[發(fā)明專利]用于液體排出頭的基體以及使用該基體的液體排出頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880120120.8
• 申請日: 2008-11-27
• 公開（公告）號: CN101896350A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柴田和昭;齊藤一郎;松居孝浩;尾崎照夫;小室博和
• 申請（專利權(quán)）人: 佳能株式會社
• 主分類號: B41J2/05
• 分類號: B41J2/05
• 代理公司: 北京怡豐知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11293
• 代理人: 遲軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過將液體(例如諸如墨的功能液體)排出到諸如紙、塑料片材、織物等的記錄介質(zhì)上來記錄文字、標(biāo)記、圖像、圖案等的用于液體排出頭的基體以及使用該基體的液體排出頭。

背景技術(shù)

用于液體排出記錄的頭的一般結(jié)構(gòu)包括具有多個排出口、與排出口相通的流路、以及用于生成用來排出液體的熱能的多個發(fā)熱電阻元件的結(jié)構(gòu)。發(fā)熱電阻元件被構(gòu)造為具有發(fā)熱電阻元件以及用于向發(fā)熱電阻元件提供電力的電極。通過使用絕緣膜覆蓋發(fā)熱電阻元件來確保各發(fā)熱電阻元件之間的絕緣性能。排出口和各液體流路的相對端與公共液體室相通，從液體存儲部的液體罐提供的液體存儲在公共液體室中。將提供給公共液體室的液體從公共液體室引入各液體流路，并以形成彎月面的狀態(tài)保持在排出口附近。在這種狀態(tài)下，液體排出頭選擇性地驅(qū)動發(fā)熱電阻元件，使用由此生成的熱能對熱作用面上的液體快速加熱并使液體起泡，并根據(jù)狀態(tài)的改變，使用壓力排出液體。

當(dāng)排出液體時，液體排出頭的熱作用部暴露在由發(fā)熱電阻元件生成的熱而引起的高溫下，導(dǎo)致與液體的化學(xué)作用相結(jié)合而接收由液體的起泡和收縮而引起的空化沖擊(cavitation?impact)。

因此，通常在熱作用部上設(shè)置上保護(hù)層，以保護(hù)發(fā)熱電阻元件免受空化沖擊和液體的化學(xué)作用。

例如，在美國專利5,478,606號中公開了一種使用其上形成有這種上保護(hù)層的頭的基體的液體排出頭的制造方法。

傳統(tǒng)上，在熱作用部的表面形成厚度為0.2至0.5μm的、對空化沖擊和液體的化學(xué)作用有比較強(qiáng)的抵抗作用的Ta膜，作為上保護(hù)層，以可靠地平衡頭的壽命。

在這些熱作用部上，出現(xiàn)下列現(xiàn)象，即液體中包含的色材、添加物等由于高溫加熱而分解為分子水平，被改變?yōu)榫哂械腿芙庑缘奈镔|(zhì)，并被物理地吸附到上保護(hù)層上。該現(xiàn)象稱為“結(jié)垢(kogation)”。

當(dāng)?shù)腿芙庑缘挠袡C(jī)物和無機(jī)物以這種方式吸附在上保護(hù)層上時，從發(fā)熱電阻元件到液體的熱傳導(dǎo)變得不均勻，液體不穩(wěn)定地起泡。由于該原因，通常使用其上產(chǎn)生比較少的結(jié)垢而作為合適的膜的Ta膜。

參照圖7描述與熱作用部上的起泡和去泡(debubble)相關(guān)的液體的行為。圖7是用于描述在施加電壓后發(fā)生的上保護(hù)層的溫度變化以及起泡狀態(tài)的圖。

圖7的曲線(a)示出了在驅(qū)動電壓(V_op)：1.3×V_th(V_th：液體的起泡閾電壓)、驅(qū)動頻率：6KHz、脈沖寬度：5μs的驅(qū)動條件下，在對發(fā)熱電阻元件施加電壓的瞬間之后發(fā)生的上保護(hù)層的表面溫度隨著時間的變化。此外，曲線(b)類似地示出了在對發(fā)熱電阻元件施加電壓的瞬間之后發(fā)生的氣泡的生長狀態(tài)。

如曲線(a)所示，在施加電壓之后，溫度開始上升，稍晚于設(shè)置的預(yù)定脈沖時間達(dá)到溫度的峰值(因為來自發(fā)熱電阻元件的熱稍后到達(dá)上保護(hù)層)，然后，溫度主要通過熱擴(kuò)散而降低。另一方面，如曲線(b)所示，當(dāng)上保護(hù)層的溫度接近大約300℃時，泡開始生長，并在達(dá)到最大起泡狀態(tài)之后去泡。在實際液體排出頭中，重復(fù)上述過程。因此，隨著液體的起泡，上保護(hù)層的表面升高到例如大約600℃，可以理解，隨著很高溫度的熱作用，執(zhí)行液體排出記錄。

因此，要求接觸液體的上保護(hù)層具有優(yōu)良的耐熱性、機(jī)械特性、化學(xué)穩(wěn)定性、抗氧化性以及耐堿性等的膜特性。除了上述Ta膜之外，還使用貴金屬(noble?metal)、高熔點(diǎn)過渡金屬(high-melting?transition?metal)等，作為上保護(hù)層中使用的材料。

然而，近年來，液體排出記錄進(jìn)一步需要諸如高圖像質(zhì)量和高速記錄的高級功能。為了滿足這些需求，要求液體排出記錄提高墨性能(例如顯色特性和耐氣候性(weathering?resistance))，以應(yīng)對更高圖像質(zhì)量的趨勢，并要求液體排出記錄防止?jié)B色(bleed)(不同顏色墨之間的滲色)以應(yīng)對高速記錄。然后，為了滿足這些要求，進(jìn)行了向墨中添加各種成分的這些嘗試。此外，墨本身的類型是多樣的。例如，除黑、黃、品紅以及青以外，還使用具有低濃度的淡色墨。即使作為上保護(hù)層的傳統(tǒng)上被認(rèn)為針對這些墨具有穩(wěn)定性的Ta膜，也會產(chǎn)生由于墨的熱化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致侵蝕的現(xiàn)象。當(dāng)使用的墨包含例如諸如Ca和Mg的二價金屬鹽或形成螯合物(chelate?complex)的成分時，明顯出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

另一方面，當(dāng)如上所述，形成的上保護(hù)層具有對墨的增強(qiáng)的耐侵蝕性時，上保護(hù)層顯示出很強(qiáng)的耐侵蝕性，但是相反，由于表面略微損壞，因此上保護(hù)層容易產(chǎn)生結(jié)垢。由此，墨的排出速度降低且變得不穩(wěn)定。