专利名称：伴有活动件位移的排液方法、实施该方法的喷液头和喷液设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种排液方法、喷液头和喷液设备，其中，使热能作用在液体上以产生气泡，从而排放需要的液体。更具体来说，本发明涉及一种排液方法、喷液头和喷液设备，其中，设有一个利用形成气泡而位移的活动件。
本发明也适用于在记录媒介如纸、线、织物、布、皮革、塑料、玻璃、木材或陶瓷上作记录的打印机，以及复印机、设有通讯系的传真设备、文字处理机和其它具有打印装置的设备。另外，本发明适用于工业中使用的记录系统，其复杂地配置了各种处理设备。
这里，在本发明的描述中的术语“记录”不仅指记录具有文字、图形或其它有意义符号的图象，也指记录不具有任何具体意义的图象如花纹。
人们知道所谓的气泡喷墨记录法，它是下述一种方法当将热能等按照记录信号施加在墨上时，借助突然的体积变化(形成气泡)而使墨的状态变化，使用这样产生的作用力将墨从排放孔排出，从而在记录媒价上形成图象。对于利用喷墨记录法的记录设备来说，一般都设有排放墨的排放孔、导通于排放孔的墨的路径，以及作为产生喷墨能量的装置的，设在每条墨的路径中的电热换能件，这种设备公开在美国专利第4,723,129号的说明书等文献中。
按照这种记录方法，可以高速、低噪音地记录高质量的图象。同时，实施这种记录方法的喷墨头可以高密度地布置用于喷墨的排放孔，其优点在于能够以高分辨率记录图象，使用较小的设备就可以容易地获得彩色图象。因此，近年来，在多种办公设备如打印机、复印机和传真机中广泛采用了气泡喷墨记录法。另外，甚至在工业系统如纺织印刷等方面也利用了这种记录方法。
随着在许多领域中的各种产品中广泛采用气泡喷墨技术，近年来不断出现以下需要。
例如，人们一直在研究提高效率和调节保护膜的厚度，以便提高发热件的性能。一项这种研究已经产生了效果，提高了产生的热量向液体的传递效率。
另外，为了获得高质量的图象，人们提出了一种驱动条件，在这种驱动条件下，排液法可以在高的喷墨速度下稳定地产生气泡，良好地进行排墨。另外，从高速记录的观点来看，人们还提出了改进液流路径的结构，以便获得一种能够以较高速度向液流路径再注液体以补充已排出液体的喷液头。
在提出的上述各种液流路径结构中，在日本专利申请公开文本第63-199972号中提出一种液流路径结构和一种制造喷液头的方法，该发明注意到了背波(方向与朝向排放孔的方向相反的压力，即，在朝向液腔的方向作用的压力)。因为背波不作用在排液方向上，因而人们知道背波是一种能量损耗。
但是，关于上述公开的结构，当研究气泡在保有排放液体在内的液流路径中形成气泡的条件时，显然可以看出，对于排液来说部分抑制背波并不实用。
从根本来说，背波本身并不与上述排液直接有关。在气泡作用的压力中，那些直接与排液有关的压力已经作用在液体上，在液流路径中产生背波的瞬间使液体处于从液流路径排出的状态中。因此，即使背波被抑制，显然对排液并无重大影响，更不必说上述部分抑制了。
另一方面，对于气泡喷墨法来说，每个发热件在与墨接触时反复加热。因此，由于墨的烧干，在每个加热件表面会有沉积。取决于墨的种类，上述沉积会有相当大的量，导致气泡形成不稳定，因而难于以良好的状态排墨。另外，还需要提供一种以良好状态排墨的方法，即使当所用液体易于受热变劣以至起泡困难时也不会改变排液的质量。
鉴此，曾有人提出一种排液方法，将起泡压力传至排放的液体，同时设置一种装置，使喷液头所用产生气泡的液体(起泡液体)与作为不同液体的用来排出的液体(排放液体)相分离，例如日本专利申请公开文本第61-69467号和第55-81172号及美国专利第4,480,259号等文献公开了上述技术方案。按照这些技术方案，设有使用作排放液体的墨和起泡液体完全分开的结构，这是使用硅橡胶或某些其它挠性膜实现的，从而不使排放液体与发热件直接接触，同时，借助挠性膜的变形将起泡液体的起泡压力传递至排放液体。由于采用了这种结构，可防止在每个发热件的表面积累沉积物，使排放液体的选择范围加大。
但是，上述使排放液体和起泡液体完全分开的结构是通过挠性膜的胀缩引起的变形，使起泡压力传递到排放液体，因此，变形压力被挠性膜吸收了相当大的程度。另外，挠性膜的变形量并不大。因此，虽然可以取得使排放液体和起泡液体相分离的效果，但是必竞会降低效率和排放力。
为了将在每条液流路径中形成气泡(特别是在膜膜式沸腾后形成气泡)的排液法的传统基本排液持性提高到在普通技术中所期望的高标度，本申请人已提交了一项专利申请，其与普通技术水平相比已达到了极高的技术标准，使在下游侧的每个气泡的发展分量可靠地传递到每个活动件的自由端侧。该发明的构思是，应该考虑下游侧气泡发展分量，考虑到由气泡本身给予排液量的能量性质，以便显著提高排液特性，应该使每个气泡的发展分量有效地在排液方向上可以变化。
本发明的基础是对于新排液方法和排液原理的暂新认识，它使以前的划时代发明的排液原理和基本效果得到更大的改进。
换言之，上述暂新认识意味着获得了一项技术，该项技术通过对于每个活动件自由端在其开始位移前的现象分析，进一步发展或引起了每个气泡的发展，将人工制成的液体传递向着排放孔侧一步发展，从而可以更加改善位移环境，它包括一种结构，这种结构可以有效地利用可以从每个气泡产生区获得的力，这是一种理想的目标。
本发明关注活动件和气泡之间关系的具体状况，本发明涉及到新的排液原理、结构特征等。
下面描述本发明的主要目的。本发明的第一个目的是提供一种暂新的排液原理，它是借助对所形成的气泡进行基本控制。
本发明的第二个目的是提供一种排液方法、喷液头等，其能够以极好的状态排液，这是通过改善起泡时作用的液体压力分布以提高排液效率，以及通过改善每个活动件自由端的位移环境，以便将每个气泡引向每个排放孔而实现的。
本发明的第三个目的是提供一种排液方法、喷液头等，其能够提高打印速度，这是通过抑制背波在与供液方向相反的方向上的惯性力作用，同时，通过利用每个活动件的阀门机构提高再注频率，减小新月形的回归量。
为了实现上述目的，本发明涉及一种排液方法，它包括在气泡产生区中形成每个气泡后使每个活动件的自由端位移的步骤，活动件的支点相对于位移区在与排液侧不同的那侧，以便使活动件的自由端可以位移，同时，自由端布置得面对有效起泡区，在活动件从支点到自由端的方向上，位于构成气泡产生区的有效起泡区长度中间部分的下游侧，有效起泡区在其下游侧面对自由端的一部分布置得直接面对位移区。
另外，有效起泡区直接面对位移区的那部分布置得包括在所述方向上相对于起泡区的最下游侧。
另外，作为相关于所述方向的范围，有效起泡区直接面对位移区的那部分是一个5μm或更长的范围。
另外，在所述活动件自由端的所述位移区中，压力的倾斜借助一种结构加强，所述结构反射或引起有效起泡区起时产生的声波。
另外，所述气泡是借助在发热件的所述有效起泡区中的薄膜式沸腾现象产生的。
另外，本发明涉及一种喷液头，其用于在气泡产生区借助每个电热换能件产生的气泡一起使具有自由端的活动件位移，所述活动件的支点位于相对于位移区来说与排液侧不同的那侧，以便使所述活动件的自由端可以位移，同时，所述自由端布置得面对有效起泡区，在所述活动件从支点到其自由端的方向上，位于构成气泡产生区的有效起泡区的长度的中心部分的下游侧，所述有效起泡区在其下游侧的面对所述自由端的一部分直接面对所述位移区。
另外，有效起泡区直接面对位移区的所述部分布置得包括在所述方向上相对于所述有效起泡区来说的最下游侧。
另外，作为相关于所述方向的范围，有效起泡区直接面对位移区的所述部分是一个5μm或更长的范围。
另外，在所述活动件自由端的所述位移区附近压力的倾斜借助一种结构加强，所述结构用于反射或引起在所述有效起泡区中起泡时产生的声波。
另外，所述气泡是借助在发热件的所述有效起泡区中的薄膜式沸腾现象产生的。
另外，本发明涉及一种使用前述喷头的喷液设备，它包括一种能够向所述位移区和所述气泡产生区供应相同液体的结构。
另外，本发明涉及一种使用前述喷液头的喷液设备，它包括用于向所述位移区供应第一液体的第一结构，以及用于向所述气泡产生区供应不同于第一液体的第二液体，所述第二液体处于与所述第一液体分离的状态。
另外，本发明涉及一种使用上述喷液头的喷液设备，它包括用于将记录媒介送至打印区，以便从所述喷液头为其提供液体；以及用于为所述喷液头的电热换能件提供驱动条件的驱动装置。
与上述内容相关，术语“活动件自由端的位移区”是一个包括在自由端位移时存在其轨迹的液流路径区域。术语“有效起泡区”是指每个电热换能区域的下述区域，即，在该区域中，实质性地产生每个气泡而不包括在初始阶段不产生气泡的表面。
在自由端位于活动件的排放孔侧而不是位于支点上的条件下，本发明可以利用有利于每个活动件的自由端移动的环境，所形成的压力倾斜能够使自由端直接相对于在有效起泡区中产生气泡的直接引起部分的运动向着排放孔，沿活动件从中间部分到自由端的方向，排放孔设置在中间部分的下游侧的前部。换言之，在气泡形成时在有效起泡区中产生的声波(压缩波)，可靠地在相对于位移区(液流路径)的初始阶段在位移区上的液体中直接传播。因此，在活动件自由端上的运动方向上，以及在活动件自由端附近留存的液体中可增加向着排放孔的移动量。
另外，按照本发明，在每个位移区中，可以使分开液流的液体分开区移向活动件表面区域的支点侧，从而使被排出的液量更为稳定。上述布置可提高排液效率，当再注液体时使再注功能合理化，从而缩短再注时间。
另外，按照本发明的声波反射或引起声波的结构，前述压力倾斜(分布)可以独立地被加强。因此，可以按照需要移动液体。除了本发明中使有效起泡区直接面对位移区之外，还由于采用了上述反射或引起声波的结构，因而前述环境的形成更为可靠，可产生极好的效果。另外，通过利用上述结构，可以更合理地将气泡引至排放孔侧，从而提高下面将详述的一项发明的总体排液效果，该项发明是对上面已述的权利要求1中的发明的增补。
本专业技术人员参阅下面的具体描述可以清楚理解本发明的优点和特征，以及其结构变化实例。
与此相关，术语“上游”和“下游”是相对于液流从液源通过气泡产生区(或活动件)到排放孔的方向而言的，或者上述术语往往用于表示气泡产生区的结构方向。
另外，玉语，气泡本身的下游侧是指气泡在排放孔侧的部分，其主要直接作用在排放的液滴上。更具体来说，是指在上述液流方向或结构方向上的气泡中心而言的下游侧，或相对于在发热件中心的下游侧区域中产生的气泡而言的下游侧。
另外，术语在本说明书中使用的术语“基本封闭”是指气泡产生时活动件位移之前，气泡不从活动件周围的间隙(缝隙)逃逸的状态。
另外，术语“分隔壁”广义地指用于分隔气泡产生区和排放孔的壁(它可以包括活动件)，也狭意地指在包括气泡产生区的液流路径和与排放孔直接连通的液流路径之间的分隔壁，它们是用来防止在每个区域中的液体混合的。
另外，本发明中所用术语“基本接触”包括气泡的至少一部分与活动件实际接触的状态，以及虽然在气泡和活动件之间稍有液体薄膜，但是气泡的发展或活动件的移动受到调节的状态。
附图简要说明如下
图1A是按照本发明的喷液头的一实例的示意横剖图。图1B和1C是表示在喷液头中压力分布的视图。
图2A，2B，2C和2D是表示按照本发明的喷液头实例的局部视图。
图3A和3B是表示按照本发明的喷液头的其它实例的局部视图。
图4是表示图1A，1B和1C所示喷液头的局部立体图。
图5是示意地表示在传统的喷液头中压力从气泡传播的视图。
图6是示意地表示在本发明的喷液头中压力从气泡传播的视图。
图7是示意地表示按照本发明的液流的视图。
图8是表示按照本发明第二实施例的喷液头的局部立体图。
图9是表示按照本发明第三实施例的喷液头的局部立体图。
图10是示意地表示按照本发明的喷液头的流向的横剖图。
图11是表示图10所示喷液头的局部立体图。
图12A和12B是表示活动件的工作的视图。
图13A，13B和13C是表示活动件和液流路径的结构的视图。
图14A，14B和14C是表示活动件的其它结构的视图。
图15A和15B是表示按照本发明的喷液头的垂向剖视图。
图16是示意地表示驱动脉冲的视图。
图17是表示按照本发明的喷液头的供液路径的横剖图。
图18是按照本发明的喷液头的分解立体图。
图19是按照本发明的喷液头卡盒的一个实施例的分解立体图。
图20是一喷墨记录系统的立体图，该喷墨系统按照本发明的喷液设备的一个实施例进行记录。下面参阅图1A和1C和图4至图7详述按照本发明的第一实施例。
首先描述一个实例，其中，为按照本实施例进行排液，通过控制每个气泡产生所作用的压力的传播方向，以及气泡发展方向来提高排放力和排放效率。
图1A是沿液流路径方向的本实施例喷液头1的横剖图。图1B和1C是示意地表示图1A所示喷液头1的视图。图4是图1A至1C所示喷液头的局部立体图。
在本实施例的喷液头中，在基底1上设有发热件2，它使热能作用在液体上(在本实施例中，电热换能件用作发热电阻，每个具有的有效气泡面积2H为40μm×115μm(其长度在图1A中为L)。在基底1上，液流路径相应于发热件2布置。如图4所示，每条液流路径10设有与排放孔18(未画出)连通的第一液流路径，并与一个向多条液流路径供液的共用液腔13相连通。每条液流路径从共用液腔13接受液体，液量相当于已从排放孔排出的液量。如图1A所示，发热件2设有电极2A和保护层2，通过电极2A接收驱动脉冲，以便产生薄膜式沸腾，从而产生气泡。
在构成液流路径10的基底1上以悬臂方式装有一个板式活动件31，它是由弹性材料如金属(在本实施例中是5μm厚的Ni)构成的，且设有一个平面部分。活动件31的一端固定在一个底座(支承件)34或类似物上，底座是由在液流路径10的壁上或在基度1上的花纹感光树脂或类似物制成的。因此，活动件受到支承，同时形成了其支点(支点部分)33。
在从共用液腔13通过活动件流向排放孔18一侧的大流的上游侧上，活动件31具有支点(支点部分固定端)33。在面对发热件2的位置上，活动件和发热件2之间设有一间隙，在吏点33的下游侧上形成一个自由端(自由端部)32。在这个方面，加热件2和活动件31的种类和结构并不受上面的描述限制。只要其结构和位置能够引起气泡向着排放孔发展并控制压力的传播即可。此处，上述液流路径10分成两个区域，以便于对液流进行描述。换言之，虽然图1A，1B和1C所示的活动件的各自状态设定为边界，但是直接与排放孔18导通的部分被定义为第一液流路径14，设有气泡产生区11和液源的部分则定义为第二液流路径。
对发热件2供能，使热作用于活动件31和发热件2之间气泡产生区11上的液体，从而借助美国专利4,723,129号中公开的薄膜式沸腾现象产生每个气泡。气泡产生所作用的压力，以及气泡使活动件31以支点33为中心在排放口侧张开，如图4所示。通过活动件31的位移或这种位移的状态，气泡产生所作用的压力及气泡本身的发展被引向排放孔侧。
下面将描述本发明应用的排液基本原理之一。对于本发明来说，最重要的原理之一是，借助气泡产生时的压力分布，设置得面对气泡产生区且设置在中心CH(图4中标为3)下游侧的活动件自由端在最大位移后事先从静止状态的第一位置位移至第二位置，气泡产生区Z(在本实施例中长10μm)的横截面积使其得到改善，在那里在气泡产生后气泡产生区并不面对活动件，从而使液体分开区的液体运动具有不同的方向，从活动件的表面移至支点33。这样，使更多的液体移至排放孔侧，从而使活动件更容易位移，同时使气泡的发展方向更容易地指向排放孔侧。
现在通过对图5和图6的比较，更详细说明这种排液原理。图5是未使用活动件的普通液流路径结构的示意图，图6是使用了上述活动件的液流路径结构的示意图。这里，压力向着排放孔的传播方向标为VA，压力向着上游侧的传播方向标为VB。
如图5所示，普通喷液头未设任何结构来调节气泡40所作用的压力之传播方向。因此，气泡40的压力方向变成气泡表面法线上的方向，如标号V1至V8所示，压力的指向是各不相同的，在这些方向中，由标号V1至V8所示的方向具有向着VA的压力传播方向上的分量是最影响排液的，即，从气泡中间位置起靠近排放孔的压力传播方向上的分量。这些是直接有助于提高排放效率、排放力、排放速度的重要部分。另外，标为V1的方向最起作用，因为它是最接近VA的方向。相反，标为V4的方向朝向VA的分量较小。
与上述结构相比较，图6所示本发明的结构中设置了具有一个自由端的活动件31，设自由端被前述气泡产生区Z的横截面的存在面先行位移，其作用是将图5所示不同指向的气泡压力传播方向V1至V4有效地引向下游侧(排放孔侧)，使其变成由标号VA指示的压力传播方向。因此，气泡40的发展被更为导向排放孔，也使液体移向排放孔侧。因此，借助气泡产生区Z的横截面，压力分布的构成有助于有效地排液。然后，气泡本身的发展方向象压力传播方向V1至V4那样被引向下游方向。因此，气泡在下游侧比上游侧发展得大。这样，气泡本身的发展方向和气泡压力传播方向都借助活动件而得到控制，因而可以有效提高排放效率、排放力和排放速度等。
在图1A至1C和图4中，活动件31的位置相对于发热件2产生的热所形成的气泡而言，至少是面对着气泡的下游侧。换言之，活动件31在液流路径的结构中布置得至少到达发热件2的区域中心3下游的位置发热件2的穿过区域中心CH的直线(图4中标号3所示)的下游，该直线垂直于液流路径的纵向，以便使气泡的下游侧可以作用在活动件31上，即，气泡形成区Z的横截面位于区域中心CH(图4中标号所示)的下游侧，限定该区Z的自由端32也布置得在中心CH(图4中标号3所示)下游侧面对发热件2。
如上所述，活动件可靠地有助于在排放孔18的方向上引导气泡和起泡压力，因此，可以有效地控制压力传播方向和气泡发展方向。其后，当气泡40由于上述薄膜式沸腾后气泡中的压力下降且消失时，活动件31借助气泡收缩的负压和活动件31本身的弹性复原力返回图1所示的初始位置(第一位置)。另外，当气泡消失时，使液体从上游侧的供液侧LB流入，即，液体从共用液腔及从排放孔侧流入，以便补充在气泡产生区11上气泡收缩的体积，以及已排出的液体体积。
在本实施例中设有活动件，气泡体积W的上侧为W1，其气泡产生区11那侧为W2，将活动件31的第一位置定为边界，新月形的回缩当活动件31返回气泡消失时的原来位置时停止。其后，剩余体积W2由主要从第二液流路径16的液源补充。这样，鉴于新月形回缩量变得等于普通的气泡体积W的几乎一半，因而可以将新月形回缩量抑制于W1的几乎一半，这已经小于普通的新月形回缩量。
另外，为体积W2的供液可以主要从第二液流路径的上游侧，沿着活动件31在发热件侧的表面强制地进行。因此，再注可以在较高的速度下进行。
这里的特点在于，当全用普通喷液头变形时作用的压力进行再注时，新月形的振动变大，导致图象质量变劣。但是，当使用上述高速再注时，可以使新月形的振动变得极小，这是因为在排放孔侧的第一液流路径14及在排放孔侧的气泡产生区11的区域上液流受到抑制。
因此，采用本发明可以实现通过供液路径12的第二液流路径16向气泡产生区11的强制性再注，也可通过如上所述的对新月形回缩和振动的抑制实现高速再注。因此，可以可靠地进行稳定的排液和高速重复的排液。另外，当将其用于记录时，可以改善图象质量，提高记录速度。
另外，按照本发明布置的结构可提供下述双重功能。换言之，可以抑制向上游侧的气泡形成压力(背波)的传播。在发热件2上产生的气泡中，气泡在共用液腔侧作用的大部分压力变成在传统技术中的将液体压回上游侧的力(背波)。背波不仅引起在上游侧的压力，而且也引起因此而产生的液体移动量，在这种液体移动后，不可避免地会作用一个惯性力。这种情况也导致向液流路径中再注液体的不好性能，从而引起高速驱动的障碍。按照本发明，上述在上游侧的作用首先借助活动件31得到抑制。然后，可以更加改善再注供液性能。
现在描述本发明实施例更具特征的结构和效果。
本实施例的第二液流路径16设有一条供液路径12，其具有内壁(在那里发热件的表面并不显著下落)，该内壁在发热件2的上游上平平地与发热件2基本相连接。在这种情形中，向着气泡产生区11及向着发热件2的表面的液体供应是在较靠近于气泡产生区11的那侧，沿着活动件31的表面进行的。因此，在发热件2的表面上的液体滞留受到抑制，因而易于除去液体中留存的气体及尚未消失所谓残余气泡。另外，液体积累的热量不可能变得太高。因此，可以在高速下反复进行更为稳定的气泡形成。与此相关，上面已经描述了具有内壁的供液路径12，该内壁基本是平的，但是本发明并不局限于此。只要供液路径具有一个与发热件平滑相连接的光滑内壁，并且其结构使液体不可能在每个发热件上滞留，在供送的液体中不引起任何大的紊流即可。
至于活动件31的自由端32和支点33的位置，所进行的布置是使自由端相对于支点设在上游侧，如图1A和图7所示。由于结构是这样布置的，因而在起泡时可以有效地进行如前所述的向着排放孔侧引导压力传播方向和气泡发展方向的功能。另外，由于上述位置关系，不仅在排液功能方面产生有利的效果，而且在供液时使在液流路径10中流动的液体的流动阻力变小，因此得到以较高速度进行再注的效果。如图7所示，这是由于当新月形M因排液借助毛细力向着排放孔18回缩时或当在气泡消失后进行供液时，自由端和支点33布置得对液流路径10(包括第一液流路径14和第二液流路径16)中流动的流S1，S2和S3不存在阻力的缘故。
如图1A至1C所示，为了补充这一点，活动件31的自由端在发热件2上延伸，以便面对区域中心3(它是垂直于液流路径的纵向，穿过发热件的区域中心(中心部分)的直线)，区域中心3将发热件2分成上游侧和下游侧。这样，在发热件区域中心3的下游侧上，在发热件2上产生的压力由活动件31接受，这大大地有利于排液，或气泡的发展。因此，压力和气泡被引向排放孔侧，从而大大提高了排液效率和排放力。
另外，气泡的上游侧也用来产生许多有利的效果。
另外，由于采用了本发明的结构，活动件31的自由端32可瞬时地实现机械位移。据信，这种功能有利于排液。
现在再参阅图1A至1C来描述气泡产生区Z的横截面的结构状况和功能。
图1A至1C所示的发热电阻2是由发热件构成的，发热件由电极2A和保护层2B构成。有效起泡区2H变成了一个具有长度L的区域，长度L稍短于发热件2的长度。在本实施例中，与第一液流路径14相连的沟通部分布在(在图1A至1C中在分隔壁32A和自由端之间的)长度L3中，长度L3并不面对活动件31。面对上述沟通部分的发热件2的有效起泡区变成气泡产生区Z的截面积。
气泡形成区Z的上述截面积位于有效起泡区2H的下游侧端部附近，但是，它最好包括下游侧的这个端部，以便进一步提高排液效率。如上所述，区Z的长度(它与从支点33到自由端32)的方向有关 ，按照本实施例，设定为Z＝10μm，而L＝115μm。该区位于有效起泡区的中心CH(图4中标号3所示)的下游侧。因此，有效起泡区被布置得充分地面对活动件31的活动范围。这样，气泡处于排放孔侧的一半面对活动件。因此，气泡的发展是借助活动件控制的，从而在第一液流路径14中，在朝着排放孔侧LF的方向上，对其进行可靠和稳定的引导。
如图1A所示，通过上述沟通部分，借助第一液流路径中气泡产生区Z的珙面积实现的功能，可以利用声波的传递来形成一种环境，该环境有利于自由端的运动，该运动与压力倾斜形成有关，压力倾斜直接控制自由端32的运动，这样就可以提高总体排液效率，也就是说，与活动件(液流路径)的位移区相关，起泡时在有效起泡区中作用的声波(压缩波)直接在液体中传播，可靠地在早期阶段在位移区中的液体内形成压力倾斜(分布)。因此，在活动件自由端的移动方向上和在自由端附近活动件表面上的流体量增加，并引起向着排放孔的飘移。
在图1A中，(直接传播的)声波P1和(通过活动件传播的)声波P2在气泡40形成前的0.2微秒的时间里，以大约1000米/秒的速度传递。因此，当它在液流路径中往复移动(移动距离最多为10μm或更小)时，压力倾斜被形成。曲线PW示意地表示上述压力分布。在活动件的自由端32附近该分布最大。从那点起，存在的环境使液体可以在相应于活动件指向其支点33那侧的表面的第一液流路径14中作大的移动。换言之，可以使液体分开区(它使液流分别分开向位移区中的排放侧和支点侧)在活动件的表面区域上移向支点侧。因此，液体排放量更为稳定，以便提高排液效率，同时在再注时合理进行再注功能，从而有助于缩短再注时间。
与此相关，标号PWS指示压力倾斜借助压力分布P1被加强的情形，并表明可以膨胀下述范围，即，在该范围中将初始力给予液体以便使其移至活动件表面上方和支点侧。当沟通部分(在分隔壁32A和活动件面对它的自由端之间)的长度LS变大时，压力分布线PWS能够以较大的曲率获得。但是，沟通部分的长度LS小于L/2，这是因为自由端至少应该放置在中心CH(图4中标号3所示)的上游侧，该上游侧是有效起泡区的长度L的一半。实践中，虽然取决于有效起泡区的长度L，但是，最好将上述长度设置在5μm至30μm的范围内。另外，在本实施例中，沟通部分被布置得面对有效起泡区L的内侧。但是，从效率的观点来看，最好将上述部分布置得面对包括有效起泡区L的下游端的区域。另外，标号31S代表活动件部分位移，标号X代表自由端32的轨迹。
图1B和1C示意地表示借助声波的压力分布和按照图1所示结构的上述液体分开区的结构。
在图1B所示气泡形成状态中，三横行六纵列的标号①至⑥、六个标号和六个标号◎代表液体质点，其运行加速度是借助上述压力分布给予的。其后，当活动件位移时，气泡40的体积增加。但是那时大多数上述质点在排放孔侧LF中移动，可以看出在由⑥、标号和标号◎所示的部分的支点侧上形成液体分开区。同时，从图1C所示每个质点的运行方向可以看出，分隔壁32A和自由端32之间的空间变成高度压缩成高密度的区域，这是由于液体从第一液流路径的上游侧流入的缘故。另一方面，上述空间存在有利于气泡40移动的环境。然后，如图6所示，使气泡40移向排放孔侧，并基本上由活动件31控制。
在图1A，1B和1C中，设有斜面SW作为第二液流路径16中的构件，其用于反射声波，使压力分布稍有改变。该斜面SW将起泡时区L的端部产生的声波部分PY和PZ通过上述沟通部分引至活动件表面上支点侧的第一液流路径。借助上述斜面SW对压力分布的改变效果是合乎需要的，这是由于它可以使供液量能够补偿环境变化引起的改变。
如本实例所示，独立地借助声波反射或引起结构本身可以加强上述压力倾斜(分布)，并按照需要实现液休的漂移。除了按照本发明将有效起泡区设置得直接面对位移区以外，当还设有上述声波反射或引起结构时，可以更为可靠地以良好的条件形成上述环境，另外还可以利用上述结构合理地将每个气泡引向排放孔侧。因此，这项发明(下文还将描述)对权利要求1的发明的增补有利于总体提高排液效率。
这种声波反射和引起结构包括可改变活动件的声波传递系数的功能，以及自由端或构成面对自由端的沟通部分的部分的结构，即，分隔壁32A的结构。
图2A至2D及图3A和3B表示喷液头的几种结构实例，每种结构具有构成图1A至1C所示基本结构的沟通部分(剖面的有效起泡区Z)。
下面简述图2A至2D及图3A和3B。
图2A表示分隔壁32A和自由端32，它们都在使声波引向排放孔侧的方向上倾斜，因而可以相对地改善排液特性。图2B表示自由端32的结构，其端面朝支点侧倾斜，以形成有利于自由端32本身移动的环境。
图2C表示一种结构，其中分隔壁32A和自由端以不同方向倾斜，从而使沟通部分在第一液流路径侧更长，以便扩大在活动件纵向上大压力分布的范围，因此，这种结构使自由端更容易移动。
图2D所示结构是将图1A所示斜面SW加到图2B所示结构上形成的，这样做是为了改善压力分布，如图2D所示，以便形成更好的环境。
图3A表示一种相对于活动件31改变气泡产生区的结构，它可使有效起泡区的声波整体传向排放孔侧，同时，将所形成的气泡的发展方向更加引向排放孔侧。
图3B表示活动件，其本身是由能够使声波折射，使其在第一液流路径中指向排放孔侧的材料制成的。另外，如图2A所示那样构制上述沟通部分，从而提高总体排液性能。
如上所述，按照本发明的排液方法和实施上述方法的第一种排液头方式，可以获得显著优于普通技术的效果，也可获得优于以前申请的发明专利的效果。
下面参阅图8至图20描述喷液头和喷液设备的其它方式的具实例。这些实例显然都满足前述本发明的下述关系，即，剖面的(sectional)有效起泡区和沟通部分布置得相互面对。参阅附图很容易理解每种结构及功能，因而对其不再赘述。(喷液头实施例2)图8表示按照本发明第二实施例的喷液头。
在图8中，标号A代表活动件位移的状态(气泡未画出)；标号B代表活动件处于初始位置(第一位置)的状态。在状态B中假定气泡相对于排放孔18基本封闭(这里虽未画出，但在A和B之间有一液流路径壁，以使路径相互分开)。
图8中的活动件31设有两个底座34，分别位于两侧，在其之间设置供液路径12。这样，液体是在发热件侧沿活动件31的表面并且也是从具有相对于发热件2的表面基本平齐或光滑表面的供液路径输送的。
在活动件31的初始位置(第一位置)上，活动件紧密趋近或紧密接触发热件的下游壁36和发热件的侧壁37，它们布置在下游侧，在发热件2的宽度方向上。因此，起泡时气泡的压力可集中作用在活动件31的自由端侧。
另外，在气泡消失时，活动件31返回其第一位置，气泡产生区31当供液时在排放孔侧基本封闭。因此，可以获得各种在前述实施例中描述过的效果，如对新月形回缩的抑制等。
另外，按照本实施例，固定地支承活动件31的底座34总是布置在图4和图8所示发热件2的上游，同时，底座制得比液流路径10小。这样，液体象前面描述的一样送至供液路径12。这里，底座34的结构并不必局限于上述那种结构。只要底座的结构能顺利进行再注即可。(喷液头实施例3)图9表示本发明的基本构思之一，它是按照本发明第三实施例的一种喷液头方式。
图9表示在一条液流路径中气泡产生区和活动件之间的位置关系，同时还表示本发明的排液方法和再注方法。
对于上述的多种实施例来说，气泡的压力集中在活动件的自由端上以实现活动件的迅速移动和同时在排放孔侧气泡的移动。在本实施例中，气泡在下游侧的部分是由活动件31的自由端侧调节的，其位于气泡的排放孔侧，直接作用在排放液滴上，同时向所形成的气泡赋予自由度。
与图4相比较，图9所示结构没有设置用作阻挡物的挤压件(图4中标号24处)，如图4所示，该挤压件布置在基底上的气泡产生区的下游端。换言之，自由端的区域和活动件31两侧的区域并不基本封闭气泡产生区，而是使其连通于排放孔区域。这种结构代表本实施例。
本实施例容许气泡在下游侧上的前端部的发展。因此，其压力分量有效地用于排液。另外，活动件31自由端的侧部作用在至少那些指向下游侧部分上方的压力(图5中的分量V2，V3和V4)，使其有助于气泡的发展。因此，与前述实施例一样可提高排液效率。在对每个发热件的驱动的反应方面，本实施例优于前述实施例。
另外，本实施例结构简单，有利于制造。
本实施例的活动件31的支点固定在底座34上，底座34的宽度小于活动件表面部分。因此，气泡消失时，液体通过底座34的两侧送至气泡产生区11(如图9中箭头所示)。这种底座可以具有任意结构，只要其可以保证良好的供送能力即可。
在本实施例中，当供液时进行再注的时候，液体是从气泡产生区上方，沿着正在消泡的气泡流入的。但是，这种流入是借助活动件31控制的。因此，这种结构优于只靠发热件形成的普通的气泡形成结构。当然也可以用本实施例的结构来减小新月形回缩量。
作为喷液头第三实施例的一种形式，其结构设置最好使得只有活动件自由端的两侧(或任一侧也可)基本封闭气泡产生区11。由于采用了上述结构布置，指向活动件31侧端的压力被转化成用于气泡在排放孔侧发展的压力，从而更加提高了排液效率。(喷液头实施例4)在本实施例中，主要排液原理与前述实施例相同。但是，由于采用了变式液流路径，因而按照本实施例可分开加热起泡的液体(起泡液体)和用来排放的液体(排放液体)。
图10的横剖图表示本发明的喷液头。图11的局部立体图表示图10所示喷液头。
在本实施例的喷液头中，用于起泡的每条第二液流路径16布置在基底1上，基底1上设有发热件2，向液体加热以形成气泡。在这种液流路径上，设置用于排放液体的每条第一流路径14，其与每个相应的排放孔18连通。
第一液流路径的上游侧与第一共用液腔15连通，该液腔15用于向多条第一液流路径供液。第二液流路径的上游侧与第二共用液腔17连通，该液腔17用于向多条第二液流路径供液。
但是，如果起泡液体和排放液体使用相同的液体，那么也可以设置合用的一个共用液腔。
在第一和第二液流路径之间，设有一个弹性金属或类似材料制成的分隔壁30，用来隔开第一和第二液流路径。与此相关，只要条件允许，当起泡液体和排放液体不应混合时，最好尽可能地完全分开第一液流路径14和第二液流路径16的液体分布。但是，如果即使起泡液体和排放液体在一定程度上混合也无问题，那么，可以小心设置具有完全将其分开功能的分隔壁。
位于发热件表面方向中向上形成的突起空间(下文中称为排放压力产生区；在图10中的区域A和在B处的气泡产生区11)中的分隔壁部分设置成悬臂方式的活动件31，其具有借助缝隙35在排放孔侧形成的自由端和在共用液腔(15和17)侧的支点33。由于活动件31布置得面对气泡产生区11(图10中的B处)，因而通过起泡液的起泡，活动件可朝向第一液流路径侧的排放孔侧打开(即，在图10中箭头所示方向上)。在图11中，基底1上设有加热电阻(电热换能件)用作发热件2，以及将电信号施加在每个加热电阻上的电极5，在基底1上通过构成第二液流路径的空间设有分隔壁30。
活动件31的支点33和自由端的布置和发热件的布置之间的关系与前述实施例相同。
另外，对于前述实施例，描述了供液路径12和发热件2的结构关系。对于本实施例，在第二液流路径16和发热件2之间的结构关系与前述实施例中的描述相同。
现参阅图12A和12B描述本实施例的喷液头的工作情况。
为了驱动喷液头，送至第一液流路径14的排放液体和送至第二液流路径16的起泡液体使用相同的水基墨。
象美国专利第4,723,129号中所描述的那样，当发热件2产生的热量作用在第二液流路径16的气泡产生区11中的起泡液体上时，借助在起泡液体中引起的薄膜式沸腾现象形成气泡40。
按照本实施例，由于除气泡产生区的上游侧以外，起泡压力不会从三个方向逃逸，因而气泡形成的压力在排放压力产生区的活动件31上集中传播，因此，活动件31从图12A所示状态连同气泡的发展一起移至最大位移位置。然后，活动件借助其弹性位移而返回第二液流路径侧，如图12B所示。借助活动件31的这种一系列操作，第一液流路径14和第二液流路径16基本导通，气泡形成的压力由返回至该侧的活动件31的位移控制。这样，压力主要传至第一液流路径的排放孔侧。由于压力的这种传播和活动件31的上述机械位移，液体从每个排放孔排出。
随着气泡的收缩，活动件31返回图12A所示位置。然后，排放液体从上游侧送入第一液流路径14中，送入量相应于已排出的排放液体量。在本实施例中，民前述实施例一样，由于排放液体的供应是在活动件31的闭合方向上进行的，因而排放液体的再注不会受到活动件31的阻碍。
在本实施例中，在活动件31位移后起泡压力的传播、气泡的发展方向、背波的防止等方面，主要部件的功能和效果与前述实施例相同。但是，由于设置了双流结构，本实施例还有下述优点。
换言之，由于本实施例的上述结构，可以通过起泡液体起泡的压力来排放液体，同时使用作为不同液体的排放液体和起泡液体。因此，那些甚至加热后其排放力不足以充分起泡的高粘度液体如聚乙二醇也能够以良好的状态排放，具体作法是将上述高粘度液体送入第一液流路径，而将下述液体送至第二液流路径，该液体可在起泡液体(如大约1至2厘泊的4∶6的乙醇∶水混合物)中实现良好的起泡，或者该液体具有低的沸点。
另外，可以选择受热时不会在发热件表面上产生燃烧或其它沉积物的液体作为起泡液体，因此使起泡稳定以实现良好状态的排液。
另外，由于采用了本发明的喷液头结构，因而可获得象前述各实施例一样的效果。因此，采用本实施例还可提高排液效率和排放力，以便排放具有高粘度的排放液体。
另外，即使当采用其性质难以抵抗加热的液体，也可以将这种液体以高的排液效率和高的排放力排出而不会对这种液体造成热损伤，这是通过下述方式实现的将其作为排放液体送至第一液流路径，而将能够良好起泡又不致受热改变性质的液体送至第二液流路径。(第二液流路径和活动件之间的布置关系)图13A至13C表示活动件31和第二液流路径16之间的布置关系；图13A表示从上方看去的分隔壁30和活动件31附近区域；图13B表示从上方看去的卸去分隔壁30后的第二液流路径；图13C示意地表示活动动件31和第二液流路径16之间的布置关系，每个上述零件都是重叠的。这里，所有上述附图表示前侧，在前侧排放孔布置它们中的每一个下面。
本实施例的第二液流路径16在发热件2的上游侧设有一个窄部19(这里，上游侧是指从第二共用液腔通过发热件的位置、活动件31和第一液流路径流至排放孔18的大流的上游侧)，这个路径的结构象一个用来抑制起泡压力的腔(起泡腔)，使起泡压力不易逸向第二液流路径16的上游侧。
如果这种窄部设在普通喷液头中，起泡和排放路径是同一条，预期每个发热件作用在每个液腔侧的压力不逸向共用液腔侧，布置这种结构，对于液流路径，窄部的横截面积必然显得太小，要充分考虑到再注操作。
但是，对于本实施例来说，第一液流路径中的大部分液体用于排放，而可以做出这种布置来抑制在设有发热件的第二液流路径中起泡液体的消耗。因此，可以减小向第二液流路径的气泡产生区11的起泡液体再注量。因此，上述窄部中的间隙可以制得极小，从几个到十几个μm，以便进一步抑制第二液流路径中的起泡压力向周围的逃逸。因此，使压力集中引向活动件侧。然后，当该压力用作通过活动件31的排放力时，就有可能得到较高的排液效率和较高的排放力。但是，与此相关，第二液流路径16的结构并不限于上述结构。只要该结构使起泡压力有效地引至活动件31即可。
与此相关，如图13C所示，活动件31的侧面覆盖构成第二液流路径16的壁的一部分，以便防止活动件31落入第二液流路径中，从而使排放液体和起泡液体之间的分隔更为可靠。另外，气泡从缝隙逸出受到抑制，以便进一步提高排放力和排液效率。这样，通过利用气泡消失时的压力可进一步改善从上游侧再注的效果。
具体来说，本发明的活动件的自由端在气泡与活动件接触前就可开始其位移，在设计本发明时为其性能考虑到了活动件的弹性系数，排放液体和起泡液体的传播性能，气泡形成的驱动条件或每条液流路径的结构平衡等因素。因此，如果活动件易于弹性变形，压力的传递更易于实现，以及液流路径(对活动件的移动的)阻力更小，那么，本发明的效果就可更容易地获得。按照本发明，压力波在起泡时被引向排放孔侧，因此，跟随压力波的气泡的发展更为可靠有效地引向排放孔侧。(活动件和分隔壁)
图14A至14C表示活动件31的其它结构。标号35代表为每个活动件设置的缝隙。每个活动件31都是借助缝隙35形成的。图14A代表一种长方形结构；图14B表示的结构具有一个在支点侧的窄部，以利于活动件的活动；图14C表示的结构具有一个在支点侧的宽部，以便提高活动件的耐用度。为了使结构易于活动且具有良好的耐用度，活动件在其支点侧的宽度最好制得较窄，呈图13A所示的那圆形。但是，只要活动件的结构不占据第二液流路径侧，同时有利于其活动但又有很好的耐用度即可。
对于前述实施例来说，扁平式的活动件31和其上具有这种活动件的分隔壁30是用3μm厚的镍板制成的。但是，可用的材料并不局限于此。活动件和分隔壁所用材料，只要其具有对起泡液体和排放液体的耐溶解性，同时具有使活动件良好地工作的弹性以及具有能够形成细缝的性质即可。
活动件所用材料最好为耐用的金属如银、镍、金、铁、钛、铝、铂、钽、不锈钢或磷青铜、或其合金，或具有苯烯腈、丁二烯、苯亚乙基或其它腈基的树脂、具有酰胺或其它酰胺基的树脂、具有聚碳酸酯或其它羧基的树脂、具有聚缩醛或其它醛基的树脂、具有聚砜或其它砜基的树脂、或具液晶聚合物的树脂及其化合物、耐墨的金属如金、钨、钽、镍、不锈钢或钽或其合金，及表面镀有上述金属，或具有酰胺或其它酰胺基的树脂、具有聚缩醛或其它醛基的树脂、具有聚醚酮或其它酮基的树脂、具有聚酰亚胺或其它酰亚胺基的树脂、具有酚树脂或其它羟基的树脂、具有聚乙烯或其它乙基的树脂、具有聚丙烯或其它烷基的树脂、具有环氧树脂或其它环氧基的树脂具有密胺树脂或其它氨基的树脂、具有二甲苯树脂或其它羟甲基的树脂及其混合物，还有陶瓷如二氧化硅及其混合物。
分隔壁的材料最好使用具有良好耐热、耐溶剂性质及良好易成型性的树脂，其代表为近年来的工程树脂，如聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙酯、酚树脂、环氧树脂、聚丁二烯、聚氨基甲酸乙酯、聚醚酯、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚砜，或液晶聚合物(LCP)及其混合物，或二氧化硅、氮化硅、镍、金、不锈钢或其它金属或其合金，或者镀有钛或金。
对于本发明的活动件来说，其厚度为μm数量级(tμm)，无意使用cm数量级的活动件。当μm数量级的缝隙宽度(Wμm)作为目标时，需要考虑从制造工艺方面对其作某种改变。
作为一种可满足本发明可定义的“基本封闭状态”的缝隙，为了得到更为可靠的性能，最好使缝隙达到几μm的数量级。(基底)现在描述基底的结构，基底具有发热件，以便向液体提供热量。
图15A和15B是本发明喷液头的垂向剖视图；图15A表示一喷液头具有一个保护膜，这将在下文详述；图15B表示一个没有保护膜的喷液头。
在基底1上设有一个带槽件50，它设有第二液流路径16、分隔壁30和第一液流路径14。
对于基底1来说，在硅或类似材料的基片107上为了绝缘和蓄热的目的形成氧化硅或氧化硅膜106，在其上HfB2，TaN，TaAl或其它电阻层105(0.01～0.2μm厚)铝线电极(0.1～1.0μm厚)层压及形成图案，如图13A至13C所示。电压从两根线电极104施加在电阻层105上，形成在电阻层流动的电流，因而产生热量。在横过线电极的电阻层上形成0.1～2.0μm厚的氧化硅或氮化硅保护层。另外，在其上形成(0.1～0.6μm厚的)钽或类似材料的防气蚀层。这样，电阻层105受到保护，不受墨或其它各种液体的影响。
具体来说，形成气泡及气泡消失时产生的压力和震波极强，刚性和脆性的氧化膜的耐用度会显著下降。因此，钽和其它金属用作防气蚀层。
另外，通过综合安排液体、液流路径的结构和电阻材料，可以布置成一种不需要上述保护层的结构。作为不需要保护层的电阻层的材料，可以例举出铱钽铝合金等。
对于上述各实施例采用的发热件的结构来说，可以只在电极间设置电阻层(发热层)或者可以包括保护电阻层的保护层。
对于本实施例来说，所使用的每个发热件具有发热装置，它由按照电信号产生热的电阻层构成。但是，本发明并不局限于使用这种发热件，只要每个发热件能够充分地在液体中形成气泡使液体被排出即可。例如，光热换能件，其发热装置当接受激光束或其它光束时发热或其它发热件，其设有发热装置当接受高频时发热。
这里，对于上述基底1来说，在半导体制造工艺中，除了构成发热装置的电阻层105和由将电信号送至电阻层的线电极构成的电热换能件以外，还可以整体地结合入晶体管、二极管、寄存器(latch)、移位寄存器和其它功能件。以便有选择地驱动电热换能件。
另外，为驱动每个为上述基底设置以便排液的电热换能件的发热装置，通过线电极104向电阻层105施加矩形脉冲，从而使线电极之间的电阻层突然发热。对于前述各实施例的每种喷液头来说，以6KHz，24V电压，7微秒的脉冲贡度和150mA电流驱动每个发热件。由于上述操作，墨液从每个排放孔排出。但是，驱动信号并不必局限于上面的描述。只要驱动信号能够使起泡液适当起泡即可。(双路径喷液头结构)下面描述喷液头的结构实例，对于这些喷液头结构，不同的液体能够以良好状态分开地送至第一和第二共用液腔，并可以减少零件数目以降低制造成本。
图17示意地表示了这种喷液头结构。这里，与前述实施例相同的构件使用相同的标号并对其不再赘述。
在本实施例中，带槽件50包括一个具有若干排放孔的孔板51；多条构成第一液流路径14的槽；以及一个凹部，该凹部构成第一共用液腔15，以便向每条第一液流路径14供液(排放液体)。
一分隔壁30粘附在带槽件50的下侧部以形成多条第一液流路径14。带槽件50设有第一供液路径20，该路径从带槽件上部达到第一共用液腔15的内部。另外，带槽件50设有第二供液路径21，它从带槽件上部通过分隔壁30达到第二共用液腔内部。
如图17中的箭头C所示，第一液体(排放液体)通过第一供液路径20送至第一共用液腔15，然后再送至第一液流路径14。如图17中的箭头D所示，第二液体(起泡液体)通过第二供液路径21送至第二共用液腔17，然后再送至第二液流路径16。
在本实施例中，第二供液路径21与第一供液路径20平行布置，但是并不局限于这种布置。这种布置只要使第二供液路径穿过布置在第一共用液腔15外侧的分隔壁30连通于第二共用液腔17即可。
另外，第二供液路径21的厚度(直径)可以考虑第二液体的供应量来确定。第二供液路径21无需制成圆形，可以制成矩形等截面形状。
另外，第二共用液腔17也可以借助分隔壁30分隔带槽件50而形成。至于装配方法，共用液腔的框架和第二液流路径的壁是借助基底上的干膜形成的，然后第二共用液腔和第二液流路径16可以通过将基底1和带槽件50的粘接件粘合而形成，将分隔壁30固定在带槽件上。
在本实施例中，基底1具有多个电热换能件，其用作以产生热量，以便通过起泡液中的薄膜式沸腾形成气泡，如上所述基底1布置在由铝或其它金属制成的支承件70上。
在基底1上设有多条槽，其构成由第二液流路径的壁形成的液流路径16；一凹部，其构成第二共用液腔(共用起泡液腔)17，第二共用液腔与多条起泡液流路径连通，以便将起泡液送至每一条起泡液流路径；以及具有前述活动件31的分隔壁30。
带槽件50设有一条当粘接于分隔壁30上时构成第一液流路径14的槽；一个凹部，它构成第一共用液腔(共用排放液腔)15，以便向每条排放液流路径供送排放液体；第一供液路径(排放液供应路径)20，其用于将排放液体送至第一共用液腔；以及第二供液路径(起泡液体供应路径)21，其用于将起泡液体送至第二共用液腔17。第二共用液腔21连接于沟通路径，其通过设在第一共用液腔15外侧的分隔壁30与第二共用液腔17连接。借助上述沟通路径，起泡液体被送至第二共用液腔15而不与排放液体混合。
与此相关，基底1、分隔壁30和带槽件50之间的位置关系使活动件31可相应于基底1上的发热件设置，使排放液流路径14相应于活动件31设置。另外，对于本实施例来说，图示了一个实例，其中，为带槽件设置了一条第二供液路径，但是根据供液量也可以设置多条。另外，排放液体供液路径20和起泡液体供路径21的横截面积可以根据各自的供液量来确定。
这里，通过使上述流动路径的横截面积最佳化，可以使构成带槽件的构件制得更小。
按照上述的本实施例，通过下述方式可减少零件数目，即，第二供液路径和第一供液路径使用同一个带槽件，然后削减加工步骤的数目以降低制造成本。
另外，由于结构的布置使向第二共用液腔(它与第二液流路径连通)供送第二液体是借助穿过分开第一和第二液体的分隔壁的方向上的第二液流路径进行的，因而可以采用一次性工艺将分隔壁、带槽件和形成发热件的基片粘合在一起。因此，制造更为简单，同时提高了粘合精度，从而使排液状态良好。
另外，由于第二液体是穿过分隔壁被送至第二共用液腔的，因而第二液体能可靠地送至第二液流路径，因而可保证稳定排液的充足供液量。(排放液体和起泡液体)按照前述实施例所述的本发明，采用了设有前述活动件的结构，能够以较高的排放力和排液效率排放液体，排液速度也更高。对于本发明的某些结构，起泡液体和排放液体使用相同的液体，只要所使用的液体在加热时质量不变劣；加热时在加热件上不易生成沉积物；在加热时可防止通过蒸发和冷凝的反向状态变化；并且不使各液流路径、活动件和壁构件受损，就可以采用各种液体。
在上述液体中，可以采用普通气泡喷墨设备所用的墨进行记录(记录液体)。
另一方面，当采用本发明的双液流路径结构，排放液体和起泡液体使用不同液体时，完全可以使用具有上述性质的液体作为起泡液体。更具体来说，可以采用下述液体甲醇、乙醇、n-丙醇、异丙醇、正己烷、正庚烷、正辛烷、甲苯、二甲苯、二氯化乙烯、三氯乙烯、氟利昂TF、氟利昂BF、乙醚、二恶烷、环己烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮、甲乙酮、水，及其混合物等。
排放液体可以使用各种液体，这与其有、无起泡性质和热学性质无关。排放液体甚至可以使用普通喷液头难于使用的起泡能力低的液体；受热时性质易于变化或变质的液体；或粘度高的液体。
但是，排放液体的性质应使排放液体本身被排放或与起泡液体接触而反应时不致妨碍排放、起泡及活动件等的操作。
用于记录的排放液体可以使用高粘度的墨。其它排放液体则可使用那些其性质对热反抗不强的液体如药液及香水。
在本发明中，按下列合成方式把墨液作为记录液均可用作排放液与起泡液而进行记录。由于排放力改进而增加了油墨的排放速度，液滴的注射精确性得以改进，这样就能得到很好的图象。
着色墨黑(粘度2厘泊)(铸铁烟罩黑2号)着色剂3wt％二甘醇 10wt％硫二甘醇 5wt％乙醇 3wt％水 77wt％另外，把具有下述成分的液体作为起泡液体与排放液体结合起来使用，也进行了记录。结果，本发明的喷液头不仅用粘度十几厘泊的液体能良好排放，而用常规喷液头却不易排放，而且用了一种粘度很高达150厘泊的液体也能良好排放，从而获得了高质量的记录品。
起泡液体1号乙醇40wt％水 60wt％起泡液体2号水 10wt％起泡液体3号异丙醇 10wt％水 90wt％排放液体1号着色油墨(粘度约为15厘泊)碳黑 5wt％
苯乙烯-丙烯酸与丙烯酸乙酯共聚物 1wt％(酸值140，分子平均重量8000)单乙醇胺 0.25wt％甘油 69wt％硫二甘醇 5wt％乙醇 3wt％水 16.75wt％排放液体2号(粘度55厘泊)聚乙二醇200号100wt％排放液体3号(粘度150厘泊)聚乙二醇600号100wt％当借助上述普通排液方法使用不易排放的液体时，由于较低的排放速度，因而促进了排液方向的改变。因此，在记录纸上墨点的冲击精度变差，从而难于荻得高质量的图象。但是，采用上述结构的实施例，使用起泡液体可以充分和稳定地形成气泡，因此，可以提高液滴的冲击精度，并稳定排墨量，从而显著提高记录图象的质量。(喷液头卡盒的结构)现在简述装有本发明的上述喷液头的喷液头卡盒。
图19的分解立体图示意地表示喷液头卡盒。该喷液头卡盒主要由喷液头组件200和液体容器90构成。
喷液头组件200包括基底1、分隔壁30、带槽件50、压簧78、供液件80和支承件70。
多个发热电阻(发热件)在基底1上成一直线布置。另外，设有多个功能件以便有选择地驱动上述发热电阻。每条起泡液体流动路径在基底1和具有活动件的分隔壁30之间形成。起泡液分布在每条液流路径中。分隔壁30和带槽件50粘接而形成用于分配排放液体的液流路径(未画出)。
压簧78在基底1的方向上将偏压力作用在带槽件50上。由于施加了上述偏压力，基底1、分隔壁30、带槽件50和支承件70(下文详述)以良好状态放置在一起。
支承件70支承基底1及其它零件。在支承件70上设有印刷线路板73，其与基底相连以便提供电信号，还设的接触垫74，它与设备侧相连接以便用其改变电信号。
液体容器90装有墨或其它排放液体，以及形成气泡的起泡液。在液体容器外侧设有连接喷液头组件200和液体容器90的定位装置94，以及用于固定它们的固定轴95。排放液体通过连接件的供液路径84从排放液供液路径92送至供液件80的排放液体供液路径81，然后分别通过各排放液体供液孔83，79和20送至第一共用液腔。同样，起泡液体从液体容器90的起泡液体供液路径93通过连接件的供液路径送至供液件80的起泡液体供液路径82，然后，通过每个起泡液体供液孔84，79和21送至第二共用液腔。
现在描述一种喷液头卡盒及液体容器90，这种喷液头具有的供液方式是能够供送作为不同液体的起泡液体和排放液体。但是，当排放液体和起泡液体相同时，起泡液体的供液路径、排放液体的供液路径，以及容器不必分开。
与此相关，液体容器90在每种液体消耗后可再注液体。为此目的，液体容器90需要设置注液口。另外，喷液头组件200和液体容器90可以整体形成，也可分开形成。(喷液头工业设备喷墨记录系统)现在描述喷墨记录系统的一个实例，其采用本发明的喷液头作为其在记录媒介上进行记录的记录头。
图20示意地表示使用上述的本发明喷液头的喷墨记录系统的结构。
本实施例的喷液头是一种实线式(full line type)喷液头，在相应于记录媒介150可记录宽度的长度上，以360dpi的间隔(密度)设置多个排放孔。四个喷液头201a至201d由座202固定地支承，它们相互平行，在方向X上有一定间隔，分别对应于四种颜色黄色(Y)、红色(M)、青蓝(C)和黑色(BK)。
信号从作为驱动信号供应装置的喷液头驱动器307送至每个喷液头。每个喷液头按照上述信号被驱动。
四种不同的墨(Y，M，C，BK)作为排放液体分别从墨容器204a至204d送至每个喷液头。这里，标号204e代表装有起泡液体的起泡液体容器。结构的设置使起泡液体容器204e中的起泡液体被送至每个喷液头。
另外，在每个喷液头下，帽203a至203d内设置海绵或其它吸墨材料，在不工作时这些帽覆盖喷液头的排放孔，以便防护这些孔。
这里，标号206代表运载带，其构成用于运载各种记录媒介的运载装置。运载带206套装在一定通路上的各个导轮上，由连接于电机驱动器305上的主动导轮驱动。
另外，在本实施例的喷墨记录系统中，预处理装置251和后处理252分别装在记录媒介运载通路的上、下游，在记录前、后对记录媒介作各种处理。
取决于记录媒介的种类和墨的种类，预处理和后处理的内容是各不相同。例如，对于金属、塑料或陶塑等记录媒介，需要照射紫外线和臭氧，以便激活所用记录媒介的表面，从而改善墨在其上的附着性。另外，当在塑料等媒介上记录时，由于塑料易产生静电，因而灰尘颗粒易吸附在其表面上，在某些情形中妨碍良好记录。因此，灰尘颗粒应从记录媒介除去。另外，当用布作为记录媒介时，为防止使布弄污，同时改善其着色率，可以进行预处理，提供从碱性物质、水溶性物质、合成聚合物、水溶性金属盐、尿素和硫脲中选择物质，以便在布上记录。但是，预处理并不局限于此，它也可以是将记录媒介调节到适于在其上进行记录的温度的处理。
另一方面，对于本实施例来说，所描述的是一种实线式的喷液头，但是本发明并不局限于此，本发明也适用于使较小的前述喷液头能在记录媒介的宽度上进行记录的方式。
另外，上述实施例提供了活动件相应于每个气泡形成时产生的压力位移的最合理的结构。本发明可以设置使活动件借助其它装置移动的结构，或者使活动件借助起泡时的压力波移动在此之前，借助上述装置先行使活动件移动。有许多可以用来使活动件位移的装置，例如用于驱动构成活动件的双金属的装置。
由于本发明设置于上述结构，可以使活动件自由端位移的开始快速而可靠，在起泡时使压力充分地引向排放孔侧及活动件的支点侧。因此，使随后每个气泡的发展更为可靠和有效地指向排放孔侧。
权利要求
1.一种排液方法，它包括在气泡产生区中形成气泡后使活动件的自由端位移的步骤，所述活动件的支点位于相对于位移区域来说与排液侧不同的那侧，以便使活动件的自由端可以位移，同时，所述自由端布置得面对有效起泡区，在所述活动件从支点到其自由端的方向上，位于构成气泡产生区的有效起泡区的长度的中心部分的下游侧，所述有效起泡区在其下游侧面对所述自由端的一部分布置得直接面对所述位移区。
2.根据权利要求1所述的排液方法，其特征在于有效起泡区直接面对位移区的所述部分布置得包括在所述方向上相对于所述有效起泡区来说的最下游侧。
3.根据权利要求1所述的排液方法，其特征在于作为相关于所述方向的范围，有效起泡区直接面对位移区的所述部分是一个5μm或更长的范围。
4.根据权利要求1所述的排液方法，其特征在于在所述活动件自由端的所述位移区中，压力的倾斜借助一种结构加强，所述结构用于反射或引起在有效起泡区起泡时产生的声波。
5.根据权利要求1所述的排液方法，其特征在于所述气泡是借助在发热件的所述有效起泡区中的薄膜式沸腾现象产生的。
6.一种喷液头，其用于与在气泡产生区借助每个电热换能件产生的气泡一起使具有自由端的活动件位移，所述活动件的支点位于相对于位移区来说与排液侧不同的那侧，以便使所述活动件的自由端可以位移，同时，所述自由端布置得面对有效起泡区，在所述活动件从支点到其自由端的方向上，位于构成气泡产生区的有效起泡区的长度的中心部分的下游侧，所述有效起泡区在其下游侧的面对所述自由端的一部分直接面对所述位移区。
7.根据权利要求6所述的喷液头，其特征在于有效起泡区直接面对位移区的所述部分布置得包括在所述方向上相对于所述有效起泡区来说的最下游侧。
8.根据权利要求6所述的喷液头，其特征在于作为相关于所述方向的范围，有效起泡区直接面对位移区的所述部分是一个5μm或更长的范围。
9.根据权利要求6所述的喷液头，其特征在于在所述活动件自由端的所述位移区附近压力的倾斜借助一种结构加强，所述结构用于反射或引起在所述有效起泡区中起泡时产生的声波。
10.根据权利要求6所述的喷液头，其特征在于所述气泡是借助在发热件的所述有效起泡区中的薄膜式沸腾现象产生的。
11.使用根据权利要求6所述的喷液头的喷液设备，它包括一种能够向所述位移区和所述气泡产生区供应相同液体的结构。
12.使用根据权利要求6所述的喷液头的喷液设备，它包括用于向所述位移区供应第一液体的第一结构；以及用于向所述气泡产生区供应不同于第一液体的第二液体，所述第二液体处于与所述第一液体分离的状态。
13.使用根据权利要求6所述的喷液头的喷液设备，它包括用于将记录媒介送至打印区，以便从所述喷液头为其提供液体；以及用于为所述喷液头的电热换能件提供驱动条件的驱动装置。
全文摘要
在一种排液方法中,活动件的支点相对于位移区位于与排液侧不同的那侧,使活动件的自由端可以位移,同时,自由端设置得面对有效起泡区,在活动件从支点到其自由端的方向上,有效起泡区位于构成气泡产生区的有效起泡区长度的中心部分的下游侧,有效起泡区在其下游侧面对活动件自由端的一部分布置得直接面对位移区。
文档编号B41J2/14GK1179383SQ97114
公开日1998年4月22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