液体喷射装置和方法

专利名称：液体喷射装置和方法
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，和一种液体喷射方法。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流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，具有打印部分等的文字处理器，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/或使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(气泡发生液体)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气泡发生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气泡发生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，在这种喷射液体和气泡发生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，尽管喷射液体和气泡发生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。
本发明特别涉及对可动件的寿命的提高。
对可动件对着气泡发生区域的部分的性能进行试验，可动件的寿命得到提高，同时喷射效率和喷射动力进一步稳定。
因此，本发明的一个主要的目的是提供一种液体喷射头和方法，其中可用一可动件来控制产生的气泡，因而提高液体的喷射效率或喷射速度，并且其中在可动件的运动区域有一变化点(转折点)。
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和液体喷射头，其中过大的振动被在一所需范围内调节，并提高了可动件的耐久性。
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，其中增加了喷射液体的选择范围。
本发明的再一个目的是提供一种喷射头套件，用它可对液体喷射头供应液体。
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头，包括一喷射出口，透过它喷射液体；一与喷射出口流体连通的液体流道；一用于在液体中产生气泡的气派发生区域；一与气泡发生区域相对设置的可动件，具有一基部和一比基部靠近喷射出口的自由端；其中可动件由在气泡发生区域中产生的压力作用而运动，以通过喷射出口喷射液体；其中可动件在与气泡发生区域相对的部分具有一弯折部分。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射头，包括一喷射出口，透过它喷射液体；一与喷射出口流体连通的液体流道；一用于在液体中产生气泡的气派发生区域；一与气泡发生区域相对设置的可动件，具有一基部和一比基部靠近喷射出口的自由端；其中可动件由在气泡发生区域中产生的压力作用而运动，以通过喷射出品喷射液体；其中可动件具有一厚度比基部小的部分。
根据本发明的再一方面，提供了一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射头，包括一喷射出口；一与所述喷射出口流体连通的第一液体流道；一第二液体流道，具有一气泡发生区域，用于通过在液体中加热而在液体中产生气泡；一设置在第一液体流道和气泡发生区域之间的可动件，其自由端靠近所述喷射出口，其中自由端在气泡发生区域中产生的压力的作用下运动进入第一液体流道，以将压力导向第一液体流道的喷射出口；其中可动件具有一厚度比基部小的部分。
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在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。
在本发明中，“变化点或部分”意味着可动件的具有变形性的弯折点或部分，可通过改变厚度、材料和/或宽度等来提供这种点或部分。
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。
可动件的自由端部分或区域可为可动件的下游侧的自由端边缘或为邻近自由端的自由端边缘和侧边缘。
当可动件由于气泡的发生而移离气泡发生区域时，对可动件运动的阻力意味着由于液体自身或液体通道的结构的阻力。通过提供一阻力倾斜，使用一物理止动件的阻力或使用到用流体的假想止动件的阻力可降低该阻力。
以下称阻力为阻力或流阻。
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(a)和(b)是两个通常的液体喷射头的液体流道结构的示意图；图2(a)，(b)，(c)和(d)是示出液体喷射头的一个例子的喷射原理示意截面图；图3是图1所示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截面图；图5为在本发明使用的喷射原理中液体喷射头中的气泡的压力传播的示意截面图；图6为本发明使用的喷射原理中液流的示意图；图7示出根据本发明的第一实施例的液体喷射头的示意剖面图；图8是本发明的液体喷射头一部分的局部剖去的透视图；图9是示出本发明液体喷射头工作状态的示意的剖视图；图10(a)，(b)，(c)是本发明一个实施例的液体喷射头中的可动件及第二液体液道的顶视图；图11(a)，(b)，(c)是本发明可用的活动件另一种结构的示意剖视图；图12(a)是本发明可用的可动件另一实例的示意剖视图，图12(b)是该实例的顶视图；图13(a)，(b)，(c)是本发明可用的可动件另一实例的示意剖视图；图14是本发明的具有变化部分的可动件的结构的一个实例的示意图，液体喷射头在静止状态，图14(b)示出其工作状态。
图15(a)，(b)是本发明一个实施例具有变化部分的可动件结构的示意图；图16(a)，(b)，(c)是可动件结构另一实例的顶视图；图17(a)，(b)是示出液体喷射头剖面细节的示意图；图18为示出驱动脉冲的形式的示意图；图19为示出本发明的液体喷射头的主要结构的示意的分解透视图；图20是具有本发明液体喷射头的喷射头盒的示意的分解透视图；图21是可装本发明液体喷射头的液体喷射装置实例的示意透视图；图22是用于驱动与本发明用的液体喷射装置的驱动装置的方框图；图23是使用本发明液体喷射头的喷量记录装置结构的示意透视图；图24是具有本发明液体喷射头的喷射头套件的示意图；图25是使用本发明的侧面射手型喷射头的示意剖视图26是本发明侧面射手型喷射头的示意剖面图，示出了工作状态；图27是与侧面射手型喷射头一起用的结构的实例示意剖视图；图28示出一个侧面射手型喷射头，其中可动件具有均匀厚度。
参见附图，图2是沿着本发明实施例的液体流道剖切的液体喷射头的示意剖面图，而图3是液体喷射头的部分剖去的透视图。
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。流体流道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运动而绕转动中心33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的运动及移动后的状态，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。本发明鄂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V1-V4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产生的压力的任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，其中气泡进一步生长，在由气泡40生成导致的压力的作用下，可动件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)。
当如上所述可动件31响应气泡40的生长逐渐运动时，控制气泡40使其沿由气泡产生的压力能够容易地逃出或释放并且气泡易于作体积位移的方向生长。换句话说，气泡朝向可动件的自由端均匀地成长。这也有利于喷射效率的提高。
因而，应理解随着气泡40的生长，可动件31逐渐运动，这样气泡40的压力传播方向，体积运动容易进行的方向，也即气泡的生长方向均匀地朝向喷射出口，因此，喷射效率提高。当可动件朝向喷射出口引导气泡和气泡发生发生压力时，它几乎不会妨碍传播和生长，并能根据压力的程度有效地控制压力的传播方向和气泡的生长方向。
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瓦解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)。随着气泡的瓦解，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流体从第一液体流道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的通常的流体流道结构的情况下，从喷射出口侧流到气泡瓦解位置的液体量和从公共液腔流到此处的流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，因而难以进行告诉打印。
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为超出可动件31的第一位置的气泡体积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。
固此，迫使主要用气泡破裂时的压力从第二流道的上游(VD)沿可动件31的发热元件侧的表面为体积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，弯液面的振动增加，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(上游)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，在气泡产生时中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收缩时，如图6中所示，喷射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(通过热量发上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。
本发明的喷射原理及结构基本上是同样的，但是本发明有进一步的改进。下面说明本发明的实施例。
在实施例的说明中，第一液体流道14和第二液体流道16被隔壁30隔开，但是本发明可与前面所述的各种类型的喷射头一起用。
(实施例1)图7示出第一实施例。在图7中，A示出一已向上运动的可动件，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。
在本实施例的液体喷射头中，产生气泡的第二液体流道16设在元件基底1上，该基底1设有发热元件2(40×100μM)用来供应热能以便在液体中产生气泡，还有在第二液体流道16上方设置的喷射液体的第一液体流道14，直接与喷射出口18连通。
第一液体流道的上游侧与把喷射液体供入多个第一液体流道的第一台共液腔15连通，而第二液体流道16的上游侧与用来把产生气泡的液体供到多个第二液体流道的第二公共液腔连通。
第一流道的结构使其高度朝喷射出口逐渐增加。
在产生气泡的液体和喷射液体是同一液体的情形下，公共液腔的数目可是一个。
也就是，在第一第二液体流道之间，在具有构成第二液体流道的空间的位置，及在设有作为发热元件2的发热电阻部分和把电信号供到发热电阻部分的接线电极(未示出)的元件基底1的上方，设有一如金属之类的弹性材料的隔壁30使第一液体流道与第二液体流道分开。在要减少产生气泡的液体和喷射液体的混合的情形下，第一液体流道14和第二液体流道16最好用隔壁隔开。但是，当允许混合一定程度，完全隔开不是必不可少的。
在发热元件向上突出的空间中隔壁的一部分(包括图7中A，B(气泡产生区11)的产生喷射压力的区域)是一个悬臂可动件31的形式，该可动件由切口35形成，在公共液腔15，17侧有支轴33，在喷射出口侧(相对于总的液体流的下游)有自由端。可动件31面向表面，因此其工作时基于产生气泡的液体产生气泡而朝向第一液体流道的喷射出口侧打开(如图中箭头方向)。
本实施例的活动件31在根部或转动中心33和自由端32之间的部分厚度比转动中心33处的厚度薄。换言之，在可动件中变化部分是连续的。在本实施例中，转动中心部分33的厚度为5μM，厚度连续或逐渐地向自由端减小，自由端的厚度为2μM。具有这种结构，可动件各部分相应于发热元件2产生气泡而发生的位移，比均匀或固定厚度的情形下的位移，朝着自由端侧更大。如图9所示，与有均匀厚度的可动件比，本实施例可动件各部分位移更大，最大的位移在自由端，使得基于气泡产生的压力和气泡增长可有效地进行。
这时在可动件中在转动中心部分发生的应力由于厚度的变化而更广地分布开，因此比均匀厚度情形下应力小，因而明显地改善了可动件的耐久性。改进了喷射效率的喷射压力，同时改善了可动件的耐久性。
如图8所示，可动件31的变化部分在与发热元件2相对的位置。
图10示出了可动件31和第二液体流道16之间的位置关系，其中图10(a)是可动件31的顶视图，图10(b)是第二液体流道的顶视图，隔壁30已移去。图10(c)示意地示出了可动件31和第二液体流道16之间的位置关系。
图10(d)示出了一个实施例，其中可动件的变化点或变化部分(弯曲点或弯曲部分)由使用不同材料提供，而厚度是均匀或恒定的。可以先形成如上述较小厚度的部分，然后在该部分涂上比可动件弹性模量小或刚性小(也就是更易弯曲的材料)的材料。厚度和/或宽度可进一步减小以进一步提供变化点。在图10(d)示出的结构的同样部分也提供了结合图7-9说明的应力分散效果，因而提供了同样有利的效果。
在本实施例中，可动件的转动中心部分朝自由端厚度变小，因此可动件位移和偏转时，可动件的自由端位移得更多，与上述类似，改善了转动中心部分耐久性，同时进一步改善了喷射效率及喷射功率。
(实施例2)图11示出了另一个实例，其中可动件的自由端侧比转动中心部分小。图11(a)和(b)中，示出了邻近可动件的喷射头的纵向部分。
除可动件31外的结构基本与第一实施例中的一样，为简单起见不再对它们作详细说明。在图11(a)中，可动件31的厚度从转动中心部分朝自由端侧逐渐阶梯地减小，使得设成多个变化部分。在该实例中，邻近自由端部分的区域的厚度度为2μM，一个区域厚度为3μM穿过变化部分，一个区域厚度为4μM穿过变化部分，在支轴部分隔壁厚度为5μM。
具有这种结构，可动件的位移状况使得位移程度阶梯形变化，在自由端有最大的变化率。图11(a)所示结构的可动件的形状与前述实施例的可动件形状相比，是具有阶梯形厚度变化，使厚度改变的边界部分提供了变化部分(偏转部分)，更容易制造。
图11(b)中，在从转动中心部分的自由端侧的变化部分31p处，可动件厚度以5μM(转动中心部分厚度)通过一个台阶减小到2μM(自由端部分厚度)，使得自由端位移更增加。厚度改变的边界部分提供了变化部分，并且变化部分在产生气泡区，使得喷射效率增加。并使制造更方便。
图11(c)中，可动件厚度从5μM朝自由端减薄到2μM，但是在靠近自由端部分厚度又稍微增加。具有这样厚度先减小随后增加的结构，除了端部分，可动件整体的位移程度更大。并且，在厚度增加部分(变化部分)的位移减小以抑制在自由端部分过分大的位移，与第一实施例相比，位移更小，但是在可动件自由端部增加的质量允许可动件像鞭子一样偏转，通过可动件的机械位移而提高压力的传递。因此，控制自由端区使得气泡的生长方向稍微朝向喷射出口侧，由此进一步稳定喷射效率。按照图11(a)到(c)任一个，都改善了耐久性，因为避免了应力集中，或应力能消散或分散开。
(实施例3)图12是示出可动件另一种结构的示意图。其中图12(a)是邻近可动件的喷射头的纵剖面图，图12(b)是由图12(a)的顶部看的可动件的示意图。在该实施例中，与第一实施例类似，转动中心部分厚度为5μM，自由端部分厚度为2μM。在面对发热元件位置的上游(产生气泡区的上游)的位置，可动件宽度为30μM，比其它部分宽度(40μM)小。具有这种结构，可动件的位移更加容易，使得喷射效率进一步改善，并进一步增加位移。
图13(a)，(b)，(c)示出了可动件结构的另一些实例。图13中，与第一实施例类似，可动件的厚度从转动中心部分33向自由端部分32逐渐增加。由于在转动中心部分33，可动件的宽度比自由端部分32处更大，可动件的耐久性改善了，伴随着使可动件位移更大，这样增加了喷射效率及喷射压力。
特别，如图13(c)所示，通过在可动件设置减小部分，可动件的位移能进一步增加而不增加转动中心处的应力。
(实施例4)图14表示了可动件的另一种构形，在此实施例中，变化部分10由相对于发热元件面对气泡发生区，图14(a)的活动元件的一个较厚部分构成。
利用这种结构，如图14(b)所示，可动件在自由端32侧的移动比较容易产生，使得气泡发生能更指向喷射出口侧。此时，转动中心(支点)部分的应力与没有变化部分的情况相比大幅度降低，因此提高了可动件的耐久性。
在图14中，S表示一个对应于上述流道的“阻力”的止动件，其作用是，当变化部分100和转动中心(支点)33之间的部分移动时，提供一个上限。在此实施例中，上述应力由止动件S进一步驱散，而且气泡的生长的方向被进一步移向喷射出口侧。变化部分100与用于形成气泡的发热元件2的中心部分是相对的，固此，主要贡献于喷射的气泡生长的下游部分能通过具有自由端32的前端部的大幅度移动而高效地指向第一液流通道14。
因此，在此实施例中，利用止动件S和变化部分100，可提供较高效的喷射状态。不带止动件S的此实施例结构，以及带有此止动件S的其他实施例的结构，都可用作为本发明的实施例。
图15示出了这样的实施例，其中，上述变化部分100设置在与发热元件2相对的位置的上游，其中可动件31的移动与图14所示的结构相比可从一个更靠近支点33的位置开始增加。在图15(a)中，变化部分仅设置在与发热元件相对的位置的一个上游位置；而在图15(b)中，变化部分设置在与发热元件相对的位置的上游位置和与发热元件相对的位置这两个位置上。在图15(b)中，自由端侧的移动可比图15(a)中的大。
在此实施例中，可动件的变化部分的厚度为3μM，而其他部分的厚度为5μM。
在图15(a)和(b)中，气泡的生长程度和可动件的运动状态用虚线表示，以便作清楚的比较。
在图15(a)中，变化部分100并不相对着由发热元件2产生的气泡的大部，因此，位于自由端部32和变化部分100之间的可动部分的运动幅度可更大。因此，可以高效地将整个气泡引导至自由端侧。
与图15(a)的结构相比，图15(b)的结构是这样的一个附加的变化部分1001设置在与发热元件相对的一个位置上，并且处于可动件31的转动中心部分33侧且相对于液流通道的流动方向超出发热元件2的中部C。除了引导直接用作喷射的气泡的下游侧半部以外，变化部分1001还能有效地利用可动件自由端侧的大幅度运动来快速和可靠地沿着喷射方向引导气泡的中部区域的生长，使得喷射效率进一步提高，而喷射头的设计范围(容度)得以提高。
因此，在图15(b)中，变化部分1001的作用与图15(a)中的变化部分100的作用相叠加，使得喷射得以协同地提高。
变化部分1001可以加到前述任何实施例中，它也可从图15(b)的结构中去掉。
在上述实施例中，喷射头为边缘射手型，但本发明同样适用于侧面射手型喷射头。
在上述实施例中，以及在下述实施例中，应力可被驱散开，由此可提高可动件的耐久性。其它实施例在上述中，已经对根据本发明的液体喷射头的主要部分和液体喷射方法作了描述。下面将对可用于上述实施例的更具体的实施例进行说明。下述例子既可用于单流道型，又可用于双流道型，而无需特别的说明。(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。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具有上述的厚度和结构，而具有这种可动件的隔壁5在其不作为可动部分的区域由厚度为5微米的镍制成，但并不限于该例子，而可为任何一种，只要它对气泡发生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即可。
用于可动件的材料的最佳的例子包括耐久材料，例如金属，如银，镍，金，铁，钛，铝，铂，钽，不锈钢，磷青铜等，它们的合金，或例如丙烯腈，丁二烯，苯乙烯等的具有腈基的树脂材料，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。当气泡发生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，当气泡发生液体具有约2cP的粘度时，喷射液体的粘度不小于100cP。约5μM宽的缝槽足以避免液体的混合，但最好为不大于3μM。(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17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。
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上具有铝等制成的成形接线电极(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，只要在气泡发生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18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，只要气泡发生液体能适当地产生气泡。(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，可使用高粘度油墨等。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。
粘度为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粘度为十几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200 100wt.％喷射液体3(150cp)
聚乙二醇600 100wt.％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。(双液体通道头的结构)图19为根据本发明的双液体通道喷射头的分解透视图，示出其通常结构。
上述元件基底1设置在铝等制成的支承件70上。第二液体通道的壁72和第二公共液体腔17的壁71设置在该基底1上。其一部分构成可动件31的隔壁30放置在它们的顶部。在该隔壁30的顶部设置一槽形件50，它包括多个构成第一液体通道14的槽；一第一公共液体腔15；一用于向第一公共液体腔15供应第一液体的供应通道20；和一用于向第二公共液体腔17供应第二液体的供应通道21。(液体喷射头卡盒)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卡盒。
图20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，该液体喷射头卡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设有多个用于向气泡发生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之间形成一气泡发生液体通道。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气泡发生液体。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，气泡发生液体通过连接件的供应通道从液体容器的供应通道93供应至液体供应件80的气泡发生液体的供应通道82，并通过该件的气泡发生液体供应通道84，71，22供应至第二液体腔。
在这种液体喷射头卡盒中，即使气泡发生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。当气泡发生液体和喷射液体为相同的液体时，则不需要将气泡发生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21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22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接口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RAMs304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；以及例如海锦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，用于例如海锦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23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为气泡发生液体容器，气泡发生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，它包含一由海锦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暴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24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，也可包含用于将气泡发生液体充入气泡发生容器中的装置。
本发明适用于例如如图25和26所示的侧面射手型(sideshooter type)，以及边缘射手型(edge shooter type)喷射头。图25和26示出了一喷射头，其中图25示出的是没产生气泡时的情形，而图26示出的是产生气泡时的情形。
在图25和26所示的侧面射手型液体喷射头中，每个喷射出口装有一个带有一发热元件2的元件基底1，发热元件2用于产生热能，以便在液体中生成气泡；在元件基底1上方形成一个第二液体流道16。在第二液体流道16的上方，形成有一个第一液体流道14，它直接与喷射出口18流体连通。第一液体流道14和第二液体流道16由一个如金属这样的弹性材料制成的分隔壁30分隔开，以使第一液体流道14中的液体与第二液体流道16中的液体分开，象边缘射手型的上述液体喷射头中的一样。
侧面射手型与边缘射手型的不同之处在于喷射出口18形成在置于第一液体流道14上方并处于发热元件2正上方一个位置上的孔板51中。在位于喷射出口18和发热元件2之间的分隔壁30中，有一对可动件，象一个双扇门，更具体地说，每个可动件31形为悬臂，两可动件的自由端彼此相对且稍稍间隔开，以便当液体未喷射时在喷射出口18的正下方位置形成一条缝35。在喷射时，两可动件31在第一液体流道14的靠着气泡生成区域中的生成气泡的液体的气泡生成的一侧提供一个开口，如图26所示。
该第一液体流道14与其它的第一液体流道一起，通过一个第一公共液体腔15，与一个容装喷射液体的容器(未示出)流体连通；而该第二液体流道16与其它第二液体流道一起，通过一个第二公共液体腔17，与一个容装生成气泡的液体的容器(未示出)流体连通。
图25和26中的可动件31的厚度从转动中心部分(支点部分)33朝其自由端32逐渐减小。
由图26可以理解，由发热元件2加热液体而生成的气泡40被稳定地集中引向喷射出口18。其原因是，可动件31的自由端32附近的厚度薄，因此它易于在低的压力下朝喷射出口18运动。在气泡40产生的压力的压力传播方向及其邻进方向上，为使可动件31运动所需的能量较小。因此，气泡在中央的生长能指向喷射出口18。至于在明显不同于朝向喷射出口18方向的传播方向上的压力分量，它可由可动件31上的较厚部分更有效地引向喷射出口18。这样，运动程度可以与气泡40的压力传播方向相关地理想分布，因此，能量损失被减至最小，从而可以通过有效地利用整个气泡来实现高喷射效率。
图27示出了上述实施例的一个变型例，其中，除了第一变化部分100以外，还提供了一个第二变化部分1001。在此实施例中，与上述实施例类似，压力传播损失降低了，压力被有效地引向喷射出口18，因此提高了喷射效率。特别是，第二变化部分1001并不位于发热元件2的中央的正上方，它能无损失地有效地将气泡膨胀分量引向喷射出口18，而且它与位于发热元件2上方部分的外侧的第一变化部分中100相配合，提高了运动效率，以将气泡稳定和集中地引向喷射出口18。这一点可从结合图15所作的说明中理解到。
在图25-27中，与其它实施例相似，喷射效率得以提高，并且通过疏散可动件31的变形而提高了其耐久性。
在图28中，可动件的厚度是一致的，此图示出了可动件的运动状态和气泡生长的控制状态。通过比较图28和26可以理解，图26和27所示的结构可实现高效喷射。
虽然已结合在此公开的结构对本发明作了说明，但本发明并不局限于所述的细节，本申请将覆盖所有落入本发明的目的和所附权利要求范围内的修改或变型。
权利要求
1.一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射头，包括一喷射出口，透过它喷射液体；一与喷射出口流体连通的液体流道；一用于在液体中产生气泡的气派发生区域；一与气泡发生区域相对设置的可动件，具有一基部和一比基部靠近喷射出口的自由端；其中可动件由在气泡发生区域中产生的压力作用而运动，以通过喷射出口喷射液体；其中可动件在与气泡发生区域相对的部分具有一弯折部分。
2.一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射头，包括一喷射出口，透过它喷射液体；一与喷射出口流体连通的液体流道；一用于在液体中产生气泡的气派发生区域；一与气泡发生区域相对设置的可动件，具有一基部和一比基部靠近喷射出口的自由端；其中可动件由在气泡发生区域中产生的压力作用而运动，以通过喷射出口喷射液体；其中可动件具有一厚度比基部小的部分。
3.一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射头，包括一喷射出口；一与所述喷射出口流体连通的第一液体流道；一第二液体流道，具有一气泡发生区域，用于通过在液体中加热而在液体中产生气泡；一设置在第一液体流道和气泡发生区域之间的可动件，其自由端靠近所述喷射出口，其中自由端在气泡发生区域中产生的压力的作用下运动进入第一液体流道，以将压力导向第一液体流道的喷射出口；其中可动件具有一厚度比基部小的部分。
4.根据权利要求2或3的液体喷射头，其特征在于，可动件具有一弯折部分，用于改变可动件在与所述气泡发生区域相对位置的可变形性。
5.根据权利要求1或4的液体喷射头，其特征在于，所述弯折部分是通过局部减小所述可动件的厚度而形成的。
6.根据权利要求2或3的液体喷射头，其特征在于，可动件的厚度从基部朝向自由端减小。
7.根据权利要求2或3的液体喷射头，其特征在于，可动件的厚度从基部朝向自由端阶梯地减小。
8.根据权利要求2或3的液体喷射头，其特征在于，可动件在面向气泡发生区域的位置的上游的位置的厚度局部较小。
9.根据权利要求2或3的液体喷射头，其特征在于，可动件的宽度小于基部处的宽度。
10.根据权利要求9的液体喷射头，其特征在于，宽度在所述可动件的区域朝向自由端减小。
11.根据权利要求11的液体喷射头，其特征在于，可动件的宽度局部较小。
12.根据权利要求9的液体喷射头，其特征在于，可动件的宽度在面向气泡发生区域的位置的上游位置局部较小。
13.根据权利要求2或3的液体喷射头，其特征在于，气泡更多地朝向所述喷射出口膨胀。
14.根据权利要求2或3的液体喷射头，其特征在于，所述热量发生元件设置在面向可动件的位置，并且所述气泡发生区域由所述可动件和所述热量发生元件限定。
15.根据权利要求14的液体喷射头，其特征在于，液体流道具有用于将液体沿热量发生元件从所述热量发生元件的上游侧供应到热量发生元件上的供应通道。
16.根据权利要求15的液体喷射头，其特征在于，供应通道在所述热量发生元件的上游位置包括一基本上平的或光滑表面内壁，并沿内壁将液体供应到热量发生元件上。
17.根据权利要求14的液体喷射头，其特征在于，还包括一用于沿可动件的靠近热量发生元件的表面将液体从上游侧供应到热量发生元件上的液体流道。
18.根据权利要求14的液体喷射头，其特征在于，还包括一用于沿可动件的靠近热量发生元件的表面将液体从上游侧供应到热量发生元件上的液体流道。
19.根据权利要求2或3的液体喷射头，其特征在于，可动件为板形。
20.根据权利要求19的液体喷射头，其特征在于，热量发生元件的整个表面面向可动件。
21.根据权利要求19的液体喷射头，其特征在于，可动件的总面积大于热量发生元件的总面积。
22.根据权利要求19的液体喷射头，其特征在于，可动件的基部设置在热量发生元件正上方部分之外的位置。
23.根据权利要求19的液体喷射头，其特征在于，可动件的自由端具有这种结构，即它基本上垂直于其中设置有热量发生元件的液体流道而延伸。
24.根据权利要求19的液体喷射头，其特征在于，可动件的自由端设置在比热量发生元件更靠近喷射出口的位置。
25.根据权利要求19的液体喷射头，其特征在于，可动件构成设置在第一流道和第二流道之间的所述隔壁的一部分。
26.根据权利要求25的液体喷射头，其特征在于，隔壁为金属，树脂材料或陶瓷制成。
27.根据权利要求3的液体喷射头，其特征在于，还包括一用于将第一液体供应到多个第一液体流道的第一公共液体腔，和一用于将第二液体供应到多个第二液体流道的第二公共液体腔。
28.根据权利要求3的液体喷射头，其特征在于，供应到第一液体流道和第二液体流道的液体为相同的液体。
29.根据权利要求3的液体喷射头，其特征在于，供应到第一液体流道和第二液体流道的液体为不同的液体。
30.根据权利要求14的液体喷射头，其特征在于，热量发生元件为电热变换器，具有一用于根据电信号产生热量的发热电阻。
31.根据权利要求3的液体喷射头，其特征在于，第二液体流道在设置热量发生元件的部分具有腔形结构。
32.根据权利要求3的液体喷射头，其特征在于，第二液体流道具有这样的结构，即其在所述热量发生元件的上游具有喉部。
33.根据权利要求2或3的液体喷射头，其特征在于，从热量发生元件的表面到可动件的距离不大于30μm。
34.根据权利要求2或3的液体喷射头，其特征在于，从喷射出口喷出的液体为油墨。
35.一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射方法，使用一液体喷射头，该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派发生区域，一可动件，具有一基部和一位于比基部更靠近喷射出口的位置的自由端；其中可动件由在气泡发生区域中产生的压力作用而运动，以通过喷射出口喷射液体，其中可动件具有一弯折部分，用于改变可动件在与所述气泡发生区域相对位置的可变形性。
36.一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射方法，使用一液体喷射头，该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派发生区域，一可动件，具有一基部和一位于比基部更靠近喷射出口的位置的自由端；其中可动件由在气泡发生区域中产生的压力作用而运动，以通过喷射出口喷射液体，其中所述可动件具有一厚度比基部小的部分。
37.根据权利要求35或36的液体喷射方法，其特征在于，气泡更多地朝向所述喷射出口膨胀。
38.根据权利要求36的液体喷射方法，其特征在于，气泡膨胀超过第一位置。
39.根据权利要求36的液体喷射方法，其特征在于，气泡更多地朝向所述喷射出口膨胀。
40.根据权利要求36的液体喷射方法，其特征在于，所述热量发生元件设置在面向可动件的位置，并且所述气泡发生区域由所述可动件和所述热量发生元件限定。
41.根据权利要求37的液体喷射方法，其特征在于，一部分气泡随着可动件的运动膨胀进入第一液体流道。
42.根据权利要求40的液体喷射方法，其特征在于，气泡通过由热量发生元件产生的热量的薄膜沸腾现象而产生。
43.根据权利要求40的液体喷射方法，其特征在于，液体沿一上游基本上平的或光滑表面内壁供应到热量发生元件上。
44.根据权利要求36的液体喷射方法，其特征在于，通过喷射出口喷射的液体为油墨。
45.一种喷射头卡盒，包括一如权利要求1或2所限定的液体喷射头；和一用于装盛要供给所述液体喷射头的液体的液体容器。
46.根据权利要求45的喷射头卡盒，其特征在于，液体喷射头和液体容器相互可分开。
47.一种用于通过产生气泡喷射记录液体的液体喷射装置，包括如权利要求1，2或3限定的液体喷射头；驱动信号供给装置，用于供给用于从液体喷射头喷射液体的驱动信号。
48.根据权利要求47的装置，其特征在于，在记录材料的可记录区域的几乎整个宽度上设置多个喷射出口。
49.根据权利要求1的液体喷射头，其特征在于，还包括一热量发生元件，至少其一部分面向所述可动件，其中所述热量发生元件产生薄膜沸腾以产生气泡，并且其中所述可动件设置在面向所述热量发生元件并位于所述热量发生元件的中心的上游区域。
50.根据权利要求1或49的液体喷射头，其特征在于，所述可动件基本上从所述液体流道密封所述气泡发生区域，并通过产生气泡打开气泡发生区域。
51.根据权利要求2的液体喷射头，其特征在于，还包括一热量发生元件，至少其一部分面向所述可动件，其中所述热量发生元件产生薄膜沸腾以产生气泡，并且其中所述可动件设置在面向所述热量发生元件并位于基部和与所述热量发生元件相对的部分之间的区域。
52.一种液体喷射头，包括一基部，具有用于在液体中产生气泡的用于产生热量的热量发生表面，其中所述基部面向一液体喷射出口；一可动件，具有一可在气泡作用下运动的自由端，设置在热量发生表面和喷射出口之间；一相对件，与可动件的在气泡作用下自由端运动时面向热量发生表面的一侧相对，所述相对件在运动时与可动件配合以将气泡导向喷射出口。
53.一种液体喷射方法，其中液体流道通过具有热量发生表面的基部与喷射出口件相对设置而形成，热量发生表面用于产生热量以在液体中产生气泡，而喷射出口件具有用于喷射液体的喷射出口，其间设置一具有自由端的可动件，其中基部的液体流道侧表面和所述喷射出口件的液体流道侧表面在所述液体流道中不交叉，并且其中液体通过气泡的发生而通过喷射出口喷射；其中可动件的自由端在液体流道中相对于液体供应到喷射出口的供应方向设置在下游侧；以及其中气泡使自由端运动，并且随着该运动，气泡朝向喷射出口成长以喷射液体。
54.一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射头，包括一喷射出口，透过它喷射液体；一与喷射出口流体连通的液体流道；一用于在液体中产生气泡的气派发生区域；一与气泡发生区域相对设置的可动件，具有一基部和一比基部靠近喷射出口的自由端；其中可动件由在气泡发生区域中产生的压力作用而运动，以通过喷射出口喷射液体；其中可动件具有以运动促进部分，设置在与所述气泡发生区域相对的位置，用以使所述可动件运动，该运动大于没有所述运动促进部分时所述可动件的运动。
全文摘要
一种用于通过产生气泡喷射液体的液体喷射头，包括一喷射出口，透过它喷射液体；一与喷射出口流体连通的液体流道；一用于在液体中产生气泡的气派发生区域；一与气泡发生区域相对设置的可动件，具有一基部和一比基部靠近喷射出口的自由端；其中可动件由在气泡发生区域中产生的压力作用而运动，以通过喷射出口喷射液体；其中可动件在与气泡发生区域相对的部分具有一弯折部分。
文档编号B41J2/14GK1141848SQ9610759
公开日1997年2月5日 申请日期1996年5月31日 优先权日1995年6月2日
发明者工藤清光, 木村牧子, 野俊雄, 冈崎猛史, 吉平文, 中田佳惠 申请人:佳能株式会社