中流動之作為該第一液體31的液體與被噴射液滴之間的比例。就此而言，即使第一液體和第二液體中的每一者均包含相同的組分(例如水)，包含在第二液體中的水的部分當然不包括在上述的比例中。
在被噴射的液滴30僅僅包含第二液體32而消除了第一液體(R = 0%)的情況下，流動通道(壓力室)高度H [μm]與水相厚度比hr 之間的關係繪製了如圖11中的實線所示的軌跡。根據由本揭露內容的發明人進行的研究，水相厚度比hr 可以透過下面的(公式7)中示出的流動通道(壓力室)高度H [μm]的線性函數估算出來：
Figure 02_image017
此外，在允許被噴射的液滴30包含20%的第一液體(R = 20%)的情況下，水相厚度比hr 可以透過下面的(公式8)中示出的流動通道(壓力室)高度H [μm]的線性函數估算出來：
Figure 02_image019
此外，在允許被噴射的液滴30包含40%的第一液體(R = 40%)的情況下，根據發明人的研究，水相厚度比hr 可以透過下面的(公式9)中示出的流動通道(壓力室)高度H [μm]的線性函數估算出來：
Figure 02_image021
例如，為了使被噴射的液滴30不包含第一液體，在流動通道(壓力室)高度H [μm]等於20μm的情況下，需要將水相厚度比hr 調整到0.20或更低。同時，在流動通道(壓力室)高度H [μm]等於33μm的情況下，需要將水相厚度比hr 調整到0.36或更低。此外，在流動通道(壓力室)高度H [μm]等於10μm的情況下，需要將水相厚度比hr 調整到接近零(0.00)。
但是，如果水相厚度比hr 設定得太低，則必須相對於第一液體的黏度和流量增大第二液體的黏度η2 和流量Q2 。這種增大引起了對與壓力損失增大相關的不利影響的擔心。例如，再次參考圖5A，為了實現水相厚度比hr = 0.20，在黏度比ηr 等於10的情況下，流量比Qr 等於5。同時，在使用相同的墨水時(即，在相同的黏度比ηr 的情況下)，如果水相厚度比設定為hr = 0.10，則流量比Qr 等於15，用以獲得不噴出第一液體的確定性。換言之，為了將水相厚度比hr 調整到0.10，需要將流量比Qr 增大到高達將水相厚度比hr 調整到0.20的情形的流量比的三倍，並且這種增大可能引起對壓力損失增大和與之相關的不利影響的擔心。
因此，在盡可能減少壓力損失的同時僅噴射第二液體32的嘗試中，較佳的是，在滿足上述條件的同時將水相厚度比hr 的值調整為盡可能地大。為了詳細地描述這一情況再次參考圖13，在流動通道(壓力室)高度H =20μm的情況下，較佳的是，將水相厚度比hr 的值調整到小於0.20並且盡可能接近0.20。同時，在流動通道(壓力室)高度H [μm]=33μm的情況下，較佳的是，將水相厚度比hr 的值調整到小於0.36並且盡可能接近0.36。
應指出的是，上述(公式7)、(公式8)和(公式9)界定了適用於一般的液體噴射頭(即被噴射的液滴的噴射速度在10 m/s至18 m/s的範圍內的液體噴射頭)的數值。另外，這些數值係基於壓力產生元件和噴射口位於彼此相對的位置處並且第一液體和第二液體流動使得壓力產生元件、第一液體、第二液體和噴射口按此被提到的順序被設置在壓力室中的假設。
如上所述，根據此實施例，藉由將液體流動通道(壓力室)中的水相厚度比hr 設定為預定值並且因而穩定介面，能夠穩定地進行包含預定的比例的第一液體和第二液體的液滴的噴射操作。 (第一液體和第二液體的具體例子)
在上述實施例的構造中，闡述了各個液體所需的功能，像是第一液體用作為引起膜狀沸騰的起泡介質，而第二液體用作為要被噴射至大氣的噴射介質。根據該實施例的構造，與現有技術相比，能夠更大地增大第一液體和第二液體中包含的成分的自由度。現在，將根據具體例子詳細地描述這種構造中的起泡介質(第一液體)和噴射介質(第二液體)。
本實施例中的起泡介質(第一液體)需要在電熱轉換器產生熱量的情況下在起泡介質中引發膜狀沸騰並且需要快速地增大所產生的氣泡的尺寸，或者換句話說，本實施例中的起泡介質(第一液體)需要具有可以有效地將熱能轉換為起泡能量的高臨界壓力。水特別適合於這種介質。儘管水的分子量小(為18)，但是水具有高的沸點(100℃)和高的表面張力(在100℃下為58.85 dynes/cm)，因此具有約22MPa的高臨界壓力。換言之，水在膜狀沸騰時引起極高的沸騰壓力。通常，透過讓水包含著色材料(例如染料或顏料)而製備的墨水適於用在透過使用膜狀沸騰來噴射墨水的噴墨列印設備中。
然而，起泡介質不限於水。其他材料也可以用作起泡介質，只要這種材料具有2MPa或更高(或較佳地5MPa或更高)的臨界壓力即可。除水之外的起泡介質的例子包括甲醇和乙醇。也可以使用水與這些醇中的任一種的混合物作為起泡介質。此外，可以使用讓水包含如上所述的著色材料(例如染料和顏料)以及其他添加劑所製備的材料。
另一方面，與起泡介質不同，本實施例中的噴射介質(第二液體)不需要滿足用於引起膜狀沸騰的物理性質。同時，被燒焦的材料黏附到電熱轉換器(加熱器)上易於因為損壞加熱器表面的平整度或降低加熱器的導熱性而使起泡效率劣化。然而，噴射介質不與加熱器直接接觸，因此不存在使噴射介質的成分被燒焦的風險。具體地，關於本實施例中的噴射介質，與用於傳統熱敏頭的墨水相比，放寬了引起膜狀沸騰或避免被燒焦的物理性質的條件。因此，本實施例中的噴射介質享有包含在其內的成分的更大自由度。因此，噴射介質可以更有效地包含適於噴射後的目的成分。
例如，在本實施例中，可以使噴射介質有效地包含因為顏料易於在加熱器上燒焦在以前未被使用的顏料。同時，除了具有極低臨界壓力的水性墨水之外的液體也可以用作為本實施例中的噴射介質。此外，還可以使用很難用傳統的熱敏頭處理且具有特殊功能的各種墨水，例如紫外線固化墨水、導電墨水、電子束(EB)固化墨水、磁性墨水和固體墨水也可以用作噴射介質。同時，本實施例中的液體噴射頭還可以藉由使用任何血液、培養細胞等作為噴射介質而用於除了成像之外的各種應用中。液體噴射頭還適用於包括生物晶片製造、電子電路印刷等的其他應用。由於對第二液體沒有限制，因此第二液體可以採用與作為第一液體的例子引用的液體中的一種相同的液體。例如，即使兩種液體都是含有大量水的墨水，仍然可以根據諸如使用模式的情況而使用墨水中的一種作為第一液體，而另一種墨水作為第二液體。 (需要兩種液體的平行流的噴射介質)
在已經確定要噴射的液體的情況下，可以基於要被噴射的液體的臨界壓力來確定讓兩種液體以形成平行流的方式在液體流動通道(壓力室)中流動的必要性。例如，可以將第二液體確定為要被噴射的液體，而同時可以僅在要被噴射的液體的臨界壓力不足的情況下製備用作為第一液體的起泡材料。
圖14A和14B是代表在二甘醇(DEG)與水混合的情況下在膜狀沸騰時含水率與起泡壓力之間的關係的圖表。圖14A中的橫軸表示水相對於液體的質量比(以質量百分比計)，圖14B中的橫軸表示水相對於液體的摩爾比。
從圖14A和14B明顯看出的是，隨著含水率(含量百分比)降低，膜狀沸騰時的起泡壓力變低。換言之，隨著含水率變低，起泡壓力降低得更多，結果噴射效率降低。但是，水的分子量(18)顯著小於二甘醇的分子量(106)。因此，即使水的質量比為約40 wt%，水的摩爾比也約為0.9，並且起泡壓力比保持在0.9。另一方面，如果水的質量比低於40 wt%，則起泡壓力比和摩爾濃度一起急劇下降，如從圖14A和14B中輕易可見的。
結果是，在水的質量比低於40wt%的情況下，較佳的是，分開地製備第一液體作為起泡介質並且在液體流動通道(壓力室)中形成這兩種液體的平行流。如上所述，在要被噴射的液體已被確定的情況下，可以基於要被噴射的液體的臨界壓力(或者基於在膜狀沸騰時的起泡壓力)來確定在流動通道(壓力室)中形成平行流的必要性。 (紫外線固化墨水作為噴射介質的例子)
一可被用作為此實施例中的噴射介質的例子的紫外線固化墨水的較佳的成分將被當作一個例子來描述。紫外線固化墨水屬於100%固體類型。這種紫外線固化墨水可以分為由聚合反應成分形成且不含溶劑的墨水、和含有作為溶劑型的水或作為稀釋劑的溶劑的墨水。近年來積極使用的紫外線固化墨水是由非水光聚合反應成分(其為單體或低聚物)形成且不含任何溶劑的100%固體類型的紫外線固化墨水。關於成分，示範性的紫外線固化墨水包含作為主要成分的單體，並且還包含少量的光聚合引發劑、著色材料、和包括分散劑、表面活性劑等的其它添加劑。一般而言，這種墨水的成分包括在80 wt%至90 wt%的範圍內的單體、在5 wt%至10 wt%的範圍內的光聚合引發劑、在2 wt%至5 wt%的範圍內的著色材料、和剩餘的其它添加劑。如上所述，即使在傳統熱敏頭難以處理的紫外線固化墨水的情況下，也可以使用這種紫外線固化墨水作為本實施例中的噴射介質並且透過進行穩定的噴射操作而將墨水噴出液體噴射頭。這使得列印出比現有技術在堅韌性和耐磨性方面更具優異性的圖像成為可能。 (使用混合液體作為噴射液滴的例子)
接下來，第一液體31和第二液體32以預定比混合的狀態下噴射被噴射液滴30的情況將被描述。例如，在第一液體31和第二液體32是具有彼此不同顏色的墨水的情況下，這些墨水能夠在液體流動通道13和壓力室18中穩定地流動而不會混合，只要這兩種液體的黏度和流量滿足(公式2)或(公式3)界定的關係即可。換言之，藉由控制液體流動通道和壓力室中的第一液體31和第二液體32之間的流量比Qr ，就可以調整水相厚度比hr 並且被噴射的液滴中的第一液體31和第二液體32之間的混合比可因而被調整到所需的比例。
例如，假設第一液體是無色墨水而第二液體是青色墨水(或淺洋紅色墨水)，則可以藉由控制流量比Qr 來用各種著色材料濃度噴射淺青色墨水(或淺洋紅色墨水)。或者，假設第一液體是黃色墨水而第二液體是洋紅色墨水，則可以通過控制流量比Qr 來以逐步不同的各種色相水準噴射紅色墨水。換言之，如果噴射以所想要的混合比例混合第一液體和第二液體所製備的液滴是可行的話，則藉由適當地調整混合比，就可以比現有技術更大地擴大在列印介質上被表現的顏色再現的範圍。
此外，本實施例中的構造在使用需要在噴射之後立即混合在一起而不是在即將要噴射之前混合液體的兩種液體的情況中也是有效的。例如，在圖像列印中存在的情況是：希望同時在列印介質上沉積具有優異顯色性的高濃度顏料墨水和具有優異圖像堅韌性(例如耐模性)的樹脂乳化劑(樹脂EM)。然而，顏料墨水中包含的顏料成分和樹脂EM中包含的固體成分傾向於在靠近的粒間距離(interparticle distance)形成聚集，因而導致分散性劣化。就此而言，如果高濃度EM用作本實施例的第一液體而高濃度顏料墨水用作本實施例的第二液體，並且藉由基於(公式2)或(公式3)控制這些液體的流速來形成平行流的話，則這兩種液體在噴射後會互相混合並且在列印介質上聚集在一起。換言之，在高分散性的情況下保持理想的噴射狀態並且在液滴沉積後獲得具有高顯色性以及高堅韌性的圖像是可能的。
應指出的是，在如上所述想要噴射後進行混合的情況下，不論壓力產生元件的模式如何，本實施例均發揮了在壓力室中產生兩種液體的流動的效果。換言之，本實施例在使用壓電元件作為壓力產生元件的構造(例如先不考慮臨界壓力的限制或被燒焦的問題)的情況下也可有效地發揮作用。
如上所述，根據本實施例，流量比Qr 係根據在(公式4)至(公式6)中界定的近似公式被調整，用以將具有黏度η1 的第一液體和具有黏度η2 的第二液體設定到預定的水相厚度比hr 。這使得可以通過將液體流動通道(壓力室)中的水相厚度比hr 設定為預定值來將介面穩定在預定的位置處，並且穩定地進行以恆定的百分比包含第一液體和第二液體的液滴的噴射操作。
在壓力室中流動的第一液體和第二液體可以在壓力室和外部單元之間循環。如果不進行循環，則已經在液體流動通道和壓力室中形成平行流但未被噴射的大量任意第一液體和第二液體將保留在內部。因此，第一液體和第二液體與外部單元的循環使得可以使用未被噴射的液體以再次形成平行流。 (其它實施例)
在本揭露內容中，液體噴射頭和液體噴射設備不僅僅限於被建構成噴射墨水的噴墨列印頭和噴墨列印設備。液體噴射頭、液體噴射設備和與其相關的液體噴射方法適用於包括印表機、影印機、配備有電信系統的傳真機、以及文字處理器(其包括印表機單元)的各種設備，並且適用於與各種處理設備整合地組合的其他工業列印設備。特別是，由於可以使用各種液體作為第二液體，因此本發明也適用於包括生物晶片製造、電子電路印刷等的其他應用。
雖然已經參照示範性實施例描述了本發明，但是應當理解的是，本發明不限於所揭露的示範性實施例。以下的申請專利範圍的範圍應被賦予最寬泛的解釋，以涵蓋所有這些修改以及等效的結構和功能。
1:液體噴射頭 100:液體噴射模組 10:元件板 40:柔性配線板 90:電子配線板 2:液體噴射設備 500:CPU 501:ROM 502:RAM 600:主機設備 503:傳送馬達 504:液體循環單元 14:孔板 15:矽基板 11:噴射口 13:液體流動通道 12:壓力產生元件 17:端子 23:第一公共供應流動通道 24:第一公共收集流動通道 28:第二公共供應流動通道 29:第二公共收集流動通道 20:第一流入口 21:第二流入口 25:第一流出口 26:第二流出口 18:壓力室 32:第二液體 31:第一液體 hr:水相厚度比 Qr:流率比 ηr:黏度比 16:氣泡 H:流動通道高度 30:被噴出的液滴
圖1是噴射頭的立體圖；
圖2是用來說明液體噴射設備的控制構造的方塊圖；
圖3是液體噴射模組中的元件板的剖面立體圖；
圖4A至4D示出了形成在元件板中的液體流動通道和壓力室的放大細節；
圖5A和5B是表示黏度比和水相厚度比之間的關係、以及壓力室的高度與流速之間的關係的曲線圖；
圖6是示出了用於形成平行流的精確解與近似解之間的相關性的曲線圖；
圖7A至7E是示意性地示出了噴射操作中的過渡狀態的圖；
圖8A至8E是示意性地示出了噴射操作中的過渡狀態的更多圖式；
圖9A至9E是示意性地示出了噴射操作中的過渡狀態的更多圖式；
圖10A至10G是示出了各種水相厚度比下的噴射液滴的圖式；
圖11A至11E是示出了各種水相厚度比下的噴射液滴的更多圖式；
圖12A至12C是示出了各種水相厚度比下的噴射液滴的更多圖式；
圖13是表示流動通道(壓力室)的高度與水相厚度比之間的關係的曲線圖；和
圖14A和14B是表示含水率和起泡壓力之間的關係的曲線圖。

Claims (29)

  1. 一種液體噴射頭，包含：壓力室，該壓力室被建構成允許第一液體和第二液體在其內部流動；壓力產生元件，該壓力產生元件被建構來向該第一液體施加壓力；和噴射口，該噴射口被建構來噴射該第二液體，其中該第一液體和與該第一液體相比在更靠近該噴射口的一側流動的該第二液體在該壓力室中彼此接觸地流動，在該壓力室中流動的該第一液體和該第二液體滿足：0.0<0.44(Q2/Q1)-0.322(η2/η1)-0.109<1.0，其中，η1是該第一液體的黏度，η2是該第二液體的黏度，Q1是該第一液體的流量，Q2是該第二液體的流量，其中，該壓力產生元件和該噴射口位於彼此相對的位置處，該第一液體和該第二液體在該壓力室中流動，使得該壓力產生元件、該第一液體、該第二液體和該噴射口以被提到的順序配置，及該液體噴射頭滿足：
    Figure 108126876-A0305-02-0037-1
     其中，H[μm]是該壓力室的高度，h1是該壓力室中的該第一液體在該第二液體的噴射方向上的厚度，h2是該壓力室中的該第二液體在該第二液體的噴射方向上的厚度。
  2. 如申請專利範圍第1項之液體噴射頭，其中，在該壓力室中流動的該第一液體和該第二液體滿足：
    Figure 108126876-A0305-02-0038-2
  3. 如申請專利範圍第1項之液體噴射頭，其中，在壓力室中流動的第一液體和第二液體滿足：
    Figure 108126876-A0305-02-0038-3
  4. 如申請專利範圍第1項之液體噴射頭，其中，該第一液體和該第二液體在該壓力室中形成層流。
  5. 如申請專利範圍第1項之液體噴射頭，其中，該第一液體和該第二液體在該壓力室中形成平行流。
  6. 如申請專利範圍第1項之液體噴射頭，其中，從該噴射口噴出的被噴射的液滴中的該第一液體的百分比低於20%。
  7. 如申請專利範圍第1項之液體噴射頭，其中，從該噴射口噴出的被噴射的液滴中的該第一液體的百分比低於1%。
  8. 如申請專利範圍第1項之液體噴射頭，其中，該液體 噴射頭滿足：
    Figure 108126876-A0305-02-0039-4
     其中，H[μm]是該壓力室的高度，h1是該壓力室中的該第一液體在該第二液體的噴射方向上的厚度，h2是該壓力室中的該第二液體在該第二液體的噴射方向上的厚度。
  9. 如申請專利範圍第1項之液體噴射頭，其中，該液體噴射頭滿足：
    Figure 108126876-A0305-02-0039-6
     其中，H[μm]是該壓力室的高度，h1是該壓力室中的該第一液體在該第二液體的噴射方向上的厚度，h2是該壓力室中的該第二液體在該第二液體的噴射方向上的厚度。
  10. 如申請專利範圍第1項之液體噴射頭，其中，該壓力產生元件在接收到被施加的電壓時產生熱量並且在該第一液體中引起膜狀沸騰，且該第二液體被一產生的氣泡的生長從該噴射口噴出。
  11. 如申請專利範圍第1項之液體噴射頭，其中，該第一液體是臨界壓力等於或大於2MPa的液體。
  12. 如申請專利範圍第1項之液體噴射頭，其中，該第二液體是乳化劑和含有顏料的水性墨水的任一種。
  13. 如申請專利範圍第1項之液體噴射頭，其中，該第二液體是固體類型的紫外線固化墨水。
  14. 如申請專利範圍第1項之液體噴射頭，其中，在該壓力室中流動的該第一液體被循環在該壓力室和外部單元之間。
  15. 一種液體噴射設備，該液體噴射設備包括液體噴射頭，該液體噴射頭包含：壓力室，該壓力室被建構成允許第一液體和第二液體在其內部流動；壓力產生元件，該壓力產生元件被建構來向該第一液體施加壓力；和噴射口，該噴射口被建構來噴出該第二液體，其中該第一液體和與該第一液體相比在更靠近該噴射口的一側流動的該第二液體在該壓力室中彼此接觸地流動，在該壓力室中流動的該第一液體和該第二液體滿足：0.0<0.44(Q2/Q1)-0.322(η2/η1)-0.109<1.0，其中，η1是該第一液體的黏度，η2是該第二液體的黏度，Q1是該第一液體的流量，Q2是該第二液體的流量，其中，該壓力產生元件和該噴射口位於彼此相對的位置處，該第一液體和該第二液體在該壓力室中流動，使得該壓力產生元件、該第一液體、該第二液體和該噴射口以被 提到的順序配置，及該液體噴射頭滿足：
    Figure 108126876-A0305-02-0041-7
     其中，H[μm]是該壓力室的高度，h1是該壓力室中的該第一液體在該第二液體的噴射方向上的厚度，h2是該壓力室中的該第二液體在該第二液體的噴射方向上的厚度。
  16. 一種用來建構液體噴射頭的液體噴射模組，該液體噴射頭包含：壓力室，該壓力室構造成允許第一液體和第二液體在其內部流動；壓力產生元件，該壓力產生元件被建構來向該第一液體施加壓力；和噴射口，該噴射口被建構來噴出該第二液體，其中該第一液體和與該第一液體相比在更靠近該噴射口的一側流動的該第二液體在該壓力室中彼此接觸地流動，在該壓力室中流動的該第一液體和該第二液體滿足：0.0<0.44(Q2/Q1)-0.322(η2/η1)-0.109<1.0，其中，η1是該第一液體的黏度，η2是該第二液體的黏度，Q1是該第一液體的流量，Q2是該第二液體的流量，其中，該壓力產生元件和該噴射口位於彼此相對的位置處，該第一液體和該第二液體在該壓力室中流動，使得該壓力產生元件、該第一液體、該第二液體和該噴射口以被 提到的順序配置，及該液體噴射頭滿足：
    Figure 108126876-A0305-02-0042-8
     其中，H[μm]是該壓力室的高度，h1是該壓力室中的該第一液體在該第二液體的噴射方向上的厚度，h2是該壓力室中的該第二液體在該第二液體的噴射方向上的厚度，並且該液體噴射頭係藉由將多個液體噴射模組排列成陣列來形成。
  17. 一種液體噴射頭，包含：壓力室，該壓力室被建構成允許第一液體和第二液體在其內部流動；壓力產生元件，該壓力產生元件被建構來向該第一液體施加壓力；和噴射口，該噴射口被建構來噴射該第二液體，其中該第一液體和與該第一液體相比在更靠近該噴射口的一側流動的該第二液體在該壓力室中彼此接觸地流動，在該壓力室中流動的該第一液體和該第二液體滿足：0.0<0.44(Q2/Q1)-0.322(η2/η1)-0.109<1.0，其中，η1是該第一液體的黏度，η2是該第二液體的黏度，Q1是該第一液體的流量，Q2是該第二液體的流量，其中，該第一液體和該第二液體在該壓力室中形成平行流， 其中，該壓力產生元件和該噴射口位於彼此相對的位置處，且該第一液體和該第二液體在該壓力室中流動，使得該壓力產生元件、該第一液體、該第二液體和該噴射口以被提到的順序配置，其中，該液體噴射頭滿足：
    Figure 108126876-A0305-02-0043-9
     其中，H[μm]是該壓力室的高度，h1是該壓力室中的該第一液體在該第二液體的噴射方向上的厚度，h2是該壓力室中的該第二液體在該第二液體的噴射方向上的厚度。
  18. 如申請專利範圍第17項之液體噴射頭，其中，在該壓力室中流動的該第一液體和該第二液體滿足：
    Figure 108126876-A0305-02-0043-10
  19. 如申請專利範圍第17項之液體噴射頭，其中，在壓力室中流動的第一液體和第二液體滿足：
    Figure 108126876-A0305-02-0043-11
  20. 如申請專利範圍第17項之液體噴射頭，其中，該第一液體和該第二液體在該壓力室中形成層流。
  21. 如申請專利範圍第17項之液體噴射頭，其中，從該噴射口噴出的被噴射的液滴中的該第一液體的百分比低於 20%。
  22. 如申請專利範圍第17項之液體噴射頭，其中，從該噴射口噴出的被噴射的液滴中的該第一液體的百分比低於1%。
  23. 如申請專利範圍第17項之液體噴射頭，其中，該壓力產生元件在接收到被施加的電壓時產生熱量並且在該第一液體中引起膜狀沸騰，且該第二液體被一產生的氣泡的生長從該噴射口噴出。
  24. 如申請專利範圍第17項之液體噴射頭，其中，該第一液體是臨界壓力等於或大於2MPa的液體。
  25. 如申請專利範圍第17項之液體噴射頭，其中，該第二液體是乳化劑和含有顏料的水性墨水的任一種。
  26. 如申請專利範圍第17項之液體噴射頭，其中，該第二液體是固體類型的紫外線固化墨水。
  27. 如申請專利範圍第17項之液體噴射頭，其中，在該壓力室中流動的該第一液體被循環在該壓力室和外部單元之間。
  28. 一種液體噴射設備，該液體噴射設備包括液體噴射頭，該液體噴射頭包含：壓力室，該壓力室被建構成允許第一液體和第二液體在其內部流動；壓力產生元件，該壓力產生元件被建構來向該第一液體施加壓力；和噴射口，該噴射口被建構來噴出該第二液體，其中該第一液體和與該第一液體相比在更靠近該噴射口的一側流動的該第二液體在該壓力室中彼此接觸地流動，在該壓力室中流動的該第一液體和該第二液體滿足：0.0<0.44(Q2/Q1)-0.322(η2/η1)-0.109<1.0，其中，η1是該第一液體的黏度，η2是該第二液體的黏度，Q1是該第一液體的流量，Q2是該第二液體的流量，其中，該第一液體和該第二液體在該壓力室中形成平行流，其中，該壓力產生元件和該噴射口位於彼此相對的位置處，該第一液體和該第二液體在該壓力室中流動，使得該壓力產生元件、該第一液體、該第二液體和該噴射口以被提到的順序配置，及其中，該液體噴射頭滿足：
    Figure 108126876-A0305-02-0045-12
     其中，H[μm]是該壓力室的高度，h1是該壓力室中的該第一液體在該第二液體的噴射方向上的厚度，h2是該壓 力室中的該第二液體在該第二液體的噴射方向上的厚度。
  29. 一種用來建構液體噴射頭的液體噴射模組，該液體噴射頭包含：壓力室，該壓力室構造成允許第一液體和第二液體在其內部流動；壓力產生元件，該壓力產生元件被建構來向該第一液體施加壓力；和噴射口，該噴射口被建構來噴出該第二液體，其中該第一液體和與該第一液體相比在更靠近該噴射口的一側流動的該第二液體在該壓力室中彼此接觸地流動，在該壓力室中流動的該第一液體和該第二液體滿足：0.0<0.44(Q2/Q1)-0.322(η2/η1)-0.109<1.0，其中，η1是該第一液體的黏度，η2是該第二液體的黏度，Q1是該第一液體的流量，Q2是該第二液體的流量，其中，該第一液體和該第二液體在該壓力室中形成平行流，其中，該壓力產生元件和該噴射口位於彼此相對的位置處，該第一液體和該第二液體在該壓力室中流動，使得該壓力產生元件、該第一液體、該第二液體和該噴射口以被提到的順序配置，且該液體噴射頭滿足：
    Figure 108126876-A0305-02-0046-13
     其中，H[μm]是該壓力室的高度，h1是該壓力室中的該第一液體在該第二液體的噴射方向上的厚度，h2是該壓力室中的該第二液體在該第二液體的噴射方向上的厚度，且該液體噴射頭係藉由將多個液體噴射模組排列成陣列來形成。
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