ГОЛОВКА ВЫБРОСА ЖИДКОСТИ И СПОСОБ ЦИРКУЛЯЦИИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2019 года по МПК B41J2/14 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Настоящее изобретение относится к головке выброса жидкости и способу циркуляции жидкости, а конкретнее к конфигурации, вызывающей протекание жидкости в окрестности сопла выброса.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] В головке выброса жидкости, используемой в устройстве выброса жидкости, которое выбрасывает жидкость, такую как чернила или подобное, присутствующие в жидкости летучие компоненты испаряются из сопла выброса, которое выбрасывает жидкость, так что жидкость в окрестности сопла выброса загущается. В результате может изменяться скорость выброса капли выбрасываемой жидкости или может подвергаться влиянию точность попадания капли при выбросе. В частности, когда после осуществления выброса оказывается длительным время ожидания, вязкость жидкости значительно увеличивается и присутствующие в жидкости твердые компоненты налипают в окрестности сопла выброса, так что за счет этих твердых компонентов увеличивается гидродинамическое сопротивление жидкости, что может вызвать сбой при выбросе. В качестве одного из решений для такого явления загущения жидкости известен способ инициирования протекания свежей жидкости через сопло выброса в напорной камере. В качестве средства для инициирования протекания жидкости известен способ циркуляции жидкости в головке методом перепада давлений. Кроме того, известен способ использования μ-насоса, такого как электроосмотический поток, обеспечиваемый за счет переменного тока (ЭОППТ) (патентный документ (ПД1)).

[0003] В случае конфигурации по ПД1 возможно введение свежей жидкости в напорную камеру. Вместе с тем, поскольку в проточном канале на стороне ниже по течению от сопла выброса не присутствует электрод, служащий в качестве насоса, эффект выпуска жидкости, концентрированной внутри сопла выброса, невелик. По этой причине, концентрированная жидкость легко застаивается внутри напорной камеры. Следовательно, жидкость внутри напорной камеры легко загущается за счет испарения жидкости из сопла выброса.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Патентная литература

[0004] Патентный документ 1: Международная публикация WO 2013/130039

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача

[0005] Задача настоящего изобретения - предоставить головку выброса жидкости, которая уменьшает неоднородность цвета в изображении за счет уменьшения загущения жидкости из-за испарения жидкости из сопла выброса.

Преимущественные эффекты изобретения

[0006] Головка выброса жидкости по настоящему изобретению включает сопло выброса, которое выбрасывает жидкость, первый проточный канал для жидкости, который сообщается с соплом выброса и через который протекает жидкость, второй проточный канал для жидкости, который сообщается с соплом выброса на противоположной стороне от первого проточного канала для жидкости относительно сопла выброса и через который протекает жидкость, первый электрод, расположенный в первом проточном канале для жидкости, и второй электрод, который расположен во втором проточном канале для жидкости и генерирует электроосмотический поток в жидкости вместе с первым электродом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0007] Фиг. 1A представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 1B представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 1C представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 1D представляет собой схематический вид распределения расхода в головке выброса жидкости по первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2A представляет собой схематический вид для описания механизма генерирования движущей силы электроосмотическим потоком.

Фиг. 2B представляет собой схематический вид для описания механизма генерирования движущей силы электроосмотическим потоком.

Фиг. 2C представляет собой схематический вид для описания механизма генерирования движущей силы электроосмотическим потоком.

Фиг. 2D представляет собой схематический вид для описания механизма генерирования движущей силы электроосмотическим потоком.

Фиг. 3A представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3B представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3C представляет собой схематический вид распределения расхода в головке выброса жидкости по второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4A представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по третьему примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4B представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по третьему примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4C представляет собой схематический вид распределения расхода в головке выброса жидкости по третьему примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5A представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по четвертому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5B представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по четвертому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6A представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по пятому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6B представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по пятому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7A представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по шестому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7B представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по шестому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7C представляет собой схематический вид распределения расхода в головке выброса жидкости по шестому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8A представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по седьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8B представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по седьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8C представляет собой схематический вид распределения расхода в головке выброса жидкости по седьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9A представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по восьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9B представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по восьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9C представляет собой схематический вид головки выброса жидкости по восьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9D представляет собой схематический вид распределения расхода в головке выброса жидкости по восьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9E представляет собой схематический вид распределения расхода в головке выброса жидкости по восьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0008] Далее, со ссылкой на прилагаемые чертежи, будет описана головка выброса жидкости по примерным вариантам осуществления настоящего изобретения. Приводимые ниже соответственные примерные варианты осуществления относятся к головке записи для струйной печати и устройству записи для струйной печати, которые выбрасывают чернила, но настоящее изобретение этим не ограничивается. Настоящее изобретение применимо к таким устройствам, как принтер, копировальный аппарат, аппарат факсимильной связи, имеющий систему связи, и текстовый процессор, имеющий часть, представляющую собой принтер, или промышленное устройство записи, которое комплексно объединено с множеством устройств для обработки. Настоящее изобретение также можно использовать, например, для таких целей, как изготовление биочипов, печать электронных схем и нанесение резиста для формирования рисунков схем полупроводниковых пластин. Описываемые ниже примерные варианты осуществления представляют собой предпочтительные конкретные примеры настоящего изобретения и вводятся с различными ограничениями, которые технически предпочтительны. Вместе с тем, в соответствии с объемом настоящего изобретения, настоящее изобретение не ограничивается описываемыми ниже примерными вариантами осуществления.

Первый примерный вариант осуществления

[0009] Фиг. 1A представляет собой перспективное изображение основы записывающего элемента головки выброса жидкости по первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 1B представляет собой сечение основы записывающего элемента, показанной на фиг. 1A, фиг. 1C представляет собой вид в поперечном сечении, взятом по линии A-A по фиг. 1B, а фиг. 1D представляет собой схематический вид, демонстрирующий распределение расхода в таком же поперечном сечении, как на фиг. 1C. Основа 1 записывающего элемента имеет подложку 10 и образующий сопла выброса элемент 15. Образующий сопла выброса элемент 15 присоединен к подложке 10. Подложка 10 включает в себя генерирующий энергию элемент 11, который генерирует энергию для выброса чернил. В образующем сопла выброса элементе 15 расположено множество сопел 12 выброса. Множество сопел 12 выброса размещено последовательно с образованием матрицы 19 сопел выброса. Основа 1 записывающего элемента по настоящему примерному варианту осуществления имеет две матрицы 19 сопел выброса, но число матриц 19 сопел выброса этим не ограничивается.

[0010] Обращаясь к фиг. 1B и 1C, отмечаем, что в подложке 10 сформировано множество первых сквозных сопел 16 и множество вторых сквозных сопел 17, которые проходят через подложку 10 от поверхности к задней поверхности. В пространстве между образующим сопла выброса элементом 15 и подложкой 10 сформировано множество первых проточных каналов 13 для жидкости и множество вторых проточных каналов 14 для жидкости, через которые протекают чернила. Множество первых проточных каналов 13 для жидкости и множество вторых проточных каналов 14 для жидкости разделены разделительными стенками 30 относительно направления матрицы сопел 12 выброса и предусмотрены параллельными друг другу. Между образующим сопла выброса элементом 15 и подложкой 10 и между первыми проточными каналами 13 для жидкости и вторыми проточными каналами 14 для жидкости сформировано множество напорных камер 20, каждая из которых имеет внутри генерирующий энергию элемент 11. В настоящем изобретении напорная камера 20 указывает на область, заключенную между разделительными стенками 30 и областью, в которой предусмотрен генерирующий энергию элемент 11. В более широком контексте напорная камера 20 указывает на область, в которой давление действует, когда приведен в действие генерирующий энергию элемент 11. Сопло 12 выброса обращено к генерирующему энергию элементу 11 в направлении, перпендикулярном поверхности, обращенной к образующему сопла выброса элементу 15 подложки 10. Напорная камера 20, первое сквозное сопло 16 и второе сквозное сопло 17 предусмотрены для каждого из соответствующих проточных каналов для жидкости или каждого из сопел 12 выброса. Следовательно, первое сквозное сопло 16, первый проточный канал 13 для жидкости, напорная камера 20, второй проточный канал 14 для жидкости и второе сквозное сопло 17 образуют независимый проточный канал для каждого сопла 12 выброса. Множество первых сквозных сопел 16 и множество вторых сквозных сопел 17 образуют соответственно матрицу 25 первых сквозных сопел и матрицу 26 вторых сквозных сопел. Матрица 25 первых сквозных сопел и матрица 26 вторых сквозных сопел имеют расположенную между ними матрицу 19 сопел выброса и параллельно матрице 19 сопел выброса простираются боковины, противоположные друг другу. Чернила подаются в напорную камеру 20 по первому проточному каналу 13 для жидкости из первого сквозного сопла 16. Чернила, подаваемые в напорную камеру 20, нагреваются генерирующим энергию элементом 11 и выбрасываются из сопла 12 выброса за счет давления образующихся пузырьков. Чернила, которые не выбрасываются из сопла 12 выброса, направляются во второе сквозное сопло 17 по второму проточному каналу 14 для жидкости из напорной камеры 20.

[0011] В первом проточном канале 13 для жидкости и втором проточном канале 14 для жидкости соответственно предусмотрены электроды двух типов. Здесь далее эти электроды называются первым электродом 21 и вторым электродом 22. Каждый из первого электрода 21 и второго электрода 22 предусмотрен на подложке 10. Первый электрод 21 подключен к одному выводу (положительному выводу) источника питания переменного тока (AC), а второй электрод 22 подключен к другому выводу (отрицательному выводу) источника питания переменного тока. Первый электрод 21 имеет меньший размер, чем второй электрод 22, относительно направления протекания чернил, то есть направления вдоль первого проточного канала 13 для жидкости и второго проточного канала 14 для жидкости. При этом размеры первого электрода 21 и второго электрода 22 в направлении, перпендикулярном направлению протекания чернил, почти одинаковы. Следовательно, область первого электрода 21, контактирующая с чернилами, меньше области второго электрода 22, контактирующей с чернилами. В первом проточном канале 13 для жидкости и втором проточном канале 14 для жидкости предусмотрено в чередующемся порядке множество первых электродов 21 и множество вторых электродов 22, соответственно. Первые электроды 21 и вторые электроды 22 предусмотрены от первого сквозного сопла 16 до напорной камеры 20 в порядке: первый электрод 21, второй электрод 22, первый электрод 21, второй электрод 22, …. Вместе с тем, в первом проточном канале 13 для жидкости и втором проточном канале 14 для жидкости может быть предусмотрена по меньшей мере одна пара из первого электрода 21 и второго электрода 22, которые находятся рядом друг с другом. Множество первых электродов 21 соединено с общим первым межсоединением 24, а множество вторых электродов 22 соединено с общим вторым межсоединением 23. Первое межсоединение 24 и второе межсоединение 23 расположены на сторонах, противоположных друг другу, и имеют расположенные между ними первый проточный канал 13 для жидкости и второй проточный канал 14 для жидкости. Множество первых электродов 21 и множество вторых электродов 22 простираются в форме гребенки в противоположных друг другу направлениях от первого межсоединения 24 и второго межсоединения 23. Первое межсоединение 24 простирается вдоль второго проточного канала 14 для жидкости, а также простирается между вторыми сквозными соплами 17, смежными друг с другом. Второе межсоединение 23 простирается вдоль первого проточного канала 13 для жидкости, а также простирается между первыми сквозными соплами 16, смежными друг с другом. Кроме того, первое межсоединение 24 и второе межсоединение 23 предусмотрены на нижнем участке разделительной стенки 30, будучи параллельными друг другу. В результате предотвращается усложнение первого межсоединения 24 и второго межсоединения 23, а также подавляется увеличение размера основы 1 записывающего элемента.

[0012] При запитывании первого электрода 21 и второго электрода 22, к первому электроду 21 и второму электроду 22 прикладывается потенциал переменного тока. В результате, как показано на фиг. 1D, в проточном канале для жидкости создается распределение расхода, при котором расход на стороне поверхности подложки 10 велик, и этот расход постепенно достигает нуля по мере приближения к образующему сопла выброса элементу 15. Причина, по которой создается такое распределение расхода, будет описана со ссылкой на фиг. 2A-2D.

[0013] К первому электроду 21 и второму электроду 22 прикладывается напряжение переменного тока, при этом учитывают промежуток времени, в который отрицательное напряжение (-V) прикладывается к первому электроду 21, а положительное напряжение (+V) прикладывается ко второму электроду 22. На фиг. 2A предполагается, что первый электрод 21 и второй электрод 22 имеют одинаковые размеры. Как показано на фиг. 2A, в первом электроде 21 и втором электроде создается двойной электрический слой. То есть к первому электроду 21 прикладывается отрицательное напряжение (-V), а чернила, контактирующие с первым электродом 21, заряжаются положительно, тем самым формируется двойной электрический слой. Аналогичным образом, ко второму электроду 22 прикладывается положительное напряжение (+V), а чернила, контактирующие со вторым электродом 22, заряжаются отрицательно, тем самым формируется двойной электрический слой. В чернилах образуется электрическое поле E по существу в форме полукруга от второго электрода 22 к первому электроду 21. Такое электрическое поле имеет форму, симметричную относительно промежуточной линии между первым электродом 21 и вторым электродом 22. На поверхностях первого и второго электродов 21 и 22 образуется составляющая Е1 электрического поля, которая параллельна поверхностям первого и второго электродов 21 и 22. Такая составляющая Е1 электрического поля прилагает кулоновскую силу к зарядам, индуцируемым на первом и втором электродах 21 и 22. Направление составляющей Е1 электрического поля - это направление влево на чертеже в положении, близком к зазору между электродами. Поскольку на положительные заряды сила воздействует в том же направлении, как электрическое поле, создается вращающийся вихрь F1, в котором контактирующие с первым электродом 21 чернила протекают в направлении влево на чертеже, как показано на фиг. 2B. Поскольку на отрицательные заряды воздействует сила, противоположная электрическому полю, создается вращающийся вихрь F2, в котором контактирующие со вторым электродом 22 чернила протекают в направлении вправо на рассматриваемом чертеже. Поскольку чернила протекают в направлении от зазора между электродами, в зазоре между электродами создается поток F3 чернил, такой как пополняющий чернила. Кроме того, поскольку направление электрического поля изменяется на противоположное у участков выводов электрода, отдаленных от зазора между электродами, создаются вращающиеся вихри F4, в которых чернила протекают к зазору между электродами. Вместе с тем, поскольку электрическое поле является слабым, прикладываемая к чернилам кулоновская сила невелика. В результате из зазора между электродами к первому и второму электродам 21 и 22 по первом и втором электродах 21 и 22 образуется поток, такой как перемешивающий поток, протекающий в направлении от зазора между электродами. Такой поток имеет двунаправленную симметричную форму на первом электроде 21 и втором электроде 22.

[0014] При этом на фиг. 2C и 2D размер второго электрода 22 в направлении проточного канала больше размера первого электрода 21 в направлении проточного канала. По этой причине различно распределение электрического поля в первом электроде 21 и втором электроде 22. В окрестности первого электрода 21 образуется небольшой вращающийся вихрь F5, имеющий высокий расход. В окрестности второго электрода 22, на участке, где потенциал оказывается низким, образуется небольшой вращающийся вихрь F7, имеющий низкий расход, а на участке, где потенциал оказывается высоким, образуется большой вращающийся вихрь F6, имеющий высокий расход. В результате в зазор между электродами втягиваются чернила от первого электрода 21, так что создается поток чернил, в котором чернила протекают от первого электрода 21 ко второму электроду 22. Вышеизложенное описание останется таким же даже если положительное напряжение (+V) прикладывается к первому электроду 21, а отрицательное напряжение (-V) прикладывается ко второму электроду. То есть, даже если полярность прикладываемого напряжения изменяется на противоположную, направление образующегося потока не изменяется, поскольку и знак заряда, и направление электрического поля изменяются на противоположные. Следовательно, создается нормальный поток от первого электрода 21, имеющего небольшой размер в направлении протекания, ко второму электроду 22, имеющему большой размер в направлении протекания.

[0015] Посредством такого электроосмотического потока создается движущая сила, заставляющая чернила протекать от первого проточного канала 13 для жидкости ко второму проточному каналу 14 для жидкости. То есть, посредством электроосмотического потока, создаваемого первым электродом 21 и вторым электродом 22, предусмотренными в первом проточном канале 13 для жидкости, чернила вводятся в напорную камеру 20, проходя по первому проточному каналу 13 для жидкости из первого сквозного сопла 16. Когда генерирующий энергию элемент 11 действует, порция чернил, вводимых в напорную камеру 20, выбрасывается из сопла 12 выброса. Не выброшенные чернила выпускаются за пределы головки выброса жидкости из второго сквозного сопла 17, проходя по второму проточному каналу 14 для жидкости, посредством электроосмотического потока, создаваемого первым электродом 21 и вторым электродом 22, предусмотренными во втором проточном канале 14 для жидкости. Чернила, выпускаемые за пределы головки выброса жидкости, проходят через резервуар для чернил или подобную емкость устройства записи, а затем снова вводятся в головку выброса жидкости. Следовательно, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, чернила в напорной камере 20 циркулируют между напорной камерой 20 и снаружи напорной камеры 20. Дополнительно, настоящее изобретение также применимо к конфигурации, в которой чернила циркулируют в головке выброса жидкости (чернила протекают между внутренней частью напорной камеры 20 и снаружи от нее), а также к конфигурации, в которой чернила циркулируют между головкой выброса жидкости и снаружи головки выброса жидкости. Даже когда генерирующий энергию элемент 11 не действует, поскольку за счет источника питания переменного тока, подключенного к первому электроду 21 и второму электроду 22, создается электроосмотический поток, чернила протекают ко второму проточному каналу 14 для жидкости из первого проточного канала 13 для жидкости. Следовательно, даже если чернила концентрируются в напорной камере 20, можно подавить скопление концентрированных чернил в напорной камере 20. Вследствие этого, поскольку из сопла 12 выброса могут выбрасываться относительно свежие чернила, которые не загустели или имеют небольшую степень загущения, можно снизить неоднородность цвета в изображении.

[0016] Второй примерный вариант осуществления

Конфигурация основы записывающего элемента головки выброса жидкости по второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения будет описана со ссылкой на фиг. 3A-3C. Дополнительно, поскольку в нижеследующем описании будет описано в основном различие с первым примерным вариантом осуществления, описание первого примерного варианта осуществления отнесено к той части, в которой конкретное описание исключено.

Фиг. 3A представляет собой вид в поперечном сечении основы записывающего элемента головки выброса жидкости по второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения, фиг. 3B представляет собой вид в поперечном сечении, взятом по линии A-A по фиг. 3A, а фиг. 3C представляет собой схематический вид, демонстрирующий распределение расхода в таком же поперечном сечении, как на фиг. 3B. Фиг. 3A показывает лишь одно сопло 12 выброса, первый и второй проточные каналы 13 и 14 для жидкости и первое и второе сквозные сопла 16 и 17, которые связаны с одним соплом 12 выброса, но конфигурации матрицы 19 сопел выброса и матриц 25 и 26 первых и вторых сквозных сопел аналогичны конфигурациям по первому примерному варианту осуществления.

В настоящем примерном варианте осуществления первый электрод 21 и второй электрод 22 расположены на задней поверхности образующего сопла выброса элемента 15. Задняя поверхность относится к поверхности, которая находится в контакте с подложкой 10 образующего сопла выброса элемента 15. Зарядка двойного электрического слоя происходит на электродах на задней поверхности образующего сопла выброса элемента 15. По этой причине, как показано на фиг. 3C, в проточном канале для жидкости создается распределение расхода, при котором расход на стороне задней поверхности образующего сопла выброса элемента 15 велик, и этот расход постепенно достигает нуля по мере приближения к поверхности подложки 10. В случае, в котором первый электрод 21 и второй электрод 22 приводятся в действие таким же источником питания переменного тока и с такой же частотой, как по первому примерному варианту осуществления, поскольку расход на стороне задней поверхности образующего сопла выброса элемента 15 велик, легко исключить концентрирование чернил в сопле 12 выброса. Потому можно эффективнее снижать загущение чернил.

[0017] Третий примерный вариант осуществления

Конфигурация основы записывающего элемента головки выброса жидкости по третьему примерному варианту осуществления настоящего изобретения будет описана со ссылкой на фиг. 4A-4C. Дополнительно, поскольку в нижеследующем описании будет описано в основном различие с первым примерным вариантом осуществления, описание первого примерного варианта осуществления отнесено к той части, в которой конкретное описание исключено.

Фиг. 4A представляет собой вид в поперечном сечении основы записывающего элемента головки выброса жидкости по третьему примерному варианту осуществления настоящего изобретения, фиг. 4B представляет собой вид в поперечном сечении, взятом по линии A-A по фиг. 4A, а фиг. 4C представляет собой схематический вид, демонстрирующий распределение расхода в таком же поперечном сечении, как на фиг. 4B. Фиг. 4A показывает лишь одно сопло 12 выброса, первый и второй проточные каналы 13 и 14 для жидкости и первое и второе сквозные сопла 16 и 17, которые связаны с одним соплом 12 выброса, но конфигурации матрицы 19 сопел выброса и матриц 25 и 26 первых и вторых сквозных сопел аналогичны конфигурациям по первому примерному варианту осуществления.

В настоящем примерном варианте осуществления первый электрод 21 и второй электрод 22 первого проточного канала 13 для жидкости предусмотрены на задней поверхности образующего сопла выброса элемента 15, а первый электрод 21 и второй электрод 22 второго проточного канала 14 для жидкости расположены на подложке 10. Электроды первого проточного канала 13 для жидкости предусмотрены на задней поверхности образующего сопла выброса элемента 15, в результате чего увеличивается расход на стороне задней поверхности образующего сопла выброса элемента 15 и легко подавляется концентрирование (чернил) в сопле 12 выброса. Кроме того, электроды второго проточного канала 14 для жидкости расположены на подложке 10, в результате чего легко выпускаются концентрированные чернила. Следовательно, в настоящем примерном варианте осуществления легко осуществляются выпуск концентрированных чернил из окрестности сопла выброса и выпуск выпускаемых концентрированных чернил из напорной камеры 20 во второе сквозное сопло 17.

[0018] Четвертый примерный вариант осуществления

Конфигурация основы записывающего элемента головки выброса жидкости по четвертому примерному варианту осуществления настоящего изобретения будет описана со ссылкой на фиг. 5A и 5B. Дополнительно, поскольку в нижеследующем описании будет описано в основном различие с первым примерным вариантом осуществления, описание первого примерного варианта осуществления отнесено к той части, в которой конкретное описание исключено.

Фиг. 5A представляет собой перспективное изображение основы записывающего элемента головки выброса жидкости по четвертому примерному варианту осуществления настоящего изобретения, а фиг. 5B представляет собой вид в поперечном сечении основы записывающего элемента, показанной на фиг. 5A.

В настоящем примерном варианте осуществления предусмотрены две матрицы сквозных сопел, которые, имея заключенную между ними матрицу 19 сопел выброса, включают одно первое продолговатое сквозное сопло 116 и одно второе продолговатое сквозное сопло 117 соответственно. Поскольку размеры одного первого продолговатого сквозного сопла 116 и одного второго продолговатого сквозного сопла 117 в направлении, которое параллельно матрице 19 сопел выброса, могут быть существенно увеличены, размеры одного первого продолговатого сквозного сопла 116 и одного второго продолговатого сквозного сопла 117 в направлении, которое перпендикулярно матрице 19 сопел выброса, могут быть уменьшены. По этой причине легко укоротить размер основы записывающего элемента в направлении ширины по сравнению с первым примерным вариантом осуществления, и можно миниатюризировать основу записывающего элемента. Аналогично первому примерному варианту осуществления, для каждого из проточных каналов 13 и 14 для жидкости можно предусмотреть любое из упомянутых одних продолговатых сквозных сопел.

[0019] Пятый примерный вариант осуществления

Конфигурация основы записывающего элемента головки выброса жидкости по пятому примерному варианту осуществления настоящего изобретения будет описана со ссылкой на фиг. 6A и 6B. Дополнительно, поскольку в нижеследующем описании будет описано в основном различие с первым примерным вариантом осуществления, описание первого примерного варианта осуществления отнесено к той части, в которой конкретное описание исключено.

Фиг. 6A представляет собой перспективное изображение основы записывающего элемента головки выброса жидкости по пятому примерному варианту осуществления настоящего изобретения, а фиг. 6B представляет собой вид в поперечном сечении основы записывающего элемента, показанной на фиг. 6A.

В настоящем примерном варианте осуществления для каждого сопла 12 выброса предусмотрено одно сквозное сопло 226. Кроме того, аналогично четвертому примерному варианту осуществления, одно сквозное сопло 226 является общим для множества сопел 12 выброса. Первый проточный канал 13 для жидкости соединен с одним сквозным соплом 226 и соединен с напорной камерой 20 за счет изменения направления на 180 градусов в середине. Второй проточный канал 14 для жидкости, соединяющий напорную камеру 20 и одно сквозное сопло 226 друг с другом, представляет собой проточный канал, сформированный по прямой линии. То есть чернила, подаваемые в напорную камеру 20 по первому проточному каналу 13 для жидкости из продолговатого одного сквозного сопла 226, опять возвращаются в продолговатое сквозное сопло 226 по второму проточному каналу 14 для жидкости. В соответствии с конфигурацией по настоящему примерному варианту осуществления, поскольку не требуется размещать две матрицы сквозных сопел, легко укоротить размер основы записывающего элемента в направлении ширины по сравнению с первым примерным вариантом осуществления, и можно миниатюризировать основу записывающего элемента. Дополнительно также можно предусмотреть вместо продолговатого сквозного сопла 226 множество сквозных сопел, соединенных с каждым соплом 12 выброса.

В настоящем примерном варианте осуществления, даже когда чернила не выбрасываются, образуется поток, в котором чернила вводятся в первый проточный канал 13 для жидкости и второй проточный канал 14 для жидкости из одного сквозного сопла 226 и который опять возвращается в одно сквозное сопло 226. По этой причине, аналогично первому примерному варианту осуществления, получается эффект подавления скопления концентрированных чернил.

[0020] Шестой примерный вариант осуществления

Конфигурация основы записывающего элемента головки выброса жидкости по шестому примерному варианту осуществления настоящего изобретения будет описана со ссылкой на фиг. 7A-7C. Дополнительно, поскольку в нижеследующем описании будет описано в основном различие с первым примерным вариантом осуществления, описание первого примерного варианта осуществления отнесено к той части, в которой конкретное описание исключено.

Фиг. 7A представляет собой вид в поперечном сечении основы записывающего элемента головки выброса жидкости по шестому примерному варианту осуществления настоящего изобретения, фиг. 7B представляет собой вид в поперечном сечении, взятом по линии A-A по фиг. 7A, а фиг. 7C представляет собой схематический вид, демонстрирующий распределение расхода в таком же поперечном сечении, как на фиг. 7B. Фиг. 7A показывает лишь одно сопло 12 выброса, первый и второй проточные каналы 13 и 14 для жидкости и первое и второе сквозные сопла 16 и 17, которые связаны с одним соплом 12 выброса, но конфигурации матрицы 19 сопел выброса и матриц 25 и 26 первых и вторых сквозных сопел аналогичны конфигурациям по первому примерному варианту осуществления.

В настоящем примерном варианте осуществления первый электрод 21 предусмотрен в первом проточном канале 13 для жидкости, а второй электрод 22 предусмотрен во втором проточном канале 14 для жидкости, и при этом первый электрод 21 и второй электрод 22 подключены к источнику питания постоянного тока (DC). Конкретнее, первый электрод 21 подключен к положительному полюсу источника питания постоянного тока, а второй электрод 22 подключен к отрицательному полюсу источника питания постоянного тока. Размеры первого электрода 21 и второго электрода 22 по существу одинаковы друг с другом, но могут быть и отличающимися друг от друга, как в первом примерном варианте осуществления. Электроды могут располагаться на любой из подложки 10 и задней поверхности образующего сопла выброса элемента 15.

Как показано на фиг. 7C, распределение расхода приблизительно показывает распределение расхода, близкое к поршневому режиму течения. Причина, по которой возникает такое распределение расхода, является следующей. В случае, в котором снаружи прикладывается электрическое поле, параллельное поверхности стенки, сплошная поверхность заряжается отрицательно, и положительные ионы в избытке присутствуют в жидкости в окрестности поверхности раздела. Это происходит, потому что жидкость локально заряжается положительно, а ионы двойного электрического слоя воспринимают силу в направлении электрического поля, что приводит к перемещению чернил в окрестности стенки. Благодаря источнику питания постоянного тока, приводить в действие электроды необходимо при таком напряжении, при котором электролиз жидкости не происходит (в случае воды, это напряжение предпочтительно равно или менее примерно 1В), а получаемый расход невелик по сравнению со случаем использования источника питания переменного тока. Вместе с тем, поскольку поток чернил можно генерировать только за счет подключения первого электрода 21 и второго электрода 22 к источнику питания постоянного тока, конфигурация получается простой по сравнению с первым примерным вариантом осуществления.

Дополнительно, настоящий примерный вариант осуществления имеет конфигурацию, в которой первый и второй электроды предусмотрены на подложке 10, но настоящее изобретение этим не ограничивается и применимо также к конфигурации, в котором первый и второй электроды предусмотрены на задней поверхности образующего сопла выброса элемента 15, как описано во втором примерном варианте осуществления. Помимо этого, настоящее изобретение также применимо к конфигурации, в которой один из первого и второго электродов предусмотрен на подложке 10, а другой предусмотрен на образующем сопла выброса элементе 15, как описано в третьем примерном варианте осуществления.

[0021] Седьмой примерный вариант осуществления

Конфигурация основы записывающего элемента головки выброса жидкости по седьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения будет описана со ссылкой на фиг. 8A-8C. Дополнительно, поскольку в нижеследующем описании будет описано в основном различие с первым примерным вариантом осуществления, описание первого примерного варианта осуществления отнесено к той части, в которой конкретное описание исключено.

Фиг. 8A представляет собой вид в поперечном сечении основы записывающего элемента головки выброса жидкости по седьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения, фиг. 8B представляет собой вид в поперечном сечении, взятом по линии A-A по фиг. 8A, а фиг. 8C представляет собой схематический вид, демонстрирующий распределение расхода в таком же поперечном сечении, как на фиг.8B. Фиг. 8A показывает лишь одно сопло 12 выброса, первый и второй проточные каналы 13 и 14 для жидкости и первое и второе сквозные сопла 16 и 17, которые связаны с одним соплом 12 выброса, но конфигурации матрицы 19 сопел выброса и матриц 25 и 26 первых и вторых сквозных сопел аналогичны конфигурациям по первому примерному варианту осуществления.

В настоящем примерном варианте осуществления первый электрод 21 предусмотрен в первом проточном канале 13 для жидкости, а второй электрод 22 предусмотрен во втором проточном канале 14 для жидкости, и при этом первый электрод 21 и второй электрод 22 подключены соответственно к положительному (+) выводу и отрицательному (-) выводу источника питания переменного тока. Размеры первого электрода 21 и второго электрода 22 по существу равны друг другу.

Как показано на фиг. 8C, в настоящем примерном варианте осуществления создается такое распределение расхода, как в мешалке, которая вращается по существу вокруг сопла 12 выброса или генерирующего энергию элемента 11. Причина является такой, как описанная на фиг. 2A и 2B. Поскольку образуется составляющая потока, проходящая через окрестность сопла 12 выброса, можно вызвать протекание концентрированных чернил в окрестности сопла 12 выброса. Следовательно, можно подавить концентрирование чернил в окрестности сопла 12 выброса. Поскольку электроды подключены к источнику питания переменного тока, подавляется появление пузырьков вследствие электролиза, в результате чего можно получить высокое напряжение. По этой причине легко вызвать протекание чернил при более высоком расходе по сравнению с шестым примерным вариантом осуществления. Поэтому можно получить высокий расход чернил с помощью простой конфигурации.

[0022] Восьмой примерный вариант осуществления

Конфигурация основы записывающего элемента головки выброса жидкости по восьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения будет описана со ссылкой на фиг. 9A-9E. Дополнительно, поскольку в нижеследующем описании будет описано в основном различие с первым примерным вариантом осуществления, описание первого примерного варианта осуществления отнесено к той части, в которой конкретное описание исключено.

Фиг. 9A представляет собой вид в поперечном сечении основы записывающего элемента головки выброса жидкости по восьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения, фиг. 9B представляет собой вид в поперечном сечении, взятом по линии A-A по фиг. 9A, а фиг. 9C представляет собой схематический вид, демонстрирующий распределение расхода в таком же поперечном сечении, как на фиг. 9B. Фиг. 9D представляет собой вид в поперечном сечении, взятом по линии B-B по фиг. 9A, а фиг. 9E представляет собой схематический вид, демонстрирующий распределение расхода в таком же поперечном сечении, как на фиг. 9D. Фиг. 9A показывает лишь одно сопло 12 выброса, первый и второй проточные каналы 13 и 14 для жидкости и первое и второе сквозные сопла 16 и 17, которые связаны с одним соплом 12 выброса, но конфигурации матрицы 19 сопел выброса и матриц 25 и 26 первых и вторых сквозных сопел аналогичны конфигурациям по первому примерному варианту осуществления.

В настоящем примерном варианте осуществления в дополнение к первому электроду 21 и второму электроду 22 сформированы третий электрод 27 и четвертый электрод 28. Каждый из третьего электрода 27 и четвертого электрода 28 связан с межсоединениями (не показаны) сквозными соединениями 29. Первый электрод 21 и второй электрод 22 имеют конфигурации, аналогичные первому примерному варианту осуществления, а конкретно имеют следующие конфигурации. Во-первых, первый электрод 21 и второй электрод 22 подключены к положительному (+) выводу и отрицательному (-) выводу источника питания переменного тока. Первый электрод 21 и второй электрод 22 расположены вместе в первом проточном канале 13 для жидкости и втором проточном канале 14 для жидкости. Размер первого электрода 21 в направлении проточного канала меньше размера второго электрода 22 в направлении проточного канала. Первый электрод 21 и второй электрод 22 расположены на подложке 10. Третий электрод 27 и четвертый электрод 28 подключены к обоим полюсам источника питания переменного тока и расположены на обеих сторонах, имея помещенное между ними сопло 12 выброса или генерирующий энергию элемент 11, в отличие от шестого примерного варианта осуществления. Третий электрод 27 и четвертый электрод 28 можно расположить в любом из первого проточного канала 13 для жидкости, второго проточного канала 14 для жидкости и в напорной камере 20.

За счет первого электрода 21 и второго электрода 22 создается поток чернил из первого проточного канала 13 для жидкости во второй проточный канал 14 для жидкости. По этой причине создается поток свежих чернил через напорную камеру 20. Кроме того, как показано на фиг. 9E, за счет третьего электрода 27 и четвертого электрода 28 генерируется составляющая потока к соплу 12 выброса. По этой причине можно эффективно подавить концентрирование чернил в сопле 12 выброса. В настоящем примерном варианте осуществления путем объединения двух вышеописанных конфигураций эффект уменьшения загущения чернил является более интенсивным, чем в других примерных вариантах осуществления.

В соответствии с настоящим изобретением, загущение жидкости вследствие испарения жидкости из сопла выброса снижается за счет введения жидкости в напорную камеру и выпуска жидкости из напорной камеры, в результате чего можно уменьшить неоднородность цвета в изображении.

[0023] В этой заявке испрашивается приоритет японской патентной заявки №2016-065628, поданной 29 марта 2016 г., которая настоящим во всей своей полноте включена сюда посредством ссылки.

[0024] СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1 - Основа записывающего элемента

10 - Подложка

11 - Генерирующий энергию элемент

12 - Сопло выброса

13 - Первый проточный канал для жидкости

14 - Второй проточный канал для жидкости

15 - Образующий сопла выброса элемент

16 - Первое сквозное сопло

17 - Второе сквозное сопло

20 - Напорная камера

21 - Первый электрод

22 - Второй электрод

23 - Второе межсоединение

24 - Первое межсоединение

Головка выброса жидкости включает в себя сопло выброса, через которое выбрасывается жидкость, первый проточный канал для жидкости, который сообщается с соплом выброса и через который протекает жидкость, второй проточный канал для жидкости, который сообщается с соплом выброса на противоположной стороне от первого проточного канала для жидкости относительно сопла выброса и через который протекает жидкость, первый электрод, расположенный в первом проточном канале для жидкости, и второй электрод, который расположен во втором проточном канале для жидкости и вместе с первым электродом создает электроосмотический поток в жидкости. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Головка выброса жидкости, содержащая:

сопло выброса, через которое выбрасывается жидкость;

первый проточный канал для жидкости, который сообщается с соплом выброса;

второй проточный канал для жидкости, который сообщается с соплом выброса на противоположной стороне от первого проточного канала относительно упомянутого сопла выброса;

по меньшей мере один первый электрод, предусмотренный в первом и втором проточных каналах для жидкости; и

по меньшей мере один второй электрод, предусмотренный в первом и втором проточных каналах для жидкости и вместе с упомянутым по меньшей мере одним первым электродом создающий в подаваемой в сопло выброса жидкости электроосмотический поток,

при этом упомянутый по меньшей мере один первый электрод подключен к одному выводу источника питания переменного тока (AC), а упомянутый по меньшей мере один второй электрод подключен к другому выводу источника питания переменного тока, и

в каждом из первого и второго проточных каналов для жидкости упомянутый по меньшей мере один первый электрод и упомянутый по меньшей мере один второй электрод расположены поочередно, а размеры упомянутых по меньшей мере одного первого и по меньшей мере одного второго электродов в направлениях вдоль первого и второго проточных каналов для жидкости отличаются друг от друга.

2. Головка выброса жидкости по п.1, дополнительно содержащая:

генерирующий энергию элемент, который расположен обращенным к соплу выброса и генерирует энергию для выброса жидкости; и

подложку, снабженную упомянутым генерирующим энергию элементом,

причем упомянутые по меньшей мере один первый электрод и по меньшей мере один второй электрод расположены на этой подложке.

3. Головка выброса жидкости по п.1, дополнительно содержащая образующий сопло выброса элемент, снабженный соплом выброса,

причем упомянутые по меньшей мере один первый электрод и по меньшей мере один второй электрод расположены на образующем сопло выброса элементе.

4. Головка выброса жидкости по п.1, дополнительно содержащая:

генерирующий энергию элемент, который расположен обращенным к соплу выброса и генерирует энергию для выброса жидкости;

подложку, снабженную упомянутым генерирующим энергию элементом; и

образующий сопло выброса элемент, снабженный соплом выброса,

причем упомянутый по меньшей мере один первый электрод расположен на подложке, а упомянутый по меньшей мере один второй электрод расположен на образующем сопло выброса элементе.

5. Головка выброса жидкости по п.1, дополнительно содержащая:

напорную камеру, включающую в себя генерирующий энергию элемент, который генерирует энергию для выброса жидкости в ней; и

третий и четвертый электроды, расположенные в напорной камере, при этом первый проточный канал для жидкости или второй проточный канал для жидкости имеет помещенное между ними сопло выброса,

причем третий электрод подключен к одному выводу второго источника питания переменного тока, а четвертый электрод подключен к другому выводу второго источника питания переменного тока.

6. Головка выброса жидкости по любому из пп.1-4, дополнительно содержащая сквозное сопло, проходящее сквозь подложку, снабженную упомянутым генерирующим энергию элементом, который генерирует энергию для выброса жидкости, и соединенное с первым проточным каналом для жидкости или вторым проточным каналом для жидкости,

причем упомянутое сквозное сопло предусмотрено для каждого из первого проточного канала для жидкости или второго проточного канала для жидкости.

7. Головка выброса жидкости по любому из пп.1-4, дополнительно содержащая сквозное сопло, проходящее сквозь подложку, снабженную упомянутым генерирующим энергию элементом, который генерирует энергию для выброса жидкости, и соединенное с первым проточным каналом для жидкости или вторым проточным каналом для жидкости,

причем упомянутое сквозное сопло совместно используется множеством первых проточных каналов для жидкости и множеством вторых проточных каналов для жидкости.

8. Головка выброса жидкости по любому из пп.1-4, дополнительно содержащая генерирующий энергию элемент, который генерирует энергию для выброса жидкости, и напорную камеру, включающую в себя упомянутый генерирующий энергию элемент,

причем жидкость в напорной камере циркулирует между напорной камерой и снаружи напорной камеры.

9. Головка выброса жидкости, содержащая:

сопло выброса, через которое выбрасывается жидкость,

первый проточный канал для жидкости, который сообщается с соплом выброса,

второй проточный канал для жидкости, который сообщается с соплом выброса на противоположной стороне от первого проточного канала для жидкости относительно упомянутого сопла выброса, и

первый электрод и второй электрод, предусмотренные соответственно в первом проточном канале для жидкости и втором проточном канале для жидкости, при этом второй электрод вместе с первым электродом создает в подаваемой в сопло выброса жидкости электроосмотический поток,

при этом размеры первого электрода и второго электрода в направлениях вдоль первого и второго проточных каналов для жидкости отличаются друг от друга.

10. Головка выброса жидкости по п.9, в которой первый электрод подключен к одному выводу источника питания переменного тока (AC), а второй электрод подключен к другому выводу источника питания переменного тока.