專利名稱：液體噴射頭，液體噴射裝置和液體噴射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用通過供給液體熱能產(chǎn)生的氣泡噴射所需液體的液體噴射頭，一種使用液體噴射頭的噴射頭盒，一種使用噴射頭的液體噴射裝置，一種用于液體噴射頭的制造方法，一種液體噴射方法，一種記錄方法，以及一種使用液體噴射方法的印刷品。本發(fā)明還涉及一種包含液體噴射頭的噴墨頭套件。
更具體地說，本發(fā)明涉及一種液體噴射頭，它具有可由氣泡的發(fā)生而運(yùn)動的可動件，一種使用液體噴射頭的噴射頭盒，和一種使用液體噴射頭的液體噴射裝置。本發(fā)明還涉及一種用于通過使用氣泡的發(fā)生而運(yùn)動可動件來噴射液體的液體噴射方法和記錄方法。
本發(fā)明可應(yīng)用于，例如，印刷機(jī)，復(fù)印機(jī)，具有通信系統(tǒng)的傳真機(jī)，具有打印部分等的字處理器，以及與各種處理裝置或處理裝置結(jié)合的工業(yè)記錄裝置，其中，記錄是在例如紙，線，纖維，織物，皮革，金屬，塑性樹脂材料，玻璃，木材，陶瓷等記錄材料上進(jìn)行。
在本說明書中，″記錄″不僅意味著形成具有特定意義的字母，圖形等的圖像，而且包括形成沒有特定意義的圖案的圖像。
已知一種所謂的氣泡噴射型噴墨記錄方法，其中，導(dǎo)致瞬時體積變化(氣泡發(fā)生)的瞬時狀態(tài)變化是通過供給油墨諸如熱量的能量而引起的，從而在由狀態(tài)變化產(chǎn)生的力的作用下通過噴射出口噴射油墨，這樣油墨被噴射并附著在記錄材料上而形成圖像。如US專利No.4,723,129所公開的，一種使用氣泡噴射記錄方法的記錄裝置包括用于噴射油墨的噴射出口，一與噴射出口流體連通的油墨流道，以及一置于油墨流道中用作能量發(fā)生裝置的電熱變換器。
這種記錄方法的優(yōu)點(diǎn)是，可以高速和低噪音記錄高質(zhì)量的圖像，并且可以高密度設(shè)置多個這種噴射出口，因此，可提供具有高分辨率的小尺寸記錄設(shè)備，并可容易地形成彩色圖像。因此，氣泡噴射記錄方法現(xiàn)在廣泛地用于打印機(jī)，復(fù)印機(jī)，傳真機(jī)或其它辦公設(shè)備，并用于例如印染裝置等的工業(yè)系統(tǒng)。
隨著對氣泡噴射技術(shù)的廣泛需求的增加，近來對其提出了各種要求。
例如，需要提高能量利用效率。為滿足此要求，已對例如調(diào)節(jié)保護(hù)膜的厚度等的熱量發(fā)生元件的優(yōu)化作了研究。該方法可有效地提高所產(chǎn)生的熱量向液體的傳播效率。
為了提供高圖像質(zhì)量的圖像，已提出一種使噴墨速度增加和/或氣泡發(fā)生穩(wěn)定的驅(qū)動條件，以更好地進(jìn)行油墨噴射。作為另一個例子，為了提高記錄速度，已提出流道結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，從而液體充入(再充入)液體流道的速度提高。
例如，日本公開專利申請No.SHO-63-199972提出如

圖1(a)和1(b)所示的流道結(jié)構(gòu)。
因此，從朝向液體腔的回波的立足點(diǎn)出發(fā)提出一種制造方法的液體通道結(jié)構(gòu)。回波被認(rèn)為是一種能量損失，因為它對液體噴射沒有貢獻(xiàn)。它提出一相對于通常的液體流的方向位于發(fā)熱元件2的上游的閥10，該閥安裝在通道的頂壁上。它位于一沿頂壁延伸的初始位置。在氣泡發(fā)生時，該閥位于向下延伸的位置，從而通過閥10抑制一部分回波。當(dāng)氣泡發(fā)生在通道3中時，抑制回波沒有實際意義。回波不直接貢獻(xiàn)于液體噴射。當(dāng)回波在通道中出現(xiàn)時，用于直接噴射液體的壓力已使液體可從通道噴射。
另一方面，在氣泡噴射記錄方法中，由與油墨接觸的發(fā)熱元件重復(fù)進(jìn)行加熱，因此，由于油墨的凝聚，燃燒材料沉積在發(fā)熱元件的表面上。然而，根據(jù)油墨的材料，這種沉積量可以很大。如果發(fā)生這種沉積，則噴射變得不穩(wěn)定。此外，即使當(dāng)噴射液體為易被熱量損壞的那種，或為氣泡發(fā)生不充分的那種時，也要求液體能以很好的狀態(tài)噴出，而不改變性質(zhì)。
日本公開專利申請No.SHO-61-81172和美國專利No.4,480,259公開了不同的用于通過加熱而發(fā)生氣泡的液體(氣泡發(fā)生液體)和用于噴射的液體(噴射液體)。在這種申請中，作為噴射液體的油墨和氣泡發(fā)生液體由一硅橡膠等制成的柔性膜完全分隔開，從而防止噴射液體與發(fā)熱元件的直接接觸，并通過柔性膜的變形而將由氣泡發(fā)生液體的氣泡發(fā)生產(chǎn)生的壓力傳播至噴射液體。通過這種結(jié)構(gòu)可防止在發(fā)熱元件表面上的材料沉積并增加噴射液體選擇范圍。
然而，在這種噴射液體和氣泡發(fā)生液體完全隔開的結(jié)構(gòu)中，由氣泡產(chǎn)生的壓力通過柔性膜的膨脹-收縮變形而傳播到噴射液體，因此，壓力很大程度被該柔性膜吸收。此外，柔性膜的變形不是太大，因此，盡管噴射液體和氣泡發(fā)生液體之間的隔板可獲得某種效果，但能量利用效率和噴射力都受到損害。
因此，本發(fā)明的一個主要的目的是提供一種液體噴射原理，用這種原理以一種新穎的方式控制氣泡發(fā)生。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種液體噴射方法，液體噴射頭等，其中發(fā)熱元件上的液體中的熱量積累大大減小，并且發(fā)熱元件上的殘余氣泡減小，同時提高噴射效率和噴射壓力。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種液體噴射頭等，其中由于回波而產(chǎn)生的沿抵抗液體供應(yīng)方向的慣性力受到抑制，并且同時，由于可動件的閥功能而減小彎液面的收縮程度，從而增加再充填效率，并允許高速印刷。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種液體噴射頭等，其中殘余材料在發(fā)熱元件上的沉積減少，并且可使用液體的范圍變寬，此外，噴射效率和噴射力大大提高。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種液體噴射方法，一種液體噴射頭等，其中噴射液體的選擇范圍較大。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種用于液體噴射頭的制造方法，用這種方法可容易地制造這種液體噴射頭。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種液體噴射頭，一種印刷設(shè)備等，由于可用較少的部件來構(gòu)成用于供應(yīng)多種液體的液體引入通道，因此它們可很容易地制造。本發(fā)明的一個附加目的是提供小尺寸的液體噴射頭和裝置。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種使用上述噴射方法的良好的圖像印刷品。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種噴射頭套件，以允許易于重新充填液體噴射頭。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于通過產(chǎn)生氣泡噴射液體的液體噴射頭，包括一用于噴射液體的噴射出口；一與所述噴射出口流體連通的液體通道；一用于在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡發(fā)生區(qū)域；一可動件，它具有一轉(zhuǎn)動中心和一自由端，并面向所述氣泡發(fā)生區(qū)域設(shè)置；其中所述可動件在氣泡的發(fā)生所產(chǎn)生的壓力作用下從所述第一位置運(yùn)動到所述第二位置，并且抵抗所述可動件的運(yùn)動的阻力在靠近自由端處比靠近轉(zhuǎn)動中心處的小。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于通過產(chǎn)生氣泡噴射液體的液體噴射頭，包括一用于噴射液體的噴射出口；一與所述噴射出口流體連通的液體通道；一用于在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡發(fā)生區(qū)域；一可動件，它具有一轉(zhuǎn)動中心和一自由端，并面向所述氣泡發(fā)生區(qū)域設(shè)置；其中所述可動件在氣泡的發(fā)生所產(chǎn)生的壓力作用下從所述第一位置運(yùn)動到所述第二位置，所述流道的高度在自由端上比在轉(zhuǎn)動中心端上高。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種用于通過產(chǎn)生氣泡噴射液體的液體噴射頭，包括一用于噴射液體的噴射出口；一與所述噴射出口流體連通的液體通道；一用于在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡發(fā)生區(qū)域；一可動件，它具有一轉(zhuǎn)動中心和一自由端，并面向所述氣泡發(fā)生區(qū)域設(shè)置；其中所述可動件在氣泡的發(fā)生所產(chǎn)生的壓力作用下從所述第一位置運(yùn)動到所述第二位置，所述流道的高度至少在一自由端位置和轉(zhuǎn)動中心位置之間的部分比在自由端的位置要低。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種用于通過產(chǎn)生氣泡噴射液體的液體噴射頭，包括一與一噴射出口流體連通的第一液體流道；一第二液體流道，具有用于通過給液體供給熱量而在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡發(fā)生區(qū)域；一可動件，設(shè)置于所述第一液體流道和所述氣泡發(fā)生區(qū)域之間，并具有一鄰近噴射出口的自由端，其中可動件的自由端在由氣泡產(chǎn)生的壓力作用下運(yùn)動到所述第一液體流道中，從而通過所述可動件的運(yùn)動將所述壓力引導(dǎo)向噴射出口而噴射液體，所述流道的高度在自由端上比在轉(zhuǎn)動中心端上高。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種用于通過產(chǎn)生氣泡噴射液體的液體噴射頭，包括一與一噴射出口流體連通的第一液體流道；一第二液體流道，具有用于通過給液體供給熱量而在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡發(fā)生區(qū)域；一可動件，設(shè)置于所述第一液體流道和所述氣泡發(fā)生區(qū)域之間，并具有一鄰近噴射出口的自由端，其中可動件的自由端在由氣泡產(chǎn)生的壓力作用下運(yùn)動到所述第一液體流道中，從而通過所述可動件的運(yùn)動將所述壓力引導(dǎo)向噴射出口而噴射液體，其中所述流道的高度至少在一自由端位置和轉(zhuǎn)動中心位置之間的部分比在自由端的位置要低。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種用于由氣泡的發(fā)生而噴射記錄液體而進(jìn)行記錄的液體噴射記錄方法，包括制備一個噴射頭，它包括一用于噴射液體的噴射出口，一用于在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡發(fā)生區(qū)域，一可動件，它具有一轉(zhuǎn)動中心和一自由端，并面向所述氣泡發(fā)生區(qū)域設(shè)置；通過在所述氣泡發(fā)生部分中的氣泡的發(fā)生而產(chǎn)生的壓力而使所述可動件的自由端運(yùn)動，其中，抵抗所述可動件的運(yùn)動的阻力在靠近自由端處比靠近轉(zhuǎn)動中心處的小。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種用于通過產(chǎn)生氣泡噴射液體的液體噴射方法，包括制備一噴射頭，它包括一與液體噴射出口流體連通的第一液體流道，一具有氣泡發(fā)生區(qū)域的第二液體流道，以及一可動件，它設(shè)置于所述第一液體流道和所述氣泡發(fā)生區(qū)域之間并具有鄰近噴射出口側(cè)的自由端；和在所述氣泡發(fā)生區(qū)域中產(chǎn)生一氣泡，以在由所述氣泡產(chǎn)生的壓力的作用下使可動件的自由端移入所述第一液體流道，從而在所述可動件的運(yùn)動下朝向所述第一液體流道的噴射出口引導(dǎo)壓力而噴射液體；其中，抵抗所述可動件的運(yùn)動的阻力在靠近自由端處比靠近轉(zhuǎn)動中心處的小。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種用于由氣泡的發(fā)生而噴射記錄液體而進(jìn)行記錄的液體噴射記錄方法，包括制備一個噴射頭，它包括一用于噴射液體的噴射出口，一用于在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡發(fā)生區(qū)域，一可動件，它具有一轉(zhuǎn)動中心和一自由端，并面向所述氣泡發(fā)生區(qū)域設(shè)置；通過在所述氣泡發(fā)生部分中的氣泡的發(fā)生而產(chǎn)生的壓力而使所述可動件運(yùn)動，其中，抵抗所述可動件的運(yùn)動的阻力在靠近自由端處比靠近轉(zhuǎn)動中心處的小。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種噴射頭盒，包括一種如上所述的液體噴射頭；和一用于裝盛用于供應(yīng)到液體噴射頭的液體的液體容器。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種用于通過產(chǎn)生氣泡噴射液體的液體噴射設(shè)備，包括一如上所述的液體噴射頭；和驅(qū)動信號供給裝置，用于供給一驅(qū)動信號，以通過液體噴射頭噴射液體。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種用于通過產(chǎn)生氣泡噴射液體的液體噴射設(shè)備，包括一如上所述的液體噴射頭；和記錄材料輸送裝置，用于輸送記錄材料以接受從液體噴射頭噴出的記錄材料。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種記錄系統(tǒng)，包括一如上所述的液體噴射設(shè)備；和一用于提高記錄后液體在記錄材料上的穩(wěn)固性的預(yù)處理或后處理裝置。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種噴射頭套件，包括一如上所述的液體噴射頭；一液體容器，裝盛供應(yīng)到液體噴射頭的液體。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種噴射頭套件，包括一如上所述的液體噴射頭；一液體容器，用于裝盛供應(yīng)到液體噴射頭的液體；和液體充填裝置，用于將液體充填如液體容器。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種記錄材料，其特征是通過如上所述的液體噴射記錄方法由噴射的油墨進(jìn)行記錄。
根據(jù)本發(fā)明，其目的是提供上述的結(jié)構(gòu)，它可防止運(yùn)動件的自由端運(yùn)動到氣泡發(fā)生區(qū)域中(朝向發(fā)熱元件)，遠(yuǎn)超出第一位置，因此，可提高運(yùn)動件的耐久性。
在該實施例中，液體流道的高度在自由端的正上方比在可動件的轉(zhuǎn)動中心的正上方高，或者至少在面向自由端的位置和面向轉(zhuǎn)動中心的位置之間的一部分，它低于在面向自由端的位置。由此，由液體本身或由流道的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的抵抗可動件的運(yùn)動的阻力在鄰近自由端處小于在鄰近轉(zhuǎn)動中心處，從而可穩(wěn)定液體的噴射狀態(tài)并增加噴射力。
通過使用本發(fā)明新穎噴射原理的液體噴射方法和噴射頭，可由所產(chǎn)生的氣泡和運(yùn)動的可移動件產(chǎn)生協(xié)同效果，從而可以高效率噴射靠近噴射出口的液體，因而提高噴射效率。例如，在本發(fā)明的大多數(shù)類型中，噴射效率甚至是現(xiàn)有技術(shù)中的兩倍。
在本發(fā)明的另一方面，即使是在記錄頭在低溫或低濕度的條件下放置了很長時間，也能避免噴射的失效，即使噴射失效發(fā)生，通過一種包括預(yù)備噴射和抽吸恢復(fù)的小規(guī)?；謴?fù)步驟就能恢復(fù)正常操作。
一方面，可提高連續(xù)噴射過程中的再充填性，響應(yīng)性，氣泡的穩(wěn)定生長和液滴的穩(wěn)定性，從而允許高速記錄。
在該說明書中，″上游″和″下游″定義為相對于從液體供應(yīng)源通過氣泡發(fā)生區(qū)域(可動件)到液體噴射出口的通常的液體流。
至于氣泡本身，″下游″定義為氣泡的直接用于噴射液滴的朝向噴射出口側(cè)。更具體地說，它通常意味著從氣泡中心相對于通常的液體流方向的下游，或從發(fā)熱元件的區(qū)域的中心相對于液流方向的下游。
在該說明書中，″基本上密封″通常意味著這樣一種密封狀態(tài)，即當(dāng)氣泡生長時，氣泡不會在可動件運(yùn)動之前通過圍繞可動件的間隙(縫槽)漏出。
在該說明書中，″隔壁″可意味著一設(shè)置用于將與噴射出口直接流體連通的區(qū)域與氣泡發(fā)生區(qū)域隔開的壁(可包括可動件)，更具體地說，意味著一將包括氣泡發(fā)生區(qū)域的流道與直接與噴射出口流體連通的液體流道隔開的壁，因而液體在液體流道中混合。
可動件的自由端部分或區(qū)域可意味著可動件的下游側(cè)處的自由邊緣，或者可意味著鄰近自由端的自由端邊緣和側(cè)邊緣。
抵抗可動件的運(yùn)動的阻力意味著當(dāng)可動件在氣泡發(fā)生的作用下移離氣泡發(fā)生區(qū)域時由于可動件本身或液體通道的結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的阻力。通過提供一阻力傾斜，使用物理止擋的阻力，使用借助液體的虛擬止擋的阻力可減小這種阻力。
這種阻力在下文中叫作阻力或流阻。
通過下面參照附圖對本發(fā)明最佳實施例的描述，本發(fā)明的這些和其它目的，特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。
圖1為一種通常的液體噴射頭的液體流道的截面圖；圖2為本發(fā)明實施例的液體噴射頭的一個例子的示意截面圖3為根據(jù)本發(fā)明的液體噴射頭的部分剖開的透視圖；圖4為從通常的液體噴射頭中的氣泡的壓力傳播的示意圖；圖5為從根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的液體噴射頭中的氣泡的壓力傳播的示意圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的液流的示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明的實施例1的液體噴射頭(2流道)的截面圖；圖8示出根據(jù)第二個實施例的調(diào)節(jié)可動件的用于第二液體流道的止擋的結(jié)構(gòu)；圖9為圖8所示部分中的液體噴射頭的部分剖開的透視圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明的第三個實施例的液體噴射頭的縱截面圖；圖11為根據(jù)第三個實施例的一個改進(jìn)的例子的液體噴射頭的縱截面圖；圖12為根據(jù)本發(fā)明的第四個實施例的液體噴射頭的縱截面圖；圖13為根據(jù)本發(fā)明的第四個實施例的一個改進(jìn)的例子的液體噴射頭的主要部分的截面圖；圖14為根據(jù)本發(fā)明的第四個實施例的一個改進(jìn)的例子的液體噴射頭的主要部分的截面圖；圖15為根據(jù)本發(fā)明的第五個實施例的一個改進(jìn)的例子的液體噴射頭的主要部分的截面圖；圖16示出根據(jù)本發(fā)明的第五個實施例的液體噴射頭的主要部分；圖17示出可動件的各種結(jié)構(gòu)；圖18為根據(jù)本發(fā)明的液體噴射頭的縱截面圖19為示出驅(qū)動脈沖形式的圖形；圖20為根據(jù)本發(fā)明的液體噴射頭的分解透視圖；圖21為液體噴射頭盒的分解透視圖；圖22為液體噴射裝置的透視圖，示出其一般的結(jié)構(gòu)；圖23為圖22中所示裝置的方框圖；圖24為液體噴射記錄系統(tǒng)的透視圖；圖25為噴射頭套件的示意圖。
實施例1下面參照附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明。
在該實施例中，對通過控制由用于噴射液體的氣泡的產(chǎn)生導(dǎo)致的壓力傳播的方向以及控制氣泡的生長方向而提高噴射力和/或噴射效率進(jìn)行說明。圖2沿根據(jù)本實施例的液體流道截取的液體噴射頭的示意的截面圖，而圖3為液體噴射頭的部分剖開的透視圖。
該實施例的液體噴射頭包括一發(fā)熱元件2(本實施例中為40μm×105μm的發(fā)熱電阻)，用作用于向液體供應(yīng)熱能以噴射液體的噴射能量發(fā)生元件；一元件基底1，其上設(shè)置所述發(fā)熱元件2；以及一形成在元件基底上方相應(yīng)于發(fā)熱元件2的液體流道10。液體流道10與公共液腔13流體連通，公共液腔用于將液體供至多個這種液體流道10，而多個這種液體流道與多個噴射出口18流體連通。
在元件基底上方液體流道10中，具有由例如金屬的彈性材料制成的懸壁梁形式的可動件或板31面向發(fā)熱元件2設(shè)置?？蓜蛹囊欢斯潭ǖ轿挥谝后w流道10或元件基底上由光敏樹脂材料成形的一基座(支承件)34或類似物上。由于這種結(jié)構(gòu)，可動件被支承，并且構(gòu)成一轉(zhuǎn)動中心(轉(zhuǎn)動中心部分)。
可動件31具有這樣的位置，使得在其相對于由噴射操作引起的從公共液腔13通過可動件31流向噴射出口18的通常的液流的上游側(cè)具有一轉(zhuǎn)動中心(為固定端的轉(zhuǎn)動中心部分)33，并在轉(zhuǎn)動中心33的下游側(cè)具有一自由端(自由端部分)32。可動件31面向發(fā)熱元件2并與之相距約15μm，好象它覆蓋著發(fā)熱元件2。氣泡發(fā)生區(qū)形成在發(fā)熱元件和可動件之間。發(fā)熱元件或可動件的類型、結(jié)構(gòu)或位置并不限于上面所述，而可作改變，只要能夠控制氣泡的生長和壓力的傳播。為了便于理解下面將要描述的液流，液體流道10由可動件31分成一直接與噴射出口18連通的第一液體流道14和具有氣泡發(fā)生區(qū)11和液體供應(yīng)口12的第二液體流道16。
如美國專利No.4,723,129所公開，通過使發(fā)熱元件2產(chǎn)生熱量，將熱量應(yīng)用到可動件31和發(fā)熱元件2之間的氣泡產(chǎn)生區(qū)11中的液體，這樣由薄膜沸騰現(xiàn)象產(chǎn)生氣泡。由氣泡的產(chǎn)生引起的氣泡和壓力主要作用在可動件上，因而可動件31繞轉(zhuǎn)動中心33轉(zhuǎn)動朝向噴射出口側(cè)大開口，如圖2(b)和(c)或圖3所示。由于可動件31的運(yùn)動及運(yùn)動后的狀態(tài)，由氣泡產(chǎn)生和氣泡本身的成長所引起的壓力朝向噴射出口傳播。
這里，對根據(jù)本發(fā)明的一個基本噴射原理進(jìn)行說明。本發(fā)明的一個基本原理是面向氣泡設(shè)置的可動件根據(jù)氣泡產(chǎn)生或氣泡本身生長的壓力從正常的第一位置運(yùn)動到第二位置，而運(yùn)動中的或已運(yùn)動的可動件31可將由氣泡的產(chǎn)生和/或氣泡本身的生長產(chǎn)生的壓力引向噴射出口18(下游側(cè))。
下面詳細(xì)說明現(xiàn)有技術(shù)中的不使用可動件的液體流道結(jié)構(gòu)(圖4)和本發(fā)明(圖5)的比較。這里，壓力朝向噴射出口的傳播方向用標(biāo)號VA表示，而壓力朝向上游的傳播方向由VB表示。
在如圖4所示的通常的噴射頭中，沒有用來調(diào)節(jié)由氣泡40的發(fā)生產(chǎn)生的壓力的傳播方向的結(jié)構(gòu)元件。因此，壓力傳播方向垂直于氣泡表面，由V1-V8表示，因而在通道中朝向各個方向。在這些方向中，從靠近噴射出口的氣泡的半部分的壓力傳播(V1-V4)具有沿VA方向的壓力分量，對液體噴射最為有效。該部分很重要，因為它直接有利于液體噴射效率，液體噴射壓力和噴射速度。此外，分量V1最靠近噴射方向VA，因此最有效，而V4具有相對較小的沿VA方向的分量。
另一方面，在如圖5所示的本發(fā)明的情況下，可動件31可有效地將氣泡的壓力傳播方向?qū)蛳掠?噴射出口側(cè))，不然的話，氣泡將朝向各個方向。因此，使氣泡40的壓力傳播方向集中，從而氣泡40的壓力直接和有效地貢獻(xiàn)于噴射。
氣泡本身的生長方向與壓力傳播方向V1-V4一樣朝向下游，并在下游側(cè)比在上游側(cè)生長得更多。因而，氣泡本身的生長方向可通過可動件來控制，并因而控制氣泡的壓力傳播方向，因此，可顯著地提高噴射力和噴射速度等等。
參見圖2，下面詳細(xì)描述本實施例中的液體噴射頭的噴射工作。
圖2(a)示出給發(fā)熱元件2供給能量(例如電能)之前的狀態(tài)，因此，還沒有產(chǎn)生熱量。應(yīng)注意可動件31至少面向由發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量產(chǎn)生的氣泡的下游部分。換句話說，為了使氣泡的下游部分作用在可動件上，液體流道具有這樣的結(jié)構(gòu)，以使可動件31至少位于發(fā)熱元件的區(qū)域的中心3的下游位置(即位于通過發(fā)熱元件的區(qū)域的中心3并垂直于流道的長度方向的線的下游)。
圖2(b)示出一種狀態(tài)，其中已給發(fā)熱元件2供給電能而使其產(chǎn)生熱量，充在氣泡生成區(qū)11中的部分液體已被加熱，從而通過薄膜沸騰產(chǎn)生氣泡。
此時，可動件31在由氣泡40產(chǎn)生的壓力的作用下從第一位置運(yùn)動到第二位置，從而引導(dǎo)壓力朝向噴射出口傳播。應(yīng)注意，如上所述，可動件31的自由端32位于下游側(cè)(噴射出口側(cè))，而轉(zhuǎn)動中心33位于上游側(cè)(公共液腔側(cè))，因此，至少可動件的一部分面向氣泡的下游部分，也即發(fā)熱元件的下游部分。
圖2(c)示出一種狀態(tài)，其中氣泡40進(jìn)一步生長，在由氣泡40生成導(dǎo)致的壓力的作用下，可運(yùn)動件31進(jìn)一步運(yùn)動。生成的氣泡在下游比在上游成長得更多，它膨脹而大大超出可動件的第一位置(虛線所示位置)。
當(dāng)如上所述可動件31響應(yīng)氣泡40的生長逐漸運(yùn)動時，控制氣泡40使其沿由氣泡產(chǎn)生的壓力能夠容易地逃出或釋放并且氣泡易于作體積位移的方向生長。換句話說，氣泡朝向可動件的自由端均勻地成長。這也有利于噴射效率的提高。
因而，應(yīng)理解隨著氣泡40的生長，可動件31逐漸運(yùn)動，這樣氣泡40的壓力傳播方向，體積運(yùn)動容易進(jìn)行的方向，也即氣泡的生長方向均勻地朝向噴射出口，因此，噴射效率提高。當(dāng)可動件朝向噴射出口引導(dǎo)氣泡和氣泡發(fā)生發(fā)生壓力時，它幾乎不會妨礙傳播和生長，并能根據(jù)壓力的程度有效地控制壓力的傳播方向和氣泡的生長方向。
圖2(d)示出一種狀態(tài)，其中，氣泡40隨著其中的壓力減小而收縮和消失，這為薄膜沸騰現(xiàn)象所特有。
已運(yùn)動到第二位置的可動件31在由可動件本身的彈性和由于氣泡收縮的負(fù)壓提供的恢復(fù)力的作用下返回圖2(a)所示的初始位置(第一位置)。隨著氣泡的收縮，液體如VD1和VD2所示從公共液腔側(cè)回流并如VC所示從噴射出口側(cè)回流，從而補(bǔ)償在氣泡產(chǎn)生區(qū)11中氣泡體積的減小以及噴射液體的體積。
上面已對產(chǎn)生氣泡的可動件的操作和液體的噴射操作作了說明，現(xiàn)在對本發(fā)明的液體噴射頭中液體再充填進(jìn)行說明。
參見圖2，下面描述液體供應(yīng)機(jī)制。
當(dāng)氣泡在如圖2(c)所示的最大體積之后進(jìn)入氣泡收縮階段時，足以補(bǔ)償收縮氣泡體積的一定體積的液體從第一液體流道14的噴射出口側(cè)18和從第二液體流道16的氣泡產(chǎn)生區(qū)流入氣泡產(chǎn)生區(qū)中。
在沒有可動件31的通常的液體流道結(jié)構(gòu)的情況下，從噴射出口側(cè)流到氣泡收縮位置的液體量和從公共液腔流到此處的液體量歸因于比氣泡產(chǎn)生區(qū)更靠近噴射出口的部分和靠近公共液腔的部分的流阻。
因此，當(dāng)供應(yīng)口側(cè)的流阻小于另一側(cè)的流阻時，大量的液體從噴射出口側(cè)流入氣泡收縮位置，其結(jié)果彎月形收縮較大。由于為增加噴射效率的目的而減小噴射出口中的流阻，隨著氣泡的收縮而使彎月形收縮M增加，其結(jié)果需更長的重新充填時間，因而難以進(jìn)行告訴打印。
根據(jù)該實施例，由于設(shè)有可動件31，當(dāng)可動件由于氣泡的破裂而返回初始位置時彎月形收縮停止，然后，由通過第二流道16的液體流VD2供應(yīng)液體而充填體積W2(W1為在可動件31的第一位置之上氣泡體積W的上側(cè)的體積，而W2為其氣泡產(chǎn)生區(qū)11的體積)。在現(xiàn)有技術(shù)中，氣泡體積W的一半體積為彎月形收縮的體積，但根據(jù)該實施例，只有約一半(W1)為彎月形收縮的體積。
因此，迫使主要用氣泡破裂時的壓力從第二流道沿可動件31的發(fā)熱元件側(cè)的表面為體積W2供應(yīng)液體，因而，可更快速地進(jìn)行重新充填動作。
當(dāng)在通常的噴射頭中使用氣泡破裂時的壓力進(jìn)行重新充填時，彎液面的振動增加，其結(jié)果破壞了圖像質(zhì)量。然而，根據(jù)該實施例，由于抑制了在噴射出口側(cè)和氣泡發(fā)生區(qū)11的噴射出口側(cè)第一液體流道14中的液流，因而可減小彎液面的振動。
因此，根據(jù)本實施例，通過由第二流道16的液體供應(yīng)通道12向氣泡發(fā)生區(qū)強(qiáng)制重新充填以及抑制彎液面收縮和振動，可進(jìn)行高速的重新充填。因此，可獲得噴射的穩(wěn)定性和高速的重復(fù)噴射，并且當(dāng)該實施例用于記錄領(lǐng)域時，可提高圖像質(zhì)量和記錄速度。
該實施例提供以下有效的功能。由氣泡發(fā)生產(chǎn)生對向上游側(cè)傳播壓力的抑制(回波)。產(chǎn)生在熱量發(fā)生發(fā)生元件2上的氣泡的公共液腔13側(cè)的壓力起主要作用，用于將液體推回到上游側(cè)(回波)?；夭ㄆ茐挠缮嫌蝹?cè)的壓力向液體流道中的液體的重新充填，所產(chǎn)生的液體運(yùn)動以及所產(chǎn)生的慣性力。在該實施例中，這些向上游側(cè)的動作由可動件31抑制，從而進(jìn)一步改善了重新充填的性能。
下面描述進(jìn)一步的特征和有益的效果。
該實施例的第二液體流道16具有一液體供應(yīng)通道12，在發(fā)熱元件2的上游側(cè)，其內(nèi)壁基本與發(fā)熱元件2平齊(發(fā)熱元件的表面沒有很大的向下的階梯)。由于這種結(jié)構(gòu)，向發(fā)熱元件2的表面和氣泡產(chǎn)生區(qū)域11的液體供應(yīng)沿可動件31的表面發(fā)生在靠近氣泡產(chǎn)生區(qū)域11的位置，由VD2表示。因此，抑制了發(fā)熱元件2的表面上的液體停滯，從而抑制了分解氣體的析出，并且殘留的未消失的氣泡不難去除，此外，液體中的熱量積累也不會過高。因此，可以高速重復(fù)進(jìn)行穩(wěn)定的氣泡產(chǎn)生。在該實施例中，液體供應(yīng)通道12具有基本上平的內(nèi)壁，但并不限于此，只要液體供應(yīng)通道的內(nèi)壁具有這種從發(fā)熱元件的表面光滑地延伸的結(jié)構(gòu)，使得不會在液體供應(yīng)中在熱量產(chǎn)生元件上產(chǎn)生液體停滯及渦流，這種液體供應(yīng)通道就是令人滿意的。
向氣泡發(fā)生區(qū)域的液體供應(yīng)通過可動件的側(cè)部的一個間隙(縫槽35)進(jìn)行，由VD1表示。為了更有效地將氣泡生成時的壓力導(dǎo)向噴射出口，如圖2所示，可使用一個覆蓋氣泡發(fā)生區(qū)域(覆蓋發(fā)熱元件)的大的可動件。然后，隨著可動件恢復(fù)到第一位置，氣泡發(fā)生區(qū)域11和靠近噴射出口的第一液體流道14之間的流阻增加，從而可抑制液體沿VD1方向向氣泡發(fā)生區(qū)域11的流動。然而，根據(jù)本實施例的噴射頭結(jié)構(gòu)具有有效地向氣泡發(fā)上區(qū)域供應(yīng)液體的液流，大大提高了液體的供應(yīng)性能，因而，即使可動件31覆蓋氣泡產(chǎn)生區(qū)域11以提高噴射效率，也不會損害液體的供應(yīng)性能。
可動件31的自由端32和轉(zhuǎn)動中心33之間的位置關(guān)系是自由端位于轉(zhuǎn)動中心的下游位置，例如如圖6中所示。由于這種結(jié)構(gòu)，在氣泡產(chǎn)生時可確保將壓力傳播方向和氣泡成長方向?qū)驀娚涑隹趥?cè)的功效。此外，這種位置關(guān)系不僅有利于提高與噴射有關(guān)的功效，而且也能減小液體供應(yīng)時通過液體流道10的流阻，從而允許高速的重新充填。當(dāng)彎液面M收縮時，如圖6中所示，噴射由于毛細(xì)作用力而返回到噴射出口18，或者當(dāng)供應(yīng)液體以補(bǔ)償氣泡的破裂時，自由端和轉(zhuǎn)動中心33處于這樣的位置，以使通過包括第一流道14和第二流道16的液體流道10的液流S1，S2和S3不會停留。
更具體地說，在本實施例中，如上所述，可動件31的自由端32面向用于將發(fā)熱元件2分成上游和下游區(qū)域的中心區(qū)域3(通過熱量發(fā)上元件的中心并垂直于液體流道方向的線)的下游位置?？蓜蛹?1接受大大貢獻(xiàn)于液體在發(fā)熱元件的中心位置3下游側(cè)的噴射的壓力和氣泡，并將壓力導(dǎo)向噴射出口側(cè)，從而顯著地提高噴射效率或噴射力。
如上所述，使用氣泡的上游側(cè)可提供進(jìn)一步的有益的效果。
此外，應(yīng)考慮在本實施例的結(jié)構(gòu)中，可動件31的自由端的瞬態(tài)機(jī)械運(yùn)動有利于液體的噴射。
(實施例1)下面將對一個例子進(jìn)行說明，其中第一液體通道和第二液體通道由隔壁分隔開。然而，本發(fā)明可應(yīng)用于前述實施例。
圖7示出第一個實施例。在圖7中，A示出一向上運(yùn)動的可動件，盡管未示出氣泡，而B示出位于初始位置(第一位置)的可動件，其中氣泡發(fā)生區(qū)域11相對于噴射出口18基本上密封。盡管圖中未示出，在A和B之間有一流道壁，以將流道分開。
在該實施例的液體噴射頭中，用于氣泡發(fā)生的第二液體流道16設(shè)置在元件基底1上，元件基底上設(shè)有用于供給熱能以在液體中產(chǎn)生氣泡的發(fā)熱元件2，并且在其上形成一與噴射出口18直接連通用于噴射液體的第一液體流道14。
第一液體流道的上游側(cè)與用于將噴射液體供應(yīng)到多個第一液體流道中的第一公共液體腔15流體連通，而第二液體流道的上游側(cè)與用于將產(chǎn)生氣泡的液體供應(yīng)到多個第二液體流道中的第二公共液體腔流體連通。
第一流道的結(jié)構(gòu)為其高度朝向噴射出口逐漸增加，以允許自由端比轉(zhuǎn)動中心側(cè)易于運(yùn)動。
當(dāng)產(chǎn)生氣泡的液體和噴射液體為相同的液體時，公共液體腔的數(shù)量可為一個。
在第一和第二液體流道之間有一由例如金屬的彈性材料制成的隔壁30，從而將第一液體流道和第二液體流道分開。在需使氣泡發(fā)生液體和噴射液體的混合為最小時，第一液體流道14和第二液體流道16最好由隔壁分開。然而，當(dāng)允許某種程度的混合時，并不一定需要完全隔離。
隔壁的位于發(fā)熱元件的向上伸出空間中的一部分(在圖11中為包括A和B(氣泡發(fā)生區(qū)域11)的噴射壓力發(fā)生區(qū)域)為由縫槽35形成的懸壁可動件31的形式，具有位于公共液體腔15，17一側(cè)的轉(zhuǎn)動中心33和位于噴射出口側(cè)(相對于通常的液體流的下游)的自由端。可運(yùn)動件31面向表面，因此，它在氣泡發(fā)生液體的氣泡發(fā)生的作用下朝向第一液體流道的噴射出口側(cè)打開(圖中箭頭所示方向)。因此，由于自由端部更容易運(yùn)動，氣泡無損失地引向出口側(cè)。也設(shè)置了一隔壁30，在元件基底1上方形成一用于構(gòu)成一第二液體流道的空間，元件基底設(shè)有一用作發(fā)熱元件2的熱量發(fā)生電阻部分和用于向熱量發(fā)生電阻部分施加一電信號的接線電極(未示出)。
至于可動件31的轉(zhuǎn)動中心33和自由端32和發(fā)熱元件之間的位置關(guān)系與前述實施例中的相同。
在上述實例中，已對液體供應(yīng)通道12和發(fā)熱元件2的結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系作了描述，在本實施例中，第二液體流道和發(fā)熱元件2之間的關(guān)系相同。
(實施例2)圖8和9分別為該第二實施例中的液體噴射頭的基本部分的示意縱截面圖，和其部分切去的示意圖。它們示出本發(fā)明的主要原理和其特征。
圖8示意地示出可動件31在液體通道中的定位；可動件31直接設(shè)置在第二液體通道16的產(chǎn)生氣泡的區(qū)域11之上。圖9為與圖8中所示的相似的液體噴射頭的部分切去的透視圖。
在該實施例中，第一液體通道高度根據(jù)位置而變化?？蓜蛹?1的自由端正上方的高度大于可動件31的支承部分或附近的正上方的高度?？蓜蛹?1的自由端正上方的第一液體通道頂部53的高度大于可動件31的支承部分或附近的正上方的第一液體通道頂部的高度。
換句話說，第一液體通道16的結(jié)構(gòu)使得可動件31的自由端附近的運(yùn)動阻力小于可動件31的支承部分33附近的運(yùn)動阻力。
因此，可動件31的自由端在產(chǎn)生于氣泡發(fā)生區(qū)域11中的氣泡40的壓力的作用下的運(yùn)動不受限制。因此，來自氣泡40的壓力朝向噴射出口18有效地傳遞，并且，氣泡40朝向噴射孔18有效地生長。
此外，在該實施例中的第一流體通道14的結(jié)構(gòu)為其頂壁至少在面向自由端的位置和面向轉(zhuǎn)動中心的位置之間的部分比在面向自由端的位置處逐漸降低。
因此，當(dāng)可動件31的自由端部分運(yùn)動靠近頂壁的傾斜部分53，即，當(dāng)可動件31的自由端部分靠近支承部分上方的頂壁部分54(比自由端側(cè)的頂壁部分低)時，可動件和頂壁之間的流阻調(diào)節(jié)可動件朝向頂壁運(yùn)動。因而，即使當(dāng)可動件31之間由于制造誤差而有某種程度的不一致時，也就是說，即使當(dāng)噴射特性由于可動件31的形狀或材料的不同，可動件31和氣泡發(fā)生區(qū)域11之間的位置關(guān)系的不同，或由發(fā)熱件2引起的氣泡發(fā)生的不同而變化時，在該實施例中也可由頂壁結(jié)構(gòu)使得可動件位移量均勻一致。其結(jié)果，噴射大大地穩(wěn)定。
此外，當(dāng)噴射頭包括多個用于噴射液體的通道時，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步提高多個噴射通道之間的噴射特性的一致性。特別地，當(dāng)已知噴射頭兩側(cè)的液體通道的特性不同時，本發(fā)明可只應(yīng)用于這些區(qū)域。
此外，即使當(dāng)由于氣泡發(fā)生的不穩(wěn)定性等因素而發(fā)生不均勻噴射時，隨著噴射的重復(fù)，采用根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)也能穩(wěn)定噴射特性。
如上所述，在該實施例中，使在靠近可動件的自由端32側(cè)的液體抵抗可動件的運(yùn)動的阻力比在靠近支承部分33側(cè)的小，即，可動件的自由端的向上運(yùn)動的阻力相對較小。因此，噴射被可靠地穩(wěn)定，使得重復(fù)噴射過程非常均勻，而且，使得多個液體通道的噴射特性都非常均勻。因而，當(dāng)采用根據(jù)本發(fā)明的液體噴射頭作為記錄頭時，異常圖像的量進(jìn)一步減小，并顯著地提高圖像質(zhì)量。
在該實施例中，通過改進(jìn)第一液體通道的頂壁結(jié)構(gòu)，自由端側(cè)的流阻比支承部分側(cè)的流阻減小。然而，也可通過其它方法，例如改進(jìn)第一液體通道的側(cè)壁的結(jié)構(gòu)來減小流阻，例如，通過使液體通道的寬度大于可動件的寬度，可制造低流阻部分，而通過使液體通道的寬度小于可動件的寬度，可制造高流阻部分。
接下來描述圖8中所示結(jié)構(gòu)的其它功能及其效果。
圖8中所示的結(jié)構(gòu)為，當(dāng)可動件31運(yùn)動時，它的至少自由端的一部分與第一液體通道的頂壁接觸。這種結(jié)構(gòu)能如上所述穩(wěn)定液體噴射，并且能由可動件31的過度運(yùn)動引起的機(jī)械損害，提高可動件31的耐久性。
(實施例3)圖10為提供和前述實施例相同效果的液體噴射頭的主要部分的示意截面圖，并示出其特定的液體通道結(jié)構(gòu)。該實施例中的結(jié)構(gòu)基本上與圖8中所示的相同。然而，在該實施例中，在可動件31的自由端側(cè)的頂壁高度h1大于在可動件31的支承部分側(cè)的頂壁高度h2，并且高低段之間的頂壁段形成一直線傾斜。由于這種結(jié)構(gòu)，如圖10(b)所示，可動件31的自由端部分32由氣泡40生長引起的運(yùn)動變得平滑，從而穩(wěn)定噴射性能。(改進(jìn)實施例)在該實施例中，對與上述結(jié)構(gòu)不同但功能相同的液體通道進(jìn)行描述。圖11(a)，(b)和(c)示出這種液體通道。
參見圖11(a)，自由端側(cè)的頂壁部分52和支承部分側(cè)的頂壁部分54之間的頂壁段形成一凸形的斜坡，它從自由端側(cè)朝向支承部分側(cè)下降。
液體通道頂壁傾斜部分的這種凸形結(jié)構(gòu)設(shè)計以允許可動件沿頂壁的輪廓彎曲。由于這種斜坡的存在，即使當(dāng)可動件31的剛度相對較低因而可動件彎曲，即，可動件31的自由端部分進(jìn)一步向上彎曲時，可獲得和上述相同的效果。當(dāng)可動件31沿與上述方向相反的方向變形時，可使液體通道頂壁的傾斜部分呈凹形。
圖11(b)示出一個例子，其中圖10中所示的傾斜部分的角度更陡。
圖11(c)示出一個例子，其中圖10中所示的傾斜部分為階梯狀。通過對要形成槽的件(構(gòu)成第一液體通道的頂壁等的件)進(jìn)行多次蝕刻，就可容易地形成這種結(jié)構(gòu)，因此，它更易于制造。
(實施例4)下面參見圖12，13和14對本發(fā)明的第四個實施例進(jìn)行描述。由于該實施例中的基本結(jié)構(gòu)與圖10和11中的相同，因此省略對相同部分的描述。
在該實施例中，通過對第一個實施例中的可動件與第一液體通道的頂壁實際接合或接觸以防止可動件的過度運(yùn)動的結(jié)構(gòu)進(jìn)行積極的改進(jìn)，可大大地延長可動件的服務(wù)壽命。
在圖12(a)所示的改進(jìn)中，可使自由端側(cè)的液體通道的流阻小于支承件側(cè)的流阻，并使可動件與頂壁的階梯部分55接合或接觸。因而，使得噴射特性均勻，而且，可防止可動件31的過度運(yùn)動，提高其耐久性。
在圖12(b)所示的改進(jìn)中，一突起56從液體通道壁22伸入第一液體通道14，因此，隨著可動件的運(yùn)動，它與該突起56接合或接觸，從而防止進(jìn)一步的運(yùn)動，也就是說，防止其過度運(yùn)動。該結(jié)構(gòu)能防止可動件的過度運(yùn)動，同時允許第一液體通道14的橫截面面積增加以提高液體通道再充填效率。
在圖12(c)所示的改進(jìn)中，設(shè)置接合部分57，它通過在可動件31運(yùn)動時與可動件31的自由端部分32接觸而調(diào)節(jié)可動件31的向上的運(yùn)動。該接合部分57的設(shè)置保證了對自由端部分32更可靠的調(diào)節(jié)，進(jìn)一步提高可動件的耐久性。
圖13(a)為根據(jù)本發(fā)明的液體噴射頭的縱截面圖，而13(b)為其從噴射出口側(cè)看的橫截面圖。在這兩個圖中，可動件均已運(yùn)動。從圖13(b)可明顯看出，第一液體通道14的橫截面為梯形，因此，在這些點(diǎn)處，可動件31的運(yùn)動由液體通道的側(cè)壁調(diào)節(jié)，在這些點(diǎn)之上，液體通道的側(cè)壁之間的距離小于可動件31的自由端部分的寬度，因而防止過度的向上運(yùn)動。
圖14(a)為根據(jù)本發(fā)明的液體噴射頭的縱截面圖，而14(b)為其從噴射出口側(cè)看的橫截面圖。在這兩個圖中，可動件均已運(yùn)動。從圖14(b)可明顯看出，在第一液體通道14的各側(cè)壁22上設(shè)置一臺階部分57。由于這些臺階部分的存在，使得這些臺階部分之上的第一液體通道14的寬度小于可動件的寬度，從而防止可動件31的過度運(yùn)動。
由于設(shè)置了如上所述用于防止可動件過度運(yùn)動的結(jié)構(gòu)，可大大地提高可動件的耐久性。此外，即使當(dāng)可動件具有較小的剛度，也能防止其過度彎曲，因此，可防止氣泡沿不同于噴射出口方向的方向(朝向頂壁，或沿上游方向)生長，而且，可防止氣泡壓力沿不同于噴射出口方向的方向傳遞。其結(jié)果，可防止噴射效率的損失。
(實施例5)圖15(a)，15(b)和15(c)示出本發(fā)明的第五個實施例。圖15(a)示出從噴射出口側(cè)看的第一液體通道的橫截面，并同時提供從噴射出口側(cè)看的可動件31的投影圖，這時可動件已如圖15(b)所示移入第一液體通道14中。從圖15(a)中可明顯看出，液體通道14的橫截面輪廓與可動件31的投影圖的輪廓相似，即，均為梯形。通過使可動件31如圖15(c)所示朝向其自由端呈錐形而獲得可動件31的投影視圖的梯形輪廓。
由于這種結(jié)構(gòu)，可盡可能地防止由加熱件2產(chǎn)生的氣泡通過形成于可動件的自由端邊緣和側(cè)邊緣與相應(yīng)的壁之間的間隙逸出。因此，可提高氣泡作用在可動件上的效率，同時減小可動件31向上運(yùn)動的阻力。其結(jié)果，噴射效率得到提高。
圖16示出對第五各個實施例的改進(jìn)。在該改進(jìn)中，從噴射出口側(cè)看，液體通道的橫截面輪廓和可動件的投影視圖的輪廓相似，即均為矩形或正方形。在這里應(yīng)注意，液體通道的橫截面結(jié)構(gòu)和可動件的相應(yīng)結(jié)構(gòu)并不限于上面所描述的那些，例如，它們可為三角形。
(其它實施例)上面對根據(jù)本發(fā)明的實施例的液體噴射頭的主要部分和液體噴射方法進(jìn)行了描述，下面進(jìn)一步描述可與上述實施例一起使用的詳細(xì)的實施例。下面的例子既可用于單流道型，也可用于雙流道型，而不需特別聲明。
(可動件和隔壁)
圖17示出可動件31的另一個實施例，其中標(biāo)號35表示一形成在隔壁中的縫槽，并且該槽可有效地提供可動件31。在圖16(a)中，可動件具有矩形結(jié)構(gòu)，在圖16(b)中，它在轉(zhuǎn)動中心側(cè)較窄，以提高可動件的靈活性，而在圖16(c)中，可動件具有較寬的轉(zhuǎn)動中心側(cè)，以提高可動件的耐久性。由于同時滿足了靈活性和耐久性的要求，如圖15(a)所示的在轉(zhuǎn)動中心側(cè)變窄和圓滑的結(jié)構(gòu)是可取的。然而，可動件的結(jié)構(gòu)并不限于上述這種，而可為任何一種，只要它不進(jìn)入第二液體流道側(cè)并且具有高的靈活性和耐久性。
在上述實施例中，板或薄膜可動件31和具有這種可動件的隔壁5由厚度為5微米的鎳制成，但并不限于該例子，而可為任何一種，只要它具有對氣泡發(fā)生液體和噴射液體具有抗溶解性，彈性足以允許可動件的工作，并且可形成所要求的細(xì)小的縫槽。
用于可動件的材料的最佳的例子包括例如金屬(銀，鎳，金，鐵，鈦，鋁，鉑，鉭，不銹鋼，磷青銅等，它們的合金)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樹脂材料，例如聚酰胺等的具有酰胺基的樹脂材料，例如聚碳酸酯等的具有羧基的樹脂材料，例如聚醛等的具有醛基的樹脂材料，例如聚砜的具有嗍砜基的樹脂材料，例如液晶聚合物等或其化合物的樹脂；或者具有抵抗油墨的耐久性的材料，例如，金屬(例如金，鎢，鉭，鎳，不銹鋼，鈦，它們的合金)，涂有這種金屬的材料，例如聚酰胺等的具有酰胺基的樹脂材料，例如聚醛的具有醛基的樹脂材料，例如聚酮醚的具有酮基的樹脂材料，例如聚酰亞胺的具有酰亞胺基樹脂材料，例如酚醛樹脂的具有羥基樹脂材料，例如聚乙烯的具有乙基的樹脂材料，例如聚丙烯的具有烷基的樹脂材料，例如環(huán)氧樹脂材料的具有環(huán)氧基的樹脂材料，例如密胺樹脂材料的具有氨基的樹脂材料，例如二甲苯樹脂材料的具有羥甲基的樹脂材料，它們的化合物，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熱性，高抗溶解性和高模制性的樹脂材料，更具體地說包括最近的工程塑性樹脂材料，例如聚乙烯，聚丙烯，聚酰胺，聚對苯二甲酸乙酯，密胺樹脂材料，酚醛樹脂，環(huán)氧樹脂材料，聚丁二烯，聚氨基甲酸乙酯，聚酮醚，聚醚砜，聚丙烯酸酯，聚酰亞胺，聚砜，液晶聚合物(LCP)，或其化合物，或例如二氧化硅，氮化硅，鎳，金，不銹鋼，它們的合金的金屬和化合物，或涂有鈦或金的材料。
隔壁的厚度從壁具有足夠的強(qiáng)度和可動件具有足夠的操作性的立足點(diǎn)根據(jù)使用的材料和結(jié)構(gòu)來確定，通常需使其厚度為約0.5μm-10μm。
用于提供可動件31的縫槽35的寬度在該實施例中為2μm。當(dāng)氣泡發(fā)生液體和噴射液體為不同的材料時，應(yīng)避免液體的混合，該間隙應(yīng)使在液體之間形成彎液面，從而避免它們之間的混合。例如，當(dāng)氣泡發(fā)生液體具有約2cP的黏度時，噴射液體的黏度不小于100cP。約5μmm寬的縫槽足以避免液體的混合，但最好為不大于3μm。
當(dāng)噴射液體和氣泡發(fā)生液體隔離時，可動件用作它們之間的隔壁。然而，少量的氣泡發(fā)生液體混入噴射液體中。當(dāng)液體噴射用于打印時，實際上混合比例沒有關(guān)系，如果該比例小于20％。在本發(fā)明中，通過適當(dāng)選擇噴射液體和氣泡發(fā)生液體的黏度，可控制混合比例。
當(dāng)需使比例較小時，例如，通過使用5CPS或更低的氣泡發(fā)生液體和20CPS或更低的噴射液體，可使該比例降至5％。
在本發(fā)明中，可動件具有可動件的最佳厚度為微米級，通常不使用厚度為厘米級的可運(yùn)動件。當(dāng)在厚度為微米級的可動件中形成縫槽，并且縫槽的寬度(Wμm)等級為可運(yùn)動件的厚度等級時，在制造時需考慮改變。
當(dāng)由縫槽形成的與可動件的自由端和/或橫向側(cè)邊相對的件的厚度相當(dāng)于可動件的厚度時(圖13，14等)，考慮到在制造時的變化，縫槽寬度和厚度之間的關(guān)系最好如下，以穩(wěn)定地抑制氣泡發(fā)生液體和噴射液體之間的混合。當(dāng)氣泡發(fā)生液體具有不大于3cp的黏度，并且使用高黏度的油墨(5cp，10cp等)作為噴射液體時，只要滿足w/t≤1，就可長期抑制兩種液體的混合。
提供(實質(zhì)上的密封)的縫槽最好具有幾微米的寬度，因為可確保防止液體的混合。
(元件基底)下面描述設(shè)有用于加熱液體的發(fā)熱元件的元件基底的結(jié)構(gòu)。
圖18為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的液體噴射頭的縱截面圖。
在元件基底1上安裝一槽形件50該槽形件50具有多個第二液體流道16，多個隔壁30，多個第一液體流道14和多個用于構(gòu)成第一液體流道的槽。
元件基底1在一用于絕熱和蓄熱的氧化硅或氮化硅薄膜106上具有鋁等制成的形成接線電極(厚度為0.2-1.0μm)和由硼化鉿(HfB2)，氮化鉭(TaN)，鋁化鉭(TaAl)等制成構(gòu)成發(fā)熱元件的成形電阻層105(厚度為0.01-0.2μm)，而薄膜又位于硅等的基底107上。通過兩個接線電極104給電阻層105施加壓力，以使電流流過電阻層而產(chǎn)生熱量。在接線電極之間，在電阻層上設(shè)置一由氧化硅，氮化硅等制成，厚度為0.1-2.0μm的保護(hù)層，此外，其上形成一由鉭等制成的抗氣蝕層(厚度為0.1-0.6μm)以保護(hù)電阻層105不與例如油墨的各種液體接觸。
氣泡發(fā)生和破裂時產(chǎn)生的壓力和沖擊波是如此之大，使得相對較脆的氧化薄膜的耐久性受到破壞，因此，使用例如鉭(Ta)等的金屬材料用作抗氣蝕層。
根據(jù)液體，液體流道結(jié)構(gòu)和電阻材料的結(jié)合可省略保護(hù)層，圖5(b)示出一個這種例子。不需要保護(hù)層的電阻層的材料包括，例如，銥-鉭-鋁合金等。因而，前述實施例中的發(fā)熱元件的結(jié)構(gòu)只包括電阻層(熱量發(fā)生部分)或可包括用于保護(hù)電阻層的保護(hù)層)。
在本實施例中，發(fā)熱元件具有一熱量發(fā)生部分，熱量發(fā)生部分具有響應(yīng)電信號產(chǎn)生熱量的電阻層，但并不限于此，而可為任何方式，只要在氣泡發(fā)生液體中能夠產(chǎn)生足以噴射液體的氣泡。例如，熱量發(fā)生部分可為光熱變換器形式，它在接受例如激光的光線時產(chǎn)生熱量，或為在接受高頻波時產(chǎn)生熱量的裝置。
除了構(gòu)成熱量發(fā)生部分的電阻層105和由用于供應(yīng)電信號到電阻層的接線電極104構(gòu)成的電熱變換器外，在元件基底1上也可整體內(nèi)設(shè)用于有選擇地驅(qū)動電熱變換器元件的例如三極管，二極管，鎖存器，移位寄存器等的功能元件。
為了通過驅(qū)動上述元件基底1上的電熱變換器的熱量發(fā)生部分而噴射液體，通過接線電極104向電阻層105輸送如圖22中所示的矩形脈沖，以在接線電極之間的電阻層105中引起瞬態(tài)熱量發(fā)生。在上述實施例的噴射頭的情況下，施加的能量具有電壓24V，脈沖寬度7μsec，電流150mA以及頻率6kHz，以驅(qū)動發(fā)熱元件，由此通過前述方法由噴射出口噴出液體油墨。然而，驅(qū)動信號條件并不限于此，而可為任何條件，只要?dú)馀莅l(fā)生液體能適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生氣泡。
(噴射液體和產(chǎn)生氣泡的液體)如上面實施例中所述，根據(jù)本發(fā)明，通過具有上述可動件的結(jié)構(gòu)，可以比通常的液體噴射頭高的噴射力或噴射效率噴射液體。當(dāng)產(chǎn)生氣泡的液體和噴射液體為同一種液體時，液體可能不會變壞，并且可減小由于加熱而在發(fā)熱元件上的沉淀。因此，通過重復(fù)氣化和濃縮，可進(jìn)行可逆的狀態(tài)變化。因此，如果液體不會損壞液體流道，可動件或隔壁等，則可使用各種液體。
在這些液體中，可使用具有用于通常的氣泡噴射裝置中的成分的液體作為記錄液體。
當(dāng)本發(fā)明的兩流道結(jié)構(gòu)使用不同的噴射液體和產(chǎn)生氣泡的液體時，可使用具有上述性質(zhì)的產(chǎn)生氣泡的液體，更具體地說，其例子包括甲醇，乙醇，n-丙醇，異丙醇，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，二氧雜環(huán)己烷，環(huán)己烷，乙酸甲酯，乙酸乙酯，丙酮，丁酮，水等，和它們的混合物。
至于噴射液體，可使用各種液體，而不用考慮其氣泡發(fā)生性質(zhì)或熱性質(zhì)的程度。在現(xiàn)有技術(shù)中由于低的氣泡發(fā)生性質(zhì)和/或由于加熱而易改變性質(zhì)而未被使用的液體也是可以使用的。
然而，需要噴射液體通過自身或通過與產(chǎn)生氣泡的液體反應(yīng)而不會妨礙噴射，氣泡發(fā)生或可動件的操作等。
至于記錄液體，可使用高黏度油墨等。至于另一種噴射液體，可使用具有易于變壞性質(zhì)的藥劑和香水。具有下列成分的油墨用作記錄液體，可同時用于噴射液體和產(chǎn)生氣泡的液體，并進(jìn)行記錄操作。由于油墨的噴射速度提高，液滴的噴射精度提高，因此，可記錄高質(zhì)量的圖像。
黏度為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.％也可用下面的用于產(chǎn)生氣泡的液體和噴射液體的液體組合來進(jìn)行記錄操作。其結(jié)果，可適當(dāng)?shù)貒娚湓谇懊嬗糜趪娚涞酿ざ葹槭畠篶ps的液體，甚至可適當(dāng)?shù)貒娚?50cps的液體，以提供高的圖像質(zhì)量。
產(chǎn)生氣泡的液體1乙醇 40wt.％水 60wt.％產(chǎn)生氣泡的液體2水 100wt.％產(chǎn)生氣泡的液體3異丙基醇 10wt.％水 90wt.％
噴射液體1(約15cp的顏料油墨)碳黑 5wt.％苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸乙酯共聚物樹脂材料 1wt.％分散材料(氧化物140，平均分子重量)單乙醇胺 0.25wt.％甘油 69wt.％硫二甘醇 5wt.％乙醇 3wt.
水 16.75wt.％噴射液體2(55cp)聚乙二醇200 100wt.％噴射液體3(150cp)聚乙二醇600 100wt.％當(dāng)噴射不易噴射的液體時，噴射速度較低，因此，在記錄紙上噴射方向擴(kuò)大，其結(jié)果導(dǎo)致差的噴射精度。此外，由于噴射的不穩(wěn)定性而發(fā)生噴射量的變化，因而不能記錄高質(zhì)量的圖像。然而，根據(jù)本實施例，使用產(chǎn)生氣泡的液體允許氣泡的充分和穩(wěn)定發(fā)生，因而，可提高液滴的噴射精度和油墨噴射量的穩(wěn)定性，從而大大地提高記錄的圖像的質(zhì)量。
(雙液體通道頭的結(jié)構(gòu))圖20為根據(jù)本發(fā)明的雙液體通道噴射頭的分解透視圖，示出其通常結(jié)構(gòu)。
上述元件基底1設(shè)置在鋁等制成的支承件70上。第二液體通道的壁72和第二公共液體腔17的壁71設(shè)置在該基底1上。其一部分構(gòu)成可動件31的隔壁30放置在它們的頂部。在該隔壁30的頂部設(shè)置一槽形件50，它包括多個構(gòu)成第一液體通道14的槽；一第一公共液體腔15；一用于向第一公共液體腔15供應(yīng)第一液體的供應(yīng)通道20；和一用于向第二公共液體腔15供應(yīng)第二液體的供應(yīng)通道21。
(液體噴射頭盒)下面描述具有根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的液體噴射頭的液體噴射頭盒。
圖21為包括上述液體噴射頭的一種液體噴射頭盒的分解示意圖，該液體噴射頭盒通常包括一液體噴射頭部分200和一液體容器80。
液體噴射頭部分200包括一安裝基底1，一隔壁30，一槽形件50，一限制彈簧70，一液體供應(yīng)件90和支承件70。元件基底1設(shè)有多個用于向氣泡發(fā)生液體供應(yīng)熱量的熱量發(fā)生電阻，如上所述。在元件基底1和具有可動件的隔壁30之間形成一氣泡發(fā)生液體通道。通過隔壁30和槽形頂板50相連，形成一與噴射液體流體連通的噴射流道(未示出)。
限制彈簧70用來將槽形件50壓向元件基底1，并能有效地使元件基底1，隔壁30，槽形件50和支承件70適當(dāng)?shù)匦纬蔀橐粋€整體，如后面將要描述的。
支承件70用于支承一元件基底1等，其上具有一與元件基底1相連用于輸送電信號的線路板71，和用于當(dāng)該盒安裝在設(shè)備上時在裝置側(cè)之間傳遞電信號的接觸墊72。
液體容器90中分別盛有用于輸送給液體噴射頭的例如油墨的噴射液體和用于氣泡發(fā)生的氣泡發(fā)生液體。液體容器90的外側(cè)設(shè)有用于安裝一用于連接液體噴射頭和液體容器的連接件的定位部分94，和用于固定連接部分的固定軸95。噴射液體通過連接件的連接通道81從液體容器的噴射液體供應(yīng)通道供應(yīng)至液體供應(yīng)件80的噴射液體供應(yīng)通道81，并噴射液體供應(yīng)通道83和供應(yīng)端21供應(yīng)至一第一公共液體腔。相似地，氣泡發(fā)生液體通過連接件的供應(yīng)通道從液體容器的供應(yīng)通道93供應(yīng)至液體供應(yīng)件80的氣泡發(fā)生液體的供應(yīng)通道82，并通過該件的氣泡發(fā)生液體供應(yīng)通道84，71，22供應(yīng)至第二液體腔。
在這種液體噴射頭盒中，即使氣泡發(fā)生液體和噴射液體為不同的液體，也可以良好的秩序供應(yīng)液體。當(dāng)氣泡發(fā)生液體和噴射液體為相同的液體時，則不需要將氣泡發(fā)生液體和噴射液體的供應(yīng)通道分開。
在液體用完后，可向液體容器供應(yīng)各種液體。為方便這種供應(yīng)，需在液體容器上設(shè)置一液體注射口。液體噴射頭和液體容器可為一個整體，或為可分開的。
(液體噴射裝置)圖22為一種與上述液體噴射頭一起使用的液體噴射裝置的示意圖。在該實施例中，噴射液體為油墨，而設(shè)備為油墨噴射記錄設(shè)備。液體噴射裝置包括一支架HC，其上可安裝一包括相互可拆卸地連接的液體容器部分90和液體噴射頭部分200的噴射頭。支架HC沿由記錄材料輸送裝置輸送的例如記錄紙的記錄材料的寬度方向往復(fù)運(yùn)動。
當(dāng)從圖中未示出的驅(qū)動信號供應(yīng)裝置給液體噴射裝置供給一驅(qū)動信號時，記錄液體響應(yīng)該信號從液體噴射頭噴射至記錄材料。
該實施例的液體噴射裝置包括一電機(jī)111，用作驅(qū)動記錄材料輸送裝置和支架的驅(qū)動源；齒輪112，113，用于從驅(qū)動源將動力傳送至支架；以及支架軸115等等。通過記錄裝置和使用上述記錄裝置的液體噴射方法，可將液體噴射到各種記錄材料上而提供良好的打印。
圖23為用于描述一種采用了根據(jù)本發(fā)明的液體噴射方法和液體噴射頭的噴墨記錄設(shè)備的通常的工作過程的方框圖。
記錄裝置從一主計算機(jī)300接受控制信號形式的打印數(shù)據(jù)。打印數(shù)據(jù)臨時儲存在打印設(shè)備的輸入界面301中，同時，轉(zhuǎn)換成可處理的數(shù)據(jù)并輸入CPU302，它用作供給一噴射頭驅(qū)動信號的裝置。通過在儲存在一ROM303中的控制程序之后使用例如RAMs等的周邊單元對信號進(jìn)行處理，CPU將上述輸入CPU中的數(shù)據(jù)處理成可打印的數(shù)據(jù)(圖像數(shù)據(jù))。
此外，為了在記錄紙上一個適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)上記錄下圖像，CPU302產(chǎn)生驅(qū)動數(shù)據(jù)，以驅(qū)動驅(qū)動電機(jī)而使記錄紙和記錄頭與圖像數(shù)據(jù)同步運(yùn)動。圖像數(shù)據(jù)和驅(qū)動電機(jī)數(shù)據(jù)分別通過一記錄頭驅(qū)動器307和一電機(jī)驅(qū)動器305而傳遞至一記錄頭200和一驅(qū)動電機(jī)306，它們被以適當(dāng)?shù)亩〞r控制以形成一圖像。
至于其上可粘上例如油墨等液體并可用于例如上述這樣一種記錄設(shè)備的記錄媒介包括各種紙張；OHP紙；用于形成小型光盤的塑料，裝飾板等；織物；例如鋁，銅等的金屬；例如牛皮，豬皮，人造皮革等的皮革材料；例如實心木頭，膠合板等的木材；竹材；例如瓷磚的陶瓷材料；以及例如海綿具有三維結(jié)構(gòu)的材料。
上述記錄設(shè)備包括用于各種紙張或OHP的打印設(shè)備，用于例如用于形成小型光盤等的塑料的記錄設(shè)備，用于金屬板等的記錄設(shè)備，用于皮革材料的記錄設(shè)備，用于木材的記錄設(shè)備，用于陶瓷材料的記錄設(shè)備，用于例如海綿等的三維記錄媒介的記錄設(shè)備，用于在織物上記錄圖像的紡織物打印設(shè)備，以及其它類似設(shè)備。
至于用于這些液體噴射設(shè)備中的液體，任何液體都可以，只要能與所使用的記錄媒介和記錄條件相配合。
(記錄系統(tǒng))下面描述一種噴墨記錄設(shè)備的例子，它使用根據(jù)本發(fā)明的液體噴射頭作為記錄頭而將圖像記錄在記錄媒介上。
圖24為采用根據(jù)本發(fā)明的上述液體噴射頭201的噴墨記錄系統(tǒng)的示意透視圖，示出其基本結(jié)構(gòu)。在該實施例中的液體噴射頭為全線型噴射頭，它包括以360dpi的密度排成一排的許多噴射孔，從而覆蓋記錄媒介150的整個記錄范圍。它包括相應(yīng)于四種顏色(黃，深紅，深蘭和黑)的四個記錄頭。該四個記錄頭相互平行并一預(yù)定間距而由一支架1202固定支承。
這些記錄頭響應(yīng)來自記錄頭驅(qū)動器307的信號而被驅(qū)動，該記錄頭驅(qū)動器構(gòu)成用于向個記錄頭輸送驅(qū)動信號的裝置。
四種顏色的油墨(黃，深紅，深蘭和黑)中的各種從油墨容器204a，204b，204c或204d而輸送到相應(yīng)的記錄頭。標(biāo)號204e為氣泡發(fā)生液體容器，氣泡發(fā)生液體從該容器輸送到個記錄頭。
在各記錄頭下設(shè)置一記錄頭蓋203a，203b，203c或203d，它包含一由海綿等構(gòu)成的油墨吸收件。它們覆蓋相應(yīng)的記錄頭的噴射孔，保護(hù)記錄頭，并且也用于在非記錄階段保持記錄頭的性能。
標(biāo)號206表示一輸送帶，它構(gòu)成輸送例如前述實施例中所述的各種記錄媒介的裝置。輸送帶206通過各種輥而按預(yù)定的路徑傳送，并由與電機(jī)驅(qū)動器305相連的驅(qū)動輥而驅(qū)動。
該實施例中的噴墨記錄系統(tǒng)包括沿記錄媒介輸送路徑分別設(shè)置于噴墨記錄設(shè)備的上游和下游的一打印前處理設(shè)備251和打印后處理設(shè)備252。這些處理設(shè)備251和252分別以各種的方式在記錄之前或之后對記錄媒介進(jìn)行處理。
打印前處理和打印后處理根據(jù)記錄媒介或油墨的類型而改變。例如，當(dāng)記錄媒介由金屬材料，塑料，陶瓷材料等構(gòu)成時，則記錄媒介在打印前曝露于紫外線和臭氧而激活其表面。
在例如塑性樹脂材料之類的趨于獲取電荷的記錄材料中，由于靜電灰塵趨于沉積在表面上，而灰塵將妨礙所需的記錄。在這種情況下，使用電離器除去記錄材料表面的靜電荷，從而從記錄材料上除去灰塵。當(dāng)用一紡織物作為記錄材料時，從防止羽化和提高固定性的立足點(diǎn)出發(fā)，可進(jìn)行預(yù)處理，其中在織物上應(yīng)用堿性物質(zhì)，水溶性物質(zhì)，復(fù)合聚合物，水溶性金屬鹽，尿素，或硫脲。預(yù)處理并不限于這種，而可為使記錄材料具有適當(dāng)溫度的一種。
另一方面，后處理則是對已接受油墨的記錄材料進(jìn)行熱處理，紫外線輻射，以提高油墨的穩(wěn)固性，或進(jìn)行清潔以除去用于預(yù)處理并由于沒有反應(yīng)而殘留下的處理材料。
在該實施例中，記錄頭為全線型記錄頭，但本發(fā)明當(dāng)然可應(yīng)用于記錄頭可沿記錄材料的一定寬度運(yùn)動的各種類型的記錄頭。
(記錄頭套件)下面描述一種包括根據(jù)本發(fā)明的液體噴射頭的記錄頭套件。圖32為這種記錄頭套件的示意圖。該記錄頭套件為記錄頭套件包501的形式，并包括一根據(jù)本發(fā)明的記錄頭510，它包括一用于噴射油墨的油墨噴射部分；一油墨容器520，即與記錄頭可分或不可分的液體容器；以及一油墨充填裝置530，其中裝盛著用于充入油墨容器520中的油墨。
在油墨容器520中的油墨完全用完之后，將油墨充填裝置的尖端530(具有皮下注射針等的形式)插入油墨容器的一氣孔521中，由于油墨容器和記錄頭或通過油墨容器壁鉆的孔之間的連接，油墨充填裝置中的油墨通過其尖端531而充入油墨容器中。
當(dāng)液體噴射頭，油墨容器，油墨充填裝置等以裝在套件包中的形式提供時，可如上所述容易地將油墨充入油墨用完了的油墨容器中，因而可很快地重新開始記錄。
在該實施例中，記錄頭套件包含油墨充填裝置。然而，記錄頭并非必須包含油墨充填裝置，記錄頭套件可包含可更換型的充滿油墨的油墨容器和記錄頭。
盡管圖32中示出只用油墨充填裝置來將打印油墨充入油墨容器，記錄頭套件除了打印油墨充填裝置外，也可包含用于特氣泡發(fā)生液體充入氣泡發(fā)生容器中的裝置。
盡管上面參照實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不限于上述細(xì)節(jié)，而可包括在本發(fā)明的目的或所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的各種修改或變更。
權(quán)利要求
1.一種用于通過產(chǎn)生氣泡噴射液體的液體噴射頭，包括一用于噴射液體的噴射出口一與所述噴射出口流體連通的液體通道；一用于在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡發(fā)生區(qū)域；一可動件，它具有一轉(zhuǎn)動中心和一自由端，并面向所述氣泡發(fā)生區(qū)域設(shè)置；其中所述可動件在氣泡的發(fā)生所產(chǎn)生的壓力作用下從所述第一位置運(yùn)動到所述第二位置，并且抵抗所述可動件的運(yùn)動的阻力在靠近自由端處比靠近轉(zhuǎn)動中心處的小。
2.一種用于通過產(chǎn)生氣泡噴射液體的液體噴射頭，包括一用于噴射液體的噴射出口；一與所述噴射出口流體連通的液體通道；一用于在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡發(fā)生區(qū)域；一可動件，它具有一轉(zhuǎn)動中心和一自由端，并面向所述氣泡發(fā)生區(qū)域設(shè)置；其中所述可動件在氣泡的發(fā)生所產(chǎn)生的壓力作用下從所述第一位置運(yùn)動到所述第二位置，所述流道的高度在自由端上比在轉(zhuǎn)動中心端上高。
3.一種用于通過產(chǎn)生氣泡噴射液體的液體噴射頭，包括一用于噴射液體的噴射出口；一與所述噴射出口流體連通的液體通道；一用于在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡發(fā)生區(qū)域；一可動件，它具有一轉(zhuǎn)動中心和一自由端，并面向所述氣泡發(fā)生區(qū)域設(shè)置；其中所述可動件在氣泡的發(fā)生所產(chǎn)生的壓力作用下從所述第一位置運(yùn)動到所述第二位置，所述流道的高度至少在一自由端位置和轉(zhuǎn)動中心位置之間的部分比在自由端的位置要低。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的噴射頭，其特征在于，所述高度從轉(zhuǎn)動中心的位置到自由端的位置連續(xù)增加。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的噴射頭，其特征在于，所述高度線性地增加。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的噴射頭，其特征在于，所述高度曲線地增加。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的噴射頭，其特征在于，所述流道具有一低高度部分，用作用于限制所述可動件的運(yùn)動的頂部止擋。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的噴射頭，其特征在于，所述流道從噴射出口看的結(jié)構(gòu)和所述可動件當(dāng)其已運(yùn)動時從噴射出口看的結(jié)構(gòu)相似。
9.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的噴射頭，其特征在于，當(dāng)所述可動件運(yùn)動時，它與形成所述流道的壁的一部分接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的噴射頭，其特征在于，相對于液體流的方向，氣泡朝向下游比朝向上游膨脹更多。
11.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的噴射頭，其特征在于，一用于產(chǎn)生氣泡的發(fā)熱元件面向可運(yùn)動件而設(shè)置，并且所述氣泡發(fā)生區(qū)域形成在所述可動件和所述發(fā)熱元件之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的噴射頭，其特征在于，所述可動件具有一轉(zhuǎn)動中心和一位于所述轉(zhuǎn)動中心的下游位置的自由端。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的噴射頭，其特征在于，所述液體流道具有用于沿發(fā)熱元件從其上游將液體供應(yīng)到所述發(fā)熱元件的供應(yīng)通道。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的噴射頭，其特征在于，液體沿一基本上平的或光滑彎曲的內(nèi)壁供應(yīng)到發(fā)熱元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的噴射頭，其特征在于，所述液體流道具有用于沿發(fā)熱元件從其上游將液體供應(yīng)到所述發(fā)熱元件的供應(yīng)通道。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的噴射頭，其特征在于，還包括一用于沿一靠近所述發(fā)熱元件的表面將液體從發(fā)熱元件的上游供應(yīng)到所述發(fā)熱元件的液體流道。
17.一種用于通過產(chǎn)生氣泡噴射液體的液體噴射頭，包括一與一噴射出口流體連通的第一液體流道；一第二液體流道，具有用于通過給液體供給熱量而在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡發(fā)生區(qū)域；一可動件，設(shè)置于所述第一液體流道和所述氣泡發(fā)生區(qū)域之間，并具有一鄰近噴射出口的自由端，其中可動件的自由端在由氣泡產(chǎn)生的壓力作用下運(yùn)動到所述第一液體流道中，從而通過所述可動件的運(yùn)動將所述壓力引導(dǎo)向噴射出口而噴射液體，所述流道的高度在自由端上比在轉(zhuǎn)動中心端上高。
18.一種用于通過產(chǎn)生氣泡噴射液體的液體噴射頭，包括一與一噴射出口流體連通的第一液體流道；一第二液體流道，具有用于通過給液體供給熱量而在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡發(fā)生區(qū)域；一可動件，設(shè)置于所述第一液體流道和所述氣泡發(fā)生區(qū)域之間，并具有一鄰近噴射出口的自由端，其中可動件的自由端在由氣泡產(chǎn)生的壓力作用下運(yùn)動到所述第一液體流道中，從而通過所述可動件的運(yùn)動將所述壓力引導(dǎo)向噴射出口而噴射液體，其中所述流道的高度至少在一自由端位置和轉(zhuǎn)動中心位置之間的部分比在自由端的位置要低。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18°的噴射頭，其特征在于，所述高度從轉(zhuǎn)動中心的位置到自由端的位置連續(xù)增加。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的噴射頭，其特征在于，所述高度線性地增加。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的噴射頭，其特征在于，所述高度曲線地增加。
22.根據(jù)權(quán)利要求18的噴射頭，其特征在于，所述流道具有一低高度部分，用作用于限制所述可動件的運(yùn)動的頂部止擋。
23.根據(jù)權(quán)利要求17或18的噴射頭，其特征在于，所述流道從噴射出口看的結(jié)構(gòu)和所述可動件當(dāng)其已運(yùn)動時從噴射出口看的結(jié)構(gòu)相似。
24.根據(jù)權(quán)利要求17或18的噴射頭，其特征在于，當(dāng)所述可動件運(yùn)動時，它與形成所述流道的壁的一部分接觸。
25.根據(jù)權(quán)利要求17或18的噴射頭，其特征在于，一用于產(chǎn)生氣泡的發(fā)熱元件面向可運(yùn)動件而設(shè)置，并且所述氣泡發(fā)生區(qū)域形成在所述可動件和所述發(fā)熱元件之間。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的噴射頭，其特征在于，所述第二液體流道具有一基本上平的或光滑的彎曲內(nèi)壁，并且液體沿該內(nèi)壁供應(yīng)到所述發(fā)熱元件。
27.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，17或18的噴射頭，其特征在于，所述可動件為板形。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的噴射頭，其特征在于，所述發(fā)熱元件的整個有效氣泡發(fā)生區(qū)域面向所述可動件。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的噴射頭，其特征在于，所述可動件的總面積大于所述發(fā)熱元件的總面積。
30.根據(jù)權(quán)利要求27的噴射頭，其特征在于，所述可動件的轉(zhuǎn)動中心位于所述發(fā)熱元件正上方部分之外的位置。
31.根據(jù)權(quán)利要求27的噴射頭，其特征在于，所述可動件的自由端具有一沿基本上垂直于具有所述發(fā)熱元件的液體流道的方向延伸的部分。
32.根據(jù)權(quán)利要求27的噴射頭，其特征在于，所述可動件的自由端設(shè)置在比發(fā)熱元件更靠近噴射出口的位置。
33.根據(jù)權(quán)利要求27的噴射頭，其特征在于，所述可動件為所述第一流道和所述第二流道之間的隔壁的一部分。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的噴射頭，其特征在于，所述隔壁為金屬，樹脂材料或陶瓷材料制成的。
35.根據(jù)權(quán)利要求17或18的噴射頭，其特征在于，還包括一用于將第一液體供應(yīng)到多個這種第一液體流道的第一公共液體腔，和一用于將第二液體供應(yīng)到多個這種第二液體流道的第二公共液體腔。
36.根據(jù)權(quán)利要求17或18的噴射頭，其特征在于，供應(yīng)至第一液體流道和第二液體流道的液體相同。
37.根據(jù)權(quán)利要求17或18的噴射頭，其特征在于，供應(yīng)至第一液體流道和第二液體流道的液體不同。
38.根據(jù)權(quán)利要求11的噴射頭，其特征在于，所述發(fā)熱元件包括一具有用于在供給電能時發(fā)生熱量的熱量發(fā)生電阻的電熱變換器。
39.根據(jù)權(quán)利要求25的噴射頭，其特征在于，所述發(fā)熱元件包括一具有用于在供給電能時發(fā)生熱量的熱量發(fā)生電阻的電熱變換器。
40.根據(jù)權(quán)利要求25的噴射頭，其特征在于，所述第二液體流道在設(shè)置所述發(fā)熱元件的部分為腔形。
41.根據(jù)權(quán)利要求25的噴射頭，其特征在于，所述第二流道在所述發(fā)熱元件上游具有一喉部。
42.根據(jù)權(quán)利要求25的噴射頭，其特征在于，所述發(fā)熱元件的一表面和所述可動件之間的距離不大于30μm。
43.根據(jù)權(quán)利要求17或18的噴射頭，其特征在于，通過所述噴射出口噴射出的液體為油墨。
44.一種用于由氣泡的發(fā)生而噴射記錄液體而進(jìn)行記錄的液體噴射記錄方法，包括制備一個噴射頭，它包括一用于噴射液體的噴射出口，一用于在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡發(fā)生區(qū)域，一可動件，它具有一轉(zhuǎn)動中心和一自由端，并面向所述氣泡發(fā)生區(qū)域設(shè)置；通過在所述氣泡發(fā)生部分中的氣泡的發(fā)生而產(chǎn)生的壓力而使所述可動件的自由端運(yùn)動，其中，抵抗所述可動件的運(yùn)動的阻力在靠近自由端處比靠近轉(zhuǎn)動中心處的小。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其特征在于，相對于液體流的方向，氣泡朝向下游比朝向上游膨脹更多。
46.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其特征在于，氣泡膨脹超出第一位置。
47.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其特征在于，通過所述可動件的運(yùn)動，氣泡的下游部分朝向可動件的下游部分生長。
48.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其特征在于，可動件具有一位于轉(zhuǎn)動中心下游的自由端，并且自由端在可動件的偏轉(zhuǎn)的作用下運(yùn)動，而轉(zhuǎn)動中心固定。
49.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其特征在于，至少氣泡的具有直接貢獻(xiàn)于液體噴射的壓力部件的這樣一部分由所述可動件引導(dǎo)，而所述可動件由壓力部件運(yùn)動。
50.一種用于通過產(chǎn)生氣泡噴射液體的液體噴射方法，包括制備一噴射頭，它包括一與液體噴射出口流體連通的第一液體流道，一具有氣泡發(fā)生區(qū)域的第二液體流道，以及一可動件，它設(shè)置于所述第一液體流道和所述氣泡發(fā)生區(qū)域之間并具有鄰近噴射出口側(cè)的自由端；和在所述氣泡發(fā)生區(qū)域中產(chǎn)生一氣泡，以在由所述氣泡產(chǎn)生的壓力的作用下使可動件的自由端移入所述第一液體流道，從而在所述可動件的運(yùn)動下朝向所述第一液體流道的噴射出口引導(dǎo)壓力而噴射液體；其中，抵抗所述可動件的運(yùn)動的阻力在靠近自由端處比靠近轉(zhuǎn)動中心處的小。
51.根據(jù)權(quán)利要求44或50的方法，其特征在于，所述可動件構(gòu)成隔壁的一部分，其中所述可動件的一部分與所述隔壁的除所述可動件之外的至少一部分接觸，以限制所述可動件進(jìn)入所述氣泡發(fā)生區(qū)域。
52.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其特征在于，具有所述可動件的自由端的自由端部分與所述隔壁的至少一部分接觸。
53.根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其特征在于，所述可動件的側(cè)端部與所述隔壁的至少一部分接觸。
54.根據(jù)權(quán)利要求44或50的方法，其特征在于，所述可動件的自由端由限制裝置限制以與所述可動件的自由端或靠近自由端的部分接觸。
55.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，其特征在于，所述可動件的自由端處于密封狀態(tài)。
56.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，其特征在于，所述可動件的側(cè)端部處于密封狀態(tài)。
57.根據(jù)權(quán)利要求54的方法，其特征在于，靠近自由端的運(yùn)動位置的流阻低于靠近轉(zhuǎn)動中心處的。
58.根據(jù)權(quán)利要求44或50的方法，其特征在于，通過限制包括自由端的自由端部分的運(yùn)動而限制自由端進(jìn)入氣泡發(fā)生區(qū)域。
59.根據(jù)權(quán)利要求44或50的方法，其特征在于，用于產(chǎn)生氣泡的發(fā)熱元件面向可動件設(shè)置，并且所述氣泡發(fā)生區(qū)域形成在可動件和發(fā)熱元件之間。
60.根據(jù)權(quán)利要求50的方法，其特征在于，所產(chǎn)生氣泡的一部分隨著可動件的運(yùn)動膨脹進(jìn)入第一液體流道。
61.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其特征在于，所產(chǎn)生氣泡的一部分在薄膜沸騰作用下隨著可動件的運(yùn)動膨脹進(jìn)入第一液體流道。
62.根據(jù)權(quán)利要求59的方法，其特征在于，液體沿一基本上平的或光滑彎曲的內(nèi)壁供應(yīng)到發(fā)熱元件。
63.根據(jù)權(quán)利要求50的方法，其特征在于，供應(yīng)至第一液體流道和第二液體流道的液體相同。
64.根據(jù)權(quán)利要求50的方法，其特征在于，供應(yīng)至第一液體流道和第二液體流道的液體不同。
65.根據(jù)權(quán)利要求50的方法，其特征在于，供應(yīng)到第一液體流道的液體和供應(yīng)到第二液體流道的液體相比至少具有較低的黏度，較高的氣泡形成性和較高的熱穩(wěn)定性中的一種。
66.一種用于由氣泡的發(fā)生而噴射記錄液體而進(jìn)行記錄的液體噴射記錄方法，包括制備一個噴射頭，它包括一用于噴射液體的噴射出口，一用于在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡發(fā)生區(qū)域，一可動件，它具有一轉(zhuǎn)動中心和一自由端，并面向所述氣泡發(fā)生區(qū)域設(shè)置；通過在所述氣泡發(fā)生部分中的氣泡的發(fā)生而產(chǎn)生的壓力而使所述可動件運(yùn)動，其中，抵抗所述可動件的運(yùn)動的阻力在靠近自由端處比靠近轉(zhuǎn)動中心處的小。
67.一種噴射頭盒，包括一種如權(quán)利要求1，2，3，17或18所述的液體噴射頭；和一用于裝盛用于供應(yīng)到液體噴射頭的液體的液體容器。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的噴射頭盒，其特征在于，所述液體噴射頭和所述液體容器相互可分。
69.一種用于通過產(chǎn)生氣泡噴射液體的液體噴射設(shè)備，包括一由權(quán)利要求1，2，3，17或18限定的液體噴射頭；和驅(qū)動信號供給裝置，用于供給一驅(qū)動信號，以通過液體噴射頭噴射液體。
70.根據(jù)權(quán)利要求69的液體噴射設(shè)備，其特征在于，油墨由所述液體噴射頭噴出而附著在記錄紙，織物，塑性樹脂材料，金屬，木頭或皮革上，以在其上進(jìn)行記錄。
71.根據(jù)權(quán)利要求69的液體噴射設(shè)備，其特征在于，噴射不同顏色的液體以進(jìn)行彩色記錄。
72.根據(jù)權(quán)利要求69的液體噴射設(shè)備，其特征在于，在記錄材料的可記錄區(qū)域的寬度上設(shè)置許多這種噴射出口。
73.一種記錄系統(tǒng)，包括一如權(quán)利要求69所限定的液體噴射設(shè)備；和一用于提高記錄后液體在記錄材料上的穩(wěn)固性的預(yù)處理或后處理裝置。
74.一種用于通過產(chǎn)生氣泡噴射液體的液體噴射設(shè)備，包括一由權(quán)利要求1，2，3，17或18限定的液體噴射頭；和記錄材料輸送裝置，用于輸送記錄材料以接受從液體噴射頭噴出的記錄材料。
75.一種記錄系統(tǒng)，包括一如權(quán)利要求74所限定的液體噴射設(shè)備；和一用于提高記錄后液體在記錄材料上的穩(wěn)固性的預(yù)處理或后處理裝置。
76.根據(jù)權(quán)利要求69的液體噴射設(shè)備，其特征在于，通過將油墨從液體噴射頭噴射到記錄紙而進(jìn)行記錄。
77.根據(jù)權(quán)利要求74的液體噴射設(shè)備，其特征在于，通過將油墨從液體噴射頭噴射到記錄紙而進(jìn)行記錄。
78.根據(jù)權(quán)利要求69的液體噴射設(shè)備，其特征在于，噴射不同顏色的液體以進(jìn)行彩色記錄。
79.一種噴射頭套件，包括一由權(quán)利要求1，2，3，17或18限定的液體噴射頭；和一液體容器，裝盛供應(yīng)到液體噴射頭的液體。
80.一種噴射頭套件，包括一由權(quán)利要求1，2，3，17或18限定的液體噴射頭；一液體容器，用于裝盛供應(yīng)到液體噴射頭的液體；和液體充填裝置，用于將液體充填如液體容器。
81.根據(jù)權(quán)利要求65的方法，其特征在于，所述較高的氣泡發(fā)生性質(zhì)為低沸點(diǎn)。
82.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，17或18的噴射頭，其特征在于，所述自由端具有面向噴射出口側(cè)的自由端邊緣。
83.根據(jù)權(quán)利要求44，50或66的方法，其特征在于，所述自由端具有面向噴射出口側(cè)的自由端邊緣。
全文摘要
一種用于通過產(chǎn)生氣泡噴射液體的液體噴射頭，包括一用于噴射液體的噴射出口一與所述噴射出口流體連通的液體通道；一用于在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡發(fā)生區(qū)域；一可動件，它具有一轉(zhuǎn)動中心和一自由端，并面向所述氣泡發(fā)生區(qū)域設(shè)置；其中所述可動件在氣泡的發(fā)生所產(chǎn)生的壓力作用下從所述第一位置移動到所述第二位置，并且抵抗所述可動件的運(yùn)動的阻力在靠近自由端處比靠近轉(zhuǎn)動中心處的小。
文檔編號B41J2/14GK1136500SQ96100640
公開日1996年11月27日 申請日期1996年1月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月13日
發(fā)明者工藤清光, 杉谷博志, 池田雅實, 木村牧子, 野俊雄, 岡崎錳史, 吉平文, 中田佳惠 申請人:佳能株式會社