СОПЛОВАЯ ПЛАСТИНА, ГОЛОВКА ВЫПУСКА ЖИДКОСТИ, УСТРОЙСТВО ВЫПУСКА ЖИДКОСТИ И АППАРАТ ДЛЯ ВЫПУСКА ЖИДКОСТИ Российский патент 2019 года по МПК B41J2/14 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к сопловой пластине, головке выпуска жидкости, устройству выпуска жидкости и устройству для выпускания жидкости.

Уровень техники

[0002] В сопловой пластине головки выпуска жидкости, которая выпускает капли, на поверхности выпуска капель (также упоминаемой просто как "выпускная поверхность") формируют отталкивающую жидкости пленку, чтобы осуществлять стабильный выпуск капель.

[0003] Для формирования такой отталкивающей жидкости пленки применяют отталкивающие жидкости материалы, в которых применяется химическое соединение, молекулы (PTL 1) которого имеют скелетную формулу простого перфторполиэфира (PFPE).

[0004] В некоторых случаях на верхней стороне поверхности выпуска капель соплового основания, где образованы сопловые отверстия, выполняющие функцию сопел, формируется отталкивающая жидкости пленка, и такая же пленка формируется, по меньшей мере, на поверхности выпуска капель внутренней стенки сопел. На поверхности отталкивающей жидкости пленки, сформированной на внутренней стенке сопел, численность отталкивающих жидкости групп на единицу площади последовательно уменьшается от поверхности выпуска капель в сторону, противоположную поверхности выпуска капель (PTL 2).

[0005] Список литературы

PTL 1: публикация выложенного патента Японии № 2013-237259

PTL 2: публикация выложенного патента Японии № 2014-054788

[0006] Предпочтительно отталкивающая жидкости пленка, предназначенная для сопловой пластины, формируется только на поверхности (поверхности выпуска капель) соплового основания с целью уменьшения нелинейности направления выпуска и флуктуации скорости капли.

[0007] Однако, когда применяется отталкивающий жидкости материал с высокой текучестью, такой как упомянутый выше PFPE, даже если отталкивающая жидкости пленка сформирована только на поверхности выпуска капель, с течением времени отталкивающие жидкости группы оккупируют внутреннюю стенку сопла в связи с перетеканием отталкивающего жидкости материала.

[0008] В том случае, если присутствует множество сопел, степень оккупации внутренней стенки сопла отталкивающими жидкость группами во всех соплах является неодинаковой. В результате существует проблема, связанная с тем, что положения менисков (чернил) в соплах отличаются друг от друга, и возникает разброс характеристик, отвечающих за выпуск капель.

[0009] С учетом вышеупомянутой проблемы основная цель настоящего изобретения состоит в обеспечении сопловой пластины, которая уменьшает разброс характеристик, отвечающих за выпуск капель, связанный с перетеканием отталкивающего жидкости материала, происходящим с течением времени.

Решение проблемы

[0010] В варианте осуществления настоящего изобретения предлагается сопловая пластина. Сопловая пластина включает в себя сопловое основание, включающее в себя множество образованных в нем сопловых отверстий, при этом множество сопловых отверстий выполняет функцию сопел, которые выпускают капли; и отталкивающую жидкости пленку из отталкивающего жидкости материала, сформированную на поверхности выпуска капель соплового основания, при этом отталкивающий жидкости материал, содержит отталкивающую жидкости группу. Каждое из множества сопловых отверстий включает в себя прямую часть отверстия, причем прямая часть отверстия примыкает к поверхности выпуска капель соплового основания и имеет постоянный диаметр в направлении толщины соплового основания. Отталкивающая жидкости группа, содержащаяся в отталкивающем жидкости материале, прикрепляется к внутренней стенке сопла прямой части отверстия. Когда в сопловое отверстие подается чистая вода, мениск чистой воды остается в прямой части отверстия.

Полезные эффекты изобретения

[0011] Согласно настоящему изобретению можно уменьшать разброс характеристик, отвечающих за выпуск капель, который с течением времени возникает из-за перетекания отталкивающего жидкости материала.

Краткое описание чертежей

[0012] На фиг. 1 проиллюстрирован вид в разрезе сопловой пластины согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2 проиллюстрирован увеличенный вид в разрезе одного сопла в сопловой пластине.

На фиг. 3 приведена схема, иллюстрирующая отталкивающие жидкости группы отталкивающего жидкости материала, проникающего в сопловое отверстие, и упорядочивание мест проникновения.

На фиг. 4 представлена схема, иллюстрирующая еще одну форму соплового отверстия в сопловой пластине.

На фиг. 5 представлен перечень стадий производства сопловой пластины.

На фиг. 6 представлен вид в перспективе головки выпуска жидкости согласно настоящему изобретению.

На фиг. 7 проиллюстрирован вид в разрезе, полученном вдоль линии A-A, указанной на фиг. 6, чтобы показать направление (продольное направление жидкостной камеры), ортогональное направлению размещения сопел.

На фиг. 8 проиллюстрирован вид в разрезе, полученном вдоль линии B-B, указанной на фиг. 6, чтобы показать направление размещения сопел (поперечное направление жидкостной камеры).

На фиг. 9 проиллюстрирована зависимость между формой сопловых отверстий сопловой пластины и положением мениска чистой воды в примерах 1-3 и примере 1 для сравнения.

На фиг. 10 проиллюстрирован способ определения положения мениска чистой воды.

На фиг. 11 приведен график, иллюстрирующий толщину отталкивающей жидкости пленки.

На фиг. 12A приведен график, иллюстрирующий шероховатость границ между прямой частью и конусообразной частью сопел, составляющих множество сопел, образованных в сопловой пластине.

На фиг. 12B приведен график, иллюстрирующий непостоянство положений мениска в соплах, составляющих множество сопел, образованных в сопловой пластине.

На фиг. 13 проиллюстрирован увеличенный вид в разрезе одного сопла в сопловой пластине согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 14 приведен вид сверху сопловой пластины согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 15 проиллюстрирован увеличенный вид в разрезе, полученном вдоль линии C-C, указанной на фиг. 14.

На фиг. 16 приведен вид сверху соплового основания сопловой пластины.

На фиг. 17 проиллюстрирован увеличенный вид в разрезе, полученном вдоль линии D-D, указанной на фиг. 16.

На фиг. 18 приведен вид сверху, иллюстрирующий участок, где формируется углубление в сопловом основании.

На фиг. 19 приведен вид сверху, иллюстрирующий основные элементы устройства для выпускания жидкости согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 20 приведен вид сбоку, иллюстрирующий основные элементы устройства для выпускания жидкости.

На фиг. 21 приведен вид сверху, иллюстрирующий основные элементы еще одного устройства выпуска жидкости согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 22 приведен вид спереди, иллюстрирующий еще одно устройство выпуска жидкости согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

Описание вариантов осуществления изобретения

[0013] Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Первый вариант осуществления сопловой пластины согласно настоящему изобретению описывается со ссылкой на фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 проиллюстрирован вид в разрезе сопловой пластины согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, и на фиг. 2 проиллюстрирован увеличенный вид в разрезе одного сопла в сопловой пластине.

[0014] Сопловая пластина 1 включает в себя сопловое основание 40, где образовано множество сопловых отверстий 41, осуществляющих функцию сопел 4, для выпуска капель. На поверхности 40a выпуска капель соплового основания 40 сформирована отталкивающая жидкости пленка 42.

[0015] Сопловое отверстие 41 включает в себя прямую часть 43, которая представляет собой прямую (цилиндрическую) часть отверстия, примыкающую к поверхности 40a выпуска капель соплового основания 40, и имеет постоянный диаметр. Сопловое отверстие 41 также включает в себя конусообразную часть 44, образованную таким образом, чтобы она имела конусную форму от поверхности 40b жидкостной камеры (сторона, противоположная поверхности выпуска капель) соплового основания 40 до границы 41b у конца прямой части 43 в направлении, противоположном направлению выпуска капель из прямой части 43.

[0016] Отталкивающая жидкости пленка 42 формируется на поверхности 40a выпуска капель соплового основания 40 с толщиной в диапазоне от 5 до 30 нм путем применения отталкивающего жидкости материала, который представляет собой химическое соединение, молекулы которого, имеют скелетную формулу простого перфторполиэфира (PFPE).

[0017] Далее со ссылкой на фиг. 3 описан процесс оккупации соплового отверстия отталкивающими жидкости группами отталкивающего жидкости материала и упорядочивание мест оккупации. На фиг. 3 представлена схема, иллюстрирующая процесс оккупации и упорядочивания.

[0018] В данном документе предполагается, что центральная ось 46 соплового отверстия 41 наклонена под углом α° (включая α=0 при отсутствии наклона) относительно направления, перпендикулярного поверхности 40a выпуска капель.

[0019] Даже в том случае, когда отталкивающая жидкости пленка 42 формируется только на поверхности 40a выпуска капель, если отталкивающий жидкости материал обладает текучестью (как химическое соединение, молекулы которого имеют скелетную формулу простого перфторполиэфира PFPE), отталкивающий жидкости материал или отталкивающие жидкости группы, входящие в состав отталкивающего жидкости материала, а именно, атомы фтора 42a в настоящем варианте осуществления изобретения, оккупируют сопловое отверстие 41 и с течением времени сцепляются с внутренней стенкой 41a сопла. Соответственно, внутренняя стенка 41a сопла также наделяется способностью отталкивать жидкости. Кроме того, предполагается, что внутренняя стенка 41a сопла представляет собой стенку, содержащую участок 43a стенки в прямой части 43 и участок 44a стенки в конусообразной части 44.

[0020] В настоящем варианте осуществления изобретения сопловое отверстие 41 включает в себя прямую часть 43, которая представляет собой прямую часть отверстия, примыкающую к поверхности 40a выпуска капель и имеющую постоянный диаметр. Отталкивающие жидкости группы (в данном случае атомы фтора 42a), содержащиеся в отталкивающей жидкости пленке 42, сцепляются с внутренней стенкой 41a сопла, включая прямую часть 43 соплового отверстия 41. Когда в сопло подается чистая вода, мениск чистой воды остается в прямой части 43.

[0021] Например, в настоящем варианте осуществления изобретения присутствие области, где статический краевой угол θ смачивания чистой воды составляет 90° или более, регулируется на внутренней стенке 41а сопла таким образом, чтобы такая область присутствовала только на участке 43a стенки прямой части 43 (цилиндрической части отверстия) и отсутствовала на других частях, отличающихся от прямой части 43.

[0022] В частности, область, где статический краевой угол θ смачивания чистой воды составляет 90° или более, присутствует на участке 43a стенки прямой части 43 и отсутствует на участке, тянущемся от границы 41b между прямой частью 43 и конусообразной частью 44 до участка 44a стенки конусообразной части 44.

[0023] Другими словами, в сопловой пластине 1 согласно настоящему варианту осуществления изобретения отталкивающий жидкости материал, который формирует отталкивающую жидкости пленку 42, представляет собой химическое соединение, молекулы которого имеют скелетную формулу простого перфторполиэфира (PFPE).

[0024] Установлено, что если длина прямой части 43 соплового отверстия 41 составляет L (мкм), диаметр прямой части 43 соплового отверстия 41 составляет D (мкм), расстояние от поверхности 40a выпуска капель до уровня жидкости чистой воды в сопловом отверстии 41 составляет X (мкм), и угол, образующийся между центральной осью 46 прямой части 43 и направлением, перпендикулярным поверхности 40a выпуска капель, составляет α(°), где α(°) включает в себя углы от 0° до менее 90°, когда в сопловое отверстие 41 подается чистая вода, эти параметры связаны со следующей формулой (1).

[0025] Данная формула (1) показывает, что даже если центральная ось 46 прямой части 43 наклонена относительно поверхности 40a выпуска капель (на угол α°), положение мениска (положение уровня жидкости) чистой воды устанавливается внутри прямой части 43.

[0026] Таким образом, отталкивающие жидкости группы, содержащиеся в отталкивающей жидкости пленке, сцепляются с внутренней стенкой 41a сопла, включая прямую часть 43 соплового отверстия 41. Когда в сопло подается чистая вода, мениск чистой воды остается в прямой части 43. Соответственно, мениск жидкости, такой как чернила, образующийся в сопле 4, удерживается в области прямой части 43. Даже если отталкивающие жидкости группы 42a оккупируют внутреннюю стенку 41a сопла, разброс характеристик, отвечающих за выпуск капель, уменьшается.

[0027] Другими словами, поскольку отличающаяся от чистой воды жидкость (такая как чернила), по всей вероятности, перемещается внутри соплового отверстия 41 к поверхности 40a выпуска капель, когда мениск чистой воды (если в сопло подается чистая вода) остается в прямой части 43, положение мениска выпускаемой жидкости также обязательно удерживается в области прямой части 43.

[0028] Если присутствие области, в которой статический краевой угол θ смачивания чистой воды равен 90° или более, регулируется на внутренней стенке 41a сопла таким образом, чтобы такая область присутствовала только на участке 43a стенки прямой части 43 (цилиндрической части отверстия) и отсутствовала на других участках стенки, отличающихся от прямой части 43 (цилиндрической части отверстия), граница между областью, где статический краевой угол θ смачивания составляет 90° или более, и областью, которая не имеет такого статического краевого угла смачивания, расположена в прямой части 43. В соответствии с этим, когда в сопло подается чистая вода, мениск чистой воды обязательно остается в прямой части 43. Однако даже если статический краевой угол θ смачивания составляет менее 90°, такой статический краевой угол θ смачивания включен в настоящее изобретение при условии, что мениск чистой воды остается в прямой части 43.

[0029] В соответствии с вышеупомянутой конфигурацией, даже если в сжимаемой камере, сообщающейся с сопловым отверстием 41, имеется флуктуация давления, в результате которой в сжимаемой камере создается отрицательное давление, положение мениска выпускаемой жидкости не перемещается в конусообразную часть 44. Соответственно, нелинейный выпуск капель уменьшается.

[0030] Далее описывается порядок измерения длины L (мкм), диаметра D (мкм), расстояния X (мкм) и угла α(°).

[0031] Длина L: сопловое основание 40, зафиксированное путем вдавливания в смолу, подвергают полированию до тех пор, пока не выйдет наружу центральный участок соплового отверстия 41, и измеряют длину посредством наблюдения под микроскопом с применением, например, растрового электронного микроскопа (SEM). В качестве такой смолы можно применять эпоксидную смолу, отверждающуюся при комнатной температуре.

[0032] Диаметр D: для измерения диаметра выпускного отверстия соплового отверстия 41 с помощью металлографического микроскопа исследуют сопловое отверстие 41 со стороны выпускной поверхности.

[0033] Расстояние X: представляет собой расстояние (мкм) от поверхности (поверхности 40a выпуска капель) соплового основания 40 до чистой воды, измеренное на внутренней стенке 41a сопла.

[0034] Угол α: После полирования определяют угол (α) наклона центральной оси 46 соплового отверстия 41 путем получения разницы между центром выпускной окружности соплового отверстия 41 на поверхности 40a выпуска капель и центром выпускной окружности на поверхности 40b жидкостной камеры путем наблюдения с помощью конфокального микроскопа и путем деления полученной разницы на толщину сопловой пластины 1.

[0035] Далее со ссылкой на фиг. 4 описывается конкретный пример сопловой пластины 1. На фиг. 4 представлена схема, иллюстрирующая еще одну форму соплового отверстия в сопловой пластине 1.

[0036] Форма соплового отверстия 41 в сопловой пластине 1 не ограничивается формой, показанной на фиг. 2, но может иметь форму, у которой имеется скошенная часть 45, как показано на фиг. 4. Если скошенная часть 45 имеет ширину 45a скошенной кромки и высоту 45b скошенной кромки, степень скошенности можно выразить следующим образом: ширина скошенной кромки x высота скошенной кромки/2. Предпочтительно степень скошенности является небольшой.

[0037] Несмотря на то, что для соплового основания 40 можно применять нержавеющую сталь, материал соплового основания 40 не ограничивается нержавеющей сталью. Возможно применение Al, Bi, Cr, InSn, ITO, Nb, Nb₂O₅, NiCr, Si, SiO₂, Sn, Ta₂O₅, Ti, W, ZAO(ZnO+Al₂O₃), Zn и их пленок, формируемых на другом основании.

[0038] Отталкивающая жидкости пленка 42 представляет собой пленку (слой), включающую в себя химическое соединение, молекулы которого имеют скелетную формулу простого перфторполиэфира (PFPE), которая упомянута выше.

[0039] В качестве простого перфторполиэфира можно применять известные материалы, и такие материалы особенно не ограничиваются. Примеры таких материалов включают в себя простые перфторполиэфиры торговых наименований KrytoxFSL (производства фирмы DuPont Co.), KrytoxFSH (производства фирмы DuPont Co.), FomblinZ (производства фирмы Solvay Solexis Co.), FLUOROLINKS10 (производства фирмы Solvay Solexis Co.), FLUOROLINKC10 (производства фирмы Solvay Solexis Co.), MORESCO PHOSFAROL A20H (производства фирмы Matsumura Oil Research Co.), MORESCO PHOSFAROL ADOH (производства фирмы Matsumura Oil Research Co.), MORESCO PHOSFAROL DDOH (производства фирмы Matsumura Oil Research Co.), Fluoro Surf FG5010 (производства фирмы FLUORO TECHNOLOGY Co.), Fluoro Surf FG5020 (производства фирмы FLUORO TECHNOLOGY Co.), Fluoro Surf FG5060 (производства фирмы FLUORO TECHNOLOGY Co.), и Fluoro Surf FG5070 (производства фирмы FLUORO TECHNOLOGY Co.).

[0040] Средняя толщина пленки в случае отталкивающей жидкости пленки 42 (средняя толщина пленки на выпускной поверхности сопловой пластины 1) предпочтительно составляет 5-30 нм. Если средняя толщина пленки равна или превышает 5 нм, отталкивающая жидкости пленка 42 с меньшей долей вероятности будет иметь дефект. Если средняя толщина пленки равна 30 нм или менее, маловероятно, что место, которое становится частично утолщенным, отвалится при процедуре очистки и превратится в примеси. Кроме того, в случае такой толщины пленки предпочтительно, чтобы количество отталкивающего жидкости материала, который перетекает на внутреннюю стенку 41a сопла, хорошо удерживалось, при этом отталкивающий жидкости материал формирует отталкивающую жидкости пленку 42.

[0041] Далее со ссылкой на фиг. 5 описаны стадии производства сопловой пластины 1. На фиг. 5 представлен перечень стадий производства сопловой пластины 1.

[0042] Стадии включают в себя начальную стадию, стадию предварительной обработки, стадию формирования отталкивающей жидкости пленки, стадию дополнительной обработки и стадию после дополнительной обработки. Несмотря на то, что в следующем примере в качестве соплового основания 40 применяется пластина из нержавеющей стали, материал соплового основания 40 не ограничивается пластиной из нержавеющей стали.

Начальная стадия

[0043] Начальная стадия представляет собой полирование поверхности соплового основания 40, а именно, полирование выпускной поверхности, которая выпускает капли.

[0044] В способе полирования поверхности соплового основания 40 (поверхности 40a выпуска капель), где образованы сопловые отверстия 41, может применяться полиуретановая полирующая подушка для полирования поверхности соплового основания 40 в сверхточной полировальной установке колебательного типа для односторонней обработки (установка для ХМП-полирования). Когда осуществляют полирование, полиуретановая полирующая подушка предпочтительно вращается со скоростью 1-20 об./мин, и поверхность соплового основания 40 полируется до тех пор, пока шероховатость Ra поверхности соплового основания 40 не станет равной 0,1 мкм или менее.

[0045] Шероховатость Ra выпускной поверхности соплового основания 40 можно получать, например, как указано ниже. Шероховатость Ra поверхности можно измерять с применением устройства типа щупа Dektak-150 (производства фирмы ULVAC Co.) для измерения формы поверхности, например, согласно японскому промышленному стандарту JIS 0601.

[0046] Шероховатость Ra поверхности можно регулировать, например, путем изменения прикладываемого давления, когда полиуретановая полирующая подушка прижимается к поверхности соплового основания 40; скорости вращения (об./мин: число оборотов в минуту), когда полирующая полиуретановая подушка вращается; потока полирующего раствора и времени полирования.

Стадия предварительной обработки

[0047] Стадия предварительной обработки представляет собой обработку соплового основания 40, поверхность которого была отполирована. На стадии предварительной обработки осуществляют ультразвуковую очистку. Можно осуществлять другой способ очистки, отличающийся от ультразвуковой очистки, например, мокрую очистку, такую как щеточная очистка, очистка с помощью струй жидкости (очистка с помощью струй жидкости под высоким давлением, ультразвуковая очистка с помощью струй жидкости), очистка в щелочном растворе (очистка проточной водой, струйная очистка, очистка путем барботажа), и очистку паром.

[0048] Сопловое основание 40 после полирования подвергают ультразвуковой очистке с органическим растворителем во влажной среде, чтобы не пересушить полированную поверхность. Предпочтительно во избежание пересушивания влажная среда имеет относительную влажность 50% или более.

[0049] Примеры органического растворителя включают в себя спирт, такой как ацетон, этанол и изопропанол, и гидрофторэфир, такой как продукт Novec (производства фирмы Sumitomo 3M Co.), Vertrel, (производства фирмы DuPont Co.), и Galden (производства фирмы Solvay Solexis Co.).

Стадия формирования отталкивающей жидкости пленки

[0050] Далее описывается стадия формирования отталкивающей жидкости пленки 42.

[0051] Сначала готовят жидкость для окунания, содержащую PFPE, для формирования отталкивающей жидкости пленки 42.

[0052] После предварительной обработки поверхность соплового основания 40, а именно, поверхность выпуска капель подвергают плазменной обработке. Также можно применять другой способ, отличающийся от плазменной обработки, например, осуществлять сухую очистку, такую как вакуумная очистка (ионная очистка), и очистку при атмосферном давлении (УФ-озоновая очистка, очистка поверхности сухим льдом, лазерная очистка).

[0053] Затем жидкость для окунания, которая была приготовлена, наносят на сопловое основание 40 согласно способу окунания. Затем сопловое основание 40 выдерживают при комнатной температуре (около 25°C), сопловое основание 40 нагревают и подвергают ультразвуковой очистке, чтобы удалить излишек простого перфторполиэфира. Предпочтительно во время осуществления ультразвуковой очистки удалять излишек PFPE и регулировать толщину отталкивающей жидкости пленки 42, доводя ее до уровня мономолекулярного слоя.

[0054] В качестве жидкости для окунания, которая формирует отталкивающую жидкости пленку 42, можно применять производное простого перфторполиэфира, разбавленное фторсодержащим растворителем, обеспечивая при этом 1 масс.% или менее. Предпочтительно производное простого перфторполиэфира содержит полярную группу на конце молекулы. В данном документе примеры такой полярной группы включают в себя -OH, C=O, -COOH, -NH₂, -NO₂, -NH₃⁺ и -CN.

[0055] Примеры фторсодержащего растворителя включают в себя простой гидрофторэфир, такой как продукт Novec (производства фирмы Sumitomo 3M Co.), продукт Vertrel, (производства фирмы DuPont Co.) и продукт Galden (производства фирмы Solvay Solexis Co.)

[0056] Кроме того, выпускную поверхность соплового основания 40 подвергают кислородно-плазменной обработке.

[0057] Согласно вышеупомянутому способу формирования отталкивающей жидкости пленки 42 сопловое основание 40 окунают в жидкость для окунания и поднимают. Затем сопловое основание 40 подвергают сушке на воздухе в окружающей среде при комнатной температуре и нагревают сопловое основание 40 для фиксации отталкивающей жидкости пленки 42. Однако температуру нагревания и продолжительность нагревания можно менять в зависимости от цели.

[0058] Кроме того, можно удалять избыточное количество простого перфторполиэфира, нанесенное на выпускную поверхность соплового основания 40, путем проведения ультразвуковой очистки во фторсодержащем растворителе.

Стадия дополнительной обработки

[0059] Далее описывается стадия дополнительной обработки. Для того чтобы защитить поверхность отталкивающей жидкости пленки 42, выпускную поверхность покрывают многослойным материалом (ламинированный материал), и подвергают плазменной обработке обратную поверхность соплового основания 40, а именно, сторону, противоположную выпускной поверхности.

[0060] В сопловое пластине 1, полученной, как упомянуто выше, отталкивающий жидкости материал, прикрепившийся к поверхности 40b жидкостной камеры и внутренней стенке 41a сопла, удаляется, когда сопловая пластина 1 подвергается воздействию кислородной плазмы для металлизации обратной стороны, при этом поверхность сопел защищена.

[0061] Даже если отталкивающий жидкости материал, прикрепившийся к внутренней стенке 41a сопла, при этом удаляется, отталкивающие жидкости группы 42a с течением времени оккупируют внутреннюю стенку 41a сопла и сцепляются с ней благодаря текучести отталкивающего жидкости материала, как упомянуто выше.

Стадия после дополнительной обработки

[0062] Стадию после дополнительной обработки осуществляют при необходимости. Стадия после дополнительной обработки заключается в скреплении сопловой пластины 1 с элементом, который представляет собой жидкостную камеру, и усилении прочности скрепления с использованием нагревания.

[0063] Когда на стадии после дополнительной обработки осуществляют скрепление, сопловую пластину 1, полученную на вышеупомянутой стадии дополнительной обработки, скрепляют с канальной пластиной, например, с применением эпоксидного клея холодного отверждения. Предпочтительно скрепление осуществляют с использованием нагревания и прессования для того, чтобы сохранить склеенное состояние на длительный срок.

[0064] Примеры клея, подходящего для применения, включают в себя эпоксидный клей холодного отверждения.

[0065] Далее со ссылкой на фиг. 6-8 описывается головка выпуска жидкости согласно настоящему изобретению. На фиг. 6 приведен вид в перспективе головки выпуска жидкости. На фиг. 7 проиллюстрирован вид в разрезе, полученном вдоль линии A-A, указанной на фиг. 6, чтобы показать направление (продольное направление жидкостной камеры), ортогональное направлению размещения ряда сопел. На фиг. 8 проиллюстрирован вид в разрезе, полученном вдоль линии B-B, указанной на фиг. 6, чтобы показать направление размещения ряда сопел (поперечное направление жидкостной камеры).

[0066] Головка выпуска жидкости включает в себя сопловую пластину 1, канальную пластину 2 и диафрагменную пластину 3, которая выполняет функцию элемента стенки ламинированного и присоединенного типа. Головка выпуска жидкости дополнительно включает в себя пьезоэлектрический преобразователь 11, который смещает диафрагменную пластину 3, и деталь 20 каркаса, которая выполняет функцию элемента общего канала.

[0067] Сопловая пластина 1, канальная пластина 2 и диафрагменная пластина 3 образуют отдельный канал 5, сообщающийся с соплом 4, через которое осуществляется выпуск капель. Начиная от сопла 4, расположенного дальше по ходу, отдельный канал 5 включает в себя отдельную жидкостную камеру 6, сообщающуюся с соплом 4, расположенным дальше по ходу; часть 7, стойкую к воздействию текучей среды, которая подает жидкость в отдельную жидкостную камеру 6; и камеру 8 для вводимой жидкости, сообщающуюся с частью 7, стойкой к воздействию текучей среды.

[0068] Жидкость из общей жидкостной камеры 10, которая выполняет функцию общего канала детали 20 каркаса, вводится в отдельный канал 5 посредством детали 9 для впуска (впускное отверстие), сформированной в диафрагменной пластине 3. Жидкость направляется в отдельную жидкостную камеру 6 через камеру 8 для вводимой жидкости и через часть 7, стойкую к воздействию текучей среды. Кроме того, на детали 9 для впуска может быть расположен фильтр.

[0069] В настоящем документе предполагается, что сопловая пластина 1 представляет собой вышеупомянутую сопловую пластину согласно вариантам осуществления настоящего изобретения с отталкивающей жидкости пленкой на ее поверхности выпуска капель.

[0070] Канальную пластину 2 получают путем травления подложки SUS. Канальная пластина 2 выполняет функцию проходного участка, который формирует отдельный канал 5, включающий в себя такие его части, как отдельная жидкостная камера 6, часть 7, стойкая к воздействию текучей среды, и камера 8 для введения жидкости.

[0071] Диафрагменная пластина 3 представляет собой элемент стенки, который образует стенку отдельной жидкостной камеры 6 канальной пластины 2. Диафрагменная пластина 3 имеет трехслойную структуру, в которой первый слой расположен на канальной пластине 2 и образует область 30 (диафрагму), деформируемую под действием колебаний, на участке отдельной жидкостной камеры 6.

[0072] Диафрагменную пластину 3 образуют из никелевой (Ni) металлической пластины и производят с помощью способа электроформовки. Диафрагменная пластина 3 этим не ограничивается, и может применяться пластина из другого металла, пластина из смолы или ламинированная пластина, содержащая слой смолы слой и слой металла.

[0073] Относительно диафрагменной пластины 3 пьезоэлектрический преобразователь 11 расположен со стороны, противоположной отдельной жидкостной камере 6. Пьезоэлектрический преобразователь 11 включает в себя электрохимический преобразователь в качестве приводного блока (привод, блок генерации давления), который деформирует диафрагму 30 диафрагменной пластины 3.

[0074] Пьезоэлектрический преобразователь 11 включает в себя опорный элемент 13 и пьезоэлектрический элемент 12, содержащий множество слоев, соединенных в нем с применением клея. Пьезоэлектрический элемент 12 подвергают шлицевой обработке с применением половинного разрезания таким образом, чтобы образовалось заданное число пьезоэлектрических столбиков 12A и 12B с заданными интервалами, при этом один пьезоэлектрический элемент 12 имеет гребневидную форму.

[0075] Несмотря на то, что пьезоэлектрические столбики 12A и 12B пьезоэлектрического элемента 12 имеют одинаковую конфигурацию, пьезоэлектрические столбики 12A и 12B различаются тем, что те пьезоэлектрические столбики, к которым прикладывается управляющий колебательный сигнал возбуждения для управления ими, упоминаются как управляемые пьезоэлектрические столбики (управляемые столбики) 12A, а те пьезоэлектрические столбики, к которым не прикладывается управляющий колебательный сигнал возбуждения, и которые применяются просто в качестве опорных частей, упоминаются как неуправляемые пьезоэлектрические столбики (неуправляемые столбики) 12B.

[0076] Управляемый столбик 12A соединен с выпуклой частью 30a, которая выполняет функцию изолированной утолщенной части, образованной на диафрагме 30 диафрагменной пластины 3. Кроме того, неуправляемый столбик 12B соединен с выпуклой частью 30b, которая выполняет функцию утолщенной части диафрагменной пластины 3.

[0077] Альтернативно пьезоэлектрический элемент 12 содержит пьезоэлектрический слой и внутренний электрод ламинированного типа. Внутренние электроды тянутся до торцевых поверхностей, где расположены наружные электроды. FPC 15, которая выполняет функцию гибкой монтажной платы и обладает гибкостью, обеспечивая при этом управляющий сигнал, соединяется с наружными электродами пьезоэлектрических столбиков 12A.

[0078] Деталь 20 каркаса формуют с применением эпоксидной смолы или полифениленсульфида, который представляет собой термопластичную смолу, с использованием, например, инжекционного формования. Деталь 20 каркаса образует общую жидкостную камеру 10, в которую жидкость направляется из резервуара головки или картриджа с жидкостью (не показан).

[0079] В сконфигурированной таким образом головке выпуска жидкости, если напряжение, приложенное к пьезоэлектрическому столбику 12A, падает по сравнению с опорным напряжением, пьезоэлектрический столбик 12A сжимается, и диафрагма 30 диафрагменной пластины 3 поднимается, при этом емкость (объем) отдельной жидкостной камеры 6 увеличивается таким образом, что жидкость втекает в отдельную жидкостную камеру 6.

[0080] Затем напряжение, приложенное к пьезоэлектрическому столбику 12A, возрастает, побуждая пьезоэлектрический столбик 12A расширяться в направлении его ламинирования, и диафрагма 30 диафрагменной пластины 3 деформируется в направлении сопла 4, вынуждая емкость (объем) отдельной жидкостной камеры 6 уменьшаться таким образом, что жидкость в отдельной жидкостной камере 6 подвергается повышению давления, и капля жидкости выпускается (впрыскивается) из сопла 4.

[0081] Когда напряжение, приложенное к пьезоэлектрическому столбику 12A, возвращается к опорному напряжению, диафрагма 30 диафрагменной пластины 3 возвращается в основное положение и отдельная жидкостная камера 6 расширяется, создавая при этом отрицательное давление, при этом отдельная жидкостная камера 6 пополняется жидкостью из общей жидкостной камеры 10. После того, как колебание поверхности мениска в сопле 4 затухает, и положение мениска стабилизируется, устройство (способ) переходит к операции выпуска следующей капли.

[0082] Кроме того, способ управления головкой выпуска жидкости не ограничивается вышеупомянутым примером (впрыскивание по типу втягивания-выталкивания). Можно осуществлять впрыскивание по типу втягивания или впрыскивание по типу выталкивания с помощью регулирования применяемого управляющего колебательного сигнала.

[0083] Таким образом, поскольку головка выпуска жидкости включает в себя сопловую пластину согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, головка выпуска жидкости может осуществлять стабильный выпуск капель с уменьшенным разбросом характеристик, отвечающих за выпуск капель.

[0084] Далее описываются чернила в качестве примера жидкости, выпускаемой головкой выпуска жидкости согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.

[0085] Компоненты чернил включают в себя окрашивающее вещество, увлажняющее средство, водорастворимый органический растворитель, поверхностно-активное вещество, другие добавки (такие как регулятор pH, антисептическое средство, защищающее от плесени, антикоррозионная добавка, водорастворимый поглотитель ультрафиолетовых лучей, водорастворимый поглотитель инфракрасных лучей) и, например, смолу.

Окрашивающее вещество

[0086] В качестве окрашивающего вещества можно применять известные пигменты и красители в случае необходимости. Например, можно применять неорганические пигменты и органические пигменты.

[0087] Примеры неорганических пигментов включают в себя оксид титана, оксид железа, карбонат кальция, сульфат бария, гидроксид алюминия, баритовый крон, красный кадмиевый пигмент, желтый крон и сажевый пигмент, получаемые известным способом, таким как контактный способ, способ обжига в печи или термический способ.

[0088] Примеры органических пигментов включают в себя азопигменты (в том числе азолаки, нерастворимые азопигменты, конденсированные азопигменты и хелатные азопигменты), полициклические пигменты (такие как фталоцианиновые пигменты, периленовые пигменты, периноновые пигменты, антрахиноновые пигменты, хинакридоновые пигменты, диоксазиновые пигменты, индиговые пигменты, тиоиндиговые пигменты, изоиндолиноновые пигменты и хинофталоновые пигменты), хелаты красителей (такие как хелаты основных красителей и хелаты кислотных красителей), нитропигменты, нитрозопигменты и анилиновый черный краситель.

[0089] В частности, из вышеупомянутых пигментов предпочтительно применяют пигменты, обладающие сродством к растворителю.

[0090] В добавление к вышеупомянутым примерам можно применять самодиспергирующиеся пигменты, в которых на поверхность пигмента (такого как сажевый пигмент), подлежащего диспергированию в воде, добавлены функциональные группы, такие как сульфоновые группы или карбоксильные группы. Кроме того, пигменты могут содержаться в микрокапсулах, подлежащих диспергированию в воде.

[0091] Предпочтительно количество пигментов, добавляемых в чернила в качестве окрашивающего материала, составляет 0,5-25 масс.%, и более предпочтительно 2-15масс.%.

Водорастворимый органический растворитель

[0092] Примеры водорастворимого органического растворителя включают в себя многоатомный спирт, такой как этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль, 1,5-пентандиол, 1,6-гександиол, глицерин, 1,2,6-гексантриол, 1,2,4-бутантриол, 1,2,3-бутантриол и 3-метилпентан-1,3,5-триол; простой алкиловый эфир многоатомного спирта, такой как простой моноэтиловый эфир этиленгликоля, простой монобутиловый эфир этиленгликоля, простой монометиловый эфир диэтиленгликоля, простой моноэтиловый эфир диэтиленгликоля, простой монобутиловый эфир диэтиленгликоля, простой монометиловый эфир тетраэтиленгликоля и простой монометиловый эфир пропиленгликоля; простой ариловый эфир многоатомного спирта, такой как простой монофениловый эфир этиленгликоля и простой монобензиловый эфир этиленгликоля; азотсодержащие гетероциклические соединения, такие как N-метил-2-пирролидон, N-гидроксиэтил-2-пирролидон, 2-пирролидон, 1,3-диметилимидазолидинон и ε-капролактам; амиды, такие как формамид, N-метилформамид и N,N-диметилформамид; амины, такие как моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, моноэтиламин, диэтиламин и триэтиламин; серосодержащие соединения, такие как диметилсульфоксид, сульфолан и тиодиэтанол; пропиленкарбонат; этиленкарбонат; и γ-бутиролактон.

Поверхностно-активное вещество

[0093] При необходимости добавляют поверхностно-активное вещество, чтобы повысить эффективность очистки, стабильность смеси подаваемой жидкости, функционирующей в качестве жидкого очистителя, и эффективности дозаправки, например, после очистки.

[0094] Примеры поверхностно-активного вещества включают в себя фторсодержащие поверхностно-активные вещества, анионные поверхностно-активные вещества, катионные поверхностно-активные вещества, неионогенные поверхностно-активные вещества и амфотерные поверхностно-активные вещества.

[0095] Примеры фторсодержащих поверхностно-активных веществ включают в себя перфторалкилсульфонат, перфторалкилкарбоксилат, сложный перфторалкилфосфатный эфир, аддукты перфторалкилэтиленоксидов, перфторалкилбетаин, соединения на основе перфторалкиламиноксидов, полимеры простых эфиров полиоксиалкилена, содержащие простую перфторалкилэфирную группу в боковой цепи, соли их сернокислых сложных эфиров и сложный полимерный фторалифатический эфир.

[0096] Примеры фторсодержащих поверхностно-активных веществ, которые имеются в продаже, включают в себя продукты торговой марки Surflon S-111, S-112, S-113, S121, S131, S132, S-141, S-145 (производства фирмы ASAHI GLASS Co.).

[0097] Примеры анионных поверхностно-активных веществ включают в себя алкиларилнафталинсульфонат или алкилнафталинсульфонат, алкилфосфат, алкилсульфат, алкилсульфонат, простой алкилэфирсульфат, алкилсульфосукцинат, сложный алкилэфирсульфат, алкилбензолсульфонат, дисульфонат простого алкилдифенилового эфира, простой алкиларилэфирфосфат, простой алкиларилэфирсульфат, сульфат сложного эфира простого алкиларилэфира, олефинсульфонат, алканолефинсульфонат, фосфат простого полиоксиэтиленалкилэфира, соль сложного эфира простого полиоксиэтиленалкилэфира и серной кислоты, простой эфиркарбоксилат, сульфосукцинат, сложный эфир α-сульфоалициклической кислоты, соль алифатической кислоты, продукты конденсации высшей алифатической кислоты и аминокислоты, и нафтенат.

[0098] Примеры катионных поверхностно-активных веществ включают в себя алкиламиновую соль, диалкиламиновую соль, соль алифатического амина, соль бензалкония, соль четвертичного аммония, соль алкилпиридиния, соль имидазолиния, соль сульфония и соль фосфония.

[0099] Примеры неионогенных поверхностно-активных веществ включают в себя простой алкиловый эфир полиоксиэтилена, простой алкилаллиловый эфир полиоксиэтилена, простой алкилфениловый эфир полиоксиэтилена, сложный полиоксиэтиленгликолевый эфир, полиоксиэтиленамид жирной кислоты, сложный эфир полиоксиэтилена и жирной кислоты, полиоксиэтилен-полиоксипропиленгликоль, сложный эфир глицерина, сложный эфир сорбитана, сложный эфир сахарозы, полиоксиэтиленовый эфир сложного эфира глицерина, полиоксиэтиленовый эфир сложного эфира сорбитана, полиоксиэтиленовый эфир сложного эфира сорбита, алканоламид жирной кислоты, аминоксид, полиоксиэтиленалкиламин, сложный эфир глицерина и жирной кислоты, сложный эфир сорбитана и жирной кислоты, сложный эфир полиоксиэтиленсорбитана и жирной кислоты, сложный эфир полиоксиэтиленсорбита и жирной кислоты и алкил(поли)гликозид.

[0100] Примеры амфотерных поверхностно-активных веществ включают в себя производные имидазолина, такие как бетаин имидазолиния, диметилалкиллаурилбетаин, алкилглицин и алкилди(аминоэтил)глицин.

Другие добавки

[0101] Другие добавки включают в себя, например, регуляторы pH и антисептические средства, защищающие от плесени.

[0102] Примеры регуляторов pH включают в себя гидроксиды щелочных металлов, такие как гидроксид лития, гидроксид натрия и гидроксид калия; карбонаты щелочных металлов, такие как карбонат лития, карбонат натрия и карбонат калия; амины, такие как гидроксид четвертичного аммония, диэтаноламин и триэтаноламин; гидроксид аммония; и гидроксид четвертичного фосфония.

[0103] Примеры антисептических средств, защищающих от плесени, включают в себя 1,2-бензизотиазолин-3-он, бензоат натрия, дегидроацетат натрия, сорбат натрия, пентахлорфенолят натрия и 2-пиридинтиол-1-оксид натрия.

Смола

[0104] Смолу добавляют при необходимости для того, чтобы улучшить фиксацию изображения, качество изображения и качество диспергирования пигмента. Примеры смолы включают в себя следующие гидрофильные полимеры. Природные гидрофильные полимеры включают в себя полимеры растительного происхождения, такие как гуммиарабик, трагантовая камедь, гуаровая камедь, камедь карайи, смола плодоворожкового дерева, арабиногалактан, пектин и крахмал семян айвы; полимеры из морских водорослей, такие как альгиновая кислота, каррагенан и агар; полимеры животного происхождения, такие как желатин, казеин, альбумин и коллаген; биополимеры, такие как ксантановая камедь и декстран. Полусинтетические гидрофильные полимеры включают в себя полимеры целлюлозы, такие как метилцеллюлоза, этилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза и карбоксиметилцеллюлоза; полимеры крахмала, такие как натриевая соль крахмалгликолята и натриевая соль сложного эфира крахмала и фосфорной кислоты; и полимеры из морских водорослей, такие как альгинат натрия и сложный эфир пропиленгликоля и альгиновой кислоты. Чисто синтетические гидрофильные полимеры включают в себя полиакриловую кислоту, полиметакриловую кислоту, сополимер акриловой кислоты-акрилонитрила, сополимер винилацетата-сложного эфира акриловой кислоты, сополимер акриловой кислоты-сложного алкилового эфира акриловой кислоты, сополимер стирола-акриловой кислоты, сополимер стирола-метакриловой кислоты, сополимер стирола-акриловой кислоты-сложного алкилового эфира акриловой кислоты, сополимер стирола-метакриловой кислоты- сложного алкилового эфира акриловой кислоты, сополимер стирола-α-метилстирола-акриловой кислоты, сополимер сложного алкилового эфира акриловой кислоты, сополимер стирола-малеиновой кислоты, сополимер винилнафталина-малеиновой кислоты, сополимер винилацетата-этилена, сополимер винилацетата-жирной кислоты-винилэтилена, сополимер винилацетата-сложного эфира малеиновой кислоты, сополимер винилацетата-кротоновой кислоты, сополимер винилацетата-акриловой кислоты и их соли. Добавляемое при необходимости количество смолы такого типа определяют с учетом ее эксплуатационной надежности.

[0105] Кроме того, в последнее время вместо смолы, которая подлежит растворению в растворителе, во многих случаях получают так называемую смоляную эмульсию, в которой тонкодисперсные частицы диспергированы в растворителе. В смоляной эмульсии тонкодисперсные частицы смолы диспергированы в растворителе в виде непрерывной фазы. В смоляную эмульсию при необходимости можно включать диспергатор, такой как поверхностно-активное вещество.

[0106] Содержание тонкодисперсных частиц смолы в виде компонентов диспергированной фазы (содержание тонкодисперсных частиц смолы в смоляной эмульсии) обычно находится в диапазоне 10-70 масс.%. Средний размер тонкодисперсных частиц смолы предпочтительно составляет 10-1000 нм с учетом применяемого устройства для струйной печати, и более предпочтительно находится в диапазоне 20-300 нм. Однако средний размер тонкодисперсных частиц смолы специально не ограничивается.

[0107] Примеры компонентов в виде тонкодисперсных частиц смолы в диспергированной фазе включают в себя акриловую смолу, (поли)винилацетатную смолу, стирольную смолу, бутадиеновую смолу, бутадиенстирольную смолу, винилхлоридную смолу, стирол-акриловую смолу и силикон-акриловую смолу. Несмотря на то, что силикон-акриловая смола является особенно эффективной, тип смолы для тонкодисперсных частиц специально не ограничивается. Компоненты в виде тонкодисперсных частиц смолы предназначены для обеспечения эксплуатационной надежности в случае применения известной смолы. Можно применять имеющуюся в продаже смоляную эмульсию.

[0108] Содержание тонкодисперсных частицы смолы в чернилах обычно составляет 0,1-50 масс.%, предпочтительно 0,5-20 масс.%, более предпочтительно 1-10 масс.%. Однако содержание тонкодисперсных частиц смолы в чернилах специально не ограничивается.

Статическое поверхностное натяжение

[0109] Чернила, применяемые в вариантах осуществления настоящего изобретения, предпочтительно включают в себя вышеупомянутое фторсодержащее поверхностно-активное вещество и имеют статическое поверхностное натяжение 30×10^-2 Н/м или менее. Когда получают чернила со статическим поверхностным натяжением 30×10^-2 Н/м или менее, можно корректировать статическое поверхностное натяжение с помощью количества смачивателя, такого как 2-этил-1,3-гександиол, и добавляемого количества фторсодержащего поверхностно-активного вещества. Если статическое поверхностное натяжение составляет 30×10^-2 Н/м или менее, можно улучшать проницаемость чернил в среду для печати и получать высококачественное изображение.

[0110] Значение поверхностного натяжения можно получать, например, с применением метода Зисмана. Согласно упомянутому методу жидкость с известным поверхностным натяжением капают на отталкивающую жидкости пленку 42, измеряют краевой угол θ смачивания и наносят значения поверхностного натяжения жидкости на ось x, а на ось y наносят значение cosθ, получая при этом прямую линию с наклоном в правую сторону (называемую графиком Зисмана). На основании прямой линии можно рассчитать поверхностное натяжение, принимая при этом поверхностное натяжение при y=1 (θ=0°) за критическое поверхностное натяжение γc.

[0111] Также можно получать значение критического поверхностного натяжения с применением других способов, отличающихся от вышеупомянутого способа, например, с применением метода Фоукса, метода Оунса и Уэндта или метода ван Осса.

[0112] Далее будут описаны конкретные примеры настоящего изобретения и пример для сравнения.

Примеры 1-3, пример 1 для сравнения

[0113] Подвергали полированию поверхность выпускной поверхности соплового основания 40 из нержавеющей стали, где образованы сопловые отверстия 41 с диаметром 25 мкм.

[0114] Полирование осуществляли с применением сверхточной полировальной установки колебательного типа для односторонней обработки (установка для ХМП-полирования производства фирмы EBARA Co.), в которой полиуретановая полирующая подушка прижимается под давлением полирования 10 кПа. При проведении полирования полировальную суспензию POLIPLA103 (производства фирмы FUJIMI Co.), которая представляет собой жидкость, в которой полирующий порошок оксида алюминия диспергирован и разбавлен в 4 раза чистой водой (объемное отношение, POLIPLA103:чистая вода=1:3), наносили на подлежащую полированию часть, при этом сопловая пластина из нержавеющей стали вращалась со скоростью вращения 50 об./мин.

[0115] В таком случае поверхность выпускной поверхности полировали до тех пор, пока не подтверждалось, что шероховатость Ra выпускной поверхности стала равной 0,1 мкм или менее. Шероховатость Ra поверхности измеряли с применением устройства Dektak-150 (производства фирмы ULVAC Co.) типа щупа для измерения формы поверхности согласно японскому промышленному стандарту JIS 0601.

[0116] Длину прямой части 43 с сопловым отверстием 41 регулировали путем корректировки времени полирования и давления. В таблице 1 показано время полирования и давление.

Таблица 1

Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 1 для сравнения Время полирования (минуты) 3 6 10 20 Давление
(вес в кг) 10 5 10 5 Длина (L) прямой части (мкм) 8,00 8,00 3,00 3,00

[0117] Затем выпускную поверхность соплового основания 40 из нержавеющей стали подвергали кислородно-плазменной обработке с применением устройства PDC-510 для плазменного полирования производства фирмы Yamato Scientific Co. мощностью 500 Вт и 0,0012 г/с в течение одной минуты.

[0118] Затем в качестве простого перфторполиэфира применяли Fluoro Surf FG5020 (производства фирмы FLUORO TECHNOLOGY Co.) и разбавляли фторсодержащим растворителем (Novec HFE7100 производства фирмы Sumitomo 3M Co.), добиваясь при этом содержания 0,2 масс.%. Полученный раствор наносили на выпускную поверхность соплового основания 40 в качестве жидкости для окунания.

[0119] В данной заявке сопловое основание 40 окунали в раствор и извлекали обратно со скоростью извлечения 3 мм/с.

[0120] Как показано в таблице 2, в примерах 1-3 и примере 1 для сравнения формировали отталкивающие жидкости пленки 42 из простого перфторполиэфира, обладающие разными свойствами, путем изменения времени плазменного полирования и скорости извлечения.

Таблица 2

Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 1 для сравнения Температура нагревания (°С) 120 120 120 120 Время плазменного полирования
(минуты) 0,5 0,1 1 0,2 Скорость
извлечения (мм/с) 1 5 7 10 Х (мкм) 0,40 6,00 0,40 6,00

[0121] Толщина отталкивающей жидкости пленки 42 составляла 12 нм.

[0122] После формирования пленки проводили ультразвуковую очистку в течение пяти минут с применением растворителя Novec HFE7100 (производства фирмы Sumitomo 3M Co.).

[0123] Поверхность сопел (выпускную поверхность) соплового основания 40, на которой была сформирована отталкивающая жидкости пленка 42, при этом защищали с помощью ICROS TAPE (Mitsui Chemicals Co.). Затем сопловое основание 40 подвергали кислородно-плазменной обработке (0,0012 г/с в течение одной минуты) с применением устройства для плазменного полирования PDC-510 (производства фирмы Yamato Scientific Co.) для металлизации обратной стороны, удаляя при этом отталкивающую жидкости пленку 42, прикрепившуюся к поверхности жидкостной камеры и внутренней стенке 41a сопла соплового отверстия 41.

[0124] Затем сопловое основание 40 и канальную пластину 2 нагревали при 70°C в течение пяти часов, прижимая их друг к другу, для скрепления с помощью эпоксидного клея холодного отверждения. Применяемый здесь эпоксидный клей холодного отверждения представлял собой клей серии AE-901 (производства фирмы Ajinomoto Fine-Techno Co.), который не отверждается при комнатной температуре, но начинает отверждаться при 60-100°C.

[0125] Расстояние X (мкм) от поверхности (выпускной поверхности) сопловой пластины 1 до мениска чистой воды на внутренней стенке 41a сопла регулировали с помощью времени плазменного полирования и скорости извлечения из жидкости для окунания. Время обработки, скорость извлечения и расстояние X (мкм) приведены в таблице 2.

[0126] В соответствии с вышеупомянутым способом были приготовлены сопловой пластины 1 по примерам 1-3 и примеру 1 для сравнения 1.

[0127] В таблице 3 показаны результаты определения того, удовлетворяли или нет сопловой пластины 1 по примерам 1-3 и примеру 1 для сравнения вышеупомянутой формуле (1), и величины каждой части в формуле (1). На фиг. 9 показана зависимость между формой соплового отверстия и положением мениска чистой воды в сопловых пластинах 1 по примерам 1-3 и примеру 1 для сравнения.

Таблица 3

Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 1 для сравнения α(°) 10,00 10,00 10,00 10,00 L (мкм) 8,00 8,00 3,00 3,00 D (мкм) 20,00 20,00 20,00 20,00 Х (мкм) 0,40 6,00 0,40 6,00 cos 0,98 0,98 0,98 0,98 tan 0,18 0,18 0,18 0,18 L^.cos α-(D^.tan α)/2 6,12 6,12 1,19 1,19 X^.cos α 0,39 5,91 0,39 5,91 удовлетворяет или нет формуле (1) ○ ○ ○ x

[0128] Измеряли положения менисков и степени нелинейности выпуска сопловой пластины 1, полученные в примерах 1-3 и примере 1 для сравнения 1.

Измерение положения мениска

[0129] На фиг. 10 проиллюстрирован способ определения положения мениска чистой воды. На фиг. 10(a) приведена схема, показывающая измерение в целом. На фиг. 10-(b) приведен увеличенный вид участка E, показанного на фиг. 10-(a). На фиг. 10-(c) приведен увеличенный вид участка F, показанного на фиг. 10-(b).

[0130] Чистую воду капали на предметное стекло с помощью пипетки, и помещали на предметное стекло сопловую пластину 1 таким образом, чтобы чистая вода вступала в соприкосновение с поверхностью жидкостной камеры. Когда чистая вода вступает в соприкосновение с поверхностью жидкостной камеры сопловой пластины 1, поверхность жидкостной камеры, включающей в себя канал соплового отверстия 41, мениск чистой воды остается в прямой части 43 соплового отверстия 41. Положение поверхности воды, поднимающейся в сопловое отверстие 41 благодаря капиллярным силам, наблюдали с применением лазерного микроскопа, и в качестве положения мениска чистой воды определяли расстояние от поверхности отталкивающей жидкости пленки 42 сопловой пластины 1 до положения поверхности воды.

Измерение степени нелинейности выпуска капли

[0131] Измерение степени нелинейности выпуска капли было возможно с применением устройства, которое определяет места нанесения чернил, выпущенных из печатающей головки, и устройства, с помощью которого наблюдают направления выпуска капли чернил. Измерение осуществляли с применением, например, устройства JetScope (производства фирмы MICROJET Co.). Оценочное испытание проводили путем печати шахматного узора с помощью сопла струйного принтера RICOH GX-3000 производства фирмы RICOH Co. Разницу между нужным положением выпуска и фактическим положением выпуска принимали за степень нелинейности выпуска (мкм).

[0132] Композиции чернил, применявшиеся для проведения оценки, были следующими.

[0133] Композицию, приготовленную, как указано ниже, перемешивали и растворяли при 60°C, выдерживали при комнатной температуре для охлаждения, затем доводили значение pH до 9-10 с помощью 10%-ного раствора гидроксида лития и фильтровали через фильтр 0,22 мкм, получая при этом чернила 1. Статическое поверхностное натяжение чернил 1 составляло 30×10^-3 Н/м.

Приготовление чернил 1

Краситель прямой черный

C.I. Direct Black 168-3 масс.%

2-пирролидон - 3 масс.%

Диэтиленгликоль - 4 масс.%

Глицерин - 1 масс.%

Поверхностно-активное вещество

карбоксилат простого алкилового

эфира ECTD-3NEX (поверхностно-

активное вещество производства фирмы

NIHON SURFACTANT KOGYO. K.K.) - 0,1 масс.%

Nonipol 400 (поверхностно-

активное вещество производства

фирмы Sanyo chemical industries Ltd.) - 0,5 масс.%

San-ai bac P-100 (антисептическое

средство, защищающее от плесени,

производства фирмы SAN-AI OIL Co.) - 0,4 масс.%

Вода ионообменной очистки - остальное

[0134] В таблице 4 показан результат измерений.

Таблица 4

Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 1 для сравнения Положение мениска (мкм) 0,4 6 0,4 6 Степень нелинейности при выпуске капли из прямой части (σ, мкм) 10,1 8,7 9,3 26,3

[0135] Из полученного результата ясно, что в примере 1 для сравнения, который не удовлетворяет формуле (1), имеется значительное непостоянство направлений выпуска по сравнению с примерами 1-3, которые удовлетворяли формуле (1).

[0136] Как показано в таблице 4, в примерах 1-3, которые удовлетворяли формуле (1), мениск всегда способен оставаться "в пределах прямой части 43 соплового отверстия 41". В противоположность этому в примере 1 для сравнения, который не удовлетворял формуле (1), мениск располагался по другую сторону от "прямой части 43 соплового отверстия 41" и "границы между прямой частью 43 и конусообразной частью 44". Соответственно, считается, что угол, образованный между мениском и поверхностью сопловой пластины 1, был нестабильным, и как результат, нестабильным был выпуск капли.

[0137] Далее описывается толщина отталкивающей жидкости пленки 42.

[0138] Когда толщина отталкивающей жидкости пленки 42, включающей в себя PFPE, увеличивается, увеличивается количество отталкивающего жидкости материала для формирования отталкивающей жидкости пленки 42, которое перетекает в сопловое отверстие 41. В противоположность этому, если толщина отталкивающей жидкости пленки 42, включающей в себя PFPE, уменьшается, отталкивающая жидкости пленка 42 будет изнашиваться при проведении очистки (головки) с применением средства для очистки, и эффективность отталкивающей жидкости пленки 42 будет утрачиваться до того, как будет проведено желательное число очисток.

[0139] Толщину отталкивающей жидкости пленки 42, включающей в себя PFPE, измеряли согласно FT-IR отражательно-адсорбционной инфракрасной спектроскопии (RAS).

[0140] Толщину пленки рассчитывали, исходя из того факта, что ширина пика на уровне базовой линии, который присутствует в полученном инфракрасном спектре поглощения в области около 1333 см^-1, и высота пика на кривой поглощения пропорциональны толщине пленки. Поскольку толщина отталкивающей жидкости пленки 42 увеличивается, высота пика в спектре IR-RAS показывает более высокое значение.

[0141] На фиг. 11 представлен график, показывающий результат построения, где на оси X указана высота пика в спектрах IR-RAS, и на оси Y указано положение мениска чистой воды.

[0142] Согласно полученному результату, положение мениска чистой воды стабильно повышается до тех пор, пока высота пика в спектрах IR-RAS не будет составлять 0,025, но по мере того как высота пика становится больше, в частности около 0,04, положение мениска чистой воды значительно снижается.

[0143] Соответственно, толщина отталкивающей жидкости пленки 42 предпочтительно соответствует высоте пика в спектре IR-RAS, равной 0,025 или менее.

[0144] В противоположность этому, если толщина отталкивающей жидкости пленки 42 ниже 45 Fatm% при XPS (рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия), способность отталкивать жидкости имеет тенденцию уменьшаться непосредственно при проведении очистки. Предполагается, что это происходит из-за того, что перфторполиэфир (PFPE) отталкивающей жидкости пленки 42 недостаточно покрывает сопловое основание 40.

[0145] Соответственно, толщина отталкивающей жидкости пленки 42 предпочтительно составляет 45 Fatm% или более при XPS-измерении.

[0146] Затем со ссылкой на фиг. 12A и 12B описывали шероховатость границы 41b между прямой частью 43 и конусообразной частью 44 сопла и непостоянство положения мениска среди множества сопел, образованных в сопловое пластине 1.

[0147] Длина L прямой части 43 применяемой здесь сопловой пластины 1 составляет 5 (мкм) в качестве желательного для нее значения (проектного значения). Измеряли длину L прямой части 43 фактических сопел, сравнивая ее с упомянутым желательным значением (проектным значением). На фиг. 12A представлен график, показывающий результат такого измерения, где на оси ординат указана длина прямой части 43, и на оси абсцисс указано число сопел (посчитанное число) одинаковой длины.

[0148] Таким образом, существует непостоянство фактической длины L по сравнению с желательным значением длины L прямой части 43 и непостоянство угла наклона (α°) прямой части 43.

[0149] Принимая во внимание вышесказанное, путем размещения мениска чистой воды в прямой части 43, когда чистая вода подается в сопло 4, можно определить диапазон положений менисков наружной поверхности чернил относительно допустимого диапазона непостоянства фактических длин L прямых частей 43 сопел по сравнению с желательным значением, как показано на фиг. 12B.

[0150] Соответственно положение мениска в соплах среди множества сопел 4, образованных в сопловое пластине 1, становится стабильным и разброс характеристик, отвечающих за выпуск капель, уменьшается.

[0151] Далее со ссылкой на фиг. 13a описывается второй вариант осуществления сопловой пластины 1 согласно настоящему изобретению. На фиг. 13 проиллюстрирован увеличенный вид в разрезе одного сопла в сопловое пластине 1 согласно второму варианту осуществления изобретения.

[0152] В сопловое пластине 1 согласно настоящему варианту осуществления изобретения основание 48 включает в себя сопловое основание 40 и пленку-подложку 49, сформированную, по меньшей мере, на поверхности 40a выпуска капель и внутренней стенке 41a сопла соплового основания 40.

[0153] Пленка-подложка 49 представляет собой пленку, которая увеличивает сцепляемость между отталкивающей жидкости пленкой 42 и сопловым основанием 40 (включенным в основание 48). Примеры пленки-подложки 49 включают в себя пленку из SiO₂, пленку из Ti и пленку, содержащую Hf, Ta или Zr.

[0154] В настоящем варианте осуществления изобретения сопловое отверстие 41 включает в себя прямую часть 43, которая представляет собой прямую часть отверстия, примыкающую к поверхности 40a выпуска капель и имеющую постоянный диаметр. Отталкивающие жидкости группы (в данном случае атомы фтора 42a), содержащиеся в отталкивающей жидкости пленке 42, сцепляются с внутренней стенкой 41a сопла, в том числе с прямой частью 43 соплового отверстия 41. Когда в сопло подается чистая вода, мениск чистой воды остается в прямой части 43 сопла.

[0155] Например, в настоящем варианте осуществления изобретения присутствие области, где статический краевой угол θ смачивания чистой воды составляет 90° или более, регулируется на внутренней стенке 41a сопла таким образом, чтобы такая область присутствовала только на участке 43a стенки прямой части 43 (цилиндрической части отверстия) и отсутствовала на других частях, отличающихся от прямой части 43.

[0156] В частности, область, где статический краевой угол θ смачивания чистой воды составляет 90° или более, присутствует на участке 43a стенки прямой части 43 сопла и отсутствует на участке, тянущемся от границы 41b прямой части 43 и конусообразной части 44 до участка 44a стенки конусообразной части 44 сопла.

[0157] Пример головки выпуска жидкости, которая включает в себя сопловую пластину 1 согласно настоящему варианту осуществления изобретения, является тем же, что и упомянутый выше.

[0158] Далее со ссылкой на фиг. 14-18 описывается третий вариант осуществления сопловой пластины 1 согласно настоящему изобретению. На фиг. 14 представлен вид сверху сопловой пластины 1 согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 15 проиллюстрирован увеличенный вид в разрезе, полученном вдоль линии C-C, указанной на фиг. 14. На фиг. 16 приведен вид сверху соплового основания 40 сопловой пластины 1. На фиг. 17 проиллюстрирован увеличенный вид в разрезе, полученном вдоль линии D-D, указанной на фиг. 16. На фиг. 18 приведен вид сверху, иллюстрирующий участок, где в сопловом основании 40 образуется углубление.

[0159] В настоящем варианте осуществления изобретения на поверхности 40a выпуска капель соплового основания 40 образовано множество вогнутостей 143 (далее упоминаемых как "углубления"). Хотя порядок размещения углублений 143 здесь упрощен, чтобы облегчить описание чертежей, многочисленные углубления 143 образованы и размещены около линии сопел, на которой расположено множество сопел 4.

[0160] Диаметр углубления 143 больше, чем диаметр соплового отверстия 41. Предпочтительно стенка углубления 143 имеет искривленную форму. Кроме того, углубления 143 образованы в области 40c, находящейся снаружи области 40b, около сопловых отверстий 41, как показано на фиг. 18. В частности, углубления 143 образованы в области, находящейся, по меньшей мере, на расстоянии 150 мкм от центра соплового отверстия 41. Кроме того, шероховатость Ra поверхности соплового основания 40 в случае образования углублений 143 составляет 0,1 мкм или менее.

[0161] Отталкивающую жидкости пленку 42 формируют путем нанесения отталкивающего жидкости материала, обладающего текучестью, на поверхность 40a выпуска капель соплового основания 40, причем отталкивающий жидкости материал представляет собой химическое соединение, молекулы которого имеют скелетную формулу простого перфторполиэфира (PFPE).

[0162] В таком случае отталкивающий жидкости материал, образующий отталкивающую жидкости пленку 42, благодаря своей текучести удерживается в углублении 143.

[0163] Другими словами, несмотря на то, что молекулы отталкивающей жидкости пленки 42 сцепляются с сопловым основанием 40 на поверхности раздела с сопловым основанием 40, в углублении 143 молекулы расположены иначе, чем на поверхности раздела с сопловым основанием 40 (на стороне поверхности отталкивающей жидкости пленки 42, а именно, между поверхностью отталкивающей жидкости пленки 42 и поверхностью раздела с сопловым основанием 40), и находятся в свободном состоянии. Кроме того, если сопловое основание 40 включает в себя пленку-подложку 49, "поверхность раздела с сопловым основанием 40" означает поверхность, граничащую с пленкой-подложкой 49.

[0164] Углубление 143 предпочтительно имеет диаметр 80-120 мкм и глубину, например, 2-4 мкм. Кроме того, внутренняя стенка углубления 143 предпочтительно имеет небольшой наклон.

[0165] В устройстве для выпускания жидкости, содержащем головку выпуска жидкости, включающую в себя сопловую пластину 1 согласно настоящему варианту осуществления изобретения, приспособление 422 для очистки (см. фиг. 19), включающее в себя эластичный элемент, осуществляет операцию очистки поверхности сопел (в данном случае поверхность отталкивающей жидкости пленки 42), как описано ниже, для того чтобы поддерживать и восстанавливать эффективность функционирования головки выпуска жидкости.

[0166] В том случае, когда приспособление 422 для очистки входит в углубление 143, отталкивающий жидкости материал отталкивающей жидкости пленки 42, обладающий текучестью и находящийся в углублении 143, соскабливается.

[0167] Соответственно, даже если отталкивающая жидкости пленка 42 вокруг сопел 4 становится тоньше или удаляется после операции очистки, отталкивающий жидкости материал, соскобленный из углубления 143, перемещается вокруг сопел 4, восстанавливая при этом отталкивающую жидкости пленку 42.

[0168] Соответственно можно предотвращать уменьшение способности отталкивать жидкость отталкивающей жидкости пленки 42 с течением времени, связанное с операцией очистки, и поддерживать способность отталкивать жидкость в течение продолжительного периода времени.

[0169] Пример головки выпуска жидкости, которая включает в себя сопловую пластину 1 согласно настоящему варианту осуществления изобретения, является тем же, который упомянут выше.

[0170] Далее со ссылкой на фиг. 19-20 описывается пример аппарата для выпуска жидкости согласно настоящему изобретению. На фиг. 19 представлен вид сверху, иллюстрирующий основные элементы устройства. На фиг. 20 представлен вид сбоку, иллюстрирующий основные элементы устройства.

[0171] Устройство представляет собой устройство серийного типа. Каретка 403, управляемая механизмом 493 перемещения для основного сканирования, совершает возвратно-поступательное движение в направлении основного сканирования. Механизм 493 перемещения для основного сканирования включает в себя направляющий элемент 401, электродвигатель 405 для основного сканирования, зубчатый ремень 408 и т.п. Направляющий элемент 401 установлен между правой и левой боковыми пластинами 491B и 491A и поддерживает каретку 403 в подвижном состоянии. Каретка 403 совершает возвратно-поступательное движение в направлении основного сканирования с помощью электродвигателя 405 для основного сканирования через посредство зубчатого ремня 408, натянутого и установленного между ведущим роликом 406 и ведомым роликом 407.

[0172] На каретке 403 установлено устройство 440 выпуска жидкости, в котором объединены головка 404 выпуска жидкости согласно настоящему изобретению, включающая в себя сопловую пластину 1 согласно настоящему изобретению и резервуар (для чернил) 441 головки.

[0173] Головка 404 выпуска жидкости устройства 440 выпуска жидкости выпускает жидкости в виде красителей, например, желтого (Y), голубого (C), пурпурного (M) и черного (K) цвета. Кроме того, головка 404 выпуска жидкости содержит ряд сопел, расположенных в направлении субсканирования, ортогональном направлению основного сканирования, причем ряд сопел, включающий в себя множество сопел и установленный на головке 404 выпуска жидкости, во время выпуска жидкостей направлен вниз.

[0174] В резервуар 441 головки подается жидкость, хранящаяся в картридже 450 с жидкостью, с помощью механизма 494 подачи, который снабжает головку 404 выпуска жидкости жидкостью, хранящейся вне головки 404 выпуска жидкости.

[0175] Механизм 494 подачи включает в себя держатель 451 картриджей, выполняющий функцию блока подачи, который содержит картриджи 450 с жидкостями; трубки 456, блок 452 для передачи жидкостей, содержащий насос для передачи жидкостей, и т.п. Картриджи 450 с жидкостями установлены на держателе 451 картриджей съемным образом. Из картриджей 450 с жидкостями жидкость направляется в резервуар 441 головки с помощью блока 452 для передачи жидкостей посредством трубок 456.

[0176] Устройство включает в себя механизм 495 протяжки для протяжки бумаги 410. Механизм 495 протяжки включает в себя ремень 412 протяжки, выполняющий функцию устройства протяжки, и электродвигатель 416 субсканирования для приведения в движение ремня 412 протяжки.

[0177] Ремень 412 протяжки втягивает и подает бумагу 410 в положение, которое обращено к головке 404 выпуска жидкости. Ремень 412 протяжки представляет собой бесконечную ленту, которая натянута и установлена между ведущим роликом 413 (роликом протяжки) и натяжным роликом 414. Втягивание (бумаги) может представлять собой, например, электростатическое притяжение или пневматический присос.

[0178] Ремень 412 протяжки движется по окружности в направлении субсканирования, когда ведущий ролик 413 (ролик протяжки) приводится во вращательное движение электродвигателем 416 субсканирования 416 посредством зубчатого ремня 417 и ролика 418 для зубчатого ремня.

[0179] Кроме того, сбоку от ремня 412 протяжки, расположенного в направлении основного сканирования каретки 403, расположен механизм 420 обслуживания и восстановления, который выполняет обслуживание и восстановление (технического состояния) головки 404 выпуска жидкости.

[0180] Механизм 420 обслуживания и восстановления включает в себя деталь 421 закупоривания, которая закупоривает поверхность сопел (где образованы сопла) головки 444 выпуска жидкости, и приспособление 422 для очистки, которое очищает поверхность сопла и т.п.

[0181] Механизм 493 перемещения для основного сканирования, механизм 494 подачи, механизм 420 обслуживания и восстановления и механизм 495 протяжки установлены в корпусе, который включает в себя боковые пластины 491B и 491A и заднюю пластину 491C.

[0182] В устройстве, сконфигурированном таким образом, бумага 410 подается и притягивается к ремню 412 протяжки. Бумага 410 переносится в направлении субсканирования благодаря движению ремня 412 протяжки по окружности.

[0183] Соответственно устройство выпускает жидкость на неподвижную бумагу 410 для формирования изображения путем приведения в действие головки 404 выпуска жидкости в соответствии с сигналом для печати изображения, при этом каретка 403 перемещается в направлении основного сканирования.

[0184] Таким образом, поскольку такое устройство включает в себя головку выпуска жидкости согласно настоящему изобретению, устройство способно формировать высококачественное изображение стабильным образом.

[0185] Далее со ссылкой на фиг. 21 описывается пример еще одного устройства выпуска жидкости согласно настоящему изобретению. На фиг. 21 приведен вид сверху, иллюстрирующий основные элементы устройства выпуска жидкости.

[0186] Такое устройство выпуска жидкости включает в себя несколько элементов, которые образуют аппарат для выпуска жидкости. В частности, устройство выпуска жидкости включает в себя корпус, содержащий боковые пластины 491B и 491A и заднюю пластину 491C, механизм 493 перемещения для основного сканирования, каретку 403 и головку 404 выпуска жидкости.

[0187] Кроме того, можно создать устройство выпуска жидкости, в котором к боковой пластине 491B устройства выпуска жидкости дополнительно прикрепляется, по меньшей мере, один механизм 420 обслуживания и восстановления и механизм 494 подачи.

[0188] Далее со ссылкой на фиг. 22 описывается пример еще одного устройства выпуска жидкости согласно настоящему изобретению. На фиг. 22 приведен вид спереди, иллюстрирующий устройство выпуска жидкости.

[0189] Такое устройство выпуска жидкости включает в себя головку 404 выпуска жидкости, в которой установлена канальная часть 444 и трубка 456, соединенная с канальной частью 444.

[0190] Кроме того, канальная часть 444 расположена с внутренней стороны крышки 442. Вместо канальной части 444 можно включать резервуар (для чернил) 441 головки. Кроме того, на верхнем участке канальной части 444 расположен штуцер 443, который электрически связан с головкой 404 выпуска жидкости.

[0191] В настоящем изобретении "аппарат для выпуска жидкости" представляет собой устройство, которое включает в себя головку выпуска жидкости или устройство выпуска жидкости, и выпускает жидкость при приведении в действие головки выпуска жидкости. Аппарат для выпуска жидкости включает в себя не только устройство, способное выпускать жидкость на объект, к которому может прикрепляться жидкость, но также устройство для выпуска жидкости в газ или в жидкость.

[0192] "Аппарат для выпускания жидкости" может включать в себя блок, относящийся к подаче, перемещению или выталкиванию объекта, на который может прикрепляться жидкость, например, блок предварительной обработки или блок дополнительной обработки.

[0193] Примеры "аппарата для выпускания жидкости" включают в себя устройство формирования изображения, которое представляет собой устройство для формирования изображения на бумаге путем выпускания чернил и устройство для придания пространственной формы (устройство для трехмерного моделирования), которое выпускает формообразующую жидкость в слой порошка, где порошок формуется в слое, чтобы создать пространственное фасонное изделие (смоделированное трехмерное изделие).

[0194] Кроме того, "аппарат для выпускания жидкости" не ограничивается устройством, которое выпускает жидкость для визуализации образа или фигуры, которая имеет смысл. Например, устройство, которое формирует узор или т.п., который не имеет смысла, и устройство, которое создает трехмерное изображение, также включены в "аппарат для выпускания жидкости".

[0195] Упомянутый выше "объект, к которому может прикрепляться жидкость", означает объект, к которому жидкость может прикрепляться, по меньшей мере, временно. Материалы "объекта, к которому может прикрепляться жидкость", могут представлять собой материалы любого типа, такие как бумага, шнур, волокно, ткань или материал, кожа, металл, пластик, стекло, древесина, керамика и т.п., при условии, что жидкость может прикрепляться к нему, по меньшей мере, временно.

[0196] Кроме того, примеры "жидкости" включают в себя чернила, жидкость для обработки, образец ДНК, защитный материал, материал для нанесения рисунка, связующее, формообразующую жидкость и т.п.

[0197] "Аппарат для выпускания жидкости" включает в себя как устройство серийного типа, которое перемещает головку выпуска жидкости, так и устройство линейного типа, которое не перемещает головку выпуска жидкости, если не указано особо.

[0198] Кроме того, другие примеры "аппарата для выпускания жидкости" включают в себя устройство для нанесения жидкости для обработки, которое выпускает жидкость для обработки на бумагу, чтобы нанести жидкость для обработки на поверхность бумаги с целью улучшения поверхности бумаги, например, инжекционное гранулирующее устройство, которое впрыскивает посредством сопла жидкую композицию, в которой исходные материалы, диспергированы в растворе, чтобы получить гранулы из тонкодисперсных частиц исходных материалов.

[0199] "Устройство выпуска жидкости" включает в себя головку выпуска жидкости, объединенную с функциональным компонентом или механизмом. "Устройство выпуска жидкости" представляет собой объединение компонентов, относящихся к выпуску жидкости. Примеры "устройства выпуска жидкости" включают в себя головку выпуска жидкости, объединенную с оборудованием, имеющим, по меньшей мере, один из признаков резервуара головки, каретки, механизма подачи, механизма обслуживания и восстановления и механизма перемещения для основного сканирования.

[0200] В настоящем документе объединение представляет собой объединение в таком корпусе, где головка выпуска жидкости и функциональный компонент или механизм фиксируются относительно друг друга посредством соединения, скрепления, сцепления или т.п., и корпус, где один из компонентов принадлежит другому съемным образом. Кроме того, головка выпуска жидкости, функциональный компонент и механизм могут быть сконфигурированы с возможностью отделяться друг от друга.

[0201] Например, в устройстве выпуска жидкости головка выпуска жидкости и резервуар (для чернил) головки могут быть объединены в виде устройства 440 выпуска жидкости, показанного на фиг. 20. Кроме того, головка выпуска жидкости и резервуар (для чернил) головки могут быть объединены путем соединения друг с другом, например, посредством трубки. В таком случае в устройстве выпуска жидкости между головкой выпуска жидкости и резервуаром (для чернил) головки можно дополнительно размещать элемент, который включает в себя фильтр.

[0202] Кроме того, в устройстве выпуска жидкости головка выпуска жидкости может быть объединена с кареткой.

[0203] Кроме того, в устройстве выпуска жидкости головка выпуска жидкости может съемным образом принадлежать направляющему элементу, который представляет собой механизм перемещения для основного сканирования, таким образом, чтобы головка выпуска жидкости была объединена с механизмом перемещения для основного сканирования. Кроме того, в устройстве выпуска жидкости головка выпуска жидкости, каретка и механизм перемещения для основного сканирования могут быть объединены, как показано на фиг. 21.

[0204] Кроме того, в устройстве выпуска жидкости на каретке, где установлена головка выпуска жидкости, может фиксироваться деталь закупоривания, служащая в качестве части механизма обслуживания и восстановления, таким образом, чтобы головка выпуска жидкости, каретка и механизм обслуживания и восстановления были объединены вместе.

[0205] Кроме того, в устройстве выпуска жидкости трубка соединяется с головкой выпуска жидкости, где резервуар (для чернил) головки или канальная часть установлены таким образом, чтобы головка выпуска жидкости и механизм подачи были объединены друг с другом, как показано на фиг. 22.

[0206] Механизм перемещения для основного сканирования может включать в себя один направляющий элемент. Механизм подачи может включать в себя одну трубку или блок подачи.

[0207] Блок генерации давления, применяемый в "головке выпуска жидкости", не ограничивается. Например, можно применять другой пьезоэлектрический преобразователь, отличающийся от пьезоэлектрического преобразователя, который применяется в вышеупомянутых вариантах осуществления изобретения (также может применяться пьезоэлектрический элемент ламинированного типа), термореле, включающее в себя элемент прямого преобразования электрической энергии в тепловую, такой как терморезистор, или электростатический преобразователь, включающий в себя диафрагму и противоэлектрод.

[0208] Кроме того, в настоящем изобретении такие термины, как формирование изображения, запись изображения, знакопечатание (буквопечатание), печатание фотоизображений, печатание, формообразование, моделирование и т.п., являются синонимами.

[0209] Настоящее изобретение не ограничивается конкретно раскрытыми вариантами осуществления изобретения, но могут выполняться различные вариации и модификации без отступления от объема настоящего изобретения.

[0210] Настоящая заявка основана на и испрашивает преимущество по приоритету заявки № 2014-217870 на выдачу патента Японии, зарегистрированной 25 октября 2014 г, и по приоритету заявки № 2015-146971 на выдачу патента Японии, зарегистрированной 24 июля 2015 г, полное содержание которых включено в настоящий документ путем ссылки.

Перечень ссылочных позиций

1 - сопловая пластина

2 - канальная пластина

3 – диафрагменная пластина

4 - сопло

6 - отдельная жидкостная камера

8 - камера для вводимой жидкости

10 - общая жидкостная камера

12 - пьезоэлектрический элемент

20 - деталь каркаса

40 - сопловое основание

41 - сопловое отверстие

41a - внутренняя стенка сопла

42 - отталкивающая жидкости пленка

43 - прямая часть

44 - конусообразная часть

43a, 44a - участки стенки

403 - каретка

404 - головка выпуска жидкости

440 - устройство выпуска жидкости

Сопловая пластина включает в себя сопловое основание, включающее в себя множество сопловых отверстий, образованных в нем, причем множество сопловых отверстий выполняет функцию сопел, из которых выпускаются капли; и отталкивающую жидкости пленку из отталкивающего жидкости материала, сформированную на поверхности выпуска капель соплового основания, причем отталкивающий жидкости материал содержит отталкивающую жидкости группу. Каждое из множества сопловых отверстий включает в себя прямую часть отверстия, при этом прямая часть отверстия примыкает к поверхности выпуска капель соплового основания и имеет постоянный диаметр в направлении толщины соплового основания. Отталкивающая жидкости группа, входящая в состав отталкивающего жидкости материала, прикрепляется к внутренней стенке сопла прямой части. Когда в сопловое отверстие подается чистая вода, мениск чистой воды остается в прямой части отверстия. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Сопловая пластина, содержащая:

сопловое основание, включающее в себя множество образованных в нем сопловых отверстий, выполняющих функцию сопел, выпускающих капли; и

отталкивающую жидкости пленку из отталкивающего жидкости материала, сформированную на поверхности выпуска капель соплового основания, при этом отталкивающий жидкости материал содержит отталкивающую жидкости группу,

причем каждое из множества сопловых отверстий включает в себя прямую часть отверстия, причем прямая часть отверстия проходит от поверхности выпуска капель соплового основания и имеет постоянный диаметр в направлении толщины соплового основания,

причем отталкивающая жидкости группа, содержащаяся в отталкивающем жидкости материале, прикреплена к внутренней стенке сопла в прямой части отверстия,

при этом, когда в сопловое отверстие подается чистая вода, мениск чистой воды остается в прямой части отверстия,

причем, когда в сопловое отверстие подается чистая вода, удовлетворяется следующая формула (1):

L×cosα-(D×tanα)/2>X×cosα,

где L (мкм) представляет собой длину прямой части соплового отверстия,

D (мкм) представляет собой диаметр прямой части соплового отверстия,

X (мкм) представляет собой расстояние от поверхности выпуска капель соплового основания до жидкостного уровня чистой воды внутри соплового отверстия, и

α(°) представляет собой угол, образующийся между центральной осью прямой части отверстия и направлением, перпендикулярным поверхности выпуска капель соплового основания.

2. Сопловая пластина по п. 1, в которой в сопловом отверстии центральная ось прямой части отверстия наклонена относительно направления, перпендикулярного поверхности выпуска капель соплового основания.

3. Сопловая пластина по п. 1 или 2, в которой отталкивающий жидкости материал, который формирует отталкивающую жидкости пленку, включает в себя химическое соединение, молекулы которого имеют скелетную формулу простого перфторполиэфира (PFPE).

4. Сопловая пластина по любому из пп. 1-3, в которой область, где статический краевой угол θ смачивания чистой воды составляет 90° или более, встречается только в прямой части отверстия.

5. Сопловая пластина по любому из пп. 1-4, в которой толщина отталкивающей жидкости пленки составляет 5-30 нм.

6. Сопловая пластина по любому из пп. 1-5, дополнительно содержащая множество углублений, образованных на поверхности выпуска капель соплового основания, причем отталкивающий жидкости материал, образующий отталкивающую жидкости пленку, удерживается в углубления благодаря текучести.

7. Головка выпуска жидкости, содержащая сопловую пластину по любому из пп. 1-6.

8. Устройство выпуска жидкости, содержащее головку выпуска жидкости по п. 7.

9. Устройство выпуска жидкости по п. 8, в котором головка выпуска жидкости объединена по меньшей мере с одним резервуаром головки, в котором хранится жидкость, подаваемая в головку выпуска жидкости; кареткой, на которой установлена головка выпуска жидкости; механизмом подачи, который подает жидкость в резервуар головки; механизмом обслуживания и восстановления, который выполняет обслуживание и восстановление головки выпуска жидкости; и механизмом перемещения для основного сканирования, который перемещает головку выпуска жидкости в направлении основного сканирования.

10. Аппарат для выпуска жидкости, содержащий головку выпуска жидкости по п. 7 или устройство выпуска жидкости по п. 8 или 9.

11. Аппарат для выпуска жидкости по п. 10, в котором жидкость, выпускаемая из головки выпуска жидкости, включает в себя поверхностно-активное вещество и имеет статическое поверхностное натяжение 30×10^-2 Н/м или менее.