液体喷射方法、液体喷射头、头总成和采用其的液体喷射设备的制作方法

专利名称：液体喷射方法、液体喷射头、头总成和采用其的液体喷射设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液体喷射方法、液体喷射头、头总成和液体喷射设备。
更具体地说，本发明涉及利用气泡的生长和可移动部件的位移的一种液体喷射方法。
本发明可应用于在诸如纸、线、纤维、纺织物、皮革、金属、塑料树脂材料、玻璃、木材、陶瓷等等的记录材料上进行打印的打印机；复印机，包括通信系统的传真机；包括打印机部分的字处理器等等；或者，包括各种处理装置的另一种工业记录装置。
在本说明书中，“记录”装置不仅指形成具有特定意思的字、图等等的图象，而且还包括形成不具有特定意思的图案的图象。
所谓的气泡喷射式喷墨记录方法是已知的，其中通过向墨施加诸如热能的能量，而产生造成瞬时体积改变(气泡产生)的瞬时状态改变，从而借助从该状态改变而产生的力而通过排放出口把墨喷射出去，从而使墨喷出并淀积在记录材料上以形成图象。如在美国专利第4,723,129等等中所公布的，采用这种气泡喷射记录方法的记录装置包括用于排喷射墨的喷射出口；与该喷射出口相流体连通的墨流动通路；以及，诸如设置在该墨流动通路中的能量发生装置的电热传感器。这种记录方法的优点是，能够以高速度和低噪声记录高质量的图象，且能够以高密度排列多个这样的喷射出口，因此，能够提供可提供高分辨率的小型记录设备，且能够方便地形成彩色图象。因此，该气泡喷射记录方法现在在打印机、复印机、传真机和其他办公设备以及诸如纺织印刷装置等等的工业系统中得到了广泛的采用。
随着对气泡喷射技术的广泛需要的增长，近来对它有了各种的需求。
例如，需要能量使用效率的提高以满足该需求，对热发生元件的优化—诸如保护膜的厚度的调节—得到了研究。这种方法是有效的，因为所产生的热至液体的传播效率得到了改善。
为了提供高质量图象，提出了使墨喷射速度增大或使气泡产生得到稳定以实现更好的墨喷射的驱动条件。作为另一个例子，从提高记录速度的观点看，已经提出了流动通道结构的改进—借助它能够增大液体充入(再充入)液体流动通道的速度。
日本专利申请公开第SHO-63-199972号等等公布了一种流动通道结构。向后的波被认为是能量的损失，因为它不是向着喷射方向的。
日本专利申请公开第SHO-63-199972号等等公布了一种阀10，它沿着离开喷射出口11的方向而与热发生元件2所产生的气泡的产生区相分开。阀4具有一个初始位置—在那里它粘在流动通道5的顶壁上，并在发生气泡时悬入流动通道5。据称通过用阀4控制向后的波的一部分，而使这种损失受到了抑制。
另一方面，在该气泡喷射记录方法中，在热发生元件与墨接触的情况下加热被反复地进行，因此由于墨的燃烧淀积物，燃烧过的材料淀积在热发生元件的表面上。然而，根据墨的材料，这种淀积物的量可能是大的。如果是这样，墨喷射就变得不稳定。另外，即使当所要喷射的液体容易通过加热而降解的液体时，或者即使当液体是使得所产生的气泡不充分的一种时，也希望该液体能够以良好的顺序且没有性能改变地得到喷射。
从这种观点，日本专利申请公开SHO-61-69467、日本专利申请公开SHO-5 5-81172和美国专利第4,480,259公开了不同的液体被用作通过加热而产生气泡的液体(气泡产生液体)和所要喷射的液体(喷射液体)。在这些公开中，作为喷射液体和气泡产生液体的墨借助硅橡胶等等制成的柔性膜而被完全地分隔开，从而防止喷射液体与热发生元件的直接接触，并同时借助柔性膜的变形而将气泡产生液体的气泡产生所产生的压力传播到喷射液体。借助这种结构，防止了热发生元件的表面上的材料淀积，并增大了喷射液体的选择范围。
然而，在其中喷射液体与气泡产生液体完全分开的头中，对气泡产生的压力通过柔性膜的变形而被传播到了喷射液体，因此，该压力在很大的程度上被柔性膜所吸收。另外，柔性膜的变形不是这样地大，因此能量使用效率和喷射力被降低了，虽然通过喷射液体与气泡产生液体的分隔而提供了某些效果。
因此，本发明的一个主要目的，是提供液体喷射方法、头、总成和设备，其中喷射效率得到稳定和/或改善。
本发明的另一个目的，是提供液体喷射方法，头，总成和设备，其中在气泡发生区中产生的气泡的行为得到了控制。
本发明的另一个目的，是提供液体喷射方法，头，总成和设备，其中与液体流动通道、热发生元件、可移动部件和/或液体有关的因素都得到了适当的确定。
根据本发明的一个方面，借助从气泡发生区的产生而产生的声波而提供的、在流动通道或区中的压力分布，被有效地用于移动可移动部件的自由端。更具体地说，可移动部件自由端的高于气泡的生长速度的位移速度，对于提供气泡生长的引导路径是有效的。该引导路径提供了一个二次压力分布，以适当地指引气泡生长。
根据本发明的另一个方面，大量的气泡可被用于喷射。
根据本发明的另一个方面，较大部分的气泡被引向喷射出口。因此，喷射速度和喷射量在第二期间中得到了稳定。
根据本发明的另一个方面，借助区域为64至20000μm2的热发生元件，气泡发生得到稳定，且借助区域为64至40000μm2且纵向弹性为1×106N/mm2的可移动部件，提供了高的喷射效率和耐久性。借助高度为10-150μm的第一液体流动通道，喷射功率得到了稳定，且借助高度为0.1-40μm的第二液体流动通道，喷射效率得到进一步的提高，且气泡发生得到进一步的稳定。至于液体的粘度，当第一液体通路中的液体与第二液体流动通道中的液体相同时，粘度为1至100cp，从而使喷射得到稳定。当它们被分离时，第一液体流动通道14中的液体处于1至1000cp的范围中。通过利用具有如此限定的可移动部件等的面积的液体喷射头，液体的流动可以被可移动部件的自由端的轨迹所分割。
在本发明的另一个方面，即使打印操作是在记录头长期处于低温或低湿度条件下启动的，也能够避免喷射故障。即使发生了喷射故障，也能够通过小规模的恢复处理—包括预喷射和抽吸恢复，来恢复正常的操作。根据本发明，恢复所需的时间缩短了，且恢复操作造成的液体损失得到了减小，从而降低了运行成本。
在改善再充入特性和响应方面，实现了连续喷射期间气泡的稳定生长和液滴的稳定，从而能够进行高速记录。
在本说明书中，“上游”和“下游”是相对于从液体供应源通过气泡发生区(可移动部件)至喷射出口的总液体流动而定义的。
对于气泡，“下游”被定义为向着直接用于喷射液滴的气泡的喷射出口侧。更具体地说，它通常表示气泡中心相对于总液体流动方向的下游，或热发生元件区域的中心相对于该方向的下游。
在此说明书中，“基本上密封”一般地表示这样的程度的密封状态—即当气泡生长时该气泡在可移动部件运动之前不通过可移动部件周围的间隙(缝)而逃出。
在此说明书中，“分隔壁”可以表示为了把与喷射出口直接流体连通的区域与气泡发生区分隔开而设置的壁(它可以包括该可移动部件)，并更具体地表示了把包括气泡发生区的流动通道与同喷射出口相直接流体连通的液体流动通道相分开以防止液体流动通道中的液体的混合的壁。
在此说明书中，“气泡的生长速度”指的是气泡和具有指向可移动部件的分量的液体之间的界面的最大速度(m/s)。
另外，在此说明书中，“气泡与可移动部件之间的实质接触”指的是这样的情况—即其中气泡与可移动部件彼此至少在一部分发生了物理的接触，或者是这样的情况—即其中在它们之间存在有液体薄膜，且气泡的生长和可移动部件的运动彼此影响。
从以下结合附图对本发明的最佳实施例所进行的描述，本发明的这些和其他的目的、特征和优点将变得更为显而易见。


图1是曲线图，显示了可移动部件的位移和气泡生长与时间的关系。
图2是曲线图，显示了可移动部件的位移与气泡的体积改变与时间的关系。
图3(a)至(e)是示意剖视图，显示了在根据本发明的第一实施例的液体喷射头中的液体喷射过程。
图4(f)至(i)是示意剖视图，显示了在根据本发明的第一实施例的液体喷射头中的液体喷射过程。
图5是根据第一实施例的液体喷射头的部分切去立体图。
图6是示意图，显示了在传统的液体喷射头中从气泡的压力传播。
图7是示意图，显示了在根据本发明的液体喷射头中从气泡的压力传播。
图8是示意图，显示了在根据本发明的液体喷射头中液体的流动。
图9是根据第二实施例的液体喷射头的部分切去立体图。
图10是根据本发明的第三实施例的液体喷射头的部分切去立体图。
图11是根据本发明的第四实施例的液体喷射头的示意剖视图。
图12(a)至(c)是根据本发明的第五实施例的液体喷射头的示意剖视图。
图13是根据本发明的第六实施例的液体喷射头(两通路)的剖视图。
图14是根据本发明的第六实施例的液体喷射头的部分切去立体图。
图15显示了第六实施例的操作。
图16是剖视图，显示了根据本发明的进一步的实施例的第一液体流动通道和顶壁结构。
图17(a)至(c)显示了可移动部件和液体流动通道的结构。
图18(a)至(c)显示了可移动部件的另一种结构。
图19是曲线图，显示了热发生元件面积与墨喷射量之间的关系。
图20显示了一个可移动部件与一个热发生元件之间的位置关系。
图21是曲线图，显示了热发生元件的一个边缘与一个支点之间的距离与可移动部件的位移之间的关系。
图22显示了热发生元件与一个可移动部件之间的位置关系。
图23(a)和(b)是液体喷射头的纵向剖视图。
图24是示意图，显示了驱动脉冲的结构。
图25是剖视图，显示了能够在本发明的液体喷射头中使用的供应通道。
图26是本发明的液体喷射头的分解立体图。
图27(a)至(e)显示了根据本发明的液体喷射头的制造方法的加工步骤。
图28(a)至(d)显示了根据本发明的一个实施例的液体喷射头的制造方法的加工步骤。
图29(a)至(d)显示了根据本发明的一个实施例的液体喷射头的制造方法的加工步骤。
图30是液体喷射头总成的分解立体图。
图31是根据本发明的一个实施例的侧喷射型液体喷射头的主要部分的剖视图。
图32是沿着液体流动通道方向取的液体喷射头的示意剖视图，用于显示根据本发明的实施例2的液体喷射方法。
图33是示意剖视图，显示了在该侧喷射型液体喷射头中的液体喷射步骤，用于显示根据本发明的实施例3的液体喷射方法。
图34是液体喷射设备的示意显示。
图35是一个设备的框图。
图36显示了一个液体喷射系统。
图37是头组件的示意图。
(实施例1)以下结合附图描述本发明的第一实施例。在此实施例中，通过控制压力传播的方向和/或所产生的气泡所提供的气泡生长方向以喷射液体， 从而使喷射功率和/或喷射效率得到了改善。
图1显示了可移动部件的位移速度VM与气泡的生长速度VB之间的关系，且图2显示了体积之间的关系。图3和4是沿着液体流动通道的方向取的液体喷射头的示意剖视图，且(a)至(i)显示了液体喷射的过程。图5是液体喷射头的部分切去立体图。
该实施例的液体喷射头包括作为用于向液体提供热能以喷射该液体的喷射能量发生元件的热发生元件2(包括第一热发生元件2A和第二热发生元件2B且在此实施例中具有50μm×120μm的总尺寸)；一个元件基底1，其上设置有所述热发生元件2；以及，相应地形成在该元件基底上方的、至热发生元件2的液体流动通道10。该液体流动通道10与一个公共液体腔13相流体连通，以向多个这样的液体流动通道10提供液体—这些液体流动通道10分别与多个喷射出口18流体连通。
在液体流动通道10中的元件基底上方，与热发生元件2相对地设置有一个可移动部件或板31—它具有诸如金属的弹性材料制成的、厚度为3μm的悬臂的形式。可移动部件的一端固定在一个基座(支撑部件)等之上—该基座等是通过在液体流动通道10或元件基底的壁上形成感光树脂材料的图案而提供的。借助这种结构，可移动部件得到了支撑，且形成了一个支点(支点部分)33。
可移动部件31位于这样的位置—即它在由于喷射操作而造成的从公共液体腔13通过可移动部件31至喷射出口18的总液体流动的上游侧具有一个支点(作为一个固定端部的支点部分)，因而它在支点33的下游侧具有一个自由端(自由端部分)32。可移动部件31与热发生元件2相对，在它覆盖在热发生元件2上时其间有预定的间隙。在热发生元件21与可移动部件31之间形成有一个气泡发生区11。
热发生元件或可移动部件的类型、结构或位置不仅限于上述的情况，而是可以得到改变，只要气泡的生长和压力的传播能够得到控制就行。为了方便对以下所述的液体流动的理解，在图3(a)或图4(i)所示的状态下，液体流动通道10被可移动部件31分成与喷射出口18相直接连通的第一液体流动通道14和具有气泡发生区11和液体供应端口12的第二液体流动通道16。
通过使热发生元件2的发热，该热量被加到可移动部件31与热发生元件2之间的气泡发生区11中的液体上，由此借助如美国专利第4,723,129中所述的薄膜沸腾观象而产生出气泡。该气泡和由气泡的产生所造成的压力主要作用在可移动部件上，从而使可移动部件31移动或位移以向着支点33周围的喷射出口侧打开，如图1(b)和(c)或图2所示。借助可移动部件31的位移或位移之后的状态，气泡40的产生和气泡40的生长所造成的压力传播指向了喷射出口18。
这里，将描述根据本发明的一个基本喷射原理。本例的一个重要原理，是与气泡相对地设置的可移动部件，根据气泡40的产生的压力而从正常的第一位置移到了第二位置，且该位移或位移的可移动部件31对于使气泡4 0的发生或气泡40的生长所产生的压力指向喷射出口18(下游)是有效的。
以下将通过比较不采用可移动部件(图6)传统的液体流动通道结构和本发明(图7)，来进行描述。这里，向喷射出口传播的压力的方向用VA表示，且向着上游的压力传播的方向用VB表示。在如图3所示的传统的头中，没有任何结构部件被用于调节气泡40的发生所产生的压力的传播方向。因此，压力传播的方向与气泡40的表面垂直，如V1-V8所示，因而在通道中的取向是很宽的。在这些方向中，基本上从较接近喷射出口(V1-V4)的气泡的一半的压力传播的方向，具有沿着VA方向的压力分量—它们对于液体喷射是最有效的。该部分是重要的，因为它对液体喷射效率、液体喷射压力和喷射速度有直接的贡献。另外，分量V1最接近喷射方向VA，因而该分量是最有效的，且V4沿着方向VA具有较小的分量。
另一方面，在本发明的情况下，如图7所示，可移动部件31对于将气泡的压力传播方向V1-V4(它们在其他情况下是向着各种方向的)引向下游(喷射出口侧)是有效的。因此，气泡40的压力传播是集中的，因而气泡40的压力对喷射有直接而有效的贡献。气泡的生长方向指向下游，这类似于压力传播方向V1-V4，且气泡在下游侧生长得比在上游侧快。因此，气泡的生长方向受到可移动部件的控制，且从气泡的压力传播方向因而受到控制，从而使喷射效率、喷射力和喷射速度等等得到了显著的改进。
再参见图3和4，将描述本例中液体喷射头的喷射操作。图3(a)显示了诸如电能的能量被加到热发生元件2之前因而还没有产生热量时的状态。应该注意的是，可移动部件31是这样定位的，即它至少对着热发生元件2的热量产生所产生的气泡40的下游部分。换言之，为了使气泡40的下游部分作用在可移动部件上，液体流动通道的结构是这样的—即使可移动部件31至少延伸到热发生元件的区域的中心3的下游的位置(通过热发生元件的区域的中心3并垂直于流动通道的长度的线的下游图3(d))。图3(b)显示了这样的状态—即其中通过把电能加到热发生元件2上而使热发生元件2产生热量，且气泡发生区11中充入的液体的一部分被如此产生的热量所加热，从而由于薄膜沸腾而产生出气泡40。此时，在热发生元件的有效表面上形成了大量的细小气泡。由此，在0.1微秒量级的期间里在液体通道中产生了一个压强分布。
可移动部件31的自由端32开始由于细小气泡的产生而发生位移。应该注意的是，如上所述，可移动部件31的自由端32被设置在下游侧(喷射出口侧)，且支点33被设置在上游侧(公共液体腔侧)，因而可移动部件的至少一部分对着气泡的下游部分，即热发生元件的下游部分。
在图3(c)中，细小气泡变成了覆盖热发生元件2的表面的膜的形式的大气泡，且它向着可移动部件31均匀地生长，且可移动部件31的自由端32在气泡以生长速度VB生长时在位移区域中以位移速度VM移动。位移速度VM高于生长速度VB，且它不如在初始阶段的高加速度所提供的速度(例如10至20m/秒)那样高；且VM为8米/秒，且VB为6米/秒，且前者约为后者的两倍。通过满足关系VB＞VM，已经打开了缝35的可移动部件的自由端32提供了这样的条件—即在该条件下处于距喷射出口18最小距离路径的区域起着随后的气泡生长的引导路径的作用。当VM＞VB未满足时，即当VM≤VB时，引导路径效应也不是什么都没有，但自由端32的位移小于气泡的位移，因而气泡生长方向更均匀地向着可移动部件31的整个表面。
根据本发明的该实施例，VM＞VB得到满足，从而使气泡40的生长的方向性得到了保证，如图3(e)所示，以改善喷射特性。在图3(d)中，气泡40已经进一步地生长，因而可移动部件31已经在液体处于气泡40与可移动部件31之间的同时发生了位移。响应于气泡40的产生所产生的压力，可移动部件31进一步位移到如图3所示的最大位移位置(第二位置)。在此阶段，VM＞VB得到满足，或者可移动部件的自由端的速度减小得更多且VM正在接近VB。在图3(e)中，包括可移动部件31的自由端的整个可移动部件31的运动速度，且可移动部件31开始向下运动(负速度)。但此时，气泡40本身仍然具有生长速度并继续增大其体积。因此，可移动部件31通过它弹性而回到其初始阶段(图3(a))的反弹，被气泡的生长所阻碍，从而使可移动部件的自由端32的恢复受到阻碍。此时，气泡40向喷射出口18的生长，扩展到了气泡发生区11之外而进入引导路径区，从而使气泡扩展向喷射出口，因为在该方向的阻力较小。因此，此时位移速度VM与生长速度VB之间的关系是VB≥VM，因而指向喷射出口18的分量大于相对于生长的气泡40的体积部分中引导路径的区域增大的部分，因而能够实现稳定的喷射速度和喷射量。
在图4(f)中，气泡40生长到了其最大，且可移动部件31与处于从第二位置(最大位移位置)返回的过程中的气泡40实质接触。气泡40向下游的生长比向上游的快，且它生长到了可移动部件31的第一位置(虚线)之外。随着气泡40的生长，可移动部件31进行返回位移，通过该位移气泡40的压力传播和体积位移均匀地指向喷射出口，因而喷射效率能够得到提高。因此，可移动部件对把气泡和所产生的压力引向喷射出口有积极的贡献，从而使压力传播的方向和气泡的生长方向能够得到有效的控制。在图4(g)中，气泡40处于气泡收缩过程，且由于与可移动部件31的弹性力的协同效应，气泡收缩发生得很快，其中可移动部件31向着初始状态加速。借助可移动部件31的恢复作用，液体得到稳定而有效的再充入，如箭头VD1和VD2所示。
在图4(h)中，可移动部件31由于迅速减小的气泡40和惯性而超越到了初始位置之外，而进入气泡发生区11。这种超越，对于抑制位移区中的再充入或弯月形液面振动或促进液体至气泡发生区中的再充入，是有效的。这种超越减小，就好象是幅度减小了。图4(i)显示了气泡收缩的结束，且可移动部件3 1返回到初始位置并稳定在那里。因此，可移动部件31，借助由于气泡的收缩而产生的负压和可移动部件31的弹性，而返回到图3(a)的第一位置。在气泡收缩时，液体如VD1和VD2所示地从公共液体腔侧回流，并如Vc所示地从喷射出口侧回流，以补偿气泡发生区11中的气泡体积减小和补偿喷射的液体的体积。
为了稳定气泡发生，所希望的该面积为64-20000μm2，且更好地为500-5000μm2。从可移动部件31的耐久性和喷射效率的观点看，可移动部件31至第二液体流动通道16的突出部面积较好地为64-40000μm2，且纵向弹性为1×103-1×106N/mm2。该喷射效率可以得到进一步的改善，且借助1000-15000μm2的可移动部件31至第二液体流动通道16的突出部面积和1×104-5×106N/mm2的纵向弹性，耐久性能够得到增强。
为了得到稳定的喷射功率，第一液体流动通道14的高度较好地是10-150μm，更好地为30-60μm。从喷射效率和气泡发生稳定的角度看，第二液体流动通道16的高度较好地为0.1-40μm，且更好地是3-25μm，以进一步稳定气泡发生。
另一方面，将要喷射的液体的粘度较好地为1-100cp，以稳定地喷射。更好地是1-10cp，以进一步稳定喷射。
借助以上对热发生元件2、可移动部件31、各个液体流动通道14和16以及液体的粘度的数值限定，液体流可被可移动部件31的自由端32的轨迹分成上游和下游的。
在前面的描述中，描述了气泡发生时可移动部件31的操作和液体的喷射操作。现在描述本发明的液体喷射头中的液体的再充入。
下面结合图3和4描述液体供应机制。
在图4(f)的状态之后，气泡40在气泡的体积达到最大之后进入气泡收缩阶段(图1(c))，其体积足够补偿收缩的气泡体积的液体从第一液体流动通道14的喷射出口18侧和第二液体流动通道16的气泡发生区流入气泡发生区。在没有可移动部件31的传统液体流动通道结构的情况下，从喷射出口侧至气泡收缩位置的液体量和从公共液体腔进入其中的液体量，对应于比气泡发生区更接近喷射出口的部分和更接近公共液体腔的部分的流动阻力(流动通道阻力和液体的惯性)。因此，当在喷射出口侧的流动阻力小时，大量的液体从喷射出口侧流入气泡收缩位置，使得弯月形液面缩回很大。随着喷射出口中流动阻力的减小以增大喷射效率，弯月形液面缩回在气泡收缩时增大，使得再充入时间延长，从而难于实现高速打印。
根据本例，由于设置了可移动部件31，弯月形液面缩回在可移动部件在气泡收缩时返回到初始位置时停止，随后，借助通过第二流动通道16的流动VD2，来实现充入体积W2的液体供应(W1是在可移动部件31的第一位置之外的气泡体积W的上侧的体积，且W2是其气泡发生区11侧的体积)。在现有技术中，气泡体积W的一半是弯月形液面缩回的体积，但根据本实施例，只有约一半(W1)是弯月形液面缩回的体积。
另外，体积W2的液体供应，主要是从第二液体流动通道的上游沿着可移动部件31的热发生元件侧的表面，利用气泡收缩时的压力，而强行实现的，因此，实现了更迅速的再充入。
当在传统的头中进行利用气泡收缩时的压力的高速再充入时，弯月形液面的振动得到扩张，使得图象质量恶化。然而，根据本实施例，在气泡发生区11的喷射出口侧和喷射出口侧处的第一液体流动通道14中的液体流动被抑制了，从而减小了弯月形液面的振动。因此，根据本实施例，高速再充入，借助通过第二流动通道16的液体供应端口12至气泡发生区的强行再充入，并借助弯月形液面缩回和振动的抑制，而得到实现。因此，实现了喷射的稳定和高速重复喷射，且当该实施例被用于记录领域中时，能够实现图象质量和记录速度的改善。
本实施例还提供了以下的有效功能。这就是由于气泡的发生而产生的至上游侧的压力传播(向后的波)的抑制。由于在热发生元件2上产生的气泡的公共液体腔13侧(上游)的压力在多数情况下产生了把液体向后推向上游侧的力(向后的波)。该向后的波恶化了通过在上游侧的压力向液体流动通道中再充入液体、所产生的液体运动和惯性力。在本实施例中，对上游侧的这些作用受到可移动部件31的抑制，因而再充入性能得到了进一步的改善。
以下对在本例中的结构和效果进行进一步的描述。借助该结构，至热发生元件2的表面和气泡发生区11的液体供应，在较接近气泡发生区11的位置，是沿着可移动部件31的表面进行的。借助这种结构，至热发生元件2的表面和气泡发生区11的液体供应，在较接近气泡发生区11的位置处，是沿着可移动部件31的表面发生的，如VD2所示。因此，在热发生元件2的表面上的液体滞留得到了抑制，从而使溶解在液体中的气体的析出得到了抑制，且未消失的残留气泡容易地得到除去，另外，液体中的热量累积不是很大。因此，可以高速地重复更稳定的气泡产生。在此实施例中，液体供应端口12具有基本上平坦的内壁，但这不是限定性的，且液体供应通道如果具有从热发生元件的表面延伸的的内壁—该内壁具有的结构使得在热发生元件上出现了液体的滞留，且液体供应中不产生显著的涡流，它就是令人满意的。
至气泡发生区中的液体供应，可以通过可移动部件侧面部分上的一个间隙(缝35)来进行，如VD1所示。为了把气泡产生时的压力更有效地引向喷射出口，可以采用覆盖整个气泡发生区(覆盖热发生元件的表面)的大的可移动部件，如图2所示。此时，气泡发生区11和接近喷射出口的第一液体流动通道14之间的液体的流动阻力，由于可移动部件至第一位置的回复，而增大了，因而液体至气泡发生区11的流动能够得到抑制。然而，根据本例的头结构，存在可以有效地把液体供应到气泡发生区的流动，液体的供应性能得到了显著的增大，且因而即使可移动部件31覆盖了气泡发生区11仪改善喷射效率，液体的供应性能也不会恶化。
可移动部件31的自由端32与支点33之间的位置关系是这样的，即该自由端位于支点的下游位置处，例如如图8所示。借助这种结构，将压力传播方向和气泡生长方向引向喷射出口18侧等等的功能和效果，在气泡产生时，能够得到有效的保证。另外，该位置关系，不仅对于实现与喷射有关的功能或效果，而且对于实现在供应液体时通过液体流动通道10的流动阻力的减小，都是有效的，从而能够实现高速再充入。当由于喷射而缩回的弯月形液面M(如图8所示)，由于毛细现象力，或者当进行液体供应以补偿气泡收缩时，而返回到喷射出口18时，自由端和支点33的位置是这样的，即通过包括第一液体流动通道14和第二液体流动通道16的液体流动通道10的流动S1、S2和S3不受阻挡。
更具体地，在此实施例中，如上所述，可移动部件3的自由端32对着将热发生元件2分成上游区和下游区的区的中心3(通过热发生元件的该区域的中心(中心部分)并垂直于液体流动通道的长度方向的线)的下游位置。可移动部件31接收压力和气泡40—它们对热发生元件2的区域中心位置3的下游侧的液体喷射有很大的贡献，且它将该力引向喷射出口侧，从而显著地改善了喷射效率或喷射力。
利用气泡40的上游侧，提供了进一步的有利效果，如在下面所述的。
在本例的结构中，可移动部件31的自由端的瞬时机械位移，被认为是对液体的喷射有贡献的。
参见图1和2，将进一步描述已经结合图3和4描述过的喷射方法。
在图1中，横坐标表示时间T(微秒)，且纵坐标表示可移动部件的位移H(μm)、气泡体积V(μm3)、自由端的位移速度VM(米/秒)和气泡的生长速度VB(米/秒)。在横坐标上，时间是以0.1微秒为单位的，且在气泡发生之后，它是以1微秒为单位的。在它们之间的部分被省略了。
在此图中H1和H2表示了自由端至位移区中的位移高度，其中它在初始状态下为零。Hmax表示自由端的最大位移，V1、V2表示气泡的体积，且VBmax是最大速度，且Y(Ma×V2)是气泡的最大体积。C表示的是其中VB＜VM的期间与其中VB≥VM的期间之间的边界。x表示的是这样一个点—在此可移动部件的弹性回复在气泡的体积增大时被气泡所阻止(虽然生长速度减小该体积由于而仍然增大)。Z1表示的是自由端在初始状态之外HL的最低位置。Z2表示振动减小期间。
本发明的特征由此图表示。对可移动部件31的位移有影响的因素，包括位移区中的液体的特性(粘度、表面张力)、包含位移区的区域中的液体通道结构、热发生元件(热发生元件)的面积、能量施加的条件、表示气泡发生区的液体通道结构、气泡发生区中液体的特性、可移动部件的声波透射和反射特性、机械特性等等。因此，设计是复杂的。但根据本发明，通过提供其中VM＜VB得到满足的一个期间，获得了所希望的效果。以下是在各个期间发生的情况(1)在驱动热发生元件之后VM＞VB期间；(2)在热发生元件驱动之后VB＝VM时序；(3)在热发生元件驱动之后VB＞VM期间；(4)可移动部件的自由端的最大位移(Hmax)；(5)气泡生长的最大速度(VBmax)；(6)气泡的最大体积(Y(Ma×V2))；(7)气泡体积减小期间和可移动部件的自由端的降低时序；(8)可移动部件振动转换期间；(9)气泡破裂完成。
在两液体型头(将在下面描述)的情况下，可移动部件的自由端的最大降低量HL(μm)得到考虑；更具体地说，可移动部件的自由端的厚度相当于HL(μm)—借助它可以避免两种液体的混合。
因此，通过满足VM＞VB，可移动部件的位移、气泡生长的方向性和体积增大的比率，能够得到稳定，从而改善喷射效率。
图2是曲线图，显示了在体积方面的上述倾向和关系，其中M基准是其中可移动部件处于基准位置的基准，且H是其中热发生元件处于基准位置的基准。如将要理解的，气泡所占据的体积BV超过了可移动部件的位移所占据的、包括气泡发生区的体积MV，因而气泡向着喷射出口生长到了可移动部件的自由端之外。
(头的例2)
图9显示了根据本发明的头的例2。在图9中显示了一种状态—其中可移动部件发生了位移(未显示气泡)，且B显示了一种状态—其中可移动部件处于其初始位置(第一位置)。在后一种状态下，气泡发生区11对于喷射出口18基本上是密封的(在A和B之间，有一个流动通道壁来隔离这些通道)。在各侧都设置了一个基座34，且在它们之间，形成了一个液体供应端口12。借助这种结构，液体能够沿着可移动部件的与热发生元件侧相对的表面并从液体供应通道—该液体供应通道具有基本上与热发生元件的表面基本上相齐平或与其平滑地连续的表面—进行提供。
当可移动部件31处于初始位置(第一位置)时，可移动部件31与设置在热发生元件2的下游的一个下游壁36和设置在热发生元件侧的热发生元件侧壁37相接近或紧密接触，从而使气泡发生区11的喷射出口18侧基本上得到密封。因此，在气泡产生时由气泡产生的压力且特别是在气泡下游的压力，能够被集中在可移动部件的自由端侧，而不释放该压力。
在气泡收缩时，可移动部件31返回到第一位置，气泡发生区11的喷射出口侧基本上是密封的，且因而弯月形液面缩回受到抑制，且至热发生元件的液体供应在获得上述优点的情况下得以进行。至于再充入，可以得到与前述实施例中相同的有利效果。
在本例中，用于支撑和固定可移动部件31的基座34被设置在离开热发生元件2的上游位置上，如图5和图9所示，且基座34具有小于液体流动通道10的宽度，以将液体提供到液体供应端口12。基座34的构造不仅限于这种结构，而是可以是任意的，只要能够实现平稳的再充入。
通过选择热发生元件2和可移动部件31的面积、第一和第二液体流动通道的高度、可移动部件31的纵向弹性、和/或液体的粘度，如上所述，气泡发生和喷射能够得到稳定，且高度的耐久性和喷射效率能够得到改善。
(头的例3)图10显示了例3，其中显示了液体流动通道中的气泡发生区、气泡和可移动部件31之间的位置关系。
在大多数前述例子中，所产生的气泡的压力被集中向可移动部件31的自由端，从而使气泡的运动在可移动部件31的迅速运动的同时被集中向喷射出口18。在此实施例中，一个范围被给予了所产生的气泡，且气泡的下游部分(在气泡的喷射出口18侧)—它对滴喷射有直接影响—受到可移动部件31的自由端侧的调节。
与图2(第一实施例)相比，图10的头不包括在图5的元件基底1的气泡发生区的下游端的、作为障碍的一个突出部(影线部分)。换言之，在此实施例中，可移动部件31的自由端区和相对的横向端部区，是向着喷射出口区开放的，而气泡发生区不是基本上密封的。在气泡对液体的滴喷射有直接贡献的下游部分，下游的前端部使得气泡能够生长，因而其压力分量被有效地用于喷射。另外，至少在该下游部分中向上的压力(图6中VB的力分量)起到了这样的作用，即可移动部件的自由端部分被加到了下游端部的气泡生长上。因此，喷射效率得到了改善，这与前述实施例中类似。与前述例子相比，本实施例的结构在热发生元件的驱动响应上是较好的。
另外，该结构是简单的，因而制造比较容易。可移动部件31的支点部分在此例子中被固定在一个基座34上—该基座34的宽度小于可移动部件31的表面部分。因此，在气泡收缩时至气泡发生区11的液体供应是沿着该基座的两个横向侧进行的(由一个箭头表示)。该基座可以是其他形式的，只要液体供应性能得到了保证。
在本例的情况下，可移动部件31的存在，对于控制在气泡收缩时从上部进入气泡发生区的流动，是有效的，液体供应的再充入好于只有热发生元件的传统气泡发生结构。弯月形液面缩回也因此而得到减小。在本例的一个较好的修正实施例中，可移动部件31的两个横向侧(或者只是一个横向侧)，对于气泡发生区11是基本上密封的。借助这种结构，向可移动部件的横向侧的压力也被引向喷射出口侧端部，从而使喷射效率得到进一步的改善。
在此例中，气泡发生和喷射也得到了稳定，且通过根据前述实施例来选择热发生元件2和可移动部件31的面积、第一液体流动通道的高度(元件基底1与可移动部件31的下表面之间的高度)、第二液体流动通道的高度(可移动部件31的上表面与液体流动通道10的上壁之间的高度)、可移动部件31的纵向弹性、和/或液体的粘度，喷射效率和可移动部件31的耐久性得到了稳定。
(头的例4)在此例中，机械位移对液体的喷射功率得到了进一步的增强。图11是可应用于本发明的这种头结构的横截面图。在图11中，可移动部件是这样地延伸的—即使得可移动部件31的自由端32的位置位于热发生元件的喷射出口侧的更下游的位置。这样，可移动部件在自由端位置处的位移速度能够得到增大，因而由于可移动部件的位移而产生的喷射功率可以得到进一步的改善。
另外，自由端32比前述实施例中更接近喷射出口侧，且因而气泡的生长能够向着稳定的方向集中，从而保证了较好的喷射。
可移动部件31从第二位置(最大位移)，借助其弹性，而以返回速度R1返回，其中远离支点33的自由端32以较高的速度R2返回。这样，高速的自由端32在气泡40生长期间和之后机械作用在气泡40上，从而造成了气泡40下游的液体的下游运动(向着喷射出口)，从而改善了喷射的方向和喷射效率。
这种自由端构造是这样的，即与图10中的一样，边缘与液体的流动相垂直，从而使气泡40的压力和可移动部件31的机械作用能够更有效地对喷射产生贡献。
在此例中，气泡发生和喷射也得到了稳定，且通过根据前述实施例来选择热发生元件2和可移动部件31的面积、第一液体流动通道的高度、第二液体流动通道的高度、可移动部件31的纵向弹性、和/或液体的粘度，喷射效率和可移动部件31的耐久性得到了稳定。
(头的例5)图12(a)、(b)、(c)显示了例5。与前述实施例中不同，与喷射出口18相直接流体连通的该区域不与液体腔相流体连通，因而该结构得到了简化。
液体只从液体供应端口12沿着可移动部件31的气泡发生区侧的表面而进行供应。可移动部件31的自由端32、支点33相对于喷射出口18的位置关系和对着热发生元件2的结构，都与上述实施例中的类似。根据本实施例，上述的在喷射效率上的有利效果、液体供应性能等等，都得到了实现。具体地，弯月形液面缩回得到了抑制，且强行再充入利用气泡收缩时的压力而得到了基本上彻底的实现。图12(a)显示了一种状态—其中气泡发生是由于热发生元件2造成的，且图12(b)显示了一种状态—其中气泡将要收缩。此时，可移动部件31至初始位置的返回和S3的液体供应得到了实现。在图12(c)中，在可移动部件返回到初始位置时弯月形液面的小的缩回M，通过借助喷射出口18附近的毛细现象力的再充入，而得到了补偿。
在此例中，气泡发生和喷射也得到了稳定，且通过根据前述实施例来选择热发生元件2和可移动部件31的面积、第一液体流动通道的高度、第二液体流动通道的高度、可移动部件31的纵向弹性、和/或液体的粘度，喷射效率和可移动部件31的耐久性得到了稳定。
(头的例6)下面参见图13至15描述例6。
在本例中，利用了相同的喷射原理，且其中进行气泡发生的液体(气泡发生液体)和主要进行喷射的液体(喷射液体)被分开。
图13是根据本实施例的液体喷射头沿着液体流动方向的示意剖视图。在该液体喷射头中，在元件基底1上提供了用于气泡产生液体的第二液体流动通道16，且在元件基底1上设置有用于施加热能的热发生元件2以在液体中产生气泡，且在第二液体流动通道16上设置了用于喷射液体的第一液体流动通道14—它与喷射出口18直接连通。第一液体流动通道的上游侧与第一公共液体腔15相流体连通，以将喷射液体提供到多个第一液体流动通道中，且第二液体流动通道的上游侧与第二公共液体腔相流体连通以向多个第二液体流动通道提供气泡产生液体。第一液体流动通道14的上游与一个第一公共液体腔15相流体连通，以向多个第一液体流动通道14提供喷射液体；且第二液体流动通道16的上游与第二公共液体腔17相流体连通，以向多个第二液体流动通道提供气泡产生液体。在气泡产生液体和喷射液体是同一液体的情况下，公共液体腔的数目可以是一个。
在第一和第二液体流动通道之间，有用诸如金属的弹性材料制成的分隔壁30，从而使第一液体流动通道14与第二液体流动通道16相分隔。在气泡产生液体与喷射液体的混合应该尽量小的情况下，第一液体流动通道14和第二液体流动通道16最好用分隔壁30分开。然而，当允许一定程度的混合时，不一定进行完全的分离。
当液体的粘度可能与实施例1的相同时，从稳定喷射的角度看， 不需要分离气泡产生液体和喷射液体。当气泡产生液体和喷射液体被分开时，气泡产生液体具有1至100cp的粘度，较好是1至10cp的，以提供稳定的喷射。从稳定喷射的角度看，喷射液体具有1-1000cp的粘度，且较好是1至100cp的。
可移动部件31是悬臂形式的，其中分隔壁在热发生元件2的表面的上突出空间(喷射压力发生区，图15中的区A和区B中的气泡发生区11)中的部分，通过在喷射出口侧(相对于液体流动的下游)提供缝35，而构成了一个自由端，且其公共液体腔(15，17)侧是一个支点或固定部分33。这种可移动部件31与气泡发生区11(B)相对，因而它起着在气泡产生液体的气泡发生时向着第一液体流动通道的喷射出口18侧开放的作用(沿着该图中箭头表示的方向)。在图14的例子中，在元件基底1的上方也设置了分隔壁30，并带有构成第二液体流动通道16的空间，且在元件基底1上设置有作为热发生元件2的热发生电阻部分和用于将电信号加到热发生电阻部分上的导线电极5。
支点33与可移动部件31的自由端32和热发生元件2之间的位置关系，与前述例子中的相同。
在前述例子中，对于液体供应端口12与热发生元件2的结构之间的关系进行了描述。第二液体流动通道16与热发生元件2之间的关系在此例子中是相同的。
下面参见图15来描述本实施例的液体喷射头的操作。在第一液体流动通道14中用过的喷射液体和在第二液体流动通道16中用过的气泡产生液体，是相同的水基墨。
借助热发生元件2产生的热量，在第二液体流动通道12中的气泡发生区中的气泡产生液体，借助如上所述的薄膜沸腾产生出气泡40。
在本例中，气泡发生压力不是沿着三个方向释放的，只是对气泡发生区的上游侧例外，因而气泡发生产生的压力在喷射压力发生部分中的可移动部件6侧上集中传播，从而使可移动部件6随着气泡的生长而从图15(a)中所示的位置移向如图15(b)中所示的第一液体流动通道14侧。位移的可移动部件31借助其弹性力而向着第二液体流动通道16返回，如图15(b)所示。通过可移动部件31的这样一系列运动，第一和第二液体流动通道16建立起广泛的连通，且基于气泡发生的压力，在可移动部件31的返回位移的控制下，主要向着第一液体流动通道14的喷射出口18传播。通过可移动部件31的机械位移和压力的传播，液体通过喷射出口而喷射出去。随后，随着气泡的收缩，可移动部件31返回到图12(a)所示的位置，且相应地与喷射液体相当的液体量从第一液体流动通道14中的上游得到提供。在此实施例中，液体供应的方向与可移动部件31的接近是同向的—就象在前述实施例中那样，且液体的再充入不受可移动部件31的阻挡。
在此实施例中，气泡发生压力随着可移动部件31的位移的传播的主要功能和效果、气泡生长的方向、向后的波的防止等等，都与第一实施例中的相同，但两流动通路结构在以下方面是有利的。
喷射液体和气泡产生液体可以被分开，且喷射液体被气泡产生液体所产生的压力喷射。因此，能够喷射高粘性的液体，诸如聚乙二醇等等—对于它们借助热量施加的气泡发生因而喷射力是不够的，且它们还没有得到良好的喷射。例如，这种液体被提供到第一液体流动通道中，且能够产生良好的气泡发生的液体作为气泡产生液体而被提供到第二液体流动通道16中，气泡产生液体的一个例子是一种混合液体(1-2cp的乙醇和水之比大约的4∶6)。这样，喷射液体可以得到适当的喷射。
另外，通过选择这样的一种液体作为气泡产生液体—采用该液体即使在热量施加时诸如燃烧淀积物的淀积物也不残余在热发生元件的表面上，气泡发生得到了稳定，以保证适当的喷射。另外，根据本发明的头结构，提供了上述的有利效果，从而能够以高喷射效率和高喷射功率来喷射高粘度液体。
另外，可以喷射不耐热的液体。在此情况下，这样的液体被作为喷射液体提供到第一液体流动通道14，且在加热时不容易改变特性且借助其能够良好地进行气泡发生的一种液体在第二液体流动通道16中提供。这样，可以在不受热损坏的情况下以高喷射效率和高喷射压力喷射该液体。
在此例中，气泡发生和喷射也得到了稳定，且通过根据前述实施例来选择热发生元件2和可移动部件31的面积、第一液体流动通道的高度、第二液体流动通道的高度、可移动部件31的纵向弹性、和/或液体的粘度，喷射效率和可移动部件31的耐久性得到了稳定。
液体喷射是利用具有如这些图中所示的结构的头来进行的。
(其他实施例)以上对根据本发明的实施例的液体喷射头和液体喷射方法的主要部分进行了描述。下面对可用于前述实施例的进一步详细的实施例进行描述。以下的例子也可用于单流动通道型也可以用于两流动通道型，除非有具体的说明。
(液体流动通道顶壁结构)图16是沿着根据该实施例的液体喷射头的流动通道的长度取的剖视图。在分隔壁30上的槽部件50中，形成有用于构成第一液体流动通道14(或图2中的液体流动通道10)的槽。在此实施例中，可移动部件的自由端32位置附近的流动通道顶壁的高度较大，以允许可移动部件的较大的操作角度θ。可移动部件的运行范围是考虑到液体流动通道的结构、可移动部件的耐久性和气泡发生功率等等而确定的。所希望的是它在足够宽从而包括了喷射出口的位置的角度的角度范围中运动。通过使可移动部件的自由端的位移高度大于喷射出口的直径—如图中所示，喷射功率得到了充分的传送。如在此图中所示，在可移动部件的支点33位置处的液体流动通道顶壁的高度，小于在可移动部件的自由端32的位置处的液体流动通道顶壁的高度，因而由于可移动部件向着上游的位移而引起的压力波的释放能够得到有效的阻止。
(第二液体流动通道与可移动部件之间的位置关系)图17显示了上述可移动部件31与第二液体流动通道16之间的位置关系，且(a)是从上方看的分隔壁30的可移动部件31位置的视图；(b)是在没有分隔壁30的情况下从上方看的第二液体流动通道16的视图。图16(c)是可移动部件6与第二液体流动通道16之间的位置关系的示意图，其中元件是重叠的。在这些图中，底部是具有喷射出口的前侧。
该例子的第二液体流动通道16具有一个喉部19—它相对于从第二公共液体腔侧通过热发生元件位置即沿着第一液体流动通道的可移动部件位置而至喷射出口的总液体流来说位于上游，从而提供了可有效地抑制了当在第二液体流动通道16中产生气泡时所产生的压力向着上游侧的容易的释放。
在传统头—其中发生气泡发生的流动通道和液体喷射的流动通道是相同的—中，可以提供一个喉部，以防止热发生元件产生的压力向液体腔的释放。在此情况下，考虑到液体的充分再充入，该喉部的横截面面积不应该太小。
然而，在本例的情况下，很多或多数的喷射液体是来自第一液体流动通道，且在具有热发生元件的第二液体流动通道16中的气泡产生液体的消耗不是很大，因而至气泡生长的气泡产生液体的充入量可以很小。因此，喉部19处的间隙可以非常小，例如小至几μm-十几μm，从而使第二液体流动通道中产生的压力的释放能够得到进一步的抑制，并进一步地将其集中到可移动部件侧。该压力可被用作通过可移动部件31的喷射压力，因而可以实现高的喷射能量使用效率和喷射压力。第一液体流动通道14的结构不限于上述的一种，且可以是任意的，只要气泡发生所产生形成压力能够被有效地传送到可移动部件侧。
如图16(c)所示，可移动部件31的横向侧覆盖了构成第二液体流动通道的壁的相应部分，从而防止了可移动部件31落入第二液体流动通道。这样能够避免可移动部件31下落到第二液体流动通道16中。这样，喷射液体与气泡产生液体的上述分离得到了进一步的增强。另外，气泡通过狭缝的释放可以得到抑制，从而使喷射压力和喷射效率得到进一步的增大。另外，上述的从上游侧借助在气泡收缩时的压力的再充入的效果，可以得到进一步的增强。借助本发明的这样的特征—即可移动部件的自由端的位移开始于气泡与可移动部件接触之前，弹性、喷射液体、气泡产生液体的压力的传递特性、气泡形成的驱动条件、各个液体通道结构等等以及它们之间的平衡；较好的是弹性变形是容易的，压力的传递是容易的，生长速度很高，流动通道对可移动部件运动的阻力很小。在此情况下，气泡发生时的压力波被引向喷射出口侧，因而气泡随后的生长被引向喷射出口侧，从而使气泡得到可靠而有效的引导。(可移动部件和分隔壁)图18显示了可移动部件31的另一个例子，其中标号35表示形成在分隔壁上的一个缝，且该缝对于提供可移动部件31是有效的。在图17(a)中，可移动部件具有一个矩形结构，且在(b)中，它的支点侧较窄以允许可移动部件的增大的可移动性，且在(c)中，它具有较宽的支点侧以增强可移动部件的耐久性。如图17(a)所示，在支点侧结构的变窄和带弧形是所希望的，因为运动的便利和耐久性都得到了满足。然而，可移动部件的结构不限于上述一种，且可以是任何种类的，只要它不进入第二液体流动通道侧，且运动是容易的并具有高度耐久性。在前述实施例中，板的薄膜可移动部件31和带有该可移动部件的分隔壁5是用厚度为5μm的镍制成的，但它不限于这个例子，且可以是任意的，只要它对气泡产生液体和喷射液体具有抗溶解性，且具有足够的弹性以允许可移动部件的运动，且能够形成所需的细缝。
用于可移动部件的材料的较好的例子，包括诸如银、镍、金、铁、钛、铝、铂、钽、不锈钢、磷铜等等以及它们的合金的金属耐久材料；或者，具有腈基的树脂材料，如丙烯腈、丁二烯、stylene等等；具有酰胺基的树脂材料，如聚酰胺等等；具有羰基的树脂材料，如聚碳酸酯纤维等等；具有醛基的树脂材料，如聚缩醛等等；具有嗍风基的树脂材料，如聚砜等；诸如液晶聚合物等等的树脂材料或它们的化学化合物；或者对墨具有抗蚀剂的材料，诸如例如金、钨、钽、镍、不锈钢、钛的金属、它们的合金、覆有它们金属的材料；具有酰胺基的树脂材料，诸如酰胺；具有醛基的树脂材料，如聚缩醛，具有酮基的树脂材料，如聚醚醚酮；具有酰亚胺基的树脂材料，如聚酰亚胺；具有羟基的树脂材料，如酚醛树脂；具有乙基的树脂材料如聚乙烯；具有烷基的树脂材料，如聚丙烯；具有环氧基的树脂材料，如环氧树脂材料；具有氨基的材料，如密胺树脂材料；具有羟甲基的树脂材料，如二甲苯树脂材料；它们的化合物，陶瓷材料，如二氧化硅或其化合物。
分隔壁的较好的例子，包括具有高耐热性、高抗溶解性和高模制特性的树脂材料，更具体地说是近来开发的塑料树脂材料，诸如聚乙烯、聚丙烯、酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、密胺树脂材料、酚醛树脂、环氧树脂材料、聚二丁烯、聚亚胺脂、聚醚醚酮、聚醚砜、聚烯丙基化物、聚酰亚胺、聚砜、液晶聚合物(LCP)、或它们的化合物；或者，诸如二氧化硅、氮化硅、镍、金、不锈钢的金属，它们的合金、它们的化合物、或者覆有金或钛的材料。
分隔壁的厚度是根据所采用的材料根据结构—从壁需要具有足够的强度且可移动部件需要具有足够的可操作性的角度—来确定的，且一般情况下所希望的为大约0.5μm-10μm。
用于提供可移动部件31的缝35的宽度，在这些实施例中为2μm。当气泡产生液体和喷射液体是不同的材料，并避免它们液体的混合时，该间隙得到适当确定以在液体之间形成弯月形液面，从而避免它们之间的混合。例如，当气泡产生液体具有约2cP的粘度且喷射液体具有小于100cP的粘度时，约5μm的缝就足够避免液体混合，但不希望超过3μm。
在本例中，可移动部件的厚度以μm量级为较好，且在一般的情况下不采用具有cm量级厚度的可移动部件。当在具有μm量级的厚度的可移动部件上形成一个缝且该缝具有可移动部件厚度的量级的宽度(Wμm)时，希望的是考虑制作中的变化。
当与由缝构成的可移动部件的自由端和/或横向边缘相对的部件的厚度与该可移动部件的厚度相当时(图13、14等)，考虑到制作中的变化，缝宽度与厚度之间的关系较好地是如下的，以稳定地抑制气泡产生液体与喷射液体之间的液体混合。当气泡产生液体具有不超过3cP的粘度，且高粘性的墨(5cP、10cP等等)被用作喷射液体时，如果W/t≤1得到满足，则两种液体的混合可得到长期的抑制。
提供“基本密封”的缝较好地是有几个微米的宽度，因为保证了防止液体混合。
当如上所述地采用分开的气泡产生液体和喷射液体时，可移动部件实际上起着分离部件的作用。当可移动部件根据气泡的产生而运动时，少量的气泡产生液体可能会混合到喷射液体中。通常，在喷墨记录的情况下，用于形成图象的喷射液体包含约3％至5％的彩色材料，因而如果在喷射液体中的泄漏的气泡产生液体的含量不超过20％，就不会产生显著的密度改变。因此，本发明覆盖了其中气泡产生液体的混合比不超过20％的情况。
在前述实施例中，气泡产生液体的混合最多为15％，即使其粘度改变，且在具有不超过5cP的粘度的气泡产生液体的情况下，混合比最多为约10％，虽然它根据驱动频率的不同而不同。
混合的液体的比率，能够通过把喷射液体的粘度减小到低于20cP的范围(诸如不超过5cP)，而得到减小。
下面描述热发生元件与该头中的可移动部件之间的位置关系。可移动部件和热发生元件的结构、大小和数目不限于以下所述的。通过热发生元件和可移动部件的优化设置，在热发生元件在气泡发生时产生的压力能够被有效地用作喷射压力。
在传统的气泡喷射记录方法中，诸如热能的能量被加到墨上以在墨中产生瞬时的体积改变(气泡发生)，从而使墨通过一个喷射出口而被喷射到弹性材料上以实现打印。在此情况下，热发生元件的面积与墨喷射量彼此成正比。然而，有一个无气泡发生区S，它对墨喷射没有贡献。该事实从对热发生元件的燃烧淀积物的观测得到了证实，无气泡发生区S在热发生元件的边缘区域中延伸。应该理解的是，约4μm的边缘宽度是对气泡发生没有贡献的。为了有效地利用气泡发生压力，较好地是使可移动部件的运动范围覆盖热发生元件的有效气泡发生区，即在约4μm宽的边缘之外的内部区域。在本例中，有效的气泡发生区约为4μm并在此之内，但如果热发生元件和成形方法不同则这也会不同。
图20是从顶部看的示意图并显示了可移动部件与热发生元件之间的位置关系，其中在该图的(a)中采用了两个58×150μm的热发生元件和可移动部件301，且在该图的(b)中采用了一个可移动部件302—它具有不同的总面积。
可移动部件301的大小为53×145μm，并小于热发生元件2的面积，但它具有相当于热发生元件2的有效气泡发生区的面积，且可移动部件301被设置在覆盖该有效气泡发生区的位置。另一方面，可移动部件302的大小为53×220μm，并大于热发生元件2的面积(宽度相同，但支点与运动前边缘之间的尺寸比热发生元件的长度长)，这与可移动部件301类似。它得到适当设置以覆盖该有效气泡发生区。这些测试是用两个可移动部件301和302进行的，以检查耐久性和喷射效率。其条件如下气泡产生液体乙醇的水溶液(40％)喷射墨染料墨电压20.2V频率3kHz实验的结果显示，可移动部件301当施加1×10(上)7的脉冲时在支点处有损坏。(b)可移动部件302即使在加上了3×10(上)8的脉冲之后也没有损坏。另外，相对于所加的能量的喷射量和由喷射速度所确定的动能，改善了约1.5-2.5倍。从这些结果，应该理解的是其区域大于热发生元件的面积并被设置覆盖热发生元件的有效气泡发生区的正上方的位置的可移动部件，从耐久性和喷射效率的角度来看，是较好的。
图21显示了热发生元件的边缘与可移动部件的支点之间的距离与可移动部件的位移之间的关系。图22是从侧面看的剖视图，显示了热发生元件2与可移动部件31之间的位置关系。热发生元件2具有40×105μm的尺寸。应该理解的是，位移随着从热发生元件2的边缘与可移动部件31的支点33的距离1的增大而增大。因此，所希望的是按照根据所需墨喷射量、流动通道结构、热发生元件结构等等的的优化位移，来确定可移动部件的支点的位置。
当可移动部件的支点正好在热发生元件的有效气泡发生区上方时，气泡发生压力与由于可移动部件的位移而产生的应力一起直接加到支点上，因而可移动部件的耐久性降低。本发明人所进行的实验已经证实，当支点被设置在有效气泡发生区的正上方时，可移动壁在施加了1×10(上)6脉冲之后受到损坏，即耐久性差。因此，通过把可移动部件的支点设置在热发生元件的有效气泡发生区的正上方位置之外，能够实际地使用具有不提供非常高的耐久性的结构和/或材料的可移动部件。另一方面，即使支点位于有效气泡发生区的正上方，如果适当选择结构和/或材料，它也可以得到实际的使用。这样，能够提供具有高喷射能量使用效率和高耐久性的液体喷射头。
(元件基底)以下描述设置有用于加热液体的热发生元件的元件基底的结构。
图23是可应用于本发明的液体喷射头的纵向剖视图。
在元件基底1上，装有一个槽部件50，该槽部件50具有第二液体流动通道16、分隔壁30、第一液体流动通道14和用于构成第一液体流动通道的槽。
元件基底1，如图1所示，具有由铝或类似材料制成的导线电极(0.2-1.0μm厚)图案和硼化铪(HfB2)、氮化钽(TaN)、铝化钽(TaAl)或其他材料构成的带图案的电阻层105—它在用于绝缘和热累积的氧化硅膜或氮化硅膜106上构成了热发生元件，而膜106又是位于由硅或其他材料制成的基底107上。一个电压通过两个导线电极104而被加到电阻层105上，以使电流流过该电阻层而实现加热。在该导线电极之间，设置电阻层上设置有一个氧化硅、氮化硅或其他材料制成的保护层，另外，在其上形成了一个钽或类似材料制成的抗气蚀层(0.1-0.6μm厚)以保护电阻层105不受诸如墨的各种液体的损坏。在气泡发生和收缩时所产生的压力和震荡是如此地强烈，以致较脆弱的氧化膜的耐久性大为降低。因此，诸如钽(Ta)或类似材料的金属材料被用作抗气蚀层。
根据液体、液体流动通道结构和电阻材料的结合的情况，该保护层可以省略。图22(b)中显示了一个这样的例子。不要求保护层的电阻层的材料，包括例如铱-钽-铝合金或类似材料。
因此，在前述实施例中的热发生元件的结构可以只包括电阻层(热发生部分)或者可以包括用于保护电阻层的保护层。
在本例中，热发生元件具有一个热发生部分—它具有响应于电信号而发热的电阻层。这不是限定性的，且如果能够在气泡产生液体中产生出足以喷射喷射液体的气泡就足够了。例如，热发生部分热发生部分可以是光热传感器形式的—该传感器在接收到诸如激光的光时发热，也可以是在接收到高频波时发热的。在元件基底1上，除了构成热发生部分的电阻层1 05和由用于把电信号提供到电阻层的导线电极104构成的电热传感器之外，还可以整体地内置诸如晶体管、二极管、锁存器、移位寄存器等等用于有选择地驱动电热传感元件的功能元件。
为了通过驱动上述元件基底1上的电热传感器的热发生部分而进行液体喷射，通过导线电极104而把矩形脉冲提供到电阻层105(如图23所示)，以在导线电极104之间的电阻层105中造成瞬时的发热。
在前述例子的头的情况下，所加的能量具有24V的电压，7微秒的脉宽、150mA的电流和6KHz的频率，借助此能量并通过下述的过程，经喷射出口喷射液体。然而，驱动信号的情况不限于此，而是可以是任意的-只要气泡发生液体能适当地产生气泡。
(两液体流动通道的头结构)以下描述液体喷射头的结构—借助该液体喷射头不同的液体被分别盛放在第一和第二公共液体腔中，且部件的数目可以减少，从而降低制造成本。图25是剖视图，显示了可应用于本发明的液体喷射头的供应通道，其中与前述实施例相同的标号表示具有对应功能的部件，且为了简化而省略了对这些部件的详细描述。在本例中，槽部件50包括一个孔板51，该孔板51带有喷射出口18、用于构成多个第一液体流动通道14的多个槽、和用于构成第一公共液体腔15以向多个第一液体流动通道14提供液体(喷射液体)的凹槽。一个分隔壁30被安装在形成有多个第一液体流动通道14的槽部件50的底部。这样的槽部件50具有从上面的位置延伸到第一公共液体腔15的第一液体供应通道20。槽部件50还具有从上面的一个位置通过分隔壁30延伸到第二公共液体腔17的第二液体供应通道21。
如图25中的箭头C所示，第一液体(喷射液体)通过第一液体供应通道20和第一公共液体腔15而被提供到第一液体流动通道14，且第二液体(气泡产生液体)通过第二液体供应通道21和第二公共液体腔17而如图36中的箭头D所示地被提供到第二液体流动通道16。在本例中，第二液体供应通道21与第一液体供应通道20相平行地延伸，但这不是限定性的，只要液体通过第一公共液体腔15以外的分隔壁30而被提供到第二公共液体腔17。
第二液体供应通道21的直径，是考虑到第二液体的供应量而确定的。第二液体供应通道21的构造不限于圆形，它也可以是矩形或其他形状的。
第二公共液体腔17可以通过用分隔壁30分割槽部件50来形成。至于形成其的方法，如图26(它是分解立体图)所示，一个公共液体腔框和一个第二液体通路壁是用干膜形成的，且其上固定有分隔壁的槽部件50与元件基底1的结合被接合在一起，从而形成了第二公共液体腔17和第二液体流动通道16。
在本例中，元件基底1是通过提供由诸如铝的金属制成的支撑部件70而构成的，且该部件带有多个电热传感器元件—它们被用作热发生元件以通过薄膜沸腾而从气泡产生液体产生气泡。在元件基底1上方，设置了多个槽，它们构成了由第二液体通路壁形成的液体流动通道16；用于构成第二公共液体腔(公共气泡发生液体腔)17的凹槽，它与多个气泡产生液体流动通道相流体连通以向气泡产生液体通道提供气泡产生液体；分隔壁30，它具有可移动壁31。
带槽的部件50带有用于通过将分隔壁30装到其上而构成喷射液体流动通道(第一液体流动通道)14的槽；一个凹槽，用于构成用于向喷射液体流动通道提供喷射液体的第一公共液体腔(公共喷射液体腔)15；第一供应通道(喷射液体供应通道)20，用于向第一公共液体腔提供喷射液体；以及，第二供应通道(气泡产生液体供应通道)21，用于向第二公共液体腔17提供气泡产生液体。第二供应通道21与同第二公共液体腔17相流体连通的一个流体连通通路相连接，并穿过了设置在第一公共液体腔15之外的分隔壁30。通过设置该流体连通通路，气泡产生液体能够在不与喷射液体混合的情况下被提供到第二公共液体腔15。
元件基底1、分隔壁30、带槽的顶板50之间的位置关系是这样的，即使得可移动部件31与热发生元件相对应地被设置在元件基底1上，且喷射液体流动通道14与可移动部件31相对应地设置。在本例中，为带槽的部件设置了一个第二供应通道，但它根据供应量也可以是多个。喷射液体供应通道20和气泡产生液体供应通道21的流动通道的横截面积，可以与供应量成比例地确定。通过优化流动通道的横截面积，构成槽部件50等等的部件的尺寸可以得到减小。
如上所述，根据本实施例，用于向第二液体流动通道提供第二液体的第二供应通道和用于向第一液体流动通道提供第一液体的第一供应通道能够通过单个的带槽的顶板而提供，从而减少了部件的数目，因而减少了制造的步骤并降低了制造的成本。
另外，至与第二液体流动通道相流体连通的第二公共液体腔的第二液体供应，是通过穿过分隔第一液体和第二液体的分隔壁的第二液体流动通道而实现的，因而一个接合步骤就足以把分隔壁、带槽的部件和热发生元件基底接合在一起，从而使制造变得容易，且接合的精度得到了改善。
由于第二液体穿过分隔壁而被提供到了第二液体公共液体腔，第二液体至第二液体流动通道的供应得到了保证，因而供应量是充分的，从而实现了稳定的喷射。
(喷射液体和气泡产生液体)如在前述例子中所述，根据本发明，借助具有上述可移动部件的结构，可以以比传统液体喷射头更高的喷射力或喷射效率进行液体喷射。当同一种液体被用作气泡产生液体和喷射液体时，可以使液体不发生恶化，且由于加热而在热发生元件上产生的淀积能够得到减少。因此，通过重复气化和凝聚，实现了可逆状态改变。所以，可以使用各种的液体，只要该液体不使液体流动通道、可移动部件或分隔壁等发生恶化。
在这些液体中，具有如传统气泡喷射装置中采用的液体的配料的液体可以被用作记录液体。当本发明的两液体流动通道结构被用于不同的喷射液体和气泡产生液体时，采用了具有上述特性的气泡产生液体，更具体地说，这些例子包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正己烷、正庚烷、正辛烷、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、三氯乙烯、Freon TF、Freon BF、乙醚、二噁烷、环己烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、水等等以及它们的混合物。
至于喷射液体，可以采用各种液体，而不用注意气泡发生性质或热特性的程度。在传统上由于低气泡发生性和/或特性容易由于加热而改变的液体，也可以使用。
然而，所希望的是，喷射液体自己或通过与气泡产生液体的反应，不会对喷射、气泡发生或可移动部件的操作等形成妨碍。至于记录喷射液体，可以采用高粘性墨或类似的液体。至于另一喷射液体，可以采用具有容易被加热所恶化的特性的药物或香水。具有以下配方的墨可以被用作用于喷射液体和气泡产生液体的记录液体，且记录操作得以进行。由于墨的喷射速度增大，液滴的喷射精度改善了，且因而记录了高度希望的图象。
粘度为2cP的染料墨(C.I.食品黑2)3重量％
二甘醇 10重量％硫二甘醇5重量％乙醇3重量％水 77重量％记录操作还利用用于气泡产生液体和喷射液体的以下墨的组合来进行。其结果，具有十几cP粘度、在以前不能被用于喷射的液体，得到了适当的喷射，且甚至150cP的液体也得到了适当的喷射而提供了高质量图象。
气泡产生液体1乙醇40重量％水 60重量％气泡产生液体2水 100重量％气泡产生液体3异丙醇 10重量％水 90重量％喷射液体1；颜料墨(大约15cp)碳黑5重量％Stylene-丙烯酸酯-丙烯酸乙酯共聚物树脂材料1重量％(氧化物＝140，平均分子量＝8000)单乙醇胺0.25重量％Glyceline 69重量％硫二甘醇5重量％乙醇3重量％水 16.75重量％喷射液体2(55cP)聚乙二醇 200 100重量％喷射液体3(150cP)聚乙二醇 600 100重量％
在液体不容易喷射的情况下，喷射速度较低，且因而喷射方向的变化由于喷射精度差而在记录纸上发生了扩展。另外，由于喷射的不稳定性而发生了喷射量的变化，从而阻止了高质量图象的记录。然而，根据这些实施例，气泡产生液体的采用使得能够充分而稳定地产生气泡。因此，液滴的喷射精度的改善和墨喷射量的稳定能够得到实现，从而显著地改善了记录的图象质量。
(液体喷射头的制造)下面描述根据本发明的液体喷射头的制造步骤。
在如图5所示的液体喷射头的情况下，在元件基底1上形成用于安装可移动部件31的基座34并在其上被形成图案，且可移动部件31被接合或焊接到基座34上。随后，带有多个用于构成液体流动通道10的槽、喷射出口18和用于构成公共液体腔13的凹槽的带槽的部件，被安装到该元件基底上，且槽与可移动部件彼此对准。
下面描述具有如图13和26所示的两液体流动通道结构的液体喷射头的制造步骤。
一般地，用于第二液体流动通道16的壁被形成在元件基底上，且分隔壁30被安装在其上，随后，再被带有用于构成第一液体流动通道14的槽的槽部件50安装在其上。或者，形成用于第二液体流动通道16的壁，并把具有分隔壁30的槽部件50安装在其上。
下面描述第二液体流动通道的制造方法。
图27(a)-(e)是示意剖视图，用于显示根据本发明的第一制造方法的液体喷射头的制造方法。
在此实施例中，如图27(a)所示，利用半导体制作中的制造装置，在元件基底(硅片)1上形成用于电热转换的、具有用硼化铪、氮化钽等等制成的热发生元件2的元件，且随后清洗元件基底1的表面以改善在下一个步骤中与感光树脂材料的附着性或接触。为了进一步改善附着或接触，用紫外线—辐射—臭氧等处理元件基底的表面，随后借助旋涂法把硅烷耦合剂—例如(可以从NIPPON UNICA获得的A189)经历乙醇稀释至1重量％的—施加到改善的表面上。
随后，清洗该表面，且如图27(b)所示，把一个紫外线辐射感光树脂膜(可从TOKYO OHKA KOGYO CO.，LTD.获得的干膜Ordyl SY—318)DF叠置在具有如此改善的表面的基底1上。
随后，如图27(c)所示，在干膜DF上放置一个光掩膜PM，且将要作为第二流动通道壁而留下的干膜DF的部分受到通过光掩膜PM的紫外线的照射。该曝光处理是利用MPA-600(可从CANON KABUSHIKI KAISHA得到)进行的，且曝光量大约为600mJ/cm2。
随后，如图27(d)所示，借助显影液—它是二甲苯与丁基纤维素乙酸脂(可从Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.得到的EMRC-3)的混合液体—对干膜DF进行显影，以溶解未曝光的部分，同时留下曝光且固化的部分作为第二液体流动通道16的壁。另外，用氧等离子体灰化装置(可从Alcan-Tech Co.，Inc.得到的MAS-800)除去留在元件基底1的表面上的残余物约90秒，且在150℃下将其暴露于剂量100mJ/cm2的紫外线2小时，以彻底固化曝光的部分。
用这种方法，可以在从硅基底上切出的多个加热器板(元件基底)上高精度地形成第二液体流动通道。硅基底由具有0.05mm厚度的金刚石刀片(可从Tokyo Seimitsu获得的AWD-4000)的切割机切成各个加热器板1。分离的加热器板1用粘合材料(可从Toray获得的SE4400)固定在铝基板70(图30)上。随后，预先连接到铝基板70上的打印板73被直径0.05mm的铝导线(未显示)连接到加热器板1。
如图27(e)所示，槽部件50和分隔壁30的接合部件被设置并连接到加热器板1上。更具体地说，具有分隔壁30的带槽的部件和加热器板1得到定位，并由一个限定弹簧啮合和固定。随后，墨与气泡产生液体供应部件80被固定在墨上。随后，铝导线、槽部件50、加热器板1和墨与气泡产生液体供应部件80之间的空隙被硅胶密封剂(可从Toshiba silicone获得的TSE399)密封。
通过借助该制造方法形成第二液体流动通道，能够提供相对于加热器板的加热器没有位置偏离的准确的流动通道。通过在先前的步骤中耦合槽部件50和分隔壁30，第一液体流动通道14与可移动部件31之间的位置精度得到了提高。
借助高精度的制造技术，实现了喷射稳定，且打印质量得到了改善。由于它们都一起被形成在一个片上，可以实现低成本的大规模生产。
在此实施例中，采用了紫外线辐射固化型干膜来形成第二液体流动通道。但是可以叠置并固化具有具体邻近248nm(在紫外线范围之外)的吸收带的树脂材料，且将要成为第二液体流动通道的部分被用eximer激光直接除去。
图28(a)-(d)是示意剖视图，显示了根据本发明的第二实施例的液体喷射头的制造方法。
在此实施例中，如图28所示(a)，SUS基底1100上的厚度为15μm的一个抗蚀剂层101被形成具有第二液体流动通道16的形状的图案。
随后，如图28(b)所示，SUS基底20在SUS基底1100上被用电镀法覆上15μm厚的镍层1102。所用的电镀溶液包括镍、氨基硫酸镍、应力减小材料(零ohru，可从World Metal Inc.得到)、硼酸、坑防止材料(NP-APS，可从World Metal Inc.得到)和氯化镍。至于电淀积时的电场，一个电极被连接到阳极侧，且已经带有图案的SUS基底1100与阴极相连，且电镀溶液的温度为50℃，且电流密度为5A/cm2。
随后，如图28(c)所示，已经受到电镀的SUS基底1100随后受到超声振动，以从SUS基底1100除去镍层1102部分，以提供第二液体流动通道。
另一方面，具有电热转换元件的加热器板，是借助如在半导体制造中使用的制造装置，在硅片上制成的。利用与前述实施例中类似的切割机把该片切成加热器板。加热器板1被安装到已经装有打印板73的铝基板70上，且打印板73和铝导线(未显示)得到连接，以建立起电连接。在这样的加热器板1上，通过前述过程提供的第二液体流动通道得到固定，如图28(d)所示。对于这种固定，如果在顶板接合时没有发生位置偏离，则它不需要很牢固，因为在随后的步骤中固定是通过限定弹簧与固定有分隔壁的顶板进行的，如在第一实施例中那样。
在此实施例中，为了定位和固定，采用了紫外线辐射固化型粘合材料(可从GRACE JAPAN获得的Amicon UV-300)和在约3秒的100mJ/cm2的曝光量下运行的紫外线辐射投射装置，以完成固定。
根据本实施例的制造方法，可以在没有相对于热发生元件的位置偏离的情况下，提供第二液体流动通道，且由于流动通道壁是镍的，它对碱性液体是耐用的，因而可靠性很高。
图29(a)-(d)是示意剖视图， 用于显示根据本发明的第三实施例的液体喷射头的制造方法。
在此实施例中，如图29(a)所示，抗蚀剂1103被加到厚度15μm并具有对准孔或标志1100a的SUS基底1100的两侧上。所用的抗蚀剂是可从Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd.得到的PMERP-AR900。
随后，如图29(b)所示，在元件基底1100的对准孔1100a相对准的情况下，利用曝光装置(可从CANON KABUSHIKI KAISHA，JAPAN得到的MPA-600)，进行曝光操作，以除去抗蚀剂1103将要成为第二液体流动通道的部分。曝光量为800mJ/cm2。
随后，如图29(c)所示，两侧都有抗蚀剂1103的图案的SUS基底1100被浸到蚀刻液体(氯化铁或氯化亚铜)，以蚀刻通过抗蚀剂1103而曝光的部分，并除去抗蚀剂。
随后，如图29(d)所示，与制造方法的前述实施例类似地，已经受到蚀刻的SUS基底1100被定位和固定在加热器板1上，从而组装成具有第二液体流动通道16的液体喷射头。
根据本实施例的制造方法，能够提供没有相对于加热器的位置偏离的第二液体流动通道16，且由于流动通道是由SUS制成的，它对于酸和碱性液体的耐久性很好，所以提供了高度可靠的液体喷射头。
如上所述，根据本实施例的制造方法，通过在先前的步骤中把第二液体流动通道的壁安装在元件基底上，电热传感器和第二液体流动通道16彼此高精度地对准。由于若干第二液体流动通道在切割之前被同时形成在基底上，可以实现低成本的大规模产生。
通过本实施例的制造方法提供的液体喷射头，具有这样的优点，即第二液体流动通道和热发生元件得到了高精度对准，因而能够高度有效地接收气泡发生的压力，因而喷射效率是优异的。
(液体喷射头总成)下面描述具有根据本发明的一个实施例的液体喷射头的液体喷射头总成。
图30是包括上述液体喷射头的液体喷射头总成的示意分解立体图，且该液体喷射头总成包括液体喷射头部分200和液体容器80。
液体喷射头部分200包括元件基底1、分隔壁30、槽部件50、限定弹簧78、液体供应部件90和支撑部件70。元件基底1带有多个用于向气泡产生液体提供热量的气泡发生电阻，如上所述。在元件基底1与具有可移动壁的分隔壁30之间形成气泡产生液体定位。通过分隔壁30与带槽的顶板50之间的耦合，形成了用于与喷射液体的流体连通的喷射流动通路(未显示)。
限定弹簧78用于把槽部件50推向元件基底1，并能够有效地使元件基底1、分隔壁30、带槽和支撑部件70组成一个整体，如在下面将要描述的。
支撑部件70用于支撑元件基底1等等，且支撑部件70上有一个与元件基底1相连以向其提供电流的电路板71，以及用于当总成被装到设备上时在装置侧之间传送电信号的接触座72。
液体容器90分别盛放诸如将要提供到液体喷射头的墨和用于气泡发生的气泡产生液体。液体容器90之外带有定位部分94，用于安装连接部件以把液体喷射头与液体容器和一个固定转轴95相连，以固定连接部分。喷射液体从液体容器的喷射液体供应通道92通过一个供应通道84而提供到液体供应部件80的喷射液体供应通道81，并通过这些部件的喷射液体供应通道83、71和21而提供到第一公共液体腔15。气泡产生液体类似地从液体容器的供应通道93，通过连接方法的供应通道，而提供到液体供应部件80的气泡产生液体供应通道82，并通过这些部件的气泡产生液体供应通道84、71、22而被提供到第二液体腔。
在这种液体喷射头总成中，即使气泡产生液体和喷射液体是不同的液体，这些液体也能够以良好的顺序得到提供。在喷射液体与气泡产生液体是同一液体的情况下，用于气泡产生液体和用于喷射液体的通路不一定是分离的。
在液体用完之后，液体容器可被提供相应的液体。为了便利这种供应，液体容器最好带有液体注入端口。液体喷射头和液体容器可以彼此组成一个整体或彼此分离。
(侧喷射型头)本发明不限于所谓边缘喷射型头—其中喷射出口是在沿着加热器表面延伸的流动通道的一端设置的，而是可应用于所谓的侧喷射型头—其中喷射出口如图41所示地是与加热器的表面相对例如设置的。在如图31所示的侧喷射型液体喷射头中，基底1带有用于产生热能以在用于各个喷射出口的液体中产生气泡的热发生元件2。在基底1上方，形成有用于气泡产生液体的第二液体流动通道16，且用于喷射液体的第一液体流动通道14与喷射出口18相直接流体连通，第一液体流动通道14被形成在一个带槽的顶板50中。第一液体流动通道14与第二液体流动通道16被用诸如金属的弹性材料制成的一个分隔壁30分开，这种头与上述边缘喷射型液体喷射头类似。
该侧喷射型液体喷射头的特征，在于设置在热发生元件2正上方的喷射出口18，而热发生元件2位于设置在第一液体流动通道14上方的带槽的顶板(孔板)50中。在分隔壁30中，在喷射出口18与热发生元件2之间的一个部分上设置了一对可移动部件31(双门型)。这两个可移动部件31具有由支点或基部31b支撑的悬臂的构造。其自由端31a与喷射出口18的中心部分正下方的缝31C所提供的一个小空间彼此相对。在喷射时， 可移动部件31，如图41中的箭头所示，由于在气泡发生区B中气泡产生液体的气泡发生，而向第一液体流动通道14打开，并被气泡产生液体的收缩所关闭。喷射液体从将要在下面描述的喷射液体容器被再充入到区C中，并为下一个气泡发生作好准备。
第一液体流动通道14和其他第一液体流动通道与一个未显示的用于保持通过第一公共液体腔15的喷射液体的容器相流体连通且第二液体流动通道16与另一第二液体流动通道与用于保持通过第二公共液体腔17的气泡产生液体的一个容器(未显示)相流体连通。
在具有这种结构的侧喷射型液体喷射头中，本发明能够提供有利的效果，即喷射液体的再充入得到了改善，且液体能够以高喷射压力和高喷射能量使用效率而得到喷射。
至于制造方法，它们基本上与边缘喷射型头的相同，只是顶板上的喷射出口的位置不同且公共液体腔15、17的位置和结构不同。具有可移动部件的分隔壁30与构成第二液体流动通道16之间的关系，是相同的。
在侧喷射型的情况下，气泡发生和喷射得到了稳定，且与边缘喷射型的情况类似地，通过根据前述实施例而选择热发生元件2和可移动部件31的面积、第一液体流动通道的高度、第二液体流动通道的高度、可移动部件31的纵向弹性、和/或液体的粘度，而使喷射效率和可移动部件31的耐久性得到稳定。当如图31所示地在侧喷射型头中为热发生元件2提供了两个可移动部件31时，可移动部件31的面积是两个的总和。
(喷射方法的实施例2)在此实施例中，在一种边缘喷射型头中，利用了以前述方式选择的可移动部件的面积、第一液体流动通道和第二液体流动通道的高度、可移动部件的纵向弹性、以及液体的粘度，其中可移动部件的支点被设置在相对于位移区(其中可移动部件的自由端进行移动)与用于喷射液体的喷射出口不同的一侧，且其中该自由端对着设置沿着从热发生元件的有效气泡发生区向着该自由端的方向的下游的有效气泡发生区，且对着自由端的有效气泡发生区的位移的有效气泡发生区的一部分直接对着位移区。
根据本实施例，在自由端被设置在喷射出口侧的情况下，从有效气泡发生区产生的气泡直接向着喷射出口的部分，处于有效气泡发生区的中心部分相对于从支点向着自由端的方向的位移的前部；且这可被用来提供倾向于用压力倾斜形式来移动自由端以直接移动自由端的环境。更具体地说，在从有效气泡发生区产生气泡时产生的声波(压缩波)，直接通过液体而传播，从而迅速地在可移动部件的位移区(液体流动通道)中提供了压力倾斜(分布)。其结果，在可移动部件的自由端附近的可移动部件表面上沿着运动方向的、向着喷射出口运动的液体的量，得到了增大。
根据该实施例，其中液体流程向着喷射出口侧和支点或位移区中的固定侧分离的区，能够移向与可移动部件相对的区中的支点侧，从而使液体的喷射量能够得到进一步的稳定，从而改善喷射效率并优化再充入功能，因而使再充入更为迅速。
反射和感应结构能够增大压强分布，以使液体的运动适当。
在此实施例中，借助反射和感应结构以及与位移区直接相对的有效气泡发生区，环境条件得到了优化。或者，利用该结构，气泡向着喷射出口侧的感应能够得到适当的实现，且总体的喷射效率能够得到改善。
以下参见图32来描述该实施例。
图32是用于执行该液体喷射方法的液体喷射头的一个例子的纵向示意剖视图。
该液体喷射头包括在作为电热传感器的元件基底1上的热发生电阻—用于构成一个热发生元件2(有效气泡发生区2H为40μm×115μm并具有长度L)以对液体进行加热，且一个液体流动通道被设置在元件基底1上，并包括一个第二液体流动通道16—它具有与热发生元件2对应的一个气泡发生区。
该液体流动通道具有与未显示的喷射出口相流体连通的第一液体流动通道14，并与一个未显示的、用以把液体提供到多个液体流动通道的公共液体腔相流体连通，以从该公共液体腔接收与从喷射出口喷射的液体相应的一定量的液体。该热发生元件2具有带有电极2A的保护层2B，且它接收用于产生薄膜沸腾以产生气泡40的驱动脉冲。
液体流动通道10中的元件基底上方，与热发生元件2相对地设置了一个可移动部件或板31—它是诸如金属(厚度5μm的镍)的弹性材料制成的悬臂的形式。可移动部件31的一端被固定到一个支撑部件(未显示)上，而该支撑部件是通过在元件基底1或液体流动通道的壁上形成感光树脂材料的图案而形成的。这样，可移动部件31得到了支撑并提供了支点33。
可移动部件31是这样定位的，即它在相对于喷射操作造成的、从公共液体腔13通过可移动部件31向喷射出口18的总的液体流的上游侧，有一个支点33，从而使它在支点33的下游侧处有一个自由端(自由端部分)32。可移动部件31以预定的间隙与热发生元件2相对，就好象它覆盖了热发生元件2。在热发生元件21与可移动部件31之间形成有一个气泡发生区11。热发生元件或可移动部件的类型、结构或位置不限于上述的，而是可以改变的，只要气泡的生长和压力的传播能够得到控制。为了便于理解将要描述的液体流动，液体流动通道10被可移动部件31分成与喷射出口18直接连通的第一液体流动通道14和具有气泡发生区11和液体供应端口12的第二液体流动通道16。
通过使热发生元件2的发热，热量被加到可移动部件31与热发生元件2之间的气泡发生区11中的液体上，从而借助如美国专利第4,723,129号公布的薄膜沸腾现象而产生出气泡。气泡和气泡的产生所造成的压力，主要作用在可移动部件上，从而使可移动部件31移动或位移，从而向着支点33周围的喷射出口侧打开。借助可移动部件31的位移或位移之后的状态，气泡发生造成的压力传播和气泡40的生长本身，都向着喷射出口18。
热发生电阻包括一个电极2A和一个保护层2B，且有效气泡发生区2H略微小于热发生元件2的长度。该头具有一个连通部分(长度为LS)—它与第一液体流动通道14直接连通而不对着可移动部件31(在该图中，分隔壁32A与自由端32之间的空间)，且热发生元件2的有效气泡发生区与该连通部分相对的一个部分被称为部分有效气泡发生区Z。如图32所示，该部分有效气泡发生区Z使得能够有效地利用声波的传播，以在第一液体通路中的压力倾斜形成方面提供便利自由端32的运动的环境。更具体地说，在气泡发生时来自有效气泡发生区2H的声波(压缩波)往复地直接加到第一液体流动通道14中的液体上，以保证有利于可移动部件31位移到液体中—特别是可移动部件31的位移区(液体流动通道)中—的压力倾斜的迅速形成。其结果，沿着与可移动部件的自由端相邻的可移动部件表面上的运动方向并向着喷射出口运动的液体的量，得到了增大。
声波P1(直接传播)和声波P2(通过可移动部件31)，在气泡40形成之前的0.21微秒的期间里是以约1000米/秒的速度传播的，因而压力倾斜是通过其在液体通道中的往复(最多不超过100μm的距离)而形成的。该压强分布由曲线PW示意显示。声波P1的压强分布，在可移动部件31的自由端32附近为最大，以提供使第一液体流动通道14中的液体与可移动部件31的表面相对应地向着可移动部件31的支点33进行大的运动的环境。即，其中液体流被分成指向喷射出口侧的一个和指向位移区中的支点33侧的另一个的分离区，能够被移到可移动部件的表面区的支点33侧，因而液体的喷射量能够得到稳定，且再充入得到了优化和加快。
PWS代表了这样的情况—其中其压强分布P1增大了压力倾斜，从而使造成液体向着可移动部件31上方和向着支点33侧的运动的初始力增大了。压强分布的曲线PWS，随着上述连通部分(在分隔壁32A与对着它的可移动部件31的自由端32之间)的长度LS的增大而增大，但所希望的是至少自由端32处于中心CH(3)(有效气泡发生区2H的长度L的一半)的上游(＜L/2)。实际上，它在5μm与30μm之间，虽然它取决于有效气泡发生区2H的长度。在此实施例中，连通部分与有效气泡发生区2H的范围的内部相对，然而，从效率的角度看，较好地是对着包括有效气泡发生区2H的下游端的区域。
标号315表示的，是可移动部件的位移的一部分，且X是自由端32运动的轨迹。
(喷射方法的实施例3)在此实施例中，可移动部件的面积、第一液体流动通道和第二液体流动通道的高度、可移动部件的纵向弹性和液体的粘度都如前述地得到确定；且其中喷射出口与热发生元件的有效气泡发生区相直接流体连通的直接连通区，以及能够被气泡在有效气泡发生区与喷射出口之间移动的可移动部件的自由端，都在与喷射出口的最小内径的内部相对的区域的附近；且与直接连通区域相对的有效气泡发生区的长度不小于5μm；或者所述直接连通区域沿着有效气泡发生区测量的长度为5μm，从而使所述气泡得到调节。
图33是用于进行实施例3的液体喷射方法的液体喷射头的一个例子的示意剖视图。
用在此实施例中的液体喷射头，具有一个热发生元件H—它具有一个发热表面和基本上与其平行相对(所谓侧喷射型)的喷射出口0。热发生元件H(在此实施例为48μm×46μm的热发生电阻)被设置在基底62上，并产生热能，以通过如美国专利第4,723,129号中公布的薄膜沸腾而产生气泡。喷射出口0被形成在一个孔板OM上，后者是一个喷射出口部分材料。孔板OM被固定在基底支撑部件61上，并由镍经过电成形而制成。
在孔板OM与基底62设置了一个液体流动通道10，从而使它与喷射出口0直接流体连通，以使液体通过其而流过。在此实施例中，将要喷射的液体是水基墨。
液体流动通道10带有两个可移动部件M1、M2—它们具有与热发生元件H相对的悬臂的形式。可移动部件M1、M2被设置在沿着与热发生元件H的发热表面相垂直的方向向上突出的发热表面空间附近，并与它们之间的直接连通区域彼此相对，其中直接连通区域通过可移动部件M1、M2提供的一个缝SL而与喷射出口0直接连通。可移动部件M1、M2是用具有弹性的材料(例如金属)制成的。在此实施例中，它是用厚度为5μm的镍制成的。可移动部件M1、M2的支点侧被固定支撑在支撑部件65b上。支撑部件65b是通过在基底62上的感光树脂材料上形成图案而形成的。在可移动部件M1、M2与发热表面之间有约15μm的间隙。
至少可移动部件M1、M2的部分与热发生元件H相对，并被设置在受到气泡所产生的压力的影响的区域中。在可移动部件M1、M2的自由端的缝SL具有一个区域—其中可移动部件M1、M2的位移使气泡的生长分量直接指向喷射出口0，且其他的分量指向喷射出口0，且由此它具有5μm的宽度至喷射出口直径φ0。
本实施例的结构在图33(a)中显示。热发生元件H的端部沿着基本上与喷射出口0的喷射表面平行的水平方向(图中的右-左方向)和热发生元件H的发热表面的位置，由HA、HB表示，且它们之间的长度为HL。可移动部件M1、M2沿着水平方向的自由端，由MA、MB表示，且在它们之间形成了一个缝SL。在孔板OM中形成的喷射出口0向着外侧渐细而收敛，以稳定喷射液体的配置，如图中所示。因此，孔板OM的外表面的直径，不同于内表面的直径，且在外表面处的直径在位置OA、OB处为最大，且在内部的喷射出口直径φOB大于φ0。
第二供应通道21由可移动部件M1、M2、支撑部件65b和基底62限定，且第一供应通道20在其之外由支撑部件61和孔板OM限定。当热发生元件H的发热表面的发热在液体中产生气泡时，由于气泡发生和气泡生长而导致的向着喷射出口0的压力波，使得液体通过缝SL而开始喷射，从而使发热表面凸出。来自气泡的端部和在其的生长的压力波是沿着径向的，因而它们不指向喷射出口0，但在其附近提供了可移动部件M1、M2，从而使它们造成了可移动部件M1、M2的位移。
在图33(c)中，气泡进一步地膨胀，从而进一步地使弯月形液面凸出，并使可移动部件M1、M2进一步地位移。此时，气泡生长分量是向着喷射出口0进行的，同时由于可移动部件M1、M2的位移而集中向喷射出口0的中心。
在图33(d)中，气泡进一步地生长至接近最大体积，且生长的气泡进一步被可移动部件M1、M2引向喷射出口0。此时，可移动部件M1、M2进行移动，从而使压力和气泡的生长不逃脱到液体流动通道10的第一供应通道20，并提供了相对于喷射出口直径φ0来说完全开放的状态，从而使喷射效率达到最大。
在图33(e)中，气泡收缩，其中气泡由于内部压强的减小而迅速地收缩，且弯月形液面相应地从喷射出口0缩回，同时可移动部件M1、M2从位移的位置返回到初始位置，从而平稳地进行液体供应。因此，弯月形液面的缩回是小的。当从孔板OM之外对喷射出口0的内部一个放大观测时，当液体为透明时可以通过喷射出口0看到可移动部件M1、M2的一部分。另外，可以通过设置在自由端的缝SL而看到热发生元件H的一部分。缝SL的宽度不小于5μm，并具有用于把来自气泡的压力从热发生元件H直接传播到喷射出口0的直接连通区域。借助缝SL的尺寸，5μm，直接连通区域能够得到保证。由于缝SL比喷射出口直径φ0窄，不直接指向喷射出口0的生长或压力分量通过上述位移而指向了喷射出口0，且这些分量向液体供应侧的逃脱能够得到阻止。
热发生元件H(电热传感器)，通过基底62上的导线电极(未显示)，而被提供有电信号。
(液体喷射设备)图34显示了承载上述液体喷射头的液体喷射设备的示意结构。在此例中，喷射液体是墨。该设备是墨喷射记录设备IJRA。液体喷射设备的一个支架HC承载着彼此可拆下地安装的一个头总成—它包括用于容纳墨的液体容器90和液体喷射头200，并沿着送进装置送进的诸如记录纸的记录材料150的横向方向(箭头a和b)往复运动。
在图34中，当驱动信号被从未显示的驱动信号提供装置提供给支架上的液体喷射装置时，记录液体响应于该信号而从液体喷射头20喷射到记录材料150上。
本例中的液体喷射设备包括马达111，它作为驱动记录材料输送装置和支架的驱动源；齿轮112、113，用于把动力从驱动源传送到支架；以及，支架转轴115等等。借助该记录装置和采用该记录装置的液体喷射方法，可以通过把该液体喷射到各种记录材料而提供良好的打印。
图35是用于利用可应用于本发明的液体喷射头和液体喷射方法进行墨喷射记录的整个装置的框图。
该记录设备接收来自主计算机300的控制信号形式的打印数据。该打印数据被暂时存储在打印设备的一个输入接口301中，且同时被转换成将要输入到CPU 302中的可处理数据，而CPU 302也是用于提供头驱动信号的装置。CPU 302，通过利用诸如RAM 304等等的外设单元并根据存储在ROM 303中的控制程序来处理输入CPU 302的上述数据，从而把这些数据处理成可打印数据(图象数据)。CPU 302，通过利用诸如RAM 304等等的外设单元并根据存储在ROM 303中的控制程序来处理输入CPU 302的上述数据，从而把这些数据处理成可打印数据(图象数据)。该图象数据和马达驱动数据，分别通过以适当的时序得到控制的一个头驱动器307和一个马达驱动器305，而被传送到头200和驱动马达306，从而形成图象。
作为诸如墨的液体所附着的、可用于诸如上述的记录设备的记录设备的记录材料，可以采用以下所列的材料各种纸张；OHP；用于形成CD盘、装饰板等等的的塑料材料；织物；诸如铝、铜等的金属材料；诸如牛皮、猪皮、合成皮革等的皮革材料；诸如木材、胶合板等等的木材；竹材；诸如瓷砖的陶瓷材料；以及诸如海绵的具有三维结构的材料。
上述的记录设备包括用于各种纸张或OHP片的打印设备、用于诸如用于形成CD盘等的塑料材料的记录设备、用于金属板等等的记录设备、用于皮革材料的记录设备、用于木材的记录设备、用于陶瓷材料的记录设备、用于诸如海绵等具有三维结构的记录材料的记录设备、用于在织物上记录图象的纺织打印设备、以及类似的记录设备。
至于用于这些液体喷射设备的液体，可以采用任何的液体，只要它与所采用的记录介质和记录条件相相容。
(记录系统)以下描述可应用于本发明的一个示例性喷墨记录系统，它利用根据本发明的液体喷射头作为记录头来在记录介质上记录图象。
图36是采用根据本发明的上述液体喷射头201的喷墨记录系统的示意立体图，并描述了其总体结构。在本例中的液体喷射头是全宽度型头，它包括以360dpi的密度排列的多个喷射孔以覆盖记录材料150的整个记录范围。它包括四个头201a至201d，这些头对应于四种颜色黄(Y)、品红(M)、青(C)和黑(Bk)。这四种头用支架202固定支撑，并彼此平行并具有预定的间隔。
这些头响应于从头驱动器307提供的信号而得到驱动，而头驱动器307构成了向各个头提供驱动信号的装置。
四种彩色墨201a至201d中的一种，被从一个墨容器204a、204b、204c或204d提供给相应的一个头。标号204e表示了一个气泡产生液体容器—从它把气泡产生液体送到各个头201a-201d。在各个头的下方设置有一个头盖203a、203b、203c或203d，该盖包含由海绵或类似材料构成的一个墨吸收部件。它们在非记录期间覆盖了相应的头的喷射孔，保护该头，并还保持这些头的性能。
标号206表示一个传送带—它构成了输送诸如在前述实施例中描述的各种记录材料的装置。输送带206通过各种辊而通过预定的通路传送，并由与马达驱动器305相连的驱动辊驱动。
在本例中的喷墨记录系统包括一个预打印处理设备251和一个后打印处理设备252—它们沿着记录材料传送通路而分别被设置在喷墨记录设备的上游侧和下游侧。
该预打印处理和后打印处理根据记录介质的类型或墨的类型而改变。例如当采用由金属材料、塑料材料、陶瓷材料等等构成的记录材料时，记录材料在打印之前被暴露于紫外线或臭氧，以活化其表面。在倾向于获得电荷的记录材料—诸如塑料记录材料中，灰尘由于静电而倾向于淀积在表面上。灰尘会妨碍所希望的记录。在此情况下，利用了离子发生器来除去记录材料的静电，从而从记录材料除去灰尘。当记录材料为织物时，从防止凸起和改善固定等等的角度看，可以进行一种预处理—其中把碱性物质、水溶性物质、复合聚合物、水溶性金属盐、尿素、或者硫脲加到织物上。该预处理不限于此，且可以为记录材料提供适当的温度。该预处理不限于此，且可以为记录材料提供适当的温度。
另一方面，后处理是用于对已经接收了墨的记录材料进行加热处理、紫外线照射以促进墨的固定、或进行清洁以除去预处理中使用且由于没有反应而残余的处理材料的处理。
在此实施例中，头是全线头，但本发明当然可以应用于串行型的，其中头沿着记录材料的宽度方向移动。
(头组件)下面描述可用于本发明的液体喷射头的头组件。图37是根据本发明的一个实施例的头组件的示意图。该组件包括根据本发明的一个头510—它包括用于喷射墨的一个墨喷射部分511、可与头分离或不可与头分离的墨容器520(液体容器)、用于盛放用于充入墨容器的墨的墨充入装置、以及盛放它们的组件容器501。该组件包括根据本发明的一个头510—它包括用于喷射墨的一个墨喷射部分511、可与头分离或不可与头分离的墨容器520(液体容器)、用于盛放用于充入墨容器的墨的墨充入装置、以及盛放它们的组件容器501。
当墨用完时，墨充入装置的插入部分(注入针等等)531的一部分被插入墨容器的空气通风口521或形成在墨容器的壁上的孔等等中，或者插入与头的一个连接部分中，且在该墨充入装置中的墨被充入到该墨容器中。因此，本发明的液体喷射头，墨容器、墨充入装置等，被容纳在该组件容器中，从而当墨用完时，可以方便地把墨充入到墨容器中。
在此实施例的头组件500中，包含了墨充入装置，但该头组件可以没有墨充入装置，作为代替，组件容器510可以包含可拆下地安装在头上的整个墨容器以及头。
在图37中，只显示了用于把墨充入墨容器的墨充入装置，但该组件容器还可包含用于把气泡产生液体充入气泡产生液体容器以及墨容器中的气泡产生液体充入装置530。
如上所述，根据本发明的一个方面，在喷射出口附近的液体能够以高速并以良好的方向性得到喷射，从而使再充入频率得到提高，且喷射精度得到提高，从而能够实现高的图象质量。
根据本发明的另一方面，气泡发生所造成的压力波指向喷射出口侧，因而随后的气泡生长指向喷射出口侧，从而使气泡得到可靠而有效的引导。
根据本发明的另一方面，向着喷射出口的气泡生长得到了进一步的保证。
根据本发明的又一个方面，气泡发生得到了稳定，且压力能够被适当地引向喷射出口，因而喷射效率和喷射功率能够得到改善。另外，耐久性能够得到改善。
虽然结合在此公布的结构描述了本发明，但本发明不仅限于在此给出的细节，且本申请应该覆盖属于所附权利要求书的改进目的或范围之内的所有修正或改变。
权利要求
1.一种液体喷射方法，包括通过在一个气泡发生区中产生气泡而使具有一个自由端的可移动部件发生位移；其改进在于所述可移动部件的支点被设置在其中所述可移动部件的自由端进行位移的一个位移区的一侧附近，且一个喷射出口—液体通过它而得到喷射—被设置在该位移区的相对侧附近；在气泡达到其最大尺寸之前，提供了一个第一期间—其中可移动部件的自由端的位移速度高于在气泡发生区中产生的气泡向着可移动部件的生长速度。
2.根据权利要求1的方法，进一步包括在所述位移过程之后把从气泡发生区生长的气泡通过一个区域—该区域是由可移动部件的自由端的位移提供的—引导向所述喷射出口侧。
3.根据权利要求1的方法，其中在所述第一期间之后且在气泡达到最大尺寸之前提供一个第二期间—其中可移动部件的自由端的位移速度低于向着可移动部件的气泡生长速度。
4.根据权利要求3的方法，其中在所述第二期间之后并在气泡达到最大尺寸之前使可移动部件的自由端的位移速度基本上变为零，且使正在生长的气泡与所述可移动部件相接触。
5.根据前述权利要求中任何一项的方法，其中气泡在达到最大尺寸之后进行接触，且可移动部件移动到在它在开始位移之前所取的初始位置以外的气泡发生区中，并随后返回到该初始位置。
6.根据前述权利要求中任何一项的方法，其中当所述可移动部件处于初始位置时所述气泡发生区基本上是与所述位移区相密封的。
7.根据权利要求1的方法，其中设置了一个与可移动部件相对的热发生元件，且气泡发生区被可移动部件和热发生元件限定并位于它们之间，且其中一个流动通道被该可移动部件分成与喷射出口相流体连通的第一液体流动通道和具有热发生元件的第二液体流动通道。
8.根据权利要求7的方法，其中热发生元件具有64-20000μm2的面积；可移动部件向着第二液体流动通道的突出面积为64-40000μm2；可移动部件具有1×103-1×106N/mm2的纵向弹性；所述第一液体流动通道具有10-150μm的高度；所述第二液体流动通道具有0.1-40μm的高度；且液体具有1-100cp的粘度。
9.一种采用液体喷射头的液体喷射方法，该液体喷射头具有液体喷射出口、与该液体喷射出口相流体连通的第一液体流动通道、具有用于在液体中产生气泡的热发生元件的第二液体流动通道、设置在所述第一液体通路与所述热发生元件之间的一个可移动部件、具有在喷射出口附近的自由端的可移动部件，其中热发生元件具有64-20000μm2的面积；可移动部件向着第二液体流动通道的突出面积为64-40000μm2；可移动部件具有1×103-1×106N/mm2的纵向弹性；所述第一液体流动通道具有10-150μm的高度；所述第二液体流动通道具有0.1-40μm的高度；且液体具有1-100cp的粘度；其中可移动部件的自由端根据气泡的产生而位移到第一液体流动通道中，以通过喷射出口喷射液体；且所述可移动部件的一个支点被设置在位移区—其中所述可移动部件的自由端进行位移—的一侧附近，且一个喷射出口—通过它液体得到喷射—被设置在该位移区的相对侧附近；其中该自由端与有效气泡发生区的一个部分相对—该部分相对于从支点至自由端的方向位于该有效气泡发生区的中心的下游；且其中有效气泡发生区位于有效气泡发生区与自由端相对的一部分的下游的部分，与所述位移区直接相对。
10.根据权利要求9的方法，其中所述可移动部件的支点被设置在其中所述可移动部件的自由端进行位移的位移区的一侧，且一个喷射出口—通过它液体得到喷射—被设置在位移区的相对的一侧；且其中在气泡达到其最大体积之前，提供了一个第一期间—其中可移动部件的自由端的位移速度高于气泡发生区中产生的气泡向着可移动部件的生长速度。
11.一种采用液体喷射头的液体喷射方法，该液体喷射头具有液体喷射出口、与该液体喷射出口相流体连通的第一液体流动通道、具有用于在液体中产生气泡的热发生元件的第二液体流动通道、设置在所述第一液体通路与所述热发生元件之间的一个可移动部件、具有在喷射出口附近的自由端的可移动部件，其中热发生元件具有64-20000μm2的面积；可移动部件向着第二液体流动通道的突出面积为64-40000μm2；可移动部件具有1×103-1×106N/mm2的纵向弹性；所述第一液体流动通道具有10-150μm的高度；所述第二液体流动通道具有0.1-40μm的高度；且液体具有1-100cp的粘度；其中可移动部件的自由端根据气泡的产生而位移到第一液体流动通道中，以通过喷射出口喷射液体；且其中提供了一个直接连通区域—其中热发生元件的有效气泡发生区与喷射出口相直接连通，并提供了与该直接连通区域相邻的附加区域—其中所述的可移动部件的自由端与喷射出口的最小直径的内部相对；且其中有效发热区与该直接连通区域相对的部分的长度不小于5μm，或者该直接连通区域沿着该有效气泡发生区测量的长度不小于5μm，且气泡受到可移动部件的位移的限制从而把液体引向喷射出口。
12.根据权利要求11的方法，其中所述可移动部件的支点被设置在其中所述可移动部件的自由端进行位移的位移区的一侧，且一个喷射出口—通过它液体得到喷射—被设置在位移区的相对的一侧；且其中在气泡达到其最大体积之前，提供了一个第一期间—其中可移动部件的自由端的位移速度高于气泡发生区中产生的气泡向着可移动部件的生长速度。
13.可用于根据权利要求1的液体喷射方法的液体喷射头，其中用于提供气泡发生区的一种热发生元件和可移动部件与气泡发生区相对，且可移动部件的自由端被设置在相对于液体流动的方向的下游侧。
14.可以用于根据权利要求1的液体喷射方法的液体喷射头，进一步包括一个第一液体流动通道，它与喷射出口相流体连通并具有位移区；以及，一个第二液体流动通道，它包括所述气泡发生区和一个热发生元件，其中可移动部件被设置在第一液体流动通道与第二液体流动通道之间。
15.根据权利要求14的液体喷射头，其中热发生元件具有64-20000μm2的面积；可移动部件向着第二液体流动通道的突出面积为64-40000μm2；可移动部件具有1×103-1×106N/mm2的纵向弹性；所述第一液体流动通道具有10-150μm的高度；所述第二液体流动通道具有0.1-40μm的高度；且液体具有1-100cp的粘度。
16.根据权利要求15的液体喷射头，其中第一液体流动通道和第二液体流动通道被提供有彼此不同的液体，且提供给第一液体流动通道的液体具有1-1000cp的粘度，且提供给第二液体流动通道的液体具有1-100的cp的粘度。
17.根据权利要求15或16的液体喷射头，其中热发生元件的面积为500-5000μm2。
18.根据权利要求15或16的液体喷射头，其中可移动部件向着第二液体流动通道的突出面积为1000-15000μm2。
19.根据权利要求15或16的液体喷射头，其中可移动部件的纵向弹性为1×104-5×105N/mm2。
20.根据权利要求15或16的液体喷射头，其中所述第一液体流动通道的高度为30-60μm。
21.根据权利要求15或16的液体喷射头，其中所述第二液体流动通道的高度为3-25μm。
22.根据权利要求15的液体喷射头，其中液体的粘度为1-10cp。
23.根据权利要求16的液体喷射头，其中提供到第二液体流动通道的液体的粘度为1-10cp。
24.根据权利要求13或14的液体喷射头，其中可移动部件的自由端被设置在热发生元件的一个区域中心的下游。
25.根据权利要求13或14的液体喷射头，进一步包括用于把液体从热发生元件的上游提供到该热发生元件上的供应通道。
26.根据权利要求25的液体喷射头，其中该供应通道在热发生元件的上游具有基本上平坦或平滑的内壁，且液体沿着该内壁而被提供到所述热发生元件上。
27.根据权利要求13或14的液体喷射头，其中气泡是通过由热发生元件产生的热量造成的薄膜沸腾而产生的。
28.根据权利要求13或14的液体喷射头，其中可移动部件具有板的形式。
29.根据权利要求28的液体喷射头，其中热发生元件的全部有效气泡发生区都对着可移动部件。
30.根据权利要求28的液体喷射头，其中热发生元件的整个表面都对着所述可移动部件。
31.根据权利要求28的液体喷射头，其中可移动部件的总面积大于热发生元件的总面积。
32.根据权利要求28的液体喷射头，其中所述可移动部件的支点在位于热发生元件的正上方的一个区域之外。
33.根据权利要求28的液体喷射头，其中可移动部件的自由端基本上与具有热发生元件的液体流动通道相垂直地延伸。
34.根据权利要求28的液体喷射头，其中可移动部件的自由端被设置在比热发生元件更接近喷射出口的位置处。
35.根据权利要求13或14的液体喷射头，其中可移动部件是第一液体流动通道与第二液体流动通道之间的分隔壁的一部分。
36.根据权利要求35的液体喷射头，其中该分隔壁是由金属材料制成的。
37.根据权利要求35的液体喷射头，其中分隔壁是由树脂材料制成的。
38.根据权利要求35的液体喷射头，其中分隔壁是用陶瓷材料制成的。
39.根据权利要求14的液体喷射头，其中提供了提供第一液体流动通道和多个第二液体流动通道，且所述喷射头进一步包括用于向第一液体流动通道提供第一液体的第一公共液体腔，以及用于向第二液体流动通道提供第二液体的第二公共液体腔。
40.一种液体喷射头，包括一个带槽的部件，它整体地具有用于喷射液体的多个喷射出口；多个槽，用于构成分别与喷射出口直接连通的多个第一液体流动通道；以及，一个凹槽，它构成用于向多个第一液体流动通道提供液体的第一公共液体腔；一个元件基底，它具有多个热发生元件—它们用于通过对液体加热而在液体中产生气泡；以及位于元件基底和带槽的部件之间的和元件基底相对的分隔壁，该分隔壁构成了第二液体流动通道的壁的一部分—从一个第二公共液体腔向该第二液体流动通道提供与提供到第一液体流动通道的液体相同的液体，并具有可移动部件—该可移动部件具有与所述喷射出口相邻的自由端，其中该自由端被设置在第一液体流动通道中以通过该喷射出口喷射液体；且其中热发生元件具有64-20000μm2的面积；可移动部件向着第二液体流动通道的突出面积为64-40000μm2；可移动部件具有1×103-1×106N/mm2的纵向弹性；所述第一液体流动通道具有10-150μm的高度；所述第二液体流动通道具有0.1-40μm的高度；且液体具有1-100cp的粘度。
41.一种液体喷射头，包括一个带槽的部件，它整体地具有用于喷射液体的多个喷射出口；多个槽，用于构成分别与喷射出口直接连通的多个第一液体流动通道；以及，一个凹槽，它构成用于向多个第一液体流动通道提供液体的第一公共液体腔；一个元件基底，它具有多个热发生元件—它们用于通过对液体加热而在液体中产生气泡；以及位于元件基底和带槽的部件之间的和元件基底相对的分隔壁，该分隔壁构成了第二液体流动通道的壁的一部分—从一个第二公共液体腔向该第二液体流动通道提供与提供到第一液体流动通道的液体不同的液体，并具有可移动部件—该可移动部件具有与所述喷射出口相邻的自由端，其中该自由端被设置在第一液体流动通道中以通过该喷射出口喷射液体；且其中热发生元件具有64-20000μm2的面积；可移动部件向着第二液体流动通道的突出面积为64-40000μm2；可移动部件具有1×103-1×106N/mm2的纵向弹性；所述第一液体流动通道具有10-150μm的高度；所述第二液体流动通道具有0.1-40μm的高度；且液体具有1-100cp的粘度。
42.根据权利要求40或41的液体喷射头，其中可移动部件的自由端被设置在热发生元件的区域中心的下游。
43.根据权利要求40或41的液体喷射头，其中该带槽的部件带有用于将液体引入所述第一公共液体腔的第一引入通路，且用于将液体引入第二公共液体腔的第二引入通路。
44.根据权利要求43的液体喷射头，其中所述带槽的部件带有多个所述第二引入通路。
45.根据权利要求43的液体喷射头，其中第一引入通路的横截面积与第二引入通路的横截面积之比与液体的供应量成正比。
46.根据权利要求43的液体喷射头，其中第二引入通路通过分隔壁向第二公共液体腔提供液体。
47.根据权利要求13、14、40或41的液体喷射头，其中热发生元件包括一个电热传感器—该电热传感器具有在接收到电信号时产生热量的发热电阻。
48.根据权利要求47的液体喷射头，其中电热传感器具有在发热电阻上的保护膜。
49.根据权利要求47的液体喷射头，其中元件基底上具有用于向电热传感器提供电信号的导线，和用于有选择地地向电热传感器提供电信号的功能元件。
50.根据权利要求14、40或41的液体喷射头，其中具有热发生元件的所述第二液体流动通道的一部分具有空腔的形式。
51.根据权利要求14、40或41的液体喷射头，其中第二液体流动通道具有位于热发生元件的上游的一个喉部。
52.根据权利要求13、14、40或41的液体喷射头，其中距热发生元件的表面的距离不超过30μm。
53.一种液体喷射头总成，它包括根据权利要求13、14、40或41的液体喷射头，以及用于容纳将要提供给所述液体喷射头的液体的液体容器。
54.一种液体喷射头总成，包括根据权利要求16或41的液体喷射头，以及用于容纳将要提供到第一液体流动通道的第一液体和将要提供到第二液体流动通道的第二液体的液体容器。
55.一种液体喷射设备，包括根据权利要求13、14、40或41的液体喷射头，以及用于提供一种驱动信号的驱动信号供应装置—该驱动信号用于从该液体喷射头喷射液体。
56.一种液体喷射设备，它包括根据权利要求13、14、40或41的液体喷射头，以及用于送进记录材料的记录材料送进装置—该记录材料用于接收通过液体喷射头喷射的液体。
57.根据权利要求56的液体喷射设备，其中墨被从所述液体喷射头喷射以使墨淀积到记录材料上，从而实现记录。
58.根据权利要求56的设备，其中从所述液体喷射头喷射出多种颜色的墨以使它们淀积在记录材料上，从而实现彩色记录。
59.根据权利要求56的设备，其中喷射出口被适当地设置以覆盖记录材料的可记录区的整个宽度。
全文摘要
一种液体喷射方法,包括:通过在一个气泡发生区中产生气泡而使具有一个自由端的可移动部件发生位移;其改进在于:所述可移动部件的支点被设置在其中所述可移动部件的自由端进行位移的一个位移区的一侧附近,且一个喷射出口—液体通过它而得到喷射—被设置在该位移区的相对侧附近;在气泡达到其最大尺寸之前,提供了一个第一期间—其中可移动部件的自由端的位移速度高于在气泡发生区中产生的气泡向着可移动部件的生长速度。
文档编号B41J2/05GK1170663SQ97114618
公开日1998年1月21日 申请日期1997年7月11日 优先权日1996年7月12日
发明者须釜定之, 浅井朗, 石永博之, 野俊雄, 工藤清光, 杉山裕之 申请人:佳能株式会社