專利名稱：液體排放方法和液體排放設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過熱能或類似能量產(chǎn)生氣泡來排放指定液體的液體排放方法和液體排放設(shè)備，尤其是涉及一種利用可移動分隔膜的液體排放方法和液體排放設(shè)備，其中的可移動分隔膜通過起泡可以發(fā)生位移。
這里應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明中“記錄”的意思不僅是指在記錄載體上形成一個有意義的圖像，如字符或圖形，而且也指在記錄載體上形成一個無意義的圖像，例如圖案。
在常規(guī)的已知記錄方法中，有一種是噴墨記錄法，它是把熱能或類似能量傳遞給油墨，以便造成伴隨油墨體積的迅速變化(產(chǎn)生氣泡)的狀態(tài)改變，因此，在基于這種狀態(tài)改變的作用力下，通過一個排放口排放油墨，并且使油墨附著在記錄載體上，從而形成一個圖像，這種方法就叫做氣泡噴墨記錄法。利用這種氣泡噴墨記錄法的記錄設(shè)備通常有一個用于排放油墨的排放口、一條與這個排放口相連的油墨流通道、一個生熱元件(電熱轉(zhuǎn)換元件)，用作排放油墨流通道中油墨的能量發(fā)生裝置，如在日本專利公報No.61-59911或日本專利公報No.61-59914中所公開的設(shè)備。
上述記錄方法能實現(xiàn)記錄高質(zhì)量的圖像，而且速度快、噪音低，此外，由于執(zhí)行這種記錄方法的頭能配有一個排放密度大的油墨的排放口，因此，這種記錄方法有許多優(yōu)點，例如利用結(jié)構(gòu)緊湊的設(shè)備就能獲得高清晰度的記錄圖像甚至是彩色圖像。因此，近年來，這種氣泡噴墨記錄方法被用在許多辦公設(shè)備上，包括打印機、復(fù)印機、傳真機等等，而且還被用于工業(yè)系統(tǒng)，例如印染設(shè)備。
另一方面，由于在生熱元件與油墨相互接觸的狀態(tài)下，油墨重復(fù)地被加熱，因此會造成生熱元件表面上的油墨被燒焦，從而這種常規(guī)的氣泡噴墨記錄方法有時會發(fā)生油墨沉淀。在被排放的液體是一種會因加熱而變質(zhì)的液體或是一種不易產(chǎn)生足夠的氣泡的液體的情況下，利用前面提到的生熱元件直接加熱來形成氣泡，在有些情況下不能取得良好的排放效果。
為了解決這個問題，本發(fā)明申請人在日本擬訂公開的專利申請No.55-81172中提出了排放一種排放液的方法，它是利用熱能通過一個把起泡液體與排放液體分開的柔性薄膜，在起泡液中產(chǎn)生氣泡，從而將排放液體排出。在這種方法中，柔性薄膜和起泡液的構(gòu)造是這樣的，這個柔性膜形成于噴嘴的一部分中，而在日本擬訂公開的專利申請No.59-26270中公開了利用一個大膜將整個頭分成上下兩空間的結(jié)構(gòu)。使用這大膜的目的是，將它安置在兩板之間，形成液體通道，從而可防止兩條液體通道中的流體相互混合。
另一方面，使起泡液體本身具有特定性質(zhì)以及將起泡特性考慮進去的對策包括在日本擬訂公開的專利申請No.5-229122中公開的利用沸點低于排放液體沸點的低沸點液體以及在日本擬訂公開的專利申請No.4-329148中公開的利用具有導(dǎo)電性的液體作為起泡液體。
然而，利用上述常規(guī)分隔膜的液體排放方法只是把起泡液體與排放液體分開的結(jié)構(gòu)或只是對起泡液體本身的簡單改進，而且還沒達到實際應(yīng)用的水平。
本發(fā)明人主要研究了在利用分隔膜進行液滴排放時所排出的液滴，并得出結(jié)論基于通過熱能形成氣泡的液體排放效率由于分隔膜變化的干擾而降低，因此它不能被運用于實際應(yīng)用中。
因此，本發(fā)明人對既能取得高水平的液體排放，同時又能充分利用分隔膜分離作用的效果的液體排放方法和設(shè)備進行了研究。
本發(fā)明是在這個研究過程中完成的，并在液體排放方法和設(shè)備方面取得了突破，這種液體排放方法和設(shè)備提高了液滴的排放效率，使得排放的液滴體積或排放速度實現(xiàn)了穩(wěn)定和提高。
利用本發(fā)明的液體排放方法和設(shè)備能提高排放效率，其中利用了一個液體排放頭，液體排放頭包括第一種液體流通道，它與排放口相連，用于排放液體，第二種液體流通道，它容納起泡液體，能供應(yīng)或移動起泡液體，并且有一個起泡區(qū)、一個可移動分隔膜，用于將第一、第二種液體流通道分隔開，并且有一個可移動分隔膜的位移區(qū)域，它位于相對于第一種液體流通道中排放液體的流動方向的排放口的上游。
特別地，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)存在以下問題。當(dāng)成為起泡區(qū)的空間很小，也就是，當(dāng)起泡區(qū)本身的寬度和長度與生熱部分的寬度和長度接近時，雖然起泡區(qū)位于相對于排放液體的流動方向的排放口上游側(cè)，在起泡區(qū)產(chǎn)生氣泡過程中，只有與排放液體排放方向垂直的方向上，可移動膜才隨著氣泡的產(chǎn)生而發(fā)生位移，因此，不能獲得足夠的排放速度。這導(dǎo)致不能實現(xiàn)有效的排放操作的問題。由于注意到了這個問題的原因是只在封閉的小室內(nèi)一直使用相同的起泡液體，因此本發(fā)明也實現(xiàn)了有效的排放操作。
本發(fā)明的第一個目的是提供一種液體排放方法和液體排放設(shè)備，利用這種結(jié)構(gòu)，把排放液體與起泡液體用可移動膜大體分隔開或最好是完好地分隔開，其中，通過起泡壓力產(chǎn)生一個力，使可移動膜發(fā)生變形，通過這種變形又把壓力傳送給排放液體，在這個過程中，防止了壓力泄漏到上游，并把壓力導(dǎo)向排放口，這樣就在沒有降低排放效率的情況下獲得很高的排放力。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種液體排放方法和液體排放設(shè)備，利用它通過上述結(jié)構(gòu)可以減小沉淀于生熱元件上的沉淀量，高效率的排放液體，排放液體不受熱作用的影響。
本發(fā)明的第三目的是提供一種液體排放方法和液體排放設(shè)備，它有很寬的選擇自由，不必考慮排放液體的粘性以及它的材料成分。
為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種液體排放方法，它有一步使可移動膜位移的步驟，這個可移動膜一直把第一種液體流通道和第二種液體流通道大體分隔開。第一種液體流通道與一個排放口相連，用于排放液體，第二種液體流通道包括一個起泡區(qū)域，用于在所說液體中產(chǎn)生氣泡，起泡區(qū)域位于相對于所說第一種液體流通道中液體的流動的所說排放口的上游側(cè)。
所說的液體排放方法包括這樣一個步驟，它使得所說可移動分隔膜的下游部分向所說排放口的位移相對地大于所說可移動膜相對于所說液體的流動上游部分的位移。
在此，如果在氣泡生長過程的中途執(zhí)行上述步驟，那么液體排放量會進一步增大。如果剛在氣泡生長過程的開始階段之后連續(xù)執(zhí)行上述步驟，那么排放速度將會進一步增大。
可移動分隔膜的位移可根據(jù)需要或根據(jù)其穩(wěn)定，來利用一個方向調(diào)節(jié)裝置來進行控制，方向調(diào)節(jié)裝置是用來調(diào)節(jié)上述步驟中的可移動分隔膜的位移的。
執(zhí)行上述位移步驟的特定結(jié)構(gòu)是本發(fā)明的技術(shù)特征，它包括下文中描述的實施例中的那些特征。此外，本發(fā)明還包括利用包含在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思內(nèi)的其它結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)上述位移步驟的所有情況。
此外，如果可移動分隔膜的形狀被預(yù)先確定或如果可移動分隔膜配備一個松弛部分，那么可移動分隔膜本身就不需要隨著氣泡的產(chǎn)生而發(fā)生延伸了，這樣就提高了排放效率，并使可移動分隔膜自身來調(diào)節(jié)其位移。
如果通過調(diào)節(jié)第二種液體流通道中氣泡的生長來調(diào)節(jié)可移動分隔膜的位移，那么將會發(fā)生直接作用于氣泡本身，因此可移動分隔膜的位移就從氣泡產(chǎn)生的開始階段被調(diào)節(jié)。
這是本發(fā)明設(shè)備結(jié)構(gòu)的一個典型例子。這里所說的“方向調(diào)節(jié)裝置”包括可移動分隔膜自身的所有結(jié)構(gòu)(例如，彈性模量的分配、可變形的延伸部分與不可變形部分之間的連接等等)，所有的第二種液體流通道自身的結(jié)構(gòu)(例如生熱元件的控制或氣泡本身等等)，作用在可移動分隔膜上的一個附加元件，第一種液體流通道的結(jié)構(gòu)，以及它們之間的所有連接。根據(jù)本發(fā)明的一個典型的結(jié)構(gòu)就是一種液體排放設(shè)備，它至少包括第一種液體流通道，它與一個排放口相連，用于排放液體，第二種液體流通道，它包括一個在所說液體中產(chǎn)生氣泡的起泡區(qū)域和一個把所說第一種液體流通道和所說第二種液體流通道大致分隔開的可移動分隔膜，所說的液體排放設(shè)備包括方向調(diào)節(jié)裝置，它用于使在位于相對于所說第一種液體流通道的液體的流動的所說排放口上游的所說的可移動分隔膜產(chǎn)生位移，并且在相對于所說液體的流動方向上，它使可移動分隔膜的下游部分向排放口的位移相對大于所說可移動分隔膜上游部分的位移。
在具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明中，隨著起泡區(qū)內(nèi)氣泡的產(chǎn)生和生長，位于起泡區(qū)上面的可移動分隔膜向第一種液體流通道內(nèi)發(fā)生位移。在這種情況下，可移動分隔膜的下游部分朝第一種液體流通道內(nèi)發(fā)生的位移大于這個可移動分隔膜上游部分所發(fā)生的位移，因此，由于起泡而產(chǎn)生的壓力就被導(dǎo)向第一種液體流通的排放口。這樣，第一種液體流通道中的液體就通過排放口隨著氣泡的產(chǎn)生而被有效地排出。
在可移動分隔膜的變形區(qū)域配備了松弛部分的情況下，隨著氣泡的產(chǎn)生和生長，松弛部分以一個弧形發(fā)生位移，因此，氣泡的體積能更有效地作用于可移動分隔膜的變形區(qū)域上，從而能更有效地排放液體。
在這樣的情況下，其中在可移動分隔膜的第一種液體流通道側(cè)的可移動分隔膜附近，設(shè)置一個可移動元件，并且其中的可移動元件有一個自由端和一個支點，這個自由端位于朝向起泡區(qū)部分的上游邊緣的下游側(cè)，這個支點位于這個自由端的上游側(cè)，在這種情況下，一旦氣泡破滅，可移動分隔膜向第二種液體流通道的位移就被抑制，這就阻止了液體流向上游，從而改善了再充填特性，減小了相互影響。
當(dāng)?shù)诙l液體流通道的形狀是一種能很容易地把由于在起泡區(qū)內(nèi)產(chǎn)生氣泡進而產(chǎn)生的壓力導(dǎo)向排放口的形狀時，第一種液體流通道中的液體就能在起泡作用下，通過排放口被有效地排放。
當(dāng)?shù)谝环N液體流通道上游的高度小于下游的高度時，可移動分隔膜下游部分向第一種液體流通道內(nèi)發(fā)生的位移就大于可移動分隔膜上游部分所發(fā)生的位移，因此，由于起泡而產(chǎn)生的壓力就被導(dǎo)向第一種液體流通道的排放口，從而在起泡的作用下，第一種液體流通道內(nèi)的液體通過排放口被有效地排放。
當(dāng)可移動分隔膜下游側(cè)的厚度小于上游側(cè)的厚度時，可移動分隔膜隨起泡區(qū)內(nèi)氣泡的生長，就更容易朝著排放口變形，因此，第一種液體流通道內(nèi)的液體就通過排放口被有效地排出。
如果在可移動分隔膜上提供一個凸?fàn)畈糠?，使得?dāng)不產(chǎn)生氣泡時，這個凸?fàn)畈糠志屯谷氲诙N液體流通道，當(dāng)產(chǎn)生氣泡時，這個凸?fàn)畈糠志屯谷氲谝环N液體流通道，在這種情況下，由于起泡區(qū)內(nèi)起泡而產(chǎn)生的壓力就通過這個凸?fàn)畈糠直粚?dǎo)向第一種液體流通道的排放口，因此，在起泡作用下，第一種液體流通道內(nèi)的液體就通過排放口被有效地排出。此外，如果凸?fàn)畈糠謨?nèi)的體積小于起泡區(qū)內(nèi)所產(chǎn)生氣泡的最大膨脹體積，那么即使由于液體的排放特性而產(chǎn)生膨脹體積的擴散這個凸?fàn)畈糠值奈灰屏繉⑷员３趾愣?，從而實現(xiàn)良好的排放，不會在噴嘴之間出現(xiàn)擴散。


圖1A、1B、1C、1D和1E是沿流通道方向的剖面圖，它用于說明本發(fā)明液體排放方法的第一個實施例；圖2A、2B、2C、2D和2E是沿流通道方向的剖面圖，它用于說明本發(fā)明液體排放方法的第二個實施例；圖3A、3B和3C是沿流通道方向的剖面圖，用于說明本發(fā)明液體排放方法中可移動分隔膜發(fā)生位移的步驟；圖4A、4B和4C是沿流通道方向的剖面圖，顯示了本發(fā)明中液體排放方法和液體排放設(shè)備的第一個實施例，其中，圖4A是顯示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖4B是顯示產(chǎn)生氣泡時(排放時)的狀態(tài)，圖4C顯示了氣泡破滅時的狀態(tài)；圖5A和5B是縱向剖面圖，每個附圖都顯示了本發(fā)明的液體排放設(shè)備的結(jié)構(gòu)的一個例子，其中，圖5A顯示了帶有后面將敘述的保護膜的裝置，圖5B是顯示了沒有這種保護膜的裝置的圖；圖6是顯示作用在如圖5A和5B中所示的電阻層上電壓波形圖；圖7是顯示了本發(fā)明的液體排放設(shè)備結(jié)構(gòu)的一個例子的簡圖；圖8是一個分解透視圖，表示了根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的結(jié)構(gòu)的一個例子。
圖9A、9B和9C是表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第二個實施例的圖，其中，圖9A是在沒有產(chǎn)生氣泡時的沿流通道方向的剖面圖，圖9B是產(chǎn)生氣泡時的沿流通道方向的剖面圖，圖9C是通過從圖9A的第二種流通道側(cè)觀看第一種流通道而獲得的一幅圖；圖10A、10B、10C、10lD、10E和10F是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第二個實施例；圖11A和11B是顯示用于本發(fā)明液體排放設(shè)備中的可移動分隔膜的特性的圖。其中，圖11A是顯示起泡區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的氣泡壓力f與作用于氣泡上的可移動分隔膜的壓力F之間關(guān)系的圖，圖11B是描述可移動分隔膜的壓力F隨圖11A中所示氣泡的體積變化而發(fā)生變化的特性的圖；圖12A和12B是表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第四個實施例的圖，其中圖12A是沿流通道方向的剖面圖，圖12B是一個俯視圖；圖13A和13B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放和設(shè)備的第五個實施例，其中圖13A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)圖，圖13B是表示產(chǎn)生氣泡時(排放時)的狀態(tài)圖；圖14是圖13A和圖13B中所示的液體排放設(shè)備的透視圖，其中部分被剖開；圖15A、5B、15C和15D是用于說明圖13A、13B和圖14中所示的液體排放設(shè)備的操作的圖；圖16A、16B和16C是用于說明圖13A、13B到圖15A、15B、15C和15D中所示的液體排放設(shè)備中，可移動分隔膜205厚的部分205a與第二種液體流通道204之間位置關(guān)系的圖，其中圖16A是厚部分205a的俯視圖，圖16B是沒有可移動分隔膜205的第二種液體流通道204的俯視圖，圖16C是表示厚部分205a和第二種液體流通道之間重疊時的位置關(guān)系簡圖；圖17是表示根據(jù)本發(fā)明液體排放設(shè)備結(jié)構(gòu)的一個例子的示意圖；圖18是一個元件分解透視圖，表示根據(jù)本發(fā)明中液體排放設(shè)備結(jié)構(gòu)的一個例子；圖19A、19B、19C、19D和19E是用于說明制造圖13A、13B至圖18所示的液體排放設(shè)備中可移動分隔膜步驟的圖；圖20A和20B是沿流通道方向的剖面圖，它表示了根據(jù)本發(fā)明液體排放方法和液體排放設(shè)備的第六個實施例，其中圖20A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖20B表示產(chǎn)生氣泡時(排放時)的狀態(tài)；圖21A、21B、21C和21D是用于說明圖20A和20B所示的液體排放設(shè)備的一種改進型中的液體排放方法的圖；圖22A和22B是沿流通道方向的剖面圖，表示了根據(jù)本發(fā)明液體排放設(shè)備的第七個實施例，其中圖22A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖22B表示產(chǎn)生氣泡時(排放時)的狀態(tài)；
圖23A和23B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明液體排放方法和液體排放設(shè)備的第八個實施例，其中圖23A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖23B表示產(chǎn)生氣泡時(排放時)的狀態(tài)；圖24A和24B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明液體排放方法和液體排放設(shè)備的第九個實施例，其中圖24A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖24B表示產(chǎn)生氣泡時(排放時)的狀態(tài)；圖25A、25B和25C是表示根據(jù)本發(fā)明中液體排放設(shè)備的第十個實施例的圖，其中圖25A是沿流通道方向的剖面圖，表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)；圖25B是沿流通道方向的剖面圖，表示產(chǎn)生氣泡時(排放時)的狀態(tài)；圖25C是表示第二條液體流通道結(jié)構(gòu)的圖；圖26A和26B是沿流通方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明中液體排放方法和液體排放設(shè)備的第十一個實施例，其中圖26A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖26B表示產(chǎn)生氣泡時(排放時)的狀態(tài)；圖27A和27B是沿流通道方向的剖面圖，表示對圖26A和26B中所示的液體排放設(shè)備的一種改進形式，其中圖27A表示把第二種液體流通道壁的一部分做成階梯形，圖27B表示把第二種液體流通道的一部分做成弧形形；圖28A和28B是表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第十二個實施例的圖，其中圖28A是表示第二種液體流通道和生熱元件之間位置關(guān)系的俯視圖，圖28B是圖28A的位置關(guān)系的透視圖，其中，排放口位于圖28A的左邊；圖29A、29B和29C是用于說明圖28A和28B中所示的液體排放設(shè)備中排放操作的圖，其中圖29A包括沿圖28A中29A-29A的剖面圖，圖29B包括沿圖28A中29B-29B的剖面圖，圖29C包括沿圖28A中29C-29C的剖面圖；圖30A、30B和30C表示對圖28A和28B中所示的液體排放設(shè)備的幾種改進形式，其中圖30A表示生熱元件附近的第二種液體流通道的寬度從上游到下游逐漸地分段增大，圖30B表示生熱元件附近的第二種液體流通道的寬度從上游到下游以圓弧形狀逐漸增大，圖30C表示生熱元件附近的第二種液體流通道的寬度從上游到下游以與圖30B中相反的弧形逐漸增大；圖31A、31B、31C、31D和31E是用于說明液體排放設(shè)備操作的圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第十三個實施例；圖32A、32B、32C和32D是用于說明圖31A至31E所示的液體排放設(shè)備中生熱元件、第二種液體流通道以及可移動分隔膜位移調(diào)節(jié)元件之間位置關(guān)系的圖，其中，圖32A表示生熱元件和第二種液體流通道之間的位置關(guān)系，圖32B是可移動分隔膜位移調(diào)節(jié)元件的俯視圖，圖32C表示生熱元件、第二種液體流通道以及可移動分隔膜位移調(diào)節(jié)元件之間的位置關(guān)系，圖32D表示可移動分隔膜的可移動區(qū)域；圖33是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第十四個實施例；圖34A、34B、34C和34D是用于說明圖33所示的液體排放設(shè)備操作的圖；圖35是沒有可移動分隔膜的第二種液體流通道的俯視圖，用于說明圖33和圖34A、34B、34C和34D所示的液體排放設(shè)備中第二種液體流通道的結(jié)構(gòu)；圖36是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第十五個實施例，圖中顯示了產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)；圖37A、37B、37C和37D是用于說明圖36所示的液體排放設(shè)備操作的圖；圖38是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第十六個實施例，圖中表示產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)；圖39是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第十七個實施例，圖中表示產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)；圖40A和40B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第十八個實施例，其中圖40A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖40B表示產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)；圖41是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第十九個實施例，圖中表示產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)；圖42A和42B是沿流通道方向的剖面簡圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第二十個實施例，其中圖42A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖42B表示排放時的狀態(tài)；圖43A和43B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第二十一個實施例，其中，圖43A是側(cè)面剖面圖，圖43B是縱向剖面圖；圖44A和44B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第二十二個實施例，其中，圖44A是側(cè)面剖面圖，圖44B是縱向剖面圖；圖45A、45B、45C、45D和45E是用于說明圖44A和44B所示的可移動分隔膜的制造過程的圖；圖46A和46B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第二十三個實施例，其中圖46A是側(cè)面剖視圖，圖46B是縱向剖面圖；圖47A、47B、47C、47D和47E是用于說明圖46A和46B所示的可移動分隔膜的制造過程的圖；圖48A和48B是表示與圖46A和46B以及圖47A、47B、47C、47D和47E所示可移動分隔膜相類似的形式，其中圖48A是側(cè)面剖面圖，圖48B是縱向剖面圖，其中的排放口位于圖的左邊；圖49A和49B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第二十四個實施例，其中，圖49A是側(cè)面剖面圖，圖49B是縱向剖面圖；圖50A和50B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第二十五個實施例，其中，圖50A是側(cè)面剖面圖，圖50B是縱向剖面圖；圖51A、51B、51C和51D是用于說明圖50A和50B所示可移動分隔膜的制造過程的圖；圖52A和52B是沿流通道方向的剖面圖，表示了一個應(yīng)用的例子，其中將本發(fā)明運用在起泡區(qū)下游側(cè)的排放口裝置上，使得液體沿垂直于第一種液體流通道中液體流動方向的方向被排出，其中，圖52A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖52B表示產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)。
下面將對本發(fā)明的實施例進行描述，但在對它進行描述前，先通過兩個實施形式對本發(fā)明的基礎(chǔ)，即排放的基本概念作出描述。
圖1A～1E到圖3A～3C是用于說明根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法的實施例，其中，排放口設(shè)置在第一種液體流通道的端面上，可移動分隔膜根據(jù)起泡的生長能發(fā)生位移，它的移動區(qū)域位于排放口的上游側(cè)(相對于第一種液體流通道內(nèi)排放液體的流動方向而言)。第二種液體流通道內(nèi)容納有起泡液體或充有起泡液體(優(yōu)選地，是能被再充填，更為優(yōu)選的情況是能使起泡液發(fā)生移動)，而且第二種液體流通道有一個起泡區(qū)域。
在本例中，相對于上述排放液體的流動方向而言，起泡區(qū)也位于排放口的上游區(qū)。此外，分隔膜比形成起泡區(qū)的電熱轉(zhuǎn)換器長，而且，分隔膜還有一個移動區(qū)域和一個固定部分以及一個第一種液體流通道的公共液體室。相對于上述流動方向而言，這個(圖中未示的)固定部分位于電熱轉(zhuǎn)換器的上游邊緣，公共液體室最好在上游邊緣。因此，分隔膜的大致移動區(qū)域可從圖1A～1E到圖3A～3C中得知。
在這些圖中，可移動分隔膜的狀態(tài)是代表所有從可移動分隔膜本身的彈性和厚度或另外附加結(jié)構(gòu)中得到的情況。第一實現(xiàn)方式圖1A到1E是沿流通道方向的剖面圖，用于說明根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法的第一個實施例(一個具有本發(fā)明從排放步驟的中途產(chǎn)生位移步驟的例子)。
在這種形式中，如圖1A到1E所示，第一種液體流通道3直接與排放口1相連，第一種液體流通道3的內(nèi)部充滿了從第一種公共液體室143提供的第一種液體，第二種液體流通道4具有起泡區(qū)域7，起泡區(qū)內(nèi)裝有起泡液，當(dāng)起泡液接收到來自生熱元件2的熱能時，起泡液就產(chǎn)生氣泡?？梢苿臃指裟?位于第一種液體流通道3和第二種液體流通道4之間，用于把第一種液體流通道3和第二種液體流通道4分隔開?？梢苿臃指裟ぞo密地連接在孔板9上，因而可防止每種液體流通道內(nèi)的液體在這里發(fā)生相互混合。
當(dāng)在起泡區(qū)7內(nèi)產(chǎn)生氣泡，使可移動分隔膜5發(fā)生位移時，可移動分隔膜通常不具有方向性，它的位移甚至?xí)惨后w室方向進行，具有更高的位移自由度。
在本發(fā)明中，由于注意到了可移動分隔膜5的這種移動，因而在為可移動分隔膜5配置了用于直接或間接調(diào)節(jié)位移方向的裝置。因此，由氣泡產(chǎn)生的可移動分隔膜5的位移(移動、膨脹或擴張等)就被導(dǎo)向排放口。
在初始狀態(tài)，如圖1A所示，第一種液體流通道3內(nèi)的液體由于毛細管引力作用，收縮到排放口1附近。在本實現(xiàn)形式中，相對于第一種液體流通道3內(nèi)液體的流動方向而言，排放口1位于生熱元件2向第一種液體流通道3凸出的凸出區(qū)域的下游。
在這種狀態(tài)下，當(dāng)在生熱元件2(在本實現(xiàn)形式中是一個熱阻元件，其形狀為40μm×105μm)上產(chǎn)生熱能時，生熱元件2被迅速加熱，利用與起泡區(qū)7內(nèi)第二種液體接觸的表面來加熱第二種液體，使之產(chǎn)生氣泡(圖1B)。由氣泡生熱而產(chǎn)生的氣泡6是那些在薄膜上沸騰時的氣泡，這有如在美國專利No.4723129中所描述的一樣，這些氣泡在生熱元件的整個表面上一起產(chǎn)生，具有很高的壓力。此時產(chǎn)生的壓力以壓力波的形式在第二種液體流通道4的第二種液體內(nèi)進行傳播，從而作用在可移動分隔膜5上，因此使可移動分隔膜5發(fā)生位移，并開始排放第一種液體流通道3內(nèi)的第一種液體。
隨著生熱元件2整個表面上產(chǎn)生的氣泡快速增長，它們就形成一個膜狀(圖1C)。在起泡的初始階段，很高的壓力促使氣泡6膨脹，進而使可移動分隔膜5發(fā)生位移，這就促進了通過排放口1對第一種液體流通道內(nèi)第一種液體的排放。
以后，氣泡6的進一步生長使得可移動分隔膜5的位移進一步增大(圖1D)。直到圖1D所示的狀態(tài)，可移動分隔膜5繼續(xù)延伸，從而使得相對于朝著生熱元件2的可移動分隔膜的中間部分5C來說，上游部分5A的位移幾乎等于下游部分5B的位移。
之后，隨著氣泡6的進一步生長，氣泡6和可移動分隔膜5的繼續(xù)位移，使得下游部分5B向排放口的位移大于上游部分5A的位移，從而使得第一種液體流通道3內(nèi)的第一種液體直接流向排放口1(圖1E)。
可移動分隔膜5朝下游側(cè)的排放口發(fā)生位移，從而使液體如上所述那樣直接流向排放口，通過這個步驟，使排放效率得到提高。此外，還相對減小了液體向上游的移動，這有利于向噴嘴，特別是向可移動分隔膜5的位移區(qū)進行液體補充(從上游得到補充)。
可移動分隔膜5本身也朝著排放口位移使得從圖1D變到圖1E，如圖1D和1E所示，此時，上述的排放效率和充填效率能進一步提高，它還使得第一種液體流通道3內(nèi)生熱元件2凸出區(qū)內(nèi)的第一種液體朝排放口流動，因而提高了排放量。第二實現(xiàn)形式圖2A到2E是沿流通道方向的剖面圖，用于說明根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法的第二種實現(xiàn)形式(一個具有本發(fā)明的從初始階段開始的位移步驟的例子)。
本實現(xiàn)形式的結(jié)構(gòu)與第一種實現(xiàn)形式基本相似，其中，如圖2A～2E所示，第一種液體流通道13與排放口11直接相連，第一種液體連通道13的內(nèi)部充滿了由第一種液體公共室143提供的第一種液體，具有起泡區(qū)17的第二種液體流通道14內(nèi)充滿了起泡液，當(dāng)起泡液接收到來自生熱元件12的熱能時，起泡液就產(chǎn)生氣泡?？梢苿臃指裟?5位于第一種液體流通道13和第二種液體流通道14之間，用于把第一種液體流通道13和第二種液體流通道14分隔開。可移動分隔膜15緊密連接在孔板19上，從而可防止各條液體流通道內(nèi)的液體在這里相互混合。
在圖2A所示的初始狀態(tài)，第一種液體流通道13內(nèi)的液體由于毛細管引力作用，收縮到排放口11附近。在本實施形式中，排放口11位于第一種液體流通道13中生熱元件12凸出區(qū)域的下游側(cè)。
在這種狀態(tài)下，當(dāng)在生熱元件12(在本實現(xiàn)形式中是一個熱阻元件，其形狀為40μm×115μm)上產(chǎn)生熱能時，生熱元件12就被迅速加熱，利用與起泡區(qū)17內(nèi)液體接觸的表面來加熱第二種液體，使之產(chǎn)生氣泡(圖2B)。由氣泡生熱而產(chǎn)生的氣泡16是那些在薄膜上沸騰時的氣泡，這如在美國專利No.4723129中所描述的一樣，這些氣泡在生熱元件整個表面上一起產(chǎn)生，具有很高的壓力。此時，產(chǎn)生的壓力以壓力波的形式在第二種液體流通道14中的第二種液體內(nèi)進行傳播，從而作用于可移動分隔膜15上，因而使可移動分隔膜15發(fā)生位移，并開始排放第一種液體液通道13內(nèi)的第一種液體。
隨著生熱元件12整個表面上的氣泡快速生長，它們就形成一個膜狀(圖2C)。在起泡的初始階段，這種很高的壓力促使氣泡16膨脹，進而使可移動分隔膜15發(fā)生位移，這就促進了通過排放口11對第一種液體流通道內(nèi)第一種液體的排放。在這個時候，如圖2C所示，可移動分隔膜15從初始階段開始位移，使得在移動區(qū)域內(nèi)，下游部分15B的位移相對大于上游部分15A的位移。這就使第一種液體流通道13內(nèi)的第一種液體從一開始就有效地流向排放口11。
之后，隨著氣泡16的進一步生長，可移動分隔膜15的位移和氣泡的生長將從圖2C的狀態(tài)繼續(xù)發(fā)展，從而增大了可移動分隔膜15的位移(圖2D)。特別地，移動區(qū)域的下游部分15B向排放口的位移大于上游部分15A和中間部分15C的位移，從而使得第一種液體流通道13內(nèi)的第一種液體被直接加速移向排放口。此外，由于在整個過程中，上游部分15A的位移都不很大，因此減小了液體向上游的流動。
因此，提高了排放效率，特別是排放速度。這有利于向噴嘴補充液體，有利于排放液體液滴體積的穩(wěn)定。
然后，隨著氣泡16的進一步生長，可移動分隔膜15的下游部分15B和中間部分15C進一步朝排放口延伸，從而取得了上述的效果，即提提高了排放效率和排放速度(圖2E)。特別地，在本例的可移動分隔膜15的形狀中，在流通道寬度方向上的位移和延伸也被增大，這可從剖面形狀上可看出，因此，使第一種液體流通道內(nèi)的第一種液體朝排放口流動的作用面積增大，同時也提高了液體的排放效率。特別地，此時可移動分隔膜15的位移形狀是鼻子狀，因為它與人的鼻子的形狀相類似。這種鼻子形狀包括“S”形狀，如圖2E所示，其中的點B在初始狀態(tài)時位于上游，現(xiàn)在則位于點A的下游了，在初始狀態(tài)，點A是位于下游的，而現(xiàn)在點A和點B位于相等的位置了，如圖1E所示，(可移動分隔膜的位移形式)圖3A至3C是沿流通道方向的剖面圖，用于說明本發(fā)明液體排放方法的可移動分隔膜的位移步驟。
在本實現(xiàn)形式中，特別地，由于把注意力集中放在對可移動分隔膜的移動區(qū)域和位移變化的描述上，因此，在圖上沒有表示出氣泡、第一條液體流通道和排放口，但是每個附圖的基本結(jié)構(gòu)是這樣的，其中的起泡區(qū)27位于第二種液體流通道中的生熱元件22的凸出區(qū)域附近，并且在從位移開始到位移結(jié)束的整個期間，第二種液體流通道24和第一種液體流通道23一直由可移動分隔膜25分隔開。相對于生熱元件22的下游邊緣的邊界(圖中用H線表示)來說，排放口位于下游側(cè)，而第一種液體的供給部分則位于上游側(cè)。在這個實現(xiàn)形式中以及在后面，“上游”和“下游”是根據(jù)可移動分隔膜移動區(qū)域的中間部分以及相對于流通道內(nèi)液體的流動方向來定義的。
圖3A所示的例子從開始有這樣一個步驟，在這個步驟中，可移動分隔膜25從初始狀態(tài)開始，按圖(1)、(2)、(3)的順序發(fā)生位移，這樣，下游側(cè)的位移大于上游側(cè)的位移。特別地，它提高了排放效率，并且有這樣的作用，下游的位移推動第一種液體流通道內(nèi)的第一種液體朝排放口流動，從而提高了排放速度。在圖3A中，上述的移動區(qū)域是大致不變的。
在圖3B所示的例子中，由于可移動分隔膜25是按圖中(1)、(2)和(3)的順序發(fā)生位移的，因此，可移動分隔膜25的移動區(qū)域朝著排放口移動或延伸。在這種形式中，上述移動區(qū)域的上游側(cè)是固定的。在這個例子中，由于下游側(cè)的位移要大于上游側(cè)的位移，而且由于氣泡本身也朝著排放口生長，因此，液體的排放效率能進一步提高。
在圖3C所示的例子中，可移動分隔膜25的位移是這樣的，從圖中的初始狀態(tài)(1)到圖中(2)所指的狀態(tài)，上游側(cè)和下游側(cè)的位移相等或上游側(cè)的位移稍大一些，但是，隨著氣泡的進一步生長，如圖中(3)至(4)所示，下游側(cè)的位移大于上游側(cè)的位移。這也可以使移動區(qū)域的上游部分上的第一種液體朝排放口流動，從而能提高液體的排放效率，也能提高液體的排放量。
此外，在圖3C所指的步驟中，由于可移動分隔膜25上特定的一點U朝排放口的位移遠大于點D，點D在初始狀態(tài)時位于U的下游，因此，通過這個膨脹部分向排放口凸出，提高了排放效率。這個形狀被稱為鼻子狀，如上所述。
本發(fā)明包括具有上述步驟的液體排放方法，但應(yīng)注意，圖3A至3C所示的例子不總是相互獨立的，本發(fā)明也包括由各個例子的一些部分所組成的步驟。形成鼻狀的步驟不僅指圖3C中所示的例子，而且也指圖3A和3B中所示的例子。用于圖3A至3C中的可移動分隔膜可以預(yù)先做一個松弛的部分，而不管它是否具有擴張和收縮的能力。此外也應(yīng)注意，圖中可移動分隔膜的厚度沒有特別的大小之意。實施例下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行描述。
在本說明書中，“方向調(diào)節(jié)裝置”至少是指這種結(jié)構(gòu)上的某一個裝置，或者是指可移動分隔膜本身的一種特性、起泡裝置與可移動分隔膜的作用關(guān)系或組合關(guān)系、起泡區(qū)域周圍的流動阻力關(guān)系、直接或間接作用于可移動分隔膜的一個元件、以及一個用于調(diào)節(jié)可移動分隔膜的位移或延伸的元件(裝置)，包括本申請限定的能實現(xiàn)這種“位移”的一切。因此，本發(fā)明當(dāng)然包括具有許多(兩個或多個)上述方向調(diào)節(jié)裝置的實施例。雖然在下面所描述的實施例中，沒有明確表示出多個方向調(diào)節(jié)裝置的任意組合，但是應(yīng)注意，本發(fā)明決不局限于下面的實施例。(實施例1)圖4A至4C是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第一個實施例，其中，圖4A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖4B表示產(chǎn)生氣泡時(排放時)的狀態(tài)，圖4C表示氣泡破滅時的狀態(tài)。
在本實施例中，如圖4A所示，裝有起泡液的第二種液體連通道104位于基底110的上面，基底110具有一個生熱元件102(在本實施例中，采用一個熱阻元件，其形狀為40μm×105μm)，用于向起泡液提供熱能，并使起泡液產(chǎn)生氣泡。用于排放液體的第一種液體流通道103位于第二種液體流通道的上面，它直接與排放口101相連。由彈性薄膜制成的可移動分隔膜105位于第一種液體流通道103與第二種液體流通道104之間，使得可移動分隔膜105把第一種液體流通道103中的排放液體與第二種液體流通道104中的起泡液分隔開?？梢苿臃指裟?05位于生熱元件102的對面并且至少面對起泡區(qū)107的一部分，在起泡區(qū)107內(nèi)，氣泡是通過生熱元件102而產(chǎn)生的。此外，在可移動分隔膜105的第一種液體流通道103側(cè)設(shè)置了可移動元件131，它與可移動分隔膜105相鄰，并用作方向調(diào)節(jié)裝置，這個可移動元件131有一個自由端131a和支撐端131b，這個自由端131a位于起泡區(qū)107之上，這個支撐端131b位于自由端131a的上游。
可移動元件131的自由端131a并不一定得設(shè)置在面對起泡區(qū)107的位置，它也可以位于支撐端131b的下游；使之能把可移動分隔膜105的延伸導(dǎo)向排放口101。更為優(yōu)選的情況是，把這個自由端131a設(shè)置成通過可移動分隔膜至少與生熱元件102的一部分相對，這樣就能有效地控制可移動分隔膜105的位移。特別地，如果把可移動元件131的自由端131a設(shè)置在與生熱元件102或起泡區(qū)107中央的下游側(cè)的可移動分隔膜105相對的位置上，那么可移動元件131能使垂直于生熱元件102的膨脹部分朝排放口101集中，從而可大大提高排放效率。當(dāng)自由端131a設(shè)置在起泡區(qū)107的下游時，由于自由端131a發(fā)生很大的位移，使得可移動分隔膜105更多地移向排放口101，從而提高了排放效率。
當(dāng)生熱元件102發(fā)熱時，生熱元件102上的起泡區(qū)107內(nèi)就產(chǎn)生氣泡106，從而使可移動分隔膜向第一條液體流通道103內(nèi)移動?？梢苿臃指裟?05的位移由移動元件131來調(diào)節(jié)。由于移動元件131在起泡區(qū)107上面有一個自由端131a以及在其上游有一個支撐端131b，因此，可移動分隔膜105的下游側(cè)的位移大于上游側(cè)的位移(圖4B)。也就是說，利用方向調(diào)節(jié)裝置來調(diào)節(jié)可移動分隔膜的位移方向，就能獲得平穩(wěn)的所需的變形和位移。
這樣，隨著氣泡106的增大，可移動分隔膜105的位移就增大，從而把氣泡106的增長主要傳向排放口101，因此，第一種液體流通道103內(nèi)的排放液體就從排放口101被有效地排放。
然后，氣泡106收縮，使得可移動分隔膜105回到發(fā)生位移前的位置。
在這種情況下，由于氣泡消失時會產(chǎn)生一種壓力，在這個壓力作用下，可移動分隔膜105會從發(fā)生位移前的位置移向第二種液體流通道104。然而，在本實施例中，由于可移動分隔膜105與移動元件131做成一個整體，因此，可移動分隔膜105的這種向第二種液體流通道的位移就被抑制住了(圖4C)。
因此，抑制了移動元件131側(cè)的壓力的減小，從而抑制這種彎月形收縮，并改善了再補充液體的性能。
由于移動元件131抑制了液體朝上游的流動，因此取得了很好的效果，包括液體再補充性能的改善、相互影響的減小等等。
如上所述，利用不同的液體作為排放液體和起泡液體，本實施例中的結(jié)構(gòu)可以對排放液體進行排放。因此，本實施例甚至能很好地排放那些高粘性液體，例如聚乙二醇，這聚乙二醇利用熱能不夠產(chǎn)生氣泡，因而也就沒有足夠的排放力，此時只要把這種液體供給第一種液體流通道103，而在第二條液體流通道104內(nèi)提供另一種具有良好起泡性能的液體(例如，一種這樣的混合物乙醇∶水＝4∶6，它的粘性大約是1～2Cp)作為起泡液體即可。
通過從那些在加熱時不會在生熱元件表面上形成燒焦物沉淀或類似物的液體中選擇起泡液，就能使起泡穩(wěn)定并能很好地進行液體排放。
此外，由于根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的結(jié)構(gòu)，能取得上述實施例中所描述的效果，因此，那些高粘性的液體就能在很高的排放效率以及很高的噴射力作用下進行排放了。
在使用抗熱性能弱的液體的情況下，如果把這種液體提供給第一種液體流通道103作為排放液體，而把另一種能抵抗熱變質(zhì)并容易起泡的液體提供給第二種液體流通道104，那么這種抗熱性能弱的液體就能被高效率地并且在很高的排放力下進行排放，這如上所述的那樣，而且不會對這種抗熱性能弱的液體產(chǎn)生熱損壞。
下面將對單元基底110的結(jié)構(gòu)進行描述，用于向液體提供熱量的生熱元件102就安裝在這基底內(nèi)。
圖5A和5B是縱向剖面圖，每附圖表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的一種結(jié)構(gòu)。其中圖5A表示具有保護膜的設(shè)備，圖5B表示沒有這種保護膜的設(shè)備，對于保護膜，在后面有詳細描述。
在基底110上面有第二種液體流通道104、作為分隔壁的可移動分隔膜105、移動元件131、第一種液體流通道103、有槽的元件132，它有一條槽用于形成第一種液體流通道103，如圖5A和5B所示。
基底110有帶圖案的網(wǎng)狀電極110C和帶花紋的電阻層110d。帶圖案的網(wǎng)狀電極是用鋁(Al)或其它類似材料制成，厚度為0.2～1.0μm。帶花紋的電阻層110d是用朋化鉿(HfB2)，氮化鉭(TaN)，鋁化鉭(TaAl)或其它類似材料制成，厚度為0.01～0.2μm，它們共同構(gòu)成生熱元件，生熱元件位于硅或其它類似材料的底座110f的氧化硅薄膜或氮化硅薄膜110e上，用作電絕緣和熱聚積。當(dāng)通過兩網(wǎng)狀電極110c給電阻層110d施加一個電壓，使得電流通過電阻層110d時，電阻層110d就產(chǎn)生熱能。在網(wǎng)狀電極110c之間、電阻層110d的上面有一保護層110b，這個保護層110b由二氧化硅，氮化硅或其它材料制成，厚度為0.1～0.2μm。此外，在保護層110b的上面有一防氣蝕層110a，它由鉭或其它材料制成，厚度為0.1～0.6μm，用于保護電阻層110d，使之不受各種液體例如油墨的侵蝕。
特別地，當(dāng)氣泡產(chǎn)生和破滅時所引起的壓力和震動波是很強烈的，以致使得這個堅硬和相對脆弱的氧化膜的持久耐用性受到相當(dāng)程度的破壞。因此，采用一種金屬材料，例如鉭(Ta)或類似材料作為這個防氣蝕層110a的材料。
上述保護層可以被省去，它是由液體、液體流通道的結(jié)構(gòu)以及電阻材料共同決定的，這種情況的一個例子如圖5B所示。
對于不需要保護層的電阻層來說，其材料可以是銥—鉭—鋁(Ir-Ta-Al)合金或其它材料。特別地，由于本發(fā)明所用的用于產(chǎn)生氣泡的液體是與排放液體分隔開的，并且適合氣泡的產(chǎn)生，因此，不存在上述的保護層，這是這種情況下的優(yōu)點所在。
因此，前述實施例中生熱元件102的結(jié)構(gòu)可以是只包括位于網(wǎng)狀電極110c之間的電阻層110d(生熱部分)或者是包括用于保護電阻層110d的保護層。
在這個實施例中，生熱元件102有一個產(chǎn)生熱能的部分，這個產(chǎn)生熱能的部分有一個電阻層，這個電阻層可以根據(jù)電信號而產(chǎn)生熱能。在此不必局限于這個實施例，任何裝置都可以，只要它在起泡液中所產(chǎn)生的氣泡足夠?qū)⑴欧乓号懦鼍涂梢粤?。例如，這個能產(chǎn)生熱能的部分可以是一個光熱轉(zhuǎn)換器，在接收光線例如激光時能產(chǎn)生熱能，或者是一個生熱元件，它有一個生熱部分，當(dāng)接收到高頻波時就能產(chǎn)生熱能。
除了由構(gòu)成生熱部分的電阻層110d組成的電熱轉(zhuǎn)換器和向電阻層110d提供電信號的網(wǎng)狀電極110c外，用于選擇性地驅(qū)動電熱轉(zhuǎn)換器的功能元件例如晶體管、二極管、鎖存器、移位寄存器等，可以在前面所提的基底110內(nèi)利用半導(dǎo)體加工方法做成一個整體。
為了激勵上述單元基底110上的電熱轉(zhuǎn)換器的生熱部分，使得能進行排放液體，于是通過網(wǎng)狀電極110c向電阻層110d提供一個矩形脈沖電壓，使位于網(wǎng)狀電極110c之間的電阻層110d被迅速加熱。圖6是表示加在圖5A和5B中電阻層110d上電壓的波形圖。
對于前面實施例的液體排放設(shè)備，在以下條件下給生熱元件施加電信號來激勵它電壓24V，脈沖寬度7微秒(μsec)，電流150mA，頻率6千赫(KHz)。因此，基于上述操作，就把作為排放液體的油墨通過排放口排出。然而，在本發(fā)明中，激勵信號的條件并不局限于上述條件，而是任何激勵信號都可以被使用，只要它在起泡液中能適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生氣泡即可。
下面將要描述的是一個液體排放設(shè)備結(jié)構(gòu)的例子，在這個排放設(shè)備中，有兩個公共液體室，元件數(shù)目減小了，而且能把不同的液體引入各自的公共液體室，而液體之間又能很好地被相互分隔開，這種設(shè)備還降低了成本。
雖然圖5A和5B以及圖6是在第一個實施例中被描述的，但是其中基底的結(jié)構(gòu)能應(yīng)用于本發(fā)明后面的實施例和其它形式。
圖7表示了根據(jù)本發(fā)明液體排放設(shè)備結(jié)構(gòu)的一個例子的示意圖，其中，與圖4A至4C和圖5A和5B所示例子中相同的部件采用相同的參考標(biāo)號，在這里對它們的具體描述也因此被省略。
如圖7所示，液體排出設(shè)備中的帶有溝槽的元件132包括帶有排放口101的孔板135、許多溝槽，用于形成許多第一種液體流通道103、一個凹進部分，用于形成第一種公共液體室143，與多條第一種液體流通道103都相連，用于向第一種液體流通道103提供液體(排放液)。
多條第一種液體流通道103是通過把可移動分隔膜105連接在帶有溝槽的元件132的下部而形成的，這可移分隔膜105至少有一部分與移動元件131相粘接。帶有溝槽的元件132上有第一種液體供給通道133和第二種液體供給通道134。第一種液體供給通道133從溝槽元件132的頂部通過可移動元件B1和可移動分隔膜105進入第一種液體公共室143，第二種液體供給通道134從溝槽元件132的頂部通過可移動元件B1和可移動分隔膜，可進入第二種液體公共室144。
如圖7中箭頭C所示，第一種液體(排放液體)通過第一種液體供給通道133和第一種公共液體室143流入第一種液體流通道103。如圖7中箭頭D所示，第二種液體(起泡液)通過第二種液體供給通道134和第二種公共液體室144流入第二種液體流通道104。
在這個實施例中，第二種液體供給通道134與第一種液體供給通道133平行，但是，本發(fā)明也不局限于此。例如，任何裝置都可以被應(yīng)用，只要第二種液體供給通道134能通過安裝在第一種公共液體室143外面的可移動分隔膜105并且與第二種公共液體室144相連即可。
第二種液體供給通道的厚度(直徑)要通過考慮第二種液體的供給量來確定。第二種液體供給通道134的形狀不一定是圓形的，也可以是矩形的。
第二種公共液體室144可以通過可移動分隔膜105把帶有溝槽的元件132分隔開來形成。作為一種成形方法，第二種公共液體室144的結(jié)構(gòu)和第二種液體流通道104可以通過以下方式來形成把這個公共液體室的構(gòu)架和干膜的第二種液體流通道的壁面設(shè)置在基底110上，并且把基底110連接到可移動分隔膜105與溝槽元件132的聯(lián)合體上，可移動分隔膜105就固定在溝槽元件132上。
圖8是表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備結(jié)構(gòu)例子的元件透視圖。
在這個實施例中，單元基底110安置在用金屬例如鋁制成的支撐體136上。單元基底110上具有許多電熱轉(zhuǎn)換器，用作生熱元件102，生熱元件102可以通過薄膜在起泡液體中沸騰時所產(chǎn)生的熱能來產(chǎn)生氣泡，如上所述。
設(shè)置在單元基底110的上面的是許多溝槽，用于形成由干膜DF做成的第二種液體流通道104、一個凹進部分，用于形成第二種公共液體室(起泡公共液體室)144，它與眾多的第二種液體流通道104相連，用于向每條第二種液體流通道104提供起泡液、可移動分隔膜105，移動元件131就粘接在這個可移動分隔膜105上。
溝槽元件132有許多溝槽，當(dāng)與可移動分隔膜105接合時就能形成第一種液體流通道(排放液體流通道)；一個凹進部分，用于形成第一種公共液體室(排放公共液體室)143，它與排放液體流通道相連，用于向每條第一種液體流通道103供應(yīng)排放液體；第一種液體供給通道(排放液體供給通道)133，用于向第一種公共液體室143提供排放液體；第二種液體供給通道(起泡液體供給通道)134，用于向第二種公共液體室提供起泡液。第二種液體供給通道134與一條連接通道相連。這條連接通道穿過移動元件131和安置在第一種公共液體室143外側(cè)的可移動分隔膜105進入第二種公共液體室144，并且這條連接通道允許在向第二種公共液體室144提供起泡液體時，使起泡液體不與排放液體相混合。
單元基底110、移動元件131、可移動分隔膜105、和溝槽元件132之間的位置關(guān)系是這樣子的，它使得移動元件131的位置與單元基底110的生熱元件102的位置相對應(yīng)，第一種液體流通道103的位置與這個移動元件131相對應(yīng)。雖然在本實施例所表示的例子中，在溝槽元件132內(nèi)只有一條第二種液體供給通道134，但是，根據(jù)液體供給量的大小可以設(shè)置許多條這種通道。此外，每條第一種液體供給通道133和每條第二種液體供給通道134的斷面面積可以根據(jù)供給量的大小而決定。通過對流通道斷面面積的這種優(yōu)化，使得構(gòu)成溝槽元件132的部件可以進一步做得緊湊些。
如上所述，在本實施例中用于向第二種液體流通道104提供第二種液體的第二種液體供給通道134和用于向第一種液體流通道103提供第一種液體的第一種液體供給通道133位于作為公共溝槽元件132的溝槽頂板內(nèi)部，因此，元件數(shù)目減小了，步驟數(shù)目以及成本都減小了。
由于這種結(jié)構(gòu)中，向與第二種液體流通道104相連的第二種液體公共室144提供第二種液體，是通過第二種液體流通道104來完成的。這第二種液體流通道104具有這樣的方向，它能穿過把第一種液體與第二種液體分隔開的可移動分隔膜105，因此，只需一步就足夠可以把可移動分隔膜105、溝槽元件132、以及具有生熱元件102的基底110連接起來，這樣就提高了制造的容易程度和連接的精確度，并能獲得良好的排放效果。
由于隨著第二種液體穿過可移動分隔膜105，第二種液體便流入了第二種公共液體室144，因此，向第二種液體流通道104的供應(yīng)第二種液體就非?？煽浚夷艽_保足夠的供給量，因而能穩(wěn)定地進行液體排放。
如上所述，由于本發(fā)明所采用的結(jié)構(gòu)中，有可移動分隔膜105，移動元件131與這個可移動分隔膜105相連接，因此，與常規(guī)的液體排放設(shè)備相比，本發(fā)明中的液體排放設(shè)備具有更大的排放力、更高的排放效率、更高的排放速度。起泡液體可以是具有上面提到的性能的液體；特別地，它可以從以下液體中選擇甲醇、乙醇、n-丙醇、異丙醇、n-己烷、n-庚烷、n-辛烷、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、三氯乙烯、氟利昂TF、氟利昂BF、乙醚、二惡烷、環(huán)己烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、水、以及它們的混合物。
排放液體可以從各種液體中選擇，這些液體無需具有起泡液體的特性和熱性能。此外，排放液體也可以從起泡能力低、在以前很難被排放的液體、受熱易改變和變質(zhì)的液體以及粘性高的液中進行選擇。
但是，排放液體最好是沒有這樣的性能，即排放液體不能通過其本身或與起泡液進行反應(yīng)而阻礙液體的排放、氣泡的產(chǎn)生、可移動分隔膜和移動元件的操作等等。
例如，高粘性油墨或類似液體可用作排放液體來記錄。
其它可運用的排放液體包括那些抗熱性能弱的液體，例如藥物產(chǎn)品和香料。
隨著在起泡液體和排放液體的聯(lián)合作用下進行排放液體的排放，記錄也就開始執(zhí)行了。起泡液體和排放液體的組成見下面。記錄結(jié)構(gòu)證實了對于那些利用常規(guī)液體排放設(shè)備很難排放的、粘度為10或幾個CP的液體當(dāng)然能很好地進行排放，甚至對于粘度為150CP的高粘度液體也能被很好地排放，因此，能獲得高質(zhì)量記錄物。
起泡液體1乙醇 40％重量百分比水 60％重量百分比起泡液體2水 100％重量百分比起泡液體3異丙醇 10％重量百分比水 90％重量百分比排放液體1(粘度大約為15CP的顏料油墨)炭黑 5％重量百分比苯乙烯-丙烯酸乙基酸丙烯酸共聚體分隔材料(酸價140和平均分子量8000)1％重量百分比一乙酸胺 0.25％重量百分比甘油 6.9％重量百分比硫二甘醇 5％重量百分比乙醇 3％重量百分比水 16.75％重量百分比排放液體2(55CP)聚乙二醇200 100％重量百分比排放液體3(150CP)聚乙二醇600 100％重量百分比順便說一下，對于傳統(tǒng)地被認為不容易噴射的液體，由于它們的排放速度低，因此，增大了排放方向的發(fā)散程度，使得記錄紙上點陣擊打精度降低，并且由于排放不穩(wěn)定，造成排放量發(fā)散，這樣就不容易獲得一個高質(zhì)量的圖像。然而，上述本實施例的結(jié)構(gòu)利用起泡液體足夠地、穩(wěn)定地產(chǎn)生氣泡。這樣就能提高液滴的擊打精度，并能穩(wěn)定油墨排放量，從而使記錄圖像的質(zhì)量得到顯著提高。
下面將要描述的是根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的制造步驟。
概略地說，本設(shè)備是這樣來制造的，第二種液體流通道的壁設(shè)置在單元基底的上面，可移動分隔膜附著在這個通道壁上，溝槽元件進一步附著在它上面，溝槽元件具有溝槽，用來形成第一種液體流通道。可選擇的一種情況是，這種設(shè)備也可以這樣來制造，在形成第二種液體流通道壁后，再把溝槽元件連接在這個通道壁的上面，可移動分隔膜就附著在這個溝槽元件上，移動元件與這個可移動分隔膜相互粘接。
下面將對制造第二種液體流通道的方法作更進一步地詳細描述。
首先，利用與制造半導(dǎo)體相同的制造系統(tǒng)，在單元基底(硅板)上形成用作電熱變換的單元，每個單元具有朋化鉿、氮化鉭或其它材料的生熱元件。然后，清洗單元基底的表面，這是為了改善下一個步驟中與光敏樹脂的粘接特性。這種粘接能通過下述方法進步改善利用紫外線—臭氧或其它物質(zhì)來改進單元基底的表面，然后利用一種硅烷連接試劑液體旋轉(zhuǎn)涂敷這個改進的表面上。這種硅烷連接試劑用乙醇稀釋至重量百分比為1％(這種連接試劑可從Nihon Unica得到A189)。
然后清洗表面，并在粘接性能提高的基底上壓一層紫外線敏感樹脂膜(可從東京Ohka獲得干膜，Ordil SY-318)DF。
然后，在干膜DF上放上光掩膜PM，并且用紫外線照射各部分，使它成為第二種液體流通道之壁。這個通道壁位于干膜DF中并穿過光掩膜PM。這個照射步驟是在照射劑量約為600mJ/cm2下進行的，所用的MPA-600可從佳能公司(CANON INC)獲得。
然后，用由二甲苯和丁基溶纖劑醋酸鹽(可從東京奧卡(Tokyo Ohka)獲得BMRC-3)組成的顯影劑使干膜DF顯影，以便溶解沒有照射的部分，從而通過照射而變硬的部分就形成第二種液體流通道壁。此外，單元基底表面上的剩余物可通過氧氣等離子灰化系統(tǒng)(可從AlcantecInc.MAS-800)來加工大約90秒鐘而去除，然后，在150℃下用照射劑量為100mJ/cm2的紫外線照射2小時，使得被照射的部分完全變硬。
通過以上方法，第二種液體流通道能統(tǒng)一形成并與加熱板(單元基底)的精度一致，加熱板是通過把硅基底分割而形成的。特別地，采用安裝有0.05mm厚金剛石刀片的切割機(可從Tokyo Seimitsu獲得AWD-4000)把硅基底切割并分成各個加熱板。每塊分離的加熱板用粘膠(可從Toray獲得SE4400)固定在鋁制基板上。
然后，利用直徑為0.05mm的鋁線把加熱板與打印板連接，這個打印板預(yù)先連接到鋁制基板的上面。
然后，利用前面提到的方法，把帶有可移動分隔膜的溝槽元件連接體放置并連接到加熱板。特別地，帶有可移動分隔膜的溝槽元件放置在加熱板上，它們通過一根阻止彈簧相互連接和固定，然后把用于油墨和起泡液體的供給元件被連接固定到鋁質(zhì)基板上，并且用硅密封劑密封鋁線間的縫隙、溝槽元件和加熱板以及用于油墨和起泡液體的供給元件之間的縫隙，于是便完成了第二種液體流通道的制造。(硅密封劑可從東芝硅(ToshibaSilicone獲得TSE399)。
利用以上工藝來形成第二種液體連通道，可獲得精確的流通道，它的位置不會偏離每塊加熱板的加熱器。特別是在前一個步驟中，就把帶有可移動分隔膜的溝槽元件預(yù)先進行連接，因此能提高第一種液體流通道與移動元件之間的位置精度。于是，通過這種高精度的制造技術(shù)，使得排放液體能穩(wěn)定地進行，從而提高了打印質(zhì)量。另外由于這些流通道能在薄片上的一個團塊中形成，因此，這種設(shè)備能批量生產(chǎn)，并且成本低。
本實施例中是利用紫外線來使干膜硬化，從而形成第二種液體流通道，但是，也可以這樣來獲得單元基底，也就是利用一種具有紫外區(qū)吸收頻帶特別是248nm附近的樹脂材料形成一層，然后使其硬化，然后用準(zhǔn)分子激光器直接除去某些部分中的樹脂，從而形成第二種液體流通道。
第一種液體流通道等是通過把基底的連接體與溝槽的頂板相連而形成的。其中基底上具有上述的可移動分隔膜，溝槽頂板上具有帶排放口的孔板、用于形成第一種液體流通道的溝槽、以及用于形成第一種公共液體室的凹進部分。這個凹進部分與許多條第一種液體流通道相連，用于向每條流通道供給第一種液體?？梢苿臃指裟ねㄟ^溝槽頂板和第二種液體流通道壁的夾緊來固定?？梢苿臃指裟げ粌H僅固定在基底上，而且也可以在被固定到溝槽頂板后再固定到基底上。
制造方向調(diào)節(jié)裝置的移動元件的材料最好是包括那些耐用材料，例如，金屬、如銀、鎳、金、鐵、鈦、鋁、鉑、鉭、不銹鋼或磷青銅、它們的合金，樹脂材料，例如具有硝酰基的樹脂材料，如丙烯腈、丁二烯或苯乙烯，具有酰胺基的材料，如聚酰胺，具有羧基的材料，聚碳酸酯、具有醛基的材料，如聚醛樹脂、具有砜基的材料，如聚砜，、水晶聚合物、它們的化合物；以及包括能耐油墨的材料，例如金屬，如金、鎢、鉭、鎳、不銹鋼、鈦以及它們的合金、涂敷有這些金屬的材料、具有酰胺基的樹脂材料，如聚酰胺、具有醛基的樹脂材料如聚醛樹脂、具有酮基的樹脂材料如聚醚酮醚、具有亞胺基的樹脂材料如聚酰亞胺、具有羥基的樹脂材料如酚醛樹脂、具有乙基的樹脂材料如聚乙烯、具有烷基的樹脂材料如聚丙烯、具有環(huán)氧基的樹脂材料如環(huán)氧樹脂、具有酰胺基的樹脂材料如蜜胺樹脂、具有羥甲基的樹脂材料如甲苯樹脂、它們的化合物、陶瓷材料如二氧化硅，以及它們的化合物。
可移動分隔膜105的材料的優(yōu)選例子中除了前面提到的聚酰亞胺外，還包括具有很高的耐熱性、很強的防溶性、良好的可塑性、彈性、以及能形成薄層性能的材料，它們具有目前工程塑料的特征，例如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚對苯二甲酸乙酯、蜜胺樹脂、酚醛樹脂、聚丁二烯、聚亞胺酯、聚醚酮醚、聚醚砜、聚丙烯(polyallylate)、硅銅橡膠、聚砜以及它們的化合物。
在確定可移動分隔膜105的厚度時，應(yīng)考慮它的材料、形狀等等，而且應(yīng)確保作為一分隔壁所應(yīng)有的強度，并且能很好地進行擴張和收縮，它的厚度最好約為0.5至10μm。(實施例2)圖9A至9C表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第二個實施例，其中圖9A是沒有產(chǎn)生氣泡時沿流通道方向上的剖面圖，圖9B是產(chǎn)生氣泡時的沿流通道方向的剖面圖，圖9C表示從圖9A中第二種液體流通道側(cè)觀看所得的第一種流通道的視圖。
在本實施例中，如圖9A和9C所示，用于容納起泡液的第二種液體流通道104設(shè)置在基底110的上面，其中的基底110具有生熱元件102(在本實施例中采用形狀為40μm×105μm的熱阻元件)，用于提供熱能，使得在起泡液中產(chǎn)生氣泡。用于容納排放液體并直接與排放口101相連的第一種液體流通道103設(shè)置在第二種液體流通道的上面。設(shè)置移動元件131，用作方向調(diào)節(jié)裝置，移動元件131有一個自由端和一個支撐端，自由端位于起泡區(qū)107上游邊緣的下游側(cè)，支撐端則位于它的上游側(cè)。移動元件131和可移動分隔膜105設(shè)置在位于第一種液體流通道103和第二種液體流通道104之間的開口部分，移動元件131和可移動分隔膜在連接部分131c處相互連接，形成位于自由端側(cè)的一部分移動元件131，從而使得第一種液體流通道103和第二種液體流通道104一直是相互分隔開的。
當(dāng)在生熱元件102內(nèi)產(chǎn)生熱能時，在生熱元件102上的起泡區(qū)107內(nèi)就產(chǎn)生氣泡106。這就使可移動分隔膜105向第一種液體流通道103內(nèi)發(fā)生位移，于是通過移動元件131就控制了可移動分隔膜105的位移。由于移動元件131在起泡區(qū)107上面有自由端，在它的上游有支撐端，因此，可移動分隔膜105下游側(cè)發(fā)生的位移要大于其上游側(cè)發(fā)生的位移(見圖9B)。
這樣，隨著氣泡106的生長，可移動分隔膜的105下游部分就發(fā)生更大的位移，從而因氣泡106的產(chǎn)生而形成的壓力主要傳送到排放口101，因此，就把第一種液體流通道103內(nèi)的排放液體從排放口101有效地排出。由于可移動分隔膜不必覆蓋整個表面，因此減低了成本。(實施例3)圖10A至10F是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第三個實施例。
在本實施例中，如圖10A所示，用于容納起泡液體的第二種液體流通道114設(shè)置在基底130的上面，這個基底130具有生熱元件112(在本實施例中是形狀為40μm×105μm的熱阻元件)，用于提供熱能，使得能在起泡液中產(chǎn)生氣泡。用于容納排放液的第一種液體流通道113設(shè)置在第二種液體流通道114的上面，并直接與排放口111相連。由具有彈性的薄膜制成的可移動分隔膜115設(shè)置在第一種液體流通道113與第二種液體流通道114之間。這個可移動分隔膜115把第一種液體流通道113內(nèi)的排放液體與第二種液體流通道內(nèi)的起泡液體分隔開。可移動分隔膜115設(shè)置在生熱元件112的對面，并至少與起泡區(qū)的一部分面對，通過生熱元件112內(nèi)產(chǎn)生的熱能使得在這個起泡區(qū)內(nèi)產(chǎn)生氣泡。此外，在可移動分隔膜115的靠第一種液體流通道113側(cè)還設(shè)置了移動元件151，用作方向調(diào)節(jié)裝置，這個移動元件151有自由端151a和支撐端151b，自由端151a位于起泡區(qū)117上游邊緣的下游側(cè)，支撐端151b位于自由端151a的上游側(cè)，移動元件151與可移動分隔膜115相鄰?？梢苿臃指裟?15和移動元件151可以在粘接部分151c處相互粘接，從而形成移動元件151的自由端151a側(cè)的一部分(位于起泡區(qū)117的上游側(cè))。在移動元件151內(nèi)，在粘接部分151c和支撐端151b之間有一個彎曲部分151d，它位于第一種液體流通道113側(cè)。
下面將描述上述結(jié)構(gòu)的液體排放設(shè)備的液體排放的操作過程。但在描述之前，先描述圖10A到10b所示的可移動分隔膜115的特性。
圖11A和11B表示用在本發(fā)明的液體排放設(shè)備中的可移動分隔膜特性的圖，其中圖11A表示在起泡區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的氣泡壓力f和可移動分隔膜抵抗氣泡壓力而產(chǎn)生的壓力F之間的關(guān)系，圖11B表示可移動分隔膜抵抗圖11A所示的氣泡體積變化的壓力F的特性。
如圖11A的和11B所示，可移動分隔膜的壓力隨著氣泡體積VB的增大而成指數(shù)增大，在氣泡產(chǎn)生的初始階段，氣泡的體積VB是很小的時候也是這樣。隨著氣泡完全膨脹，可移動分隔膜的厚度就變?yōu)楦?，壓力變得更弱。于是，壓力在到達彎曲點后就開始降低。
現(xiàn)在回到圖10A至10F，對本實施例中的液體排放操作進行描述。
當(dāng)在生熱元件112內(nèi)產(chǎn)生熱能時，在生熱元件112上面的起泡區(qū)117內(nèi)就產(chǎn)生氣泡116，于是，位于移動元件151彎曲部分151d下面的可移動分隔膜115開始延伸(圖10B)。
隨著氣泡116的進一步增大，可移動分隔膜115就進一步延伸，于是開始移入第一種液體流通道113內(nèi)(圖10C)。
然后，隨著氣泡116的進一步增大，可移動分隔膜115進一步伸入第一種液體流通道113，但是由于可移動分隔膜的上游側(cè)被支撐端151b固定，因此這里的位移就被限制，從而作為自由端151a的下游側(cè)就發(fā)生較大的位移(圖10D)。
這樣，隨著氣泡116的增大，可移動分隔膜115的下游部分發(fā)生較大的位移，于是，因氣泡116的產(chǎn)生而形成的壓力主要被傳向排放口111，因此，就把第一種液體流通道113內(nèi)的排放液體從排放口111有效地排出。
在這種狀態(tài)下，由于可移動分隔膜115的上游側(cè)的延伸受到限制，因此可移動分隔膜115上游側(cè)的壓力保持在圖11B中的C點。由于可移動分隔膜115的下游側(cè)的延伸增大更多，因此可移動分隔膜115的下游側(cè)的壓力保持在圖11B中的E點。由于在可移動分隔膜115上有這樣的壓力分布，因此，上游側(cè)的壓力大于下游側(cè)的壓力。
在可移動分隔膜115開始返回位移前的位置后，氣泡116便收縮，于是，由于上述的壓力分布，使得氣泡116的上游側(cè)收縮速度快，而氣泡116下游側(cè)的收縮速度慢。因此，整個可移動分隔膜115上的壓力分布使得上游側(cè)的壓力逐漸減小，下游側(cè)的壓力逐漸增大。
由于當(dāng)氣泡破滅時會產(chǎn)生一個負壓，因此位于移動元件151彎曲部分151d下面的可移動分隔膜115越過位移前的位置，向第二種液體流通道104內(nèi)產(chǎn)生位移。但是，由于在移動元件151上設(shè)置了這個彎曲部分151d，從而抑制了第一種液體流通道113側(cè)壓力的減小，這就抑制了彎形部分的回縮，改善了液體補充特性(圖10F)。
此外，移動151限制了液體向上游的流動，因此，取得了一些效果，包括液體再補充特性的改善、相互干擾的減小等等。(實施例4)圖12A和12B表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第四個實施例。其中圖12A是沿流通道方向的剖面圖，圖12B是一個俯視圖。
如圖12A和12B所示，本實施例與第一個實施例不同之處在于可移動元件161做成梯形的，使朝向下游自由端161a所在處的寬度減小，其它結(jié)構(gòu)與第一個實施例相同。
在具有上述結(jié)構(gòu)的液體排放設(shè)備中，由于移動元件161做成梯形，使得朝下游的寬度變窄，因此，移動元件161很容易變形，在起泡區(qū)107內(nèi)所產(chǎn)生的氣泡壓力作用下，可移動分隔膜105就能有效地發(fā)生位移。
因此，本實施例能提高排放效率，增大排放量。
在本實施例中，如果把自由端161a設(shè)置在生熱元件102中央的上游側(cè)，那么上述效果能進一步得到提高。(實施例5)圖13A和13B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第五個實施例。其中圖13A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖13B表示產(chǎn)生氣泡時(排放時)的狀態(tài)。圖14是圖13A和13B所示的液體排放設(shè)備的部分剖開的透視圖。
如圖13A和13B以及圖14所示，在本實施例中，與實施例1相似，用于容納起泡液體的第二種液體流通道204設(shè)置在基底210上面，這個基底210具有生熱元件202(在本實施例中是形狀為40μm×105μm的熱阻元件)，用于提供熱能，使得能在起泡液中產(chǎn)生氣泡。用于容納排放液的第一種液體流通道203設(shè)置在第二種液體流通道204的上面，并直接與排放口201相連。此外，由具有彈性的薄膜制成的可移動分隔膜205設(shè)置在第一種液體流通道203和第二種液體流通道204之間。可移動分隔膜205把第一種液體流通道203中的排放液與第二種液體流通道204中的起泡液分隔開。
在本實施例中，可移動分隔膜205在位于生熱元件202表面上部的凸出區(qū)域具有厚的部分205a，用作方向調(diào)節(jié)裝置，它面對著生熱元件202，并在排放口201側(cè)有自由端，在自由端的排放口201側(cè)有松弛部分205c。如下所述，操作可移動分隔膜205時，它的厚部分205a隨著在起泡區(qū)中氣泡的產(chǎn)生而向第一種液體流通道203內(nèi)發(fā)生位移，并且由于有松弛部分205c，使得排放口201側(cè)的變形更大(圖13B)。由于設(shè)置了松弛部分，使得在本實施例中，不需要使可移動分隔膜擴張，因此能提高排放效率。
在相對于可移動分隔膜205的厚部分205a來說，凹陷部分205b設(shè)置在與排放口201相反的一側(cè)，它作為一個鉸鏈部分，以便于厚部分205a產(chǎn)生位移。如果厚部分很容易發(fā)生位移，那么這個凹陷部分205b也可以省略，這取決于厚部分205a的厚度或材料。
然而，當(dāng)厚部分205a發(fā)生位移時，這個凹陷部分205b用作支撐端205d，因此即使在沒有凹陷部分205b的情況下，支撐端205d形成一個位移起點位置。
厚部分205a距生熱元件202的距離大約為10～15μm，當(dāng)在液體上游側(cè)設(shè)置有支撐端205d時，厚部分205a能在生熱元件202對面位置覆蓋生熱元件202和支撐端205d下游側(cè)的自由端。其中的液體在排放時是從公共液體室(圖中未示)通過厚部分205a流向排放口201。位于生熱元件202與厚部分205a之間的空間就是起泡區(qū)207。
當(dāng)生熱元件202內(nèi)產(chǎn)生熱能時，熱作用于起泡區(qū)207內(nèi)的起泡液體，其中的起泡區(qū)位于可移動分隔膜205的厚部分205a與生熱元件202之間，于是在起泡區(qū)內(nèi)因沸騰而產(chǎn)生氣泡?；跉馀莸漠a(chǎn)生而形成的壓力優(yōu)先作用在可移動分隔膜205上，可移動分隔膜205便發(fā)生位移，使得厚部分205a圍繞凹陷部分205b朝排放口打開很多，如圖13B所示。這樣，由于在起泡區(qū)207內(nèi)產(chǎn)生氣泡而形成的壓力就被導(dǎo)向排放口201。
此外，如果在可移動分隔膜的靠方向調(diào)節(jié)裝置側(cè)設(shè)置一段波紋部分，在這種情況下，那么方向調(diào)節(jié)裝置的自由端側(cè)的可移動分隔膜，在起泡壓力的作用下朝排放口方向膨脹位移要大于在把可移動分隔膜也設(shè)置在這一側(cè)時所發(fā)生的位移，這是因為對膨脹限制減小的緣故。從而這種結(jié)構(gòu)能取得更高的排放效率和更高的排放力。
在這種情況下，當(dāng)方向調(diào)節(jié)裝置被折起時，可移動分隔膜的波紋部分也大致被密封地折起，從而停止供應(yīng)第一種液體和第二種液體。由于當(dāng)可移動分隔膜位移時，第一種液體流通道能阻止起泡時形成的壓力通過方向調(diào)節(jié)裝置一側(cè)向外面泄漏，因此，與沒有波紋部分的情況相比，排放效率和排放力沒有被降低。
下面將對具有上述結(jié)構(gòu)的液體排放設(shè)備的排放操作進行詳細描述。
圖15A到15D是用于說明圖13A和13B以及圖14所示液體排放設(shè)備的操作的圖。
在圖15A中，能量例如電能，還沒有作用到生熱元件202上，因此，在生熱元件202內(nèi)還沒有產(chǎn)生熱能。厚部分205a位于第一個位置，幾乎與基底201平行。
在這里重要的一點是，厚部分205a設(shè)置在至少面對氣泡的下游部分，其中氣泡是在生熱元件202內(nèi)的熱能作用下產(chǎn)生的。也就是說，氣泡的下游部分作用在厚部分205a上，厚部分205a設(shè)置在至少面對流通道結(jié)構(gòu)中的生熱元件202區(qū)域中央的下游的位置(一條經(jīng)過生熱元件202區(qū)域的中央并與流通道長度方向垂直相交的直線的下游)。
在這個實施例中，當(dāng)電能或其它能量施加在生熱元件202上時，生熱元件202便產(chǎn)生熱能，因此起泡區(qū)207內(nèi)的部分起泡液受到加熱，從而通過薄膜沸騰產(chǎn)生氣泡。當(dāng)產(chǎn)生氣泡206時，可移動分隔膜205的松弛部分205c就開始延伸，使得厚部分205a從第一個位置移到第二個位置，從而通過基于氣泡206產(chǎn)生時而形成的壓力把氣泡206的壓力傳播導(dǎo)向排放口(圖15B)。
在這里重要的一點是，可移動分隔膜205厚部分205a的自由端設(shè)置在下游側(cè)(在排放口側(cè))，支撐端205d位于上游側(cè)(在公共液體室側(cè))，因此，厚部分205a的至少一部分面對生熱元件202的下游部分，即氣泡206的下游部分，如上所述。
隨著氣泡206的進一步增大，在起泡壓力作用下，可移動分隔膜205的厚部分205a向第一種液體流通道203內(nèi)發(fā)生位移。這樣，自由端側(cè)的松弛部分205c在排放方向上膨脹很多，而使支撐側(cè)的松弛部分205c在厚部分205a的膨脹力作用下，朝排放口方向被拉曳。從而有助于移動。結(jié)果是，氣泡206的下游部分比上游部分增大得多，從而厚部分205a在第一個位置上移動很多(圖15c)。
這樣，隨著氣泡206的增大，可移動分隔膜205的厚部分205a就逐漸移入第一種液體流通道203，因此，氣泡206朝自由端一側(cè)增大，使得松弛部分205c朝排放口發(fā)生很大的膨脹，由產(chǎn)生氣泡206而形成的壓力就一致地被導(dǎo)向排放口201。這就提高了通過排放口201的液體排放效率。當(dāng)把起泡壓力導(dǎo)向排放口201時，減小了可移動分隔膜205對這種壓力傳送的阻礙，因此根據(jù)傳播壓力的大小，有效地控制了壓力的傳播方向和氣泡206的增大方向。
然后，當(dāng)由于象上述的薄膜沸騰特性那樣，氣泡內(nèi)的壓力降低使氣泡206收縮直至消失時，可移動分隔膜205的已移到第二個位置的厚部分205a又回到圖15A所示的初始位置(第一個位置)，這是由于氣泡206收縮時產(chǎn)生一個負壓，以及基于可移動分隔膜205自身的彈性而會產(chǎn)生一個回復(fù)力(圖15D)。一旦氣泡破滅，為了補充被噴射出的液體量，液體從上游流入這個空間，即從VD1、VD2所示公共液體室側(cè)和VC所示的排放口201側(cè)流入這個空間。
如上所述，在本實施例的結(jié)構(gòu)中，由于設(shè)置在可移動分隔膜205上的方向調(diào)節(jié)裝置可使壓力有效地傳向排放口，因此，對于那些抗熱性能弱、粘度高的液體和類似液體能在更高的排放效率和更高的排放力下被排出。
圖16A至16C是用于說明圖13A和13B以及圖15A至15D所示的液體排放設(shè)備中可移動分隔膜205的厚部分205a與第二條液流通道204之間位置關(guān)系的圖。其中圖16A是厚部分205a的俯視圖，圖16B是沒有可移動分隔膜205的第二種液體流通道204的俯視圖，圖16C是表示厚部分205a與第二種液體流通道204重疊時位置關(guān)系的視圖。在所有視圖中，排放口201位于底側(cè)上。
第二種液體流通道204在生熱元件202的前面和后面都有收縮部分209，這樣形成室(起泡室)結(jié)構(gòu)，從而可阻止起泡壓力通過第二種液體流通道204跑掉。在本發(fā)明中，由于起泡液體與排放液體被可移動分隔膜205完全分隔開，因此，起泡液體的消耗量大致等于零。然而，由于在物理分配和貯存的環(huán)境下，為了補充蒸發(fā)掉的氣泡液體，并且在長時間的持續(xù)使用后，需要把起泡室內(nèi)剩余的氣泡除去，這樣就需要補充一部分起泡液體，雖然量很小。因此，收縮部分209內(nèi)的溝可以做得很窄，幾個微米到十幾個微米，當(dāng)產(chǎn)生氣泡時，在第二條液流通道204內(nèi)就形成一個壓力，這個壓力能被導(dǎo)向可移動分隔膜205，其中有一小部分跑向周圍環(huán)境。通過可移動分隔膜205的厚部分205a在這個壓力下朝第一種液體流通道203內(nèi)發(fā)生的位移，第一種液體流通道203內(nèi)的液體能在高效率和高排放力下被排出。第二種液體流通道204的起泡室的下游收縮部分209是一條用于從起泡室內(nèi)回收留在起泡室內(nèi)的氣泡的流通道。
第二種液體流通道204的形狀并不局限于上述結(jié)構(gòu)，它可以是任何形狀，只要能有效地把起泡時所形成的壓力傳到可移動分隔膜即可。
本實施例是這樣來安排的，生熱元件202的形狀為40μm×105μm，可移動分隔膜205能覆蓋起泡室，生熱元件202就設(shè)置在這個起泡室內(nèi)，但是也不必局限于此，本發(fā)明中的生熱元件202和可移動分隔膜205的大小、形狀和位置可以根據(jù)形狀和位置任意確定，通過形狀和位置使得起泡壓力能被有效地作為排放壓力來利用。
在本實施例中，用于形成第二種液體流通道204的流通道壁是通過把15μm厚的光敏樹脂(干膜)層壓在基底210上并使它成型，但是本發(fā)明并不局限于此。如在實施例中，流通道壁的材料可以是那些抵抗起泡液體溶解的并能容易形成流通道壁形狀的任何材料。
下面將要描述的是液體排放設(shè)備的結(jié)構(gòu)的例子，在這種情況下，有兩個公共液體室，可以把不同的液體引入各自的公共液體室，并能把液體相互分隔開，這種結(jié)構(gòu)的液體排放設(shè)備成本降低了，同時也減少了元件數(shù)目。
圖17是表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備結(jié)構(gòu)的例子的視圖。其中，與圖13A和13B到圖16A至16C所示例子中相同的部件采用相同的參考標(biāo)號，在這兒對它們不再進行詳細描述。
同實施例1一樣，圖17所示的液體排放設(shè)備中的溝槽元件232包括排放口、孔板235、用于形成許多第一種液體流通道203的許多溝槽、一個凹陷部分，其用于形成第一種公共液體室243，并與眾多的第一種液流通道203相連，從而可向每條第一種液體通道203提供液體(排放液體)。
眾多的第一種液體流通道203是通過把可移動分隔膜205與溝槽元件232的下部連接在一起來形成的，從而使得它們的內(nèi)部大體上朝向生熱元件。溝槽元件232具有第一種液體供給通道233和第二種液體供給通道234。第一種液體供給通道233從溝槽元件頂部通入第一種公共液體室243，第二種液體供給通道234從溝槽元件頂部通過可移動分隔膜進入第二種公共液體室244。
如圖17中箭頭C所示，第一種液體通過第一種液體供給通道233和第一種公共液體室243流入第一種液體流通道203，而第二種液體(起泡液體)則通過第二種液體供給通道234和第二種公共液體室244流入第二種液體流通道204，如圖17中箭頭D所示。
圖18是表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備結(jié)構(gòu)的例子的分解透視圖。
在本實施例中，具有許多生熱元件202的單元基底210設(shè)置在由金屬，如鋁，制成的支撐體236上，這同實施例1中一樣。
在單元基底210的上面設(shè)置有眾多的溝槽，用于形成由第二種液體流通道壁構(gòu)成的第二種液體流通道204；凹進部分，用于形成第二種公共液體室(公共起泡液體室)244，與眾多的第二種液體流通道204相連，以便能向每條第二種體流通道204提供起泡液體；可移動分隔膜205，它具有上述的厚部分205a。
溝槽元件232具有許多溝槽，當(dāng)它與可移動分隔膜205相連接時，就可以形成第一種液體流通道(排放液體流通道)203；凹進部分，用于形成第一種公共液體室(公共排放液體室)243，并與排放液體流通道相連，從而可把排放液體提供給每條第一種液體流通道203；第一種液體供給通道(排放液體供給通道)233，用于向第一種公共液體室243提供排放液；第二種液體供給通道(起泡液體供給通道)234，用于向第二種公共液體室244提供起泡液體。第二種液體供給通道234與一條連通道相連，這條連通道穿過設(shè)置在第一種公共液體室243外面的可移動分隔膜205與第二種公共液體室244相連，從而使得起泡液體能通過這條連通道流入第二種公共液體室244，而不會與排放液體相混合。
單元基底210、可移動分隔膜205、溝槽元件232之間的位置關(guān)系是這樣子的，它使得厚部分205a位置與單元基底210的生熱元件202相對應(yīng)，第一種液體流通道203與這個厚部分205a相對應(yīng)。
下面要描述的是制造上述具有厚部分的可移動分隔膜的制造過程。
具有厚部分的可移動分隔膜是用聚酰亞胺樹脂并通過下面的制造方法來制造。
圖19A至19E是用于說明圖13A和13B至圖18中所示的液體排放設(shè)備中的可移動分隔膜的制造步驟。
首先，在一個由金屬或樹脂制成，具有許多部分用于做可移動分隔膜的松弛部分的鏡面硅片(mirros wafes of silicon上覆蓋一層脫模劑，然后用上述的液態(tài)聚酰亞胺樹脂旋轉(zhuǎn)涂敷，從而形成厚度約為3μm的薄膜(圖19B)。
然后，通過紫外線照射使得這個薄膜被硬化，然后進一步進行旋轉(zhuǎn)涂敷，形成另外一層。
然后，對第二層樹脂進行照射，使它成為厚部分205a，并使它成形(圖19C)。
這樣就在薄膜上形成了這個厚部分205a(圖19D)。
然后，把薄膜從硅鏡晶片上剝下來，并安置到內(nèi)部具有上述第二種液體流通道的基底上，于是就在基底上形成了可移動分隔膜(圖19E)。(實施例6)圖20A和20B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第六個實施例。其中，圖20A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖20B表示產(chǎn)生氣泡時(排放時)的狀態(tài)。
如圖20A和20B所示，本實施例有一個移動元件231的單獨元件，它用作方向調(diào)節(jié)裝置，而在圖13A和13B所示的例子中，方向調(diào)節(jié)裝置是可移動分隔膜215的一部分，用于把第一種液體流通道213和第二種液體流通道214分隔開。
由于在本實施例中，方向調(diào)節(jié)裝置和可移動分隔膜是單獨元件，因此，松弛部分設(shè)置在與前面實施例中相反的一側(cè)。對于松弛部分的方向而言，沒有對這個方向的特定限制，只要起泡壓力能使這個松弛部分朝排放口膨脹即可。
利用與上述第五個實施例中相似的制造過程，可移動分隔膜被做成厚度一致。
作為方向調(diào)節(jié)裝置的移動元件231是用鎳通過電鑄來制造的。
排放液體和起泡液體的供給可與實施例五中的一樣。在使用本實施例的液體排放設(shè)備的情況下，與第五個實施例相比，雖然方向調(diào)節(jié)裝置的單獨元件給裝配過程增加了一個步驟，但是，可移動分隔膜215和方向調(diào)節(jié)裝置的單獨裝置能降低每個部件的成本，并充分利用鎳的彈性，使得膨脹后的可移動分隔膜能有效地回到原先位置。
在本實施例中，移動元件231是由鎳制造的，但是本發(fā)明并不局限于鎳。移動元件231的材料可以是具有彈性、能確保作為移動元件231良好操作的任何材料。
圖21A至21D是用于說明圖20A和20B所示的液體排放設(shè)備的一種改進型的液體排放方法。
在本改進型中，如圖21A至21D所示，松弛部分325a設(shè)置在面對生熱元件302的可移動分隔膜305的下游側(cè)，而面對生熱元件302的可移動分隔膜305的上游側(cè)具有方向調(diào)節(jié)裝置的功能。
在圖21A中，能量，例如電能還沒有施加在生熱元件302上，因此，在生熱元件302內(nèi)還沒有產(chǎn)生熱能。在這種狀態(tài)下，松弛部分325a在第二種液體流通道側(cè)處于松弛狀態(tài)。
當(dāng)電能或其它能量作用于生熱元件302時，生熱元件302便產(chǎn)生熱能，充填在起泡區(qū)307中的一部分起泡液被加熱，因而通過薄膜沸騰產(chǎn)生氣泡306。當(dāng)產(chǎn)生氣泡306時，在這種起泡壓力作用下，可移動分隔膜305的松弛部分325a從第一個位置移到位于第一種液體流通道305側(cè)的第二位置，從而把氣泡306的壓力傳播導(dǎo)向排放口(圖21B)。
隨著氣泡306的進一步增大，在起泡壓力作用下，可移動分隔膜305的松弛部分325a進一步移入第一種液體流通道303(圖21C)。
然后，由于上述的薄膜沸騰現(xiàn)象的特性，氣泡內(nèi)部壓力減小，從而使氣泡收縮直至消失，此時，通過由于氣泡206收縮時的負壓所形成的回復(fù)力以及可移動分隔膜305自身的彈性，使得已經(jīng)被移到第二個位置的可移動分隔膜305的松弛部分305a返回初始位置(第一個位置)。(見圖21D)。(實施例7)圖22A和22B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第七個實施例。其中圖22A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖22B表示產(chǎn)生氣泡時(排放時)的狀態(tài)。
在本實施例中，如圖22A和22B所示，用于容納起泡液體的第二種液體流通道304設(shè)置在基底310的上面，這個基底310上設(shè)置有生熱元件302(在本實施例中是采用形狀為40μm×105μm的熱阻元件)，用于提供熱能，使得能在起泡液中產(chǎn)生氣泡。用于容納排放液體的第一種液體流通道303設(shè)置在第二種液體流通道304的上面，并與排放口301相連。由沒什么彈性的薄膜做成的可移動分隔膜305設(shè)置在第一種液體流通道303和第二種液體流通道304之間?？梢苿臃指裟?05把第一種液體流通道303內(nèi)的排放液體與第二種液體流通道304內(nèi)的起泡液體分隔開。
在這個實施例中，在沒有產(chǎn)生氣泡時，可移動分隔膜305的位于生熱元件302表面上部的凸出區(qū)域內(nèi)的部分朝第二種液體流通道304凸進，從可移動分隔膜的參考面305B起算的凸進長度L在下游側(cè)比在上游側(cè)長，下游側(cè)就是第一種液體流通道303的排放口301側(cè)，上游側(cè)就是公共液體室(圖中未示)側(cè)，如圖22A所示。因此，這個形狀可被顛倒過來，如圖22B所示，從而完成本發(fā)明中的所述位移步驟。也就是說，由于預(yù)先確定好了可移動分隔膜的形狀，因此能取得穩(wěn)定的排放。此外，還由于方向調(diào)節(jié)裝置就是可移動分隔膜自身，因此使結(jié)構(gòu)被簡化了。
由作為凸進部分的凸?fàn)畈糠?05a的位移引起的最大容積(圖22A和圖22B中在凸進部分的每個位置上產(chǎn)生的容積之和)被確定成大于起泡區(qū)307內(nèi)產(chǎn)生的氣泡的最大膨脹體積。
在不形成凸?fàn)畈糠?05a的可移動分隔膜305的表面與生熱元件302表面之間的距離被設(shè)置成大約5至20μm。起泡區(qū)域307就位于生熱元件302與凸?fàn)畈糠?05a之間。
在這里，當(dāng)電能或其它能量作用在生熱元件302上時，生熱元件302就產(chǎn)生熱能，充填在起泡區(qū)307內(nèi)的這部分起泡液體就被加熱，因此通過薄膜沸騰產(chǎn)生氣泡。當(dāng)產(chǎn)生氣泡306時，在基于產(chǎn)生氣泡所形成的壓力作用下，可移動分隔膜305的凸?fàn)畈糠?05a就從第一位置移到位于第一種液體流通道側(cè)的第二位置，從而把氣泡306的壓力傳播導(dǎo)向排放口。
在本實施例中，由于可移動分隔膜305能通過凸?fàn)畈糠?05a的移動而向第一種液體流通道303內(nèi)位移，因此，與隨著氣泡的產(chǎn)生而使可移動分隔膜305向第一種液體通道303內(nèi)延伸移進的結(jié)構(gòu)相比，在本實施例中，產(chǎn)生氣泡時形成的能量更有效地使可移動分隔膜305發(fā)生位移。于是，本實施例能獲得有效的排放。此外，由于可移動分隔膜305的凸?fàn)畈糠?05a的最大工作容積大于起泡區(qū)407內(nèi)產(chǎn)生的氣泡的最大膨脹體積，因此，氣泡的增長不會受到限制，進一步提高了排放效率。
在本實施例中，由于可移動分隔膜305最初是向第二種液體流通道304內(nèi)凸進的，因此，當(dāng)可移動分隔膜305從第一位置移到第二個位置時，所發(fā)生的移量變得更大，從而在產(chǎn)生氣泡306而形成的壓力的作用下，把氣泡306的壓力傳播引導(dǎo)向排放口，這就提高了從排放口排放的排放效率。由于可移動分隔膜305的凸?fàn)畈糠值拈L度在排放口301側(cè)長于公共液體室側(cè)，因此，很容易把產(chǎn)生氣泡306時所形成的壓力傳送到位于第一種液體流通道303上用于排放液體的排放口301，這使得從排放口301進行排放的排放效率增大。
然后，由于薄膜沸騰現(xiàn)象的特性，氣泡內(nèi)部壓力減小，使得氣泡收縮直至消失，此時，通過由于氣泡306收縮時的負壓而形成的回復(fù)力以及可移動分隔膜305自身的彈性作用，使得已經(jīng)移動到第二個位置的可移動分隔膜305的凸?fàn)畈糠?05a返回初始位置(第一個位置)。
此外，由于本發(fā)明的液體排放設(shè)備的這種結(jié)構(gòu)也能取得前面實施例中所述的效果，因此，對于那些高粘度的液體也能在更高的排放效率和更高的排放力下進行排放。(實施例8)圖23A和23B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第八個實施例。其中圖23A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖23B表示產(chǎn)生氣泡時(排放時)的狀態(tài)。
在本實施例中，如圖23A和23B所示，除了圖22A和22B的結(jié)構(gòu)外，能被移動的用來調(diào)整可移動分隔膜305位移的移動元件331設(shè)置在可移動分隔膜305與第一種液體流通道303之間，其它結(jié)構(gòu)與圖22A和22B中的一樣。這個移動元件331是用鎳電鑄成的。對于排放液體和起泡液體的供給可以與第七個實施例中所描述的一樣。
在具有上述結(jié)構(gòu)的液體排放設(shè)備中，能穩(wěn)定地確保在產(chǎn)生氣泡時，可移動分隔膜305有一個很大的位移量。此外，移動元件331能促進引導(dǎo)可移動分隔膜305朝排放口進行位移。由于在沒有產(chǎn)生氣泡時，可移動分隔膜305是向第二種液體流通道304凸進的，因此，當(dāng)產(chǎn)生氣泡時，位于凸進部分之上的液體也就能被導(dǎo)向排放口301。
移動元件331還能有助于可移動分隔膜305的凸?fàn)畈糠?05a向第二種液體流通道304凸進的力。
本實施例是采用鎳作為移動元件331的材料，但是本發(fā)明并不局限于此，它可以使用具有足夠彈性、能確保移動元件331良好操作的任何材料。(實施例9)圖24A和24B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第九個實施例。其中圖24A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖24B表示產(chǎn)生氣泡時(排放時)的狀態(tài)。
當(dāng)電能作用在生熱元件上時，生熱元件就產(chǎn)生熱能，充填在起泡區(qū)內(nèi)的那部分起泡液就被加熱，于是通過薄膜的沸騰產(chǎn)生氣泡。在這種情況下，氣泡的最大膨脹體積并不總是不變的，這是因為由于制造過程、環(huán)境條件等會產(chǎn)生發(fā)散的因素，或它隨不同的噴口而不同。
因此，如圖24A和24B所示，本實施例是這樣裝置的，它使得可移動分隔膜315的凸?fàn)畈糠?15a的最大工作容積小于起泡區(qū)307內(nèi)所產(chǎn)生的氣泡316的最大膨脹容積。
特別地，由于液體的排放特性會造成氣泡316的膨脹體積的發(fā)散是±10％，因此，可移動分隔膜315的凸?fàn)畈糠?15a的最大工作容積被調(diào)定為80％或小于在起泡區(qū)307內(nèi)所產(chǎn)生的所316的最大膨脹體積。
這種結(jié)構(gòu)使得在產(chǎn)生氣泡時，可移動分隔膜315的凸?fàn)畈糠?15a的位移量一直保持不變，即使由于液體的排放特性而會產(chǎn)生氣泡316的膨脹容積的發(fā)散(dispersion)，因此，使排放液體的排放量保持不變，從而取得很好的排放效果，而不會地噴嘴間產(chǎn)生發(fā)散。(實施例10)圖25A至25C表示根據(jù)一發(fā)明的液體排放設(shè)備的第十個實施例，其中圖25A是沿流通方向的剖面圖，表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖25B表示沿流通道方向的剖面圖，表示產(chǎn)生氣泡時(排放時)的狀態(tài)，圖25C表示第二種液體流通道的結(jié)構(gòu)。
在本實施例中，如圖25A至25C所示，用于容納起泡液體的第二種液體流通道404設(shè)置在基底410上面，這個基底410具有生熱元件402(在本實施例中是用形狀為40μm×105μm的熱阻元件)，用于提供熱能，以便在起泡液中產(chǎn)生氣泡。用于容納排放液體的第一種液體流通道403設(shè)置在第二種液體流通道404上面，并與排放口401直接相連。用具有彈性的薄膜制成的可移動分隔膜405設(shè)置在第一種液體流通道403與第二種液體流通道404之間，這個可移動分隔膜405把第一種液體流通道403內(nèi)的排放液體與第二種液體流通道404內(nèi)的起泡液體分隔開。
當(dāng)生熱元件402產(chǎn)生熱能時，熱能作用在位于可移動分隔膜405與生熱元件402間的起泡區(qū)域407內(nèi)的起泡液上，因而基于薄膜沸騰現(xiàn)象，在起泡液體中產(chǎn)生氣泡。基于產(chǎn)生氣泡所形成的壓力優(yōu)先地作用在可移動分隔膜405上，使得可移動分隔膜405朝排放口401大量延伸。這就把在起泡區(qū)407內(nèi)產(chǎn)生的氣泡導(dǎo)向排放口401。
在本實施例中，第二種液體流通道404設(shè)置在起泡區(qū)407上面，并直到起泡區(qū)407的更下游端，其中的起泡區(qū)407位于生熱元件402的正上方，因此，在下游側(cè)的流動阻力小于生熱元件402正上方的流動阻力，從而很容易把生熱元件402內(nèi)的熱能產(chǎn)生的氣泡壓力導(dǎo)向下游。因此，可移動分隔膜405也會朝排放口401位移，從而獲得很高的排放效率和很高的排放力。
由于氣泡自身的直接作用能通過調(diào)整第二種液體流通道內(nèi)的氣泡的增長而被利用，因此，從氣泡產(chǎn)生的初始階段就有這種效果。
此外，氣泡406收縮時會產(chǎn)生壓力，在這個壓力作用下，可移動分隔膜405很快地返回到位移前的位置，因此，除了能控制壓力的作用方向外，向第一種液體流通道403內(nèi)補充排放液體的補充速度被提高了，從而在快速打印中能穩(wěn)定地排放液體。(實施例11)
圖26A和26B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第十一個實施例，其中圖26A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖26B表示產(chǎn)生氣泡時(排放時)的狀態(tài)。
在本實施例中，如圖26A和26B所示，位于排放口側(cè)的生熱元件402上的第二種液體流通道414的通道壁的形狀是漸縮形的，使得能朝排放口膨脹，因此，沿著流通道到排放口，起泡區(qū)407內(nèi)和附近的流動阻力逐漸減小，使得很容易把由生熱元件402內(nèi)的熱能而產(chǎn)生的氣泡416的壓力導(dǎo)向排放口，從而與第十個實施例類似，能獲得很高的排放效率和很高的排放力。
圖27A和27B是沿流通道方向的剖面圖，表示對圖26A和26B所示的液體排放設(shè)備的改進形式，其中，圖27A表示第二種液體流通道壁做成階梯狀，圖27B表示的是另一種改進，它把第二種液體流通道壁做成具有一定彎曲半徑的形狀。
在圖27A所示的改進型中，位于排放口側(cè)的生熱元件402上的第二種液體流通道404的壁形成階梯形，使得能朝排放口膨脹擴張，在圖27B所示的改進型中，位于排放口側(cè)的生熱元件402上的第二種液體流通道404的通道壁形成具有一定彎曲半徑的形狀，使得能朝排放口膨脹擴張。在每種情況中，起泡區(qū)407內(nèi)和附近的流動阻力朝排放口方向減小，從而很容易把由生熱元件402內(nèi)的熱能產(chǎn)生的氣泡的壓力導(dǎo)向排放口，于是與圖26A和26B所示的實施例類似，能獲得很高的排放效率和很高的排放力。(實施例12)圖28A和28B表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第十二個實施例，其中圖28A是一個俯視圖，表示第二種液體流通道與生熱元件之間的位置關(guān)系，圖28B是圖28A中所示的裝置的透視圖，其中排放口位于圖28A的左側(cè)。
如圖28A和28B所示，在本實施例中的第二種液體流通道具有這樣的形狀，與圖25A至25C所示的例子相比，本實施例中，第二種液體流通道444的寬度從生熱元件442附近的上游到下游逐漸增大。
下面將詳細描述具有上述結(jié)構(gòu)的液體排放設(shè)備的排放操作。
圖29A至29C是用于說明圖28A和28B所示的液體排放設(shè)備中的排放操作的視圖，其中，圖29A包括沿圖28A中29A-29A線的剖面圖，圖29B包括沿圖28A中29B-29B線的剖面圖，圖29C包括沿圖28A中29C-29C線的剖面圖。
圖29A至29C中的(I)表示電能還沒有作用到生熱元件442上，因此在生熱元件442上沒有熱能?？梢苿臃指裟?45位于第一個位置，幾乎平行于基底420。
這里，當(dāng)電能作用在生熱元件442上時，生熱元件442就產(chǎn)生熱能，充填在起泡區(qū)447內(nèi)的那部分起泡液就被加熱，因此通過薄膜沸騰產(chǎn)生氣泡446(圖29A至29C中的(II))。
生熱元件442所產(chǎn)生的熱能使得產(chǎn)生的氣泡446迅速增大，由于第二種液體流通道444具有圖28A和28B所示的形狀，因此，在上游側(cè)，氣泡的中間部分變大，而在下游側(cè)，則是氣泡兩端變大，從而使可移動分隔膜445發(fā)生位移(見圖29A至29C的(III))。
隨著氣泡446的進一步增大，下游側(cè)的氣泡中間部分增加最大，這使得可移動分隔膜445的下游部分發(fā)生很大的位移(見圖29A至29C中的(IV))。
然后，由于上述的薄膜沸騰的特性，使得氣泡內(nèi)部壓力減小，從而使氣泡446收縮消失，此時，由于氣泡446的收縮而產(chǎn)生一個負壓，從而形成回復(fù)力，在這個回復(fù)力以及可移動分隔膜445自身的彈性作用下，已發(fā)生位移的可移動分隔膜445又返回到初始位置(見圖29A至29C中的(V))。
如上所述，隨著氣泡446的產(chǎn)生而形成的壓力逐漸被導(dǎo)向下游，即被導(dǎo)向排放口。
這就減小了起泡區(qū)域447內(nèi)和附近朝排放口的流動阻力，使得很容易把由生熱元件442的熱所產(chǎn)生的氣泡的壓力導(dǎo)向排放口，從而與實施例十相似，能獲得很高的排放效率和很高的排放力。這也能把位于生熱元件442的凸出區(qū)域內(nèi)的第一種液體輸送到排放口，從而增大了排放量。
圖30A至30C表示圖28A和28B所示的液體排放設(shè)備的改進型，其中，圖30A表示一種改進型，其中第二種液體流通道的寬度在生熱元件附近從上游到下游逐漸分段增大。圖30B表示的改進型中，生熱元件附近的第二種液體流通道的寬度從上游至下游以一定的曲率半徑逐漸增大。圖30C表示的改進型中，生熱元件附近的第二種液體流通道的寬度以與圖30B中相反的彎曲半徑從上游至下游逐漸增大。在每副圖中，排放口位于圖中的左邊。
由于在圖30A所示的改進型中，生熱元件442附近的第二種液體流通道454的寬度從上游至下游逐漸地分段增大，由于圖30B所示的改進型中，生熱元件442附近的第二種液體流通道454的寬度從上游至下游以一定的彎曲半徑逐漸增大，或者由于圖30C所示的改進型中，生熱元件442附近的第二種液體流通道454從上游至下游以與圖30B相反的彎曲半徑逐漸增大，因此，在上面的每種情況中，起泡區(qū)內(nèi)和附近的流動阻力朝排放口方向逐漸減小，使得更容易把由生熱元件442內(nèi)的熱能所產(chǎn)生氣泡的壓力導(dǎo)向排放口，從而獲得很高的排放效率和很高的排放力。(實施例13)圖31A至31E用于說明根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第十三個實施例中的液體排放設(shè)備的操作。
在本發(fā)明中，與前面每個實施例類似，用于容納起泡液體的第二種液體流通道504設(shè)置在基底510的上面，這個基底具有生熱元件502(在本實施例中是采用形狀為40μm×105μm的熱阻元件)，用于提供熱能，以便能在起泡液中產(chǎn)生氣泡。用于容納排放液體的第一種液體流通道503設(shè)置在第二種液體流通道的上面，并與排放口501直接相連。此外，由具有彈性的薄膜制成的可移動分隔膜505設(shè)置在第一種液體流通道503和第二種液體流通道504之間，這個可移動分隔膜505把第一種液體流通道503內(nèi)的排放液體與第二種液體流通道504內(nèi)的起泡液體分隔開。本實施例的另一特征是可移動分隔膜位移調(diào)節(jié)元件531設(shè)置在第一種液體流通道503側(cè)的可移動分隔膜505上，這個位移調(diào)節(jié)元件在起泡區(qū)507附近有一個開口部分，這個位移調(diào)節(jié)元件531是用來限制可移動分隔膜505的位移的。
下面將參照圖31A至31E，詳細描述本實施例的液體排放設(shè)備的操作情況。
在圖31A中，能量例如電能，還沒有作用到生熱元件502上，因此在生熱元件502內(nèi)還沒有產(chǎn)生熱能。可移動分隔膜505位于第一個位置，幾乎與基底510平行。
在這里重要之處是，可移動分隔膜位移調(diào)節(jié)元件531的開口部分的中心位于生熱元件502中心的下游，使得可移動分隔膜505的移動區(qū)域的中心位于生熱元件502中心的下游側(cè)。
這里，當(dāng)電能或其它能量作用到生熱元件502上時，生熱元件502便產(chǎn)生熱能，充填在起泡區(qū)507內(nèi)的那部分起泡液就被加熱，于是通過薄膜沸騰而產(chǎn)生氣泡506。由于可移動分隔膜505的移動區(qū)域中心位于生熱元件502中心的下游，因此，可移動分隔膜505在氣泡506的壓力作用下，變得更容易在生熱元件502下游側(cè)發(fā)生位移(圖31B)。
隨著氣泡506的進一步增長，在起泡壓力作用下，可移動分隔膜505進一步移入第一種液體流通道503。結(jié)果使氣泡下游部分的增長大于上游部分的增長，從而使可移動分隔膜在第一位置上發(fā)生很大的位移(圖31C)。
然后，由于上述的薄膜沸騰現(xiàn)象的特性，氣泡內(nèi)部壓力降低，使氣泡506收縮，從而產(chǎn)生一個負壓，隨著氣泡的收縮，已經(jīng)移到第二個位置的可移動分隔膜505，在這個負壓作用下又返回到圖31A所示的初始位置(第一個位置)(圖31D)。
當(dāng)氣泡506破滅時，可移動分隔膜505返回到初始位置(第一個位置)(圖31E)。一旦氣泡破滅，為了補償噴出的液體量，液體從上游，即從公共液體室流來，如VD1、VD2所示，并且也從排放口501流來，如VC所示。在這個時候，由于有液體從生熱元件502流向下游(流向排放口)，因此VD1、VD2的流量大，這就增大了液體的補充速度，減少了彎形的回縮量。
由于可移動分隔膜的開口部分531在厚度方向上是圓滑的，如圖31A至31E所示，因此減小了可移動分隔膜505在這部分上的應(yīng)力集中，從而減小了力量的衰減，提高了耐久性。
下面將描述上述液體排放設(shè)備的結(jié)構(gòu)和制造過程。
圖32A至32D用于說明圖31A至31E所示的液體排放設(shè)備中生熱元件502、第二種液體流通道504、以及可移動分隔膜位移調(diào)節(jié)元件531之間的位置關(guān)系。其中圖32A表示生熱元件502與第二種液體流通道504之間的位置關(guān)系，圖32B是可移動分隔膜位移調(diào)節(jié)元件531的俯視圖，圖32C表示生熱元件502、第二種液體流通道504、以及可移動分隔膜位移調(diào)節(jié)元件531之間的位置關(guān)系，圖32D表示可移動分隔膜505的位移區(qū)域。其中，每副圖中，排放口都位于圖中的左邊。
如圖32D所示，本實施例是這樣子的，可移動分隔膜505能朝下位移的區(qū)域叫做可移動分隔膜505的向下位移區(qū)域，可移動分隔膜505能朝上位移的區(qū)域叫做可移動分隔膜505的向上位移區(qū)域，可移動分隔膜505的向下位移區(qū)域就是被第二種液體流通道504的通道壁所包圍的區(qū)域，從而使得可移動分隔膜505的向上位移區(qū)域就是可移動分隔膜位移調(diào)節(jié)元件531的開口部分所在的區(qū)域，從而使得可移動分隔膜505的移動區(qū)域的中心位于生熱元件502的中心的下游。
如圖32B所示，可移動分隔膜位移調(diào)節(jié)元件531的開口部分531a的四個角是圓弧形的，從而可防止可移動分隔膜505被弄破，因此提高了耐用性。
為了達到與第五個實施例中相同的目的，第二種液體流通道504在生熱元件502的前面和后面都設(shè)置有收縮部分509，并在生熱元件502的排放口501側(cè)給出了一個很大的空間。
如上所述，由于本實施例的結(jié)構(gòu)是這樣子的，使得可移動分隔膜的移動區(qū)域的中心位于生熱元件中心的下游，于是在起泡壓力作用下發(fā)生位移可移動分隔膜在下游側(cè)增長，因此，抗熱性能弱的液體、高粘度的液體或其它液體能夠在高效率和高排放壓力下被排放。而且，通過第一種液體流通道內(nèi)液體的輸送作用，提高了排放量。(實施例14)圖33是沿流通道方向的剖面圖，表示了根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第十四個實施例。
在本實施例中，如圖33所示，用于容納起泡液的第二種液體流通道604設(shè)置在基底610上，這個基底610具有生熱元件602(在本實施例中采用形狀為40μm×105μm的熱阻元件)，用于提供熱能，以便能在起泡液中產(chǎn)生氣泡。用于容納排放液的第一種液體流通道603設(shè)置在第二種液體流通道604上面，并直接與排放口601相連。此外，由具有彈性的薄膜制成的可移動分隔膜605設(shè)置在第一種液體流通道603和第二種液體流通道604之間，并且可移動分隔膜605把第一種液體流通道603內(nèi)的排放液體與第二種液體流通道604內(nèi)的起泡液體分隔開。
當(dāng)生熱元件602產(chǎn)生熱能時，基于薄膜沸騰現(xiàn)象，在起泡液體中產(chǎn)生氣泡。這里，在第二種液體流通道604中，生熱元件602區(qū)域中心的下游的流動阻力R1大于其上游的流動阻力R2，因此，在起泡壓力作用下，生熱元件602區(qū)域中心下游的壓力分量優(yōu)先作用在可移動分隔膜605上，而上游壓力分力不僅作用在可移動分隔膜605上，而且作用在上游側(cè)。
因此，隨著氣泡繼續(xù)增大，可移動分隔膜605就向排放口601發(fā)生更大的位移。這就把因起泡區(qū)607內(nèi)產(chǎn)生氣泡所形成的壓力導(dǎo)向排放口601。
下面將詳細描述具有上述結(jié)構(gòu)的液體排放設(shè)備的排放操作。
圖34A至34D是用于說明圖33所示的液體排放設(shè)備的操作的視圖。
在圖34A中，能量例如電能，還沒有作用到生熱元件602上，因此在生熱元件602內(nèi)沒有產(chǎn)生熱能。
這里，當(dāng)電能或其它能量作用到生熱元件602上時，生熱元件602就產(chǎn)生熱能，并且充填在起泡區(qū)607內(nèi)的那部分起泡液被這種熱能加熱，因此，通過薄膜沸騰產(chǎn)生氣泡606。當(dāng)產(chǎn)生氣泡606時，隨著氣泡606的傳播，基于產(chǎn)生氣泡606所形成的壓力使可移動分隔膜605開始從第一個位置向第二個位置移動(圖34B)。
在這里，重要的一點是下游側(cè)的流動阻力大于上游側(cè)的流動阻力，從而在第二種液體流通道604內(nèi)使生熱元件602區(qū)域中心的下游側(cè)(排放口側(cè))的壓力分量優(yōu)先作用在可移動分隔膜605上，如上所述。
隨著氣泡606的進一步增大，由于受上述流動阻力的影響，下游壓力分量中的水平分量變得朝上。這使得大部分下游壓力分量優(yōu)先作用在可移動分隔膜605上，因而使可移動分隔膜605進一步向第一種液體流通道603內(nèi)移動。這樣，可移動分隔膜605就朝排放口601方向膨脹很多(圖34C)。
根據(jù)上述氣泡606的增長，由于氣泡606朝下游增長，隨著可移動分隔膜605下游部分逐漸向第一種液體流通道603移動，可移動分隔膜605朝排放口膨脹更多，因此，產(chǎn)生氣泡606時形成的壓力被一致導(dǎo)向排放口601。這就提高了從排放口601排放液體的排放效率。在把起泡壓力導(dǎo)向排放口601的過程中，可移動分隔膜605很少阻擋壓力的傳送，因此根據(jù)傳播壓力的大小，壓力的傳播方向以及氣泡606的擴張方向能得到有效的控制。
然后，由于上述的薄膜沸騰的特性，氣泡內(nèi)部壓力減小，使得氣泡606收縮消失，此時，已經(jīng)被上移到第二位置的可移動分隔膜605在因氣泡606收縮而產(chǎn)生的負壓作用下，越過第一個位置向第二種液體流通道604內(nèi)移動，然后回到圖34A所示的初始位置(第一個位置)(圖34D)。一旦氣泡破滅，為了補償被排出的液體，液體從上游，即從公共液體室流來，如VD1、VD2所示，以及從排放口601流來補償，如VC所示。在第二種液體流通道604中，液體也是從上游流入該區(qū)域。
下面描述上述液體排放設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖35是用于說明圖33和圖34A至34D所示的液體排放設(shè)備的第二種液體流通道604的結(jié)構(gòu)。它是第二種液體流通道604的俯視圖，其中沒有可移動分隔膜605。排放口位于圖的下邊。
與實施例5中相同的目的，第二種液體流通道604在生熱元件602的前面和后面都設(shè)置有收縮部分609a、609b。因此形成這種室(起泡室)結(jié)構(gòu)，從而能防止起泡壓力通過第二種液體流通道604跑掉。這里，第二種液體流通道604的收縮部分609a、609b的形成，使得下游側(cè)(排放口側(cè))的開口部分比上游側(cè)(公共液體室側(cè))的開口部分窄。如上所述，通過使下游側(cè)的開口部分更窄一些，使得在第二種液體流通道604中，下游側(cè)的流動阻力大一點，上游側(cè)的流動阻力小一點。這使得起泡壓力的下游分量有效地優(yōu)先地作用于可移動分隔膜605上，從而使可移動分隔膜605向第一種液體流通道603內(nèi)移動，于是第一種液體流通道603內(nèi)的液體就能在高效率、高排放力下被排放。第二種液體流通道604的起泡室的下游收縮部分609a是一條用于分離殘留在起泡室內(nèi)的氣泡的通道。
第二種液體流通道604的形狀并不局限于上述形狀，它可以是任何形狀，只要能有效地把起泡壓力傳送給可移動分隔膜605即可。
如上所述，由于在本實施例的結(jié)構(gòu)中，在第二種液體流通道內(nèi)，生熱元件區(qū)域中心的下游的流動阻力大于其上游的流動阻力，在起泡壓力作用下產(chǎn)生位移可移動分隔膜朝下游增長，因此，抗熱性能弱的液體、高粘度液體或其它液體能在高效率、高排放壓力下被排放。(實施例15)圖36是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第十五個實施例，圖中表示產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)。
在本實施例中，如圖36所示，用于容納起泡液體的第二種液體流通道704在基底710上面，這個基底710具有生熱元件702(在本實施例中采用形狀為40μm×105μm的熱阻元件)，用于提供熱能，以便在起泡液體中產(chǎn)生氣泡。用于容納排放液體的第一種液體流通道703設(shè)置在第二種液體流通道704的上面，并直接與排放口701相連。此外，由具有彈性的薄膜制成的可移動分隔膜705設(shè)置在第一種液體流通道703和第二種液體流通道704之間，可移動分隔膜705把第一種液體流通道703內(nèi)的排放液體與第二種液體流通道704內(nèi)的起泡液體分隔開。
本實施例最明顯的特征是形成第一種液體流通道703的頂板709的高度，即生熱元件702的凸起區(qū)域內(nèi)第一種液體流通道703的高度，在下游側(cè)高于上游側(cè)，下游側(cè)就是排放口701的地方，上游側(cè)是指公共液體室(圖中未示出)存在的地方。
在具有上述結(jié)構(gòu)的液體排放設(shè)備中，當(dāng)生熱元件702產(chǎn)生熱能時，基于薄膜沸騰現(xiàn)象，在起泡液體中產(chǎn)生氣泡706。這里，隨著氣泡706的產(chǎn)生，可移動分隔膜705向第一種液體流通道703內(nèi)移動，但是，由于第一種液體流通道的高度在下游側(cè)高于上游側(cè)，因此，可移動分隔膜705向第一種液體流通道703內(nèi)的位移在下游側(cè)大于上游側(cè)。這就把因起泡區(qū)內(nèi)產(chǎn)生氣泡706而形成的壓力導(dǎo)向排放口701。
下面將詳細描述具有上述結(jié)構(gòu)的液體排放設(shè)備的排放操作。
圖37A至37D是用于說明圖36所示的液體排放設(shè)備的操作過程的視圖。
在圖37A中，能量例如電能還沒有作用到生熱元件702上。因此，在生熱元件702內(nèi)還沒有產(chǎn)生熱能?？梢苿臃指裟?05處于第一個位置，幾乎與基底710平行。
這里，當(dāng)電能或其它能量作用于生熱元件702上時，生熱元件702就產(chǎn)生熱能，并且利用這種熱能來加熱充填在起泡區(qū)707內(nèi)的那部分起泡液，于是通過薄膜沸騰而產(chǎn)生氣泡706。這完全使面對起泡區(qū)707的那部分可移動分隔膜705向第一種液體流通道703內(nèi)移動(圖37B)。
隨著氣泡706的進一步增大，在起泡壓力的作用下，可移動分隔膜705進一步向第一種液體流通道703內(nèi)移動，直到第二個位置，由于第一種液體流通道703的高度在下游側(cè)高于上游側(cè)，因此可移動分隔膜705向第一種液體流通道703內(nèi)的位移在下游側(cè)大于上游側(cè)(圖37C)。從而能進一步提高排放效率。
然后，由于上述的薄膜沸騰現(xiàn)象的特性，氣泡內(nèi)部壓力減小，使得氣泡706收縮消失，此時，在由于氣泡706的收縮而產(chǎn)生的負壓作用下，已經(jīng)被移動到第二個位置的可移動分隔膜705逐漸返回到圖37A所示的初始位置(第一個位置)(圖37D)。一旦氣泡破滅，為了補償被噴出的液體量，液體從上游，即從公共液體室側(cè)和排放口701側(cè)流入這個區(qū)域。
這能防止當(dāng)可移動分隔膜705返回第二種液體流通道704時，由于因向第一種液體流通道703內(nèi)位移時使液體量減小進而使彎形收縮。因此，減小了液體補充時間。(實施例16)圖38是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第十六個實施例，圖中表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)。
如圖38所示，本實施例的頂板719的形狀，即第一種液體流通道713的形狀與圖36中的不同，而其它結(jié)構(gòu)則相同。
在本實施例中，位于生熱元件702上部空間的上游部分的頂板719高度小于其它部分的高度。
這里，隨著氣泡716的產(chǎn)生，可移動分隔膜705向第一種液體流通道713內(nèi)移動，但是，由于位于生熱元件702上部區(qū)域的上游部分的第一種液體流通道713的高度小于這條通道其它部分的高度，因此，可移動分隔膜705向第一種液體流通道713內(nèi)的位移在下游側(cè)大于上游側(cè)。這就把由于起泡區(qū)內(nèi)產(chǎn)生氣泡716而形成的壓力導(dǎo)向排放口701。由于第一種液體流通道713內(nèi)的流動阻力在上游大于下游，因此，提高了排放效率，而且從第一種液體流通道上游的供給特性良好，從而進一步改善了液體補充特性。(實施例17)圖39是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第十七個實施例，圖中表示產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)。
如圖39所示，本實施例與圖38所示的實施例不同之處在于在本實施例中，當(dāng)產(chǎn)生氣泡時，可移動分隔膜725就與頂板719的高度小的部分接觸。其它結(jié)構(gòu)則相同。
這里，隨著氣泡736的產(chǎn)生，可移動分隔膜725朝第一種液體流通道723內(nèi)移動，但是，由于第一種液體流通道723的位于生熱元件702上部區(qū)域的上游部分的高度小于其它部分，因此，可移動分隔膜725向第一種液體流通道723內(nèi)的位移在下游側(cè)大于上游側(cè)。然后，隨著氣泡736的進一步增大，移入第一種液體流通道723的可移動分隔膜725就與第一種液體流通道723頂板719的高度小的部分接觸，由于頂板719的壓迫，使可移動分隔膜725發(fā)生變形。這使得可移動分隔膜725的下游部分進一步向第一種液體流通道723內(nèi)移動很多，從而把由于起泡區(qū)內(nèi)產(chǎn)生氣泡736而形成的壓力導(dǎo)向排放口701。由于頂板719的部分與可移動分隔膜725的部分相接觸，因此，在接觸部分兩邊，第一種液體流通道723被分成兩部分，這防止了兩邊的相互干擾，并可防止起泡壓力跑向上游，于是便提高了排放效率。(實施例18)圖40A和40B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第十八個實施例，其中圖40A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖40B表示產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)。
如圖40A和40B所示，本實施例與圖38所示的實施例相比，不同之處僅在于可移動分隔膜715，而其它結(jié)構(gòu)相同。
如圖40A和40B所示，本實施例中的可移動分隔膜715在生熱區(qū)域707的上游和下游具有松弛部分715a、715b，這個起泡區(qū)域707用于在生熱元件702上面產(chǎn)生氣泡，因此，形成具有彈簧性能的結(jié)構(gòu)。
這里，隨著氣泡726的產(chǎn)生，可移動分隔膜715向第一種液體流通道713內(nèi)移動，但是，由于第一種液體流通道713在生熱元件702上部區(qū)域的上游部分的高度低于其它部分，因此，可移動分隔膜715向第一種液體流通道713內(nèi)的位移在下游側(cè)大于上游側(cè)。這就把由于起泡區(qū)707內(nèi)產(chǎn)生氣泡726而形成的壓力導(dǎo)向排放口701。由于第一種液體流通道713內(nèi)的流動阻力在上游側(cè)高于下游側(cè)，因此改善了液體補充特性。由于本實施例所采用的結(jié)構(gòu)中，可移動分隔膜715在起泡區(qū)域707的上游和下游具有松弛部分715a、715b，因此，可移動分隔膜715具有彈簧性能，使得可移動分隔膜715更容易在起泡壓力下進行移動，從而提高了排放效率。(實施例19)圖41是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第十九個實施例，圖中表示的是產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)。
如圖41所示，在本實施例中，用于容納起泡液的第二種液體流通道704在基底710上面，這個基底710具有生熱元件702(在本實施例中采用形狀為40μm×105μm的熱阻元件)，用于提供熱能，以便能在起泡液中產(chǎn)生氣泡。用于容納排放液體的第一種液體流通道733設(shè)置在第二種液體流通道704的上面，并直接與排放口701相連。此外，由具有彈性的薄膜制成的可移動分隔膜735設(shè)置在第一種液體流通道733和第二種液體流通道704之間，可移動分隔膜735把第一種液體流通道733中的排放液體與第二種液體流通道704中的起泡液體分隔開。在第一種液體流通道733中，移動元件751幾乎與可移動分隔膜735平行，并且距可移動分隔膜735一個預(yù)先確定的距離。其中這個移動元件751在生熱元件702上部區(qū)域有一個自由端，在其上游有一個支撐端。移動元件751和可移動分隔膜735之間的距離設(shè)定為這樣的一種分隔，使得當(dāng)氣泡產(chǎn)生時形成一個壓力，在這個壓力下可移動分隔膜735向第一種液體流通道733內(nèi)移動，此時移動元件751的自由端能被可移動分隔膜735向上推起。
這里，隨著氣泡746的產(chǎn)生，可移動分隔膜735向第一種液體流通道733內(nèi)移動。隨著可移動分隔膜735向第一種液體流通道733內(nèi)移動，可移動分隔膜的上游部分就向移動元件751移近，一旦靠近或接觸這個移動元件751，移動元件751就會限制已發(fā)生位移的可移動分隔膜735的上游部分的移動，從而使可移動分隔膜735向第一種液體流通道內(nèi)的位移在下游側(cè)大于上游側(cè)。這就把由起泡區(qū)內(nèi)產(chǎn)生氣泡746所形成的壓力導(dǎo)向排放口701。
由于本實施例中，移動元件751的作用能阻止可移動分隔膜735的過多位移，在沒有產(chǎn)生氣泡時，移動元件751和可移動分隔膜735之間相距一個預(yù)先設(shè)定的距離，在可移動分隔膜735位移的初始階段是沒有阻力的，從而使得反應(yīng)更快。
上述第十五到第十九實施例注意到了可移動分隔膜的移動區(qū)域上部以及第一種液體流通道中的流體阻力情況。(實施例20)圖42A和42B是沿流通道方向的剖面簡圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放方法和液體排放設(shè)備的第二十個實施例。其中，圖42A表示沒有排放時的狀態(tài)，圖42B表示排放時的狀態(tài)。
如圖42A和42B所示，在本實施例中，用于容納起泡液體的第二種液體流通道804設(shè)置在基底810上面，這個基底810具有生熱元件802(在本實施例中是采用形狀為40μm×105μm的熱阻元件)，用于提供熱能，以便在起泡液中產(chǎn)生氣泡。用于容納排放液體的第一種液體流通道803設(shè)置在第二種液體流通道804的上面，并直接與排放口801相連。由具有彈性的薄膜制成的可移動分隔膜805設(shè)置在第一種液體流通道803與第二種液體流通道804之間，并把第一種液體流通道803內(nèi)的排放液體與第二種液體流通道804內(nèi)的起泡液體分隔開。
這里，可移動分隔膜805做成這樣子的，它在生熱元件802中心的下游側(cè)的厚度小于其上游側(cè)的厚度，這個上游側(cè)位于生熱元件802的表面上面的凸起區(qū)域內(nèi)，因此，在產(chǎn)生氣泡時，可移動分隔膜805朝排放口801的變形更大一些。
可移動分隔膜805的形狀也并不局限于圖42A和42B所示的形狀，它可以是任何形狀，只要它能把起泡壓力有效地導(dǎo)向排放口即可。
起泡區(qū)域807被限制在生熱元件802與可移動分隔膜805之間。
當(dāng)生熱元件802產(chǎn)生熱能時，基于薄膜沸騰現(xiàn)象，在起泡液體內(nèi)產(chǎn)生氣泡。起泡時所形成的壓力優(yōu)先作用于可移動分隔膜805上，使得可移動分隔膜805更多地朝排放口801移動，如圖42B所示。這就把由在起泡區(qū)807內(nèi)產(chǎn)生氣泡所引起的壓力導(dǎo)向排放口801。
如上所述，由于本實施例的結(jié)構(gòu)中，在生熱元件表面之上的凸起區(qū)內(nèi)，生熱元件中心的下游側(cè)的可移動分隔膜厚度小于其上游側(cè)的厚度，因此，起泡壓力能確實地作用于在起泡壓力作用下產(chǎn)生位移的可移動分隔膜的薄的部分，從而使可移動分隔膜朝排放口膨脹，于是，液體就能在很高的排放效率和很高的排放壓力下被排放。(實施例21)圖43A和43B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第二十一個實施例。其中，圖43A是側(cè)面剖面圖，圖43B是縱向剖面圖。圖中，排放口位于圖的左側(cè)。
在本實施例中，可移動分隔膜815的厚度從上游到排放口所在的下游逐漸減小?？梢苿臃指裟?15是由氨基甲酸乙酯樹脂做成的。
下面將詳細描述本實施例中可移動分隔膜815的制造方法。
首先，在鏡面硅片上涂上脫模劑(release agent)，然后，用液態(tài)氨基甲酸乙酯樹脂旋轉(zhuǎn)涂敷，形成約3μm厚的薄膜，然后，將溶劑蒸發(fā)掉，使膜變得更薄。
然后，把薄膜從鏡面硅片上剝下來，它的后端(上游端)被固定在內(nèi)部具有上述第二種液體流通道的基底上。然后，把薄膜拉向排放口，使薄膜尖端部分的厚度為1μm，并把薄膜粘接在基底上，于是在基底上就形成了可移動分隔膜。
通過這種方法來制造可移動分隔膜815，可移動分隔膜815就會隨著氣泡的增大，很自然地朝排放口變形，因此能利用這種排放力來有效地排放液體。由于本實施例中的可移動分隔膜815能很好地對氣泡的增大作出反應(yīng)，因此，它也能運用于高速排放。由于在粘接可移動分隔膜815的過程中，不要求很高的位置精度，因此，這種排放設(shè)備的制造就變得更容易。
下面將詳細描述本實施例中的可移動分隔膜的另一種制造方法。
首先，在鏡面硅片上涂上脫模劑，然后，把鏡面硅片浸入液態(tài)氨基甲酸乙酯樹脂中，并且慢慢地將它提出來。通過逐漸減慢鏡面硅片上提的速度，可以使薄膜的厚度逐漸增加。然后，將溶劑蒸發(fā)掉，使薄膜變得更薄。
然后，把薄膜從鏡面硅片上剝下來，把薄膜安置在內(nèi)部具有上述第二種液體流通道的基底上，并把薄膜粘接到基底上，于是就在基底上形成了可移動分隔膜。
通過這種方法制造可移動分隔膜815，可移動分隔膜815就能很自然地隨著氣泡的增大而朝排放口變形，因此，能夠利用這種排放力來有效地排放液體。由于本實施例中的可移動分隔膜815能很好地對氣泡的增大作出反應(yīng)，因此，它也能用于高速排放。(實施例22)圖44A和44B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第二十二個實施例，其中圖44A是一個側(cè)面剖面圖，圖44B是一個縱向剖面圖。圖中，排放口位于圖的左邊。
如圖44A和44B所示，相對于位于排放口所在處的下游側(cè)上的預(yù)先確定的邊界而言，本實施例中的可移動分隔膜825在生熱元件802中心的下游側(cè)的厚度小于其上游側(cè)的厚度，可移動分隔膜825是用聚酰亞胺樹脂做成的。
下面將詳細描述本實施例中的可移動分隔膜的制造方法。
圖45A至45E是用于說明圖44A和44B所示的可移動分隔膜825的制造方法的圖。
首先，在如圖45A所示的鏡面硅片871上涂一層脫模劑，然后，旋轉(zhuǎn)涂敷液態(tài)聚酰亞胺樹脂，形成的2μm厚的薄膜(圖45B)。
然后，通過紫外照射，使薄膜硬化，并在薄膜上面壓一個10μm厚的保護層873(圖45C)。
然后，進一步旋轉(zhuǎn)涂敷，形成2μm厚的聚酰亞胺樹脂薄膜874(圖45D)。
然后，通過紫外照射，使薄膜874硬化，把形成的薄膜872、874從鏡面硅片871上剝下來，然后把它們安置到內(nèi)部具有上述第二種液體流通道的基底上，并把薄膜粘接到基底上，于是就在基底上形成了可移動分隔膜(圖45E)。
薄膜872、874可以分別用不同的材料制做。可以用另一種制造方法，使薄膜872與薄膜974分開單獨制造，然后在裝配階段把它們相互粘接起來，從而獲得本實施例中的形式。
用這種方法制造可移動分隔膜825，使得可移動分隔膜825很自然地隨著氣泡的產(chǎn)生而朝排放口方向變形，因此，能利用這種排放力來有效地排放液體。由于本實施例中的可移動分隔膜825能很好地對氣泡的增大作出反應(yīng)，因此，它也能用于高速排放。(實施例23)圖46A和46B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第二十三個實施例，其中圖46A是側(cè)面剖面圖，圖46B是縱向剖面圖。圖中，排放口位于圖的左邊。
如圖46A和46B所示，相對位于排放口所在處的下游側(cè)預(yù)先確定的邊界而言，本實施例中的可移動分隔膜845在生熱元件802中心的下游側(cè)的厚度小于上游側(cè)的厚度，并且相對于生熱元件802下游邊緣的更下游的、位于預(yù)先確定位置上的邊界而言，可移動分隔膜845在下游側(cè)的厚度又大于上游側(cè)的厚度?？梢苿臃指裟?45由聚酰亞胺樹脂制成。
下面將詳細描述本實施例中的可移動分隔膜的制造過程。
圖47A至47E用于說明圖46A和46B所示的可移動分隔膜的制造過程。
首先，在鏡面硅片871上涂上脫模劑，如圖47A所示，然后用液態(tài)聚酰亞胺樹脂旋轉(zhuǎn)涂敷，形成厚約3μm的薄膜，并用紫外線照射使薄膜硬化(圖47B)。
然后，在如上所述的厚約為3μm的薄膜875上不蝕刻的部分設(shè)置模型保護層876，這個保護層是OFPR800(能從東京奧卡薩得到(TokyoOhka Sha))。
保護層876厚度為6μm，并在100℃下預(yù)先燒硬。然后用能從佳能公司(CANON INC.)獲得的PLA600來照射，照射劑量為450mJ。然后用沖洗液MND-3(能從東京奧卡薩(Tokyo Ohka Sha)獲得)進行沖洗，然后在120℃下進行烘燒(圖47C)。
然后把聚酰亞胺薄膜875只蝕刻掉2μm。蝕刻是用能從佳能公司(CANON INC.)獲得的MAS-800來進行，并且蝕刻是在基底溫度為50℃、微波功率為500W、氧流量為200sccm以及壓強為100Pa的條件下進行的(圖47D)。
然后，為了除去保護層876，把鏡面硅片浸入去除劑1112-A(能從Shipley Far East Ltd.獲得)，并且施加超聲波，從而除去保護層876。
然后，把聚酰亞胺樹脂薄膜875從鏡面硅片871上剝下來，把它安置在內(nèi)部具有上述的第二種液體流通道的基底上，并與基底粘接，于是便在基底上形成了可移動分隔膜(圖47E)。
用這種方法來制造可移動分隔膜835，可移動分隔膜835就能自然地隨著氣泡的增大而朝排放口變形，因此可利用這種排放力來有效地進行排放液體。由于本實施例中的可移動分隔膜835能很好地對氣泡的增大作出反應(yīng)，因此，它也能用于快速排放。
圖48A和48B是表示圖46A和46B以及47A至47E所示的可移動分隔膜的一種類似形式，其中圖48A是側(cè)面剖面圖，圖48B是縱向剖面圖。圖中，排放口位于圖的左邊。
如圖48A和48B所示，薄膜厚度較薄的部分可以形成每條液體流通道，其形式與圖46A和46B以及47A至47E中所示的可移動分隔膜的形式類似。這種構(gòu)造使得氣泡產(chǎn)生的壓力有效地朝向排放口集中。(實施例24)圖49A和49B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第二十四個實施例，其中，圖49A是一個側(cè)面剖面圖，圖49B是一個縱向剖面圖。圖中，排放口位于圖的左邊。
如圖49A和49B所示，本實施例中的可移動分隔膜855的形狀是這樣的，它相對于生熱元件802中心上游側(cè)預(yù)定位置處的邊界而言，下游的厚度小于上游的厚度，并且相對于生熱元件802下游邊緣處的邊界而言，可移動分隔膜855在下游側(cè)的厚度大于上游側(cè)的厚度?？梢苿臃指裟?55是由聚酰亞胺樹脂制造的，其制造方法與第二十二個實施例中的一樣。
用這種方法來制造可移動分隔膜855，使得可移動分隔膜855能自然地隨著氣泡的增大而朝排放口變形，因此能利用這種排放力有效地排放液體。由于本實施例中的可移動分隔膜855能很好地對氣泡的增大作出反應(yīng)，因此它能用于高速排放。
薄膜厚度薄的部分可以形成與本實施例中相同形式的每條流通道。這種構(gòu)造使得起泡壓力有效地集中到排放口。(實施例25)圖50A和50B是沿流通道方向的剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明的液體排放設(shè)備的第二十五個實施例，其中圖50A是一個側(cè)面剖面圖，圖50B是一個縱向剖面圖。圖中，排放口位于圖的左邊。
如圖50A和50B所示，本實施例中的可移動分隔膜865有一部分的厚度是從生熱元件802的中心朝下游逐漸減小的?？梢苿臃指裟?65是由聚酰亞胺樹脂制成的。
下面將詳細描述本實施例中的可移動分隔膜865的制造工程。
圖51A至51D是用于說明圖50A和50B所示的可移動分隔膜865的制造過程的視圖。
首先，用4平方微米的桿狀氧化硅878掩蓋住硅基底877上的一部分，這一部分將被制作成一個鑄模。然后在上面進行各向不均勻地蝕刻(圖51B)。
然后，在硅基底877上涂一層脫模劑，然后涂敷液態(tài)的聚酰亞胺樹脂，形成厚約3μm的薄膜879，薄膜879經(jīng)過紫外照射，使其硬化(圖51C)。
然后，把薄膜879從硅基底877上剝離下來，并把它安置在內(nèi)部具有上述第二種液體流通道的基底上，并與基底粘接，從而在基底上形成可移動分隔膜(圖51D)。
用這種方法制造可移動分隔膜865，可移動分隔膜865就能很自然地隨著氣泡的增大而朝排放口變形，因此，能夠利用這種排放力來有效地排放液體。由于本實施例中的可移動分隔膜865能很好地對氣泡的增大作出反應(yīng)，因此，它也能用于液體的高速排放。
此外，薄膜厚度薄的部分可以被制成與本實施例中類似形式的每條液體流通道。這種構(gòu)造使氣泡壓力有效地朝排放口集中。
上述所有的實施例的液體排放方法中，液體的排放方向都是平行于第一種液體流通道內(nèi)的液體流動方向，但是，本發(fā)明并不局限于上述的排放方法，它可以適用于液體的排方向垂直于第一種液體流通道內(nèi)的液體流動方向的排放方法，只要排放口位于起泡區(qū)域的下游即可。
圖52A和52B是沿流通道方向的剖面圖，表示本發(fā)明應(yīng)用于某一結(jié)構(gòu)的例子，在這種結(jié)構(gòu)中，排放口位于起泡區(qū)域的下游，使得液體的排放方向垂直于第一種液體流通道內(nèi)的液體流動方向。其中圖52A表示沒有產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)，圖52B表示產(chǎn)生氣泡時的狀態(tài)。
如圖52A和圖52B所示，如果排放口設(shè)置在起泡區(qū)域907的下游，那么在上述的每個實施例的結(jié)構(gòu)中，把排放口901設(shè)置成垂直于第一種液體流通道內(nèi)的液體流動方向，也能達到相同的效果。
在本發(fā)明中，由于相對于液體流動方向而言，可移動分隔膜的下游部分朝排放口的位移大于上游部分的位移，因此，第一種液體流通道內(nèi)的液體能隨著氣泡的產(chǎn)生而有效地從排放口排出。
權(quán)利要求
1.一種液體排放方法，通過一個用于排放液體的排放口來排放液體，在排放過程中，利用氣泡，相對于所說的第一種液體流通道內(nèi)的液體流動而言，使可移動薄膜在所說的排放口的上游側(cè)發(fā)生位移，這個可移動分隔膜一直把第一種液體流通道與第二種液體流通道大體分開，所說的第一種液體流通道與所說的用于排放液體的排放口相連，第二種液體流通道包括起泡區(qū)，起泡區(qū)用于在所說的液體中產(chǎn)生氣泡，其特征在于所說的液體排放方法包括這樣一個步驟，它使得相對于液體流動方向而言的，可移動分隔膜的下游部分朝所說的排放口的位移相對大于可移動分隔膜上游部分的位移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體排放方法，其特征在于所說的步驟是在所說氣泡增大過程的中途之后執(zhí)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體排放方法，其特征在于所說的步驟大致上是在所說氣泡增大過程的初始階段之后連續(xù)進行的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體排放方法，其特征在于所說的步驟包括一段持續(xù)時間，在這段持續(xù)時間內(nèi)，所說的可移動分隔膜的移動區(qū)域從初始狀態(tài)逐漸擴張，至少到下游側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一個權(quán)利要求所述的液體排放方法，其特征在于所說的步驟是通過用于調(diào)整可移動分隔膜移動方向的方向調(diào)節(jié)裝置來實現(xiàn)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體排放方法，其特征在于所說的步驟是通過預(yù)先限定可移動分隔膜的形狀來實現(xiàn)的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體排放方法，其特征在于所說的步驟是通過利用所說的可移動分隔膜的松弛部分來實現(xiàn)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體排放方法，其特征在于所說的步驟是通過調(diào)整所說第二種液體流通道內(nèi)所說的氣泡的增大來實現(xiàn)的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體排放方法，其特征在于所說的步驟是這樣一個步驟，相對于所說的可移動分隔膜的移動區(qū)域中心部分而言，它使可移動分隔膜下游部分的位移相對大于上游部分的位移。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體排放方法，其特征在于所說步驟中的所說可移動分隔膜有一個鼻子形狀，它從所說的第二種液體流通道朝向所說的第一種液體流通道。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液體排放方法，其特征在于通過所說步驟中的可移動分隔膜的移動，使得原先位于可移動分隔膜一個預(yù)定點上游側(cè)的一個點變成位于所說預(yù)定點的下游側(cè)了。
12.一種液體排放設(shè)備，至少包括第一種液體流通道，它與用于排放液體的排放口相連、第二種液體流通道，它包括用于在所說液體中產(chǎn)生氣泡的起泡區(qū)域，以及可移動分隔膜，用于始終把第一種液體流通道與第二種液體流通道大體分隔開，其特征在于所說的排放設(shè)備包括方向調(diào)節(jié)裝置，用于使位于所說排放口上游側(cè)的可移動分隔膜發(fā)生位移，所說的上游是相對于第一種液體流通道內(nèi)的液體流動而言的，并且使所說可移動分隔膜的下游部分向所說排放口的位移相對大于所說可移動分隔膜的上游部分的位移，所說的上游、下游是相對所說液體的流動方向而言的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所說的液體排放設(shè)備，其特征在于所說的方向調(diào)節(jié)裝置就是所說可移動分隔膜自身，并且其中所說的可移動分隔膜具有彈性。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的可移動分隔膜至少在所說起泡區(qū)域下游側(cè)有一個松弛部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的方向調(diào)節(jié)裝置就是所說的可移動分隔膜，并且其中所說的可移動分隔膜在面對起泡區(qū)域部分有一個沒有彈性的板部分(plate portion)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的可移動分隔膜在面對起泡區(qū)域部分有一個沒有彈性的板部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的方向調(diào)節(jié)裝置是一個與所說可移動分隔膜鄰接的移動元件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的移動元件有一個自由端和一個支撐端，所說自由端位于面對所說起泡區(qū)域的上游邊緣的下游側(cè)，所說支撐端位于所說自由端的上游側(cè)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的移動元件設(shè)置在所說的可移動分隔膜的所說第一種液體流通道側(cè)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的移動元件設(shè)置在所說的可移動分隔膜的所說第二種液體流通道側(cè)。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的移動元件包括在所說第一種液體流通道側(cè)彎曲的彎曲部分。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的彎曲部分設(shè)置在所說起泡區(qū)域的上游側(cè)。
23.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的方向調(diào)節(jié)裝置是所說的第二種液體流通道，并且其中所說氣泡的增大根據(jù)所說第二種液體流通道的形狀來調(diào)整。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的第二種液體流通道一直延伸到所說起泡區(qū)域的更遠下游。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中位于所說第二種液體流通道的下游端的流通道壁是這樣形成的，它使得第二種液體流道的長度朝所說第一種液體流通道方向增加。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中第二種液體流通道的寬度從上游到下游逐漸變寬。
27.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體排放設(shè)備，其特征在于所說的液體排放設(shè)備具有一個生熱元件，用于產(chǎn)生熱量，以便產(chǎn)生氣泡，生熱元件位于所說起泡區(qū)中間的所說可移動分隔膜的對面，其中所說的方向調(diào)節(jié)裝置是一個可移動分隔膜位移調(diào)節(jié)元件，該元件位于所說可移動分隔膜的所說第一種液體流通道側(cè)，同時還具有一個開口部分，以便能容納所說起泡區(qū)域附近的所說生熱元件，所說的可移動分隔膜位移調(diào)節(jié)元件是用來限制所說可移動分隔膜的位移的。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的可移動分隔膜位移調(diào)節(jié)元件的開口部分的面積大于所說生熱元件的面積。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的可移動分隔膜位移調(diào)節(jié)元件開口部分的中心位于所說生熱元件中心的下游。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的可移動分隔膜位移調(diào)節(jié)元件開口部分的中心位于所說生熱元件中心的下游。
31.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液全排放設(shè)備，其特征在于所說的方向調(diào)節(jié)裝置就是所說的第二種液體流通道，根據(jù)所說的第二種液體流通道內(nèi)的流動阻力來調(diào)節(jié)所說氣泡的增大。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的第二種液體流通道在所說起泡區(qū)域中心的下游側(cè)的流動阻力大于上游側(cè)的流動阻力。
33.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的方向調(diào)節(jié)裝置就是所說的第一種液體流通道，根據(jù)第一種液體流通道的形狀來調(diào)節(jié)所說可移動分隔膜的位移。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中在所說的第一種液體流通道內(nèi)的所說可移動分隔膜移動區(qū)域上部的流動阻力在上游側(cè)大于下游側(cè)。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的第一種液體流通道的高度從上游到下游逐漸增加。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的第一種液體流通道在上游側(cè)至少一部分的高度小于下游側(cè)的高度。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的液體排放設(shè)備，其特征在于當(dāng)所說的可移動分隔膜位移入所說第一種液體流通道內(nèi)時，所說的第一種液體流通道形成這樣一種情況，所說的流通道的通道壁至少有一部分與可移動分隔膜相接觸。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的可移動分隔膜至少在所說的起泡區(qū)域上游側(cè)有一個松弛部分。
39.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的方向調(diào)節(jié)裝置是一個移動元件，所說的這個移動元件平行于所說的可移動分隔膜，并在移動元件和可移動分隔膜之間存在一個預(yù)先確定的間隙。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的移動元件有一個自由端和一個支撐端，所說的自由端位于面對起泡區(qū)域部分的上游邊緣的下游側(cè)，所說的支撐端位于所說自由端的上游。
41.根據(jù)權(quán)利要求39或40所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的移動元件位于所說的可移動分隔膜的第一種液體流通道側(cè)。
42.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的方向調(diào)節(jié)裝置就是可移動分隔膜自身，根據(jù)所說可移動分隔膜的厚度來調(diào)節(jié)所說可移動分隔膜的位移。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的可移動分隔膜的厚度從上游到下游逐漸減小。
44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的液體排放設(shè)備，其特征在于所說的可移動分隔膜的厚度在下游側(cè)小于上游側(cè)，其中上游側(cè)、下游側(cè)是相對于預(yù)定位置的上邊界而言的。
45.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的方向調(diào)節(jié)裝置是一個凸?fàn)畈糠郑@個凸?fàn)畈糠质敲鎸ζ鹋輩^(qū)域的可移動分隔膜上的一部分，因此在沒有產(chǎn)生氣泡時，這個凸?fàn)畈糠窒虻诙N液體流通道內(nèi)凸進，當(dāng)產(chǎn)生氣泡時，則向第一種液體流通道內(nèi)凸進。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的凸?fàn)畈糠值耐惯M高度在下游側(cè)大于上游側(cè)。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的液體排放設(shè)備，其特征在于隨著凸?fàn)畈糠值奈灰贫a(chǎn)生的最大體積大于所說起泡區(qū)內(nèi)所產(chǎn)生的氣泡的最大膨脹體積。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的液體排放設(shè)備，其特征在于隨著凸?fàn)畈糠值奈灰贫a(chǎn)生的最大體積小于所說起泡區(qū)內(nèi)所產(chǎn)生的氣泡的最大膨脹體積。
49.根據(jù)權(quán)利要求47或48所述的液體排放設(shè)備，其特征在于所說的液體排放設(shè)備具有一個移動元件，所說的移動元件包括一個自由端和一個支撐端，所說的自由端位于面對所說起泡區(qū)域部分的上游邊緣的下游側(cè)，所說的支撐端位于所說自由端的下游側(cè)，所說移動元件在所說可移動分隔膜的所說第一種液體流通道側(cè)與可移動分隔膜鄰接。
50.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體排放設(shè)備，其特征在于所說液體排放設(shè)備具有一個生熱元件，這個生熱元件位于所說起泡區(qū)域中的可移動分隔膜對面用于產(chǎn)生熱能，以便能產(chǎn)生氣泡。
51.根據(jù)權(quán)利要求31所述的液體排放設(shè)備，其特征在于所說的液體排放設(shè)備具有一個生熱元件，這個生熱元件位于所說起泡區(qū)域中的可移動分隔膜對面，用于產(chǎn)生熱能，以便能產(chǎn)生氣泡。
52.根據(jù)權(quán)利要求27所述的液體排放設(shè)備，其特征在于在所說的起泡區(qū)域內(nèi)所產(chǎn)生的氣泡的下游部分就是在所說生熱元件區(qū)域中心的下游側(cè)所產(chǎn)生的氣泡。
53.根據(jù)權(quán)利要求50至52中的任何一個權(quán)利要求所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的可移動分隔膜的自由端位于所說生熱元件區(qū)域中心的排放口的一側(cè)。
54.根據(jù)權(quán)利要求27所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的氣泡是利用所說生熱元件所產(chǎn)生的熱能在液體中通過產(chǎn)生薄膜沸騰現(xiàn)象而形成的氣泡。
55.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中向所說的第一種液體流通道提供的液體和向所說第二種液體流通道提供的液體是相互不同的液體。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的液體排放設(shè)備，其特征在于向所說的第二種液體流通道提供的液體，在低粘度性能、起泡性能、熱穩(wěn)定性中至少有一方面比向所說第一種液體流通道提供的液體更好。
57.根據(jù)權(quán)利要求18、39和40中任何一項權(quán)利要求所述的液體排放設(shè)備，其特征在于，對氣泡消失所作出的反應(yīng)是其中所說的可移動分隔膜和所說的移動元件一起移動。
58.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液體排放方法，其特征在于其中所說的方向調(diào)節(jié)裝置是一個與所說可移動分隔膜緊接著的移動元件。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的液體排放方法，其特征在于其中所說的可移動分隔膜和所說的移動元件對氣泡消失所作出的反應(yīng)是整體移動。
60.根據(jù)權(quán)利要求19所述的液體排放設(shè)備，其特征在于所說的可移動分隔膜和所說的移動元件對氣泡消失所作出的反應(yīng)是整體移動。
61.根據(jù)權(quán)利要求20所述的液體排放設(shè)備，其特征在于所說的可移動分隔膜和所說的移動元件對氣泡消失所作出的反應(yīng)是整體移動。
62.根據(jù)權(quán)利要求41所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的可移動分隔膜和所說的移動元件對氣泡消失所作出的反應(yīng)是整體移動。
63.根據(jù)權(quán)利要求49所述的液體排放設(shè)備，其特征在于其中所說的可移動分隔膜和所說的移動元件對氣泡消失所作出的反應(yīng)是被整體移動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液體排放方法,在排放時,利用氣泡使可移動分隔膜在排放口上游側(cè)移動,可移動分隔膜一直把第一種液體流通道和第二種液體流通道分隔開,第一種液體流通道與用于排放液體的排放口相連,第二種液體流通道包括一個用于在液體中產(chǎn)生氣泡的起泡區(qū)域,這種液體排放方法包括,通過可移動分隔膜下游部分朝排放口方向的位移相對于大于可移動分隔膜上游部分所發(fā)生的位移。
文檔編號B41J2/05GK1178164SQ97104688
公開日1998年4月8日 申請日期1997年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月7日
發(fā)明者野俊雄, 石永博之, 吉平文, 工藤清光, 淺川佳惠, 種谷陽一, 杉山裕之, 島津聰 申請人:佳能株式會社