專利名稱：液體噴射構(gòu)造,噴墨式記錄頭和打印機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴墨式記錄頭在工業(yè)上的應(yīng)用，特別是涉及在墨水之類的液體從噴嘴中噴出時(shí)，能夠提高所噴出的液滴的直線前進(jìn)性和液滴的均勻程度之類的飛行特性的液體噴射構(gòu)造的改進(jìn)。
噴墨式記錄頭的性能受到噴嘴是否具有與墨水滴的親和性的極大影響。例如，如果墨水滴的噴射面(噴嘴開口處的噴射側(cè)表面)與墨水有很高的親和性，那么，就會(huì)吸引要向殘留在噴射面上的墨水和紙粉等等附著物噴出去的墨水滴，使它不是向預(yù)定的方向，而是向轉(zhuǎn)一個(gè)彎的方向噴出去。
以往，作為使墨水滴的噴出方向穩(wěn)定的方法，是選擇形成噴嘴的噴出面的材料，并采用使該噴出面對于墨水的親和性小的加工方法。例如，美國專利文獻(xiàn)5,598,193中所公開的，在噴嘴的表面上形成一層本身集合化的單分子膜。借助于這種加工方法，由于噴出面對于墨水呈疏水性，所以噴出來的墨水滴不會(huì)轉(zhuǎn)彎。
可是，上述那種以往的改良技術(shù)雖然能改進(jìn)液滴前進(jìn)的直線性，卻仍不能使從噴嘴噴出的液體量穩(wěn)定下來。正由于墨水滴的量不穩(wěn)定，每一滴液滴中所含的墨水的量互相不同，所以不可能打印出高質(zhì)量的字跡來。
特別是，當(dāng)把這種噴墨式記錄頭用于工業(yè)上時(shí)，噴出了的液滴的量不穩(wěn)定是致命的問題。噴墨式記錄頭在工業(yè)上的應(yīng)用，是為了代替墨水，把能夠使用在工業(yè)上的液體從噴墨式記錄頭的噴嘴噴射出來，以形成各種圖形或花樣。作為在工上的應(yīng)用，例如，在噴墨式記錄頭上使用，以形成圖形時(shí)，由于要形成的圖形每一個(gè)節(jié)距的寬度很小，如果噴出的液滴的直徑不穩(wěn)定，每一滴液滴中的液體量是變化的，就不能形成寬度穩(wěn)定的圖形。
因此，為了解決上述問題，本發(fā)明的第一個(gè)任務(wù)是提供一種能提高噴出液滴前進(jìn)的直線性，使液滴的直徑穩(wěn)定的液體噴出構(gòu)造。
本發(fā)明的第二個(gè)任務(wù)是提供一種借助于提高噴出液滴前進(jìn)的直線性，使液滴的直徑穩(wěn)定，從而能適用于供液用途的噴墨式記錄頭。
本發(fā)明的第三個(gè)任務(wù)是提供一種借助于提高噴出液滴前進(jìn)的直線性，從而能打印出高品質(zhì)的字跡來的打印機(jī)。
有鑒于以上各種問題，本申請的發(fā)明人對墨水之類的液體在噴嘴中的運(yùn)動(dòng)過程，一直到成為液滴從噴嘴中噴出來為止的行為規(guī)律進(jìn)行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在液體在噴嘴的流道中移動(dòng)的過程中，當(dāng)相對于液體的親和性急劇下降時(shí)，液體便在其不連續(xù)的點(diǎn)上離開構(gòu)成流道的壁面。離開壁面的液體在進(jìn)一步向下游前進(jìn)的過程中就會(huì)產(chǎn)生縮頸。
然后，由于表面張力而產(chǎn)生縮頸處的液體成為特征點(diǎn)而分離出來，其前端部分成為液滴，從開口部分噴射出來。如果此時(shí)液體的行進(jìn)速度相同，則產(chǎn)生特征點(diǎn)的位置是一定的，所噴射出來的液滴的直徑也一定不變。因此，本發(fā)明人就想到了利用這種液體的行為規(guī)律，改變形成噴嘴的流道上的親和性的大小，用以穩(wěn)定地產(chǎn)生液滴的構(gòu)造。
即，本發(fā)明解決上述第一個(gè)任務(wù)的方案是提出一種具有噴射液體用的噴嘴的噴射液體的構(gòu)造，其特征在于，這種構(gòu)造中的噴嘴具有這樣的流道，該流道在沿著這種液體的流動(dòng)方向上對于要噴射的液體的親和性的大小是變化的。當(dāng)流道中對于液體的親和性大小發(fā)生變化時(shí)，液體便在這種變化點(diǎn)上產(chǎn)生從流道表面離開的特征點(diǎn)，產(chǎn)生大小均勻的液滴。這種液體噴射機(jī)構(gòu)，除了噴墨式記錄頭的噴嘴部分之外，還可以應(yīng)用于工業(yè)制造設(shè)備，注射器之類的醫(yī)療器械，燃料噴射裝置，以及需要前進(jìn)的直線性好，液滴均勻的其他用途。
此處，所謂“液體”，不僅是指墨水，也包括能用于工業(yè)的，具有能從噴嘴中噴射出來的粘度的所有流體，不管這種液體是水性的還是油性的。此外，這種液體也可以是在膠體狀物質(zhì)中加入規(guī)定的混合物。所謂“親和性的大小”能用與液體的接觸角的大小來決定。對液體的親和性可以相對地用在各個(gè)區(qū)域中對于液體的接觸角來確定。例如，在流道中對于液滴的接觸角小的區(qū)域是相對的親和性較大的區(qū)域，而對于液滴的接觸角大的區(qū)域則是親和性相對較小的區(qū)域。對于液體是否有親和性決定于液體的分子結(jié)構(gòu)與流道表面的分子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。即，液體不同，親和性的高低也不同。例如，液體中包含水之類的極性分子時(shí)，如果構(gòu)成流道表面的分子也具有極性結(jié)構(gòu)時(shí)，親和性就較高，即，顯示出親水性。如果構(gòu)成流道表面的分子為非極性結(jié)構(gòu)，則親和性較低，即，顯示出排水性。相反，如果液體是以有機(jī)溶劑的非極性分子為基礎(chǔ)而構(gòu)成的，那么，在構(gòu)成流道表面的分子具有極性結(jié)構(gòu)時(shí)，就顯示比較低的親和性；而在構(gòu)成流道表面的分子具有非極性結(jié)構(gòu)時(shí)，就顯示比較高的親和性。因此，對于某種液體顯示出比較高的親和性的流道表面，對于其他液體可能會(huì)顯示出比較低的親和性。
此處，具體的說，流道是以作為在金屬表面上凝聚了一定的含硫的化合物的烴硫基金屬而存在的分子膜所形成的。
例如，上述含硫的化合物可以是以R-SH這樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)式所代表的硫代羥基化合物所構(gòu)成的，其中R是烴基。具體的說，當(dāng)n、m、p和q為任意的自然數(shù)，X、Y為預(yù)定的元素時(shí)，上述R可以代表下列結(jié)構(gòu)式中的任何一種CnH2n+1-，CnF2n+1-，CnF2n+1-CmH2m-，CnF2n+1-(CH2)m-X-C≡C-C≡C-C-Y-(CH2)p-HO2C(CH2)n-，HO(CH2)n-，NC(CH2)n-，H2n+1Cn-O2C-(CH2)m-，H3CO(CH2)n-，X(CH2)n-(其中X是一種鹵族元素，如Br，Cl或I等)H2C＝CH(CH2)n-H3C(CH2)n-，CnF2n+1-(CH2)m-(NHCO-CH2)p-(CH2)q-。
又例如，上述含硫的化合物也可以是由以R1-SH和R2-SH這兩種互相不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為代表的硫代羥基分子混合物所構(gòu)成，其中的R1和R2可代表下列結(jié)構(gòu)式中的任何一種CnF2n+1- or CnF2n+1-CmH2m-或者，上述含硫的化合物也可以是由以HS-R3-SH這種化學(xué)結(jié)構(gòu)式為代表的硫代羥基化合物所構(gòu)成，具體的說，其中的R3可代表下列結(jié)構(gòu)式中的任何一種
又例如，上述含硫的化合物也可以部分或全體是由以R4-S-S-R4這種化學(xué)結(jié)構(gòu)式為代表的硫代羥基化合物所構(gòu)成，其中的R4是烴基。具體的說，當(dāng)n、m、p和q為任意自然數(shù)，X、Y為預(yù)定的元素時(shí)，上述R4可以代表下列結(jié)構(gòu)式中的任何一種
CnH2n+1-，CnF2n+1-，CnF2n+1-CmH2m-，CnF2n+1-(CH2)m-X-C≡C-C≡C-Y-(CH2)p-HO2C(CH2)n-，HO(CH2)n-，NC(CH2)n-，H2n+1Cn-O2C-(CH2)m-，H3CO(CH2)n-，X(CH2)n-(其中X是一種鹵族元素，如Br，Cl或I等)H2C＝CH(CH2)n-H3C(CH2)n-，CnF2n+1-(CH2)m-(NHCO-CH2)p-(CH2)q-。
此處，上述流道在從上游到下游的過程中，具有對于這種液體的親和性急劇下降的不連續(xù)點(diǎn)。
例如，上述流道在其下游一側(cè)具有長度為1μm到100μm的對于該液體的親和性比較低的區(qū)域。
此外，上述流道在從上游到下游的過程中，可以設(shè)定為對于這種液體的親和性逐漸上升。
此外，上述流道也可以在該流道的下游具有對于這種液體的親和性能隨著熱或者電場的強(qiáng)度，或者磁場的強(qiáng)度中任何一種物理量的變化而改變的區(qū)域。此時(shí)，還要具備使上述區(qū)域中的熱或者電場的強(qiáng)度，或者磁場的強(qiáng)度中任何一種物理量產(chǎn)生變化的裝置。
例如，可以把上述噴出液體的流道的噴射面設(shè)定為對于該液體的親和性比較低的狀態(tài)。
又例如，向上述流道供應(yīng)液體的儲(chǔ)藏部分的內(nèi)表面可以設(shè)定為對于該液體的親和性比較高的狀態(tài)。
本發(fā)明解決上述第二個(gè)任務(wù)的方案是提供一種具有本發(fā)明的液體噴射構(gòu)造的噴墨式記錄頭。作為噴射原理，可使用壓力噴射式，氣泡噴射式，靜電式等任何一種方式。
本發(fā)明解決上述第三個(gè)任務(wù)的方案是提供一種具有本發(fā)明的噴墨式記錄頭的打印機(jī)。
下面，參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。附圖中

圖1是第一實(shí)施例的液體噴射構(gòu)造主要部分的斷面圖；圖2是從以往的液體噴射構(gòu)造中噴出墨水的說明圖；圖3是從本發(fā)明的液體噴射構(gòu)造中噴出墨水的說明圖；圖4是制造第一實(shí)施例的液體噴射構(gòu)造的制造工序的斷面圖；圖5是硫代羥基化合物的自身集合化的說明圖；圖6是第二實(shí)施例的液體噴射構(gòu)造主要部分的斷面圖；圖7是第三實(shí)施例的液體噴射構(gòu)造主要部分的斷面圖；圖8是說明第三實(shí)施例中低親和性區(qū)域的驅(qū)動(dòng)特性的圖；圖9是打印機(jī)實(shí)施例的整體的立體圖；圖10是說明噴墨式記錄頭實(shí)施例的構(gòu)造的立體圖；圖11是說明噴墨式記錄頭實(shí)施例的主要部分的部分剖開后的立體圖；圖12是噴墨式記錄頭的動(dòng)作原理圖。
第一實(shí)施例本發(fā)明的第一實(shí)施例涉及在液體噴射裝置的流道中形成對于液體的親和性的大小急劇變化的不連續(xù)點(diǎn)的噴射液體的構(gòu)造。
本實(shí)施例是將本發(fā)明的液體噴射構(gòu)造應(yīng)用于使用在噴墨式打印機(jī)的噴墨式記錄頭的噴嘴部分上。用作液體的是打印用的墨水。圖9表示本實(shí)施例的噴墨式打印機(jī)的立體圖。如圖9所示，本實(shí)施例的噴墨式打印機(jī)100的構(gòu)成是在主體102上具有噴墨式記錄頭101和托架103。格式紙105裝在托架103上。當(dāng)打字用的信號從圖中未示出的電腦傳過來時(shí)，圖中未示出的內(nèi)部滾筒就把格式紙105輸入主體102中。格式紙105在通過滾筒附近時(shí)，借助于向圖中的箭頭方向驅(qū)動(dòng)的噴墨式記錄頭101進(jìn)行打印，然后從排出口排出。此時(shí)，如果不能正確地從噴墨式記錄頭101噴射出墨水滴來，印在格式紙105上的字的質(zhì)量就很差，所以需要本發(fā)明的液體噴射構(gòu)造發(fā)揮作用。
當(dāng)將本發(fā)明的液體噴射構(gòu)造用于工業(yè)上的用途時(shí)，可使用在工業(yè)上適用的溶液或溶劑把噴墨式記錄頭作為所制造裝置中的的液體噴射構(gòu)造來使用。
圖10是說明本實(shí)施例的噴墨式記錄頭的構(gòu)造的立體圖。圖11是是噴墨式記錄頭的主要部分構(gòu)造的部分剖開的立體圖。本發(fā)明的噴墨式記錄頭101是由把設(shè)有噴嘴11的噴嘴板1和設(shè)有振動(dòng)板3的壓力室底板2嵌入框體5內(nèi)而構(gòu)成的。壓力室底板2用噴嘴板1和振動(dòng)板3夾持。
噴嘴板1在與壓力室底板2貼合時(shí)，在與腔室21對應(yīng)的位置上形成噴嘴11。這種噴嘴適用于按照本發(fā)明的液體噴射構(gòu)造，將在下面詳細(xì)描述(參照圖1)。壓力室底板2上設(shè)有許多能分別起壓力室作用的腔室21，這些腔室是在單晶硅底板上刻蝕出來的。腔室21之間用側(cè)壁22隔開。各腔室21通過供入口24與構(gòu)成共同流道的儲(chǔ)存室23連通。振動(dòng)板3，例如，用熱氧化膜之類構(gòu)成。振動(dòng)板3上與腔室21相應(yīng)的位置上形成若干壓電元件4。此外，在振動(dòng)板3上設(shè)置了一個(gè)墨水罐口31，可由圖中未示出的墨水罐供入墨水。壓電元件4的構(gòu)造是用上部電極和下部電極(圖中未示出)夾持著一個(gè)PZT元件。
本實(shí)施例的噴墨式記錄頭是在壓力室底板2上設(shè)置儲(chǔ)存墨水的儲(chǔ)存室，但，也可以把噴嘴板做成層疊式結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)部形成儲(chǔ)存室。
下面，參照圖12說明上述這種結(jié)構(gòu)的噴墨式記錄頭的噴射原理。圖12是沿著圖11上A-A線的斷面圖。墨水6從圖中未示出的墨水罐通過設(shè)置在振動(dòng)板3上的墨水罐口31供入儲(chǔ)存室23內(nèi)。墨水6從該儲(chǔ)存室23通過供入口24流入各腔室21內(nèi)。壓電元件4在其上部電極與下部電極之間加上電壓時(shí)，其體積便發(fā)生變化。這種體積變化使得振動(dòng)板3變形，于是腔室21的容積就發(fā)生變化。
在不加電壓的狀態(tài)下，振動(dòng)板3不變形?？墒?，一旦加上電壓，就變形到如圖12中的虛線所示的振動(dòng)板3b和壓電元件4b的位置。當(dāng)腔室21中的容積變化時(shí)，充滿腔室21內(nèi)的墨水6的壓力便增高，向噴嘴11中壓出墨水6，于是便噴出墨水滴61。此時(shí)，本發(fā)明的液體噴射構(gòu)造就起了作用，墨水滴61以一定的直徑和具有直線前進(jìn)的特性向外噴出。
此外，噴嘴板也可以與壓力室底板做成一體。即，在圖12中，對單晶硅的坯板進(jìn)行刻蝕，整體地形成與噴嘴板1和壓力室底板2相當(dāng)?shù)男螤睢娮炜梢栽诳涛g以后再形成。
圖1表示包含了本實(shí)施例的噴嘴板1和噴嘴11的斷面圖。在該圖上，借助于驅(qū)動(dòng)壓電元件4，墨水被壓縮，從下方向上方噴出。即，噴嘴11的上部相當(dāng)于流道的下游，而噴嘴11的下部相當(dāng)于流道的上游。噴嘴板1在其底板110的表面上具有各種區(qū)域120、130、140和150，這些區(qū)域是由把硫代羥基分子進(jìn)行自身集合化的分子膜形成的，因而能夠控制對于墨水的親和性。
底板110具有作為噴嘴板所需要的適當(dāng)?shù)挠捕群蛷椥?，用容易形成能作為控制各區(qū)域120、130、140和150的親和性的分子膜的底層的金屬膜的材料制成。例如，可以使用金屬、陶瓷、樹脂等作為底板的材料。金屬中可使用的材料有不銹合金和鎳等。陶瓷中可使用的材料有聚硅氧烷和氧化鋯等。樹脂中可使用的材料有聚酰亞胺、聚苯硫和聚砜等。底板110的厚度要求能獲得足夠的機(jī)械強(qiáng)度，例如，不銹鋼大約為100μm-300μm左右。
噴嘴11穿過底板110，形成圓筒形的流道。不過流道的斷面形狀也可以不是正圓形，流道的方向也可以不是一條直線。此外，成為通孔的噴嘴也可以不是在一塊均勻的材料制成的底板上形成，而是在若干種材料之間形成流道的噴嘴。噴嘴的全長要調(diào)整到既能使液體得到充分的直線前進(jìn)性，同時(shí)又不使流道的阻力過高，以致壓電元件不能承擔(dān)這樣大的載荷。例如，噴嘴11的全長可在1μm以上，1000μm以下。噴嘴11的孔徑要根據(jù)液體的粘度，壓電元件4的輸出等等因素來調(diào)整，以便能噴射出所要求直徑的液滴，例如，大致在30μm左右。
噴嘴11中，按照本發(fā)明的液體噴射構(gòu)造，在貫通底板110的兩面形成流道的噴嘴內(nèi)壁(以下稱為“流道面”)14上，沿著墨水的流動(dòng)方向，順序設(shè)置了對于液體狀的墨水6親和性比較高的區(qū)域和親和性比較低的區(qū)域。在噴嘴11的下游形成了顯示出親和性較低的低親和性區(qū)域130，而在其上游則形成了顯示親和性較高的高親和性區(qū)域140。這種高親和性區(qū)域140和低親和性區(qū)域130沿著流道的上游到下游布置，形成了對于墨水的親和性急劇下降那樣的不連續(xù)點(diǎn)。還有，在底板110的噴射液體的側(cè)面(以下稱為“外面”)12上，形成了顯示對于墨水的親和性較低的低親和性區(qū)域120。在底板110的腔室一側(cè)的面(以下稱為“內(nèi)面”)13上形成了對于墨水的親和性較高的高親和性區(qū)域150。低親和性區(qū)域120、130由于對于墨水的親和性很小，所以是墨水很容易從該區(qū)域離開的區(qū)域。高親和性區(qū)域140、150由于對于墨水的親和性很大，所以是墨水容易附著在該區(qū)域上的區(qū)域。另外，底板110的內(nèi)面13，為了減小墨水流入噴嘴11的阻力，可以做成錐形。
形成低親和性區(qū)域130的這個(gè)區(qū)域在噴嘴11的流道方向的長度x1，以設(shè)定為能讓墨水能充分離開流道面14，而又不過于長到阻礙液滴的直線前進(jìn)性那樣的長度為宜。例如1μm≤x1≤100μm；最好是10μm≤x1≤50μm。
此外，形成高親和性區(qū)域140的這個(gè)區(qū)域在噴嘴11的流道方向的長度y1，以能確保液滴的直線前進(jìn)性，而又不過于長到增大流道的阻力，不增加壓電元件4的負(fù)載那樣的長度為宜。例如為100μm≤y1≤200μm。
這些控制親和性的區(qū)域是對底板進(jìn)行表面處理而形成的。最好用自身集合化分子膜來形成這些區(qū)域。自身集合化分子膜是一種膜厚d固定的(2nm左右)，具有很高的耐磨性能的膜。自身集合化分子膜是借助于在底板表面的金屬層上，在一定的條件下凝聚了含硫的化合物，固定成為烴硫基金屬而形成的。對于墨水的親和性的大小決定于凝聚在金屬表面上的含硫的化合物的種類。
成為讓含硫的化合物凝聚的底層的金屬層可使用化學(xué)/物理性能穩(wěn)定的的金(Au)。不過，也可以使用其他能化學(xué)吸附含硫的化合物的金屬，例如銀(Ag)、銅(Cu)、銦(In)、鎵-砷(Ga-As)等等。在底板上形成金屬層可使用下列公知技術(shù)濕式電鍍，真空蒸鍍，或者真空噴鍍。凡是能夠形成厚度一定而均勻的金屬薄膜的成膜方法，都可以使用，沒有特別的限制。金屬層的作用是為了固定含硫的化合物層，所以金屬層本身只要很薄的一層就可以了。因此，一般的厚度在500-2000(埃)左右就可以了。
為了提高金屬與底板110之間粘結(jié)的牢固程度，最好在底板與金屬之間加設(shè)一層中間層。這層中間層最好是能加強(qiáng)底板110與金屬之間的結(jié)合力的元素，例如鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉭(Ta)中的任何一種元素，或者是這些金屬的合金(Ni-Cr等等)。設(shè)置了中間層，底板110與金屬層之間的結(jié)合力增加了，含硫的化合物就難以因機(jī)械摩擦而剝落。
自身集合化分子膜是將規(guī)定的含硫的化合物溶解成溶液，然后把形成金屬層的噴嘴板11浸泡在該溶液中而形成的。此處所謂的含硫的化合物，是含有硫(S)的有機(jī)物中含有一個(gè)以上的硫代羥基官能團(tuán)的化合物，或者是含有二硫鍵(S-S)的化合物的總稱。這些含硫的化合物在溶液中，或者在揮發(fā)條件下，會(huì)自發(fā)地化學(xué)吸附在金之類的金屬表面上，形成接近于二維結(jié)晶結(jié)構(gòu)的單分子膜。這種借助于自發(fā)地化學(xué)吸附而形成的分子膜就稱為自身集合化膜、自身組織化膜、或者自身組合膜，對此正在進(jìn)行基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。本實(shí)施例中，特別假定是金(Au)，但在上述其他金屬表面上同樣也能形成自身集合化膜。
上述含硫的化合物最好是硫代羥基化合物。在這里，所謂硫代羥基化合物是具有硫巰基(-SH)的有機(jī)化合物(R-SH；R是烷基或其他烴基)的總稱。一般，有親水性的極性基團(tuán)，例如用具有OH基和CO2H基的含硫的化合物形成的烴硫基金屬的區(qū)域，大多對水性墨水顯示比較高的親和性。除此以外的，用具有無極性基團(tuán)的含硫的化合物形成烴硫基金屬的區(qū)域，大多對水性墨水顯示比較低的親和性。不過，親和性是高還是低是相對的，它決定于在流道中形成的不同烴硫基金屬的區(qū)域哪一段對于流過流道的液體(墨水)的親和性更高。因此，根據(jù)與另一種同時(shí)使用的硫代羥基化合物的不同組合，可以形成對液體顯示比較高的親和性的高親和性區(qū)域，也可以形成對液體顯示比較低的親和性的低親和性區(qū)域。各種硫代羥基化合物對液體顯示的親和性的差別越大越好。在本實(shí)施例中，可適用于控制親和性的各個(gè)區(qū)域中的硫代羥基化合物可從以下各類中選擇1)在R為烴基時(shí)，用以R-SH這樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)式表示硫代羥基化合物構(gòu)成。
當(dāng)這種化合物凝聚在金屬層上時(shí)，-SH基團(tuán)中的氫元素被清除，硫元素直接與金屬鍵合。具體的說，如以n、m、p、q表示任意的自然數(shù)，而X、Y為預(yù)定的元素，則R代表下列結(jié)構(gòu)式中的任何一種CnH2n+1-，CnF2n+1-，CnF2n+1-CmH2m-，CnF2n+1-(CH2)m-X-C≡C-C≡C-C-Y-(CH2)p-HO2C(CH2)n-，HO(CH2)n-，NC(CH2)n-，H2n+1Cn-O2C-(CH2)m-，H3CO(CH2)n-，X(CH2)n-(其中X是一種鹵族元素，如Br，Cl或I等)H2C＝CH(CH2)n-H3C(CH2)n-，CnF2n+1-(CH2)m-(NHCO-CH2)p-(CH2)q-2)在R1和R2分別為不同的烴基時(shí)，用以R1-SH和R2-SH互相不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)式表示硫代羥基分子的混合物構(gòu)成。
當(dāng)這種化合物凝聚在金屬層上時(shí)，-SH基團(tuán)中的氫元素被清除，硫元素直接與金屬鍵合。成為兩種烴硫基金屬混合的構(gòu)成。具體的說，上述R1和R2可以代表下列化學(xué)結(jié)構(gòu)式中的任何一種CnF2n+1- or CnF2n+1-CmH2m-。
3)在R3為預(yù)定的烴基時(shí)，用以HS-R3-SH這樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)式表示硫代羥基化合物構(gòu)成。
當(dāng)這種化合物凝聚在金屬層上時(shí)，-SH基團(tuán)中的氫元素被清除，硫元素直接與金屬鍵合。具體的說，上述R3可以代表下列結(jié)構(gòu)式中的任何一種
4)在R4為預(yù)定的烴基時(shí)，用以R4-S-S-R4這樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)式表示部分或全部硫代羥基化合物構(gòu)成。
當(dāng)這種化合物凝聚在金屬層上時(shí)，硫原子之間的共價(jià)鍵的一部分或全部被清除，一部分硫元素直接與金屬鍵合。具體的說，如以n、m、p、q表示任意的自然數(shù)，而X、Y為預(yù)定的元素，則R4代表下列結(jié)構(gòu)式中的任何一種CnH2n+1-，CnF2n+1-，CnF2n+1-CmH2m-，CnF2n+1-(CH2)m-X-C≡C-C≡C-Y-(CH2)p-HO2C(CH2)n-，HO(CH2)n-，NC(CH2)n-，H2n+1Cn-O2C-(CH2)m-，H3CO(CH2)n-，X(CH2)n-(其中X是一種鹵族元素，如Br，Cl或I等)H2C＝CH(CH2)n-H3C(CH2)n-，CnF2n+1-(CH2)m-(NHCO-CH2)p-(CH2)q-此外，也可以在流道的全部區(qū)域內(nèi)形成模式化的具有自身集合化分子膜的區(qū)域和沒有自身集合化分子膜的區(qū)域，來代替在流道的全部區(qū)域內(nèi)形成作為控制親和性的區(qū)域的單一的自身集合化分子膜。如果采用這種構(gòu)成，則可以用改變具有自身集合化分子膜區(qū)域與沒有自身集合化分子膜區(qū)域的比例來調(diào)整該區(qū)域內(nèi)的親和性。
根據(jù)圖5，說明含硫的化合物是硫代羥基化合物時(shí)自身集合化的原理。如圖5A所示，硫代羥基化合物的尾部是由硫代羥基基構(gòu)成的。把它溶解在1-10mM的乙醇溶液中。把圖5B所示的金箔浸入該溶液中，在室溫下放置1小時(shí)，硫代羥基化合物便自發(fā)地聚集在金子的表面上(圖5C)然后，金原子與硫原子以共價(jià)鍵結(jié)合，在金子表面上形成二維的硫代羥基分子的分子膜(圖5D)。這種膜的厚度與含硫的化合物的分子量有關(guān)，一般在10-50(埃)左右。這種膜有的是由單分子的二維方陣形成的，有的是在二維排列的單分子的擠出上，進(jìn)一步與其他化合物反應(yīng)，形成許多分子的二維方陣。
作用圖2是說明使用以往的噴嘴板時(shí)，從噴墨式記錄頭噴出液滴的不理想的情況。當(dāng)壓電元件不產(chǎn)生容積的變化處于正常的狀態(tài)時(shí)，在噴嘴11的邊緣部分，由于墨水6非表面張力，產(chǎn)生了彎月形62(圖2A)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)壓電元件，腔室中的容積發(fā)生變化時(shí)，墨水便從噴嘴11中擠出來。從噴嘴中噴出來的墨水6，在由于表面張力的平衡而產(chǎn)生的特征點(diǎn)PS上產(chǎn)生了縮頸(圖2B)。特征點(diǎn)PS上的縮頸由于表面張力的作用而發(fā)展。最后，墨水6的水柱便從前端分離，以液滴61的形狀噴出來(圖2C)。
從以往的噴嘴板噴出液體時(shí)，因?yàn)橛杏捎诒砻鎻埩Φ钠胶舛a(chǎn)生的特征點(diǎn)，但產(chǎn)生特征點(diǎn)的位置是不固定的。噴射出來的液滴的大小隨著特征點(diǎn)PS所產(chǎn)生的位置而變化，所以它的直徑也是變化的。還有，當(dāng)噴嘴板的外表面未進(jìn)行排水處理時(shí)，從噴嘴11中噴出來的墨水的水柱由于表面張力而發(fā)生彎曲，使得液滴的噴射方向也轉(zhuǎn)彎了。
圖3是使用本發(fā)明的噴嘴板時(shí)，從噴墨式記錄頭噴出液滴的狀態(tài)。壓電元件4不發(fā)生體積的變化，處于正常狀態(tài)時(shí)，墨水6不會(huì)緊密附著在低親和性區(qū)域130上。因此，在親和性不連續(xù)的點(diǎn)，即高親和性區(qū)域140與低親和性區(qū)域130的結(jié)合點(diǎn)上，由于墨水6的表面張力，產(chǎn)生了彎月形62(圖3A)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)壓電元件，腔室21中的容積發(fā)生變化時(shí)，墨水6便擠出來。由于低親和性區(qū)域130使墨水6收縮，所以墨水6的水柱是從低親和性區(qū)域130與高親和性區(qū)域140的交界開始生長的。墨水6在高親和性區(qū)域140中緊密地附著在噴嘴壁上，而與低親和性區(qū)域130中與噴嘴壁分離。由于墨水是從噴嘴11比較靠里的表面上噴出來的，因此，總是在離開高親和性區(qū)域140和低親和性區(qū)域130的交界處，即離開親和性的不連續(xù)點(diǎn)恒定距離的特征點(diǎn)上產(chǎn)生縮頸(圖3B)。一旦產(chǎn)生縮頸時(shí)，墨水6的水柱不可逆地增大縮頸，從水柱的前端分離開來，于是便從噴嘴11中噴射出液滴61來(圖3C)。
借助于本發(fā)明的噴嘴板，總是在一定的位置上產(chǎn)生特征點(diǎn)，所以噴射出來的液滴61的直徑大致固定不變。此外，如果高親和性區(qū)域140與低親和性區(qū)域130的不連續(xù)點(diǎn)在與噴嘴板的外表面平行的面上形成，由于在墨水的水柱上沒有不平衡的表面張力的作用，所以液滴61總是沿噴嘴11的延長方向噴射出去。
制造方法下面，參照圖4說明本實(shí)施例中的噴墨式記錄頭的制造方法的優(yōu)選實(shí)施例。
制造噴嘴板的工藝過程 使用按照J(rèn)IS標(biāo)準(zhǔn)(SUS)的100μm左右的不銹鋼作為底板110。用公知技術(shù)在底板上開出直徑20-40μm的噴嘴11。噴嘴11直徑較小的一端處于噴嘴板1的外表面12上。噴嘴板1的外表而平滑以便施用一層表面改性膜。例如，外面的粗糙度要達(dá)到中心線平均粗糙度為100A。
形成金屬層的工藝過程在底板110的內(nèi)表面13、外表面12和流道表面14上鍍敷金屬層。例如，用真空噴鍍法或者離子鍍膜法形成厚度為500-2000A的金子層。此外，當(dāng)在金屬層的下面有中間層時(shí)，例如，可以用真空噴鍍法或者離子鍍膜法形成100-300A的鉻的中間層。
形成內(nèi)表面改性膜的工藝過程(圖4A)在噴嘴板1的內(nèi)表面13上形成作為表面改性膜的親和性膜150。首先，把尺寸與噴嘴11緊密配合的屏蔽棒7插入噴嘴11中，而把高親和性的區(qū)域150露出來。圖中未示出，但也可以把噴嘴板的外表面12全部進(jìn)行屏蔽。接著，從上述成分中選擇為形成高親和性區(qū)域150上的烴硫基金屬用的硫代羥基化合物，將這種硫代羥基化合物溶解在乙醇或異丙醇那樣的有機(jī)溶劑中的配成溶液。然后，把噴嘴板上已經(jīng)形成金屬層的那一面浸入該溶液中。浸漬的條件是，溶液的硫代羥基化合物濃度為0.01mM，溶液溫度為常溫到50度C，浸漬時(shí)間為5-30分鐘。在浸漬處理的過程中必須使硫代羥基化合物層均勻地形成，對溶液進(jìn)行攪拌，并使它循環(huán)。
如能保持金屬表面的清潔，為形成硫代羥基分子自身集合化的分子膜，不需要嚴(yán)格條件的管理。在浸漬終止時(shí)，金子的表面上就形成了一層牢固地附著在上面的硫代羥基分子的分子膜。
然后，清洗掉噴嘴板表面上的溶液液體。附著在浸漬層以外部分的硫代羥基分子，因?yàn)椴皇且怨矁r(jià)鍵與金屬結(jié)合的，所以能很容易地用乙醇之類的清洗液洗干凈。
形成流道表面上的高親和性區(qū)域的工藝過程(圖4B)這個(gè)工藝過程是要在流道表面14上形成高親和性區(qū)域140。把上述屏蔽棒7拔出來，直到露出要形成高親和性區(qū)域140。然后，選擇在該高親和性區(qū)域140中形成烴硫基金屬用的硫代羥基化合物(例如，HO2C(CH2)nSH，或者HO(CH2)nSH等)，把這些硫代羥基化合物溶解在乙醇或異丙醇那樣的有機(jī)溶劑中的配成溶液。關(guān)于浸漬和清洗，與上面的工藝過程相同。
在本工藝過程中，在露出金子的區(qū)域內(nèi)形成了高親和性區(qū)域140。至于已經(jīng)形成自身集合化分子膜的區(qū)域150，即使浸漬在含有硫代羥基化合物的溶液中，也不會(huì)發(fā)生膜的成分的改變或成長，所以不需要對該區(qū)域采取屏蔽之類的措施。
形成流道表面上的低親和性區(qū)域的工藝方法(圖4C)在本工藝過程中，在流道表面14上形成低親和性區(qū)域130。把上述屏蔽棒7拔出來，露出要形成上述低親和性區(qū)域130。在噴嘴板的外表面12上進(jìn)行屏蔽時(shí)，也可以拔除屏蔽棒。接著，選擇在該低親和性區(qū)域130中形成烴硫基金屬用的硫代羥基化合物(例如，CF3(CF2)m(CH2)nSH等)，把這種硫代羥基化合物溶解在乙醇或異丙醇那樣的有機(jī)溶劑中的配成溶液。關(guān)于浸漬和清洗，與上面的工藝過程相同。
在本工藝過程中，在露出金子的區(qū)域內(nèi)形成了低親和性區(qū)域130。至于已經(jīng)形成自身集合化分子膜的區(qū)域150和140，即使浸漬在含有硫代羥基化合物的溶液中，也不會(huì)發(fā)生膜的成分的改變或成長，所以不需要對該區(qū)域采取屏蔽之類的措施。
形成外表面的低親和性區(qū)域的工藝過程(圖4D)在本工藝過程中，在噴嘴板的外表面12上形成低親和性區(qū)域120。把所有屏蔽棒拿掉，露出噴嘴板的外表面12。接著選擇在該低親和性區(qū)域130中形成烴硫基金屬用的硫代羥基化合物，把這種硫代羥基化合物溶解在乙醇或異丙醇那樣的有機(jī)溶劑中的配成溶液。關(guān)于浸漬和清洗，與上面的工藝過程相同。
在本工藝過程中，在噴嘴板的外表面12上形成了低親和性區(qū)域120。至于已經(jīng)形成自身集合化分子膜的區(qū)域150、140和130，即使浸漬在含有硫代羥基化合物的溶液中，也不會(huì)發(fā)生膜的成分的改變或成長，所以不需要對該區(qū)域采取屏蔽之類的措施。
借助于本實(shí)施例1，由于在噴嘴板的外表面上形成了對于墨水比較低的親和性區(qū)域，在噴嘴板的內(nèi)表面上形成了對于墨水比較高的親和性區(qū)域，因此，在兩個(gè)區(qū)域的不連續(xù)點(diǎn)開始產(chǎn)生了液滴的縮頸，在離開該處一定的距離處分離出一定直徑的液滴來。
因此，能使產(chǎn)生液滴的特征點(diǎn)穩(wěn)定，而且，也能使液滴的直徑穩(wěn)定。此外，借助于表面張力的偏移，在墨水噴出時(shí)，不會(huì)妨礙液滴的直線進(jìn)行性。因此，能夠提高打印機(jī)中所打印的字跡的品質(zhì)。此外，把墨水改為工業(yè)用的液體，就能使這種噴墨式記錄頭應(yīng)用于工業(yè)用途。第二實(shí)施例本發(fā)明的第二實(shí)施例涉及在上述第一實(shí)施例中降低流道上的流動(dòng)阻力的構(gòu)造。
構(gòu)成圖6是第二實(shí)施例的噴嘴板1b的斷面圖。這種噴嘴板1b在上述第一實(shí)施例中形成的高親和性區(qū)域140上設(shè)置了若干顯示不同親和性的區(qū)域141-14n(n為2或更大的自然數(shù))。在流道表面14中，對于墨水顯示比較低的親和性的低親和性區(qū)域130，在外表面上形成的低親和性區(qū)域120，在內(nèi)表面上形成的高親和性區(qū)域150，都與第一實(shí)施例相同，故省略了對它們的說明。
另外，也可以不形成低親和性區(qū)域130，而讓親和性區(qū)域141-14n延伸到噴嘴11的外表面12的邊緣上(低親和性區(qū)域130在流道方向的長度x2為零的情況)。
親和性區(qū)域141-14n分別設(shè)定為親和性程度不同的區(qū)域。如以N1-Nn表示親和性區(qū)域141-14n的親和性，則可設(shè)定N1〉N2〉N3〉…〉Nn-1〉Nn。(1)各親和性區(qū)域141-14n與第一實(shí)施例一樣，最好由自身集合化分子膜形成。為形成自身集合化分子膜所使用的含硫的化合物的成分，例如當(dāng)親和性區(qū)域設(shè)定為4個(gè)區(qū)域時(shí)(n＝4)，其組成如表1所示。
表1
這種噴嘴11上的親和性區(qū)域的制造方法可按照上述第一實(shí)施例。即，在圖4中，當(dāng)形成親和性區(qū)域141-14n時(shí)，屏蔽棒7只拔出到讓要形成新的烴硫基金屬的區(qū)域露出來，每拔出一段，就把噴嘴板浸漬在溶解了不同種類含硫的化合物的溶液中，進(jìn)行處理，如此反復(fù)，以形成所需要數(shù)量的親和性區(qū)域。各親和性區(qū)域141-14n在噴嘴11的延伸方向上的長度y21-y2n，分別大于1μm左右即可。
為了設(shè)定各親和性區(qū)域所要求的親和性的大小，也可以不象上面所述的那樣改變?yōu)樾纬筛鞣N區(qū)域所使用的含硫的化合物的成分，而是改變和調(diào)整圖形。即，含硫的化合物使用同樣的成分，而在每一個(gè)親和性區(qū)域中改變形成烴硫基金屬的那一部分的圖形，從而改變每一個(gè)親和性區(qū)域中的分子膜的接觸面積。當(dāng)以這種方式形成各親和性區(qū)域時(shí)，就能夠隨著具有分子膜的區(qū)域與沒有分子膜的區(qū)域的面積比例的變化來改變各親和性區(qū)域中的親和性的高低。也可以利用圖案來形成親和性連續(xù)變化的親和性區(qū)域。即，不是象上面那樣把各親和性區(qū)域141-14n分開，而是采用連續(xù)的圖形(例如螺旋形)，使這種圖形所占據(jù)的面積逐漸變化來形成。當(dāng)采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，在流道方向上的親和性就不是階段性地變化，而是連續(xù)地變化。
作用借助于上述構(gòu)成，當(dāng)墨水從上游流向下游時(shí)，親和性的程度逐漸提高。一旦墨水流入噴嘴11的流道內(nèi)時(shí)，由于表面張力在親和性越高的區(qū)域中的作用越大，所以墨水便被吸引到顯示親和性更高的下游一側(cè)的區(qū)域中去。即，進(jìn)入噴嘴11的墨水，有使它從親和性比較低的親和性區(qū)域14n向親和性較高的親和性區(qū)域141方向流動(dòng)的力在作用。這樣，當(dāng)壓電元件施加壓力時(shí)，墨水便能以比以往的噴嘴更快的速度在噴嘴里流動(dòng)。這也意味著墨水通過噴嘴11的流道時(shí)的阻力下降了。因此，壓電元件只要施加很小的力，就能使墨水在流道中流動(dòng)，能夠用較少的電力噴射出同樣多的墨水液滴來。
此外，液體的流速越高，產(chǎn)生分離液滴的特征點(diǎn)就越確定。如果在流道的下游設(shè)置與第一實(shí)施例中所說的同樣的低親和性區(qū)域130，形成親和性程度急劇變化的不連續(xù)點(diǎn)，那么，以很小的流動(dòng)阻力迅速流動(dòng)的墨水便在低親和性區(qū)域130上離開流道表面，產(chǎn)生特征點(diǎn)。因此，就能夠確保穩(wěn)定地產(chǎn)生液滴的特征點(diǎn)，并使液滴的直徑穩(wěn)定，而且還能確保所噴射出來的液滴前進(jìn)的直線性。
借助于上述第二實(shí)施例，由于在墨水的流動(dòng)方向上設(shè)置了親和性逐漸變化的親和性區(qū)域，所以流道內(nèi)的墨水的流動(dòng)阻力就能下降，受到一點(diǎn)壓力，就能噴出墨水。
此外，如果形成如第一實(shí)施例那樣的親和性大小不連續(xù)的點(diǎn)，就能穩(wěn)定地形成產(chǎn)生液滴的特征點(diǎn)，液滴的直徑也穩(wěn)定了，而且，還能確保所噴射出來的液滴前進(jìn)的直線性。因此，就能提高打印機(jī)的字跡的品質(zhì)。此外，把墨水改為工業(yè)用的液體，就能使這種噴墨式記錄頭應(yīng)用于工業(yè)用途。第三實(shí)施例本發(fā)明的第三實(shí)施例涉及在上述第一實(shí)施例中的親和性程度以動(dòng)態(tài)進(jìn)行變化的構(gòu)造。
構(gòu)成圖7表示本實(shí)施例3的噴嘴板1c的斷面圖。噴嘴板1c具有對于墨水的親和性能以動(dòng)態(tài)變化的親和性區(qū)域131，以代替實(shí)施例1中的低親和性區(qū)域130。對于墨水顯示比較低的親和性的低親和性區(qū)域120，對于墨水顯示比較高的高親和性區(qū)域140和150，都與第一實(shí)施例相同，故省略了對它們的說明。
另外，噴嘴板1c在底板110上的親和性區(qū)域131的內(nèi)側(cè)，具有電極201和202，并且在兩個(gè)電極之間具有能施加電壓的驅(qū)動(dòng)回路203。驅(qū)動(dòng)回路203能輸出與施加在壓電元件4上的驅(qū)動(dòng)脈沖同樣的，顯示電壓變化的驅(qū)動(dòng)信號。不過，考慮到從使壓電元件發(fā)生體積變化到墨水進(jìn)入噴嘴為止的滯后，驅(qū)動(dòng)信號也要滯后于驅(qū)動(dòng)脈沖。
親和性區(qū)域131是用能夠隨著電場強(qiáng)度的變化而改變其對于墨水的親和性的材料制成的。這種材料，例如，如圖8所示，借助于驅(qū)動(dòng)信號SD(虛線)其親和性的大小是變化的。驅(qū)動(dòng)信號與親和性大小的變化的定時(shí)關(guān)系是隨著上述滯后量而變化的經(jīng)驗(yàn)性的關(guān)系。親和性大小的變化特性不限于圖8，也可能有其他各種各樣的變化。
另外，在本實(shí)施例中雖然是采用借助于電場來改變親和性的大小，但也可以改變施加在親和性區(qū)域131上的磁場和熱等物理量，來控制親和性區(qū)域。
作用借助于上述構(gòu)成，就能夠以動(dòng)態(tài)方式改變親和性區(qū)域的親和性的大小，因此具有與動(dòng)態(tài)地改變親和性大小相應(yīng)的效果。例如，當(dāng)以如圖8所示那樣的特性來改變親和性區(qū)域131的親和性大小時(shí)，在時(shí)間t0的附近墨水到達(dá)高親和性區(qū)域140與親和性區(qū)域131的邊界，在時(shí)間t1上出現(xiàn)特征點(diǎn)。當(dāng)特征點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)，墨水的水柱的縮頸便增大。隨著時(shí)間的進(jìn)行，親和性區(qū)域131的親和性增大，于是墨水便緊密附著在親和性區(qū)域131上，這又加速了縮頸的成長。在時(shí)間t2這一點(diǎn)上，墨水在特征點(diǎn)上分離，成為液滴。其后，在時(shí)間t3上，當(dāng)親和性區(qū)域131再一次顯示其沒有親和性時(shí)，緊密附著在親和性區(qū)域131上的墨水就返回到高親和性區(qū)域140與親和性區(qū)域131的交界上。借助于親和性區(qū)域內(nèi)對于墨水的親和性的動(dòng)態(tài)變化，墨水的液滴能夠更早地分離出來，并且能在特定的特征點(diǎn)上穩(wěn)定地產(chǎn)生縮頸。
借助于第三實(shí)施例，由于具有能使對于墨水的親和性的大小進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化的控制親和性的措施，所以能穩(wěn)定地產(chǎn)生形成液滴的特征點(diǎn)，及早使液滴分離出去。于是，就能穩(wěn)定地控制噴射出來的墨水液滴的量。其他改性實(shí)施例本發(fā)明除了以上實(shí)施方式之外，還有各種可使用的改性實(shí)施例。例如，在上述實(shí)施方式中使用的是液體的墨水(水性)，但，當(dāng)用于工業(yè)上的噴墨式記錄頭時(shí)，可以不用墨水，而使用不管是水性還是油性的其他溶劑、溶煤或溶液。還可以在這些液體中加入膠體狀的任何其他混合物。當(dāng)使用有機(jī)溶劑的液體時(shí)，具有烷基的含硫的化合物的自身集合化分子膜可使用于高親和性區(qū)域，而具有OH基和CO2H基的含硫的化合物的自身集合化分子膜可使用于地親和性區(qū)域。這樣，就可以根據(jù)液體來改變形成烴硫基金屬用的含硫的化合物，以構(gòu)成各種親和性區(qū)域。
借助于本發(fā)明的液體噴射構(gòu)造，由于具有親和性程度急劇變化的不連續(xù)點(diǎn)，所以能在噴嘴內(nèi)側(cè)的特定地點(diǎn)使液滴分離。這樣，就使產(chǎn)生液滴的特征點(diǎn)穩(wěn)定了，液滴的直徑也穩(wěn)定了，而且，還能確保噴射出來的液滴前進(jìn)的直線性。因此，當(dāng)應(yīng)用于打印機(jī)時(shí)，能提高其所打印的字跡的品質(zhì)，當(dāng)用于工業(yè)用途時(shí)，能夠形成高品質(zhì)的圖形。
借助于本發(fā)明的液體噴射構(gòu)造，由于具有能使在噴嘴內(nèi)流動(dòng)的液體的阻力下降的構(gòu)成，所以施加很小的載荷就能使液體噴射出來。
借助于本發(fā)明的液體噴射構(gòu)造，由于具有能使噴嘴內(nèi)表面對于液體的親和性動(dòng)態(tài)地變化的構(gòu)成，所以能產(chǎn)生穩(wěn)定地形成液滴的特征點(diǎn)，并且使液滴的直徑穩(wěn)定，此外，還能夠確保噴射出來的液滴前進(jìn)的直線性。
權(quán)利要求
1.一種具有將液體噴射出去的噴嘴的液體噴射構(gòu)造，其特征在于，它所具有的噴嘴中的流道，在沿著該液體的流動(dòng)方向上對于要噴射的液體的親和性程度是變化的。
2.如權(quán)利要求1所述的液體噴射構(gòu)造，其特征在于，上述流道由在金屬表面上以凝集了預(yù)定的含硫的化合物的烴硫基金屬形式存在的分子膜所形成。
3.如權(quán)利要求2所述的液體噴射構(gòu)造，其特征在于，上述含硫的化合物在以R為烴基時(shí)，由R-SH這樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為代表的硫代羥基化合物所組成。
4.如權(quán)利要求3所述的液體噴射構(gòu)造，其特征在于，當(dāng)n、m、p和q為任意自然數(shù)，X、Y為預(yù)定的元素時(shí)，上述R可用下列這一組結(jié)構(gòu)式中任何一種來表示CnH2n+1-，CnF2n+1-，CnF2n+1-CmH2m-，CnF2n+1-(CH2)m-X-C≡C-C≡C-C-Y-(CH2)p-HO2C(CH2)n-，HO(CH2)n-，NC(CH2)n-，H2n+1Cn-O2C-(CH2)m-，H3CO(CH2)n-，X(CH2)n-(其中X是一種鹵族元素，如Br，Cl或I等)H2C＝CH(CH2)n-H3C(CH2)n-，CnF2n+1-(CH2)m-(NHCO-CH2)p-(CH2)q-。
5.如權(quán)利要求2所述的液體噴射構(gòu)造，其特征在于，上述含硫的化合物在以R1和R2分別代表不同的烴基時(shí)，由R1-SH和R2-SH兩個(gè)互相不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)式所代表的硫代羥基分子的混合物構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5所述的液體噴射構(gòu)造，其特征在于，上述R1-和R2代表如下序列中的任何一種化學(xué)結(jié)構(gòu)式CnF2n+1- or CnF2n+1-CmH2m-。
7.如權(quán)利要求2所述的液體噴射構(gòu)造，其特征在于，上述含硫的化合物在以R3為烴基時(shí)，由HS-R3-SH這樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為代表的硫代羥基化合物所組成。
8.如權(quán)利要求7所述的液體噴射構(gòu)造，其特征在于，上述R3代表下列化學(xué)結(jié)構(gòu)式中的任何一種化學(xué)結(jié)構(gòu)式
9.如權(quán)利要求2所述的液體噴射構(gòu)造，其特征在于，上述含硫的化合物在以R4為烴基時(shí)，部分或全部由R4-S-S-R4這樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為代表的硫代羥基化合物所組成。
10.如權(quán)利要求9所述的液體噴射構(gòu)造，其特征在于，當(dāng)n、m、p和q為任意自然數(shù)，X、Y為預(yù)定的元素時(shí)，上述R4可用下列這一組結(jié)構(gòu)式中任何一種來表示CnH2n+1-，CnF2n+1-，CnF2n+1-CmH2m-，CnF2n+1-(CH2)m-X-C≡C-C≡C-Y-(CH2)p-HO2C(CH2)n-，HO(CH2)n-，NC(CH2)n-，H2n+1Cn-O2C-(CH2)m-，H3CO(CH2)n-，X(CH2)n-(其中X是一種鹵族元素，如Br，Cl或I等)H2C＝CH(CH2)n-H3C(CH2)n-，CnF2n+1-(CH2)m-(NHCO-CH2)p-(CH2)q-。
11.如權(quán)利要求1至10中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的液體噴射構(gòu)造，其特征在于，上述流道在從上游到下游的中間，具有對于該液體的親和性急劇下降的不連續(xù)點(diǎn)。
12.如權(quán)利要求1至10中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的液體噴射構(gòu)造，其特征在于，上述流道在其下游具有長度在1μm-100μm之間，對于該液體的親和性比較低的區(qū)域。
13.如權(quán)利要求1至10中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的液體噴射構(gòu)造，其特征在于，上述流道從上游到下游，設(shè)定為對于該液體的親和性逐漸上升。
14.如權(quán)利要求1所述的液體噴射構(gòu)造，其特征在于，上述流道在其下游具有能隨著熱、電場強(qiáng)度或磁場強(qiáng)度中任何一種物理量的變化而改變對于該液體的親和性的大小的區(qū)域。
15.如權(quán)利要求14所述的液體噴射構(gòu)造，其特征在于，它還具有使供應(yīng)上述區(qū)域的熱、電場強(qiáng)度或磁場強(qiáng)度中的任何一種物理量發(fā)生變化的措施。
16.如權(quán)利要求1至15中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的液體噴射構(gòu)造，其特征在于，上述噴射液體的流道中的噴射面設(shè)定為對于該液體的親和性比較低的程度。
17.如權(quán)利要求1至16中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的液體噴射構(gòu)造，其特征在于，為將上述液體供入上述流道中的儲(chǔ)藏部分的內(nèi)表面，設(shè)定為對于該液體的親和性比較高的程度。
18.一種具有上述權(quán)利要求1-17中任何一項(xiàng)所述的液體噴射構(gòu)造的噴墨式記錄頭。
19.一種具有權(quán)利要求18所述的噴墨式記錄頭的打印機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有噴射液體(6)的噴嘴(11)的液體噴射構(gòu)造。這種液體噴射構(gòu)造的噴嘴內(nèi)部的流道,具有在沿著液體的流動(dòng)方向上對于所噴出的液體(6)的親和性的大小不相同的特征。借助于控制這種親和性,能改進(jìn)液滴前進(jìn)的直線性,使液滴的直徑穩(wěn)定。這種液體噴射構(gòu)造很適合于噴墨式記錄頭。
文檔編號B41J2/16GK1255892SQ99800018
公開日2000年6月7日 申請日期1999年1月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月28日
發(fā)明者福島均 申請人:精工愛普生股份有限公司