專利名稱：液體組合物、記錄液體、液體盒、液體噴出盒、液體噴出單元及液體噴出的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流過(guò)預(yù)定溝道的液體組合物、用于對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行記錄的記錄液體、含有該記錄液體的液體盒(cartridge)、噴射含在該液體盒中的該記錄液體的液體噴射盒、及液體噴射設(shè)備和方法。
本申請(qǐng)要求在2003年1月24日提交的日本專利申請(qǐng)No.2003-15979和在2004年1月8日提交的No.2004-3447的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。
背景技術(shù)：
眾所周知的，通過(guò)精細(xì)結(jié)構(gòu)溝道向裝備有能量產(chǎn)生裝置(如壓電元件、電阻加熱器等)的液體室提供液體組合物，并在有能量產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的能量下對(duì)這樣提供的該液體組合物進(jìn)行加壓，以從提供在液體室的噴嘴以液滴噴射。
作為一種典型的常規(guī)液體噴射設(shè)備，噴墨打印機(jī)是已知的，其中油墨從頭尖端(head tips)噴射到例如作為目標(biāo)物的記錄紙上，以在紙上形成圖形和/或字符。
由于其低運(yùn)行成本、緊湊設(shè)計(jì)和易于打印彩色圖像，噴墨打印機(jī)是有利的。在噴墨打印機(jī)中，彩色墨水如黃、品紅、青、黑和其他，以每個(gè)頭尖端從填充有各個(gè)油墨的油墨盒中供給到油墨室等。
在噴墨打印機(jī)中，通過(guò)提供在油墨室中的壓力產(chǎn)生元件如電阻加熱器等，在油墨室中對(duì)供給到油墨室等的油墨加壓，從在每個(gè)頭尖端中形成的小孔，即所謂的噴嘴進(jìn)行噴射。更具體的說(shuō)，通過(guò)提供在油墨室中的電阻加熱器加熱在油墨室中的油墨，從而在電阻加熱器上的油墨中產(chǎn)生泡，且在當(dāng)該泡破碎并消失時(shí)產(chǎn)生的壓力下，使油墨從噴嘴噴射，以投射到記錄紙等上，在紙上形成圖像和/或字符。
在這些噴墨類型的打印機(jī)中，從頭尖端的噴嘴噴射的油墨的性能對(duì)在紙上形成的圖像的質(zhì)量具有很大影響。因此，可生產(chǎn)具有改善精度的頭尖端，如每個(gè)由例如硅或氧化硅晶片形成的且具有嵌入其中的電阻加熱器的頭尖端，這種頭尖端已經(jīng)變得明顯。
更具體的說(shuō)，這種頭尖端包括通過(guò)在硅晶片上形成電阻加熱器構(gòu)造的頭尖端，且每個(gè)這種頭尖端使用硅晶片的端面作為用于引導(dǎo)油墨進(jìn)入油墨室的溝道。
在這種頭尖端中，氧化其上形成有電阻加熱器的硅晶片的表面，以便即使其暴露于油墨，硅或氧化硅也不會(huì)被洗提進(jìn)入油墨中。但是，生產(chǎn)過(guò)程使得難以氧化該硅晶片的端面，且視情況而定，如果其暴露于油墨，硅或氧化硅將被洗提進(jìn)入油墨。特別是在pH高于7的堿性油墨的情況下，硅將被大量從硅晶片中洗提進(jìn)入油墨。應(yīng)當(dāng)注意，用于印刷到紙上的大部分油墨為弱堿性的，以防止頭尖端的金屬部分被氧化。
如果頭尖端的金屬部分如此被氧化，硅晶片的熔化將降低頭尖端的尺寸精度，導(dǎo)致油墨噴射性能的劣化、在紙上形成的圖像的質(zhì)量劣化、油墨的不-噴射和視情況而定的其他問(wèn)題。
而且，從硅晶片中洗提硅將降低在硅晶片和連接在硅晶片上的其他部件之間的接合處的結(jié)合強(qiáng)度，以致于其他部件將從硅晶片上分離，這將可能破壞頭尖端。
在油墨室和溝道由硅晶片形成的情況下，這種從硅晶片中洗提硅將降低室和溝道的尺寸精度，可導(dǎo)致頭尖端噴射性能的劣化。
在其中具有洗提出的硅或氧化硅的油墨中，染料分散體的穩(wěn)定性損失，以致于染料可沉積并堵塞噴嘴。
隨著油墨溶劑蒸發(fā)，在油墨中洗提的硅或氧化硅將導(dǎo)致油墨的過(guò)飽和，并在油墨中沉積和堵塞噴嘴，可導(dǎo)致油墨的不-噴射。
而且，在電阻加熱器周圍的被加熱的油墨中，在油墨中洗提的硅或氧化硅將具有其增加的溶解度，且因此將過(guò)量地熔化在油墨中，并由于在油墨噴射后的快速冷卻而沉積在電阻加熱器上。即，硅或氧化硅的洗提將可導(dǎo)致所謂的“cogation”。在其中在電阻加熱器上“cogation”已這樣發(fā)生的頭尖端中，將難以適當(dāng)?shù)募訜嵊湍瑢?dǎo)致油墨的不-噴射。
為了解決常規(guī)技術(shù)的上述問(wèn)題，已經(jīng)建議設(shè)計(jì)這樣一種頭尖端結(jié)構(gòu)，其中硅晶片將不暴露于油墨或進(jìn)行硅晶片的表面處理以防止硅或氧化硅從硅晶片中被洗提出來(lái)。更具體的說(shuō)，例如，在1997年的日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.85949中建議在硅晶片的表面上提供一層SiN、TiN、TiO等。
上述建議可防止硅或氧化硅從硅晶片中被洗提進(jìn)入油墨，但它們不是有利的，這是由于制造頭尖端的步驟數(shù)增加，導(dǎo)致增加的制造成本和低產(chǎn)率。包括頭尖端的打印機(jī)產(chǎn)品將非常昂貴。而且，如上所述地在硅晶片的表面提供一層的情況下，沒(méi)有針孔且難以使該層形成為通常均勻的厚度，這也將降低產(chǎn)率。
上述問(wèn)題不僅發(fā)生在使用硅晶片形成頭尖端的情況下，還發(fā)生在與油墨接觸的頭尖端的情況下(在該情況下，含硅材料如玻璃基底被暴露)，即，在含硅材料暴露在堿性油墨流動(dòng)的溝道中的情況下。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供液體組合物、使用該液體組合物的記錄液體、包含該記錄液體的液體盒、容納(housing)該液體盒的液體噴射盒、及其中使用含在液體噴射盒中的記錄液體以確保印刷圖像的高質(zhì)量的液體噴射設(shè)備和方法，來(lái)克服相關(guān)技術(shù)的上述缺點(diǎn)，其中防止硅被洗提進(jìn)入該液體組合物中，由此可防止含硅材料在液體中沉積并堵塞溝道或噴嘴。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過(guò)在液體中包括在用作對(duì)目標(biāo)物(如紙等)進(jìn)行記錄的任何常規(guī)油墨中作為雜質(zhì)而盡可能不被包括的疏水膠體，更具體的說(shuō)，通過(guò)在液體中包括當(dāng)控制液體的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)，帶有正的ζ電勢(shì)的疏水膠體，可防止硅或硅化合物從含硅材料中被洗提進(jìn)入流過(guò)含硅材料暴露在其中的溝道的液體中，完成了能夠克服相關(guān)技術(shù)的上述缺點(diǎn)的本發(fā)明。
可通過(guò)提供液體組合物達(dá)到以上目的，該液體組合物流過(guò)含硅材料暴露在其中的溝道，根據(jù)本發(fā)明，該組合物包含溶劑；和疏水膠體，當(dāng)控制組合物的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)，該疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)。
也可通過(guò)提供記錄液體達(dá)到以上目的，該記錄液體通過(guò)含硅材料暴露在其中的溝道被引向噴嘴，且以液滴從噴嘴噴射以附著在目標(biāo)物上，根據(jù)本發(fā)明，該液體包含顏料；顏料分散在其中的溶劑；和疏水膠體，當(dāng)控制液體的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)，該疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)。
還可通過(guò)提供液體盒達(dá)到以上目的，根據(jù)本發(fā)明，該液體盒包括用于以液滴從噴嘴噴射的噴射裝置，通過(guò)含硅材料暴露在其中的溝道被引向噴嘴的記錄液體，該盒被可拆裝地裝在液體噴射設(shè)備的噴射裝置中，該噴射設(shè)備以液滴噴射液體以附著在目標(biāo)物上，且用作用于液體噴射設(shè)備的噴射裝置的記錄液體的源；和該記錄液體包含顏料；顏料分散在其中的溶劑；和疏水膠體，當(dāng)控制液體的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)，該疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)。
還可通過(guò)提供液體噴射盒達(dá)到以上目的，該盒被可拆裝地裝在液體噴射設(shè)備中，該噴射設(shè)備噴射用于附著在目標(biāo)物上的記錄液體，對(duì)該目標(biāo)物進(jìn)行記錄，根據(jù)本發(fā)明，該盒包括包含記錄液體的液體容器；通過(guò)含硅材料暴露在其中的溝道從液體容器向噴嘴引導(dǎo)記錄液體到噴嘴并以液滴從噴嘴噴射記錄液體的噴射裝置，該記錄液體包含顏料；顏料分散在其中的溶劑；和疏水膠體，當(dāng)控制液體的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)，該疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)。
還可通過(guò)提供液體噴射盒達(dá)到以上目的，該盒包括包含記錄液體的液體容器，和以液滴從噴嘴噴射記錄液體的噴射裝置，該記錄液體通過(guò)含硅材料暴露在其中的溝道從液體容器被引向噴嘴，該盒被可拆裝地裝在液體噴射設(shè)備中，該噴射設(shè)備通過(guò)使液滴附著在目標(biāo)物上對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行記錄；且該記錄液體包含顏料；顏料分散在其中的溶劑；和疏水膠體，當(dāng)控制液體的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)，該疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)。
還可通過(guò)提供液體噴射設(shè)備達(dá)到以上目的，該噴射設(shè)備通過(guò)使記錄液體附著在目標(biāo)物上對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行記錄，根據(jù)本發(fā)明，該設(shè)備包括，用于以液滴從噴嘴噴射記錄液體的噴射裝置，該記錄液體通過(guò)含硅材料暴露在其中的溝道被引向噴嘴；和用作用于噴射裝置的記錄液體的源的液體盒；包含記錄液體的液體容器，該記錄液體包含顏料；顏料分散在其中的溶劑；和疏水膠體，當(dāng)控制液體的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)，該疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)。
還可通過(guò)提供液體噴射方法達(dá)到以上目的，該噴射方法通過(guò)使記錄液體附著在目標(biāo)物上對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行記錄，其中該記錄液體包含顏料；顏料分散在其中的溶劑；和疏水膠體，當(dāng)控制液體的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)，該疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)；且該記錄液體通過(guò)含硅材料暴露在其中的溝道被引向噴嘴，并以液滴從噴嘴噴射。
根據(jù)本發(fā)明，流過(guò)含硅材料暴露在其中的溝道的液體包含至少疏水膠體，當(dāng)控制液體的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)，該疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)。因此，可防止硅或硅化合物從含硅材料中被洗提進(jìn)入該液體。
當(dāng)參考附圖時(shí)，從對(duì)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式的下列詳細(xì)描述中，本發(fā)明的這些目的和其他目的、特征及優(yōu)點(diǎn)將變得更加明晰。


圖1為本發(fā)明的噴墨打印機(jī)的透視圖。
圖2為提供在本發(fā)明的噴墨打印機(jī)中的噴墨打印頭盒的透視圖。
圖3也是噴墨打印頭盒的截面圖。
圖4展示了表示pH和疏水膠體的ζ電勢(shì)之間的關(guān)系的特性曲線。
圖5示意性地說(shuō)明油墨盒和噴墨打印頭盒之間的關(guān)系。
圖6為噴墨打印頭盒的噴射表面的平面圖。
圖7為噴墨打印頭盒的頭尖端的示意截面圖。
圖8為說(shuō)明頭尖端如何噴射油墨滴并展示在油墨室中形成的油墨泡的截面圖。
圖9也是說(shuō)明頭尖端如何噴射油墨滴并展示在油墨泡的壓力下從噴嘴噴射的油墨滴的截面圖。
圖10為展示在頭尖端中附著在電路板端面的疏水膠體的示意截面圖。
圖11為噴墨打印機(jī)的部分的示意性透明側(cè)視圖。
圖12為在噴墨打印機(jī)中的控制電路的示意方框圖。
圖13展示在噴墨打印機(jī)的打印中進(jìn)行的操作流程。
圖14為已打開(kāi)蓋的頭罩(head cap)操作機(jī)構(gòu)的示意性透明側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1所示噴墨打印機(jī)(下文將簡(jiǎn)稱作“打印機(jī)”)，描述本發(fā)明的液體組合物、記錄液體、液體噴射盒、及液體噴射設(shè)備和方法。通常用標(biāo)號(hào)1表示的打印機(jī)，將向在預(yù)定方向中傳送的記錄紙P以液滴噴射油墨等，以在紙P上形成圖像和字符。
打印機(jī)1是所謂的行式打印機(jī)，其中油墨噴嘴在紙P的寬度方向(即，在圖1直線中箭頭W的方向)上橫跨紙P的打印寬度排列。
如圖2和3所示，打印機(jī)1包括噴墨打印頭盒3(下文稱作“頭盒”)和打印機(jī)主體4，其中該頭盒3噴射作為記錄液體的油墨2以在記錄紙P上形成圖像和字符，該打印機(jī)主體4中設(shè)置有頭盒3。
在打印機(jī)1中，頭盒3易于進(jìn)入打印機(jī)主體4和從其中移出，且每個(gè)包含油墨2且供給油墨2到頭盒3的油墨盒11y、11m、11c和11k可拆裝地裝在頭盒3中。
在該打印機(jī)1中，存在可用的包含黃色油墨2的油墨盒11y、包含品紅油墨2的油墨盒11m、包含青色油墨2的油墨盒11c和包含黑色油墨2的油墨盒11k?？刹鹧b地裝在打印機(jī)主體4中的頭盒3和可拆裝地裝在頭盒3中的油墨盒11y、11m、11c和11k作為消耗品是可更換的。
在該打印機(jī)1中，以堆疊形式收在紙盒(paper tray)55a中的記錄紙P可通過(guò)將紙盒55a設(shè)置在盒箱(tray housing)5中而供給到打印機(jī)主體4中，該盒箱5提供在打印機(jī)主體4的前底部。當(dāng)紙盒55a設(shè)置在打印機(jī)主體4的前部的盒箱5中時(shí)，通過(guò)紙供給/排出機(jī)構(gòu)54從紙入口55向打印機(jī)主體4的后部供給記錄紙P。然后逆轉(zhuǎn)輥73將反轉(zhuǎn)這樣供給到打印機(jī)主體4的后部的記錄紙P的移動(dòng)方向，且在正向通路上將其從打印機(jī)主體4的后部傳送到前部。這樣從打印機(jī)主體4的后部傳送到前部的記錄紙P將具有打印在其上的作為字符和圖像的打印數(shù)據(jù)，直到記錄紙P從提供在打印機(jī)主體4的前部的紙出口56送出，該打印數(shù)據(jù)相當(dāng)于從信息處理器69如個(gè)人電腦提供的字符和圖像數(shù)據(jù)。
作為用于打印的記錄液體的油墨2為例如包括水溶性顏料作為著色物質(zhì)和各種顏料的著色劑、著色劑分散在其中的溶劑、改善著色劑的分散的表面活性劑和當(dāng)控制油墨2的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)其帶有正的ζ電勢(shì)的疏水膠體的混合物。應(yīng)當(dāng)注意，油墨2通常為弱堿性，以致于頭尖端43的金屬部分將不被氧化，該頭尖端43將在后面詳細(xì)描述。
著色劑可為通常用于通過(guò)噴墨打印來(lái)記錄的各種染料，如直接染料、酸性染料、堿性染料、活性染料、分散染料、甕染料、可溶的甕染料等，其將在下面列出。
更具體的說(shuō)，黃色染料可為，例如，選自以下的一種或多于一種的混合物C.I.酸性黃1、3、11、17、19、23、25、29、36、38、40、42、44、49、59、61、70、72、75、76、78、79、98、99、110、111、127、131、135、142、162、164和165；C.I.直接黃1、8、11、12、24、26、27、33、39、44、50、58、85、86、87、88、89、98、110、132、142和144；C.I.活性黃1、2、3、4、6、7、11、12、13、14、15、16、17、18、22、23、24、25、26、27、37和42；及C.I.罩黃(hood yellow)3、4，等。
品紅染料可為，例如，選自以下的一種或多于一種的混合物C.I.酸性紅1、6、8、9、13、14、18、26、27、32、35、37、42、51、52、57、75、77、80、82、85、87、88、89、92、94、97、106、111、114、115、117、118、119、129、130、131、133、134、138、143、145、154、155、158、168、180、183、184、186、194、198、209、211、215、219、249、252、254、262、265、274、282、289、303、317、320、321和422；C.I.直接紅1、2、4、9、11、13、17、20、23、24、28、31、33、37、39、44、46、62、63、75、79、80、81、83、84、89、95、99、113、197、201、218、220、224、225、226、227、228、229、230和321；C.I.活性紅1、2、3、4、5、6、7、8、11、12、13、15、16、17、19、20、21、22、23、24、28、29、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、45、46、49、50、58、59、63和64；及C.I.罩紅(hood red)7、9、14，等。
青色染料可為，例如，選自以下的一種或多于一種的混合物C.I.酸性藍(lán)1、7、9、15、22、23、25、27、29、40、41、43、45、54、59、60、62、72、74、78、80、82、83、90、92、93、100、102、103、104、112、113、117、120、126、127、129、130、131、138、140、142、143、151、154、158、161、166、167、168、170、171、182、183、184、187、192、199、203、204、205、229、234、236和249；C.I.直接藍(lán)1、2、6、15、22、25、41、71、76、77、78、80、86、87、90、98、106、108、120、123、158、160、163、165、168、192、193、194、195、196、199、200、201、202、203、207、225、226、236、237、246、248和249；C.I.活性藍(lán)1、2、3、4、5、7、8、9、13、14、15、17、18、19、20、21、25、26、27、28、29、31、32、33、34、37、38、39、40、41、43、44和46；及C.I.罩藍(lán)(hood blue)1、2，等。
黑色染料可為，例如，選自以下的一種或多于一種的混合物C.I.酸性黑1、2、7、24、26、29、31、48、50、51、52、58、60、62、63、64、67、72、76、77、94、107、108、109、110、112、115、118、119、121、122、131、132、139、140、155、156、157、158、159和191；C.I.直接黑17、19、22、32、38、51、56、62、71、74、75、77、94、105、106、107、108、112、113、117、118、132、133、146、154和168；C.I.活性黑1、3、4、5、6、8、9、10、12、13、14和18；及C.I.罩黑(hood black)2，等。
油墨2具有加入其中的0.5重量％-15重量％的上述著色劑，更優(yōu)選0.7重量％-10重量％的著色劑。著色劑的密度取決于在其上打印油墨2的目標(biāo)物的選擇的類型和油墨噴射的方法。應(yīng)當(dāng)注意，著色劑的密度越低，粘度越容易控制且已長(zhǎng)期儲(chǔ)存的油墨2越可靠。
而且，可使用顏料等作為著色劑。但是，在使用顏料作為著色劑的情況下，可對(duì)疏水膠體的ζ電勢(shì)具有影響，該疏水膠體將在后面詳細(xì)描述。因此，應(yīng)當(dāng)使用不會(huì)不利地影響疏水膠體的ζ電勢(shì)的顏料作為著色劑。
將上述顏料等分散在其中的溶劑可為例如，粘度低、容易處理、廉價(jià)且無(wú)味的材料，如水等。而且，作為用于油墨2的溶劑，可使用例如離子交換水，以防止不必要的離子混合在油墨2中。
除了溶劑如水、離子交換水等以外，油墨2還包含水溶性有機(jī)溶劑如脂族一元醇、脂族多元醇或脂族多元醇的衍生物。
更具體的說(shuō)，脂族一元醇可為，例如，選自包括甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇等的低級(jí)醇中的一種或多于一種的混合物。
使用上述脂族一元醇作為溶劑，提供的油墨2具有適當(dāng)?shù)谋砻鎻埩蛯?duì)記錄紙P的優(yōu)異的滲透性、打印圖像的點(diǎn)-形成性能和干燥特性。通過(guò)使用選自脂族一元醇的乙醇、異丙醇或正丁醇作為溶劑來(lái)保證油墨2的這些優(yōu)異的性能和特性。
脂族多元醇可為例如，選自以下的一種或多于一種的混合物包括乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、丁二醇和甘油的亞烷基二醇，包括聚乙二醇和聚丙二醇的聚亞烷基二醇，和硫二甘醇。
脂族多元醇的衍生物可為例如，選自以下的一種上述脂族多元醇中的低級(jí)烷基醚如乙二醇二甲醚，和上述脂族多元醇中的低級(jí)羧基酯(carboxylate ester)如乙二醇二乙酸酯。用作油墨2的溶劑的脂族多元醇及其衍生物使得油墨2不容易干燥并降低油墨2的凝固點(diǎn)，由此可限制已長(zhǎng)期儲(chǔ)存的油墨2的性質(zhì)的變化并限制由油墨2引起的噴嘴45a的堵塞。
因此，通過(guò)使用除了水等以外的選自脂族一元醇、脂族多元醇和脂族多元醇的衍生物的一種或多于一種的混合物作為染料和其它分散在其中的溶劑，可提供滿足使用和應(yīng)用目的的油墨2。
除了選自脂族一元醇、脂族多元醇和脂族多元醇的衍生物的一種或多于一種的混合物以外，油墨2還具有加入其中的選自以下的一種或多于一種的混合物包括二甲基甲醛和二甲基乙酰胺的酰胺類，包括丙酮和雙丙酮醇的酮類，酮醇類，包括四氫呋喃、二噁烷、γ-丁基內(nèi)酯、甘油和1.2.6.-己三醇的三價(jià)醇及包括二乙醇胺、三乙醇胺、sulforan、2-吡咯烷、N-甲基-2-吡咯烷和1.3-二甲基-2-咪唑烷酮的含氮雜環(huán)化合物。該添加可改善油墨2的性質(zhì)。
油墨2包含表面活性劑作為分散助劑用于提供著色劑的接近均勻的分散。用于油墨2的表面活性劑應(yīng)優(yōu)選為例如非離子表面活性劑，但可為陰離子表面活性劑。
非離子表面活性劑為選自以下的一種或多于一種的混合物聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺和乙炔二醇。
除了上述著色劑之外，油墨2還包含溶劑和表面活性劑、疏水膠體，當(dāng)控制其pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)，該疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)。
注意這里使用的術(shù)語(yǔ)“ζ電勢(shì)”指的是在固體和液體之間的界面處的有效作用于動(dòng)電現(xiàn)象的電勢(shì)差的部分。更具體的說(shuō)，在固-液界面處形成雙電層，且在油墨2中的電勢(shì)分布使得當(dāng)液體和固體彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，粘附層將隨著固體移動(dòng)。動(dòng)電現(xiàn)象取決于在粘附層和液體之間的電勢(shì)差。該電勢(shì)差稱作“ζ電勢(shì)”。
而且，這里使用的術(shù)語(yǔ)“疏水膠體”指的是由水?dāng)y帶的溶膠等。更具體的說(shuō)，其為這樣的溶膠，其對(duì)水具有低親合力且其分散的粒子為金屬、金屬硫化物、金屬氫氧化物等。
更特別的，當(dāng)控制油墨2的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)帶有正的ζ電勢(shì)的疏水膠體為選自金屬氧化物(如氧化鋁、氧化鈰等)和金屬硫化物(如硫酸鋇)的一種或多于一種的混合物。
即使當(dāng)包含預(yù)定的疏水膠體的油墨2與在由含硅材料如硅晶片形成的每個(gè)頭尖端43中的電路板44接觸時(shí)，當(dāng)控制油墨2的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)帶有正的ζ電勢(shì)的疏水膠體將附著在帶有負(fù)電勢(shì)的含硅材料如硅晶片的表面上。因此，可防止硅或硅化合物從含硅材料中洗提出來(lái)。
更具體的說(shuō)，由于即使弱堿性的油墨2在硅晶片周圍變?yōu)樗嵝裕杌蚬杌衔飶脑摴杈邢刺岢鰜?lái)，當(dāng)控制油墨2的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)帶有正的ζ電勢(shì)的疏水膠體將附著在帶有負(fù)電勢(shì)的硅晶片上，且限制硅或硅化合物從硅晶片被進(jìn)一步洗提進(jìn)入油墨2中。
這里，將上述氧化鋁(Al2O3)、氧化鈰(CeO)和硫酸鋇(BaSO4)的每個(gè)作為當(dāng)控制油墨2的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)帶有正的ζ電勢(shì)的疏水膠體的實(shí)例材料，同時(shí)將二氧化硅(SiO2)作為通過(guò)其難以限制硅或硅化合物從含硅材料中洗提出來(lái)的疏水膠體的實(shí)例材料，參考圖4所示的特性曲線，說(shuō)明了在當(dāng)這些疏水膠體中的每個(gè)分散在水中時(shí)的ζ電勢(shì)和該分散介質(zhì)的pH之間的關(guān)系。
如圖4所示的該試驗(yàn)的結(jié)果揭示了，使用氧化鋁、氧化鈰和硫酸鋇中的每個(gè)的疏水膠體在當(dāng)分散介質(zhì)的pH小于6時(shí)，帶有正的ζ電勢(shì)，且還揭示了使用二氧化硅的疏水膠體在當(dāng)分散介質(zhì)的pH不在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)，未帶有任何正的ζ電勢(shì)。
因此，在使用二氧化硅的疏水膠體的情況下，即使當(dāng)硅等開(kāi)始從暴露于例如弱堿性油墨2的硅晶片中洗提出來(lái)后，油墨2在硅晶片周圍變?yōu)樗嵝詴r(shí)，硅等被連續(xù)洗提而不存在對(duì)帶負(fù)電的硅晶片的附著。采用使用二氧化硅的疏水膠體，難以防止硅或硅化合物從硅晶片中洗提出來(lái)。
另一方面，在疏水膠體使用氧化鋁、氧化鈰或硫酸鋇的情況下，當(dāng)硅等開(kāi)始從暴露于例如弱堿性油墨2的硅晶片中洗提出來(lái)后，油墨2在硅晶片周圍變?yōu)樗嵝詴r(shí)，在硅晶片周圍的膠體適當(dāng)?shù)貛в姓摩齐妱?shì)，附著在適當(dāng)?shù)貛в胸?fù)電勢(shì)的硅晶片上，且因此可適當(dāng)?shù)胤乐构杌蚬杌衔飶墓杈邢刺帷?br> 油墨2包含的疏水膠體，相對(duì)于油墨2，在大于3ppm且小于10000ppm的范圍內(nèi)，或更優(yōu)選在大于10ppm且小于1000ppm的范圍內(nèi)。在油墨2中小于3ppm的疏水膠體太少，以致于當(dāng)含硅材料暴露于弱堿性油墨2時(shí)，其難以限制硅或硅化合物從含硅材料如硅晶片中被洗提出來(lái)。
除了上述著色劑、溶劑、表面活性劑和預(yù)定的疏水膠體以外，油墨2可進(jìn)一步具有加入其中的粘度調(diào)節(jié)劑、表面張力調(diào)節(jié)劑、pH調(diào)節(jié)劑、防腐劑、殺菌劑等。
粘度調(diào)節(jié)劑和表面張力調(diào)節(jié)劑可為例如，選自以下的一種或多于一種的混合物包括明膠、酪蛋白等的蛋白質(zhì)類，天然橡膠如阿拉伯樹(shù)膠，包括如甲基纖維素、羧甲基纖維素等的纖維素衍生物，包括木素磺酸、蟲膠等的天然高聚物，聚丙烯酸(polyarylic acid)，苯乙烯-丙烯酸酯共聚物鹽，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮等。
pH調(diào)節(jié)劑可為例如，選自包括氫氧化鋰、氫氧化鈉和氫氧化鉀的堿金屬氫氧化物，和包括三乙醇胺、二乙醇胺、氨甲基丙醇的胺等。
防腐劑和殺菌劑可為例如，選自以下的一種或多于一種的混合物苯甲酸鈉、五氯苯酚鈉、2-吡啶硫醇-1-氧化物、山梨酸鈉、脫氫乙酸鈉(sodiumdehydroacetate)、1，2-二苯并噻唑啉-3-酮(由ABICIA生產(chǎn)的PROXEL CRL、PROXEL BND、PROXEL GXL、PROXEL XL-2和PROXEL TN中的任一個(gè))等。
按如下所述制備具有上述組合物的油墨2。使用顏料作為著色劑的可溶型油墨2可通過(guò)將作為著色劑的上述顏料、溶劑、表面活性劑和預(yù)定的疏水膠體混合，將其在40-80℃下加熱的同時(shí)通過(guò)螺旋槳(screw)等對(duì)其進(jìn)行攪拌并分散而制備。
而且，使用顏料作為著色劑的分散型油墨2可通過(guò)將顏料與預(yù)定的疏水膠體一起分散在水中而制備，已用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸氫鈉(sodium hydrogen carbide)、氨水、三乙醇胺、二乙醇胺、三乙胺、氨甲基丙醇等使該水成為堿性。通過(guò)常規(guī)的顏料細(xì)-分散法和分散器如球磨機(jī)、砂磨機(jī)、磨碎機(jī)、輥磨、攪拌器、亨舍爾混合機(jī)、膠體磨、超聲均質(zhì)器、per mill、濕式噴射磨等中的任何一種來(lái)進(jìn)行分散。
將這樣制備的油墨2通過(guò)過(guò)濾器進(jìn)行加壓或真空過(guò)濾至少一次、通過(guò)離心機(jī)進(jìn)行離心至少一次、或進(jìn)行其組合，以去除粉塵粗顆粒和其他雜質(zhì)。
調(diào)節(jié)油墨2以便在25℃的溫度下具有30-60mN/m或更優(yōu)選30-40mN/m的表面張力，以適應(yīng)更高速度的打印，更特別的以使后面將詳細(xì)描述的電阻加熱器42能夠用脈沖電流驅(qū)動(dòng)，該脈沖電流的頻率為1kHz或更高，優(yōu)選3kHz或更高且更優(yōu)選5kHz或更高。還可調(diào)節(jié)油墨2以具有低于15mPa·s或更優(yōu)選低于5mPa·s的粘度。
將黃色油墨2放入油墨盒11y中，品紅油墨2放入油墨盒11m中，青色油墨2放入油墨盒11c中，且黑色油墨2放入油墨盒11k中，如圖2和3所示。
接著，參考附圖描述可拆裝地設(shè)置在包括在上述打印機(jī)1中的打印機(jī)主體4內(nèi)的頭盒3和可拆裝地接收(receive)在頭盒3中的油墨盒11y、11m、11c和11k。
如圖1所示，將對(duì)記錄紙P進(jìn)行打印的頭盒3從上面(即以圖1中箭頭A的方向)放入打印機(jī)主體4中，且該頭盒3向由紙供給/排出機(jī)構(gòu)54供給的記錄紙P噴射油墨2以在記錄紙P上形成字符和圖像。
頭盒3在由例如電熱轉(zhuǎn)換型或機(jī)電轉(zhuǎn)換型的壓力產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的壓力下使油墨2霧化，且將油墨2以液滴噴射到目標(biāo)物如記錄紙P等的主表面上。這里將通過(guò)舉例，說(shuō)明使用電熱轉(zhuǎn)換型壓力產(chǎn)生裝置的油墨2的霧化和噴射。
如圖2和3所示，頭盒3包括盒體21，其中接收有每個(gè)均包含油墨2的油墨盒11V、11m、11c和11k。應(yīng)當(dāng)注意，下文中油墨盒11y、11m、11c和11k一般將簡(jiǎn)稱為“油墨盒11”。
可拆裝地接收在頭盒3中的油墨盒11包括通過(guò)具有足夠強(qiáng)度和抗墨性的樹(shù)脂材料(如聚丙烯等)的注射模塑形成的盒式容器12。形成的盒式容器12具有與縱向供給的記錄紙P的寬度的尺寸幾乎相同的通常的矩形形狀。該矩形形狀使填充在容器12中的油墨的體積達(dá)到最大。
更特別的，包括在油墨盒11中的盒式容器12包括其中填充有油墨2的油墨容器13、將油墨2從油墨容器13供給到頭盒3的盒體21的油墨分配器14、將空氣從外部帶入油墨容器13的外部連通(outside communication)孔15、將通過(guò)外部連通孔15帶入的空氣引入油墨容器13中的空氣進(jìn)氣道16、在外部連通孔15和空氣進(jìn)氣道16之間形成的用以暫時(shí)儲(chǔ)存油墨2的油墨捕集器(ink trap)17、及將油墨盒11鎖定到盒體21的鎖定凸出18和接合梯級(jí)(engagement step)19。
油墨容器13由高氣密材料形成以限定其中填充油墨2的空間。形成的油墨容器13具有通常的矩形形狀且具有通常等于縱向供給的記錄紙P的寬度W的長(zhǎng)度，如圖3所示。
在接近油墨容器13的下部中心處提供油墨分配器14。油墨分配器14通常為與油墨容器13相通的凸出噴嘴。噴嘴的自由端放進(jìn)將在后面詳細(xì)描述的頭盒3的連接器26中，以提供在油墨盒2的盒式容器12和頭盒3的盒體21之間的耦合。油墨2通過(guò)油墨分配器14從包含油墨2的油墨盒11供給到盒體21。
如圖3所示，外部連通孔15為通風(fēng)孔，通過(guò)其將空氣從油墨盒11之外帶入油墨容器13中。其在盒式容器12的頂部形成，更精確的說(shuō)，在接近盒式容器12的頂部中心處形成，當(dāng)油墨盒11裝在頭盒3的盒接受器22中時(shí)，孔15在該處暴露于外部，從而可從外部帶入空氣。
當(dāng)油墨盒11設(shè)置在盒體21中且油墨2從油墨容器13向下流到盒體21時(shí)，相當(dāng)于在油墨容器13中的油墨2的減少量的空氣量通過(guò)外部連通孔15從外部被帶入油墨盒11中。
空氣進(jìn)氣道16提供在油墨容器13和外部連通孔15之間的連通，以將通過(guò)外部連通孔15帶入的空氣引入油墨容器13中。當(dāng)油墨盒11設(shè)置在盒體21中時(shí)，供給油墨2到頭盒3的盒體21，以使在油墨容器13中的油墨2的量和在油墨盒13中的內(nèi)部壓力相應(yīng)地下降。但是，如上通過(guò)空氣進(jìn)氣道16引入油墨容器13的空氣將保持內(nèi)部壓力在這樣一種正常平衡，使得油墨2可適當(dāng)?shù)胤峙涞胶畜w21。
在外部連通孔15和空氣進(jìn)氣道16之間提供油墨捕集器17。其用于從與油墨容器13連通的空氣進(jìn)氣道16漏出的油墨2(若有的話)的暫時(shí)停留，以防止油墨2突然流出。形成的油墨捕集器17具有接近菱形的切面，其較長(zhǎng)的對(duì)角線在油墨容器13的縱向延伸?？諝膺M(jìn)氣道16提供在菱形切面的下頂點(diǎn)，位于油墨容器13的底部，即在菱形切面的較短對(duì)角線的下端，以使已從油墨容器13中出來(lái)的油墨2可返回油墨容器13中。而且，由于外部連通孔15提供在菱形切面的下頂點(diǎn)，即在較短對(duì)角線的下端，油墨捕集器17防止已從油墨容器13中出來(lái)的油墨2容易地從外部連通孔15中漏出。
在油墨盒11的一個(gè)縱向端上形成鎖定凸出18。其接合在頭盒3的盒體21的彈鍵桿(latch lever)24中形成的接合孔24a中。鎖定凸出18具有形成的幾乎垂直于油墨容器13的側(cè)面的其上部和形成的從側(cè)面向上部?jī)A斜的下部。
在與形成接合凸出18的油墨盒11的一個(gè)縱向端相反的油墨盒11的另一縱向端上形成接合梯級(jí)19。接合梯級(jí)19包括在其一端上鄰接于盒式容器12的頂部的斜面19a和在斜面19a與油墨盒11的另一縱向端之間形成的并與盒式容器12的頂部平行延伸的水平面19b。由于這樣提供的接合梯級(jí)19，因此水平面19b為低于盒式容器12的頂部的一個(gè)梯級(jí)，且油墨盒11用盒體21的保持器(retainer)23接合在接合梯級(jí)19處。如上，在油墨盒11的插入端(insertion end)提供接合梯級(jí)19。采用放置在頭盒3中的盒接受器22的保持器23下的接合梯級(jí)19，將油墨盒11安裝進(jìn)入頭盒3中的盒接受器22中。即，當(dāng)將油墨盒11安裝進(jìn)入盒接受器22或從中移出時(shí)，接合梯級(jí)19起到樞軸的作用。
除了上述組件之外，如上構(gòu)成的油墨盒11還包括例如，用于檢測(cè)殘留在油墨容器13中的油墨2的量的油墨-剩余檢測(cè)器、用于識(shí)別油墨盒11y、11m、11c和11k的識(shí)別單元，等。
這里將說(shuō)明和描述如上構(gòu)成的頭盒3，且該頭盒3中裝有分別含有黃色、品紅、青色和黑色的油墨2的油墨盒11y、11m、11c和11k。
如圖2和3所示，頭盒3包括上述油墨盒11和盒體21，且盒體21包括其中分別設(shè)置有油墨盒11y、11m、11c和11k的接受器22y、22m、22c和22k(下文中當(dāng)通常涉及它們時(shí)，簡(jiǎn)稱為“接受器22”)、用于保持油墨盒11的保持器23和彈鍵桿24、在其中可移出油墨盒11的方向上對(duì)油墨盒11施加壓力(force)的加壓元件(forcing member)25、連在油墨分配器14上且從油墨分配器14向其供給油墨2的連接器26、以液滴噴射油墨2的油墨-噴射頭27、和保護(hù)油墨-噴射頭27的頭罩28。
形成的用于接收油墨盒11的每個(gè)接受器22具有頂部敞開(kāi)用于接收和移出油墨盒11的通常的凹形。四個(gè)油墨盒11分別收在這些接受器22中，在通常垂直于記錄紙P寬度方向的方向上(即在記錄紙P的移動(dòng)方向上)并排排列。接受器22在與油墨盒11類似地在打印方向上縱向延伸，因?yàn)楹笳咴O(shè)置在接受器22中。將油墨盒11收在盒體21中。
接受器22如圖2所示地接收油墨盒11。接受器22y接收黃色油墨盒11y，接受器22m接收品紅油墨盒11m，接受器22c接收青色油墨盒11c且接受器22k接收黑色油墨盒11k。通過(guò)隔板22a，接受器22y、22m、22c和22k彼此隔離。
如圖3最好的展示，保持器23從接受器22的一個(gè)縱向端外伸且保持(retain)形成在油墨盒11上的接合梯級(jí)19?？赏ㄟ^(guò)將油墨盒11傾斜地插入接受器22中，使接合梯級(jí)19指向下方，并使油墨盒11的與接合梯級(jí)19相對(duì)的縱向端圍繞接合梯級(jí)19與保持器23的接合點(diǎn)向接受器22翻轉(zhuǎn)，將油墨盒11放置到接受器22中。從而，油墨盒11可容易地放置在接受器22中。
彈鍵桿24由片簧通過(guò)彎曲形成。在與保持器23相對(duì)的接受器22的一端(即接受器22的另一縱向端)提供彈鍵桿24。將彈鍵桿24在其基礎(chǔ)端(base end)整體固定到接受器22的另一縱向端的側(cè)面底部(lateral bottom)。彈鍵桿24的自由端在朝向和遠(yuǎn)離接受器22的側(cè)面的方向上可彈性移動(dòng)。在彈鍵桿24的自由端部分中形成鎖孔24a。在油墨盒11安置在接受器22中時(shí)，彈性地移動(dòng)彈鍵桿24，且油墨盒11的鎖定凸出18接合在鎖孔24a中，以使安置在接受器22中的油墨盒11不會(huì)從接受器22中脫離。
加壓元件25由片簧通過(guò)彎曲形成，且提供在與油墨盒11的接合梯級(jí)19的相對(duì)側(cè)的接受器22的底部上。其在油墨盒11的移出方向上對(duì)油墨盒11施加壓力。加壓元件25具有通過(guò)彎曲形成的頂點(diǎn)。該頂點(diǎn)在朝向和遠(yuǎn)離接受器22的底部的方向上移動(dòng)。加壓元件25為通過(guò)其頂點(diǎn)在從接受器22中移出油墨盒11的方向上對(duì)油墨盒11的底部施加壓力的排出元件。當(dāng)鎖定凸出18從彈鍵桿24的鎖孔24a中脫離時(shí)，加壓元件25將油墨盒11從接受器22的內(nèi)部排出。
每個(gè)接受器22y、22m、22c和22k已經(jīng)形成在接近連接器26的縱向中心上，當(dāng)油墨盒11y、11m、11c和11k分別安置在接受器22y、22m、22c和22k中時(shí)，每個(gè)油墨盒11y、11m、11c和11k的油墨分配器14連在該連接器26上。
連接器26用作油墨供給溝道，通過(guò)連接器26，油墨2從安置在接受器22中的油墨盒11的油墨分配器14供給到提供在盒體21的底部上的油墨-噴射頭27。
更具體的說(shuō)，如圖5所示，連接器26包括，用于使從油墨盒11供給的油墨2停留在其中的油墨池31、密封連在連接器26上的油墨分配器14的密封元件32、除去油墨2中的雜質(zhì)的過(guò)濾器33、及打開(kāi)和關(guān)閉對(duì)油墨-噴射頭27的供給溝道的有閥門的機(jī)構(gòu)34。
油墨池31為連在油墨分配器14上的空間，且從油墨盒11供給的油墨2停留在其中。
密封元件32提供在油墨池31的上端。當(dāng)油墨盒11的油墨分配器14連在連接器26的油墨池31上時(shí)，密封元件32提供在油墨池31和油墨分配器14之間的密封以防止油墨2漏出。
當(dāng)安置或移出油墨盒11時(shí)，過(guò)濾器33除去混合在油墨2中的粉塵等。其提供在油墨池31的下游。
當(dāng)油墨2從油墨-噴射頭27噴射出且油墨-噴射頭27中的油墨2的壓力下降時(shí)，有閥門的機(jī)構(gòu)34關(guān)閉，讓油墨盒11向油墨-噴射頭27供給油墨2，以使在油墨-噴射頭27中的油墨2的壓力保持幾乎不變。另一方面，當(dāng)從油墨盒11向油墨-噴射頭27供給油墨2且油墨-噴射頭27中的油墨2的壓力變得幾乎不變時(shí)，有閥門的機(jī)構(gòu)34打開(kāi)，以抑制油墨盒11再向油墨-噴射頭27供給油墨2。
而且，在如上構(gòu)成的連接器26中，當(dāng)從油墨盒11向油墨-噴射頭27供給油墨2時(shí)，在油墨容器13中的油墨2的壓力下降，同時(shí)外部空氣通過(guò)空氣進(jìn)氣道16進(jìn)入油墨盒11。已經(jīng)進(jìn)入油墨盒11的空氣被送到油墨盒11的上方。從而，建立了在從噴嘴45a(其將在下面進(jìn)一步描述)以液滴i噴射油墨2之前的狀態(tài)和平衡態(tài)。該平衡態(tài)使得少量的油墨2存在于空氣進(jìn)氣道16中。
如圖5所示，沿著盒體21的底部配置油墨-噴射頭27。在油墨-噴射頭27中，用于以油墨滴i噴射從連接器26供給的油墨2的噴嘴45a橫跨記錄紙P的寬度，即以近似直線在圖5中箭頭W的方向，對(duì)于每個(gè)油墨顏色進(jìn)行排列。
如圖2所示，頭罩28為提供的用以保護(hù)油墨-噴射頭27的覆蓋物。當(dāng)打印完成時(shí)，頭罩28從油墨-噴射頭27撤回。頭罩28包括沿著在圖2中箭頭W的方向(即頭罩28的移動(dòng)方向)的相對(duì)端形成的一對(duì)接合凸出28a，和在頭罩28的縱向提供的用以吸收粘合在油墨-噴射頭27的噴射表面27a上的過(guò)量油墨2的清潔輥28b。隨著接合凸出28a接合在一對(duì)接合凹槽27b中，該對(duì)接合凹槽27b以接近垂直于圖2中的箭頭W方向的方向形成在油墨-噴射頭27的噴射表面27a中，頭罩28沿著該對(duì)接合凹槽27b(即在通常垂直于圖2中箭頭W方向的方向)在油墨盒11的橫向可移動(dòng)(在關(guān)閉/打開(kāi)方向)。由于頭罩28在關(guān)閉/打開(kāi)方向移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)清潔輥28b旋轉(zhuǎn)與油墨-噴射頭27的噴射表面27a接觸并通過(guò)從噴射表面27a吸收過(guò)量的油墨2清潔油墨-噴射頭27的噴射表面27a。清潔輥28b由高吸濕材料，更具體的說(shuō)，海綿、無(wú)紡布、紡織物等制成。而且，當(dāng)不進(jìn)行打印時(shí)，頭罩28覆蓋噴射表面27a以防止油墨-噴射頭27中的油墨2蒸發(fā)。
如圖5所示，油墨-噴射頭27包括位于噴射表面27a上方的油墨出口41(通過(guò)該油墨出口41從上述油墨分配器14中供給油墨2)、和油墨溝道42(其將通過(guò)油墨出口41供給的油墨2引向每個(gè)噴嘴45a)。
在油墨溝道42的頂部中心提供油墨出口41，且該油墨出口41與上述有閥門的機(jī)構(gòu)34連通。
油墨溝道42通常以直線沿著相當(dāng)于記錄紙的寬度的長(zhǎng)度形成，用于將油墨2供給到每個(gè)噴嘴45a。
在油墨-噴射頭27中，對(duì)于每個(gè)油墨顏色，頭尖端43以鋸齒形式配置，該頭尖端43的每個(gè)具有形成在其中的預(yù)定數(shù)量的噴嘴45a(其在下面將詳細(xì)描述)。即，對(duì)于每個(gè)油墨顏色，以交錯(cuò)排列布置頭尖端43，具有在記錄紙P的寬度方向上放置在它們之間的油墨溝道42，如圖6所示。
如圖7所示，頭尖端43包括作為基板的電路板44、具有形成在其中的多個(gè)噴嘴45a的噴嘴板(sheet)45、對(duì)于每個(gè)噴嘴45a提供在電路板44和噴嘴板45之間的隔離的膜46、其中對(duì)通過(guò)油墨溝道42供給的油墨2加壓的油墨室47、和對(duì)供給到油墨室47的油墨2加熱的電阻加熱器48。
電路板44包括由含硅材料(如硅晶片、玻璃襯底等)形成的且具有形成在其上的由邏輯IC(集成電路)、激勵(lì)晶體管等形成的控制電路的襯底。油墨室47的上表面和電路板44的側(cè)端面44a形成油墨溝道42的一部分。換句話說(shuō)，電路板44為半導(dǎo)體電路板。
噴嘴板45具有形成在其中的噴嘴45a，該噴嘴45a隨著接近油墨-噴射表面27a其直徑減小，且相對(duì)于電路板44配置該噴嘴板45，以形成油墨室47的底部，在它們之間放置由膜46。
膜46為例如光-可固化干膜抗蝕劑。其環(huán)繞每個(gè)油墨噴嘴45a形成，除了與上述油墨溝道42連通的部分以外。而且，膜46插入電路板44和噴嘴板45之間以形成油墨室47的側(cè)面。
油墨室47被上述的電路板44、噴嘴板45和膜46包圍，以對(duì)每個(gè)噴嘴45a形成加壓空間，在該加壓空間中對(duì)從油墨溝道42中供給的油墨2加壓。
電阻加熱器48配置在面對(duì)油墨室47的電路板44上，且與在電路板44上的控制電路電連接。在控制電路等的控制下電阻加熱器48產(chǎn)生熱以加熱油墨室47中的油墨2。
在頭尖端43中，在電路板44上的控制電路選擇一個(gè)電阻加熱器48并對(duì)該選擇的電阻加熱器48提供例如約1-3微秒的時(shí)間長(zhǎng)度的脈沖電流。
從而，迅速加熱電阻加熱器48。然后，在與電阻加熱器48接觸的油墨室47中的油墨2中產(chǎn)生泡。在油墨室47中，泡將膨脹以對(duì)油墨2加壓且這樣被加壓的油墨2將以液滴從噴嘴45a中噴射。在如上噴射油墨2的液滴后，通過(guò)油墨溝道42將油墨2供給到油墨室47。從而，油墨室47將恢復(fù)到油墨2噴射前的狀態(tài)。
更特別的，當(dāng)通過(guò)電阻加熱器48迅速加熱油墨2時(shí)，油墨2的溫度將迅速升高超過(guò)沸點(diǎn)。然后，當(dāng)油墨2被進(jìn)一步加熱直到約300℃且達(dá)到自發(fā)成核溫度時(shí)，油墨泡b將在電阻加熱器48上瞬間產(chǎn)生。然后，在油墨室47中，油墨2中的過(guò)量能量將立即釋放，且油墨泡b的內(nèi)部壓力升高，如圖8所示。
然后，油墨泡b將突然膨脹。油墨室47中的油墨2在膨脹的油墨泡b的壓力下將沖出，且由于油墨泡b膨脹，油墨泡b將減壓并從而收縮，如圖9所示。由于其慣性和油墨泡b的收縮，已經(jīng)沖出噴嘴45a的油墨2具有伸出噴嘴45a的尾部。換句話說(shuō)，油墨2以液滴i從噴嘴45a中噴射。
在油墨室47中的油墨泡b在電阻加熱器48上破裂。然后，在噴嘴45a的毛細(xì)引力作用下，將與從噴嘴45a噴射的相同量的油墨2從油墨分配器42供給到油墨室47，以恢復(fù)其初始彎液面(在噴嘴45a上的液面)。從而，油墨滴i從頭尖端43的噴嘴45a中噴射。
通過(guò)在電路板44的主表面上形成膜46，通過(guò)光刻法使膜46成形為與油墨室47相當(dāng)?shù)男问?，并然后在這樣形成的膜46上層壓噴嘴板45，從而形成頭尖端43。而且，頭尖端43采用電熱轉(zhuǎn)換工藝，其中油墨2在通過(guò)電阻加熱器48加熱的同時(shí)噴射。但是，頭尖端43可不采用這種工藝，而采用機(jī)電轉(zhuǎn)換工藝，其中例如通過(guò)機(jī)電轉(zhuǎn)換元件(如壓電元件)機(jī)電地噴射油墨2的液滴。
對(duì)于每個(gè)顏色，在上述的油墨分配器14的下面提供油墨-噴射頭27。在盒體21的底部上，沿著盒體21的短邊并排地排列用于不同油墨顏色的油墨-噴射頭27的油墨-噴射表面27a，以形成連續(xù)的油墨-噴射表面27a。即，頭盒3包括所謂的多線頭，其中用于不同油墨顏色的油墨-噴射頭27彼此連接形成連續(xù)的油墨-噴射表面27a。油墨-噴射頭27已在其油墨-噴射表面27a上提供用于每個(gè)顏色的約100-5000個(gè)噴嘴45a，且總共約400-20000個(gè)噴嘴45a。而且，油墨-噴射頭27可以高達(dá)約1/7000秒的速率從每個(gè)噴嘴45a噴射油墨2。
在如上構(gòu)成的油墨-噴射頭27的頭尖端43中，例如其中提供電阻加熱器48等的電路板44的主表面和其他部分可容易地通過(guò)氧化進(jìn)行處理。由于該表面處理，即使當(dāng)電路板44的主表面暴露于堿性油墨2時(shí)，硅等也不會(huì)從電路板44中洗提進(jìn)入油墨2。但是，由于通過(guò)切割等切斷的含硅材料如硅晶片在形成油墨溝道42的一部分的電路板44的側(cè)邊44a處暴露于油墨2中，硅或硅化合物可能從電路板44的側(cè)邊44a中洗提進(jìn)入油墨2，如果油墨2為堿性的話。
但是，在該頭尖端43中，由于油墨2包含當(dāng)控制油墨2的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)，帶有正的ζ電勢(shì)的疏水膠體，硅將開(kāi)始從暴露于例如弱堿性油墨2的電路板44的側(cè)邊44a中洗提。當(dāng)在電路板44周圍的油墨2為酸性時(shí)，疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)且附著在一部分帶負(fù)電的電路板44(在該部分中，電路板44的含硅材料暴露)上，即附著在電路板44的側(cè)邊44a上。上述內(nèi)容在圖10中圖解說(shuō)明。從而，將防止硅或硅化合物進(jìn)一步洗提進(jìn)入油墨2。應(yīng)當(dāng)注意，在圖10中，帶正電的疏水膠體以標(biāo)號(hào)C表示。
因此，在該頭尖端43中，即使將堿性油墨2長(zhǎng)期留在油墨溝道42和油墨室47中，硅等也不會(huì)從電路板44中洗提。即，可防止已從電路板44中洗提的硅或硅化合物沉積在電阻加熱器48上，即，可防止所謂的“cogation”。而且，可防止已從電路板中洗提的硅或硅化合物沉積在噴嘴45a、油墨溝道42等中，即，可防止噴嘴45a、油墨溝道42等的“堵塞”。
也就是說(shuō)，在如上說(shuō)明的頭盒3中，當(dāng)從油墨-噴射頭27噴射例如弱堿性油墨2時(shí)，防止硅、硅化合物等從電路板44洗提進(jìn)入油墨2，由此防止在電阻加熱器48上發(fā)生“cogation”并防止硅或硅化合物沉積堵塞噴嘴45a。從而，可防止噴射性能劣化并防止油墨不噴射。
接下來(lái)，將說(shuō)明和描述打印機(jī)1的打印機(jī)主體4，其中安裝有上述頭盒3。
如圖1和11所示，打印機(jī)主體4包括其中接收頭盒3的頭盒接受器51，用于將頭盒3保持在頭盒接受器51中的頭盒保持機(jī)構(gòu)52，打開(kāi)和關(guān)閉頭罩的頭罩操作(關(guān)閉/打開(kāi))機(jī)構(gòu)53，供給和排出記錄紙P的紙供給/排出機(jī)構(gòu)54，向紙供給/排出機(jī)構(gòu)54供給記錄紙P的紙入口55，和從紙供給/排出機(jī)構(gòu)54中送出記錄紙P的紙出口56。
頭盒接受器51為用于接收頭盒3的凹進(jìn)(concavity)。在接受器51中接收頭盒3，以使油墨-噴射頭27的油墨-噴射表面27a與移動(dòng)的記錄紙P的表面幾乎彼此平行，以根據(jù)給定的數(shù)據(jù)對(duì)移動(dòng)的記錄紙P進(jìn)行打印。由于在一些情況下在油墨-噴射頭27中的堵塞，頭盒3必須被替換。雖然其不應(yīng)像油墨盒11一樣頻繁地替換，但其還是消耗品且因此通過(guò)頭盒保持機(jī)構(gòu)52可拆卸地保持在頭盒接受器51中。
頭盒保持機(jī)構(gòu)52如上地將頭盒3可拆卸地保持在頭盒接受器51中。用提供在頭盒3上的旋鈕52a，將該頭盒3鉤在加壓元件如彈簧(未示出)上，該加壓元件提供在打印機(jī)主體4中的接合孔52b內(nèi)部，頭盒3可保持和保留在其中對(duì)該頭盒3向在打印機(jī)主體4上的參考面4a施加壓力的位置上。
頭罩操作機(jī)構(gòu)53包括打開(kāi)和關(guān)閉頭盒3的頭罩28的驅(qū)動(dòng)裝置。當(dāng)進(jìn)行打印時(shí)，頭盒操作機(jī)構(gòu)53打開(kāi)頭罩28以將油墨-噴射頭27的油墨-噴射表面27a暴露于記錄紙P。當(dāng)打印結(jié)束時(shí)，頭盒操作機(jī)構(gòu)53關(guān)閉頭罩28以保護(hù)油墨-噴射頭27。
紙供給/排出機(jī)構(gòu)54包括傳送記錄紙P的驅(qū)動(dòng)裝置。其將從紙入口55供給的記錄紙P傳送到頭盒3的油墨-噴射頭27，且還將具有從噴嘴45a噴射在其上以具有形成在其上的圖像或字符的油墨滴i的相同的記錄紙P傳送到紙出口56，并將其排出到打印機(jī)1以外。
紙入口55為通過(guò)其將記錄紙P供給到紙供給/排出機(jī)構(gòu)54的開(kāi)口。在紙盒55a中可備有堆疊的多張記錄紙P。紙出口56為通過(guò)其將已用油墨滴i打印的記錄紙P送出到打印機(jī)1以外的開(kāi)口。
接下來(lái)，將參考圖12描述用于控制通過(guò)如上構(gòu)成的打印機(jī)1進(jìn)行打印的控制電路61。
控制電路61包括驅(qū)動(dòng)在打印機(jī)主體4中的每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)53和54的打印機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置62，控制供給到頭尖端27用于每個(gè)顏色的油墨2的電流等的噴射控制器63，對(duì)每個(gè)顏色的油墨2的殘余量報(bào)警的警報(bào)裝置64，用于將信號(hào)傳遞到外部設(shè)備和從外部設(shè)備傳入信號(hào)的輸入/輸出終端65，具有記錄在其中的控制程序等的ROM(只讀存儲(chǔ)器)66、存儲(chǔ)讀取的控制程序等一次并在必要的時(shí)候從其中讀取這種控制程序等的RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)67、和控制打印機(jī)1的每個(gè)組件的控制器68。
打印機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置62根據(jù)來(lái)自控制器68的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)包括在頭罩操作機(jī)構(gòu)53中的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以控制頭罩操作機(jī)構(gòu)53打開(kāi)和關(guān)閉頭罩28。而且，打印機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置62根據(jù)來(lái)自控制器68的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)在紙供給/排出機(jī)構(gòu)54中的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以通過(guò)在打印機(jī)主體4中的紙入口55供給記錄紙P，以控制紙供給/排出機(jī)構(gòu)54將已經(jīng)打印的記錄紙P從紙出口56送出到打印機(jī)1之外。
噴射控制器63為包括打開(kāi)和關(guān)閉與向油墨-噴射頭27中的電阻加熱器48供給脈沖電流的外部電源的電連接的開(kāi)關(guān)元件、調(diào)節(jié)供給到電阻加熱器48的脈沖電流的電阻器、控制開(kāi)關(guān)元件的打開(kāi)和關(guān)閉操作的控制電路等的電路。
噴射控制器63根據(jù)來(lái)自控制器68的控制信號(hào)，調(diào)節(jié)供給到油墨-噴射頭27中的電阻加熱器48的脈沖電流等以控制油墨-噴射頭27從噴嘴45a噴射油墨滴i。
警報(bào)裝置64為顯示打印條件、打印狀態(tài)、油墨的殘余量等的顯示裝置如LCD(液晶顯示器)?？蛇x擇的，例如，警報(bào)裝置64可為聲音輸出裝置如揚(yáng)聲器。在這種情況下，警報(bào)裝置64用聲音輸出打印條件、打印狀態(tài)、油墨殘余量等。警報(bào)裝置64還可為這種顯示裝置和聲音輸出裝置的組合。而且，可通過(guò)外部信息處理器69的監(jiān)控器或揚(yáng)聲器發(fā)出警報(bào)。
輸入/輸出終端65通過(guò)接口發(fā)送信息(如上述的打印條件、打印狀態(tài)、油墨殘余量等)到外部信息處理器69等。以來(lái)自外部信息處理器69的用于輸出信息(如打印條件、打印狀態(tài)、油墨殘余量、打印數(shù)據(jù)等)的控制信號(hào)供給輸入/輸出終端65。信息處理器69為例如電子設(shè)備如個(gè)人計(jì)算機(jī)、PDA(個(gè)人數(shù)字助理)等。
連接到信息處理器69等的輸入/輸出終端65可使用串行接口、并行接口等，且更特別的其遵守標(biāo)準(zhǔn)如USB(通用串行總線)、RS(推薦標(biāo)準(zhǔn))232C、IEEE(電氣和電子工程師學(xué)會(huì))1394等。而且，可設(shè)計(jì)輸入/輸出終端65以電纜或無(wú)線電形式與信息處理器69進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。應(yīng)當(dāng)注意，可用的無(wú)線電通信標(biāo)準(zhǔn)包括IEEE 802.11a、802.11b、802.11g等。
在輸入/輸出終端65和信息處理器69之間，可插入網(wǎng)絡(luò)如因特網(wǎng)。在這種情況下，輸入/輸出終端65與網(wǎng)絡(luò)連接，如LAN(局域網(wǎng))、ISDN(綜合服務(wù)數(shù)字網(wǎng))、xDSL(數(shù)字用戶線路)、FTHP(光纖入戶)、CATV(公用天線電視)、BS(廣播衛(wèi)星)等。在各種協(xié)議如TCP/IP(傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)中的任何一種下完成數(shù)據(jù)通信。
ROM66為例如存儲(chǔ)器如EP-ROM(可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)且已在其中存儲(chǔ)用于通過(guò)控制器68控制的操作的程序。存儲(chǔ)在ROM66中的程序在控制器68的控制下裝入RAM67。RAM67儲(chǔ)存通過(guò)控制器68從ROM66讀取的程序和打印機(jī)1的各種狀態(tài)。
控制器68根據(jù)從輸入/輸出終端65供給的打印數(shù)據(jù)、從頭盒3供給的油墨2的殘余量的數(shù)據(jù)等控制每個(gè)組件?？刂破?8從ROM66讀取根據(jù)供給的控制信號(hào)控制每個(gè)打印機(jī)組件的處理程序并將其存儲(chǔ)在RAM67中。其控制打印機(jī)組件且根據(jù)處理程序進(jìn)行各種操作。
值得注意的是，雖然在如上構(gòu)成的控制電路61中，ROM66存儲(chǔ)處理程序，但存儲(chǔ)處理程序的介質(zhì)不限于ROM66而可為選自各種記錄介質(zhì)如光盤、磁盤、磁光盤、IC卡等的任何一種。在后者的情況下，使控制電路61適應(yīng)于直接或通過(guò)信息處理器69與用于記錄介質(zhì)的驅(qū)動(dòng)裝置連接，且從記錄介質(zhì)中讀出處理程序。
下面將參考圖13所示的流程圖說(shuō)明在如上構(gòu)成的打印機(jī)1中在打印中進(jìn)行的操作。應(yīng)當(dāng)注意，這種打印操作是根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置如ROM66中的處理程序，通過(guò)包括在控制器68中的CPU(中央處理器)(未示出)的計(jì)算實(shí)現(xiàn)的。
首先，使用者操作提供在打印機(jī)主體4上的控制面板等以輸入用于指示打印機(jī)1進(jìn)行打印操作的命令。
接下來(lái)，控制器68在步驟S1中判斷用于預(yù)定顏色的油墨盒11是否設(shè)置在各自的接受器22中。當(dāng)用于預(yù)定顏色的油墨盒11適當(dāng)?shù)脑O(shè)置在所有各自的接受器22中時(shí)，控制器68進(jìn)行到步驟S2。如果油墨盒11未適當(dāng)?shù)脑O(shè)置在各自的接受器22中時(shí)，控制器68進(jìn)行其中抑制打印機(jī)1進(jìn)行任何打印操作的步驟S7。在步驟S2中，控制器68判斷在油墨盒11中的油墨2的量是否小于預(yù)定量，即，油墨盒11是否處于無(wú)-油墨狀態(tài)。當(dāng)已經(jīng)確定油墨盒11不含油墨2時(shí)，控制器129控制警報(bào)裝置64對(duì)無(wú)-油墨狀態(tài)報(bào)警并進(jìn)行其中抑制任何打印操作的步驟S7。相反的，當(dāng)油墨盒11含有比預(yù)定量大的油墨2的量時(shí)，即，當(dāng)其填充有足夠量的油墨2時(shí)，控制器68將進(jìn)行其中讓打印機(jī)1進(jìn)行打印操作的步驟S3。
對(duì)于通過(guò)迅速噴射油墨2進(jìn)行的打印，控制器68在步驟S4中通過(guò)打印機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置62驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)53和54以將記錄紙P傳送到可完成打印的位置。更具體的說(shuō)，控制器68驅(qū)動(dòng)包括在頭罩操作機(jī)構(gòu)53中的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以將頭罩28相對(duì)于頭盒3向紙盒55a移動(dòng)，從而暴露油墨-噴射頭27的噴嘴45a，如圖14所示。
然后，控制器68使包括在紙供給/排出機(jī)構(gòu)54中的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以供給記錄紙P。更具體的說(shuō)，控制器68控制紙供給/排出機(jī)構(gòu)54以使送紙輥71從紙盒55a取出一張記錄紙P，且一對(duì)在相同方向旋轉(zhuǎn)的分離輥(separation roller)72a和72b將從紙盒55a中取出的記錄紙P傳送到逆轉(zhuǎn)輥73，該逆轉(zhuǎn)輥73將反轉(zhuǎn)記錄紙P的傳送方向并將記錄紙P傳送到傳送帶74，且保持裝置75將保持已傳送到傳送帶74的記錄紙P在預(yù)定的位置，從而給記錄紙P定位，以液滴噴射油墨2到其上。
接下來(lái)在步驟S5中，控制器68通過(guò)噴射控制器63控制油墨-噴射頭27，以預(yù)定間隔向頭尖端43的電阻加熱器48供給脈沖電流，并以預(yù)定間隔從每個(gè)噴嘴45a向已傳送到打印位置的記錄紙P噴射油墨滴i以在記錄紙P上形成由油墨點(diǎn)形成的圖像和字符。
此時(shí)，在油墨-噴射頭27中，由于在油墨溝道42、油墨室47等中的油墨2包含當(dāng)油墨2的pH在4-6的范圍內(nèi)時(shí)帶有正的ζ電勢(shì)的疏水膠體，即使當(dāng)由硅晶片形成的并限定油墨溝道42和油墨室47的電路板44(更具體的說(shuō)為電路板44的側(cè)邊44a)暴露于油墨2時(shí)，也防止硅、硅化合物等從電路板44中洗提進(jìn)入油墨2。
因此，在油墨-噴射頭27中，由于防止硅、硅化合物等從電路板44中洗提進(jìn)入油墨2，可防止不-噴射和劣化的噴射性能，該不-噴射和劣化的噴射性能歸因于例如通過(guò)硅、硅化合物等在油墨2中洗提并在電阻加熱器48上沉積導(dǎo)致的“cogation”，以及歸因于通過(guò)硅、硅化合物等在油墨溝道42和噴嘴45a中沉積導(dǎo)致的油墨溝道42和噴嘴45a的堵塞。
從而，油墨滴i將適當(dāng)?shù)貒娚涞酵ㄟ^(guò)紙供給/排出機(jī)構(gòu)54移動(dòng)的記錄紙P上以形成對(duì)應(yīng)于打印數(shù)據(jù)的具有高質(zhì)量的字符和圖像。然后，在步驟S6中，通過(guò)紙供給/排出機(jī)構(gòu)54，將打印的記錄紙P通過(guò)紙出口56送出。
在以上說(shuō)明和描述的打印機(jī)1中，由于油墨2包含當(dāng)油墨2的pH在4-6的范圍內(nèi)時(shí)帶有正的ζ電勢(shì)的疏水膠體，即使例如當(dāng)由含硅材料如硅晶片制成的電路板44暴露于油墨2時(shí)，也可防止硅、硅化合物等從電路板44中洗提進(jìn)入油墨2。
因此，在打印機(jī)1中，由于防止硅、硅化合物等從電路板44中洗提進(jìn)入油墨2，可防止不-噴射和劣化的噴射性能，該不-噴射和劣化的噴射性能歸因于例如通過(guò)硅、硅化合物等在油墨2中洗提并在電阻加熱器48上沉積導(dǎo)致的“cogation”，以及歸因于通過(guò)硅、硅化合物等在油墨溝道42和噴嘴45a中沉積導(dǎo)致的油墨溝道42和噴嘴45a的堵塞。
因此，由于油墨滴i適當(dāng)從噴嘴45a噴射，且防止在電阻加熱器48上的“cogation”和噴嘴45a的堵塞，打印機(jī)1可進(jìn)行高質(zhì)量的打印。
而且，在該打印機(jī)1中，由于即使電路板44長(zhǎng)期暴露于油墨2中，也防止硅等從電路板44的洗提，油墨-噴射頭27等將不會(huì)由于電路板44的溶解和噴嘴45a的堵塞而在短時(shí)間內(nèi)被破壞或不能工作，這導(dǎo)致打印機(jī)1的更長(zhǎng)的使用壽命。
在上述中，已通過(guò)實(shí)例說(shuō)明和解釋了打印機(jī)1，在該打印機(jī)1中頭盒3可拆卸地設(shè)置在打印機(jī)主體4中且油墨盒11可拆卸地設(shè)置在頭盒3中。但是，本發(fā)明還可應(yīng)用于其中打印機(jī)主體4和頭盒3彼此集成的打印機(jī)。
雖然已通過(guò)實(shí)例，通過(guò)其對(duì)打印機(jī)的應(yīng)用，說(shuō)明和描述了本發(fā)明，但其不限于該實(shí)施方式，而可廣泛的用于具有其中流體流過(guò)含硅材料暴露于其中的溝道的部分的設(shè)備和噴射液體的任何其他液體噴射設(shè)備。例如，本發(fā)明可應(yīng)用于傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、噴射液體和DNA碎片的混合物的DNA碎片噴射設(shè)備(如在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2002-253200中)、噴射包含用于在印刷線路板上形成布線圖的導(dǎo)電顆粒的液體的液體噴射裝置等。
在上述中，已描述了油墨-噴射頭27，其中通過(guò)用于噴射的一個(gè)電阻加熱器48加熱油墨2。但是，其不限于這種類型而可為包括多個(gè)壓力產(chǎn)生元件的類型，其中向該多個(gè)壓力產(chǎn)生元件供給不同的能量或在不同的時(shí)間點(diǎn)供給能量，從而控制噴射方向。
上述的打印機(jī)1使用電熱轉(zhuǎn)換體系，其中油墨2在被一個(gè)電阻加熱器48加熱的同時(shí)以液滴噴射。但是，本發(fā)明不限于這種體系而可采用機(jī)電轉(zhuǎn)換體系，其中例如通過(guò)機(jī)電轉(zhuǎn)換元件如壓電元件機(jī)電地從噴嘴45a噴射油墨2(如在1980年的日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.65559、1987年的日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.160243和1990年的日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.270561中)。
已通過(guò)實(shí)例，通過(guò)行式打印機(jī)，說(shuō)明和解釋了本發(fā)明。但是，本發(fā)明不限于這種行式打印機(jī)而可應(yīng)用于例如串型液體噴射設(shè)備，其中油墨頭在通常垂直于記錄紙P的移動(dòng)方向的方向上移動(dòng)。
實(shí)施例下面將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)際制備的作為記錄液體的油墨的樣品。
(樣品1)作為根據(jù)本發(fā)明的記錄液體的樣品1，制備黃色油墨。為了制備黃色油墨，將3重量份C.I.直接黃132作為顏料(其為油墨的著色劑)、76.7重量份水作為溶劑、10重量份2-吡咯烷酮作為其他溶劑、10重量份甘油、0.3重量份乙炔二醇(由Air Products生產(chǎn)的SURFYNOL 465)作為表面活性劑和適當(dāng)量的三乙醇胺作為pH調(diào)節(jié)劑混合在一起且調(diào)節(jié)離子前項(xiàng)(ion antecedent)。然后，向混合物中加入適當(dāng)量的氧化鋁，從而包含10ppm(以油墨的全部體積計(jì))氧化鋁(Al2O3)作為疏水膠體，從而制備在堿度中pH為7的中性黃色油墨。
(樣品2)作為樣品2，與樣品1類似地制備黃色油墨，除了加入適當(dāng)量的氧化鋁，從而包含100ppm(以油墨的全部體積計(jì))氧化鋁以外。
(樣品3)作為樣品3，與樣品1類似地制備黃色油墨，除了加入適當(dāng)量的氧化鋁，從而包含1000ppm(以油墨的全部體積計(jì))氧化鋁以外。
(樣品4)作為根據(jù)本發(fā)明的記錄液體的樣品4，制備青色油墨。為了制備青色油墨，將3重量份C.I.直接藍(lán)199作為顏料(其為油墨的著色劑)、76.7重量份水作為溶劑、10重量份2-吡咯烷酮作為其他溶劑、10重量份甘油、0.3重量份乙炔二醇(由Air Products生產(chǎn)的SURFYNOL 465)作為表面活性劑和適當(dāng)量的三乙醇胺作為pH調(diào)節(jié)劑混合在一起且調(diào)節(jié)離子前項(xiàng)。然后，向混合物中加入適當(dāng)量的氧化鋁，從而包含10ppm(以油墨的全部體積計(jì))氧化鋁(Al2O3)作為疏水膠體，從而制備在堿度中pH為9的弱堿性青色油墨。
(樣品5)作為樣品5，與樣品4類似地制備青色油墨，除了加入適當(dāng)量的氧化鋁，從而包含100ppm(以油墨的全部體積計(jì))氧化鋁以外。
(樣品6)作為樣品6，與樣品4類似地制備青色油墨，除了加入適當(dāng)量的氧化鋁，從而包含1000ppm(以油墨的全部體積計(jì))氧化鋁以外。
(樣品7)作為樣品7，與樣品1類似地制備黃色油墨，除了加入適當(dāng)量的硫酸鋇(BaSO4)作為疏水膠體，從而包含3ppm(以油墨的全部體積計(jì))硫酸鋇以外。
(樣品8)作為樣品8，與樣品4類似地制備青色油墨，除了加入適當(dāng)量的硫酸鋇作為疏水膠體，從而包含3ppm(以油墨的全部體積計(jì))硫酸鋇以外。
(樣品9)作為樣品9，與樣品1類似地制備黃色油墨，除了加入適當(dāng)量的氧化鈰(CeO)作為疏水膠體，從而包含10ppm(以油墨的全部體積計(jì))氧化鈰以外。
(樣品10)作為樣品10，與樣品4類似地制備青色油墨，除了加入適當(dāng)量的氧化鈰作為疏水膠體，從而包含10ppm(以油墨的全部體積計(jì))氧化鈰以外。
(樣品11)作為樣品11，與樣品1類似地制備黃色油墨，除了不加入疏水膠體以外。
(樣品12)作為樣品12，與樣品11類似地制備黃色油墨，除了調(diào)節(jié)作為pH調(diào)節(jié)劑的三乙醇胺的加入量以提供在堿度中pH為9的弱堿性油墨以外。
(樣品13)
作為樣品13，與樣品4類似地制備青色油墨，除了不加入疏水膠體以外。
(樣品14)作為樣品14，與樣品13類似地制備青色油墨，除了調(diào)節(jié)作為pH調(diào)節(jié)劑的三乙醇胺的加入量以提供在堿度中pH為7的中性油墨以外。
(樣品15)作為樣品15，與樣品1類似地制備黃色油墨，除了加入適當(dāng)量的二氧化硅(SiO2)作為疏水膠體，從而包含10ppm(以油墨的全部體積計(jì))二氧化硅以外。
(樣品16)作為樣品16，與樣品15類似地制備黃色油墨，除了調(diào)節(jié)作為pH調(diào)節(jié)劑的三乙醇胺的加入量以提供在堿度中pH為9的弱堿性油墨以外。
(樣品17)作為樣品17，與樣品1類似地制備黃色油墨，除了加入適當(dāng)量的氧化鋁，從而包含1ppm(以油墨的全部體積計(jì))氧化鋁以外。
接下來(lái)，為了測(cè)試上述油墨樣品，使用其中可設(shè)置包括多個(gè)頭尖端和一個(gè)電阻加熱器(電阻100Ω)的頭盒的噴墨打印機(jī)，其中每個(gè)該頭尖端具有24個(gè)直徑20μm的噴嘴，且該電阻加熱器由Ta制成且長(zhǎng)和寬都為20μm、厚度為0.2μm。將分別填充有油墨樣品的油墨盒放在頭盒中。驅(qū)動(dòng)油墨-噴射頭，以從頭尖端的噴嘴噴射油墨，測(cè)試油墨噴射的連續(xù)性，檢查含硅材料是否沉積在油墨溝道等中并檢查在打印機(jī)保持不使用6個(gè)月后油墨是否不能從任何噴嘴噴射。
值得注意的是，形成油墨溝道以使在頭尖端中的電路板的10cm2面積的、未表面處理的側(cè)邊暴露于1ml流過(guò)油墨溝道的油墨中。而且，通過(guò)對(duì)油墨-噴射頭以脈沖寬度1.5微秒且頻率10kHz的脈沖電流施加0.8W的功率驅(qū)動(dòng)油墨-噴射頭。更特別的，驅(qū)動(dòng)油墨-噴射頭以每秒約10000次嘗試噴射的速率從一個(gè)噴嘴噴射油墨滴。
表1展示了對(duì)每個(gè)油墨樣品進(jìn)行的噴射連續(xù)性測(cè)試的結(jié)果和檢查含硅材料沉積和不-噴射噴嘴的結(jié)果。
表1

注意在表1中，“○”表示以上述速率噴射，以在60℃下在每個(gè)頭盒中儲(chǔ)存一周的油墨，實(shí)現(xiàn)連續(xù)200,000,000或更多次嘗試的成功噴射，且“×”表示在實(shí)現(xiàn)連續(xù)200,000,000次嘗試的成功噴射前出現(xiàn)沒(méi)有噴射或失敗的噴射并還表明在出現(xiàn)沒(méi)有噴射或失敗的噴射前已進(jìn)行的嘗試噴射的數(shù)量。為了檢查含硅材料的沉積，在60℃下每個(gè)頭盒中儲(chǔ)存油墨6個(gè)月后，在視覺(jué)上檢查連接器中的過(guò)濾器、油墨溝道、油墨室等中的任何這種沉積。在表1中，“○”表示沒(méi)有含硅材料的沉積且“×”表示含硅材料的沉積。為了檢查不-噴射噴嘴，在60℃下每個(gè)頭盒中儲(chǔ)存油墨6個(gè)月后，以上述速率噴射油墨滴。在表1中，“○”表示油墨滴從所有噴嘴成功地噴射，且“×”表示油墨沒(méi)有從任何一個(gè)噴嘴成功地噴射。
表1中的測(cè)試結(jié)果說(shuō)明包含含量為3-1000ppm的疏水膠體的樣品1-10在噴射連續(xù)性、含硅材料的沉積和不-噴射噴嘴的所有方面均優(yōu)于不包含疏水膠體的樣品11-14，其中當(dāng)油墨pH在4-6的范圍內(nèi)時(shí)，該疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)。
在不包含疏水膠體的樣品11-14中，在其長(zhǎng)期使用或儲(chǔ)存后含硅材料在油墨中沉積，導(dǎo)致在電阻加熱器上的“cogation”和噴嘴的堵塞。因此，將導(dǎo)致油墨的不-噴射且噴射性能將劣化。
但是，在樣品1-10中，由于當(dāng)油墨pH在4-6范圍內(nèi)時(shí)作為疏水膠體的氧化鋁、氧化鈰或硫酸鋇帶有正的ζ電勢(shì)，當(dāng)硅等開(kāi)始從暴露于中性或弱堿性油墨的電路板的側(cè)邊中洗提后在電路板周圍油墨變?yōu)樗嵝詴r(shí)，疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)并附著到電路板的側(cè)邊以防止硅或硅化合物從電路板中洗提。
因此，即使在已長(zhǎng)期使用或儲(chǔ)存樣品1-10后，沒(méi)有硅等從電路中洗提且從而可防止洗提的硅或硅化合物被作為含硅材料在電阻加熱器上沉積的任何“cogation”。而且，可防止從電路板洗提的硅等作為含硅材料沉積在油墨溝道等中并從而防止由這種沉積導(dǎo)致的任何堵塞。因此，樣品1-10可防止油墨的不-噴射和噴射性能的劣化。
還從表1可知，包含氧化鋁、氧化鈰或硫酸鋇作為疏水膠體的樣品1-10在噴射連續(xù)性、含硅材料的沉積和油墨的不-噴射的所有方面均優(yōu)于包含二氧化硅作為疏水膠體的樣品15和16。
從圖4所示特性曲線可看出，由于在當(dāng)油墨pH在4-6的范圍內(nèi)時(shí)，即使當(dāng)硅等開(kāi)始從暴露于中性或弱堿性油墨的電路板的側(cè)邊中洗提后在電路板周圍油墨變?yōu)樗嵝詴r(shí)，樣品15和16中的二氧化硅不帶有任何正的ζ電勢(shì)，二氧化硅將不附著到電路板的帶負(fù)電的側(cè)邊，而硅等將繼續(xù)從電路板的側(cè)邊中洗提，導(dǎo)致在電阻加熱器上的“cogation”和噴嘴的堵塞。從而，將導(dǎo)致油墨的不-噴射且噴射性能將劣化。
但是，從圖4所示特性曲線可看出，在樣品1-10中，當(dāng)硅等開(kāi)始從暴露于例如中性或弱堿性油墨的電路板的側(cè)邊中洗提后在電路板周圍油墨變?yōu)樗嵝詴r(shí)，在樣品1-10中作為疏水膠體的氧化鋁、氧化鈰或硫酸鋇被適當(dāng)?shù)貛в姓摩齐妱?shì)。所以疏水膠體適當(dāng)?shù)馗街诫娐钒宓膸ж?fù)電的側(cè)邊以適當(dāng)?shù)胤乐构杌蚬杌衔飶碾娐钒逯邢刺?。因此，?duì)于樣品1-10，可防止油墨的不-噴射和噴射性能的劣化。
從表1所示測(cè)試結(jié)果可看出，樣品1-10在噴射連續(xù)性方面優(yōu)于包含1ppm作為疏水膠體的氧化鋁的樣品17。
對(duì)于樣品17，由于作為疏水膠體的氧化鋁的量(1ppm)太小，當(dāng)硅等開(kāi)始從暴露于例如中性或弱堿性油墨的電路板的側(cè)邊中洗提后在電路板周圍油墨變?yōu)樗嵝詴r(shí)，氧化鋁以少量附著到電路板的帶負(fù)電的側(cè)邊。隨著連續(xù)約100,000,000次嘗試噴射該樣品17，將出現(xiàn)在電阻加熱器上的“cogation”和噴嘴的堵塞，導(dǎo)致油墨的不-噴射。
由于樣品1-10包含10-1000ppm的當(dāng)油墨pH在4-6范圍內(nèi)時(shí)帶有正的ζ電勢(shì)的疏水膠體且該疏水膠體的量是適當(dāng)?shù)模?dāng)硅等開(kāi)始從電路板的側(cè)邊中洗提后在電路板周圍油墨變?yōu)樗嵝詴r(shí)，疏水膠體將適當(dāng)?shù)馗街诫娐钒宓膸ж?fù)電的側(cè)邊以防止在電阻加熱器上的“cogation”和噴嘴的堵塞，以使油墨滴可連續(xù)噴射超過(guò)200,000,000次。
從以上描述可知，向制備的油墨中加入10-1000ppm的氧化鋁、氧化鈰或硫酸鋇作為當(dāng)油墨pH在4-6范圍內(nèi)時(shí)帶有正的ζ電勢(shì)的疏水膠體，可防止硅或硅化合物從電路板中洗提進(jìn)入油墨。即，這種疏水膠體的加入對(duì)于制備優(yōu)異的油墨是非常重要的，該油墨可連續(xù)噴射超過(guò)200,000,000次且即使在油墨長(zhǎng)期使用或儲(chǔ)存后也不會(huì)導(dǎo)致噴嘴、油墨溝道等被任何含硅材料堵塞。
在上述中，已參考附圖，通過(guò)作為實(shí)施例的其特定優(yōu)選實(shí)施方式，詳細(xì)描述了本發(fā)明。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于這些實(shí)施方式，本發(fā)明可以各種方式進(jìn)行改進(jìn)、可選擇地進(jìn)行構(gòu)造或以各種其他形式進(jìn)行實(shí)施，而不脫離附加權(quán)利要求說(shuō)明和限定的其范圍和精神。
工業(yè)適用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明，流過(guò)含硅材料暴露在其中的溝道的液體具有加入其中的疏水膠體，當(dāng)液體pH在至少大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)該疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)。由于疏水膠體防止硅或硅化合物從含硅材料中洗提進(jìn)入液體，可防止任何洗提進(jìn)入液體的硅或硅化合物沉積堵塞溝道等。
而且，在液體為記錄液體的情況下，由于可防止硅或硅化合物洗提進(jìn)入液體且從而防止在液體、溝道、液體室等中沉積堵塞溝道和噴嘴，因此可防止記錄液體的不-噴射和噴射性能的劣化，該劣化將使由記錄液體形成的圖像質(zhì)量劣化。
權(quán)利要求
1.一種液體組合物，其流過(guò)含硅材料暴露在其中的溝道，該組合物包含溶劑；和疏水膠體，當(dāng)控制該組合物的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)該疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中該疏水膠體包含選自氧化鋁、氧化鈰、硫酸鋇和氫氧化鐵的一種或多于一種的混合物。
3.權(quán)利要求1的組合物，進(jìn)一步包含大于3ppm的疏水膠體。
4.一種記錄液體，其通過(guò)含硅材料暴露在其中的溝道被引向噴嘴，并以液滴從噴嘴噴射以附著在目標(biāo)物上，該液體包含顏料；顏料分散在其中的溶劑；和疏水膠體，當(dāng)控制該液體的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)該疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)。
5.權(quán)利要求4的液體，其中該疏水膠體包含選自氧化鋁、氧化鈰、硫酸鋇和氫氧化鐵的一種或多于一種的混合物。
6.權(quán)利要求4的液體，進(jìn)一步包含大于3ppm的疏水膠體。
7.一種液體盒，其包括用于以液滴從噴嘴噴射記錄液體的噴射裝置，該記錄液體通過(guò)含硅材料暴露在其中的溝道被引向噴嘴，該盒可拆卸地裝在液體噴射設(shè)備的噴射裝置中并用作用于該液體噴射設(shè)備的噴射裝置的記錄液體源，該液體噴射設(shè)備以液滴噴射用以附著在目標(biāo)物上的液體；和該記錄液體包含顏料；顏料分散在其中的溶劑；和疏水膠體，當(dāng)控制該液體的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)該疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)。
8.權(quán)利要求7的盒，其中該疏水膠體包含選自氧化鋁、氧化鈰、硫酸鋇和氫氧化鐵的一種或多于一種的混合物。
9.權(quán)利要求7的盒，進(jìn)一步包含大于3ppm的疏水膠體。
10.一種液體噴射盒，其可拆卸地裝在液體噴射設(shè)備中，該液體噴射設(shè)備噴射用以附著在目標(biāo)物上的記錄液體，對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行記錄，該盒包括液體容器，其包含記錄液體；和噴射裝置，其引導(dǎo)記錄液體從液體容器通過(guò)含硅材料暴露在其中的溝道到噴嘴并以液滴從噴嘴噴射記錄液體，該記錄液體包含顏料；顏料分散在其中的溶劑；和疏水膠體，當(dāng)控制該液體的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)該疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)。
11.權(quán)利要求10的盒，其中該疏水膠體包含選自氧化鋁、氧化鈰、硫酸鋇和氫氧化鐵的一種或多于一種的混合物。
12.權(quán)利要求10的盒，進(jìn)一步包含大于3ppm的疏水膠體。
13.權(quán)利要求10的盒，其中該含硅材料為硅晶片。
14.權(quán)利要求10的盒，其中該噴嘴接近直線排列。
15.一種液體噴射設(shè)備，其通過(guò)使記錄液體附著到目標(biāo)物上對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行記錄，該設(shè)備包括噴射裝置，其用于以液滴從噴嘴噴射記錄液體，該記錄液體通過(guò)含硅材料暴露在其中的溝道被引向噴嘴；和液體盒，其用作噴射裝置的記錄液體源，液體容器，其包含記錄液體，該記錄液體包含顏料；顏料分散在其中的溶劑；和疏水膠體，當(dāng)控制該液體的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)該疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)。
16.權(quán)利要求15的設(shè)備，其中該疏水膠體包含選自氧化鋁、氧化鈰、硫酸鋇和氫氧化鐵的一種或多于一種的混合物。
17.權(quán)利要求15的設(shè)備，進(jìn)一步包含大于3ppm的疏水膠體。
18.權(quán)利要求15的設(shè)備，其中該含硅材料為硅晶片。
19.權(quán)利要求15的設(shè)備，其中該噴嘴接近直線排列。
20.一種用于液體噴射設(shè)備的液體噴射方法，該方法通過(guò)使記錄液體附著到目標(biāo)物上對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行記錄，其中該記錄液體包含顏料；顏料分散在其中的溶劑；和疏水膠體，當(dāng)控制該液體的pH在大于4且小于6的范圍內(nèi)時(shí)該疏水膠體帶有正的ζ電勢(shì)；和該記錄液體通過(guò)含硅材料暴露在其中的溝道被引向噴嘴，并以液滴從噴嘴噴射。
21.權(quán)利要求20的方法，其中該疏水膠體包含選自氧化鋁、氧化鈰、硫酸鋇和氫氧化鐵的一種或多于一種的混合物。
22.權(quán)利要求20的方法，其中該記錄液體進(jìn)一步包含大于3ppm的疏水膠體。
全文摘要
在油墨(2)中包含疏水性膠體，當(dāng)油墨(2)的pH在4－6的范圍內(nèi)時(shí)，該疏水性膠體帶有正的ζ電勢(shì)。因此，可抑制硅、硅化合物等從由硅晶片等組成的電路板(44)中溶解進(jìn)入油墨(2)。此外，可防止已溶解于油墨(2)中的硅、硅化合物等在加熱電阻(48)上的沉積，該沉積引起kogation，或可防止其在油墨溝道(42)或噴嘴(45a)中的沉積，該沉積引起導(dǎo)致油墨噴出故障的堵塞。
文檔編號(hào)B41M5/00GK1764704SQ20048000829
公開(kāi)日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2004年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月24日
發(fā)明者田中康大, 福田敏生, 中村正人 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社