专利名称：液体喷射头，液体喷射装置和液体喷射方法
技术领域：
本发明涉及一种使用通过供给液体热能产生的气泡喷射所需液体的液体喷射头，一种使用液体喷射头的喷射头盒，一种使用喷射头的液体喷射装置，一种用于液体喷射头的制造方法，一种液体喷射方法，一种记录方法，以及一种使用液体喷射方法的打印品。本发明还涉及一种包含液体喷射头的喷墨头套件。
更具体地说，本发明涉及一种液体喷射头，它具有可由气泡的发生而运动的可动件，一种使用液体喷射头的喷射头盒，和一种使用液体喷射头的液体喷射装置。本发明还涉及一种用于通过使用气泡的发生而运动可动件来喷射液体的液体喷射方法和记录方法。
本发明可应用于，例如，打印机，复印机，具有通信系统的传真机，具有打印部分等的字处理器，以及与各种处理装置或处理装置结合的工业记录装置，其中，记录是在例如纸，线，纤维，织物，皮革，金属，塑性树脂材料，玻璃，木材，陶瓷等记录材料上进行。
在本说明书中，″记录″不仅意味着形成具有特定意义的字母，图形等的图像，而且包括形成没有特定意义的图案的图像。
已知一种所谓的气泡喷射型喷墨记录方法，其中，导致瞬时体积变化(气泡发生)的瞬时状态变化是通过供给油墨诸如热量的能量而引起的，从而在由状态变化产生的力的作用下通过喷射出口喷射油墨，这样油墨被喷射并附着在记录材料上而形成图像。如US专利No.4,723,129所公开的，一种使用气泡喷射记录方法的记录装置包括用于喷射油墨的喷射出口，一与喷射出口流体连通的油墨流道，以及一置于油墨流道中用作能量发生装置的电热变换器。
这种记录方法的优点是，可以高速和低噪音记录高质量的图像，并且可以高密度设置多个这种喷射出口，因此，可提供具有高分辨率的小尺寸记录设备，并可容易地形成彩色图像。因此，气泡喷射记录方法现在广泛地用于打印机，复印机，传真机或其它办公设备，并用于例如印染装置等的工业系统。
随着对气泡喷射技术的广泛需求的增加，近来对其提出了各种要求。
例如，需要提高能量利用效率。为满足此要求，已对例如调节保护膜的厚度等的热量发生元件的优化作了研究。该方法可有效地提高所产生的热量向液体的传播效率。
为了提供高图像质量的图像，已提出一种使喷墨速度增加和/或气泡发生稳定的驱动条件，以更好地进行油墨喷射。作为另一个例子，为了提高记录速度，已提出流道结构的改进，从而液体充入(再充入)液体流道的速度提高。
例如，日本公开专利申请No.SHO-63-199972提出如
图1(a)和1(b)所示的流道结构。
因此，从朝向液体腔的回波的立足点出发提出一种液体通道结构及其制造方法。回波被认为是一种能量损失，因为它对液体喷射没有贡献。它提出一相对于通常的液体流的方向位于发热元件2的上游的阀10，该阀安装在通道的顶壁上。它位于一沿顶壁延伸的初始位置。在气泡发生时，该阀位于向下延伸的位置，从而通过阀10抑制一部分回波。当气泡发生在通道3中时，抑制回波没有实际意义。回波不直接贡献于液体喷射。当回波在通道中出现时，用于直接喷射液体的压力已使液体可从通道喷射。
另一方面，在气泡喷射记录方法中，由与油墨接触的发热元件重复进行加热，因此，由于油墨的凝聚，燃烧材料沉积在发热元件的表面上。然而，根据油墨的材料，这种沉积量可以很大。如果发生这种沉积，则喷射变得不稳定。此外，即使当喷射液体为易被热量损坏的那种，或为气泡发生不充分的那种时，也要求液体能以很好的状态喷出，而不改变性质。
日本公开专利申请No.SHO-61-81172和美国专利No.4,480,259公开了不同的用于通过加热而发生气泡的液体(产生气泡的液体)和用于喷射的液体(喷射液体)。在这种申请中，作为喷射液体的油墨和产生气泡的液体由一硅橡胶等制成的柔性膜完全分隔开，从而防止喷射液体与发热元件的直接接触，并通过柔性膜的变形而将由产生气泡的液体的气泡发生产生的压力传播至喷射液体。通过这种结构可防止在发热元件表面上的材料沉积并增加喷射液体选择范围。
然而，在这种喷射液体和产生气泡的液体完全隔开的结构中，由气泡产生的压力通过柔性膜的膨胀—收缩变形而传播到喷射液体，因此，压力很大程度被该柔性膜吸收。此外，柔性膜的变形不是太大，因此，尽管喷射液体和产生气泡的液体之间的隔板可获得某种效果，但能量利用效率和喷射力都受到损害。
因此，本发明的一个主要的目的是提供一种液体喷射原理，用这种原理以一种新颖的方式控制气泡发生。
本发明的另一个目的是提供一种液体喷射方法，液体喷射头等，其中发热元件上的液体中的热量积累大大减小，并且发热元件上的残余气泡减小，同时提高喷射效率和喷射压力。
本发明的再一个目的是提供一种液体喷射头等，其中由于回波而产生的沿抵抗液体供应方向的惯性力受到抑制，并且同时，由于可动件的阀功能而减小弯液面的收缩程度，从而增加再充填效率，并允许高速打印。
本发明的再一个目的是提供一种液体喷射头等，其中残余材料在发热元件上的沉积减少，并且可使用液体的范围变宽，此外，喷射效率和喷射力大大提高。
本发明的再一个目的是提供一种液体喷射方法，一种液体喷射头等，其中喷射液体的选择范围较大。
本发明的再一个目的是提供一种用于液体喷射头的制造方法，用这种方法可容易地制造这种液体喷射头。
本发明的再一个目的是提供一种液体喷射头，一种打印设备等，由于可用较少的部件来构成用于供应多种液体的液体引入通道，因此它们可很容易地制造。本发明的一个附加目的是提供小尺寸的液体喷射头和装置。
本发明的再一个目的是提供一种使用上述喷射方法的良好的图像印制品。
本发明的再一个目的是提供一种喷射头套件，以允许易于重新充填液体喷射头。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射方法，包括制备一个喷射头，它包括一用于喷射液体的喷射出口，一用于在液体中产生气泡的气泡发生区域，一面向所述气泡发生区域设置并可在一第一位置和一比第一位置离所述气泡发生区域更远的第二位置之间运动的可动件；和通过在所述气泡发生部分中的气泡的发生而产生的压力而使所述可动件从所述第一位置运动到所述第二位置，以允许气泡在靠近喷射出口的下游侧比上游侧膨胀更多。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射方法，包括从发热元件的上游沿发热元件供应液体，而发热元件沿一流道设置；和将有发热元件产生的热量施加到这样供应的液体以产生一气泡，从而在气泡产生的压力的作用下使具有邻近喷射出口侧的自由端的可动件的自由端运动，所述可动件面向所述发热元件设置。
根据本发明的再一个方面，提供了一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射方法，包括制备一喷射头，它包括一与液体喷射出口流体连通的第一液体流道，一具有气泡发生区域的第二液体流道，以及一可动件，它设置于所述第一液体流道和所述气泡发生区域之间并具有邻近喷射出口侧的自由端；和在所述气泡发生区域中产生一气泡，以在由所述气泡产生的压力的作用下使可动件的自由端移入所述第一液体流道，从而在所述可动件的运动下朝向所述第一液体流道的喷射出口引导压力而喷射液体。
根据本发明的再一个方面，提供了一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射头，包括一用于喷射液体的喷射出口；一用于在液体中产生气泡的气泡发生区域；一面向所述气泡发生区域设置的可动件，它可在一第一位置和一比第一位置离所述气泡发生区域更远的第二位置之间运动；其中所述可动件在气泡的发生所产生的压力作用下从所述第一位置运动到所述第二位置，以允许气泡在靠近喷射出口的下游侧比上游侧膨胀更多。
根据本发明的再一个方面，提供了一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射头，包括一用于喷射液体的喷射出口；一用于通过将热量供给所述液体而在液体中产生气泡的发热元件；一具有用于将液体从所述发热元件的上游供应到所述发热元件的供液通道的液体流道；和一可动件，面向所述发热元件设置并具有一邻近所述喷射出口的自由端，所述可移动件的自由端在气泡的发生所产生的压力作用下运动而将压力引导向所述喷射出口。
根据本发明的再一个方面，提供了一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射头，包括一用于喷射液体的喷射出口；一用于通过将热量供给所述液体而在液体中产生气泡的发热元件；一具有用于将液体从所述发热元件的上游供应到所述发热元件的供液通道的液体流道；一可动件，面向所述发热元件设置并具有一邻近所述喷射出口的自由端，所述可移动件的自由端在气泡的发生所产生的压力作用下运动而将压力引导向所述喷射出口；和一用于沿所述可动件的更靠近所述发热元件的这侧将液体从发热元件的上游供应到所述所述发热元件的液体通道。
根据本发明的再一个方面，提供了一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射头，包括一与一喷射出口流体连通的第一液体流道；一第二液体流道，具有用于通过给液体供给热量而在液体中产生气泡的气泡发生区域；一可动件，设置于所述第一液体流道和所述气泡发生区域之间，并具有一邻近喷射出口的自由端，其中可动件的自由端在由气泡产生的压力作用下运动到所述第一液体流道中，从而通过所述可动件的运动将所述压力引导向喷射出口而喷射液体。
根据本发明的再一个方面，提供了一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射头，包括一槽形件，整体地具有多个用于喷射液体的喷射出口，多个用于形成与所述喷射出口直接流体连通的多个第一液体流道的槽，以及一个用于形成用于将液体供应到所述第一液体流道的第一公共液体腔的凹槽；一元件基底，具有多个用于通过将热量供给液体而在液体中产生气泡的发热元件；以及一隔壁，设置于所述槽形件和所述元件基底之间，并形成相应于所述发热元件的第二液体流道的壁的一部分，并且一可动件在由气泡发生的压力的作用下可运动进入所述第一液体流道中，所述可动件面向所述发热元件。
根据本发明的再一个方面，提供了一种喷射头盒，包括一种如上所述的液体喷射头；和一用于装盛用于供应到液体喷射头的液体的液体容器。
根据本发明的再一个方面，提供了一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射设备，包括一如上所述的液体喷射头；和驱动信号供给装置，用于供给一驱动信号，以通过液体喷射头喷射液体。
根据本发明的再一个方面，提供了一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射设备，包括一如上所述的液体喷射头；和记录材料输送装置，用于输送记录材料以接受从液体喷射头喷出的记录材料。
根据本发明的再一个方面，提供了一种记录系统，包括一如上所述的液体喷射设备；和一用于提高记录后液体在记录材料上的稳固性的预处理或后处理装置。
根据本发明的再一个方面，提供了一种喷射头套件，包括一如上所述的液体喷射头；和一液体容器，装盛供应到液体喷射头的液体。
根据本发明的再一个方面，提供了一种喷射头套件，包括一如上所述的液体喷射头；一液体容器，用于装盛供应到液体喷射头的液体；和液体充填装置，用于将液体充填入液体容器。
根据本发明的再一个方面，提供了一种记录材料，其特征在于，通过如上所述的方法喷射液体而进行记录。
根据本发明的再一个方面，提供了一种用于一液体喷射头的高速液体充填方法，包括一用于通过产生气泡而喷射液体的液体喷射头，包括一用于喷射液体的喷射出口；一发热元件，用于通过供给所述液体热量而在液体中产生气泡；一液体流道，具有从发热元件上游将液体供应到所述发热元件的供液通道；一可动件，面向所述发热元件而设置，并具有一邻近所述喷射出口的自由端，所述可动件的自由端在由气泡产生的压力作用下运动，以将压力引向所述喷射出口；以及沿所述发热元件从其上游将液体供应到所述发热元件。
根据本发明的再一个方面，提供了一种用于除去液体喷射头中的残余气泡的方法，包括制备一包括一用于喷射液体的喷射出口的液体喷射头；一发热元件，用于通过供给所述液体热量而在液体中产生气泡；一液体流道，具有从发热元件上游将液体供应到所述发热元件的供液通道；一可动件，面向所述发热元件而设置，并具有一邻近所述喷射出口的自由端，所述可动件的自由端在由气泡产生的压力作用下运动，以将压力引向所述喷射出口；以及沿所述发热元件从其上游将液体供应到所述发热元件，一除去所述热量发生元件上的残余气泡。
根据本发明的再一个方面，提供了一种用于液体喷射头的制造方法，其中通过在一元件基底上形成一用于形成第二槽的壁而制造液体喷射头，它包括一用于形成与一喷射出口流体连通的第一液体流道的第一槽，一具有可移至第一槽的可动件的隔壁，一用于形成用于装盛用于运动可动件的液体的第二液体流道的第二槽，以及一相应于第二槽设置的喷射能量发生装置，然后安装一将一具有隔板的件和一第一槽安装到具有第二槽的元件基底上。
根据本发明的再一个方面，提供了一种用于液体喷射头的制造方法，其中通过在一具有喷射能量发生装置的元件基底上形成一用于形成第二槽的壁而制造液体喷射头，它包括一用于形成与一喷射出口流体连通的第一液体流道的第一槽，一具有可移至第一槽的可动件的隔壁的整体的第一件，一用于形成用于装盛用于运动可动件的液体的第二液体流道的第二槽，以及一相应于第二槽设置的喷射能量发生装置；然后安装具有第一槽的第一件。
根据本发明的再一个方面，提供了一种用于由薄膜沸腾产生的气泡通过喷射出口喷射液滴的液滴喷射方法，包括提供一具有一可运动表面和一自由端的可动件；和由至少作为直接贡献于液滴喷射的压力元件的气泡的一部分使自由端运动，以将所述部分引向喷射出口。
根据本发明的再一个方面，提供了一种通过气泡发生区域中产生的气泡用于通过设置于不是面向气泡发生区域并相对于液滴喷射方向位于气泡发生区域下游的喷射出口喷射液滴的液滴喷射方法，其中，提供一可动件，它具有用于相对于所述喷射出口基本上密封所述气泡发生区域的喷射出口侧区域的自由端，和一从自由端延伸到沿离开所述喷射出口的方向设置在远离自由端的位置的转动中心的表面；在气泡的作用下使所述自由端从基本上密封的位置运动到打开所述气泡发生区域至喷射出口的位置，以喷射液滴。
通过使用本发明新颖喷射原理的液体喷射方法和喷射头，可由所产生的气泡和运动的可移动件产生协同效果，从而可以高效率喷射靠近喷射出口的液体，因而提高喷射效率。例如，在本发明的大多数类型中，喷射效率甚至是现有技术中的两倍。
在本发明的另一方面，即使是在记录头在低温或低湿度的条件下放置了很长时间，也能避免喷射的失效，即使喷射失效发生，通过一种包括预备喷射和抽吸恢复的小规模恢复步骤就能恢复正常操作。
一方面，可提高连续喷射过程中的再充填性，响应性，气泡的稳定生长和液滴的稳定性，从而允许高速记录。
在该说明书中，″上游″和″下游″定义为相对于从液体供应源通过气泡发生区域(可动件)到液体喷射出口的通常的液体流。
至于气泡本身，″下游″定义为气泡的直接用于喷射液滴的朝向喷射出口侧。更具体地说，它通常意味着从气泡中心相对于通常的液体流方向的下游，或从发热元件的区域的中心相对于液流方向的下游。
在该说明书中，″基本上密封″通常意味着这样一种密封状态，即当气泡生长时，气泡不会在可动件运动之前通过围绕可动件的间隙(缝槽)漏出。
在该说明书中，″隔壁″可意味着一设置用于将与喷射出口直接流体连通的区域与气泡发生区域隔开的壁(可包括可动件)，更具体地说，意味着一将包括气泡发生区域的流道与直接与喷射出口流体连通的液体流道隔开的壁，因而防止液体在液体流道中混合。
通过下面参照附图对本发明最佳实施例的描述，本发明的这些和其它目的，特征和优点将变得更加明显。
图1为一种通常的液体喷射头的液体流道的截面图；图2为本发明实施例的液体喷射头的一个例子的示意截面图；图3为根据本发明的液体喷射头的部分剖开的透视图；图4为从通常的液体喷射头中的气泡的压力传播的示意图；图5为从根据本发明的一个实施例的液体喷射头中的气泡的压力传播的示意图；图6为根据本发明的一个实施例的液流的示意图；图7为根据本发明的第二个实施例的液体喷射头的部分剖开的透视图；图8为根据本发明的第三个实施例的液体喷射头的部分剖开的透视图；图9为根据本发明的第四个实施例的液体喷射头的部分剖开的透视图；图10为根据本发明的第五个实施例的液体喷射头的部分剖开的透视图；图11为根据本发明的第六个实施例的液体喷射头的截面图；图12为根据本发明的第六个实施例的液体喷射头的部分剖开的透视图；图13为可动件的操作的示意图；图14为第二液体流道和一可动件的结构的示意图；图15为一液体流道和一可动件的结构的示意图；图16示出可动件的另一种结构；图17示出发热元件的面积和喷墨量之间的关系；图18示出一可动件和一发热元件之间的位置关系；图19示出发热元件的边缘与转动中心间的距离和可动件的运动距离之间的关系；图20示出发热元件和可动件之间的位置关系；图21为根据本发明的一个实施例的液体喷射头的纵截面图；图22为驱动脉冲的形状示意图；图23为在本发明的一个实施例中的液体喷射头的供液通道的截面图；图24为本发明的一个实施例的液体喷射头的分解透视图；图25为制造根据本发明一个实施例的液体喷射头的方法的工艺流程图；图26为制造根据本发明一个实施例的液体喷射头的方法的工艺流程图；图27制造根据本发明一个实施例的液体喷射头的方法的工艺流程图；图28为液体喷射头盒式组件的分解透视图；图29为一种液体喷射装置的示意图；图30为一种装置的方框图31为一种液体喷射记录系统的示意图；图32为液体喷射头成套元件的示意图。
实施例1下面参照附图对本发明的实施例进行说明。
在该实施例中，对通过控制由用于喷射液体的气泡的产生导致的压力传播的方向以及控制气泡的生长方向而提高喷射力和/或喷射效率进行说明。图2沿根据本实施例的液体流道截取的液体喷射头的示意的截面图，而图3为液体喷射头的部分剖开的透视图。
该实施例的液体喷射头包括一发热元件2(本实施例中为40μm×105μm的发热电阻)，用作用于向液体供应热能以喷射液体的喷射能量发生元件；一元件基底1，其上设置所述发热元件2；以及一形成在元件基底上方相应于发热元件2的液体流道10。液体流道10与公共液腔13流体连通，公共液腔用于将液体供至多个这种液体流道10，而多个这种液体流道与多个喷射出口18流体连通。
在元件基底上方液体流道10中，具有由例如金属的弹性材料制成的悬壁梁形式的可动件或板31面向发热元件2设置。可动件的一端固定到位于液体流道10或元件基底上由光敏树脂材料成形的一基座(支承件)34或类似物上。由于这种结构，可动件被支承，并且构成一转动中心(转动中心部分)。
可动件31具有这样的位置，使得在其相对于由喷射操作引起的从公共液腔13通过可动件31流向喷射出口18的通常的液流的上游侧具有一转动中心(为固定端的转动中心部分)33，并在转动中心33的下游侧具有一自由端(自由端部分)32。可动件31面向发热元件2并与之相距约15μm，好象它覆盖着发热元件2。气泡发生区形成在发热元件和可动件之间。发热元件或可动件的类型、结构或位置并不限于上面所述，而可作改变，只要能够控制气泡的生长和压力的传播。为了便于理解下面将要描述的液流，液体流道10由可动件31分成一直接与喷射出口18连通的第一液体流道14和具有气泡发生区11和液体供应口12的第二液体流道16。
如美国专利No.4,723,129所公开，通过使发热元件2产生热量，将热量应用到可动件31和发热元件2之间的气泡产生区11中的液体，这样由薄膜沸腾现象产生气泡。由气泡的产生引起的气泡和压力主要作用在可动件上，因而可动件31绕转动中心33转动朝向喷射出口侧大开口，如图2(b)和(c)或图3所示。由于可动件31的运动及运动后的状态，由气泡产生和气泡本身的成长所引起的压力朝向喷射出口传播。
这里，对根据本发明的一个基本喷射原理进行说明。本发明的一个基本原理是面向气泡设置的可动件根据气泡产生或气泡本身生长的压力从正常的第一位置运动到第二位置，而运动中的或已运动的可动件31可将由气泡的产生和/或气泡本身的生长产生的压力引向喷射出口18(下游侧)。
下面详细说明现有技术中的不使用可动件的液体流道结构(图4)和本发明(图5)的比较。这里，压力朝向喷射出口的传播方向用标号VA表示，而压力朝向上游的传播方向由VB表示。
在如图4所示的通常的喷射头中，没有用来调节由气泡40的发生产生的压力的传播方向的结构元件。因此，压力传播方向垂直于气泡表面，由V1-V8表示，因而在通道中朝向各个方向。在这些方向中，从靠近喷射出口的气泡的半部分的压力传播(V1-V4)具有沿VA方向的压力分量，对液体喷射最为有效。该部分很重要，因为它直接有利于液体喷射效率，液体喷射压力和喷射速度。此外，分量V1最靠近喷射方向VA，因此最有效，而V4具有相对较小的沿VA方向的分量。
另一方面，在如图5所示的本发明的情况下，可动件31可有效地将气泡的压力传播方向导向下游(喷射出口侧)，不然的话，气泡将朝向各个方向。因此，使气泡40的压力传播方向集中，从而气泡40的压力直接和有效地贡献于喷射。
气泡本身的生长方向与压力传播方向V1-V4一样朝向下游，并在下游侧比在上游侧生长得更多。因而，气泡本身的生长方向可通过可动件来控制，并因而控制气泡的压力传播方向，因此，可显著地提高喷射力和喷射速度等等。
参见图2，下面详细描述本实施例中的液体喷射头的喷射工作。
图2(a)示出给发热元件2供给能量(例如电能)之前的状态，因此，还没有产生热量。应注意可动件31至少面向由发热元件产生的热量产生的气泡的下游部分。换句话说，为了使气泡的下游部分作用在可动件上，液体流道具有这样的结构，以使可动件31至少位于发热元件的区域的中心3的下游位置(即位于通过发热元件的区域的中心3并垂直于流道的长度方向的线的下游)。
图2(b)示出一种状态，其中已给发热元件2供给电能而使其产生热量，充在气泡生成区11中的部分液体已被加热，从而通过薄膜沸腾产生气泡。
此时，可动件31在由气泡40产生的压力的作用下从第一位置运动到第二位置，从而引导压力朝向喷射出口传播。应注意，如上所述，可动件31的自由端32位于下游侧(喷射出口侧)，而转动中心33位于上游侧(公共液腔侧)，因此，至少可动件的一部分面向气泡的下游部分，也即发热元件的下游部分。
图2(c)示出一种状态，其中气泡40进一步生长，在由气泡40生成导致的压力的作用下，可运动件31进一步运动。生成的气泡在下游比在上游成长得更多，它膨胀而大大超出可动件的第一位置(虚线所示位置)。因此应理解，随着气泡40的成长，可动件31逐渐运动，这样，气泡40的压力传播方向(在该方向易于体积运动)，即气泡的成长方向均匀地朝向喷射出口，从而提高喷射效率。当可动件朝向喷射出口引导气泡和气泡产生的压力时，几乎不会妨碍传播和成长，并能根据压力等级有效地控制压力传播方向和气泡成长方向。
图2(d)示出一种状态，其中，气泡40随着其中的压力减小而收缩和消失，这为薄膜沸腾现象所特有。
已运动到第二位置的可动件31在由可动件本身的弹性和由于气泡收缩的负压提供的恢复力的作用下返回图2(a)所示的初始位置(第一位置)。随着气泡的收缩，液体如VD1和VD2所示从公共液腔侧回流并如VC所示从喷射出口侧回流，从而补偿在气泡产生区11中气泡体积的减小以及喷射液体的体积。
上面已对产生气泡的可动件的操作和液体的喷射操作作了说明，现在对本发明的液体喷射头中液体再充填进行说明。
参见图2，下面描述液体供应机制。
当气泡40在如图2(c)所示的最大体积之后进入气泡收缩阶段时，足以补偿收缩气泡体积的一定体积的液体从第一液体流道14的喷射出口侧18和从第二液体流道16的气泡产生区流入气泡产生区中。
在没有可动件31的通常的液体流道结构的情况下，从喷射出口侧流到气泡收缩位置的液体量和从公共液腔流到此处的液体量归因于比气泡产生区更靠近喷射出口的部分和靠近公共液腔的部分的流阻。
因此，当供应口侧的流阻小于另一侧的流阻时，大量的液体从喷射出口侧流入气泡收缩位置，其结果弯月形收缩较大。由于为增加喷射效率的目的而减小喷射出口中的流阻，随着气泡的收缩而使弯月形收缩M增加，其结果需更长的重新充填时间，因而难以进行高速打印。
根据该实施例，由于设有可动件31，当可动件由于气泡的破裂而返回初始位置时弯月形收缩停止，然后，由通过第二流道16的液体流VD2供应液体而充填体积W2(W1为在可动件31的第一位置之上气泡体积W的上侧的体积，而W2为其气泡产生区11的体积)。在现有技术中，气泡体积W的一半体积为弯月形收缩的体积，但根据该实施例，只有约一半(W1)为弯月形收缩的体积。
因此，主要用气泡破裂时的压力从第二流道沿可动件31的发热元件侧的表面强制进行对体积W2供应液体，因而，可更快速地进行重新充填动作。
当在通常的喷射头中使用气泡破裂时的压力进行重新充填时，弯液面的振动扩展，其结果破坏了图像质量。然而，根据该实施例，由于抑制了在喷射出口侧和气泡发生区11的喷射出口侧第一液体流道14中的液流，因而可减小弯液面的振动。
因此，根据本实施例，通过由第二流道16的液体供应通道12向气泡发生区强制重新充填以及抑制弯液面收缩和振动，可进行高速的重新充填。因此，可获得喷射的稳定性和高速的重复喷射，并且当该实施例用于记录领域时，可提高图像质量和记录速度。
该实施例提供以下有效的功能。由气泡发生产生对向上游侧传播压力的抑制(回波)。产生在热量发生发生元件2上的气泡的公共液腔13侧的压力起主要作用，用于将液体推回到上游侧(回波)。回波破坏由上游侧的压力向液体流道中的液体的重新充填，所产生的液体运动以及所产生的惯性力。在该实施例中，这些向上游侧的动作由可动件31抑制，从而进一步改善了重新充填的性能。
下面描述进一步的特征和有益的效果。
该实施例的第二液体流道16具有一液体供应通道12，在发热元件2的上游侧，其内壁基本与发热元件2平齐(发热元件的表面没有很大的向下的阶梯)。由于这种结构，向发热元件2的表面和气泡产生区域11的液体供应沿可动件31的表面发生在靠近气泡产生区域11的位置，由VD2表示。因此，抑制了发热元件2的表面上的液体停滞，从而抑制了分解气体的析出，并且残留的未消失的气泡不难去除，此外，液体中的热量积累也不会过高。因此，可以高速重复进行稳定的气泡产生。在该实施例中，液体供应通道12具有基本上平的内壁，但并不限于此，只要液体供应通道的内壁具有这种从发热元件的表面光滑地延伸的结构，使得不会在液体供应中在热量产生元件上产生液体停滞及涡流，这种液体供应通道就是令人满意的。
向气泡发生区域的液体供应通过可动件的侧部的一个间隙(缝槽35)进行，由VD1表示。为了更有效地将气泡生成时的压力导向喷射出口，如图2所示，可使用一个覆盖气泡发生区域(覆盖发热元件)的大的可动件。然后，随着可动件恢复到第一位置，气泡发生区域11和靠近喷射出口的第一液体流道14之间的流阻增加，从而可抑制液体沿VD1方向向气泡发生区域11的流动。然而，根据本实施例的喷射头结构具有有效地向气泡发生区域供应液体的液流，大大提高了液体的供应性能，因而，即使可动件31覆盖气泡产生区域11以提高喷射效率，也不会损害液体的供应性能。
可动件31的自由端32和转动中心33之间的位置关系是自由端位于转动中心的下游位置，例如如图6中所示。由于这种结构，在气泡产生时可确保将压力传播方向和气泡成长方向导向喷射出口侧的功效。此外，这种位置关系不仅有利于提高与喷射有关的功效，而且也能减小液体供应时通过液体流道10的流阻，从而允许高速的重新充填。当弯液面M由于喷射而收缩时，如图6中所示，弯液面由于毛细作用力而返回到喷射出口18，或者当供应液体以补偿气泡的破裂时，自由端和转动中心33处于这样的位置，以使通过包括第一流道14和第二流道16的液体流道10的液流S1，S2和S3不会停留。
更具体地说，在本实施例中，如上所述，可动件31的自由端32面向用于将发热元件2分成上游和下游区域的中心区域3(通过热量发生元件的中心并垂直于液体流道方向的线)的下游位置。可动件31接受大大贡献于液体在发热元件的中心位置3下游侧的喷射的压力和气泡，并将压力导向喷射出口侧，从而显著地提高喷射效率或喷射力。
如上所述，使用气泡的上游侧可提供进一步的有益的效果。
此外，应考虑在本实施例的结构中，可动件31的自由端的瞬态机械运动有利于液体的喷射。
实施例2图7示出第二实施例。在图7中，A示出一运动了的可动件，尽管未示出气泡，而B示出位于初始位置(第一位置)的可动件，其中气泡发生区域11基本上相对于喷射出口18密封。尽管图中未示出，在A和B之间有一分离流道的流道壁。
在各侧设有基座34，并且在它们之间构成一液体供应通道12。由于这种结构，液体可沿可动件面向发热元件侧的一表面并从具有基本上与发热元件的表面齐平或与其光滑连续的表面的液体供应通道供应。
当可动件31位于初始位置(第一位置)时，可动件31靠近或与设置在发热元件2的下游的下游壁36和设置在发热元件的侧部的发热元件侧壁37紧密接触，从而气泡发生区域11的喷射出口18侧基本上被密封。因而，在气泡发生时由气泡产生的压力以及特别是气泡下游的压力能够集中在可动件的自由端而不释放压力。
在气泡破裂的过程中，可动件31返回第一位置，并且气泡发生区域11的喷射出口侧基本上被密封，因此，抑制弯月形收缩，并且向发热元件的液体供应由上述方式进行。至于重新充填，可提供与前一实施例相同的有益的效果。
在本实施例中，用于支承和固定可动件31的基座34设在离开发热元件2的上游位置，如图3和图7所示，并且基座34的宽度小于液体流道10，以向液体流道12供应液体。基座34的结构并不限于这种结构，而可为任何结构，只要能进行平滑的再充填。
在本实施例中，可动件31和发热元件2之间的间隙为约15μm，但该间距可改变，只要由气泡产生的压力充分地传播到可动件。
实施例3图8示出本发明的一个基本方面。图8示出在一个液体流道中气泡发生区域，气泡和可运动件之间的位置关系，以进一步描述根据本发明的一个方面的液体喷射方法和再充填方法。
在上述实施例中，由气泡产生的压力集中在可动件的自由端上以进行可动件的快速运动，以及气泡运动的集中朝向喷射出口侧。在本实施例中，气泡相对自由，位于喷射出口侧直接贡献于液滴喷射的气泡的下游部分由可动件的自由端调节。
更具体地说，在本实施例中没有如图3所示的设在发热元件基底1上的用作障碍的伸出部(阴影部分)。在本实施例中，可动件的自由端区域和相对的横向端部区域并没有基本上相对于喷射出口区域密封气泡发生区域，而是使气泡发生区域朝向喷射出口区域开口。
在该实施例中，在具有对于液滴喷射导向作用的下游部分的下游前导端部允许气泡的生长，因此，压力分量有效地用于喷射。因而，在该下游部分的向上的压力(压力分量(VB2，VB3和VB4)作用使得可动件的自由端侧部分增加气泡在前导端部分的成长，因此，与前述实施例相似，可提高喷射效率。与前面的实施例相比，该实施例在对热量发生元件的驱动的响应性上更好。
本实施例的结构简单，因而易于制造。
本实施例的可动件31的转动中心部分固定在一个宽度小于可动件的表面的宽度的基座34上。因此，气泡破裂时向气泡发生区域11的液体供应沿着基座的两个侧边缘进行(由箭头表示)。基座可为其它形式，只要能确保液体供应的进行。
在本实施例的情形下，可动件的存在可有效地控制在气泡破裂时从上部进入气泡发生区域中的液体流，液体供应的再充填比只具有发热元件的通常的气泡发生结构好。从而也可减小弯液面的收缩。
在第三实施例的一个较佳的修改实施例中，气泡发生区域11的两个侧边(或只是一个侧边)基本上密封。由于这种结构，朝向可动件的横向侧的压力也被导向喷射出口侧端部，因而进一步提高喷射效率。
实施例4在下面的实施例中，由机械运动产生的液体喷射力进一步提高。图9为该实施例的横截面图。在图9中，可动件这样延伸，以使可动件31的自由端的位置更靠近位于热量发生元件的下游。由此，进一步增加可动件在自由端位置的运动速度，从而进一步提高由可动件的运动产生的喷射压力。
此外，自由端比前面的实施例更靠近喷射出口侧，因此，气泡的成长可朝向稳定方向集中，从而确保更好的喷射。
响应气泡在气泡压力的中心部分的成长速度，可动件以速度R1运动，其进一步远离转动中心33的自由端32以一较高的速度R2运动。因此，自由端32以更高的速度机械地作用于液体，从而增加喷射效率。
与图8所示相同，自由端的结构使得其边缘垂直于液流，这样气泡的压力和可动件的机械作用都能更有效地促进喷射。
实施例5图10(a)，10(b)和10(c)示出本发明的第五个实施例。
与前述实施例不同，与喷射出口直接连通的区域不与液体腔侧连通，从而简化结构。
液体只从液体供应通道12沿可动件31的气泡发生区域侧的表面供应，可动件31的自由端32，转动中心33相对于喷射出口18的位置关系以及面向发热元件2的结构均与上述实施例相似。
根据本实施例，可特别地获得上述的喷射效率，液体供应性能等方面的有益的效果，弯液面的收缩可被抑制，使用气泡破裂时的压力可基本上彻底地进行强制再充液。
图10(a)示出由发热元件2引起气泡发生的状态，而图10(b)示出气泡将要收缩的状态，此时，可动件31返回其初始位置并由S3进行液体供应。
在图10(c)中，可动件返回初始位置时的弯液面的小的回缩由在喷射出口18附近的毛细作用力引起的再充液来补充。
实施例6下面描述另一个实施例。
在该实施例中的喷射原理和前述实施例中的一样，液体流道具有多通道结构，用于通过热量产生气泡的液体(产生气泡的液体)和主要用于喷射的液体(喷射液体)分开。
图11为沿本实施例的液体喷射头的流道的方向的截面示意图。
在本实施例的液体喷射头中，用于气泡发生的第二流道16设在元件基底1上，元件基底上设有用于供应用来在液体中产生气泡的热能的发热元件2，而用于与喷射出口18直接连通地喷射液体的第一液体流道14形成于第二液体流道上方。
第一液体流道的上游侧与用于将喷射液体供入多个第一液体流道中的第一公共液体腔15流体连通，而第二液体流道的上游侧与用于将产生气泡的液体供入多个第二液体流道中的第二公共液体腔流体连通。
在产生气泡的液体和喷射液体为相同的液体时，公共液体腔的数量可为一个。
在第一和第二液体流道之间有一由例如金属的弹性材料制成的隔壁30，从而将第一液体流道和第二液体流道分开。在需使产生气泡的液体和喷射液体的混合为最小时，第一液体流道14和第二液体流道16最好由隔壁分开。然而，当允许某种程度的混合时，并不一定需要完全隔离。
隔壁的位于发热元件的向上伸出空间中的一部分(在图11中为包括A和B(气泡发生区域11)的喷射压力发生区域)为由缝槽35形成的悬臂式可动件31的形式，具有位于公共液体腔15，17一侧的转动中心33和位于喷射出口侧(相对于通常的液体流的下游)的自由端。可运动件31面向表面，因此，它在产生气泡的液体的气泡发生的作用下朝向第一液体流道的喷射出口侧打开(图中箭头所示方向)。在图12所示的实例中，也设置了一隔壁30，在元件基底1上方形成一用于构成一第二液体流道的空间，元件基底设有一用作发热元件2的热量发生电阻部分和用于向热量发生电阻部分输送一电信号的接线电极5。
至于可动件31的转动中心33和自由端32和发热元件之间的位置关系与前述实施例中的相同。
在上述实例中，已对液体供应通道12和发热元件2的结构之间的关系作了描述，在本实施例中，第二液体流道16和发热元件2之间的关系相同。
参见图13，下面描述本实施例的液体喷射头的操作。
已使用的第一液体流道14中的喷射液体和第二液体流道16中的产生气泡的液体为相同的水基油墨。
在由发热元件2产生的热量的作用下，在第二液体流道中的气泡发生区域中的气泡发生液体由于上述的薄膜沸腾现象产生一气泡40。
在该实施例中，气泡发生压力除了用于气泡发生区域的上游侧，不会在三个方向释放，因此，由气泡发生产生的压力在喷射压力发生部分中在可动件6上集中传播。随着气泡的成长，可动件31从如图13(a)所示的位置朝向如图13(b)所示的第一液体流道侧运动。在可动件的操作下，第一液体流道14和第二液体流道16成较宽的流体连通，而由气泡发生产生的压力主要传播向第一液体流道中的喷射出口(方向A)。由于压力的传播和可动件的机械运动，液体通过喷射出口喷射出。
然后，随着气泡的收缩，可动件31返回到图13(a)所示的位置，并且相应地，在第一液体流道14中从上游供应相应于喷射液体的液体量。在该实施例中，和前述实施例中一样，液体供应方向与可动件的关闭共向，液体的再充填不受可动件的妨碍。
在本实施例中，由于可动件的运动产生的气泡发生压力的传播的主要功能和效果，气泡成长方向，回波的防止等均与第一实施例中的相同，但两流道结构具有以下优点。
可将喷射液体和产生气泡的液体分开，并且喷射液体由产生气泡的液体中产生的压力进行喷射。因此，可喷射由加热不能充分产生气泡和喷射压力并且不能以良好的状态喷射的例如聚乙烯乙二醇等的高黏度液体，例如，将该液体供入第一液体流道，而将具有良好的产生气泡性能的液体作为产生气泡的液体供入第二液体流道。产生气泡的液体的一个例子是4-苯酚和水(4∶6)的混合液体(大约1-2cP)，这样，就可适当地喷射喷射液体。
此外，通过选择产生气泡的液体为一种即使加热也不会在发热元件表面上留下例如凝聚而成的沉淀的液体，可使气泡的产生稳定，以确保适当的喷射。在本实施例中也提供有前述实施例中的上述效果，可以高的喷射效率和喷射压力喷射高黏度液体等。
此外，不耐热的液体是可喷射的，在这种情况下，这种液体作为喷射液体在第一液体流道中供入，而不易由加热改变性质并且具有良好的产生气泡的性质的液体在第二液体流道中供入，这样，液体就能不受热损害并且以高的喷射效率和高的喷射压力喷射。
其它实施例上面对根据本发明的实施例的液体喷射头的主要部分和液体喷射方法进行了描述，下面进一步描述可与上述实施例一起使用的详细的实施例。下面的例子既可用于单流道型，也可用于双流道型，而不需特别声明。
(液体流道顶板结构)图14为沿根据本实施例的液体喷射头的流道的长度方向的截面图，在隔壁30上的槽件50中形成用于构成第一液体流道14(或图2中的液体流道10)的槽。在该实施例中，靠近可运动件的自由端32位置的流道顶壁的高度较大，以允许可动件的较大的工作角度θ。可运动件的工作范围考虑到液体流道的结构，可动件的寿命和气泡发生动力等而确定。可运动件的运动角度范围应足以包括喷射出口的位置的角度。
如该图中所示，可动件的自由端的运动到高度大于喷射出口的直径，从而充分地传递喷射压力。如该图中所示，液体流道顶板在可动件的转动中心33位置处的高度低于液体流道顶板在可动件的自由端32位置处的高度，因此，能够进一步有效地防止压力波由于可动件的运动而朝向上游侧释放。
(第二液体流道和可动件之间的位置关系)图15为上述可动件31和第二液体流道16之间的位置关系的示意图，其中，图15(a)为从上面看的隔壁30的可动件31位置的视图，图15(b)为不带隔壁30的从上面看的第二液体流道16的视图。图15(c)为可动件和第二液体流道16之间的位置关系的示意图，其中元件相叠。在这些图中，底部为具有喷射出口的前侧。
该实施例的第二液体流道16具有一相对于从第二公共液体腔侧通过发热元件位置，沿第一流道的可动件位置朝向喷射出口的通常的液体流位于发热元件2上游的喉部19，从而提供一个腔室(气泡发生腔室)，能有效地抑制在第二液体流道16中气泡发生时产生的压力易于朝向上游侧释放。
在现有技术的喷射头的情况下，其中产生气泡的流道和喷射液体的流道为同一个，可提供一喉部来防止由发热元件产生的压力朝向液体腔释放，在这种情况下，考虑到液体的充分的再充填，喉部的横截面积不应太小。
然而，在该实施例的情况下，大多数的喷射液体是从第一液体流道，具有热量发生元件的第二液体流道中的产生气泡的液体消耗不大，因此，向气泡发生区域11再充填的产生气泡的液体的量可以较小。因此，可使后部19处的间隙非常小，例如小到几微米或十几微米，从而可进一步抑制在第二液体流道中产生的压力的释放并进一步将其集中到可动件侧。该压力通过可动件31可用作喷射压力，因此，可获得高的喷射能量使用效率和喷射压力。第二液体流道16的结构并不限于上述这种，而可为任何一种，只要能将由气泡发生产生的压力有效地传递至可动件侧。
如图15(c)所示，可动件31的横向侧边覆盖构成第二液体流道的壁的各部分，从而防止可动件31掉入第二液体流道中。这样，进一步加强了喷射液体和产生气泡的液体之间的上述隔离。此外，可抑制气泡通过缝槽释放，从而可提高喷射压力和喷射效率。另外，可进一步提高上述由气泡破裂产生的压力从上游侧的再充液的效果。
在图13(b)和图14中，在第二液体流道4的气泡发生区域中产生的气泡的一部分随着可动件转动到第一液体流道14侧而伸入第一液体流道14侧，通过选择第二流道的高度，与没有这种气泡延伸的情况相比，可进一步提高喷射压力。为了提供气泡的这种向第一液体流道14中的延伸，第二液体流道16的高度最好低于最大气泡的高度，更具体地说，第二液体流道最好为例如几微米-30微米。在该实施例中，该高度为15微米。
(可动件和隔壁)图16示出可动件31的另一个实施例，其中标号35表示一形成在隔壁中的缝槽，并且该槽可有效地提供可动件31。在图16(a)中，可动件具有矩形结构，在图16(b)中，它在转动中心侧较窄，以提高可动件的灵活性，而在图16(c)中，可动件具有较宽的转动中心侧，以提高可动件的耐久性。由于同时满足了灵活性和耐久性的要求，如图15(a)所示的在转动中心侧变窄和圆滑的结构是可取的。然而，可动件的结构并不限于上述这种，而可为任何一种，只要它不进入第二液体流道侧并且具有高的灵活性和耐久性。
在上述实施例中，板或薄膜可动件31和具有这种可动件的隔壁5由厚度为5微米的镍制成，但并不限于该例子，而可为任何一种，只要它具有对产生气泡的液体和喷射液体具有抗溶解性，弹性足以允许可动件的工作，并且可形成所要求的细小的缝槽。
用于可动件的材料的最佳的例子包括例如金属(银，镍，金，铁，钛，铝，铂，钽，不锈钢，磷青铜等，它们的合金)的耐久材料，或例如丙烯腈，丁二烯，苯乙烯等的具有乙酸乙烯酯基的树脂材料，例如聚酰胺等的具有酰胺基的树脂材料，例如聚碳酸酯等的具有羧基的树脂材料，例如聚醛等的具有醛基的树脂材料，例如聚砜的具有嗍砜基的树脂材料，例如液晶聚合物等或其化合物的树脂；或者具有抵抗油墨的耐久性的材料，例如，金属(例如金，钨，钽，镍，不锈钢，钛，它们的合金)，涂有这种金属的材料，例如聚酰胺等的具有酰胺基的树脂材料，例如聚醛的具有醛基的树脂材料，例如聚酮醚的具有酮基的树脂材料，例如聚酰亚胺的具有酰亚胺基树脂材料，例如酚醛树脂的具有羟基树脂材料，例如聚乙烯的具有乙基的树脂材料，例如聚丙烯的具有烷基的树脂材料，例如环氧树脂材料的具有环氧基的树脂材料，例如密胺树脂材料的具有氨基的树脂材料，例如二甲苯树脂材料的具有羟甲基的树脂材料，它们的化合物，例如二氧化硅或其化合物的陶瓷材料。
隔壁的最佳例子包括具有高抗热性，高抗溶解性和高模制性的树脂材料，更具体地说包括最近的工程塑性树脂材料，例如聚乙烯，聚丙烯，聚酰胺，聚对苯二甲酸乙酯，密胺树脂材料，酚醛树脂，环氧树脂材料，聚丁二烯，聚氨基甲酸乙酯，聚酮醚，聚醚砜，聚丙烯酸酯，聚酰亚胺，聚砜，液晶聚合物(LCP)，或其化合物，或例如二氧化硅，氮化硅，镍，金，不锈钢，它们的合金的金属和化合物，或涂有钛或金的材料。
隔壁的厚度从壁具有足够的强度和可动件具有足够的操作性的立足点根据使用的材料和结构来确定，通常需使其厚度为约0.5μm-10μm。
用于提供可动件31的缝槽35的宽度在该实施例中为2μm。当产生气泡的液体和喷射液体为不同的材料时，应避免液体的混合，该间隙应使在液体之间形成弯液面，从而避免它们之间的混合。例如，当产生气泡的液体具有约2cP的黏度时，喷射液体的黏度不小于100cP。约5μmm宽的缝槽足以避免液体的混合，但最好为不大于3μm。
当喷射液体和产生气泡的液体隔离时，可动件用作它们之间的隔壁。然而，少量的气泡发生液体混入喷射液体中。当液体喷射用于打印时，实际上混合比例没有关系，如果该比例小于20％。在本发明中，通过适当选择喷射液体和产生气泡的液体的黏度，可控制混合比例。
当需使比例较小时，例如，通过使用5CPS或更低的产生气泡的液体和20CPS或更低的喷射液体，可使该比例降至5％。
在本发明中，可动件具有可动件的最佳厚度为微米级，通常不使用厚度为厘米级的可运动件。当在厚度为微米级的可动件中形成缝槽，并且缝槽的宽度(Wμm)等级为可运动件的厚度等级时，在制造时需考虑改变。
当由缝槽形成的与可动件的自由端和/或横向侧边相对的件的厚度相当于可动件的厚度时(图13，14等)，考虑到在制造时的变化，缝槽宽度和厚度之间的关系最好如下，以稳定地抑制产生气泡的液体和喷射液体之间的混合。当产生气泡的液体具有不大于3cp的黏度，并且使用高黏度的油墨(5cp，10cp等)作为喷射液体时，只要满足w/t≤1，就可长期抑制两种液体的混合。
提供(实质上的密封)的缝槽最好具有几微米的宽度，因为可确保防止液体的混合。
下面描述在该喷射头中的发热元件和可动件之间的位置关系。可动件和热量发生元件的结构，尺寸和数量并不限于以下例子。通过发热元件和可动件的最佳布置，可将由发热元件产生气泡的压力有效地用作喷射压力。
在一种通常的气泡喷射记录方法中，向油墨供应例如热能的能量，以在油墨中产生瞬时体积改变(产生气泡)，从而油墨通过一喷射出口喷射到一记录材料上而进行打印。在这种情况下，发热元件的面积和油墨喷射量相互成比例。然而，有一个并不贡献于油墨喷射的非气泡发生区域S。通过观察发热元件上的凝聚可确定该事实，即，非气泡发生区域在发热元件的边沿区域延伸。应理解边沿约4μm的宽度并不贡献于气泡发生。
为了有效地使用气泡发生压力，最好可动件的运动范围覆盖热量发生区域的有效的气泡发生区域，即，边沿约4μm之内的内侧区域。在该实施例中，有效的气泡发生区域为约4μm之内的内侧区域，但如果发热元件和形成方法不同，这种区域也是不同的。
图18为从顶部看的示意图，其中，使用58×150μm的发热元件2和总面积不同的可动件301(图18(a))，和可动件302(图18(b))。
可动件301的尺寸为53×145μm，小于发热元件2的面积，但其面积相当于热量发生元件2的有效气泡发生区域的面积，并且可动件301设置成覆盖有效气泡发生区域。另一方面，可动件302的尺寸为53×220μm，大于发热元件2的面积(宽度尺寸相同，但转动中心和可运动的前导边沿之间的距离较发热元件的长度长)，与可动件301相似，可动件302也设置覆盖有效气泡发生区域。已对两种可动件301和302进行了测试，以检查其耐久性和喷射效率。其条件如下产生气泡的液体乙醇的水溶液(40％)喷射油墨着色油墨电压20.2V频率3kHz试验结果显示，当供给1×107个脉冲时，可动件301在转动中心处损坏。可动件302即使被供给3×108的脉冲也不会损坏。此外，相对于由喷射速度确定的供应能量和动能的喷射量提高了大约1.5-2.5倍。
从上述结果，应理解从耐久性和喷射效率的观点看，最好可动件具有比发热元件大的面积，并设置覆盖发热元件的有效气泡发生区域的正上方。
图19示出发热元件的边缘与可动件的转动中心之间的距离和可动件的位移之间的关系。图20为从侧面看的截面图，它示出发热元件2和可动件31之间的位置关系。热量发生元件2的尺寸为40×105μm。应理解位移量随着发热元件2和可动件31的转动中心33之间的距离l增加而增加。因此，需要在取决于所需油墨喷射量，流道结构，发热元件结构等的最佳位移量的基础上确定可动件的转动中心的位置。
当可动件的转动中心位于发热元件的有效气泡发生区域正上方时，除了由于可动件的位移产生的应力外，气泡发生压力直接作用于转动中心，因此，可动件的耐久性下降。本发明人的试验已经揭示出当转动中心位于有效气泡发生区域的正上方时，可运动壁在应用1×106个脉冲后将损坏，也就是说，耐久性降低。因此，通过将可动件的转动中心设置于热量发生元件的有效气泡发生区域的正上方位置的外侧，实际上可使用具有耐久性不高的结构和/或材料的可动件。另一方面，即使转动中心设置于热量发生元件的有效气泡发生区域的正上方，如果适当地选择结构和/或材料，实践上也是可以使用的。这样，就能提供一种具有高喷射能量使用效率和高的耐久性的液体喷射头。
(元件基底)下面描述设有用于加热液体的发热元件的元件基底的结构。
图21为根据本发明的一个实施例的液体喷射头的纵截面图。
在元件基底1上安装一槽形件50该槽形件50具有多个第二液体流道16，多个隔壁30，多个第一液体流道14和多个用于构成第一液体流道的槽。
如图12所示，元件基底1在一用于绝热和蓄热的氧化硅或氮化硅薄膜106上具有铝等制成的形成接线电极(厚度为0.2-1.0μm)和由硼化铪(HfB2)，氮化钽(TaN)，铝化钽(TaAl)等制成构成发热元件的成形电阻层105(厚度为0.01-0.2μm)，而薄膜又位于硅等的基底107上。通过两个接线电极104给电阻层105施加压力，以使电流流过电阻层而产生热量。在接线电极之间，在电阻层上设置一由氧化硅，氮化硅等制成，厚度为0.1-2.0μm的保护层，此外，其上形成一由钽等制成的抗气蚀层(厚度为0.1-0.6μm)以保护电阻层105不与例如油墨的各种液体接触。
气泡发生和破裂时产生的压力和冲击波是如此之大，使得相对较脆的氧化薄膜的耐久性受到破坏，因此，使用例如钽(Ta)等的金属材料用作抗气蚀层。
根据液体，液体流道结构和电阻材料的结合可省略保护层，图5(b)示出一个这种例子。不需要保护层的电阻层的材料包括，例如，铱-钽-铝合金等。因而，前述实施例中的发热元件的结构只包括电阻层(热量发生部分)或可包括用于保护电阻层的保护层)。
在本实施例中，发热元件具有一热量发生部分，热量发生部分具有响应电信号产生热量的电阻层，但并不限于此，而可为任何方式，只要在产生气泡的液体中能够产生足以喷射液体的气泡。例如，热量发生部分可为光热变换器形式，它在接受例如激光的光线时产生热量，或为在接受高频波时产生热量的装置。
除了构成热量发生部分的电阻层105和由用于供应电信号到电阻层的接线电极104构成的电热变换器外，在元件基底1上也可整体内设用于有选择地驱动电热变换器元件的例如三极管，二极管，锁存器，移位寄存器等的功能元件。
为了通过驱动上述元件基底1上的电热变换器的热量发生部分而喷射液体，通过接线电极104向电阻层105输送如图22中所示的矩形脉冲，以在接线电极之间的电阻层105中引起瞬态热量发生。在上述实施例的喷射头的情况下，施加的能量具有电压24V，脉冲宽度7μsec，电流150mA以及频率6kHz，以驱动发热元件，由此通过前述方法由喷射出口喷出液体油墨。然而，驱动信号条件并不限于此，而可为任何条件，只要产生气泡的液体能适当地产生气泡。
(具有两流道结构的喷射头结构)下面对一种液体喷射头的结构进行描述，其中不同的液体分开容纳在第一和第二液体腔中，并且部件的数量减少而使制造成本降低。
图23为这种液体喷射头的示意图。其中用与前述实施例中相同的标号表示具有相应功能的元件，为了简化起见，省略对它们的描述。
在该实施例中，一槽形件50具有一带喷射出口18的孔板51，多个用于构成多个第一液体流道14的槽和一用于构成用于向多个液体流道14供应液体(喷射液体)的第一公共液体腔15的槽。一隔壁30安装在形成有多个第一液体流道14的槽形件50的底部。这种槽形件50具有从上部位置延伸到第一公共液体腔15的第一液体供应通道20。槽形件50还具有从上部位置通过隔壁30延伸到第二公共液体腔17的第二液体供应通道21。
如图23中箭头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供应到第一液体流道14，而第二液体(产生气泡的液体)通过第二液体供应通道21和第二公共液体腔1 7供应到第一液体流道16，如图23中箭头D所示。
在该例子中，第二液体供应通道21与第一液体供应通道20平行延伸，但并不限于此，而可为任何形式，只要液体通过第一公共液体腔15外侧的隔壁30供至第二公共液体腔17。
第二液体供应通道21的直径应考虑第二液体供应量而决定。第二液体供应通道21的结构并不限于圆形，而可为矩形或其它形状。
第二公共液体腔17可由隔壁30分隔槽形件而形成。至于形成方法，如图24中(为一分解透视图)所示，由干膜形成一公共液体腔框架和一第二液体通道壁，其上固定有隔壁的槽形件50和元件基底粘接而结合在一起，从而形成第二公共液体腔17和第二液体流道16。
在该例子中，元件基底1这样构成，提供一由例如铝的金属制成的支承件70，它带有多个用作发热元件的电热变换元件，用于产生热量而通过薄膜沸腾从产生气泡的液体中形成气泡。
在元件基底1上方设置有多个构成由第二液体通道壁形成的液体流道16的槽，用于构成第二公共液体腔(公共产生气泡的液体腔)17的槽，第二公共液体腔与用于将产生气泡的液体供应至产生气泡的液体通道的多个产生气泡的液体流道成流体连通，以及具有可运动壁31的分隔壁30。
标号50表示一槽形件。槽形件设有用于由在其上安装隔壁30而构成喷射液体流道(第一液体流道)14，一用于构成用于将喷射液体供应至喷射液体流道的第一公共液体腔(公共喷射液体腔)的槽，用于将喷射液体供应至第一公共液体腔的第一供液通道(喷射液体供应通道)20，以及用于产生气泡的液体供应至第二公共液体腔的第二供液通道(气泡发生液体供应通道)21。第二供液通道21与一液体连通道相连，而液体连通道与第二公共液体腔17流体连通，并穿过设置于第一公共液体腔15外侧的隔壁30。由于设置了流体连通道，可将产生气泡的液体供至第二公共液体腔15而不会与喷射液体混合。
元件基底1，隔壁30，槽形顶板50之间的位置关系使得可动件31相应于元件基底1上的发热元件而设置，并且喷射液体流道14设置成相应于可动件31。在该例子中，为槽形件设置了一个第二供液通道，但根据供应量也可设置多个第二供液通道。喷射液体供应通道20和产生气泡的液体供应通道21的流道的横截面积可与供应量成比例地确定。通过使流道的横截面最优化，构成槽形件50的部件等可减小。
如前所述，根据本实施例，可为用于将第二液体供应至第二液体流道的第二供液通道和用于将第一液体供应至第一液体流道的第一供液通道提供一个单独的槽形顶板，因而可减少部件的数量，因此，可减少制造步骤并降低制造成本。
此外，通过穿过用于隔离第一液体和第二液体的隔壁的第二液体流道，可进行第二液体向与第二液体流道流体连通的第二公共液体腔的供应，因此，一个粘接步骤就足以将隔壁，槽形件和发热元件基底粘接在一起，从而使制造容易，并且提高了粘接精度。
由于第二液体供应至穿过隔壁的第二液体公共液体腔，因而可确保第二液体供应至第二液体流道，因此，供应量充分，从而可实现稳定喷射。
(喷射液体和产生气泡的液体)如上面实施例中所述，根据本发明，通过具有上述可动件的结构，可以比通常的液体喷射头高的喷射力或喷射效率喷射液体。当产生气泡的液体和喷射液体为同一种液体时，液体可能不会变坏，并且可减小由于加热而在发热元件上的沉淀。因此，通过重复气化和浓缩，可进行可逆的状态变化。因此，如果液体不会损坏液体流道，可动件或隔壁等，则可使用各种液体。
在这些液体中，可使用具有用于通常的气泡喷射装置中的成分的液体作为记录液体。
当本发明的两流道结构使用不同的喷射液体和产生气泡的液体时，可使用具有上述性质的产生气泡的液体，更具体地说，其例子包括甲醇，乙醇，n-丙醇，异丙醇，n-n-己醇，n-庚醇，n-辛醇，甲苯，二甲苯，二氯甲烷，三氯乙烯，氟利昂TF，氟利昂BF，乙醚，二氧杂环己烷，环己烷，乙酸甲酯，乙酸乙酯，丙酮，丁酮，水等，和它们的混合物。
至于喷射液体，可使用各种液体，而不用考虑其气泡发生性质或热性质的程度。在现有技术中由于低的气泡发生性质和/或由于加热而易改变性质而未被使用的液体也是可以使用的。
然而，需要喷射液体通过自身或通过与产生气泡的液体反应而不会妨碍喷射，气泡发生或可动件的操作等。
至于记录液体，可使用高黏度油墨等。至于另一种喷射液体，可使用具有易于变坏性质的药剂和香水。具有下列成分的油墨用作记录液体，可同时用于喷射液体和产生气泡的液体，并进行记录操作。由于油墨的喷射速度提高，液滴的喷射精度提高，因此，可记录高质量的图像。
黏度为2cp的染料油墨
(C.I.食品黑2)染料 3wt.％二甘醇 10wt.％硫二甘醇 5wt.％乙醇 5wt.％水 77wt.％也可用下面的用于产生气泡的液体和喷射液体的液体组合来进行记录操作。其结果，可适当地喷射在前面用于喷射的黏度为十几cps的液体，甚至可适当地喷射150cps的液体，以提供高的图像质量。
产生气泡的液体1乙醇 40wt.％水 60wt.％产生气泡的液体2水 100wt.％产生气泡的液体3异丙基醇 10wt.％水 90wt.％喷射液体1(约15cp的颜料油墨)碳黑 5wt.％苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸乙酯共聚物树脂材料 1wt.％分散材料(氧化物140，平均分子重量)单乙醇胺 0.25wt.％
甘油 69wt.％硫二甘醇 5wt.％乙醇 3wt.％水 16.75wt.％喷射液体2(55cp)聚乙二醇200100wt.％喷射液体3(150cp)聚乙二醇600100wt.％当喷射不易喷射的液体时，喷射速度较低，因此，在记录纸上喷射方向扩大，其结果导致差的喷射精度。此外，由于喷射的不稳定性而发生喷射量的变化，因而不能记录高质量的图像。然而，根据本实施例，使用产生气泡的液体允许气泡的充分和稳定发生，因而，可提高液滴的喷射精度和油墨喷射量的稳定性，从而大大地提高记录的图像的质量。
(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。
在图3所示的液体喷射头的情况下，在元件基底1上形成一用于安装可动件31的底座34，可动件31粘接或焊接在底座34上。然后，在元件基底上安装一具有多个用于构成液体流道10的槽，喷射出口18和一个用于构成公共液体腔13的槽的槽形件，使槽和可动件相互对齐。
下面描述图11和24所示的具有两流道结构的液体喷射头的制造步骤。
通常，用于第二液体流道16的壁形成在元件基底上，在其上安装隔壁30，然后进一步安装一具有用于构成第一液体流道14的槽的槽形件50。或者，形成用于第二液体流道16的壁，并在其上安装一具有隔壁30的槽形件。
下面描述用于第二液体流道的制造方法。
图25(a)-25(e)用于说明用于制造根据本发明的第一制造实施例的喷射头的制造方法的示意截面图。
在该实施例中，如图25(a)所示，使用半导体制造中的制造装置在元件基底(硅片)1上形成用于具有由硼化铪，氮化钽等制成发热元件2的电热变换器的元件，然后，为了提高与光敏树脂材料的粘合性或接触性，对元件基底表面进行清洁。为了进一步提高粘合性或接触性，用紫外线辐射臭氧等对元件基底表面进行处理，然后把包括例如由乙醇稀释到1-8重量百分比的硅烷粘接剂的液体(A189，可从NIPPON UNICA获得)通过旋转涂敷在改善的表面上。
接下来，清洁表面，如图25(b)所示，在具有如此改善的表面的基底上层压紫外线辐射光敏树脂膜(由东京Ohka Kogyo有限公司提供的干膜Ordyl SY-318)DF。
然后，如图25(c)所示，在干膜DF上放置一光掩膜MP，并且干膜DF的留作第二流道壁的部分由通过光掩膜PM的紫外线辐射照射。使用可从佳能公司获得的MPA-600进行曝光处理，曝光量为约600mJ/cm2。
然后，如图25(d)所示，由显影液对干膜DF进行显影，显影液为二甲苯和乙二醇二丁醚乙酸的混合液(可从东京Ohka Kogyo有限公司获得的BMRC-3)，以分解未曝光部分，而将曝光和固化部分留下作为第二液体流道16的壁。此外，残留在元件基底1的表面上的残余物由氧等离子灰化装置(由Alcan-Tech公司提供的MAS-800)用约90秒钟的时间除去，并将其在150℃下曝露于剂量为100mJ/cm2的紫外线辐射中两小时，以使曝光部分完全固化。
用这种方法可在由硅基底切下的多个加热板(元件基底)上以高精度形成第二液体流道。硅基底分别由具有厚度为0.05mm的钻石刀片的切割机(由Tokyo Seimitsu提供的AWD-4000)切割成加热板1。各加热板1由粘接材料(由Toray提供的SE4400)固定在铝基板70上，(图24)。然后，通过直径为0.05mm的铝线(未示出)将事先连接到铝基板70上的打印板71与加热板1连接起来。
如图25(e)所示，槽形件50的连接件和隔壁30位于和连接到加热板1上。更具体地说，具有隔壁30和加热板1的槽形件由限制弹簧定位，接合和固定。然后，将油墨和产生气泡的液体供应件80固定在油墨上。然后，将铝线，槽形件50，加热板1，和油墨和产生气泡的液体供应件80由硅酮密封剂(TSE399，可从Toshiba silicone获得)密封。
通过用上述制造方法形成第二液体流道，可提供相对于加热板的加热器没有位置偏差的精确的流道。通过在前面的步骤将槽形件50和隔壁30相连，可提高第一液体流道14和可动件31之间的位置精度。
通过高精度的制造技术，可实现喷射稳定性并提高打印质量。由于它们均形成在一薄片上，因而可以低成本大批量生产。
在该实施例中，使用一种紫外线辐射固化型干膜用于形成第二液体流道。但是，可层压一具有与特别是248nm邻接的吸收带的树脂材料(紫外线范围外侧)，使其固化，并由激光直接将这种将作为第二液体流道的部分除去。
图26(a)-(d)为示出根据本发明的第二个实施例的液体喷射头的制造方法的示意截面图。
在该实施例中，如图26(a)所示，一厚度为15μm的保护膜101在SUS基底100上形成为第二液体流道的形状。
然后，如图26(b)所示，该SUS基底100由电镀涂上厚度为15μm的镍层102。所使用的电镀溶液包括镍氨基磺酸镍，应力减小材料(零欧姆，可从世界金属公司获得)，硼酸，防蚀坑材料(NP-APS，可从世界金属公司获得)和氯化镍。至于电解沉淀的电场，在阳极侧连接一电极，而已形成的SUS基底100连接到阴极，电解夜的温度为50℃，而电流为5A/cm2。
然后，如图26(c)所示，对已进行电镀的SUS基底100进行超音波振动，以从SUS基底100上除去镍层102部分而提供第二液体流道。
另一方面，使用用于半导体制造中的制造装置在一硅片上形成具有电热变换元件的加热板。用与前述实施例相似的切割装置将薄片切割成加热板。加热板1安装到已安装有一打印板104的铝基板70上，而打印板和铝线(未示出)相连而形成电线。在这种加热板1上固定由前述方法形成的第二液体流道，如图26(d)所示。对于这种固定，和第一实施例中一样，由于固定是由一带有在其后的步骤中固定有隔壁的限制弹簧进行，如果在连接顶板时不发生位置偏移，则不会如此牢固。
在该实施例中，为了定位和固定，使用了一种紫外线辐射固化型粘接材料(Amicon UV-300，可从GRACE JAPAN获得)，和一种操作曝光量对于约3秒钟为100mj/cm2的紫外线辐射伸出装置，以完成固定。
根据该实施例的制造方法，可以没有相对于发热元件的位置偏移而提供第二液体流道，并且由于流道壁为镍制成的，它可耐碱性液体的性质，从而可靠性较高。
图26(a)-(d)为示出根据本发明的第三个实施例的液体喷射头的制造方法的示意截面图。
在该实施例中，如图26(a)所示，在厚度为15μm并具有对齐的孔或标记100a的基底100的两侧设置保护层31。所使用的保护层为从Tokyo Ohka Kogyo Co.，Ltd获得的PMERP-AR900)。
然后，如图(b)中所示，对准元件基底100的对齐的孔100a进行曝光操作，使用一种曝光装置(从佳能公司获得的MPA-600)除去将成为第二液体流道的保护层部分。曝光量为800mj/cm2。
接下来，如图(c)中所示，将两侧具有成形保护层103的SUS基底100浸入腐蚀液体(氯化铁或氯化亚铜水溶液)以腐蚀通过保护层103曝光的部分，并除去保护层。
然后，如图(d)中所示，和前述实施例的制造方法相似，已经受腐蚀的SUS基底100定位并固定在加热板1上，从而组装具有第二液体流道4的液体喷射头。
根据该实施例的制造方法，可使第二液体流道4相对于加热器没有位置偏移，并且由于流道为SUS，其耐酸性和碱性液体的性质较高，从而可提供高稳定性的液体喷射头。
如前所述，根据该实施例的制造方法，通过在现有步骤中将第二液体流道壁安装在元件基底上，电热变换器和第二液体流道相互以高精度对齐。由于在切割前在基底上同时形成许多第二液体流道，因而可以低成本大批量生产。
通过该实施例的制造方法提供的液体喷射头具有这样的优点，即第二液体流道和热量发生元件以高精度对齐，因此，可以高效率接受气泡发生压力，从而喷射效率非常高。
(液体喷射头盒)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盒。
图28为包括上述液体喷射头的一种液体喷射头盒的分解示意图，该液体喷射头盒通常包括一液体喷射头部分200和一液体容器80。
液体喷射头部分200包括一安装基底1，一隔壁30，一槽形件50，一限制弹簧70，一液体供应件90和支承件70。元件基底1设有多个用于向产生气泡的液体供应热量的热量发生电阻，如上所述。在元件基底1和具有可动件的隔壁30之间形成一产生气泡的液体通道。通过隔壁30和槽形顶板50相连，形成一与喷射液体流体连通的喷射流道(未示出)。
限制弹簧70用来将槽形件50压向元件基底1，并能有效地使元件基底1，隔壁30，槽形件50和支承件70适当地形成为一个整体，如后面将要描述的。
支承件70用于支承一元件基底1等，其上具有一与元件基底1相连用于输送电信号的线路板71，和用于当该盒安装在设备上时在装置侧之间传递电信号的接触垫72。
液体容器90中分别盛有用于输送给液体喷射头的例如油墨的喷射液体和用于气泡发生的产生气泡的液体。液体容器90的外侧设有用于安装一用于连接液体喷射头和液体容器的连接件的定位部分94，和用于固定连接部分的固定轴95。喷射液体通过连接件的连接通道81从液体容器的喷射液体供应通道供应至液体供应件80的喷射液体供应通道81，并喷射液体供应通道83和供应端21供应至一第一公共液体腔。相似地，产生气泡的液体通过连接件的供液通道从液体容器的供液通道93供应至液体供应件80的产生气泡的液体的供应通道82，并通过该件的产生气泡的液体供应通道84，71，22供应至第二液体腔。
在这种液体喷射头盒中，即使产生气泡的液体和喷射液体为不同的液体，也可以良好的秩序供应液体。当产生气泡的液体和喷射液体为相同的液体时，则不需要将产生气泡的液体和喷射液体的供应通道分开。
在液体用完后，可向液体容器供应各种液体。为方便这种供应，需在液体容器上设置一液体注射口。液体喷射头和液体容器可为一个整体，或为可分开的。
(液体喷射装置)图29为一种与上述液体喷射头一起使用的液体喷射装置的示意图。在该实施例中，喷射液体为油墨，而设备为油墨喷射记录设备。液体喷射装置包括一支架HC，其上可安装一包括相互可拆卸地连接的液体容器部分90和液体喷射头部分200的喷射头。支架HC沿由记录材料输送装置输送的例如记录纸的记录材料的宽度方向往复运动。
当从图中未示出的驱动信号供应装置给液体喷射装置供给一驱动信号时，记录液体响应该信号从液体喷射头喷射至记录材料。
该实施例的液体喷射装置包括一电机111，用作驱动记录材料输送装置和支架的驱动源；齿轮112，113，用于从驱动源将动力传送至支架；以及支架轴115等等。通过记录装置和使用上述记录装置的液体喷射方法，可将液体喷射到各种记录材料上而提供良好的打印。
图30为用于描述一种采用了根据本发明的液体喷射方法和液体喷射头的喷墨记录设备的通常的工作过程的方框图。
记录装置从一主计算机300接受控制信号形式的打印数据。打印数据临时储存在打印设备的输入界面301中，同时，转换成可处理的数据并输入CPU302，它用作供给一喷射头驱动信号的装置。通过在储存在一ROM303中的控制程序之后使用例如RAMs等的周边单元对信号进行处理，CPU将上述输入CPU中的数据处理成可打印的数据(图像数据)。
此外，为了在记录纸上一个适当的点上记录下图像，CPU302产生驱动数据，以驱动驱动电机而使记录纸和记录头与图像数据同步运动。图像数据和驱动电机数据分别通过一记录头驱动器307和一电机驱动器305而传递至一记录头200和一驱动电机306，它们被以适当的定时控制以形成一图像。
至于其上可粘上例如油墨等液体并可用于例如上述这样一种记录设备的记录媒介包括各种纸张；OHP纸；用于形成小型光盘的塑料，装饰板等；织物；例如铝，铜等的金属；例如牛皮，猪皮，人造皮革等的皮革材料；例如实心木头，胶合板等的木材；竹材；例如瓷砖的陶瓷材料；以及例如海绵具有三维结构的材料。
上述记录设备包括用于各种纸张或OHP的打印设备，用于例如用于形成小型光盘等的塑料的记录设备，用于金属板等的记录设备，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，用于例如海绵等的三维记录媒介的记录设备，用于在织物上记录图像的纺织物打印设备，以及其它类似设备。
至于用于这些液体喷射设备中的液体，任何液体都可以，只要能与所使用的记录媒介和记录条件相配合。
(记录系统)下面描述一种喷墨记录设备的例子，它使用根据本发明的液体喷射头作为记录头而将图像记录在记录媒介上。
图31为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透视图，示出其基本结构。在该实施例中的液体喷射头为全线型喷射头，它包括以360dpi的密度排成一排的许多喷射孔，从而覆盖记录媒介150的整个记录范围。它包括相应于四种颜色(黄，深红，深兰和黑)的四个记录头。该四个记录头相互平行并一预定间距而由一支架1202固定支承。
这些记录头响应来自记录头驱动器307的信号而被驱动，该记录头驱动器构成用于向个记录头输送驱动信号的装置。
四种颜色的油墨(黄，深红，深兰和黑)中的各种从油墨容器204a，204b，204c或204d而输送到相应的记录头。标号204e为产生气泡的液体容器，产生气泡的液体从该容器输送到个记录头。
在各记录头下设置一记录头盖203a，203b，203c或203d，它包含一由海绵等构成的油墨吸收件。它们覆盖相应的记录头的喷射孔，保护记录头，并且也用于在非记录阶段保持记录头的性能。
标号206表示一输送带，它构成输送例如前述实施例中所述的各种记录媒介的装置。输送带206通过各种辊而按预定的路径传送，并由与电机驱动器305相连的驱动辊而驱动。
该实施例中的喷墨记录系统包括沿记录媒介输送路径分别设置于喷墨记录设备的上游和下游的一打印前处理设备251和打印后处理设备252。这些处理设备251和252分别以各种的方式在记录之前或之后对记录媒介进行处理。
打印前处理和打印后处理根据记录媒介或油墨的类型而改变。例如，当记录媒介由金属材料，塑料，陶瓷材料等构成时，则记录媒介在打印前曝露于紫外线和臭氧而激活其表面。
在例如塑性树脂材料之类的趋于获取电荷的记录材料中，由于静电灰尘趋于沉积在表面上，而灰尘将妨碍所需的记录。在这种情况下，使用电离器除去记录材料表面的静电荷，从而从记录材料上除去灰尘。当用一纺织物作为记录材料时，从防止羽化和提高固定性的立足点出发，可进行预处理，其中在织物上应用碱性物质，水溶性物质，复合聚合物，水溶性金属盐，尿素，或硫脲。预处理并不限于这种，而可为使记录材料具有适当温度的一种。
另一方面，后处理则是对已接受油墨的记录材料进行热处理，紫外线辐射，以提高油墨的稳固性，或进行清洁以除去用于预处理并由于没有反应而残留下的处理材料。
在该实施例中，记录头为全线型记录头，但本发明当然可应用于记录头可沿记录材料的一定宽度运动的各种类型的记录头。
记录头套件下面描述一种包括根据本发明的液体喷射头的记录头套件。图32为这种记录头套件的示意图。该记录头套件为记录头套件包501的形式，并包括一根据本发明的记录头510，它包括一用于喷射油墨的油墨喷射部分；一油墨容器520，即与记录头可分或不可分的液体容器；以及一油墨充填装置530，其中装盛着用于充入油墨容器520中的油墨。
在油墨容器520中的油墨完全用完之后，将油墨充填装置的尖端530(具有皮下注射针等的形式)插入油墨容器的一气孔521中，由于油墨容器和记录头或通过油墨容器壁钻的孔之间的连接，油墨充填装置中的油墨通过其尖端531而充入油墨容器中。
当液体喷射头，油墨容器，油墨充填装置等以装在套件包中的形式提供时，可如上所述容易地将油墨充入油墨用完了的油墨容器中，因而可很快地重新开始记录。
在该实施例中，记录头套件包含油墨充填装置。然而，记录头并非必须包含油墨充填装置，记录头套件可包含可更换型的充满油墨的油墨容器和记录头。
尽管图32中示出只用油墨充填装置来将打印油墨充入油墨容器，记录头套件除了打印油墨充填装置外，也可包含用于将产生气泡的液体充入气泡发生容器中的装置。
尽管上面参照实施例对本发明进行了描述，但本发明并不限于上述细节，而可包括在本发明的目的或所附权利要求书的范围内的各种修改或变更。
权利要求
1.一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射方法，包括制备一个喷射头，它包括一用于喷射液体的喷射出口，一用于在液体中产生气泡的气泡发生区域，一面向所述气泡发生区域设置并可一第一位置和一比第一位置离所述气泡发生区域更远的第二位置之间移动的可动件；和通过在所述气泡发生部分中的气泡的发生而产生的压力而使所述可动件从所述第一位置移动到所述第二位置，以允许气泡在靠近喷射出口的下游侧比上游侧膨胀更多。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，气泡膨胀超出第一位置，并使可动件移动到第二位置。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过可动件的移动，气泡的下游部分朝向可移动件的下游生长。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述可动件在转动中心的下游位置具有一自由端，所述自由端在所述可动件的偏转下移动，而转动中心固定不动。
5.一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射方法，包括从发热元件的上游沿发热元件供应液体，而发热元件沿一流道设置；和将有发热元件产生的热量施加到这样供应的液体以产生一气泡，从而在气泡产生的压力的作用下使具有邻近喷射出口侧的自由端的可动件的自由端移动，所述可动件面向所述发热元件设置。
6.一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射方法，包括制备一喷射头，它包括一与液体喷射出口流体连通的第一液体流道，一具有气泡发生区域的第二液体流道，以及一可动件，它设置于所述第一液体流道和所述气泡发生区域之间并具有邻近喷射出口侧的自由端；和在所述气泡发生区域中产生一气泡，以在由所述气泡产生的压力的作用下使可动件的自由端移入所述第一液体流道，从而在所述可动件的移动下朝向所述第一液体流道的喷射出口引导压力而喷射液体。
7.根据权利要求1或6的方法，其特征在于，用于产生气泡的发热元件面向可动件而设置，并且所述气泡发生区域形成在可动件和发热元件之间。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，气泡的下游部分由位于面向可动件的热量发生元件中心的区域的下游部分产生。
9.根据权利要求5或6的方法，其特征在于，所述自由端相对于液体的流动方向设置于发热元件的中心区域的下游。
10.根据权利要求7的方法，其特征在于，所述自由端相对于液体的流动方向设置于发热元件的中心区域的下游。
11.根据权利要求6的方法，其特征在于，所产生的气泡的一部分随着可动件的移动而膨胀进入第一液体流道。
12.根据权利要求1或5的方法，其特征在于，气泡与可动件的接触状态发生在可动件的运动过程中。
13.根据权利要求5的方法，其特征在于，气泡是由将由发热元件产生的热量传递给液体而引起的薄膜沸腾所产生的。
14.根据权利要求7的方法，其特征在于，气泡是由将由发热元件产生的热量传递给液体而引起的薄膜沸腾所产生的。
15.根据权利要求5的方法，其特征在于，液体沿一基本上平的或光滑弯曲的内壁供应到发热元件。
16.根据权利要求7的方法，其特征在于，液体沿一基本上平的或光滑弯曲的内壁供应到发热元件。
17.根据权利要求6的方法，其特征在于，供应至第一液体流道和第二液体流道的液体相同。
18.根据权利要求6的方法，其特征在于，供应至第一液体流道和第二液体流道的液体不同。
19.根据权利要求6的方法，其特征在于，供应到第一液体流道的液体和供应到第二液体流道的液体相比至少具有较低的黏度，较高的气泡形成性和较高的热稳定性中的一种。
20.一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射头，包括一用于喷射液体的喷射出口；一用于在液体中产生气泡的气泡发生区域；一面向所述气泡发生区域设置的可动件，它可在一第一位置和一比第一位置离所述气泡发生区域更远的第二位置之间移动；其中所述可动件在气泡的发生所产生的压力作用下从所述第一位置移动到所述第二位置，以允许气泡在靠近喷射出口的下游侧比上游侧膨胀更多。
21.根据权利要求20的喷射头，其特征在于，一用于产生气泡的发热元件面向可移动件而设置，并且所述气泡发生区域形成在所述可动件和所述发热元件之间。
22.根据权利要求20的喷射头，其特征在于，在可动件的运动下，气泡的下游部分朝向可动件的下游生长。
23.根据权利要求20的喷射头，其特征在于，所述可动件具有一转动中心和一位于所述转动中心的下游位置的自由端。
24.根据权利要求21的喷射头，其特征在于，所述可动件具有一转动中心和一位于所述转动中心的下游位置的自由端。
25.根据权利要求23的喷射头，其特征在于，所述自由端朝向所述发热元件设置并位于气泡中心的下游。
26.根据权利要求20的喷射头，其特征在于，所述液体流道具有用于沿发热元件从其上游将液体供应到所述发热元件的供应通道。
27.根据权利要求20的喷射头，其特征在于，液体沿一基本上平的或光滑弯曲的内壁供应到发热元件。
28.根据权利要求25的喷射头，其特征在于，所述液体流道具有用于沿发热元件从其上游将液体供应到所述发热元件的供应通道。
29.根据权利要求28的喷射头，其特征在于，所述液体流道具有一基本上平的或光滑的弯曲内壁，并且液体沿该内壁供应到所述发热元件。
30根据权利要求20的喷射头，其特征在于，还包括一用于沿一靠近所述发热元件的表面将液体从发热元件的上游供应到所述发热元件的液体流道。
31.根据权利要求25的喷射头，其特征在于，还包括一用于沿面向所述发热元件的所述可动件的一侧将液体从发热元件的上游供应到所述发热元件的液体流道。
32.一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射头，包括一用于喷射液体的喷射出口；一用于通过将热量供给所述液体而在液体中产生气泡的发热元件；一具有用于将液体从所述发热元件的上游供应到所述发热元件的供应通道的液体流道；和一可动件，面向所述发热元件设置并具有一邻近所述喷射出口的自由端，所述可移动件的自由端在气泡的发生所产生的压力作用下移动而将压力引导向所述喷射出口。
33.一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射头，包括一用于喷射液体的喷射出口；一用于通过将热量供给所述液体而在液体中产生气泡的发热元件；一具有用于将液体从所述发热元件的上游供应到所述发热元件的供应通道的液体流道；一可动件，面向所述发热元件设置并具有一邻近所述喷射出口的自由端，所述可移动件的自由端在气泡的发生所产生的压力作用下移动而将压力引导向所述喷射出口；和一用于沿所述可动件的更靠近所述发热元件的这侧将液体从发热元件的上游供应到所述所述发热元件的液体通道。
34.根据权利要求32的喷射头，其特征在于，所述液体流道具有一基本上平的或光滑的弯曲内壁，并且液体沿该内壁供应到所述发热元件。
35.一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射头，包括一与一喷射出口流体连通的第一液体流道；一第二液体流道，具有用于通过给液体供给热量而在液体中产生气泡的气泡发生区域；一可动件，设置于所述第一液体流道和所述气泡发生区域之间，并具有一邻近喷射出口的自由端，其中可动件的自由端在由气泡产生的压力作用下移动到所述第一液体流道中，从而通过所述可动件的移动将所述压力引导向喷射出口而喷射液体。
36.根据权利要求35的喷射头，其特征在于，一用于产生气泡的发热元件面向可移动件而设置，并且所述气泡发生区域形成在所述可动件和所述发热元件之间。
37.根据权利要求36的喷射头，其特征在于，所述第二液体流道具有一基本上平的或光滑的弯曲内壁，并且液体沿该内壁供应到所述发热元件。
38.根据权利要求36的喷射头，其特征在于，所述自由端相对于液体的流动方向设置在所述发热元件的区域的中心的下游。
39.根据权利要求20，32，33或36的喷射头，其特征在于，所述可动件为板状。
40.根据权利要求39的喷射头，其特征在于，所述发热元件的所有有效的气泡发生区域均面向所述可动件。
41.根据权利要求39的喷射头，其特征在于，所述发热元件的所有表面均面向所述可动件。
42.根据权利要求39或41的喷射头，其特征在于，所述可动件的总面积大于所述热量发生元件的总面积。
43.根据权利要求39的喷射头，其特征在于，所述可动件的一转动中心位于一在所述热量发生元件正上方的部分之外的位置。
44.根据权利要求39的喷射头，其特征在于，所述可动件的自由端具有一沿基本上垂直于具有所述发热元件的液体流道的方向延伸的部分。
45.根据权利要求39的喷射头，其特征在于，所述可动件的所述自由端设置于一个比所述发热元件更靠近所述喷射出口的位置。
46.根据权利要求39的喷射头，其特征在于，所述可动件是所述第一流道和所述第二流道之间的隔壁的一部分。
47.根据权利要求46的喷射头，其特征在于，所述隔壁为金属，树脂材料或陶瓷材料制成的。
48.根据权利要求35的喷射头，其特征在于，还包括用于将第一液体供应到多个这种第一液体流道的第一公共液体腔，和用于将第二液体供应到多个这种第二液体流道的第二公共液体腔。
49.一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射头，包括一槽形件，整体地具有多个用于喷射液体的喷射出口，多个用于形成与所述喷射出口直接流体连通的多个第一液体流道的槽，以及一个用于形成用于将液体供应到所述第一液体流道的第一公共液体腔的凹槽；一元件基底，具有多个用于通过将热量供给液体而在液体中产生气泡的发热元件；以及；一隔壁，设置于所述槽形件和所述元件基底之间，并形成相应于所述发热元件的第二液体流道的壁的一部分，并且一可动件在由气泡发生的压力的作用下可运动进入所述第一液体流道中，所述可动件面向所述发热元件。
50.根据权利要求49的喷射头，其特征在于，所述槽形件具有用于将液体供应到所述第一公共液体腔的第一引导通道，和用于将液体供应到第二公共液体腔的第二引导通道。
51.根据权利要求50的喷射头，其特征在于，所述第二引导通道穿过所述隔壁，以将液体供应到所述第二公共液体腔。
52.根据权利要求35或49的喷射头，其特征在于，供入第一液体流道的液体和供入第二液体流道的液体是相同的。
53.根据权利要求35或49的喷射头，其特征在于，供入第一液体流道的液体和供入第二液体流道的液体是不同的。
54.根据权利要求20，32，33，36或49的喷射头，其特征在于，所述发热元件包括一具有用于在供给电能时发生热量的热量发生电阻的电热变换器。
55.根据权利要求54的喷射头，其特征在于，在所述元件基底上有用于向所述电热变换器传递电信号的电线，和一用于有选择地将电信号供给所述电热变换器的功能元件。
56.根据权利要求49的喷射头，其特征在于，所述第二液体流道在设置所述发热元件的部分为腔形。
57.根据权利要求49的喷射头，其特征在于，所述第二流道在所述发热元件上游具有一喉部。
58.根据权利要求33的喷射头，其特征在于，所述发热元件的一表面和所述可动件之间的距离不大于30μm。
59.根据权利要求33的喷射头，其特征在于，通过所述喷射出口喷射出的液体为油墨。
60.一种液体喷射记录方法，其中记录液体由气泡的发生而喷射以进行记录，包括制备一个喷射头，它包括一用于喷射液体的喷射出口，一用于在液体中产生气泡的气泡发生区域，一面向所述气泡发生区域设置并可一第一位置和一比第一位置离所述气泡发生区域更远的第二位置之间移动的可动件；和其中所述可动件在气泡产生的压力的作用下而从所述第一位置移动到所述第二位置，以允许气泡在靠近喷射出口的下游侧比上游侧膨胀更多，从而喷射记录液体。
61.一种液体喷射记录方法，其中记录液体由气泡的发生而喷射以进行记录，包括从发热元件的上游沿发热元件供应液体，而发热元件沿一流道设置；和将有发热元件产生的热量施加到这样供应的液体以产生一气泡，从而在气泡产生的压力的作用下使具有邻近喷射出口侧的自由端的可动件的自由端移动，从而喷射液体到记录材料上，所述可动件面向所述发热元件设置。
62.一种液体喷射记录方法，其中记录液体由气泡的发生而喷射以进行记录，包括制备一喷射头，它包括一与液体喷射出口流体连通的第一液体流道，一具有气泡发生区域的第二液体流道，以及一可动件，它设置于所述第一液体流道和所述气泡发生区域之间并具有邻近喷射出口侧的自由端；和在所述气泡发生区域中产生一气泡，以在由所述气泡产生的压力的作用下使可动件的自由端移入所述第一液体流道，从而在所述可动件的移动下朝向所述第一液体流道的喷射出口引导压力而喷射记录材料。
63.一种喷射头盒，包括一种如权利要求20，32，33，35或49所述的液体喷射头；和一用于装盛用于供应到液体喷射头的液体的液体容器。
64.根据权利要求63所述的喷射头盒，其特征在于，所述液体喷射头和所述液体容器相互可分。
65.根据权利要求63所述的喷射头盒，其特征在于，所述液体容器充有液体。
66.一种喷射头盒，包括一由权利要求35或49限定的喷射头；一液体容器，用于装盛供应到第一液体流道的第一液体和供应到第二液体流道的第二液体。
67.一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射设备，包括一由权利要求20，25，32，33，35或49限定的液体喷射头；和驱动信号供给装置，用于供给一驱动信号，以通过液体喷射头喷射液体。
68.根据权利要求67的液体喷射设备，其特征在于，油墨由所述液体喷射头喷出而附着在记录纸，织物，塑性树脂材料，金属，木头或皮革上，以在其上进行记录。
69.根据权利要求67的液体喷射设备，其特征在于，喷射不同颜色的液体以进行彩色记录。
70.根据权利要求67的液体喷射设备，其特征在于，在记录材料的可记录区域的宽度上设置许多这种喷射出口。
71.一种记录系统，包括一如权利要求67所限定的液体喷射设备；和一用于提高记录后液体在记录材料上的稳固性的预处理或后处理装置。
72.一种记录系统，包括一如权利要求73所限定的液体喷射设备；和一用于提高记录后液体在记录材料上的稳固性的预处理或后处理装置。
73.一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射设备，包括一由权利要求20，32，33，35或49限定的液体喷射头；和记录材料输送装置，用于输送记录材料以接受从液体喷射头喷出的记录材料。
74.根据权利要求67或73的液体喷射设备，其特征在于，通过将油墨从液体喷射头喷射到记录纸而进行记录。
75.根据权利要求73的液体喷射设备，其特征在于，油墨由所述液体喷射头喷出而附着在记录纸，织物，塑性树脂材料，金属，木头或皮革上，以在其上进行记录。
76.根据权利要求73的液体喷射设备，其特征在于，喷射不同颜色的液体以进行彩色记录。
77.根据权利要求73的液体喷射设备，其特征在于，在记录材料的可记录区域的宽度上设置许多这种喷射出口。
78.一种记录系统，包括一如权利要求73所限定的液体喷射设备；和一用于提高记录后液体在记录材料上的稳固性的预处理或后处理装置。
79.一种喷射头套件，包括一由权利要求20，32，33，35或49限定的液体喷射头；和一液体容器，装盛供应到液体喷射头的液体。
80.根据权利要求79的喷射头套件，其特征在于，液体为用于记录的油墨。
81.一种喷射头套件，包括一由权利要求20，32，33，35或49限定的液体喷射头；一液体容器，用于装盛供应到液体喷射头的液体；和液体充填装置，用于将液体充填入液体容器。
82.一种记录材料，其特征在于，通过由权利要求60，61或62所限定的方法喷射液体而进行记录。
83.一种用于一液体喷射头的高速液体充填方法，包括一用于通过产生气泡而喷射液体的液体喷射头，包括一用于喷射液体的喷射出口；一发热元件，用于通过供给所述液体热量而在液体中产生气泡；一液体流道，具有从发热元件上游将液体供应到所述发热元件的供应通道；一可动件，面向所述发热元件而设置，并具有一邻近所述喷射出口的自由端，所述可动件的自由端在由气泡产生的压力作用下移动，以将压力引向所述喷射出口；以及沿所述发热元件从其上游将液体供应到所述发热元件。
84.一种用于除去液体喷射头中的残余气泡的方法，包括制备一包括一用于喷射液体的喷射出口的液体喷射头；一发热元件，用于通过供给所述液体热量而在液体中产生气泡；一液体流道，具有从发热元件上游将液体供应到所述发热元件的供应通道；一可动件，面向所述发热元件而设置，并具有一邻近所述喷射出口的自由端，所述可动件的自由端在由气泡产生的压力作用下移动，以将压力引向所述喷射出口；以及沿所述发热元件从其上游将液体供应到所述发热元件，一除去所述热量发生元件上的残余气泡。
85.一种用于液体喷射头的制造方法，其中通过在一元件基底上形成一用于形成第二槽的壁而制造液体喷射头，它包括一用于形成与一喷射出口流体连通的第一液体流道的第一槽，一具有可移至第一槽的可动件的隔壁，一用于形成用于装盛用于移动可动件的液体的第二液体流道的第二槽，以及一相应于第二槽设置的喷射能量发生装置，然后安装一将一具有隔板的件和一第一槽安装到具有第二槽的元件基底上。
86.一种用于液体喷射头的制造方法，其中通过在一具有喷射能量发生装置的元件基底上形成一用于形成第二槽的壁而制造液体喷射头，它包括一用于形成与一喷射出口流体连通的第一液体流道的第一槽，一具有可移至第一槽的可动件的隔壁的整体的第一件，一用于形成用于装盛用于移动可动件的液体的第二液体流道的第二槽，以及一相应于第二槽设置的喷射能量发生装置；然后安装具有第一槽的第一件。
87.一种用于由薄膜沸腾产生的气泡通过喷射出口喷射液滴的液滴喷射方法，包括提供一具有一可移动表面和一自由端的可动件；和由至少作为直接贡献于液滴喷射的压力元件的气泡的一部分使自由端移动，以将所述部分引向喷射出口。
88.根据权利要求87的液滴喷射方法，其特征在于，包括可动件的自由端的前边缘区域可在一第一位置和一第二位置之间移动，其中在第一位置时，用于通过薄膜沸腾产生气泡的气泡发生区域相对于所述喷射出口基本上密封，而在所述第二位置时，气泡发生区域相对于所述喷射出口打开。
89.根据权利要求87的液滴喷射方法，其特征在于，所述可动件的相对的侧端部区域可在一第一位置和一第二位置之间移动，其中在第一位置时，用于通过薄膜沸腾产生气泡的气泡发生区域相对于所述喷射出口基本上密封，而在所述第二位置时，气泡发生区域相对于所述喷射出口打开。
90.根据权利要求87的液滴喷射方法，其特征在于，所述可动件也可由不是作用在液体喷射方向的压力元件移动。
91.一种通过气泡发生区域中产生的气泡用于通过设置在不是面向气泡发生区域并相对于液滴喷射方向位于气泡发生区域下游的喷射出口喷射液滴的液滴喷射方法，其中，提供一可动件，它具有用于相对于所述喷射出口基本上密封所述气泡发生区域的喷射出口侧区域的自由端，和一从自由端延伸到沿离开所述喷射出口的方向设置在远离自由端的位置的转动中心的表面；在气泡的作用下使所述自由端从基本上密封的位置移动到打开所述气泡发生区域至喷射出口的位置，以喷射液滴。
92.根据权利要求91的方法，其特征在于，产生在气泡发生区域中的气泡由所述自由端朝向所述喷射出口侧引导。
93.根据权利要求91的方法，其特征在于，所述可动件的相对的侧端部区域可在一第一位置和一第二位置之间移动，其中在第一位置时，用于通过薄膜沸腾产生气泡的气泡发生区域相对于所述喷射出口基本上密封，而在所述第二位置时，气泡发生区域相对于所述喷射出口打开。
94.根据权利要求19的方法，其特征在于，所述较高的气泡形成性质为低沸点。
95.根据权利要求4，5或6的方法，其特征在于，所述自由端具有一面向一喷射出口侧的自由端部边缘。
96.根据权利要求32，33，35，38，44，45的方法，其特征在于，所述自由端具有一面向一喷射出口侧的自由端部边缘。
97.根据权利要求87，88，91的方法，其特征在于，所述自由端具有一面向一喷射出口侧的自由端部边缘。
全文摘要
一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射方法，包括制备一个喷射头，它包括一用于喷射液体的喷射出口，一用于在液体中产生气泡的气泡发生区域，一面向所述气泡发生区域设置并可一第一位置和一比第一位置离所述气泡发生区域更远的第二位置之间运动的可动件；和通过在所述气泡发生部分中的气泡的发生而产生的压力而使所述可动件从所述第一位置运动到所述第二位置，以允许气泡在靠近喷射出口的下游侧比上游侧膨胀更多。
文档编号B41J2/14GK1136498SQ96100638
公开日1996年11月27日 申请日期1996年1月12日 优先权日1995年1月13日
发明者中田佳惠, 杉谷博志, 池田雅实, 木村牧子, 野俊雄, 冈崎猛史, 吉平文, 工藤清光 申请人:佳能株式会社