一种喷液方法和喷液头,以及采用这种喷液头的喷液头盒,和喷液设备的制作方法

专利名称：一种喷液方法和喷液头,以及采用这种喷液头的喷液头盒,和喷液设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用产生热能作用于液体来生成气泡的喷液头用以喷射所需的液体，一种采用这种喷液头的喷液头盒，一种喷液设备，一种制造喷液头的方法，一种液体喷射方法，一种记录方法，以及通过利用这种喷液方法获得的记录物。
更具体的说，本发明涉及一种喷液头，该喷液头带有可借助气泡的生成而运动的可动件，一种采用这种喷液头的喷液头盒，以及一种喷液设备；或者说，本发明涉及一种利用生成气泡使可动件运动以便喷液的喷液方法，和记录方法。
本发明也适用于在记录介质，例如纸、纤维、织物、布、皮革、塑料、玻璃、木纸、或陶瓷上记录的打印机，以及复印机，带有通讯系统的传真设备，字处理器以及具有打印部件的设备，此外，本发明适用于由各种生产设备复杂地联合在一起的工业用途的记录系统。
这里，在本发明的描述中，术语“记录”不仅是指提供具体字母，图形，或其它有意义的表述的图象，还指提供那些不存在任何特殊意义的图象，例如图案。
已知的所谓气泡喷射记录方法，是利用当依据记录信号向墨水施加热能等时的体积突变(气泡的生成)而改变墨水的状态，借助由此所产生的力将墨水从喷口喷出，在记录介质上形成图象的喷墨记录方法。如美国专利4,723,129号说明书和其它文献所公开的那样，采用气泡喷射记录方法的记录设备通常设置有喷墨用的喷口，与喷口连通的墨水通道，和安置在各墨水通道中的电热转换元件，作为产生用于喷墨的热能的装置。
按照这种记录方法，可以低干扰地高速记录高质量的图象。同时，实现这种记录方法的喷墨头，可使其喷口喷射高粘度的墨水，并且在许多其它的可记录清晰度图象且易于获得彩色图象的小型设备中，它具有极大的优点。近年来，气泡喷射记录方法被广泛应用于各种办公设备，例如打印机、复印机、传真设备。进而，这种记录方法甚至被应用于工业系统，例如，其中包括纺织品印刷。
随着气泡喷射工艺及技术在许多不同领域的各种生产中的广泛应用，近年来又对其提出许多如下所述的要求。
例如，为满足提高喷射效率的要求，人们对防护膜的厚度调节进行了研究，以优化发热元件的性能；一项这种研究对于提高产生的热量向液体的传递效率，已经产生了效果。
并且，为获得高质量的图像，人们提出了一种关于驱动条件的方案，在这种条件下的喷液方法等可以更稳定的生成气泡，从而可以更高喷射速度良好的进行喷墨。再有，从高速记录角度来说，人们建议改善液流通道的结构，使喷液头可具有对液流通道高速补液能力，以便补充被喷射的液体。
在提出的各种液流通道的结构中，日本专利申请公开号63-199972的说明书中公开了一种如图47A和47B所示的液流通道结构。该说明书中公开的液流通道结构和制造方法是用于消除逆波(其压力方向与喷口方向相反，即，压力向液室方向作用)的发明。由于其能量不沿喷液方向作用，所以逆波被认为是能量的损失。
图47A和47B所示的发明公开了一个阀55，它与发热元件2形成的气泡生成区分开，并位于发热元件2于喷口18反向的一侧如图47B所示，该阀55位于其初始位置，通过板材等的制造方法粘接在液流通道10的顶部。在公开中，该阀被描述为在气泡生成过程中悬挂在液流通道10中，在公开中还提到该发明被设计为利用阀55的结构部分地控制前述逆波，以防止能量损失。
然而，对于公开的这种结构，当在残留有喷射液的液流通道中产生气泡的条件下进行研究时，可以清楚的看出利用阀55的结构部分地抑制逆波对于液体喷射是不现实的。
从根本上讲，逆波本身与上述喷射无直接关系。那些与喷射直接有关的由气泡产生的压力已经作用于液体，从而使液体处于即将从液流通道喷出的状态，这时，如图47B所示，在流道内产生逆波。因此，很清楚，即使逆波被全部抑制，也不会对喷液有显著的影响，更不要说部分抑制逆波了。
此外，在日本专利申请公开号63-199972的说明书中公开了一项喷液头的发明。通过改善记录液的补充性能，使这种喷液头具有良好的频率响应。在这一发明中，设置了一个副流道，这一流道与发热元件附近的相应喷嘴相连接。当补液时，副流道也提供墨水，以试图缩短补液时间。
然而，采用这种结构的喷液头，在气泡生成时产生的部分喷射力向副流道逃逸，这不可避免地会降低喷射效率。另一方面，在气泡喷射方法中，每个发热元件与墨水接触的同时反复的加热。因此，由于墨水的氧化，各发热元件表面上的沉积不断的积累。根据墨水的种类，这种沉积达到可观的程度，并导致气泡生成不稳定，因此使其难以在良好的状态下进行喷墨。并且，人们希望有一种即使当所用液体具有由于加热而易于恶化或难以充分生成气泡的性质时，也能以良好的状态进行喷墨，而且不改变喷射液的质量的方法。
这里，就此而言，如日本专利申请公开号61-69467，日本专利申请公开号55-81172，美国专利4,480,259号等的说明书中所公开的那样，提出了一种进行喷液的方法，其中设计有分离用于由加热产生气泡的液体(气泡液)和各种不同的用于喷射的液体(喷射液)的装置。根据这些公开，该结构被设计成利用硅橡胶或其它柔性膜把作为喷射液的墨水和气泡液完全分开，从而避免喷射液直接与发热元件接触，并且同时，利用气泡液发泡，借助于柔性膜的变形向喷射液传递压力。采用这种结构，可以阻止沉积在发热元件表面积累，扩大喷射液的选择范围，等等。
然而，上面所说的将喷射液和气泡液完全分开的结构是在气泡产生时，借助由柔性膜的膨胀和收缩引起形变的方法将压力传递给喷射液。因此，由形变所施加的压力很大程度上被柔性膜所吸收。并且，柔性膜的变形量不大。于是，尽管可能能够达到喷射液和气泡液分离的效果，但是恐怕终究会降低喷射效率和喷射力。
本发明的目的是把传统的通过在每个液流通道中生成气泡来进行喷液的方法的基本喷射特性提高到一个从传统工艺的启发中无法预见到的高度。
一些发明者就此回到液滴喷射原理，并努力进行从未尝试过的利用气泡喷射液滴的新方法，和用于这种方法的喷液头及其它部件的研究和发展。这一时期，从可动件在液流通道内地操作着手，对流道中可动件的结构原理进行了第一项技术分析；基于利用气泡方法喷射液滴的原理，进行了第二项技术分析；基于用于气泡生成的每个发热元件的气泡生成区进行了第三项技术分析。
这些技术分析确立了一个崭新的技术，这一技术通过安排可动件的支点和自由端的位置关系，使其自由端位于喷口侧，即下游侧，而可靠地控制气泡，并且，还通过使可动件恰当地面对气泡生成区的发热元件来可靠地控制气泡。
其次，已知在考虑气泡本身给予喷射量的能量时，对显著提高喷射特性贡献最大的因素是气泡下游侧的扩展分量，应当对这一扩展分量予以注意。换句话说，把气泡下游侧的扩展分量高效转变到朝向喷射方向是提高喷射效率和喷射速度的先决条件。基于这样的认识，一些发明者得到了一种和传统技术标准相比水平很高的技术，这种技术使气泡下游侧的扩展分量确定地转移到可动件的自由端一侧。
此外，更可取的是，例如，对位于沿液体流动方向通过每个电热转换元件中心区的直线的下游侧的用于生成气泡的发热区进行研究，或对可动件与每个中心区下游侧气泡的扩展相应的结构元件进行研究，以促进发泡，等等。
根据上述研究和发展所获得的知识，从总的观点出发，一些发明者和本申请已经提出了基于完美的喷液原理的专利申请。发明者等人已获得一个作为这种发明的依据的更好的原理。
换而言之，根据为了使其比没有可动件的传统结构显著提高喷射特性和喷射稳定性所设定的设计条件，在针对使可动件面对气泡生成区的结构方面，某些情况下会有一些微小的改变。人们发现，可动件将气泡导向喷口方向的状态，即，可动件能够多快达到其运动的理想形状是使喷射状态达到一个高水平的重要因素。
基于这一发现，本申请人已申请了日本专利申请号为8-40553的专利，该申请意图改变可动件自身的厚度以使可动件获得如下所述的快速运动。
“一种用于利用气泡的产生进行喷液的喷液头，包括用于喷液的喷口，与喷口连通的液流通道，用于使液体产生气泡的气泡生成区，以及设置在气泡生成区上的可动件，每个可动件都具有一个支点和一个相对于支点位于喷口侧的自由端，可动件有一个约束部分，用以改变自由端侧的可动部分和支点侧的可动部分的相对位移。”基于上述有关背景技术，本发明被设计为借助气泡的生成使可动件快速、可靠的运动，并且，提出了一种与已有的仅针对可动件本身的发明不同的解决方法。
换而言之，本发明的主要目的如下本发明的第一个目的是，除改变可动件自由端厚度之外，通过注意加载条件或促进可动件自由端运动的结构关系，提供一种促进可动件运动的方法和手段。
本发明的第二个目的是提供一种喷液方法和喷液头，利用它，在气泡产生的初期使可动件的自由端较快地运动，从而能够在较短时间内将气泡导向喷口本发明的第三个目的是提供一种喷液方法和喷液头，采用这种方法可提高可动件的耐用性。
本发明的第四个目的是提供一种喷液头，能够以较短时间使可动件的自由端产生最大位移，以便提高打印速度。
本发明的第五个目的是提供一种喷液头，能够减小当利用气泡的生成操纵可动件的阀机构时，在液流通道中产生的阻力所引起的可动件的变形，从而提高喷液头的喷射能力。
本发明的第六个目的是提供一种喷液头，能够迅速抑制由逆波的产生而引起的与液体供应方向相反的惯性力的作用，并且同时，能够通过利用可动件的阀机构减小弯液面的退回量，提高补液频率，使打印速度更高。
本发明的第七个目的是提供抑制喷液头和喷液方法，能够通过利用可动件的特性，使可动件在喷射时的形状达到理想的状态，将气泡导向喷射方向，从而提高喷射效率和喷射稳定性。
本发明的第八个目的是提供一种喷液头和喷射方法，使可动件的结构能够将下游侧气泡的扩展分量确定地偏移向可动件的自由端一侧，从而进一步提高用于实现更稳定喷液的喷射效率和喷射压力。
本发明的第九个目的是提供一种采用本发明喷液头的喷液头盒和喷液设备。
为了解决上述问题，除改变可动件自由端侧的厚度外，本发明提供了下面将要给出的集中安排可动件自由端侧的气泡生成区的方法；使可动件振动的特征频率大于用于气泡生成的驱动频率(大于最大驱动频率更好)的方法，以及用于促进可动件自由端运动的运动促进方法。
(a)、集中安排可动件自由端侧气泡生成区的方法。
(1)、对于一个通过气泡使自由端面对气泡生成区的可动件运动进行喷液的喷液头，气泡的压力加在从可动件自由端侧起1/2的面积上，或者从其自由端侧起2/5的面积上更好，从而使自由端运动状态达到最大。
(2)、对于一个通过气泡使自由端面对气泡生成区的可动件运动进行喷液的喷液头，作用于接近可动件自由端一侧的气泡压力比作用在接近支点一侧的压力相对增加的更多，以便使自由端运动得比可动件其它任何部分都更高。
(b)、使可动件振动的特征频率大于用于气泡生成的驱动频率的方法，以及促进运动的方法。
(3)、对于一个通过气泡使自由端面对气泡生成区的可动件运动进行喷液的喷液头，可动件振动的特征频率大于从气泡产生到消失的周期的倒数。
(c)、促进可动件自由端运动的方法。
(4)、对于一个通过气泡使自由端面对气泡生成区的可动件运动进行喷液的喷液头，可动件的自由端一侧设置为第一运动区，支点侧设置为在可动件的运动方向上比第一运动区具有更高的刚性的第二运动区，并且下游侧气泡的扩展分量被偏移向可动件的自由端一侧。
根据本发明，一种通过气泡使自由端面对气泡生成区的可动件运动进行喷液的喷液方法，包括通过促进可动件自由端位移而促进自由端的运动的步骤。
根据本发明，一种通过气泡使自由端面对气泡生成区的可动件运动进行喷液的喷液头，包括用于促进可动件自由端运动的运动促进方法。
根据本发明，本发明的运动促进方法包括除改变可动件自由端侧的厚度外，集中安排可动件自由端侧的气泡生成区的方法；使可动件振动的特征频率大于用于气泡生成的驱动频率(大于最大驱动频率更好)的方法；促进可动件自由端运动的方法，等等。
(a)、集中安排可动件自由端侧的气泡生成区的方法。
根据本发明，一种喷液方法为，将气泡的压力加在从可动件的自由端侧起1/2的面积上，以便提供一种使自由端的运动最大化的运动形态。
根据本发明，一种喷液方法为，将气泡的压力加在从可动件的自由端侧起2/5的面积上，以便提供一种使自由端的运动最大化的运动形态。
根据本发明，一种喷液头，其结构为，将位于喷口反向侧的气泡生成区的端部设置在可动件中心的自由端一侧。
根据本发明，一种喷液头，将喷口反向侧的气泡生成区设置在位于从自由端起以2∶3的比例划分可动件的点的自由端一侧。
根据本发明，一种喷液方法为，在作用于可动件的压力当中，作用在接近自由端侧的气泡压力比作用在接近支点一侧的压力相对增大得更多，以便使自由端比可动件其它任何部分运动得更高。
根据本发明，一种喷液方法，所采用的喷液头设置有用于喷液的喷口，用于使液体产生气泡的气泡生成区，以及面对气泡生成区的可动件，每个可动件在第一位置和比第一位置远离气泡生成区的第二位置之间运动，该可动件借助由气泡生成区产生的气泡所形成的压力，从第一位置向第二位置运动，同时，由于可动件的运动，使气泡沿着用于喷液的喷口方向在下游侧比在上游侧膨胀得更大，并且，在作用于可动件上的气泡压力中，作用在接近自由端侧的气泡压力比作用在接近支点一侧的压力相对增大得更多，从而使自由端比可动件其它任何部分运动得更高。
根据本发明，一种喷液头，在作用于可动件上的气泡压力中，作用在接近自由端侧的可动件上的气泡压力比作用在接近支点一侧的压力相对增大得更多，从而使自由端比可动件其它任何部分运动得更高。
根据本发明，一种喷液头，具有用于喷液的喷口，用于使液体产生气泡的气泡生成区，和面对气泡生成区设置的可动件，每个可动件在第一位置和比第一位置远离气泡生成区的第二位置之间运动，并且该可动件利用由气泡生成区上气泡的生成所形成的压力，从第一位置向第二位置运动，同时，由于可动件的运动，使气泡沿着用于喷液的喷口方向在下游侧比在上游侧膨胀得更大，并且，在作用于可动件上的压力中，作用在接近自由端的压力比作用在接近支点侧的压力相对增大的更多，从而使自由端比可动件其它任何部分运动得更高。
(b)、使可动件振动的特征频率大于用于气泡生成的驱动频率的方法。
根据本发明，一种喷液头，可动件振动的特征频率大于气泡从产生到消失的周期的倒数。
根据本发明，一种喷液头，其可动件的波的传递速度比气泡的扩展速度快。
根据本发明，一种喷液方法，该方法采用上述喷液头。
(c)、促进可动件自由端运动的运动促进方法。
根据本发明，一种喷液头包括用于喷液的喷口，用于产生气泡以便从喷口喷液的气泡生成区，和至少一个面对气泡生成区设置的，可在第一位置和比第一位置远离气泡生成区的第二位置之间运动的可动件。
该可动件在上游侧设置有一支点，在沿着朝向喷口的液流方向的下游侧设有自由端，在自由端侧有一个第一运动区，在支点一侧有一个第二运动区，就可动件的运动方向而言，第二运动区比第一运动区的刚性更高，并且可动件借助由气泡生成所形成的压力，从第一位置向第二位置运动，以便将压力导向喷口方向，从喷口喷射液体。
根据本发明，一种喷液方法包括，将可动件设置为面对用于产生气泡的气泡生成区的步骤，其中，每个可动件沿着朝向喷口的液流方向，在上游侧有一支点，在下游侧有一自由端，并且在自由端侧有一个第一运动区，在支点侧有一个就运动方向而言比第一运动区刚性更高的第二运动区；和借助由气泡生成区产生气泡所形成的压力，将可动件从第一位置移动到比第一位置远离气泡生成区的第二位置，并利用可动件的这一运动将压力导向喷口方向，以便从喷口喷液的步骤。
根据本发明，一种喷液头盒，装配有上述喷液头和一个用于存储供给喷液头的液体的液体容器。
此外，根据本发明，一种喷液设备，装配有上述喷液头和一个安装喷液头，并能在副操作方向上往复运动，以便在记录介质上进行记录的滑架。
注意，术语“上游”和“下游”是相对于从液体供应源经气泡生成区(或可动件)到喷口的液流方向而言的，这些术语经常用来表示结构方向。
此外，术语气泡本身的“下游侧”表示气泡在喷口侧的部分，该部分主要直接作用于喷射液滴。具体地说，它是指相对于上述流动方向或结构方向上的气泡中心的下游一侧，或是在发热元件的中心区的下游侧产生的气泡。
此外，在本发明的描述中，术语“基本闭合”是指，在可动件当气泡扩展时被移动之前，气泡未从可动件周边的缝隙(夹缝)逸出时的状态。
此外，本发明中提到的术语“分隔壁”广义上是指分隔气泡生成区的和喷口的壁(可包括可动件)，在狭义上是指在包括气泡生成区在内的流道和与喷口直接连通的液流通道之间的隔板，分隔壁用于防止各区域内的液体混合。
此外，在本发明的描述中提到的术语“作用于可动件上的由气泡引起的压力”至少包括随气泡的生成和扩展从气泡向可动件传播的压力波，和作用于可动件上，由于存留在气泡和可动件之间的液体在气泡压力的作用下移动而形成的力。
此外，在本发明的描述中提到的术语“可动件的中心”是指可动件穿过按墨流方向的上游和下游将可动件平分的垂直面的部分。


图1是表示第一个实施例中喷液头的发热元件在喷口侧的端部比可动件的自由端更接近喷口的情况下的剖视图。
图2是表示第一个实施例中喷液头的发热元件在喷口侧的端部比可动件的自由端远离喷口的情况下的剖视图。
图3是表示第一个实施例中喷液头的发热元件在喷口侧的端部与可动件自由端位置相同的情况下的剖视图。
图4A和4B是表示可动件的操作的图示。
图5是表示第二个实施例中喷液头的发热元件在喷口侧的端部比可动件的自由端更接近喷口从情况下的剖视图。
图6是表示第二个实施例中喷液头的发热元件在喷口侧的端部比可动件的自由端远离喷口从情况下的剖视图。
图7是表示第二个实施例中喷液头的发热元件在喷口侧的端部与可动件的自由端位置相同的情况下的剖视图。
图8A和8B是表示本发明第三个实施例的喷液头的图示。
图9A和9B是用于说明本发明第三个实施例的喷液头的操作的图示。
图10A、10B和10C是表示从第一液流侧观察本发明第四个实施例的喷液头的发热元件结构的图示。
图11A和11B是表示本发明第五个实施例的喷液头的剖视图。
图12是表示本发明第六个实施例的喷液头的剖视图。
图13是表示本发明第七个实施例的喷液头的剖视图。
图14A、14B、14C和14D是表示本发明第八个实施例的喷液头的图示。
图15A、15B、15C和15D是表示本发明第九个实施例的喷液头的图示。
图16A、16B、16C和16D是表示本发明第十个实施例的喷液头的图示。
图17A和17B是用于说明本发明第十一个实施例的喷液头的可动件形状的第一个例子的图示，图17A是透视图；图17B是沿图17A中17B-17B线的剖视图。
图18A和18B是表示装配有图17A和17B所示可动件的喷液头的喷液图示；图18A是表示当发热元件小时喷液的示意图；图18B是表示当发热元件大时喷液的示意图。
图19是表示在第一运动区和第二运动区之间的边界部分间的位置关系图20A和20B是表示装配有图17A和17B所示的可动件和许多发热元件的喷液头的喷液图示。
图21A是表示一个被部分加工成波纹形以提高刚性的可动件的局部透视图。图21B是其沿图21A中21B-21B线的剖视图。
图22A是表示一个被部分加工成凸形以提高刚性的可动件的局部透视图。图22B是其沿图22A中22B-22B线的剖视图。
图23A是表示一个被部分加工成尖角形以提高刚性的可动件的局部透视图。图23B是其沿图23A中23B-23B线的剖视图。
图24A是表示一个被部分加工成弧形以提高刚性的可动件的局部透视图。图24B是其沿图24A中24B-24B线的剖视图。
图25A、25B、25C和25D是表示图22A和22B中可动件的制造方法的工艺步骤。
图26是表示本发明第十四个实施例的喷液头的剖视图。
图27A、27B和27C是本发明第十五个实施例的喷液头(双流道结构)的剖视图。
图28A和图28B是表示根据本发明的喷液头的一个实施例的局部剖视透视图。
图29A、29B、29C和29D是表示根据本发明的喷液头的一个实施例的剖视图。
图30是表示根据本发明的喷液头的局部剖视透视图。
图31是表示传统喷液头中气泡压力的传播的图示图32是表示本发明的喷液头中气泡压力的传播的图示。
图33是表示本发明中液流的图示。
图34是表示本发明的喷液头的局部剖视透视图。
图35是表示本发明的喷液头的局部剖视透视图。
图36是表示本发明的喷液头(双流道结构)的剖视37是表示本发明的喷液头(双流道结构)的局部剖视透视图。
图38A和38B是说明可动件的操作的图示。
图39A、39B和39C是说明可动件的其它形状的图示。
图40A和40B是表示本发明的喷液头的垂直剖视图。
图41是表示驱动脉冲形状的图示。
图42是表示本发明喷液头的分解透视图。
图43是表示喷液头盒的分解透视图。
图44是简明表示喷液头设备的结构图。
图45是表示记录设备的结构框图。
图46是表示喷液记录系统的图示。
图47A和47B是表示传统喷液头的液流通道的图示。
下文中，将参照附图对适用于本发明的喷射原理进行描述。
图29A至29D是沿液流通道方向截取的用于示意地说明喷液头的剖视图。图30是一个表示这种喷液头的局部剖视透视图。
对于图29A至29D中所示的喷液头，产生作用于液体上的热能的发热元件2(按照本实施例，它是一个40μm×105μm的发热电阻)作为对喷射液体产生喷射能量的元件，安放在一个元件基底1上，在该元件基底上，设置有与发热元件2相对应的液流通道10。该液流通道与喷口18连通，同时与一个公共液室13连通，从而由公共液室13接受液体，所接受的液体量相当于从喷口18喷出的液体量。
在基底上的液流通道10中，以悬臂梁的形式设置有一个具有一扁平部分的板状可动件31，它是由具有弹性的材料，如金属制成的，并面对上述发热元件2。该可动件31的一端固定在一个用图形成形光敏树脂在液流通道的壁上和元件基底上形成的基座(支承件)34或类似物上，从而支承可动件。同时形成一个支点(支点部分)33。
该可动件31设置在面对发热元件2并离开该发热元件约15μm处，以便将其覆盖，从而使得可动件在一个随液体喷射动作由公共液室13经可动件流向喷口侧的大液流的上游侧具有一个支点(支点部分；固定端)33，而在该支点33的下游侧具有一个自由端(自由边缘部分)32。在发热元件2和可动件31之间则形成一个气泡生成区。在这方面，发热元件和可动件的类型、结构及配置并不局限于上面所描述的那样。如下面将要谈到的，只要这些元件和构件的结构和配置使它们可以控制气泡的生长及压力的传递就足够了。这里，将把上面提到的液流通道分为两个区域进行描述；以可动件31为界，把直接与喷口18连通的部分定义为第一液流通道，而把具有气泡生成区11和液体供应通道12的部分定义为第二液流通道16，以便对后面将要研究的液流进行描述。
向发热元件2提供能量，以便加热位于可动件31和发热元件2之间的气泡生成区11内的液体。从而根据在USP4,723,129的说明书中所公开的薄膜沸腾现象产生一个气泡。由于气泡的生成所造成的压力以及气泡的压力首先作用到可动件31上。可动件31发生运动，以支点33为中心向喷口侧大大地张开，如图29A和29B或图30所示。由于可动件31的运动或运动状态，由气泡生成所引起的压力传递及气泡本身的扩展被导向喷口侧。
这里，将对适用于本发明的基本喷射原理之一进行描述。对于本发明最重要的原理之一是，面对气泡设置的每个可动件均由其处于静止时的第一位置运动到第二位置，也就是由于气泡生成所产生的压力或由于气泡本身的作用发生运动后的位置，以及，由气泡生成所产生的压力或气泡本身，由于可动件的运动，而被导向喷口18所在的下游侧。
通过对示意地给出未采用可动件的传统液流通道的结构的图31和表示本发明的图32进行比较，将对这一原理更进一步地详细加以说明。这里，沿着喷射口方向的压力方向用VA表示，而指向上游侧的压力传递方向用VB表示。
如图31所示，传统喷液头中没有控制因气泡生成所产生的压力传递方向的结构。从而，气泡40的压力传递方向指向参考标V1记至V8所示的气泡表面的法线方向。在这些指向的压力中，只有那些指向压力传递方向VA的压力分量，也就是由参考标记V1至V4所表示的靠近喷口部分的压力传递方向中大约占气泡一半那些压力分量才对液体喷射有影响。这些压力是直接对液体喷射效率、液体喷射力、喷射速度及其它条件产生贡献的重要部分。并且，V1的作用更大，因为它最接近喷口侧的VA。相反，V4只有一个较小的分量指向喷口侧的方向VA。
与此相反，如图32中所示的本发明则可以操纵可动件31，从而将由气泡生成所产生的图31中所示的从V1到V4指向各个方向的压力传递方向导向下游侧(喷口侧)，从而使它们指向压力传递方向VA。从而，生成气泡40所产生的压力均被直接而有效地用于喷射。此外，气泡本身的扩展方向也与压力传递方向V1至V4相仿，被导向下游侧，从而使其可在下游侧比上游侧扩展得更大。通过这种方式，气泡本身的扩展方向被可动件所控制，以便控制气泡的压力传递方向，从而使喷射效率、喷射力、喷射速度等等得到很大提高。
现在将回到图29A至29D，对本实施例的喷液头的喷射操作进行详细地描述。
图29A表示在未对发热元件2提供电能之前的状态，这是一种发热元件未产生热量前的状态。这里，重要的是，可动件31必须处于这样一个位置，即相对于被发热元件的热量所产生的气泡而言，可动件至少要面对气泡的下游侧部分。换句话说，在液流通道的结构布局中，可动件31至少要设置到发热元件中心区3的下游侧的位置处(即，通过发热元件中心区3，并与液流通道的纵向正交的直线的下游侧)。
图29B表示对发热元件2提供电能等以便对其加热的状态。这时，充满于气泡生成区11内的液体被部分地加热，由于薄膜沸腾而产生气泡。
在这个时候，由于气泡40的生成所产生的压力的作用，可动件31由其第一位置向第二位置运动，从而将气泡的压力传递方向导向喷口侧。这里，如前面已经提到的，重要的是，可动件31的自由端32要位于下游侧(喷口侧)，同时，支点33要设置在上游侧(公共液室侧)，从而使可动件的至少一个部分可以面对发热元件的下游侧部分，也就是气泡的下游侧部分。
图29C表示气泡40进一步扩展的状态。这里，由于气泡40的产生所形成的压力，可动件31进一步运动。这样，所生成的气泡40在下游侧比上游侧扩展得更大，同时，气泡进一步扩展直到超过可动件31的第一位置(由虚线表示的位置)。这样，随着气泡40的扩展，可动件31逐渐运动。从而，就可以把气泡的扩展方向导向气泡40的压力传递方向，同时也很容易实现其体积的改变。换句话说，指向自由端侧的气泡扩展方向均匀地指向喷口18。这被认为是提高喷射效率的一个有益因素。由于气泡的产生或发泡压力，可动件在向喷口方向传递压力波时几乎不受任何阻碍。从而压力传递方向和气泡的扩展方向可以按照被传递的压力的大小而被有效地控制。
图29D表示由于继上述薄膜沸腾之后，气泡内压力降低，气泡40收缩时的状态。在这种状态下，气泡消失。
由于气泡收缩产生的负压及可动件31本身的弹性所产生的回复力，运动到第二位置的可动件31返回到图29A所示的初始位置(第一位置)。同时，当气泡消失时，液体会从上游侧(B)流入，即，作为由参考标记VD1和VD2所表示的液流从公共液室侧流入，同时，也作为由VC标记的液流从喷口侧流入，以便补充气泡生成区11内收缩了的气泡的体积，以及被喷射出去的液体的体积部分。
现在，已经对由于气泡的产生所引起的可动件的操作及液体喷射操作做了描述。下面将对喷液头的补液进行详细的描述。
在图29C所示的状态之后，在其体积达到最大之后，气泡40进入消退过程。在这时，用于补充因气泡消退而缩小了的体积的液体，同时从第一液流通道14的喷口18侧和第二液流通道16的公共液室13侧流入气泡生成区11。在不包含可动件31的传统液流结构中，由喷口侧流入气泡消失区的液流量和从公共液室侧流入的液流量由更靠近喷口而不是气泡生成区的部分与接近公共液室的部分之间的液流阻力的大小来决定(也就是由液流阻力及液体的惯性来决定)。
因而，如果靠近喷口侧的液流阻力较小，则大量的液体由喷口侧流入气泡消失区，这将使弯液面退回量变大。特别是，当为了提高喷射效率而有意地使靠近喷口侧的液流阻力变小的时候，在气泡消失时弯液面M的退回量会变大。从而需要更多的时间进行补液，妨碍了高速打印。
与此相反，由于本结构中设置了可动件31，当可动件31返回到气泡消失时的原始位置时，弯液面的退回停止。设气泡的体积W的上部为W1，靠近气泡生成区部分的体积为W2，而第一位置被定义为边界。则此后，向W2提供的液体的体积部分是由液体VD2提供液体补充的，它主要来自于第二液流通道。传统中，弯液面的退回量几乎相当于气泡体积W的一半大小，而通过这种方法则可以把弯液面的体积压缩到几乎是的W1一半，而W1本身就已经小于弯液面退回量了。
进而，向体积W2部分的液体供应可以强制地主要由第二液流通道的上游侧(VD2)沿着位于发热元件侧的可动件31的表面进行。因此，可更快的进行补液。
这里，特别是在传统喷液头中，补液是利用在气泡消失时产生的压力进行的，所以弯液面的振动变得很大，导致图像质量变差。但在上述的高速补液中，可以抑制弯液面的振动，使之变得极小，这是因为喷口侧第一液流通道14的区域及喷口侧气泡生成区11的液流受到抑制。
这样，根据本发明所配置的结构可以经过液体供应通道12的第二液流通道16向气泡生成区11进行强制补液，同时通过抑制弯液面的退回和振动获得高速补液。因而，可实现稳定地喷射和喷射的高速重复。同时，当将它用于记录领域时，在高速记录的情况下提高记录图象的质量。根据本发明所配置的结构双重地具有下面给出的有效功能。换句话说，可以抑制气泡生成区所产生的压力向上游侧的传递(逆波)。在一个发热元件上生成的气泡内产生的压力中，在公共液室侧(上游侧)的绝大部分的压力均变成一个将液体推回上游侧(逆波)的力。逆波不仅造成指向上游侧的压力，同时造成由此而产生的液体移动量，以及伴随液体移动而产生的惯性力。这一现象使液流通道内的补液性能难以令人满意，也导致了对高速运转的妨碍。根据本发明，这种向上游侧的作用，从一开始便被可动件31抑制，从而有可能进一步提高补液性能。
下面将描述一些更具有特色的结构和作用。
第二液流通道16装配有一个具有内壁(发热元件的表面无明显倾斜)的液体供应通道12，该内壁基本上是在发热元件2的上游侧与发热元件2直接连接的。在这种情况下，液体向气泡生成区11和向发热元件2的表面的供应是如参考标记VD2所示沿着靠近气泡生成区11的可动件31的表面完成的。因此，液体在发热元件2的表面上的滞流受到抑制，从而可以很容易地除去积聚在液体内的滞留气体，并清除所谓的滞留气泡。同时，也不存在热量在液体内积累过高的可能性。因此，能够以很高的速度更加稳定地重复生成气泡。在这方面，对具有一个基本上是平坦的内表面的液体供应通道12已经进行过描述，但本发明不必局限于此，只要液体供应通道具有一个与发热元件平滑地连接的平滑内壁，并具有这样的形状，即，使液体不可能在各发热元件上滞留并在供应液体时不会发生任何较大的扰动，就足够了。
同时，向气泡生成区的液体供应是由经过可动件的侧部(狭缝35)的VD1进行的。但是，为了在每一气泡生成时更有效地将压力导向喷口，采用了一个大的可动件，以便覆盖整个气泡生成区(全部地覆盖发热元件表面)，如图29A至29D中所示。在这种情况下，如果当可动件31返回到其第一位置时，在气泡生成区11和第一液流通道靠近喷口的区域之间的液流阻力变得更大时，由VD1流向气泡生成区11的液流会被阻塞。利用上面描述的喷液头结构，提供了一个液流VD2以便向气泡生成区供应液体。因此，液体供应性能变得极高，而且，即使是将其结构安排得使可动件31覆盖整个气泡生成区11来提高喷射效率，也不会降低液体供应性能。
至于可动件31的自由端32和支点33的位置是这样安排的，自由端比支点相对更靠近下游侧，如图33所示。由于按这种方式设置结构，所以就可以实现前面描述过的在发泡时可以将液压力传递方向和气泡的扩展方向有效地导向喷口侧的功能。进而，采用这种位置关系，不仅能够使喷射功能令人满意，而且也可使得当供应液体时液体在液流通道10内的液流阻力变小，从而获得能够进行高速补液的效果。这是因为如图33所示，自由端和支点33是这样安排的，当由于喷射而已经退回的弯液面因表面张力而返回到喷口18或当气泡消失后再供应液体时，在液流通道10(包括第一液流通道14和第二液流通道16)内流动的液流S1，S2和S3不存在阻力。此外，如图29A至29D所示，可动件31的自由端32一直延伸到将发热元件2覆盖，以便面对将发热元件2分为上游侧和下游侧的中心区3(即，经过发热元件中心区(中心部分)的与液流通道的纵向方向正交的直线)的下游侧。这样，在发热元件中心部分3的下游侧产生对液体喷射具有很大贡献的压力或气泡被可动件31所接受。从而，这种压力和气泡被导向喷口侧以便从根本上提高喷射效率和喷射力。
此外，气泡的上游侧也被用来产生很多有利的作用。
同时，利用上述结构，可动件31的自由端在瞬间完成一个机械运动。这一功能也被认为是对喷射液体有益的。
图34是一个表示另一实施例的喷墨头的局部剖视透视图。在图34中，参考标记A表示可动件已经运动过的状态(气泡未示出)；B表示可动件的初始位置(第一位置)。在状态B，假定气泡生成区11实质上是关闭的(这里，尽管图中没有给出，但在A和B之间有一个液流壁，将一个流道与另一个分隔开)。
对于图34中所示的可动件31，对每一端都设置有基座34，在这两个基座之间，设置有液体供应通道12。从而，使沿着发热元件侧的可动件表面，从具有与发热元件的表面基本平坦或顺滑地连接的表面的液流通道供应液体成为可能。
这里，当可动件31处于初始位置(第一位置)时，可动件31与安放在发热元件下游侧和宽度方向上的发热元件下游壁36及侧壁37靠紧放置或紧密接触。这样，在气泡生成区11的喷口18侧，可动件实质上是闭合的。因此，在发泡时，由气泡所产生的压力，特别是气泡下游侧的压力，将集中地作用在可动件的自由端，而不允许其逃逸。
同时，在气泡消失时，可动件31返回到第一位置，向发热元件的液体供应则能够保持气泡生成区11的喷口侧紧紧闭合。这样，就能够抑制弯液面的退回及前面实施例中描述的各种其它效应。同样，对于补液性能，也可以获得前面实施例中相同的作用和效果。
同样地，对于本实施例，如图30和图34所示的支承和固定可动件31的基座34设置在远离发热元件2的上游侧。同时，基座34的每一个宽度都比液流通道10窄。然后，如前面所述对液流通道12进行供液。同样，每个基座34的结构并不局限于本实施例所给出的一种。只要基座的构造能够使补液顺滑即可。
在这方面，在本实施例中可动件31与发热元件之间的间隙设定为15μm左右，但是，只要将该间隙设定在一个能使气泡生成所产生的压力被充分地传递到可动件的范围内就足够了。
图35是一个根据代表本发明的基本原理之一的另一实施例的喷液头的局部剖视透视图。图35说明了在其内产生气泡的气泡生成区和位于液流通道之一内的可动件之间的位置关系，同时，为了便于理解，也给出了本发明的液体喷射方法和补液方法。
对于上面描述的许多实施例，生成气泡的压力集中在可动件的自由端，以便使可动件的快速运动集中，同时使喷口侧的气泡偏移。相反，对于本实施例，气泡的下游侧部分由可动件31的自由端控制，该自由端位于气泡的喷口侧，直接对液滴喷射起作用，而给将要产生的气泡留有一定的自由度。
为了描述根据图35所示结构的本实施例，与图30所示的实施例相比，在本实施例中，没有作为挡板的伸出部分(图30中斜线所指的部分)，在图30中，它位于气泡生成区的下游侧并设置在元件基底上。换句话说，可动件的自由端区和两个侧端区域并没有把气泡生成区关闭，而是允许其向喷口区开放。这种结构体现了本实施例。
本实施例允许气泡在下游侧的前端部分扩展，其中在下游侧对液滴喷射所起的作用由各个气泡来实现。因此，其压力分量被有效地用于喷射。另外，可动件31自由端的侧部至少影响到指向下游侧部分上方的压力(图31中的VB，VB和VB分量)，使它们能够加入到气泡在下游侧前端部分的扩展。因此，如前面描述的实施例那样，喷射效率得到提高。本实施例优于前一实施例之处在于它对每一个发热元件的驱动响应。
同时，本实施例也具有一个较简单的结构，从而在制造方面具有优越性。
本实施例的可动件31的支点固定在一个基座34上，该基座的宽度比可动件的表面部分小。从而，在气泡消失时，液体经过该基座的两侧被供应到气泡生成区11(见图35的箭头)。这个基座可以是任意结构的，只要能保证良好的供液能力即可。
对于本实施例，当供应液体进行补液时，液体沿着正在消失的气泡从气泡生成区上方流入。但该液流受到可动件31的压力的控制。因此，这种结构优于仅由发热元件形成气泡的传统气泡生成结构。按照本实施例这样配置的结构，当然也能够减少弯液面的退回量。
作为本实施例的一个变型的实施例，可以作出更优化的安排，以便形成一种只有可动件自由端的两个侧部(或者两个侧部之一也可以)基本上封闭气泡生成区11的结构。利用这种结构安排，如前面所描述的那样，指向可动件31侧端的压力被转换成用于气泡在喷口侧扩展的压力，从而更进一步提高喷射效率。
现在已经根据一种具有一个单一流道的喷液头对适用于本发明的喷射原理进行了描述，这种喷液头，采用同一种液体，该液体既作为利用热能发泡的液体也作为喷射液。接下来，将结合一个双流道喷液头进行描述。对于这种喷液头，液体喷射所适用的主要原理是一样的，但是利用热能发泡的液体(发泡液)和用于喷射的液体(喷射液)是分开的。
图36是一个示意地给出采用双流道的喷液头的剖视图。图37是一个表示图37所示的喷液头的局部剖视透视图。
对于双流道喷液头，用于发泡的每个第二液流通道16都设置在元件基底1上，元件基底上设置有发热元件2，用于向液体提供热能使之生成气泡，在这个液流通道上安排有用于喷射液体的每个第一液流通道14，它与每个喷口18直接连通。
第一液流通道的上游侧与用来向许多第一液流通道供液的第一公共液室15连通。第二液流通道的上游侧与向许多第二液流通道供应发泡液的第二公共液室17连通。
但是，如果利用同一种液体作为发泡液和喷射液，则可以设置一个单一的公共液室供它们使用。
在第一和第二液流通道之间设置一个弹性金属或类似材料制成的分隔壁30，用来将第一液流通道和第二液流通道隔开。在这方面，当根据环境，发泡液和喷射液不应混合时，最好是尽可能地将用于第一液流通道14和第二液流通道16的液体完全隔离开。但是，如果即使发泡液和喷射液有一定程度的混合也并不会带来什么问题时，则不一定有必要配置具有将其完全隔离的功能的分隔壁。
位于发热元件表面方向上方的凸出区域(此后将称作喷射压力生成区；图36中的区域A和B处的气泡生成区11)的分隔壁部分被设置成这样一种形式，即，借助于狭缝35和其位于公共液室(15和17)侧的支点使可动件31成为一个在喷口侧(液流的下游侧)具有自由端的悬臂梁的形式。由于可动件31面对气泡生成区11(图36中的B处)，所以通过发泡液的发泡，可动件31向第一液流通道侧的开口侧(即，图36中箭头所指的方向)打开。
在图37中，同样地，在装配有作为发热元件2的发热电阻(电热转换元件)，和向每个发热电阻提供电信号的线电极5的元件基底1上，分隔壁30被设置成为穿过构成第二液流通道的空间。
可动件31的支点33和自由端32的布局与发热元件之间的关系和单流道喷液头中所描述的一样。同样，对单流道喷液头的液体供应通道12和发热元件2之间的关系已做过描述。对于双流道喷液头，在第二液流通道16和发热元件2之间也采用同样的结构关系。
现将结合图38A和38B描述双流道喷液头的操作。
为驱动喷液头，采用相同的水质墨水作为向对于液流通道14提供的喷射液和向第二液流通道16提供的发泡液。
当发热元件2产生热量作用到位于第二液流通道16中的气泡生成区11内的发泡液上时，利用美国专利No.4,723,129的说明书所公开的在发泡液中发生的薄膜沸腾现象，生成气泡40。
根据双流道喷液头，由于除了气泡生成区的上游侧外，没有发泡液流从其余三个方向逃逸，所以由气泡生成所产生的压力集中地向设置在喷射压力生成区上的可动件31传递，从而可动件31由图38A中所示的状态向图38B中所示的第一液流通道侧运动。通过可动件31的这一操作，第一液流通道14和第二液流通道16大面积地连通，同时由气泡生成所产生的压力主要沿着指向喷口侧的方向(方向A)向第一液流通道的喷口侧传递。如上所述，通过这一压力传递和可动件31的机械运动，液体从每个喷口喷出。
现在，随着气泡的缩小，可动件31返回到图38A所示的位置。然后，由上游侧向第一液流通道14内供应喷射液，供应量相当于已经喷射出的喷射液的量。对于双流道喷液头，同样，由于喷射液的供应和前面描述的例子中一样，是在可动件31关闭的方向上进行的，所以不可能因为可动件31的存在而妨碍喷射液的补充。
对于随着可动件31的运动，发泡压力的传递、气泡的扩展方向、对逆波的防止等等，双流道喷液头主要部分的功能和作用和单流道喷液头是一样的。但是，通过采用双流道结构，还可以进一步得到下面所述的优点。
换句话说，采用双流道结构，可以利用发泡液发泡产生的压力喷射喷射液，而用不同的液体作为喷射液和发泡液。因此，对高粘度的液体，例如聚乙烯乙二醇，即使加热也难以使其产生足够的气泡，因而使喷射力不足，但通过向第二液流通道供应能很好的发泡的液体(例如，约1至2cp的酒精∶水＝4∶6的混合物)或低沸点的液体，同时向第一液流通道提供这种高粘度的液体，也可以良好的状态喷射这类高粘度的液体。
同样，作为发泡液，可以选择那些当受热时不会在发热元件表面产生烧灼或其它沉积物的液体，从而可稳定地发泡，以便以良好的条件喷射。
此外，利用双流道喷液头，可以得到对单流道喷液头描述过的那些效果。因而，采用双流道结构，在喷射具有高粘度等性质的液体时，可以进一步提高喷射效率和喷射力。
同样，甚至对于热性能差的液体也能够以高喷射效率和高喷射力进行喷射，而不对该液体造成任何热损伤，方法是将这种液体作为喷射液提供到第一液流通道，同时将另一种可以很好地发泡且不会因受热而改变性质的液体供应到第二液流通道。
现在，将参照附图对本发明的实施例进行描述。
对于下面将要描述的实施例，适用于喷射液体的原理和上面描述的相同。这里，将采用前面说过的双流道喷液头对下面的实施例进行描述。但是，本发明不必局限于此。本发明也同样适用于单流道喷液头。
首先，将根据实施例1至7描述在可动件自由端侧紧密配置气泡生成区的方法。
(实施例1)图1至图3是一个沿流道方向截取的用以说明本实施例的喷液头的剖视图，它给出了可动件和发热元件之间的配置关系。这里，在上面的原理描述中，对本实施例喷液头的结构已经详细谈及。因此，对它的描述将被省略。
对于本实施例的喷液头，各第二液流通道12配置在元件基底1上，在元件基底上具有为生成气泡而提供热能的发热元件2(每一个尺寸为40μm×105μm)。在第二液流通道上设置有与喷口18连通的第一液流通道14。
可动件31的尺寸为53μm×220μm，它是由5μm厚的Ni片制成的。
第一液流通道14与第一公共液室15连通。第二液流通道16与第二公共液室17连通。
在这方面，如果发泡液和喷射液相同，则可以设置一个单一的公共液室供它们使用。
对于本实施例，发热元件2在喷口18的相反侧的端点C设置在沿流道方向的可动件31中心D的自由端一侧。这里，可动件31是一个在分隔壁30上形成的悬臂梁式的平板，通过设置狭缝，这种可动件在喷口侧的端部被设置成自由端32，而它在公共液室15和17侧的端部则被设置成支点33。沿流道方向的可动件31的中心D是指自由端31和支点33之间的中心位置。
同样，如图1所示，发热元件2是这样安排的，即，如果发热元件2靠近喷口侧的端部E设置的比可动件31的自由端32更靠近喷口侧，则自由端会更有效地运动，因为气泡的压力集中在自由端侧。反之，如图2所示，可动件31的自由端32可安排得更靠近喷口侧。此外，如图3所示，如果发热元件喷口侧的端部E设置在可动件31的自由端32的正下方，则气泡本身被有效地导向喷射方向，而气泡的压力则导向作用于自由端的前端部。同样，在图1至图3中，发热元件2在喷口18相反侧的端部C位于可动件31中心D的自由端侧。但是，也可以使这一端部的位置与中心D的位置重合。换句话说，对于本发明，可动件31中心D的自由端侧是指包括中心D的位置在内的自由端侧。
现在，将结合图4A和4B描述本实施例的双流道喷液头的操作。
图4A表示对发热元件2外加电压之时的状态，所产生的热量传递到第二液流通道16中气泡生成区内的液体上，从而在液体内生成气泡40。这里，由于发热元件2在喷口18相反侧的端部C被设置在可动件31中心D的自由端32一侧，所以气泡的压力被加在可动件31中心D的自由端侧的区域上。从而，作用在可动件31上的压力，作为一个整体的平衡，在自由端侧变大，使自由端从一开始就发生运动。图4B表示图4A所示状态的后续状态。气泡40按照可动件31的运动形状向喷射方向扩展，从而稳定地提高喷射力和喷射效率。具体地说，根据本实施例，可动件的运动是通过将气泡40的压力加到自由端侧的可动件的1/2的面积上实现的。因而，可动件31的自由端32移动量很大，如图4B所示，使气泡40以良好的状态快速而有效地到达喷口18。同时，对于整个运动均得以保持这种良好的状态，稳定地提高喷射效率。同样，可动件31的运动可顺滑地实现，从而能够延长可动件31的寿命。
(实施例2)图5至图7是沿流道方向截取的用以说明本实施例喷液头的剖视图，它给出了可动件和发热元件配置之间的关系。这里，在原理描述中，已经详细提及本实施例的喷液头的结构。因此，对它的描述将被省略。
对于本实施例，发热元件2的尺寸被设置为40μm×85μm，可动件为53μm×220μm。
对于本实施例，发热元件2在喷口18相反侧的端部C设置在从自由端算起将可动件31分成2∶3的点F的自由端一侧。在这方面，可动件31是一个在分隔壁30上形成的悬臂梁式的平板，通过设置狭缝35将这种可动件在喷口侧的端部设置为自由端32，将其位于公共液室15和17侧的端部设置为支点33。由自由端算起将可动件31分成2∶3的点F是指在自由端32和支点33之间从自由端32起的位置。
此外，如图5所示，发热元件2可以这样安排，使发热元件2在喷口侧的端部E设置得比可动件31的自由端32更靠近喷口侧，或者相反，如图6所示，可动件31的自由端32更靠近喷口侧。进而，如图7所示，发热元件2在喷口侧的端部E可直接设置在可动件31的自由端32的正下方。此外，在图5至图7中，发热元件2在喷口18反向侧的端部C位于将可动件31从自由端分成2∶3的点F的自由端侧。但是，也可以将该端与2∶3分界点重合设置。换句话说，对于本发明，将可动件31从自由端起以2∶3的比例划分的点F的自由端侧是指包括点F在内的自由端侧。根据本实施例，气泡40的压力被加在可动件从自由端起的2/5的面积上。因此，与第一个实施例相比，作用在可动件31上的压力平衡在自由端变得更大，使自由端更加容易运动。因此，发泡时压力和气泡的扩展被有效地导向喷射方向。同时，可动件31的运动是平滑地，使可动件31的寿命得以延长。
此外，如果发热元件被安排得将气泡的压力作用到可动件上而使得接受这一压力的自由端部分与不接受这一压力的部分象第一个实施例那样被分成近似一半对一半的话，在有些情况下，在可动件上会发生振动，尽管很微弱。换句话说，有可能在可动件自身上发生简谐振动，自由端、支点和中心成为该振动的波节。在这种情况下，可动件的运动形状会受到轻微的影响。但是，如果如本实施例中那样，接受气泡的压力部分和不接受它的部分按2∶3的基本关系设置在可动件中心的自由端侧，则不易发生简谐振动。从而可动件的运动状态得到稳定，以稳定地提高喷射效率。在这方面，当这种安排不按基本关系时，如果存在压力和不存在压力之间的比例大，则简谐振动的分量变得大过两倍。因此，其影响变得相当小，最终提高了喷射效率。
在这方面，第一和第二实施例的发热元件的气泡生成区大约从图形边缘向内1至8μm，因为发热元件的温度分布在其边缘部分变低。为此，在处理加热器端部时应当包括从加热器的真实边缘起包括8μm的范围在内。
这里，同样，第一和第二实施例的发热元件2的端部E和C也包括图形边缘向内1至8μm的区域。
(实施例3)图8A和8B是用于示意地说明根据本实施例的喷液头的图示。图8A是一个表示喷液头的可动件、发热元件和液流通道的图示。图8B是一个沿液流方向截取的喷液头剖视图。这里，在原理描述中，对本实施例喷液头的结构已详细提及。从而对它的描述将被省略。
对于本实施例的喷液头，在具有用于产生热能从而生成气泡的发热元件的元件基底1上设置有各第二液流通道12。在第二液流通道上设置有与喷口18连通的第一液流通道14。第一液流通道与第一公共液室15连通。第二液流通道16与第二公共液室17连通。
在这方面，如果发泡液和喷射液是同一种液体，则可以设置一个单一的公共液室供它们共用。
对于本实施例，将成为发热元件2侧壁的第二液流通道的壁72制成向喷口方向变窄的锥形，如图8A所示。在喷口18的相对侧的发热元件2设置在流道方向上的可动件31中心D的自由端侧。
现将结合图9A和9B对本实施例喷液头的操作进行描述。
图9A表示对发热元件2外加电压时的状态，这时所产生的热量被传递到液流通道16上气泡生成区11内的液体上，从而在液体内生成气泡40。
这里，由于靠近喷口侧的发热元件2产生的热量所生成的气泡的压力部分被抑制，使得它不向侧壁方向膨胀。因此，气泡在可动件方向的扩展比靠近可动件31的支点侧的气泡部分大。从而，使得传递到可动件31上的气泡40的压力，更大地作用于靠近自由端31部分的区域。这样，可动件31的自由端32比其它部分运动得都早。
图9B表示图9A所代表的状态的后续状态。气泡40进一步扩展。随着气泡的这种扩展，可动件31作为一个整体进一步运动。气泡40按照可动件31的运动形态在喷射方向扩展，因此稳定地提高了喷射力和喷射效率。具体地说，根据本实施例，该运动是借助在自由端附近处利用较高的压力实现的。因此，可动件31的自由端32移动量大，使气泡40以良好的状态快速有效地到达喷口18，从而相对于可动件31的总体运动操作来说，使之能够稳定地提高喷射效率。同时，可动件31的运动可平滑地进行，有利于延长可动件31的寿命。
(实施例4)
图10A至图10C是用以说明由第二液流通道侧观察本实施例喷液头的发热元件结构的图示。这一喷液头的发热元件构造得如第三个实施例那样对可动件31的自由端32施加一个大的压力。
如图10A所示，发热元件2设置在成为其侧壁的第二液流通道的壁72之间。
对于图10A中所示的喷液头，在发热元件2的喷口18的反向侧的两个侧端与第二液流通道16相接触的表面上设置掩敝图形97以阻挡气泡40的生成。
对于图10B中所示的喷液头，阻挡气泡40生成的掩敝图形97的数目增加，图形设置在发热元件2更远离喷口18与第二液流通道16接触的表面上。
对于图10C所示的喷液头，发热元件2被分成两个同时发热的发热元件2a和2b。在它们两个当中，位于自由端侧的发热元件面积较大。这里，参考数字5表示用于发热元件2的线电极。
现在将对本实施例喷液头的操作进行描述。
对于图10A和图10B所示的喷液头，它们每一个的喷口侧均不设置掩蔽图形97。对于图10C所示的喷液头，发热元件2被分成两个发热元件2a和2b，而在自由端侧的那个的面积较大。因此，传递到可动件31上的气泡40的压力，较大的作用于自由端32的邻近侧处，从而自由端32比可动件其它部分提前运动。
其操作和作用情况与第三个实施例一样。但是，在本实施例的情况下，对可动件31的自由端32等而言，气泡40的压力可被更精确的控制。因此，喷射效率会更进一步提高。此外，对于图10C中所示的喷液头，不设置掩蔽图形97。能量损失在一定程度上被降低。
(实施例5)图11A和11B是示意地说明本实施例的喷液头的剖视图，它描述了象第四个实施例中那样，把较大的压力施加在可动件31的自由端32上的喷液头的结构。
按照本实施例，把喷液头的发热元件2制造成其靠近喷口的部分更紧密地靠近可动件31。换句话说，对于图11A所示的喷液头，设置有一个阶梯，使在靠近喷口侧的发热元件2和可动件31之间的距离比较小。利用这样设置的结构，被传递到可动件31上的气泡40的压力更大地作用在靠近自由端32的部分。从而，自由端32更早且更快地开始运动。
在这方面，操作和作用的其它情况和第一个实施例的情况一样。但是，根据本实施例，在第二液流通道16内供液的液流阻力受到抑制而变小，而把气泡的更高的压力加在自由端。从而，改善了补液特性。
(实施例6)图12是一个示意地说明本实施例的喷液头的剖视图，它说明了如上面所述的实施例中那样，借助可动件31的自由端32施加更大压力的喷液头发热元件的结构。
对于本实施例，喷液头发热元件2的端部比可动件31的自由端32更靠近喷口18。利用这样安排的结构，在发热元件2喷口侧的端部生成的气泡40被引导作用于自由端32。这里，前面已经描述过的实施例也可以按照与本实施例相同的方式构造。本实施例的操作和作用的其它方面与第三个实施例描述的情况相同。但是，对于本实施例，可以实现简化制造工艺，以较低的成本生产喷液头。
(实施例7)图13是一个示意地给出本实施例的一种所谓侧喷型的喷液头的剖视图，其中，发热元件的配置表面与喷口实质上是平行的。图13说明了一个如前面描述的实施例中那样，借助可动件31的自由端32施加更大压力的喷液头发热元件的结构。
本实施例是将图11A所示的第五个实施例的结构设置成侧喷型。上面已经描述过的其它实施例也可以设置成侧喷型。这里，操作和作用情况与第三个实施例中所描述的一样。因此，将省略对它的描述。
现在将根据实施例8至实施例10描述可动件振动的特征频率大于用于气泡生成的驱动频率的方法。
(实施例8)图14A至14D是一个说明本实施例的一个喷液头实例的剖视图。
这里，在原理描述中，已经对本实施例的喷液头的结构进行过详细地描述。因此，将省略对它的描述。
对于本实施例的喷液头，将各第二液流通道16设置在具有用于提供热能以产生气泡发热元件2的元件基底1上。在第二液流通道上设置有与喷口18连通的第一液流通道14。
在这方面，如果发泡液和喷射液是同一种液体，公共液室可部分地连通以便它们被共同使用。
对于本实施例，可动31振动的特征频率大于气泡从产生到消失的周期的倒数。
利用这样设置的结构，使得如下的情况成为可能，即，借助如图14B所示的气泡40的生成及可动件本身的弹性所引起的可动件31的运动，使可动件31得以跟上从图14A所示的对发热元件2外加驱动脉冲的时刻起到图14C所示的气泡40消失的时刻为止的周期。
此外，作为本实施例的一个实例，将图14A中所示的第二液流通道16内的流道阻力设计得极小，从而使得在气泡收缩之后，绝大部分液体的供应由第二液流通道进行。在这种情况下，在收缩时气泡40的压力对可动件31向其静止位置的运动不起作用，或者只有很小的作用。即使在这样的情况下，本实施例也能使可动件31借助自身的弹性根据喷射操作的运动对气泡40从生成到消失进行跟踪。因此，对于如图14D所示的下一次喷射中的发泡，可以得到和上一次喷射操作相同的条件，因而获得喷射效率在全部时间均得到提高的特性。此外，可动件的运动可平滑地进行，可动件的寿命得以延长。
此外，只要可动件31在下一个喷射操作开始时能够返回到其初始位置即可。因此，有可能使可动件31振动的特征频率大于最大驱动频率。
作为前面的一个真实的例子，令气泡从生成到消失的周期为30μs，利用其固有振动频率大于这一周期的倒数，即，大于1/30μs(＝33kHz)的可动件进行喷射。因此，可动件的操作跟踪气泡的扩展和收缩，从而可以改善喷射状态，同时更大地提高补液效率。
这里，在这种情况下，在Ni内掺入少量的Co或其它杂质，并进行淬火或类似的处理。将这样的材料用于上述可动件。
作为后者的一个真实的例子，对于最大驱动频率为6kHz的喷液头，采用特征频率为7kHz或更高的可动件进行喷射。因此，即使采用6kHz的喷液头，也可以获得稳定的喷射状态，同时保持同样的喷射效率。
(实施例9)图15A至15D是一个示意地说明本实施例的喷液头的剖视图。其结构基本上和第八个实施例一样。因此将将省略对它的描述。
在图15A所示的状态，当将驱动脉冲加到发热元件2上时，由可动件31的P部分相对于发热元件2的喷口的相反侧生成波形fA和fB，如图15B所示。这是因为与可动件31的刚性等条件有关的发泡力比较低。这是出现气泡40的压力均匀并平行地作用在可动件31上时的状态。这种状态尽管与不设置可动件31的传统喷液头相比，喷射效率有一定程度的提高，但它并不是将气泡40导向喷口18的最佳状态。
但是，如图15C所示，借助可动件31所提供的特有的波动性运动，波形fA和fB向可动件31自由端32侧及支点33侧前进。
然后，如图15C所示，如果在可动件31的运动达到最大的时刻，波形fA和fB到达自由端32和支点33，借助于可动件连同自由端32整体达到其最大位置，气泡40被导向喷口18，这时说明达到了最有效的状态。
因此，为了直到气泡变为最大或可动件的运动达到其极大值时获得这种状态，必须满足下面的公式1(气泡变为最大的时间)＞(可动件波动运动的周期)，或者，(可动件运动达到其极大值的时间)＞(可动件波动运动的周期)。
在这时，依据可动件的长度，可动件的波动运动时间可由下面的公式2获得(可动件波动运动的周期)＝(可动件的长度)/(可动件的波动运动的速度)。
换句话说，有必要使可动件的波动运动速度比气泡的扩展速度快。
利用这样的结构，使得喷射状态稳定，可在全部时间内获得提高的喷射效率特性。此外，由于可动件的运动是平滑进行的，所以延长了可动件的寿命。
作为一个真实的例子，使气泡扩展的时间为15μs，以使其达到最大，同时使可动件的长度为150μm，所得到的关系是(15μs)＞(150μm/15m/s)。这种条件是合适的，其特征被稳定地提高。
(实施例10)图16A至16D是示意地说明本实施例喷液头的剖视图。因为其基本结构与第八个实施例一样，所以将省略对它的描述。
本实施例基本上和第九个实施例一样。其特有的方面在于可动件31的自由端32比发热元件2喷口侧的端部更靠近喷口。
在图16A所示的状态，当驱动信号加到发热元件2上时，从可动件31的P部分产生相对于发热元件2的喷口反向侧的波形fA和fB，如图16B所示。这是因为与可动件31的刚性等条件有关的发泡力比较低。这是一种在气泡40的压力均匀并平行地作用于可动件31上时出现的状态。这种状态尽管与没有可动件31的传统喷液头相比喷射效率有一定程度的提高，但其本身并不是将气泡40导向喷口18的最佳状态。
但是，如图16C所示，借助可动件31所提供的特有的波动运动，波形fA和fB向自由端32侧和支点33侧前进。同时，波形fC和fD向支点33侧和自由端32侧前进。
然后，如图16D所示，如果在可动件31的运动达到最大时，波形fA和fB到达自由端32和支点33，同样，波形fC和fD到达支点33和自由端32，借助可动件与其自由端32作为整体达到其最大运动位置，气泡40被导向喷口18，这说明达到了最有效的状态。
因此，为了在直到气泡达到最大时或可动件的运动达到最大时获得这种状态，必须满足下面的公式3(气泡变为最大的时间)＞(可动件波动运动的周期)，或者，(可动件的运动达到其最大值的时间)＞(可动件波动运动的周期)在这时，依据可动件的长度，可动件的波动运动时间可由下面的公式4获得(可动件的波动运动时间)＝(可动件的长度)/(可动件的波动运动的速度)
换句话说，有必要使可动件的波动运动的速度比气泡的扩展速度快。
采用这样设置的结构，可以获得和第九个实施例相同的效果。
现在将结合实施例11至16描述促进可动件自由端运动的运动促进方法。
(实施例11)对于基于上面所描述的喷射原理的喷液头的结构来说，借助覆盖气泡生成区的可动件的运动将气泡生成所产生的压力传递及气泡本身的扩展导向喷口侧的的功能，因可动件的结构及其设置的位置(气泡生成区和可动件之间的位置关系)的不同而不同。本发明的喷液头可以实现能将气泡生成所产生的压力传递及气泡本身的扩展更有效而稳定地导向喷口侧的结构。更具体地说，对于图1至图7所示的实施例1和实施例2的位置关系，可以实现即使发热元件2的下游侧端部E位于自由端32的上游侧，或者更进一步，即使是发热元件2的上游侧端部C位于点D或点F的上游侧，也可以将气泡生成所产生的压力传递及气泡本身的扩展有效而稳定地导向喷口侧的结构。
下面，作为可以将气泡生成所产生的压力传递及气泡本身的扩展更有效而稳定地导向喷口侧的结构，将给出一些例子，在这些例子中，为可动件的一部分提供了一个加强件以提高其沿运动方向的刚性，以及对可动件的一部分做成形处理，以便提高其刚性。同时，这些例子将对这种结构做详细的描述。
(1)为可动件的一部分提供一个加强件的例子。
图17A和17B是用来说明根据本发明一个喷液头的第一种结构的例子的图示；图17A是它的一个透视图；图17B是沿图17A的17B-17B线截取的剖视图。在图17A和图17B中，一个平板型可移动的加强件31a由支点33附近开始沿纵向设置到可动件31的中心处。该结构的设置提高了可动件31相对于气泡生成所引起的运动的强度。加强件31a的长度、宽度和厚度根据气泡生成区的大小，该区域与发热元件2之间的位置关系及其它因素决定。这里，加强件31a的长度被设定为使可动件31在自由端32侧的部分保留到一定程度。加强件的宽度则小于可动件31的宽度。
对于除了自由端32侧的一部分之外已被加强件31a加强了的可动件31，如果发热元件的尺寸较小，如图18A所示，设置一个没有加强的可动件31的第一运动区(一个在自由端刚性较弱的部分)其功能是将气泡的压力导向喷口侧，如果发热元件尺寸较大，一个装有加强件的第二运动区(在支点端具有较强刚性的部分)将上游侧部分的气泡导向可动件的自由端侧，然后，借助位于自由端侧的第一运动区(具有较弱的刚性)将气泡的压力导向喷口侧。这样，就能够将发泡时的气泡压力(特别是气泡在下游侧的压力)更有效地集中到可动件的自由端侧。因此，即使受到一个大的发泡力可动件的运动形状也得到最佳化，以便于将气泡稳定地导向喷口方向。
特别是，采用本发明，生成的气泡在其所产生的压力传递过程中及气泡在靠近喷口从下游侧的扩展方向中有更多的分量指向喷口。因此，可以使面对这一部分的第一运动区的强度弱一些。同时，气泡在上游侧的压力扩展部分中具有更多分量指向喷口的相反侧，有必要采用更强的力对其进行更有力的控制。对此，采用加强件31a以加强可动件。从而，应当按如下关系设定靠近喷口的第一运动区的强度和远离喷口的第二运动区的强度，即，(第一运动区)＜(第二运动区)，为此，采用如下的做法是有效的，即，在它们面对气泡生成区(或发热元件2)的部分之间设置边界区，或者，更可取的是它们之间的边界区设置在由它们面对的部分的中心起，面对两个运动区的任何一个的长度的±30％或者最好是其长度的±10％的区域上。此外，加强件应装配到包括支点的区域上，从而它可作用到支点上。
这里，对可动件也可以设置3个或更多个不同的运动区。这种情况下，从喷口侧算起，使它们分别为第一运动区，第二运动区，第三运动区，…，每个区的强度关系为(第一运动区)＜(第二运动区)＜(第三运动区)…。同样，如前面所述，在每个运动区之间面对气泡生成区(或发热元件)的部分之间分别设置边界部分是有效的。
图20A和20B同图18A和18B是一样的。为可动件的一部分提供加强件。对整个可动件提供一个第一运动区和一个第二运动区。对这种结构，设置多个发热元件区2a和2b分别单独地作用于第一运动区和第二运动区。这种结构是通过本发明的可动件形成的。该可动件面对位于元件基底上的发热元件配置其第一运动区和第二运动区。这种配置和日本专利申请公开号7-256347的说明书中公开的具有多个发热体的配置基本相同。因此，在这里详细描述将被省略。
在图20B中，将产生热量的能量加在两个发热元件2a和2b上，并在气泡生成区产生一个大的气泡。在这种情况下，可动件的第一和第二运动区所起的作用是允许它从自由端侧开始运动。从而，一个更大的力被有效地控制以导向喷口方向。因此，稳定地提高了喷射效率。
如前所述，即使对于发泡力不同的类型的喷液头，也可以对应每个喷液头使可动件恰当地运动。因此，不仅喷射效率稳定地提高，同时当要求分级控制或类似情况时，控制特性和喷射效率也十分优异。
此外，如果上述的发泡力是可控的，也可以利用可动件的一些其它例子，这将在后面加以描述。
在这方面，对于上面描述过的对可动件31进行加强的例子，可以通过将加强件31a粘接在其上，或者仅将加强件叠放于其上来加强可动件31。
(2)对可动件的一部分进行成型处理，以便提高其刚性的例子。
在前面描述的例子中，可动件31的厚度部分地被加强，以提高其刚性。但是，通过对可动件的一部分进行成型处理以便对其进行部分加强，也可获得同样的功效。对于这个例子，从支点出发沿纵向对可动件31的中心部分进行成型处理，以便加强可动件对运动的刚性。用这种方法，可动件31的强度相对于基于气泡的生成而发生的运动得以加强。被处理部分的长度和宽度根据气泡生成区的大小，该区与发热元件2之间的位置关系及其它因素来决定。但是，如前面描述过的，这样安排其长度，使自由端32侧的可动件31的部分不被处理，就可以获得图18A和18B及图20A和20B所表示的功效。可以想象，可以将其制成各种形状，以提高上一节中所提到的刚性。例如，如图21A和21B所示，可以提供一个其截面形状为波浪形的形状；如图22A和22B所示，可以提供一个其截面形状为凸形的形状；如图23A和23B所示，可以提供一个其截面形状类似山丘的形状；或者如图24A和24B所示，也可以提供一个其截面形状为圆弧形的形状。它们当中的任何一个都可以提高可动件在其运动方向上的刚性。
对于制造具有上述形状的可动件，可以采用电镀工艺或电铸的方法。这里，作为一个例子，下面将描述制造具有图22A和22B所示形状的可动件的方法。
在SUS基板701上，形成抗蚀剂图形702(图25A所示的步骤)。接着，将该金属板701浸入腐蚀液(三氯化铁或氯化铜的水溶液)，以抗蚀剂图形702作为掩膜，暴露的部分被腐蚀。此后，将抗蚀剂图形702除去(图25B所示的步骤)。然后将经过腐蚀的金属基板701进行电镀形成一个镍层703，例如厚度为2.5μm，(图25C所示的步骤)。在这方面，采用磺酸镍、应力消除剂(World Metal Co.所制造的Zeroall)、硼酸、防气孔剂(World Metal Co.所制造的NP-APS)及氧化镍作为金属电镀辅助剂。通过采用上述步骤，可以制成具有图21A和21B，图23A和23B，图24A和24B所示的各种形状的可动件。
现在将描述利用上面所述的可动件的喷液头的特有结构。图36是一个沿流道方向截取的剖视图，示意地给出了在可动件的一部分上具有加强件的喷液头的例子。图37是一个表示该喷液头的局部剖视透视图。
在这方面，如图36和37所示的喷液头的结构的详细情况已在原理描述一节中提到。因此将省略对它的描述。
对于可动件31，如上所述，在它的一部分上设置一个加强件或进行成型处理，以加强其在运动方向的刚性。可动件面对气泡生成区11(图36中的B处)设置，借助发泡液的发泡向第一液流通道的喷口侧张开(图36中的箭头表示)。
至于可动件31的支点33、自由端32的安排、它与发热元件的排列关系，分别与图1至图4B，或图5至图7中的安排相同。
现在将结合图38A和38B对这种喷液头的操作进行描述。
在这里，图38A和38B中所给出的结构已在原理描述一节中详细的提及。因此，将省略对它的描述。
对于这种结构，除气泡生成区的上游侧外，没有发泡压力从其它三个方向逃逸。因此，随着气泡生成所产生的压力被集中并传递给可动件31，它被设置为喷射压力产生部分，同时可动件由图38A所示的状态运动到图38B所示的第一液流通道侧。通过可动件的这一操作，第一液流通道14和第二液流通道16大面积的连通。然后，由气泡生成所引起的压力被主要传递到第一液流通道的喷口方向(方向A)。当这样传递压力时，该喷液头借助第二运动区(在支点侧具有更强刚性的部分)可以使气泡在下游侧的压力集中地作用于可动件的自由端。同时，气泡也被有效而稳定地导向喷口方向。如前面所述，借助这种压力传递和可动件的机械运动，液体从喷口喷出。
(实施例12)对于按照前面所述的第十一个实施例的喷液头，可动件形成于把第一液流通道和第二液流通道分开的分隔壁上。此外，其结构设置为在该可动件的一部分上提供一个加强件或加强成型以提高其刚性。但是，如图34所示，也可以将结构设置为这样，即，为可动件的一部分提供一个由支座支撑的加强件或加强成型。
在这方面，图34中所示的结构的详细情况已在原理描述一节中详细提及。因此，将省略对它的描述。
至于可动件31的支点33、自由端32的安排，以及它与发热元件的位置关系，和前面结合图1至图4A或图5至图7所描述的情况相同。在可动件31的初始位置(第一位置)，可动件31闭合或紧密地接触于沿发热元件2宽度方向在下游侧设置的发热元件的下游壁和侧壁。从而，发泡时的气泡压力，特别是位于气泡下游侧的压力不能逃逸，压力集中在可动件的自由端。除了这个作用外，气泡在下游侧的压力有效地借助于可动件的第二运动区(在支点侧具有更强刚性的部分)被集中地导向可动件的自由端侧。因此，于第十一个实施例相比，通过采用本实施例，气泡被更加有效而稳定地导向喷口方向。
(实施例13)在前面所述的每个实施例上，其结构是这样设置的，即，设置一个突起作为一个相对于可动件自由端的位于气泡生成区的下游侧的挡板，从而将气泡生成所产生的压力集中，以便使可动件快速运动，以及使气泡向喷口侧集中迁移。但是，如图35所示，其结构也可以这样设置，使可动件的自由端及它的两个端侧区域基本上不封闭气泡生成区，而不设置突起，允许它向喷口区开放。在这种情况下，直接作用于液滴喷射的位于喷口侧的气泡部分，由位于自由端侧的可动件的第一运动区(刚性较弱的部分)控制，给予即将生成的气泡以自由度。
在这方面，图35所示的结构已在原理描述一节中详细提及。因此，将省略对它的描述。
(实施例14)通过对结构进行安排，使可动件31的自由端位于下游侧更远的地方，如图26所示，可以使可动件的运动速度更快，从而提高通过可动件的运动产生的喷射力。换句话说，可动件第二运动区(位于支点侧具有更强刚性的部分)将气泡的上游侧部分导向自由端，从而使第一运动区(位于自由端侧具有较弱刚性的部分)更有效地起到将气泡的压力导向喷口侧的作用。
此外，按照在其压力中心部分气泡的扩展的速度，可动件31的第二运动区以速度R1运动。但是，位于远离支点33处的第一运动区则以较快的速度R2运动。这样，自由端32侧以较高的速度机械地作用于液体，从而有利于移动液体以便提高喷射效率。
此外，与前面的实施例相比，自由端更靠近喷口侧。从而，可以更稳定地集中利用气泡扩展方向的分量，在更好的状态下完成极好的喷射。
(实施例15)为简化结构，如图27A至27C所示，可以这样安排结构，即，直接与喷口连通的区域不采用与液室侧连通的流道的形状。在这种情况下，所有的液体供应均由沿可动件31表面在发泡区侧设置的液体供应通道12完成。
对于这种喷液头，在从借助发热元件2使液体发泡的状态(图27A所示状态)向气泡收缩的状态(图27B所示的状态)转移的过程中，可动件31返回到其初始位置，在S3处提供液体。然后，在图27C所示的状态，在可动件返回其初始位置时就已开始出现的弯液面M的轻微退回，在气泡消失之后，被存在于喷口18附近的表面张力强制性地填充。
(实施例16)图28A和28B是示意地说明根据本实施例的一个喷液头的实施例的剖视图。
该喷液头是所谓侧喷型的，其喷口18设置在面对发热元件2的发热表面处，它们基本上相互平行。每个发热元件2(对于本实施例，每个发热电阻为48μm×46μm)设置在元件基底1上以产生热能用于在液体中发生美国专利4,723,129的说明书中所公开的薄膜沸腾，以便生成气泡。在作为喷口件的孔板51上设置喷口18。
液流通道14设置在孔板51和元件基底1之间，以便液体流通。该液流通道与喷口件连通。
在液流通道16中，面对发热元件2设置有两个平板悬臂梁式的可动件31。如前面所述的每一实施例那样，每个可动件均设有用于提高其刚性的加强件或加强成型。对于各可动件，使作为从喷口侧起的第一运动区和第二运动区的每一运动区，其强度具有如下关系(第一运动区)＜(第二运动区)。这里，如上面所述的每一实施例中所提到的，在每一运动区位于面对气泡生成区(或发热元件2)的部分的每一可动区之间设置边界区是有益的。比较可取的是，这种边界位置从面对它的部分的中心起相当于该部分长度的±30％的区域内，更为可取的是位于±10％的区域内。此外，加强件应位于包括支点在内的区域内，从而使它作用于其上。
当发热元件2的发热表面上产生热量时，液体内产生气泡。然后，每一可动件的第一和第二运动区动作，使得自由端侧发生更大的运动，从而将下游侧和上游侧的气泡压力有效地导向可动件的自由端侧。然后，气泡被有效而稳定地导向喷口方向。
在气泡消失时，每个可动件31返回到其原始位置，这时，当向发热元件提供液体时，气泡生成区的喷口侧处于基本关闭的状态。因此，可以获得在前面的实施例中所描述的各种效果，例如抑制弯液面的退回。同时，对于补液效果，也可以获得与前面的实施例相同的效果相同和功能。
(其它实施例)现在已经对根据本发明所提供的喷液头的主要部分和喷液方法的实施例进行了描述。下面，将结合附图描述实施本发明的方法的例子，它们可较好地用于上述实施例。这里，在下面给出的描述中，会采用单流道结构实施例和双流道结构实施例中的一个。但是，应该清楚，除非特殊声明，这样的结构将适用于单流道和双流道结构两种实施例。
(可动件和分隔壁)图39A、39B和39C是说明可动件其它形状的图示。参考数字35分别指为它们设置的每个狭缝。图39A表示一个细长的矩形形状；图39B表示为促进可动件的运动而在支点侧具有一个较窄部分的形状；图39C表示一个在支点侧具有一用于延长可动件寿命的较宽部分的形状。这里，只要可动件制成有利于其运动但又有很长寿命的形状即可。
对于前面的实施例，平板型可动件31和其上具有这种可动件的分隔壁30是用5μm厚的镍制成的。但是，其材料并不局限于此。作为制造可动件和分隔壁所用的材料，只要该材料对发泡液和喷射液有抗溶解能力，同时具有使可动件具有良好的操作弹性和能够形成精细的狭缝的性质，就可以了。
可动件的材料，最好采用高耐用性的金属，如银、镍、金、铁、钛、铝、铂、钽、不锈钢、磷青铜，或它们的合金，或者具有丙烯腈、丁二烯、苯乙烯或其它腈基的树脂，具有聚酰胺或其它酰胺基的树脂，具有聚碳酸酯或其它醛基的树脂，具有聚砜或其它砜基的树脂，或者具有液晶聚合物或类似物的树脂及其化合物，具有高耐墨水性能的金属如金，钨，钽，镍，不锈钢或钛，或者它们的合金，以及在表面上有它们的涂层以获得耐墨水性质的材料，或者具有聚酰胺或其它酰胺基的树脂，具有聚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亚胺基的树脂，具有酚醛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，具有蜜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，以及它们的复合物，此外，陶瓷如二氧化硅，及其复合物。
对于分隔壁的材料，最好采用具有良好的耐热及耐溶液性质及良好的可成型性的树脂，如近年来以工程塑料为代表的树脂，例如聚乙烯，聚丙烯，聚酰胺，聚对酞酸乙二酯，蜜胺树脂，酚醛树脂，环氧树脂，聚丁二烯，聚氨基甲酸乙酯，聚醚酮，聚醚砜，聚芳基化物，聚酰亚胺，聚砜，或液晶聚合物(LCP)及它们的复合物，或二氧化硅，氮化硅，镍，金，不锈钢或其它金属，它们的合金，或具有钛或金涂层的材料。
此外，分隔壁的厚度，根据材料的性质、所需的形状等，从分隔壁的强度及做为可动件可进行良好的操作的角度考虑加以确定。但是，最好令其厚度为0.5μm至10μm。
在这方面，对于本实施例，形成可动件的狭缝35的宽度定为2μm。但是，如果发泡液和喷射液是不同的液体，应避免它们的混合，狭缝的宽度设置得近似地等于能使两种液体之间形成弯液面的间隙，同时抑制两种液体各自的扩充。例如，利用2cp(2厘泊)的液体做为发泡液，用100cp的液体做为喷射液，利用约5μm的狭缝就可以防止它们之间的混合。但是，最好将它定在3μm以下。
根据本发明，可动件的标的厚度为(tμm)。不宜采用cm级厚度的可动件。当以μm(wμm)宽度的狭缝为目标时，应当考虑在制造过程中引进的某些偏差。
当仅仅在该处形成有狭缝的可动件的自由端和/或一个面对其侧端的构件的厚度与可动件的厚度相等时(见图37)，在考虑到制造过程中带来的偏差的情况下，如果狭缝的宽度和厚度之间的关系保持在下面给出的范围之内，就能够稳定地抑制发泡液和喷射液之间的混合。这是一个限定条件，但是从设计的角度考虑，如果结构设置满足条件w/t≤1，只要相对于粘度为3cp或更低的发泡液，采用高粘度的墨水(5cp，10，等等)就可以在一段很长的时间内抑制这两种液体的混合。
做为一个满足本发明所定义的“基本封闭状态”的狭缝，为获得更可靠的性能，狭缝制成μm级是可取的。
(元件基底)现在，下面将描述一个元件基底的结构，其上设置有用于对液体加热的发热元件。
图40a和40b是本发明的喷液头的俯视剖视图；图40a表示一个下面将要描述的具有一个保护膜的喷液头；图40b表示没有保护膜的喷液头。
在元件基底1上，设置开槽构件50，它提供了第二液流通道16，分隔壁30，及第一液流通道14。
对于元件基底1，在一个硅或类似物的基片107上形成二氧化硅或氮化硅薄膜106用于绝缘和导热，在它上面涂布并用图形成形法形成硼化铪(HfB2)，氮化钽(TaN)，钽铝(TaAl)或其它电阻层105(0.01至0.2μm厚)铝线电极(0.2至1.0μm厚)，如图13所示。电压由两个线电极104加到电阻层105上使电流流过电阻层，从而发热。在电阻层上穿过线电极形成一个厚度为0.1至2.0μm的二氧化硅或氮化硅保护层。进而，在其上再形成钽或类似物的抗气蚀层(厚度为0.1至0.6μm)。这样，电阻层105就与墨水或其它液体隔离开，受到保护。
特别是，在气泡生成时会产生压力和冲击波，尤其是在气泡消失时冲击波特别强，坚硬而脆的氧化物薄膜的寿命会大大缩短。因此采用钽(Ta)或其它金属做为抗气蚀层。
此外，通过对液体的组合，液流通道和电阻材料的安排，可以设置一种不需要上述防护层的结构。图40B给出了它的一个例子。做为不需要这种防护层的电阻层材料，可举出铱-钽-铝合金等。
对于上述每个实施例所采用的发热元件的结构，可以仅在电极之间设置电阻层(发热层)或者可以包括用于保护电阻层的保护层。
对于本实施例，采用每一个都具有由电阻层构成并根据电信号发热的发热单元的发热元件。但是，本发明不局限于采用这种发热元件，只要每个发热元件可以在液体内产生足以使液体喷射的气泡即可。例如，光热转换元件，其发热单元在接受到激光束或其它光后会产生热量，或者其它某些具有在接受到高频率时会发热的发热单元的发热件。
这里，对于上面描述的元件基底1，除了构成发热单元的电阻层105并与向电阻层提供电信号的线电极104一起构成的电热转换元件之外，可以用半导体制造工艺将晶体管、二极管、寄存器、移位寄存器和其它功能元件集成到一起，以便选择性地驱动电热转换元件。
此外，为驱动上述设置于元件基底上的电热转换元件的发热单元以喷射液体，通过线电极104向电阻层105提供如图41所示的矩形脉冲，使线电极间的电阻层突跃式的发热。对于前面实施例中的每个喷液头，为驱动每一发热元件所加的电信号为6kHz，24V，脉冲宽度为7μsec，电流105mA。利用这种操作，墨液从每个喷口喷出。但是，驱动信号的条件不必局限于此，只要驱动信号能够使发泡液恰当的发泡即可。
(喷射液和发泡液)如前面实施例所述，通过采用前述具有可动件的结构，本发明能够以比传统喷液头更高的喷射力和喷射效率喷射液体。液体喷射速度也更快。对于实施本发明的某些结构，当利用同一种液体做为发泡液和喷射液时，可以采用各种液体；只要所用的液体性质不因受热而变坏，当受热时不易在发热元件上生成沉积，在受热时能实现挥发和凝聚时的可逆状态变化，同时，不会使没每一液流通道、可动件及壁构件的性能变坏。
在这种液体中，可以使用具有用于传统气泡喷射装置的同样成分的墨水，如用于记录的液体(记录液)。
另一方面，当用不同的液体分别做为喷射液和发泡液时，通过采用具有本发明的双流道结构的喷液头，利用具有上面所描述的性质的液体做为发泡液即可。更具体地说，可以举出甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正己烷、正庚烷、正辛烷、甲苯、二甲苯、二氯化乙烯、三氯乙烯、氟利昂TF、氟利昂BF、二乙醚、二氧杂环己烷、环己烯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮、甲基醚酮、水及它们的混合物等。
做为喷射液，可采用各种液体，不管其是否存在发泡性质及热特性如何。同时，即使发泡能力低、用传统喷液头难以喷射的液体，当受热时性质容易发生变化或性质变劣的液体，或者是粘度高的液体，均可用作喷射液。
但是，做为喷射液的性质，则需要它是这样一个液体，即，它不会由于喷射液本身或者由于与发泡液接触引起的反应而阻碍喷射、发泡和可动件的操作等。
做为记录用的喷射液，可采用高粘度的墨水或类似物。做为其它喷射液，可以举出利用如不具有强耐热性的药物，香水等液体。
对于本发明，采用具有下述成分的即可用作喷射液也可作为发泡液的墨水进行记录；这里，由于喷射力高，墨水的喷射速度加快，从而通过提高液滴的喷射精度获得极高质量的记录图象粘度为2cp的颜料墨水(C—I食品黑)颜料3wt％二甘醇 10wt％硫二甘醇5wt％乙醇5wt％水 77wt％此外，可以将具有如下成分的发泡液和喷射液相互组合进行记录；从而可以喷射粘度高达150cp的液体，更不要说粘度只有十几或几个cp的液体了，且其喷射状态之良好是传统喷液头很难达到的，并获得质量更高的图象发泡液1乙醇40wt％水 60wt％发泡液2水 100wt％发泡液3异丙醇 10wt％水 90wt％喷射液1；颜料墨水(粘度约15cp)碳黑5wt％苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸乙烯聚合物(氧化物140，加权平均分子量8,000)1wt％单乙醇胺0.25wt％丙三醇 69wt％
硫二甘醇5wt％乙醇3wt％水 16.75wt％喷射液2(粘度5cp)聚乙二醇200 100wt％喷射液3(粘度150cp)聚乙二醇600 100wt％当利用传统的喷射方法采用不易被喷射的液体时，由于喷射速度慢喷射方向容易发生变化。从而，向记录纸上的喷射点的精度变得不令人满意，按照传统技术难以获得高质量的图象。但是，利用上面所描述的方法构造的实施例，通过采用发泡液就可以充足而稳定地生成气泡。从而，可以提高液滴的喷射精度并稳定墨水的喷射量，以便显著地提高记录图象的质量。
(具有双流道结构的喷液头的结构)图42是一个分解透视图，它给出了本发明的喷液头中的喷液头双流结构的整个结构。
在铝等制造的支承件上，设有如上所述的元件基底1。在元件基底上，设有第二液流通道16的壁16a和第二公共液室17的壁17a。在这些壁上，装配有可动件31的分隔壁30。此外，在分隔壁30上设有开槽构件50。这一构件配有许多凹槽，它们构成第一液流通道14，第一公共液室15，用于将第一种液体提供到第一公共液室15的供应通道20，将第二种液体提供到第二公共液室17的供应通道21。利用这样的结构，构成双流道喷液头。
(喷液头盒的结构)现在将简单描述安装有根据本发明制造的喷液头的喷液头盒。
图43是一个分解透视图，示意地给出了一个喷液头盒。喷液头盒主要由喷液头单元200和液体容器90构成。
喷液头单元200包括元件基底1，分隔壁30，开槽构件50，压簧78，液体供应件90以及支承件70。许多发热电阻(发热元件)整齐地设置在元件基底1上。同时，设置有许多功能元件，用于选择性地驱动这些发热电阻。每个发泡液流通道形成于元件基底1和其上设有可动件的分隔壁30之间。发泡液分布于每个流道内。分隔壁30与开槽顶板50粘接形成液流通道(未给出)，以分布喷射液用于喷射。
压簧78是这样一个构件，它向开槽构件50施加指向元件基底1方向的加载力。通过这一加载力，使元件基底1、分隔壁30、开槽构件50和支承件70(下面将描述)很好地构成一个整体。
支承件70是一个支撑元件基底1及其它部分的构件。在支承件70上，装有印刷线路板71，它与元件基底1连接，以提供电信号，以及连接座72，它与设备侧连接以便与之交换电信号。
液体容器90内装有墨水或其它喷射液，及用于生成气泡的发泡液。在液体容器90的外表面侧设置有定位件94，用以连接喷液头与液体容器，以及固定轴95用来将它们固定。喷射液由液体容器的喷射液供应通道92供应到供液件80的喷射液供应通道81，然后分别通过各构件上的各喷射液供应通道83，71，21供应到第一公共液室。类似地，气泡液由液体容器的供应通道93通过供液件的供液通道供应到供液件80的气泡液供应通道82，然后，通各气泡液供应通道84，71和22供应到第二公共液室。
对于上述喷液头，已经描述了当即使发泡液和喷射液是不同的液体时也能进行供液的液体容器及供液方法。但当喷射液和发泡液相同时，发泡液供应通道，喷射液供应通道和液体容器则没有必要分开。
在这方面，可以采用一个在每种液体已消耗光后再补充液体的液体容器。为此，需要为液体容器设置一个液体注入口。此外，可以将喷液头和液体容器构成一个整体或分体式。
(喷液设备)图44是一个示意地表示装有上述喷液头的喷液设备的图示。这里将具体描述利用墨水作为喷射液的一个喷墨记录设备。喷液设备的滑架HC可拆卸地装有喷液头盒，该喷液头盒包括一个装墨水用的液体容器单元90和喷液头单元200，并沿着记录介质如记录纸的宽度方向往复运动，记录介质则由记录介质传送装置传送。
当由驱动信号提供装置(未给出)向滑架HC上的喷液头单元提供驱动信号时，记录液根据这些信号从喷液头喷向记录介质。
此外，记录设备上装有作为驱动源的电机111，以及将驱动源的驱动力传送到滑架上的齿轮112，113以及滑架轴115等。通过采用这种记录设备和用于该喷液设备的喷液方法向各种记录介质喷液，可获得具有优良图象的记录物。
图45是一个框图，给出了采用本发明的喷液头和喷液方法进行喷墨记录的作为一个整体的记录设备。
这种记录设备从主计算机300接受打印信息作为控制信号。打印信息暂时寄存在记录设备的输入接口301。与此同时，打印信息被转换成可在记录设备中进行处理的数据输入到起着向喷液头提供驱动信号的双重作用的CPU302。CPU302利用其外部设备如RAM304根据储存在ROM302内的控制程序对输入的数据进行处理并将其转换成打印数据(图象数据)。
同时，CPU302产生电机驱动数据以启动驱动电机，该电机则同步地带动记录纸和记录头，将图象数据记录在记录纸的恰当位置上。图象数据和驱动数据分别通过记录头驱动器307和电机驱动器305传送到喷液头200和驱动电机305上，它们按照受控时标被驱动以形成图象。
作为可用于上述采用墨水或其它记录液的记录设备的记录介质，可举出各种纸张，OHP板，用于密盘的塑料材料，装饰板或类似物，织物，铝和铜等金属材料，牛皮，猪皮，人造革，木材，层压板，竹子，瓷砖和其它陶瓷材料，海绵或其它三维结构。
同时，作为上述的记录设备，可以举出向各种纸张和OHP板上进行记录的打印设备，向密盘或其它塑料材料上进行记录的塑料用记录设备，向金属板上做记录的记录设备，向皮革上做记录的记录设备，向木材上做记录的记录设备，向陶瓷上做记录的记录设备，向三维网状结构如海绵上做记录的记录设备，也包括向织物上做记录的纺织印花设备。
作为用于这些喷液设备的喷射液，根据记录介质的种类和记录条件可采用任何一种液体。
(记录系统)
现将描述一个采用本发明的喷液头作为其记录头向记录介质进行记录的喷墨记录系统的例子。
图46是一个示意地说明采用上述本发明的喷液头201的喷墨记录系统的结构的图示。本实施例的喷液头是一个全行型的，它有许多喷口，以360dpi的间隔(密度)对应于记录介质150的可记录宽度沿长度排列。四个喷液头201a，201b，201c和201d沿X方向以给定的间隔相互平行地由夹持件202固定支撑，分别对应于四种颜色，黄色(Y)，深红色(M)，蓝绿色(C)和黑色(BK)。由构成驱动信号驱动件的喷液头驱动器307，向每个喷液头提供信号。
墨水容器24a至24d分别向每个喷液头提供四种不同的颜色Y，M，C，BK。这里，参考数字204表示发泡液容器，该结构设置成向每个喷液头提供发泡液。
此外，在每个喷液头的下方，设有内含海绵或其它墨水吸收材料的喷液头罩203a至203d，以便在记录操作停止时将喷口覆盖保护喷液头。
这里，参考数字206表示一个传送带，用以构成传送机构，以传送前述每一实施例中的每种记录介质。传送带围绕着在给定通道上的滚轮被拖动，并由与电机驱动器305连接的驱动轮进行驱动。
此外，对于本实施例的喷墨记录系统，在记录介质传送通道的上游侧和下游侧安装有前处理装置251和后处理装置252，在记录之前和记录之后对记录介质进行各种处理。
根据记录介质和记录墨水的类型的不同，相应的前处理和后处理的内容也不同。例如，对于向金属，塑料或陶瓷等介质进行记录时，采用紫外线和臭氧进行辐照，使所用介质的表面活化，改善墨水对它们的附着力。同时，当向如塑料这种容易产生静电的介质上进行记录时，在某些情况下尘粒等易于被吸附于其表面上，妨碍良好的记录。因此，作为前处理装置，采用一种电离剂去除静电。这样，尘粒将被从记录介质上除去。此外，当用织物作为记录介质时，可以从下述物质中选择一种物质进行前处理，以防止向织物上记录时产生污渍并改善其着色率，这些物质是碱性物质，水溶性物质，合成聚合物，水溶性金属盐，尿素，硫脲。但是，前处理不必局限于此。它可以是这样一种处理过程，即，将记录介质的温度调节到适于在该介质上进行记录的温度。
另一方面，通过进行热处理或紫外线辐照等方式，对已被提供墨水的记录介质进行定影处理作为后处理，以提高墨水的固着力。同时，作为后处理，也要进行清洁处理以便清除在前处理过程中提供给记录介质但仍处于惰性状态的处理剂。
这里，已经对假定采用全行喷液头作为喷液头时的情况进行了描述，但是本发明不必局限于全行喷液头。可以将本发明用于这样一种模式，即，将前面描述过的较小的喷液头沿着记录介质的宽度方向传送以便进行记录。
此外，相对于上述每个实施例，将它们之中的至少两个结合在一起，可以提高本发明的效果。
对于第一和第二实施例，气泡的压力作用在可动件的自由端，将发泡时的压力和气泡的扩展有效地导向喷射方向。同时，可动件的运动是平滑的，从而延长可动件的寿命。
对于第三至第七实施例，其机构设置使得气泡生成区内气泡的压力大量地作用于靠近可动件自由端的部分。因此，可以实现可动件的这样一种状态，在这种状态下，于可动件的整个操作过程中，在可动件的早期运动阶段，可动件的自由端移动量很大。这样，可获得更高的喷射效率及喷射稳定性。同时，可动件的运动形状在全部时间内都是可稳定重复的。从而，运动操作是平滑进行的，可动件寿命也得以延长。
对于第八至第十实施例，借助于可动件的特性将可动件的运动导向理想状态，然后在这种状态下将气泡导向喷口方向。因此，可获得稳定的喷射状态。同时，在整个时间内均可获得高喷射效率特性。也提高了补液特性和可动件的寿命。
对于第十一至第十六实施例，通过设置可动件的特有结构，即，在可动件上，形成位于自由端侧并在可动件的运动方向具有较弱刚性的可动件第一运动区，及位于支点侧并在可动件的运动方向具有较强刚性的第二运动区，就有可能利用这样一个功能，即，将气泡在下游侧的扩展分量更有效的强制移向可动件自由端侧。利用这种设置，可以更进一步提高喷射效率，喷射压力和稳定性。
令每一运动区从喷口侧算起作为第一和第二运动区，每一运动区的强度关系为(第一运动区)＜(第二运动区)，采用于面对气泡生成区(或发热元件)的部分在每个运动区之间设置边界的结构，使得第一和第二运动区能够依据气泡生成所产生的压力进行动作。从而自由端处于运动量更大的状态，因此将下游侧的气泡压力有效的导向可动件的自由端。这样，有效而稳定地将气泡导向喷口方向。
此外，如果发泡力比较小，可动件的第一运动区起作用，它特别更加有效地控制这种小的发泡力并将气泡导向喷口方向。如果在气泡生成区产生一个大的气泡，第一和第二运动区同时起作用，使自由端位移量很大，从而更有效地控制大的发泡力，并将其导向喷射方向。因而更有效地利用热能。
此外，对于分别具有不同发泡力的类型的喷液头，也能够使每个可动件恰当地运动。因此，不仅稳定地提高喷射效率，当需要进行分级之类的控制时，也使控制性能和喷射效率变得十分优异。
此外，通过这种具有高喷射效率，高喷射压力和高稳定性的喷射性能，即使设备在低温低湿状态下长时间闲置不动，也可以避免丧失喷射能力。如果一旦丧失喷射能力，通过很少的复原处理，例如预喷和抽吸复原，就可以很容易地使喷射操作恢复到正常状态。这样，就可以缩短复原所需时间，减少液体的损耗。同时，补液性能也获得提高，可达到连续喷射所需的灵敏度，气泡的扩展，及液滴的稳定形成。
同时，当利用本发明的喷液头作为喷液记录头进行记录时，能够获得高质量的记录图象。
此外，利用本发明的喷液头，可以提供一种除其它优点之外，其喷液效率进一步提高的喷液设备。
权利要求
1.一种通过气泡使自由端面对气泡生成区的可动件运动进行喷液的喷液方法，步骤为通过促进所述可动件自由端位移而促进所述自由端的运动。
2.一种通过气泡使自由端面对气泡生成区的可动件运动进行喷液的喷液头，包括用于促进所述可动件自由端运动的运动促进方法。
3.如权利要求1所述的喷液方法，其特征在于，将气泡的压力加在从所述可动件的自由端侧起1/2的面积上，以便提供一种使所述自由端的运动最大化的运动形态。
4.如权利要求1所述的喷液方法，其特征在于，将气泡的压力加在从所述可动件的自由端侧起2/5的面积上，以便提供一种使所述自由端的运动最大化的运动形态。
5.如权利要求3所述的通过气泡使自由端面对气泡生成区的可动件运动以进行喷液的喷液方法，采用的喷液头设置有用于喷液的喷口，用于使液体产生气泡的气泡生成区，以及面对气泡生成区的可动件，每个可动件在第一位置和比第一位置远离气泡生成区的第二位置之间运动，其中所述可动件借助由所述气泡生成区上产生的气泡所形成的压力，从所述第一位置向所述第二位置运动，同时，由于所述可动件的运动，使所述气泡沿着用于喷液的喷口方向在下游侧比在上游侧膨胀得更大。
6.如权利要求2所述的喷液头，其特征在于，将位于喷口反向侧的气泡生成区的端部设置在所述可动件中心的自由端一侧。
7.如权利要求2所述的喷液头，其特征在于，将位于喷口反向侧的气泡生成区设置在位于从自由端起以2∶3的比例划分所述可动件的点的自由端一侧。
8.如权利要求6所述的通过气泡使自由端面对气泡生成区的可动件运动以进行喷液的喷液头，包括用于喷液的喷口；用于使液体产生气泡的气泡生成区；和面对所述气泡生成区设置的可动件，每个可动件在第一位置和比所述第一位置远离所述气泡生成区的第二位置之间运动，其中所述可动件利用由所述气泡生成区上产生的气泡所形成的压力，从所述第一位置向所述第二位置运动，同时，由于所述可动件的运动，使所述气泡沿着用于喷液的喷口方向在下游侧比在上游侧膨胀得更大。
9.如权利要求8所述的喷液头，其特征在于，气泡生成装置为发热元件。
10.如权利要求9所述的喷液头，其特征在于，所述喷口侧的发热元件的端部比所述可动件的自由端更靠近喷口。
11.如权利要求9所述的喷液头，其特征在于，所述喷口侧的发热元件的端部比所述可动件的自由端远离喷口。
12.如权利要求9所述的喷液头，其特征在于，所述喷口侧的发热元件的端部与所述可动件的自由端位置相同。
13.如权利要求9所述的喷液头，其特征在于，所述发热元件的端部包括从图形边缘向内1至8μm的区域。
14.如权利要求1所述的喷液方法，其特征在于，在作用在所述可动件上的所述气泡的压力中，作用在接近自由端侧的压力比作用在接近支点侧的压力相对增大的更多，从而使自由端比可动件其它任何部分运动得更高。
15.如权利要求1所述的喷液方法，所采用的喷液头设置有用于喷液的喷口，用于使液体产生气泡的气泡生成区，以及面对气泡生成区的可动件，每个可动件在第一位置和比所述第一位置远离气泡生成区的第二位置之间运动，所述可动件借助由所述气泡生成区产生的气泡所形成的压力，从所述第一位置向所述第二位置运动，同时，由于所述可动件的运动，使所述气泡沿着用于喷液的喷口方向在下游侧比在上游侧膨胀得更大，其中在作用于所述可动件上的气泡压力中，作用在接近自由端侧的气泡压力比作用在接近支点一侧的压力相对增大得更多，从而使自由端比所述可动件其它任何部分运动得更高。
16.如权利要求2所述的喷液头，其特征在于，在作用在所述可动件上的所述气泡的压力中，作用在接近自由端侧的压力比作用在接近支点侧的压力相对增大的更多，从而使自由端比可动件其它任何部分运动得更高。
17.如权利要求2所述的喷液头，具有用于喷液的喷口，用于使液体产生气泡的气泡生成区，和面对气泡生成区设置的可动件，每个可动件在第一位置和比所述第一位置远离气泡生成区的第二位置之间运动，所述可动件利用由所述气泡生成区产生的气泡所形成的压力，从所述第一位置向所述第二位置运动，同时，由于所述可动件的运动，使所述气泡沿着用于喷液的喷口方向在下游侧比在上游侧膨胀得更大，其中在作用于所述可动件上的压力中，作用在接近自由端的压力比作用在接近支点侧的压力相对增大的更多，从而使自由端比所述可动件其它任何部分运动得更高。
18.如权利要求17所述的喷液头，其特征在于，所述气泡生成区的所述壁在所述可动件的自由端附近较窄。
19.如权利要求17所述的喷液头，其特征在于，所述气泡生成装置是发热元件。
20.如权利要求19所述的喷液头，其特征在于，所述发热元件在与喷口侧相反侧的一部分被掩蔽。
21.如权利要求19所述的喷液头，其特征在于，发热元件在喷口侧的发热区大。
22.如权利要求19所述的喷液头，其特征在于，所述发热元件的喷口侧更接近所述可动件。
23.如权利要求2所述的喷液头，其特征在于，所述可动件振动的特征频率大于气泡从产生到消失的周期的倒数。
24.如权利要求2所述的喷液头，其特征在于，所述可动件振动的特征频率大于所述喷液的最大驱动频率。
25.如权利要求2所述的喷液头，其特征在于，所述可动件的波传递速度比气泡的扩展速度快。
26.如权利要求24所述的通过气泡使自由端面对气泡生成区的可动件运动以进行喷液的喷液头，其特征在于，所述可动件的波传递速度为10m/s或更高。
27.如权利要求23所述的喷液头，具有用于喷液的喷口，用于使液体产生气泡的气泡生成区，和面对气泡生成区设置的可动件，每个可动件在第一位置和比所述第一位置远离所述气泡生成区的第二位置之间运动，其中所述可动件利用由所述气泡生成区产生气泡所形成的压力，从所述第一位置向所述第二位置运动，同时，由于所述可动件的运动，使所述气泡沿着用于喷液的喷口方向在下游侧比在上游侧膨胀得更大，以便将所述所述气泡导向喷口方向进行喷液。
28.如权利要求27所述的喷液头，其特征在于，通过发热元件向液体加热产生所述气泡。
29.如权利要求28所述的喷液头，其特征在于，所述气泡在发热元件的气泡生成区产生。
30.一种采用权利要求书23所述的喷液头进行喷射的喷液方法。
31.如权利要求2所述的喷液头，包括用于喷液的喷口；用于产生气泡从喷口喷液的气泡生成区；以及至少一个面对气泡生成区设置的可动件，该可动件在第一位置和比第一位置远离所述气泡生成区的第二位置之间运动，其中所述可动件沿着朝向喷口的液流方向在上游侧设置有支点，在下游侧设置有自由端。并且，在所述可动件的运动方向上，所述自由端侧设有一个第一运动区，所述支点侧设有一个刚性高于所述第一运动区的第二运动区，所述可动件借助气泡生成所产生的压力从所述第一位置向所述第二位置运动，以便将所述压力导向所述喷口侧，从所述喷口喷液。
32.如权利要求31所述的喷液头，其特征在于，所述第一运动区面对所述气泡生成区。
33.如权利要求31所述的喷液头，其特征在于，所述第一和第二运动区面对所述气泡生成区，并覆盖所述气泡生成区。
34.如权利要求31所述的喷液头，其特征在于，所述第一运动区和所述第二运动区之间的边界位于面对所述发热元件的部分，所述发热元件用于在所述气泡生成区产生气泡。
35.如权利要求34所述的喷液头，其特征在于，所述第一运动区和所述第二运动区之间的边界位于所述面对部分的中心。
36.如权利要求34所述的喷液头，其特征在于，所述第一运动区和所述第二运动区之间的边界位于从所述面对部分的中心算起所述面对部分的长度的±30％的区域上。
37.如权利要求34所述的喷液头，其特征在于，所述第一运动区和所述第二运动区之间的边界位于从所述面对部分的中心算起所述面对部分的长度的±10％的区域上。
38.如权利要求31所述的喷液头，其特征在于，所述可动件具有许多在所述可动件运动方向上刚性不同的运动区。
39.如权利要求31所述的喷液头，其特征在于，所述可动件面对许多用于在所述气泡生成区产生气泡的发热元件。
40.如权利要求31所述的喷液头，其特征在于，所述可动件具有一个从支点附近开始沿所述可动件长度方向的扁平腭型的可动的加强件，并且具有所述加强件的部分被作为所述第二运动区。
41.如权利要求31所述的喷液头，其特征在于，所述可动件具有一个从支点附近开始沿长度方向延伸的弯折部分。并且具有所述弯折部分的部分被作为所述第二运动区。
42.如权利要求41所述的喷液头，其特征在于，所述弯折部分在与所述可动件长度方向垂直的截面内是凸形或凹形的。
43.如权利要求41所述的喷液头，其特征在于，所述弯折部分在所述可动件的垂直截面内成波浪形。
44.如权利要求41所述的喷液头，其特征在于，所述弯折部分是由构成尖角的边沿所述可动件的长度方向延伸形成的。
45.如权利要求31所述的喷液头，其特征在于，所述发热元件面对所述可动件，所述气泡生成区在所述可动件和所述发热元件之间。
46.如权利要求45所述的喷液头，其特征在于，所述可动件的自由端位于所述发热元件中心区的下游。
47.如权利要求45所述的喷液头，其特征在于，利用所述发热元件加热，在液体中产生薄膜沸腾来产生气泡。
48.如权利要求47所述的喷液头，其特征在于，所述发热元件的所有有效的发泡区均面对所述可动件。
49.如权利要求47所述的喷液头，其特征在于，所述发热元件的全部表面均面对所述可动件。
50.如权利要求47所述的喷液头，其特征在于，所述可动件的总面积大于所述发热元件的总面积。
51.如权利要求47所述的喷液头，其特征在于，所述可动件的支点紧靠在所述发热元件的上面。
52.如权利要求31所述的喷液头，包括一个与所述喷口连通的第一液流通道；和一个具有通过向所述液体加热在液体中产生气泡的气泡生成区的第二液流通道，其特征在于，所述可动件被制成分隔所述第一液流通道和所述第二液流通道的分隔壁的一部分。
53.如权利要求1所述的通过气泡的生成从喷口喷液的喷液方法，包括以下步骤将可动件面对用于产生气泡的气泡生成区设置，每个可动件沿着朝向所述喷口的液流方向，在上游侧有一支点，在下游侧有一自由端，并且在所述自由端侧有一个第一运动区，在所述支点侧有一个就运动方向而言比所述第一运动区刚性更高的第二运动区；以及借助由所述气泡生成区产生气泡所形成的压力，将所述可动件从第一位置移动到比所述第一位置远离气泡生成区的第二位置，并利用可动件的这一运动将压力导向喷口方向。
54.如权利要求53所述的喷液方法，其特征在于，所述气泡扩展超出所述第一位置，并且同时，所述可动件向第二位置运动。
55.如权利要求53所述的喷液方法，其特征在于，所述气泡产生的压力被所述第一运动区的运动导向所述喷口的方向。
56.如权利要求53所述的喷液方法，其特征在于，所述气泡上游侧部分的压力被所述第二运动区的运动导向所述可动件的自由端一侧，并且同时，所述气泡下游侧部分的压力被所述第一运动区的运动导向所述喷口的方向。
57.如权利要求53所述的喷液方法，其特征在于，面对所述可动件设置的发热元件产生的热被传递给液体，以便在液体中产生薄膜沸腾现象，并且由所述薄膜沸腾现象产生所述气泡。
58.一种喷液头盒包括一个如权利要求31所述的喷液头；和一个液体容器，用于存储供给所述喷液头的液体。
59.一种喷液头盒包括一个如权利要求52所述的喷液头；和一个液体容器，用于存储供给第一液流通道的第一种液体和供给所述喷液头的第二液流通道的第二种液体。
60.如权利要求58所述的喷液头盒，其特征在于，所述喷液头和所述液体容器是分开的。
61.一种在记录介质上记录的喷液设备，包括一个如权利要求31所述的喷液头；和一个装配所述喷液头，并能够在副操作方向上往复运动的滑架。
62.如权利要求10所述的喷液头，其特征在于，所述发热元件的端部包括从图形边缘向内1至8μm的区域。
63.如权利要求11所述的喷液头，其特征在于，所述发热元件的端部包括从图形边缘向内1至8μm的区域。
64.如权利要求12所述的喷液头，其特征在于，所述发热元件的端部包括从图形边缘向内1至8μm的区域。
全文摘要
一种喷液方法,利用在可动件的自由端所面对的气泡生成区中生成气泡的方法移动可动件,以便喷液,该方法包括通过用于促进可动件自由端运动的方法来促进可动件自由端运动的步骤。利用这种方法,作用于可动件自由端的气泡压力能够使可动件形成恰当的形状,以便将气泡发泡和扩展时形成的压力有效地导向喷口方向。与此同时,可动件平滑地运动,从而提高了可动件的耐用性。
文档编号B41J2/14GK1175505SQ971180
公开日1998年3月11日 申请日期1997年7月11日 优先权日1996年7月12日
发明者石永博之, 杉山裕之, 野俊雄, 须釜定之 申请人:佳能株式会社