專利名稱：噴液頭和噴液設(shè)備以及制造噴液頭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過加熱液體而產(chǎn)生氣泡以便噴射液體的噴液頭。更具體地說，本發(fā)明涉及一種具有因發(fā)泡而被移動(dòng)的活動(dòng)件的噴液頭。
在本說明書中，“記錄”不僅是指形成具有特殊意義的字母、圖形等圖像，而且也指形成無特殊意義的圖案的圖象。
已知一種稱為“氣泡噴墨式”的噴墨記錄方法，其中通過向油墨施加能量如加熱而引起導(dǎo)致體積瞬變(產(chǎn)生氣泡)的瞬態(tài)變化，從而利用由這種瞬變產(chǎn)生的力將油墨噴出噴口，結(jié)果油墨被噴向并沉積在記錄材料上而形成了圖象。如在美國專利第4,723,129號等中所公開的那樣，一種采用氣泡噴墨記錄法的記錄設(shè)備包括一個(gè)用于噴墨的噴口，一條與噴口流體連通的油墨液體流動(dòng)通道和一個(gè)作為能量發(fā)生裝置而設(shè)置在油墨液體流動(dòng)通道中的電熱轉(zhuǎn)換器。
這種記錄方法的優(yōu)點(diǎn)在于它可以高速、低噪音地記錄下高質(zhì)量的圖象，可以高密度地設(shè)置多個(gè)上述噴口，從而可以得到一種分辨率高的小型記錄設(shè)備并能夠輕松地生成彩色圖象。因此，氣泡噴墨法被廣泛地應(yīng)用于打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)或其它辦公設(shè)備中以及工業(yè)設(shè)備如紡織印刷機(jī)等機(jī)器中。
由于對氣泡噴墨法的需求日益增加，最近對此方法提出了各種要求。
例如，調(diào)整保護(hù)膜的厚度被認(rèn)為是使發(fā)熱元件滿足改善噴墨效率的要求的最佳途徑。這種方法在改善向液體傳遞所生成的熱的傳熱效率方面是有效的。
為了提供高質(zhì)量的圖象，已提出了一些工作條件，由此提高噴墨速度和/或使發(fā)泡更加穩(wěn)定，以便更好地進(jìn)行噴墨。作為另一個(gè)例子，從提高記錄速度的觀點(diǎn)出發(fā)，業(yè)已提出改進(jìn)液體流動(dòng)通道的形狀，借此提高向液體流動(dòng)通道中的充液(補(bǔ)液)速度。
日本專利申請公開昭-63-199972等公開了一種如圖6(a)、(b)所示的液體流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)。這篇文獻(xiàn)中所公開的液體流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)或噴射頭制造方法沒有對發(fā)泡時(shí)產(chǎn)生的逆波采取任何措施(所述逆波指遠(yuǎn)離噴射口的壓力波，具體而言，就是朝向液腔12的壓力波)。
圖6(a)、(b)公開了一種沿遠(yuǎn)離噴射口11的方向與由發(fā)熱元件2產(chǎn)生的氣泡產(chǎn)生區(qū)隔開的閥55。
在圖6(b)中，閥55由一塊板制成，它在初始位置上時(shí)就象是貼在液體流動(dòng)通道10的頂壁上，并且因發(fā)泡而下降到液體流動(dòng)通道10中。
日本專利申請公開No.昭-63-199972公開了一種噴射頭，其中對補(bǔ)充記錄液體作了改進(jìn)，從而提高了響應(yīng)頻率。
另一方面，在氣泡噴射記錄方法中，利用與墨液接觸的發(fā)熱元件進(jìn)行重復(fù)發(fā)熱。因此，由于墨液燒結(jié)沉積，在發(fā)熱元件的表面上沉積了一層燒垢。根據(jù)墨液材料的不同，沉垢量可能會(huì)很大。如果發(fā)生這種情況，噴墨就變得不穩(wěn)定了。此外，即使待噴射液體是一種受熱后容易降低品質(zhì)的液體或是一種不能充分發(fā)泡的液體，也要求以良好的工作狀態(tài)噴射液體而不能有性能的改變。
日本專利申請公開昭-61-69467號、昭-55-81172號以及美國專利4,480,259號公開了這樣的內(nèi)容不同的液體被用作利用熱產(chǎn)生氣泡的液體(即發(fā)泡液)，以及待噴射的液體(即噴射液)。在這些文獻(xiàn)中，作為噴射液的油墨與發(fā)泡液被一個(gè)硅橡膠的彈性膜或類似件完全分隔開，從而防止噴射液直接接觸到發(fā)熱元件，而由發(fā)泡液產(chǎn)生的氣泡所造成的壓力隨彈性膜的變形而傳給噴射液。通過這種結(jié)構(gòu)，可以防止發(fā)熱元件表面的材料沉垢，并增加了噴射液的選擇范圍。
然而，采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，噴射液和發(fā)泡液被完全分隔開；產(chǎn)生氣泡的壓力通過彈性膜的伸縮變形傳給噴射液。因此，絕大部分壓力被彈性膜吸收。此外，彈性膜的變形也不夠大。因此，盡管噴射液和發(fā)泡液之間的這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠提供某些效果，但也降低了噴射力和能量利用率。
因此需要進(jìn)一步對噴液頭進(jìn)行改進(jìn)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種噴液頭，其中通過一個(gè)活動(dòng)件的閥式機(jī)構(gòu)來消除逆波并且減少液體流動(dòng)通道對噴射液體施加的阻力，從而改善補(bǔ)液性能。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種噴液頭或類似裝置，其中消除了由逆波引起的與供液方向相反的慣性，與此同時(shí)，通過一個(gè)活動(dòng)件的閥的作用減少彎液面的回縮量，從而提高補(bǔ)液頻率并因此使打印速度等得到提高。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種噴液頭，其中在活動(dòng)件的閥式機(jī)構(gòu)因氣泡的產(chǎn)生而操作時(shí)，降低了由液體流動(dòng)通道帶來的阻力，從而改善了噴射效率。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種噴液頭，其中顯著減少了熱量在發(fā)熱元件上的液體中的積累，并且能夠減少發(fā)熱元件上的殘留氣泡，并同時(shí)使噴射效率和噴射壓力得以改善。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種噴液頭或類似裝置，其中減少了殘留在發(fā)熱元件上的沉垢，擴(kuò)大了可使用液體的范圍。另外，顯著提高了噴射效率和噴射力。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種噴液方法和一種噴液頭或類似裝置，其中待噴射液體的選擇范圍更廣。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種易于制造的這種噴液頭的制造方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種廉價(jià)的噴液頭及其制造方法，其中組成噴液頭的部件數(shù)目很少。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所提供的一噴液頭包括一個(gè)用于噴射液體的噴口；一個(gè)用于產(chǎn)生氣泡的氣泡產(chǎn)生區(qū)；一個(gè)與氣泡產(chǎn)生區(qū)對置的、而且可在第一位置和相對第一位置而言遠(yuǎn)離氣泡產(chǎn)生區(qū)的第二位置之間移動(dòng)的活動(dòng)件；其中借助于由發(fā)泡產(chǎn)生的壓力使該活動(dòng)件從第一位置移向第二位置，以便使氣泡在更靠近噴口的下游側(cè)比在上游側(cè)膨脹的更大；以及一個(gè)第一公共液體室，在沿與活動(dòng)件靜止時(shí)所在平面垂直的方向測量時(shí)，該第一公共液體室的高度大于第一液體流動(dòng)通道的高度，其中活動(dòng)件在第一公共液體室內(nèi)有一支點(diǎn)而在第一液體流動(dòng)通道內(nèi)有一自由端。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所提供的一噴液頭包括一個(gè)用于噴射液體的噴口；一條帶有一個(gè)通過加熱液體而在液體中產(chǎn)生氣泡的發(fā)熱元件和一條用于從其上游側(cè)向發(fā)熱元件供應(yīng)液體的供液通道的液體通道；一個(gè)與發(fā)熱元件對置的、而且具有一鄰近噴口的自由端的活動(dòng)件，在由發(fā)泡產(chǎn)生的壓力的基礎(chǔ)上，此活動(dòng)件使由發(fā)泡所產(chǎn)生的壓力指向噴口；以及一個(gè)第一公共液體室，沿與活動(dòng)件靜止時(shí)所在平面垂直的方向測量時(shí)，該第一公共液體室的高度大于第一液體流動(dòng)通道的高度，其中活動(dòng)件在第一公共液體室內(nèi)有一支點(diǎn)，而在第一液體流動(dòng)通道內(nèi)有一自由端。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所提供的一噴液頭包括一個(gè)用于噴射液體的噴口；一個(gè)通過加熱液體而在液體中產(chǎn)生氣泡的發(fā)熱元件；一個(gè)與發(fā)熱元件對置的、而且具有一個(gè)鄰近噴口的自由端、用于使由發(fā)泡所產(chǎn)生的壓力指向噴口的活動(dòng)件；一條用于沿鄰近發(fā)熱元件的活動(dòng)件的表面從發(fā)熱元件上游向發(fā)熱元件提供液體的供液通道；以及一個(gè)第一公共液體室，在沿與活動(dòng)件靜止時(shí)所在平面垂直的方向測量時(shí)，該第一公共液體室的高度大于第一液體流動(dòng)通道的高度，其中活動(dòng)件在第一公共液體室內(nèi)有一支點(diǎn)，而在第一液體流動(dòng)通道內(nèi)有一自由端。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所提供的一噴液頭包括一條與一噴口流體連通的第一液體流動(dòng)通道；一條具有一個(gè)通過加熱液體而在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡產(chǎn)生區(qū)的第二液體流動(dòng)通道；一個(gè)裝配在第一液體流動(dòng)通道和氣泡產(chǎn)生區(qū)之間并且在鄰近噴口處有一自由端的活動(dòng)件，用于在由于在發(fā)泡區(qū)內(nèi)發(fā)泡而產(chǎn)生的壓力的基礎(chǔ)上，通過該自由端移入第一液體流動(dòng)通道的運(yùn)動(dòng)而使由發(fā)泡所產(chǎn)生的壓力指向第一液體流動(dòng)通道的噴口；以及一個(gè)第一公共液體室，在沿與活動(dòng)件靜止時(shí)所在平面垂直的方向測量時(shí)，該第一公共液體室的高度大于第一液體流動(dòng)通道的高度，其中活動(dòng)件在第一公共液體室內(nèi)有一支點(diǎn)，而在第一液體流動(dòng)通道內(nèi)有一自由端。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了多個(gè)槽，用于構(gòu)成許多直接與各自的相關(guān)聯(lián)噴口流體連通的第一液體流動(dòng)通道；一個(gè)凹槽，用以構(gòu)成一第一公共液體室，以便向第一液體流動(dòng)通道供應(yīng)液體；其中構(gòu)成第一液體流動(dòng)通道的槽和構(gòu)成第一公共液體室的凹槽形成一個(gè)帶槽部件；一個(gè)帶有許多用于通過加熱液體而在液體中發(fā)泡的發(fā)熱元件的元件基板；一個(gè)設(shè)置在帶槽部件與元件基板之間而且相對于各發(fā)熱元件構(gòu)成第二液體流動(dòng)通道壁的一部分的隔壁和一個(gè)可借助于由發(fā)泡所產(chǎn)生的壓力移入第一液體流動(dòng)通道而且與發(fā)熱元件對置的活動(dòng)件；以及一個(gè)第一公共液體室，在沿與活動(dòng)件靜止時(shí)所在平面垂直的方向測量時(shí)，該第一公共液體室的高度大于第一液體流動(dòng)通道的高度，其中活動(dòng)件在第一公共液體室內(nèi)有一支點(diǎn)，而在第一液體流動(dòng)通道內(nèi)有一自由端。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，活動(dòng)件的支點(diǎn)位于第一公共液體室內(nèi)，因此可使噴液流動(dòng)通道的頂壁對活動(dòng)件的移動(dòng)的阻力降至最低。
由于第一液體流動(dòng)通道很短，因而液體流動(dòng)通道對噴射液體的阻力很小，由此可以噴射出原先難以噴射的高粘滯性記錄液體。
在改善補(bǔ)液性能方面可實(shí)現(xiàn)響應(yīng)性、氣泡的穩(wěn)定成長和連續(xù)噴射過程中液滴穩(wěn)定等方面的改善，因而可以高速記錄。因?yàn)榭梢岳卯a(chǎn)生氣泡和活動(dòng)件運(yùn)動(dòng)之間的協(xié)同作用使靠近噴口的液體有效地噴出，所以與傳統(tǒng)的氣泡噴射式噴液頭相比，可以提高噴射效率。例如，在本發(fā)明最理想的方式中，噴射效率是現(xiàn)有技術(shù)的兩倍。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，即使在使記錄頭長期處于低溫或低濕度的條件下后開始進(jìn)行打印操作，它仍可避免噴射故障。即使發(fā)生噴射故障，還可以通過一個(gè)包括預(yù)噴射和吸抽復(fù)原的小規(guī)模復(fù)原程序恢復(fù)正常操作。
本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)通過下面參照附圖對本發(fā)明推選實(shí)施例的描述而得到進(jìn)一步闡明。
在本說明書中，“上游”和“下游”是根據(jù)從液體供應(yīng)源經(jīng)氣泡產(chǎn)生區(qū)(活動(dòng)件)而流至噴口的液體整體流動(dòng)而限定的。
至于氣泡本身，“下游”定義為朝向直接用于噴射液滴的氣泡噴口側(cè)。更確切地說，相對于液體總體流向而言，它通常指氣泡中心的下游或者發(fā)熱元件區(qū)中心的下游。
在本說明書中，“基本密封”一般是指一種密封狀態(tài)，其密封程度應(yīng)使氣泡在氣泡長大時(shí)且在活動(dòng)件移動(dòng)前不會(huì)通過圍繞活動(dòng)件的間隙(縫隙)逸出。
在說明書中，“隔壁”是指用來分開直接與噴口流體連通的區(qū)域和氣泡產(chǎn)生區(qū)的壁(包括活動(dòng)件)。更具體地說，是指分開包括氣泡產(chǎn)生區(qū)的液體流動(dòng)通道和直接與噴口流體連通的液體流動(dòng)通道以防止兩液體流動(dòng)通道中的液體混合的壁。
在本說明書中，“梳”或“梳狀”是指這樣的結(jié)構(gòu)，其中活動(dòng)件的支點(diǎn)部分是共用的，而自由端部分是分開的。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例的噴液頭的一個(gè)實(shí)例的示意剖視圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的噴液頭的局部剖開的立體圖。
圖3是表示傳統(tǒng)噴液頭中氣泡壓力傳遞方式的示意圖。
圖4是表示本發(fā)明噴液頭中氣泡壓力傳遞方式的示意圖。
圖5表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的液流的示意圖。
圖6表示傳統(tǒng)噴液頭的液體流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)。
圖7是表示在按照本發(fā)明的噴液頭中，從液體流動(dòng)通道的頂部向活動(dòng)件施加的力的示意剖視圖。
圖8是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的噴液頭的示意剖視圖。
圖9是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的噴液頭的示意剖視圖。
圖10是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的噴液頭的示意剖視圖。
圖11是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的噴液頭的示意剖視圖。
圖12是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的噴液頭的示意剖視圖。
圖13示出了一個(gè)梳狀活動(dòng)件。
圖14示出了活動(dòng)件的動(dòng)作。
圖15示出了另一種結(jié)構(gòu)的活動(dòng)件。
圖16表示發(fā)熱元件的面積與噴墨量之間的關(guān)系。
圖17是本發(fā)明的噴液頭的縱向剖視圖。
圖18是表示驅(qū)動(dòng)脈沖的形狀的示意圖。
圖19是本發(fā)明噴的液頭的分解透視圖。
圖20是噴液設(shè)備的示意圖。
圖21是噴液設(shè)備的框圖。
圖22是按照本發(fā)明第二實(shí)施例的噴液頭的一組示意剖視圖。
圖23是圖22中噴液頭的局部斷開的透視圖。
圖24是按照本發(fā)明的實(shí)施例3的噴液頭的示意橫剖視圖，用來表示其操作情況。
圖25示出了按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的噴液頭的活動(dòng)件和第二液體流動(dòng)通道之間的位置關(guān)系。
圖26表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的噴液頭的活動(dòng)件的另一種結(jié)構(gòu)。
圖27表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的活動(dòng)件在制造過程中的狀態(tài)。
圖28是表示按照本發(fā)明實(shí)施例4的噴液頭的制造方法的透視圖。
圖29是表示按照實(shí)施例5的活動(dòng)件和帶槽部件的示意圖。
圖30是表示按照本發(fā)明實(shí)施例5的噴液頭的制造方法的示意圖。
圖31是實(shí)施例5的一種改型的示意圖。
圖32是實(shí)施例5的一種改型的示意圖。
圖33表示帶槽部件的基準(zhǔn)部分的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖34是表示按照本發(fā)明實(shí)施例5的噴液頭的制造方法的示意圖。
圖35表示按照本發(fā)明實(shí)施例7的噴液頭的制造方法的透視圖。
在所述氣泡產(chǎn)生區(qū)產(chǎn)生至少另一個(gè)氣泡以便從噴口噴出液體的第二個(gè)發(fā)泡步驟。
參照附圖，下面將描述本發(fā)明所采用的噴射原理。
圖1是按照本發(fā)明實(shí)施例的沿一液體流動(dòng)通道截取的噴液頭的示意剖視圖。圖2是噴液頭的局部剖開的透視圖。
該實(shí)施例的噴液頭包括一個(gè)作為噴射能發(fā)生元件而用于向液體提供熱能以便噴液的發(fā)熱元件2(在本實(shí)施例中包括第一發(fā)熱元件2A和第二發(fā)熱元件2B，它們作為一個(gè)整體時(shí)的尺寸是40μm×105μm)；一塊發(fā)熱元件2置于其上的元件基板1；以及一條對應(yīng)于發(fā)熱元件2在元件基板上方形成的液體流動(dòng)通道10。為了向分別與眾多噴口18流體連通的多條液體流動(dòng)通道10供應(yīng)液體，使液體流動(dòng)通道10與一個(gè)公共液體室13流體連通。
在液體流動(dòng)通道10中的發(fā)熱元件基板上方，在發(fā)熱元件2對面設(shè)有一由彈性材料(例如金屬)制成的呈懸臂梁形式的活動(dòng)件或板31。此活動(dòng)件的一端固定于基座(支承件)或類似物上，在元件基板或液體流動(dòng)通道10的壁上設(shè)有光敏樹脂材料的涂層。活動(dòng)件由上述結(jié)構(gòu)支承并形成一支點(diǎn)(支點(diǎn)部分)33。
如此設(shè)置活動(dòng)件31使此活動(dòng)件在相對于由噴射操作引起的液體從公共液體室13經(jīng)此活動(dòng)件向噴口18的整體流動(dòng)而言的上游側(cè)具有一支點(diǎn)33(作為固定端的支點(diǎn)部分)，并在支點(diǎn)33的下游側(cè)有一自由端(自由端部分)32?；顒?dòng)件31以約15μm的間距好象罩在發(fā)熱元件2上那樣設(shè)置在發(fā)熱元件2對面。在發(fā)熱元件和活動(dòng)件之間形成一氣泡產(chǎn)生區(qū)。發(fā)熱元件或活動(dòng)件的類型、結(jié)構(gòu)或位置并不局限于上述情況，它們是可以變化的，只要?dú)馀莸拈L大和壓力的傳遞可以受到控制就行了。為了便于理解下面將要講到的液體流動(dòng)，液體流動(dòng)通道10被活動(dòng)件31分成直接與噴口18連通的第一液體流動(dòng)通道14和包括氣泡產(chǎn)生區(qū)11及供液口12的第二液體流動(dòng)通道16。
通過使發(fā)熱元件2發(fā)熱，對位于活動(dòng)件31和發(fā)熱元件2之間的氣泡產(chǎn)生區(qū)11內(nèi)的液體進(jìn)行加熱，由此通過如美國專利4,723,129中公開的薄膜沸騰現(xiàn)象產(chǎn)生一個(gè)氣泡。如圖1(b)和1(c)或圖2所示，氣泡和由發(fā)泡產(chǎn)生的壓力主要作用在活動(dòng)件上，從而使活動(dòng)件31圍繞支點(diǎn)33運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)以向噴口側(cè)敞開。由于活動(dòng)件31的運(yùn)動(dòng)或其運(yùn)動(dòng)后的狀態(tài)，使由發(fā)泡產(chǎn)生的壓力的傳播和氣泡自身的長大指向噴口。
下面將描述一個(gè)本發(fā)明所采用的基本噴射原理。本發(fā)明的一個(gè)重要原理是，根據(jù)氣泡生成的壓力或氣泡自身，使與氣泡對置的活動(dòng)件從正常的第一位置移至位移后的第二位置，并且移動(dòng)的活動(dòng)件31或位移后的活動(dòng)件31使由發(fā)泡產(chǎn)生的壓力和/或氣泡自身的長大指向噴口18(下游)。
下面詳細(xì)描述不使用活動(dòng)件的傳統(tǒng)液體流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)(圖4)與本發(fā)明(圖5)的對比情況。在這里，將指向噴口的壓力傳遞方向標(biāo)為VA，而將朝向上游的壓力傳遞方向標(biāo)為VB。
在圖4所示的傳統(tǒng)噴液頭中，沒有任何可以有效調(diào)節(jié)由氣泡的產(chǎn)生而形成的壓力的傳遞方向的部件。因此，壓力的傳遞方向如V1-V8所示那樣垂直于氣泡的表面，并且在液體流動(dòng)通道中散射。在這些方向中，從那些來自更靠近噴口的大致為一半的氣泡的壓力傳遞方向(V1-V4)具有沿最有效噴液的VA方向的壓力分量。由于上述部分的方向有利于噴液效率、噴液壓力和噴液速度，因而它們是重要的。另外，分量V1最接近噴液方向VA，因而該分量最有效，而V4則具有在方向VA上的較小分量。
另一方面，在本發(fā)明的情況中，如圖5所示，活動(dòng)件31有效地將氣泡的壓力傳遞方向V1-V4指向下游(噴口側(cè))，否則它們將指向各個(gè)方向。因此，氣泡40的壓力傳遞是集中的，所以使氣泡40的壓力被直接和有效地用于噴液。氣泡自身的長大方向類似于壓力傳遞方向V1-V4也指向下游，氣泡在下游側(cè)比在上游側(cè)長得更大。因此，氣泡的長大方向本身也受活動(dòng)件的控制，來自氣泡的壓力傳遞方向由此受到控制，所以顯著提高了噴射效率、噴射力和噴射速度等。
返回來參考圖1，下面將描述在此實(shí)施例的噴液頭中的噴射操作。
圖1(a)表示在對發(fā)熱元件2施加能量(例如電能)之前尚無熱量產(chǎn)生時(shí)的狀態(tài)。值得注意的是要如此設(shè)置活動(dòng)件31，使其至少面對因發(fā)熱元件的發(fā)熱而將產(chǎn)生的氣泡的下游部分。換而言之，為了使氣泡的下游部分作用于活動(dòng)件上，液體流動(dòng)通道的結(jié)構(gòu)是這樣的，即活動(dòng)件31至少延伸到發(fā)熱元件區(qū)的中心3的下游位置處(通過發(fā)熱元件區(qū)的中心3而且垂直于液體流動(dòng)通道長度方向的直線的下游)。
圖1(b)表示這樣的狀態(tài)，其中向發(fā)熱元件2施加電能以使發(fā)熱元件2發(fā)熱，并且使由此產(chǎn)生的熱能對注入氣泡產(chǎn)生區(qū)11的一部分液體加熱，從而因薄膜沸騰而產(chǎn)生氣泡。
此時(shí)，活動(dòng)件31在由產(chǎn)生的氣泡40所產(chǎn)生的壓力作用下從第一位置移動(dòng)到第二位置，從而使壓力向噴口方向傳遞。應(yīng)當(dāng)注意如前面所述的那樣，活動(dòng)件31的自由端32位于下游側(cè)(即噴口側(cè))，支點(diǎn)33位于上游側(cè)(即公共液體室側(cè))，從而使至少活動(dòng)件的一部分面對氣泡的下游部分，也就是發(fā)熱元件的下游部分。
圖1(c)表示氣泡40在因產(chǎn)生氣泡40而產(chǎn)生的壓力下進(jìn)一步長大，活動(dòng)件31被進(jìn)一步推動(dòng)的狀態(tài)。產(chǎn)生的氣泡在下游側(cè)比上游側(cè)長得更大，并膨脹得大大超出活動(dòng)件的第一位置(圖中的虛線位置)。這樣，很顯然，隨著氣泡40的成長，活動(dòng)件31逐漸移動(dòng)，由此使氣泡40的壓力傳遞方向-該方向是氣體體積易于運(yùn)動(dòng)的方向-即氣泡長大的方向均勻地指向噴口，從而提高了噴射效率。當(dāng)活動(dòng)件使氣泡和氣泡產(chǎn)生的壓力傳遞指向噴口方向時(shí)，它決不會(huì)干擾壓力的傳遞和氣泡的長大，它可以根據(jù)壓力值有效地控制壓力的傳遞方向以及氣泡的成長方向。
圖1(d)表示隨著薄膜沸騰后氣泡內(nèi)壓力的降低，氣泡40縮小并消失時(shí)的情形。
已經(jīng)移動(dòng)到第二位置的活動(dòng)件31在其自身彈性所提供的恢復(fù)力和氣泡收縮產(chǎn)生的負(fù)壓的共同作用下返回到圖1(a)的初始位置(第一位置)。在氣泡癟下時(shí)，液體從如VD1和VD2所示的公共液體室側(cè)以及從如VC所示的噴口側(cè)回流，以便補(bǔ)償氣泡產(chǎn)生區(qū)11中的氣泡的體積縮小以及補(bǔ)償噴出液體的體積。
在上文中已經(jīng)描述了活動(dòng)件31在發(fā)泡時(shí)的工作過程和噴液過程。下面將描述本發(fā)明噴液頭中的補(bǔ)液過程。
當(dāng)氣泡40在達(dá)到最大體積后進(jìn)入氣泡破裂過程(圖2(c))時(shí)，足夠補(bǔ)償破裂的氣泡體積的液量從第一液體流動(dòng)通道14的噴口18側(cè)和第二液體流動(dòng)通道16的氣泡產(chǎn)生區(qū)流入該氣泡產(chǎn)生區(qū)。在沒有活動(dòng)件31的傳統(tǒng)液體流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)的情況下，液體從噴口側(cè)流入氣泡破裂處的量和液體從公共液體室流向氣泡破裂位置的量與比氣泡產(chǎn)生區(qū)更靠近噴口的部分和更靠近公共液體室的部分的流動(dòng)阻力(即液體流動(dòng)通道阻力和液體慣性)是對應(yīng)的。
因此，當(dāng)噴口側(cè)的流動(dòng)阻力小時(shí)，大量液體從噴口側(cè)流入氣泡破裂處，導(dǎo)致彎液面收縮很大。當(dāng)為了提高噴射效率而減小噴口內(nèi)的流動(dòng)阻力時(shí)，氣泡破裂時(shí)彎液面的收縮加劇，這導(dǎo)致補(bǔ)液時(shí)間加長，從而難于以高速打印。
根據(jù)本實(shí)施例，因?yàn)樵O(shè)置了活動(dòng)件31，所以當(dāng)氣泡剛破裂而活動(dòng)件返回初始位置時(shí)，彎液面停止收縮。隨后，由流經(jīng)第二液體流動(dòng)通道16的液流完成用以補(bǔ)充體積W2的供液(W1是超過活動(dòng)件31第一位置的氣泡體積W的上部體積，W2是氣泡產(chǎn)生區(qū)11側(cè)的氣泡體積)。在現(xiàn)有技術(shù)中，氣泡體積W的一半是彎液面收縮的體積，但根據(jù)本實(shí)施例，只有大約一半W1是具有彎液面收縮的體積。
另外，利用氣泡破裂時(shí)的壓力使補(bǔ)充體積W2的液體主要從第二液體流動(dòng)通道的上游沿活動(dòng)件31的發(fā)熱元件側(cè)的表面噴入，從而實(shí)現(xiàn)了更快速的補(bǔ)液操作。
當(dāng)在傳統(tǒng)噴液頭中利用氣泡破裂時(shí)的壓力快速補(bǔ)液時(shí)，彎液面的振動(dòng)加劇，導(dǎo)致圖象質(zhì)量變差。然而根據(jù)本發(fā)明，使第一液體流動(dòng)通道14中的液體在氣泡產(chǎn)生區(qū)11的噴出側(cè)和噴口側(cè)處的流動(dòng)受到抑制，由此減輕了彎液面的振動(dòng)。
因此，根據(jù)本實(shí)施例，經(jīng)第二液體流動(dòng)通道16的供液通道12對氣泡產(chǎn)生區(qū)補(bǔ)液并抑制彎液面的收縮和振動(dòng)，由此實(shí)現(xiàn)了快速補(bǔ)液。因而實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的噴射以及高速的重復(fù)噴射。當(dāng)該實(shí)施例用于記錄領(lǐng)域時(shí)，就可以改善圖象質(zhì)量以及提高記錄速度。
該實(shí)施例還提供了以下一些有效功能。它可以抑制由發(fā)泡引起的壓力向上游側(cè)的傳遞(逆波)。由于在發(fā)熱元件2上產(chǎn)生的氣泡在公共液體室13側(cè)(上游)而形成的壓力主要會(huì)產(chǎn)生將液體推回上游側(cè)的力(逆波)。該逆波使通過上游側(cè)的壓力使液體進(jìn)入液體流動(dòng)通道的補(bǔ)液過程以及由此引起的液體流動(dòng)和慣性力等惡化。在本實(shí)施例中，活動(dòng)件31抑制了這些向上游側(cè)的作用，從而進(jìn)一步改善了補(bǔ)液。
下面將對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和效果作進(jìn)一步的描述。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，對發(fā)熱元件2的表面和氣泡產(chǎn)生區(qū)11的供液沿活動(dòng)件31的靠近氣泡產(chǎn)生區(qū)11處的表面發(fā)生。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由VD2表示沿活動(dòng)件31的靠近氣泡產(chǎn)生區(qū)11的表面出現(xiàn)的對發(fā)熱元件2的表面和氣泡產(chǎn)生區(qū)11的供液。因此，抑制了液體在發(fā)熱元件2的表面上的滯流現(xiàn)象，從而抑制了溶于液體中的氣體的析出，并且很容易將未破滅的殘余氣泡除去。另外，液體中的熱量積累也不會(huì)太多。因此，能夠高速重復(fù)地產(chǎn)生更穩(wěn)定的氣泡。在此實(shí)施例中，供液通道12有一基本平直的內(nèi)壁，但并不僅限于此。理想的供液通道具有這樣的內(nèi)壁，即內(nèi)壁具有從其上產(chǎn)生液體滯流的發(fā)熱元件表面平滑延伸的結(jié)構(gòu)，從而在供液過程中不會(huì)引起較大的渦流。
向氣泡產(chǎn)生區(qū)中的供液可通過活動(dòng)件側(cè)部的間隙(縫隙35)如VD1所示那樣進(jìn)行。為了更有效地使氣泡發(fā)生時(shí)的壓力指向噴口，如圖1所示，可以使用一個(gè)覆蓋整個(gè)氣泡產(chǎn)生區(qū)的大型活動(dòng)件(也覆蓋了發(fā)熱元件表面)。于是，在氣泡產(chǎn)生區(qū)11和第一液體流動(dòng)通道14靠近噴口的區(qū)域之間的液體流動(dòng)阻力因活動(dòng)件返回第一位置而得到加強(qiáng)，由此可以抑制液體沿VD1方向流向氣泡產(chǎn)生區(qū)11。然而，根據(jù)本實(shí)施例的噴液頭結(jié)構(gòu)，存在向氣泡產(chǎn)生區(qū)有效供液的流體，這就大大提高了供液性能。因此，即使活動(dòng)件31覆蓋了氣泡產(chǎn)生區(qū)11以改善噴射效果，也不會(huì)降低供液性能。
活動(dòng)件31的自由端32和支點(diǎn)33之間的位置關(guān)系是這樣的例如如圖8所示，自由端位于支點(diǎn)的下游位置。通過這種結(jié)構(gòu)，在氣泡生成時(shí)就可以更有效地保證使壓力傳送方向和氣泡生長方向指向噴口。此外，活動(dòng)件的位置關(guān)系不僅有助于實(shí)現(xiàn)與噴射有關(guān)的功能和效果，而且還有效地降低了在液體流動(dòng)通道10全程上供液時(shí)的流動(dòng)阻力，因而能夠?qū)崿F(xiàn)快速補(bǔ)液。當(dāng)噴射造成的如圖8所示的彎液面M收縮在表面張力作用下返回到噴口18中時(shí)，以及當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)液以補(bǔ)償癟縮的氣泡時(shí)，自由端和支點(diǎn)33間的位置關(guān)系應(yīng)使液流S1、S2和S3在包括第一液體流動(dòng)通道14和第二液體流動(dòng)通道16在內(nèi)的整條液體流動(dòng)通道10中不受阻礙。
更具體地說，在這個(gè)實(shí)施例中，如前所述，活動(dòng)件31的自由端32面對發(fā)熱元件區(qū)域的中心3的下游部分。該區(qū)域中心將發(fā)熱元件2分為上游區(qū)和下游區(qū)(即假設(shè)有一垂直于液體流動(dòng)通道的長度方向并且穿過發(fā)熱元件區(qū)域的中心(中央部分)的直線)。活動(dòng)件31受到壓力和氣泡的作用，此壓力和氣泡對于在發(fā)熱元件區(qū)域中心3下游側(cè)液體噴射有重大影響，此活動(dòng)件使作用力指向噴口側(cè)，于是從根本上改善了噴射效果和噴射力。
如前所述，利用氣泡的上游側(cè)提供了進(jìn)一步的有益效果。
此外，在這個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，活動(dòng)件31的自由端的瞬間機(jī)械運(yùn)動(dòng)有助于液體的噴射。
實(shí)施例1本實(shí)施例中的噴液原理和上述原理相同。在本實(shí)施例和以下實(shí)施例中，將參考一噴射頭對本發(fā)明進(jìn)行描述，其中第一液體流動(dòng)通道14和第二流道16被隔壁30分開。然而，本發(fā)明并不局限于這種噴液頭，它還適用于對噴液原理進(jìn)行上述描述時(shí)提到的那些噴液頭。
本實(shí)施例中噴液頭結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是除上面提到的功能之外還具有以下功能。即在高速補(bǔ)液時(shí)，使第一液體流動(dòng)通道14的流動(dòng)阻力最小。根據(jù)本實(shí)施例，第一液體流動(dòng)通道14的上游側(cè)的端部位于已移到第二位置的活動(dòng)件31的自由端的噴口側(cè)，這是因?yàn)?，如上所述，可利用活?dòng)件31使趨向于無用地分散的壓力指向噴口側(cè)。由于采用了這種結(jié)構(gòu)，可以降低當(dāng)活動(dòng)件31移向第二位置時(shí)受到的阻力。
下面將對體現(xiàn)本實(shí)施例的特征的結(jié)構(gòu)和效果進(jìn)行描述。
圖7描述了在活動(dòng)件31繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地移動(dòng)時(shí)第一液體流動(dòng)通道14的頂壁所起的作用。在圖7(a)中，第一液體流動(dòng)通道14的上游側(cè)端部位于在活動(dòng)件31移向第二位置時(shí)活動(dòng)件的自由端所到達(dá)位置的下游側(cè)；在圖7(b)中，第一液體流動(dòng)通道14的上游側(cè)端部位于活動(dòng)件31的支點(diǎn)33的上游側(cè)。當(dāng)活動(dòng)件31移向第二位置時(shí)，它受到來自公共液體室13或第一液體流動(dòng)通道14頂壁的阻力，即與活動(dòng)件31的運(yùn)動(dòng)方向相反的力。這就是為什么希望第一液體流動(dòng)通道14的上游側(cè)端部位于在活動(dòng)件31移向第二位置時(shí)活動(dòng)件的自由端所到達(dá)的位置的下游側(cè)。
圖8-12表示活動(dòng)件31、第一液體流動(dòng)通道和公共液體室13之間的位置關(guān)系。在各圖中，(a)是當(dāng)從第一液體流動(dòng)通道側(cè)觀察時(shí)噴口部分的水平剖視圖，此圖示出了活動(dòng)件31、第一液體流動(dòng)通道14、固定活動(dòng)件31的支點(diǎn)33用的支桿52和第一液體流動(dòng)通道14的側(cè)壁53之間的位置關(guān)系；(b)是噴口部分的垂直剖面圖，它示出了第一液體流動(dòng)通道14的側(cè)壁53的結(jié)構(gòu)。
圖8表示這樣的噴口結(jié)構(gòu)，其中第一公共液體室13下游側(cè)的端部位于當(dāng)活動(dòng)件31移向第二位置時(shí)活動(dòng)件31的自由端所到達(dá)的位置的上游側(cè)，并且它具有一個(gè)固定活動(dòng)件31的支點(diǎn)用的支桿52。
采用這樣的結(jié)構(gòu)，在活動(dòng)件31繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地移動(dòng)時(shí)來自頂壁的阻力可以忽略不計(jì)。因此，來自氣泡產(chǎn)生的能量可有效地轉(zhuǎn)換成有效力。在這里值得注意的是，當(dāng)采用某種確定材料作為活動(dòng)件31的材料時(shí)，活動(dòng)件31的支點(diǎn)33可能會(huì)被抬入第一公共液體室33中，結(jié)果，噴嘴中的活動(dòng)件31可能受到鄰近噴嘴中的活動(dòng)件31的運(yùn)動(dòng)的影響。因此，需要按本實(shí)施例所述的那樣固定活動(dòng)件31的支點(diǎn)33。
與上述噴嘴相比，在圖9所描述的噴嘴中，第一液體流動(dòng)通道14的上游側(cè)端部位于當(dāng)活動(dòng)件31轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)活動(dòng)件31的自由端所到之處的更位于上游的一側(cè)。在這種情況下，活動(dòng)件31的支點(diǎn)33也位于第一公共液體室33中但不固定。此外，這種設(shè)計(jì)對于改善補(bǔ)液效率和改善噴液效率同樣有效。這種設(shè)計(jì)在圖13所示噴液頭的情況下也是有效的，其中發(fā)泡液和噴射液是同類液體，而活動(dòng)件31的形狀象梳子的齒。
圖10示出了一噴液頭，其中第一液體流動(dòng)通道14的頂壁在當(dāng)活動(dòng)件31移向第二位置時(shí)活動(dòng)件31的自由端所到之處的上游側(cè)突然高起，而且將相鄰兩噴嘴隔離的第一液體流動(dòng)通道14的側(cè)壁53垂直地延伸，其高度等于當(dāng)活動(dòng)件31在第二位置時(shí)活動(dòng)件31的自由端所在點(diǎn)和支點(diǎn)33之間的連接直線的高度。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效地阻止了氣泡沿水平方向的膨脹，因此與前面的設(shè)計(jì)相比，可以將由氣泡生成所產(chǎn)生的能量更有效地轉(zhuǎn)換成噴射動(dòng)力。
圖11示出了一噴液頭，其中第一液體流動(dòng)通道14的側(cè)壁53也水平地延伸，其量與前面設(shè)計(jì)中的側(cè)壁53相同，只是在本設(shè)計(jì)中，壁53的各點(diǎn)都垂直延伸至第一液體流動(dòng)通道14的頂壁。采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，只需抬高第一液體流動(dòng)通道14的頂壁就可以有效地降低對活動(dòng)件31的轉(zhuǎn)動(dòng)造成的阻力，從而改善了補(bǔ)液效率并阻止氣泡的橫向膨脹。
圖12示出了一噴嘴結(jié)構(gòu)，其中活動(dòng)件31的自由端可在活動(dòng)件31樞轉(zhuǎn)地移向第二位置時(shí)進(jìn)入第一公共液體室13。這種噴嘴結(jié)構(gòu)唯一值得注意的特點(diǎn)是至少當(dāng)活動(dòng)件靜止時(shí)，活動(dòng)件31的自由端位于第一液體流動(dòng)通道14內(nèi)。由于采用了這種噴嘴結(jié)構(gòu)，可有效地提高補(bǔ)液效率和噴液效率。
實(shí)施例2在此實(shí)施例中，將更詳細(xì)地描述一種噴嘴結(jié)構(gòu)，其中樞轉(zhuǎn)活動(dòng)件由梳齒狀的隔壁30的前緣部分構(gòu)成。
圖22a-d是本實(shí)施例中噴液頭沿液體流動(dòng)通道截取的縱向剖視圖，它們順序示出了液體噴射的不同階段。圖23是圖22所示噴液頭的局剖切去的透視圖。
本實(shí)施例的噴液頭包括一個(gè)作為噴射能量發(fā)生元件以便向液體提供熱能從而噴射液體的發(fā)熱元件2(本實(shí)施例中為40μm×105μm的發(fā)熱電阻)；一塊在其上放置了所述發(fā)熱元件2的元件基板1；以及一條對應(yīng)于發(fā)熱元件2在元件基板上方形成的液體流動(dòng)通道10。液體流動(dòng)通道10與一個(gè)用于向多個(gè)液體流動(dòng)通道10供液的公共液體室13流體連通，其中各液體流動(dòng)通道10與多個(gè)噴口18流體連通。它接收來自公共液體室13的液體，所接收的液量等于從噴口噴出的液量。
在液體流動(dòng)通道10中的元件基板上方，面對發(fā)熱元件2設(shè)置了一活動(dòng)件或板31，該活動(dòng)件或板31由彈性材料(例如金屬)制成，呈懸壁梁的形式或梳齒形。通過在液體流動(dòng)通道10或元件基板的壁上構(gòu)造光敏樹脂材料的圖形，將活動(dòng)件的支承端固定于基座(支承件)34或類似物上。利用此結(jié)構(gòu)，可支承活動(dòng)件并形成一個(gè)支點(diǎn)。
因?yàn)閷⒈緦?shí)施例中的活動(dòng)件31做成梳齒形，所以不僅可以容易且廉價(jià)地制造，而且可易于與基座34對準(zhǔn)。
如此定位活動(dòng)件31，即使其有一支點(diǎn)(是固定端的支點(diǎn)部分)，該支點(diǎn)位于相對于由噴射操作引起的液體從公共液體室13經(jīng)活動(dòng)件31向噴口18的整體流動(dòng)而言的上游側(cè)；而且使其在支點(diǎn)33的下游側(cè)有一自由端32(自由端部分)?；顒?dòng)件31面對發(fā)熱元件2并留有約15μm的縫隙，從而它罩住發(fā)熱元件2。在發(fā)熱元件和活動(dòng)件之間構(gòu)成一氣泡產(chǎn)生區(qū)。發(fā)熱元件或活動(dòng)件的結(jié)構(gòu)或位置不僅限于以上所述，它可以有所變化只要能控制氣泡的長大和壓力的傳遞即可。根據(jù)本發(fā)明，活動(dòng)件31自由端部分的末端具有特定的寬度，由此可使因氣泡生成而產(chǎn)生的能量更容易地指向噴口18。為了更容易地了解下面將要描述的液體流動(dòng)，用活動(dòng)件31將液體流動(dòng)通道10分為一與噴口18直接連通的第一通道14和一包括氣泡產(chǎn)生區(qū)11和供液口12的第二液體流動(dòng)通道16。
通過使發(fā)熱元件2發(fā)熱，對位于活動(dòng)件31和發(fā)熱元件2之間的氣泡產(chǎn)生區(qū)11中的液體加熱，從而利用在美國專利4,723,129號中公開的薄膜沸騰現(xiàn)象產(chǎn)生氣泡。如圖22(b)、(c)或圖23所示，因發(fā)泡而產(chǎn)生的氣泡和壓力主要作用于活動(dòng)件上，從而使活動(dòng)件31圍繞支點(diǎn)33移動(dòng)或位移，以朝噴口側(cè)很大地打開。借助于活動(dòng)件31的運(yùn)動(dòng)或其運(yùn)動(dòng)后的狀態(tài)，使因氣泡發(fā)生和氣泡自身的長大而引起的壓力的傳遞指向噴口。此外，因?yàn)樽杂啥瞬糠?2的端部具有特定長度，所以可以更容易地將因發(fā)泡而產(chǎn)生的能量引向噴口18。
實(shí)施例3接下來描述本發(fā)明的實(shí)施例3。
本實(shí)施例中的噴液原理與在前面的實(shí)施例中描述的原理基本相同。然而，在本實(shí)施例中，液體流動(dòng)通道被分成兩個(gè)較小的部分，從而可將因受熱而產(chǎn)生氣泡的液體(發(fā)泡液)和待噴射的液體(噴射液)彼此隔離。
圖24(a和c)為本實(shí)施例中噴液頭的示意縱向剖視圖，圖24(b)是沿(a)中的A-A線的橫向剖視圖，圖24(d)是沿(c)中的B-B線的橫向剖視圖。
在本實(shí)施例的噴液頭中，存在一條用于產(chǎn)生氣泡的第二液體流動(dòng)通道16，它位于包括發(fā)熱元件2的元件基板1上，該發(fā)熱元件產(chǎn)生用于在液體中產(chǎn)生氣泡的熱能；在第二液體流動(dòng)通道16上設(shè)有一用于噴液的第一液體流動(dòng)通道14。該第一液體流動(dòng)通道直接通向噴口18。第一液體流動(dòng)通道14的上游與第一公共液體室15相連，該第一公共液體室15設(shè)有許多噴液用第一液體流動(dòng)通道。第二液體流動(dòng)通道的上游側(cè)與第二公共液體室17相連，該第二公共液體室17設(shè)有許多具有發(fā)泡液的第二液體流動(dòng)通道。
在這里值得注意的是當(dāng)發(fā)泡液和噴射液相同時(shí)，兩條液體流動(dòng)通道可共享一個(gè)唯一的液體室。
在第一液體流動(dòng)通道和第二液體流動(dòng)通道之間設(shè)置了一道隔壁30，該隔壁30由彈性材料(例如金屬)制成，它將用于第一液體流動(dòng)通道的公共液體室15和用于第二液體流動(dòng)通道的公共液室17隔開。當(dāng)要求發(fā)泡液和噴射液之間盡可能不混合時(shí)，應(yīng)盡量將第一液體流動(dòng)通道14和第二液體流動(dòng)通道16分開，以防止兩條液體流動(dòng)通道間的液體混流。然而，如果發(fā)泡液和噴射液在一定程度上混合而沒有造成麻煩，則不需要用隔壁將兩種液體流動(dòng)通道完全隔開。
位于發(fā)熱元件上表面(下文的噴射壓力生成區(qū)，即由圖24中的A區(qū)和B區(qū)組成的氣泡產(chǎn)生區(qū)11)的正上方的空間內(nèi)的隔壁的一部分被做成象梳子的梳齒側(cè)，各長方形件形成了活動(dòng)件31，該活動(dòng)件的自由端位于噴口側(cè)(液流的下游側(cè))，而其支點(diǎn)31位于公共液體室15、17側(cè)。換而言之，每個(gè)活動(dòng)件31就象一根從支點(diǎn)31伸向噴口的懸臂梁。因?yàn)榛顒?dòng)件31的底面朝向氣泡產(chǎn)生區(qū)11(B)，所以當(dāng)在發(fā)泡液中產(chǎn)生氣泡時(shí)使活動(dòng)件31從噴口側(cè)向第一液體流動(dòng)通道打開。再有，因?yàn)樽杂啥瞬糠值亩瞬烤哂刑囟▽挾?，所以易于使因發(fā)泡而產(chǎn)生的能量指向噴口。當(dāng)活動(dòng)件31處于圖24(a)所示的狀態(tài)下時(shí)，第一液體流動(dòng)通道和第二液體流動(dòng)通道之間的液流受到最大限度的阻礙。
活動(dòng)件31的自由端32和支點(diǎn)33以及發(fā)熱元件之間的位置關(guān)系與在前面實(shí)施例中所述的位置關(guān)系相同。
還有，本實(shí)施例中的第二液體流動(dòng)通道16和發(fā)熱元件2之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系與在前面實(shí)施例中所述的供液通道12和發(fā)熱元件2之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系相同。
下面，將參照圖24對本實(shí)施例中噴液頭的工作進(jìn)行描述。
在本實(shí)施例中，供給第一液體流動(dòng)通道14的噴射液和供給第二液體流動(dòng)通道16的發(fā)泡液是同樣的水基油墨。
當(dāng)啟動(dòng)發(fā)熱元件2時(shí)，就產(chǎn)生了熱量。此熱量在位于第二液體流動(dòng)通道的氣泡產(chǎn)生區(qū)內(nèi)的發(fā)泡液中激發(fā)了如美國專利4,723,129所公開的薄膜沸騰現(xiàn)象，從而產(chǎn)生氣泡40。在這點(diǎn)上，此項(xiàng)操作與前面實(shí)施例所描述的情況相同。
但在本實(shí)施例中，除了氣泡產(chǎn)生區(qū)的向上方向外，在所有三個(gè)方向上阻斷了由發(fā)泡所產(chǎn)生的壓力的出路。因此，使由發(fā)泡產(chǎn)生的壓力集中在與噴射壓力生成區(qū)對置的活動(dòng)件31上，從而隨著氣泡長大而使活動(dòng)件31樞轉(zhuǎn)入第一液體流動(dòng)通道內(nèi)，即從圖24(a)所示的位置轉(zhuǎn)到圖24(b)所示的位置?；顒?dòng)件31的這種轉(zhuǎn)動(dòng)在第一液體流動(dòng)通道14和第二液體流動(dòng)通道16之間產(chǎn)生了一大通道，從而使因發(fā)泡而產(chǎn)生的壓力傳向第一液體流動(dòng)通道14的噴口(沿箭頭標(biāo)記A的方向)。因?yàn)榛顒?dòng)件31的自由端部分的端部具有特定的寬度，所以由發(fā)泡所產(chǎn)生的壓力能夠被更有效地指向噴口18。借助于這種壓力傳遞和上述的活動(dòng)件31的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，理想地將液體從噴口噴出。
隨后，當(dāng)氣泡收縮時(shí)，活動(dòng)件31返回圖24(a)中所示的位置。同時(shí)，從上游側(cè)以與噴出的噴射液的量相配合的量將噴射液供入第一液體流動(dòng)通道14。在本實(shí)施例中，因?yàn)閲娚湟旱墓┙o方向與活動(dòng)件31的關(guān)閉方向是協(xié)調(diào)的，所以活動(dòng)件31不會(huì)干擾噴射液的補(bǔ)充。
就活動(dòng)件31樞轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生的壓力的傳遞、氣泡長大方向的控制、防止逆波，本實(shí)施例中的噴液頭主要部分的操作和作用而論，這些均與前面實(shí)施例所描述的情況相同。但在本實(shí)施例中采用了雙液體流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)的噴液頭除了具有前述優(yōu)點(diǎn)外，還具有下述優(yōu)點(diǎn)。
即，根據(jù)本實(shí)施例所述的結(jié)構(gòu)，作為噴射液的液體可以不同于作為發(fā)泡液的液體。換而言之，由來自在與噴射液不同的發(fā)泡液中產(chǎn)生的氣泡的壓力將噴射液噴出。因此，就聚乙烯乙二醇這樣的高黏度液體而論，由于過去在這種高粘度液體中加熱一直無法產(chǎn)生足夠密度的氣泡以產(chǎn)生噴液所需的壓力，所以難于噴射，但利用本實(shí)施例的這種結(jié)構(gòu)，可以通過在第一液體流動(dòng)通道內(nèi)充入高黏度液體，并在第二液體流動(dòng)通道內(nèi)充入發(fā)泡液，如可按需要發(fā)泡的液體或低沸點(diǎn)液體，更具體地說，如乙醇+水的混合物(乙醇∶水＝4∶6，黏度1～2cP)，從而實(shí)現(xiàn)高黏度液體的噴射。
此外，選擇發(fā)泡液時(shí)應(yīng)使發(fā)泡液即使在受熱而產(chǎn)生穩(wěn)定的氣泡時(shí)也不會(huì)在發(fā)熱元件的表面上留下燒結(jié)的沉積物或類似物，從而可實(shí)現(xiàn)理想的噴射。
另外，在本實(shí)施例中采用了按照本發(fā)明的噴液頭結(jié)構(gòu)的噴液頭不僅具有本實(shí)施例所述的優(yōu)點(diǎn)，還具有在前述實(shí)施例中所述的優(yōu)點(diǎn)。因此，它可以以額外的噴射效率和噴射力來噴射高黏度液體等。
另外，如上所述，可以在高噴射效率和強(qiáng)噴射力的情況下噴射耐熱性差的液體，而不會(huì)使液體受熱而被破壞，這只要通過向第一液體流動(dòng)通道中充入這種液體并向第二液體流動(dòng)通道中充入不易熱變性而且能夠產(chǎn)生所需氣泡的液體就行了。
<第二液體流動(dòng)通道和活動(dòng)件之間的位置關(guān)系>
圖25表示上述活動(dòng)件31和第二液體流動(dòng)通道16之間的位置關(guān)系，(a)示出了從上面觀察時(shí)隔壁30與活動(dòng)件31位置的視圖；(b)為沒有隔壁30并從上面觀察時(shí)第二液體流動(dòng)通道16的視圖。圖14(c)是活動(dòng)件31和把發(fā)熱元件罩住的第二液體流動(dòng)通道之間的位置關(guān)系的示意圖。在這些圖中，底部是帶有噴口的前側(cè)。
本實(shí)施例的第二液體流動(dòng)通道16在發(fā)熱元件2的上游側(cè)具有一頸部19，所謂的發(fā)熱元件2的上游側(cè)是相對于液體從第二公共液體室側(cè)經(jīng)發(fā)熱元件而向噴口的整體流動(dòng)及相對于沿第一液體流動(dòng)通道的活動(dòng)件位置而言的，這樣就可以形成一個(gè)腔室(發(fā)泡室)以有效地抑制當(dāng)在第二液體流動(dòng)通道16中產(chǎn)生氣泡時(shí)壓力易于向上游側(cè)減小的趨勢。
在傳統(tǒng)噴墨頭的情況下，其中產(chǎn)生氣泡的流動(dòng)通道和噴出液體的流動(dòng)通道是相同的，可設(shè)置一個(gè)頸部以防止由發(fā)熱元件產(chǎn)生的壓力向液體腔散失。在這種情況下，考慮到應(yīng)能充分補(bǔ)液，頸部的橫截面面積不應(yīng)太小。
然而，在本實(shí)施例的情況下，大量或主要的噴射液來自第一液體流動(dòng)通道，而具有發(fā)熱元件的第二液體流動(dòng)通道中的發(fā)泡液的消耗不大，所以充入氣泡產(chǎn)生區(qū)11的發(fā)泡液的量可以較少。因此，頸部19處的間隙可以非常小，如幾微米至十幾微米，從而能夠進(jìn)一步抑制在第二液體流動(dòng)通道內(nèi)所產(chǎn)生的壓力的減小，從而進(jìn)一步將壓力集中在活動(dòng)件這一側(cè)。該壓力可被用作穿過活動(dòng)件31的噴射壓力，因而可充分利用噴射能量并實(shí)現(xiàn)高噴射壓力。第二液體流動(dòng)通道16的結(jié)構(gòu)并不僅局限于上述結(jié)構(gòu)，它可以是有效地將因發(fā)泡而產(chǎn)生的壓力傳遞到活動(dòng)件側(cè)的任何結(jié)構(gòu)。
如圖25(c)所示，活動(dòng)件31的各側(cè)邊罩住了構(gòu)成第二液體流動(dòng)通道一部分的壁的各相應(yīng)部分，從而防止了活動(dòng)件31落入第二液體流動(dòng)通道，由此進(jìn)一步保證了上述的噴射液和發(fā)泡液之間的隔離。另外，能夠抑制氣泡從狹縫的逃逸，這樣進(jìn)一步提高了噴射壓力和噴射效率。此外，還可進(jìn)一步加強(qiáng)上述的因氣泡破裂時(shí)產(chǎn)生的壓力而從上游側(cè)進(jìn)行補(bǔ)液的作用。
在圖24(b)中，當(dāng)活動(dòng)件6樞轉(zhuǎn)入第一液體流動(dòng)通道14時(shí)，在第二液體流動(dòng)通道的氣泡產(chǎn)生區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的一部分氣泡伸入第一液體流動(dòng)通道14側(cè)內(nèi)。通過使第二液體流動(dòng)通道具有允許氣泡的這種擴(kuò)展的高度，與無氣泡的這種擴(kuò)展的情況相比，進(jìn)一步提高了噴射力。為使氣泡伸入第一液體流動(dòng)通道14內(nèi)，第二液體流動(dòng)通道16的高度最好低于最大的氣泡的高度。更具體的說，此高度最好是例如數(shù)微米-30微米。在本例中，此高度為15μm。
<活動(dòng)件和隔壁>
圖26表示活動(dòng)件31的另一實(shí)例，其中標(biāo)號35代表在隔壁上形成的一縫隙，這一縫隙有助于安裝活動(dòng)件31?；顒?dòng)件的支點(diǎn)33側(cè)是一個(gè)共用件，前面的自由端32一側(cè)則是開放的(梳狀)，從而只利用頂板便可形成第一液體流動(dòng)通道和第二液體流動(dòng)通道，其優(yōu)點(diǎn)在于位置精度公差在液流方向上可以較大。
在前述實(shí)施例中，梳狀活動(dòng)件31和具有活動(dòng)件的隔壁30由5μm厚的鎳制成，但本例并不局限于這種材料，只要它不溶于發(fā)泡液和噴射液中而且具有足以使活動(dòng)件啟動(dòng)的彈性并能形成所需的窄縫即可。
活動(dòng)件材料的優(yōu)選實(shí)例包括耐用材料，例如金屬，如銀、鎳、金、鐵、鈦、鋁、鉑、鉭、不銹鋼、磷青銅等及其合金；具有nytril基的樹脂材料，如丙烯腈、正丁二烯、正苯乙烯等，酰胺基樹脂材料如酰胺等，羧基樹脂材料如聚碳酸脂等，醛基樹脂材料如聚縮醛等，砜族樹脂材料如聚砜等，樹脂材料如液晶聚合物等或其化合物；或鍍有對油墨有耐用性的材料，如金、鎢、鉭、鎳、不銹鋼、鈦、及其合金等金屬的金屬材料，酰胺基樹脂材料如酰胺等，醛基樹脂材料如聚縮醛等，酮基樹脂材料如聚醚醚酮，亞胺基樹脂材料如聚酰亞胺，羥基樹脂材料如酚醛樹脂，乙基樹脂材料如聚乙烯，烷基樹脂材料如聚丙烯，環(huán)氧基樹脂材料如環(huán)氧樹脂，氨基樹脂材料如蜜胺樹脂，甲基樹脂材料如二甲苯樹脂材料，或其化合物，陶瓷材料如二氧化硅或其化合物。
隔壁材料的優(yōu)選實(shí)例包括具有高耐熱性、高耐溶性和高模塑性的樹脂材料。更具體地說包括最新的工程塑性樹脂材料，如聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙醇酯、密胺樹脂材料、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂材料、聚丁二烯、聚氨酯、聚醚醚酮、聚醚砜、聚烯丙酯、聚酰亞胺、聚砜、液晶聚合物(LCP)、或其化合物；或者金屬，如二氧化硅、氮化硅、鎳、金、不銹鋼、及其合金、化合物或者鍍有鈦或金的材料。
隔壁的厚度是根據(jù)所用材料及從壁的強(qiáng)度足夠和活動(dòng)件的可充分操作性角度考慮的結(jié)構(gòu)來確定的，一般0.5-10μm左右是較理想的。
當(dāng)如前所述的那樣使發(fā)泡液和噴射液分開使用時(shí)，活動(dòng)件起到分隔件的作用。當(dāng)活動(dòng)件因發(fā)泡而移動(dòng)時(shí)，少量的發(fā)泡液可混入噴射液中。通常，在噴墨記錄中用于形成圖象的噴射液含有約3％至5％的顏料。因此，如果泄漏到噴射液中的發(fā)泡液的量不超過20％，就不會(huì)引起顯著的濃度變化。所以本發(fā)明覆蓋了發(fā)泡液的混合比不超過20％的情況。
在上述實(shí)施例中，即使發(fā)泡液的黏度有所變化，發(fā)泡液的混合量最多也不超過15％。在發(fā)泡液的黏度不超過5cp的情況下，盡管混合比隨驅(qū)動(dòng)頻率而不同，但混合比最大不超過10％左右。
通過將噴射液的黏度降至20cps以內(nèi)，可以降低混合液的混合比(例如不超過5％)。
<噴液頭的制造>
下面將根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例來描述噴液頭的制造步驟。
在如圖23所示的噴液頭的情況下，用于在元件基板1上形成活動(dòng)件31的基座34是通過形成干膜(DRY FILM)或類似物而制成的，并將活動(dòng)件31粘結(jié)或焊接在基座34上。此后，使具有許多形成液體流動(dòng)通道10的槽、噴口18和形成公共液室13的凹槽的帶槽部件固定在元件基板1上，從而使槽對準(zhǔn)活動(dòng)件。
因?yàn)榛顒?dòng)件呈梳狀，其中支點(diǎn)側(cè)為整體的而自由端側(cè)是開放的，所以只利用頂板就可形成第一液體流動(dòng)通道和第二液體流動(dòng)通道，由此避免了雙通道的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
另外因?yàn)榛顒?dòng)件呈梳狀，所以定位精度的公差可在液體流動(dòng)通道方向上寬松一些。可以通過激光切削加工或剪切板材以形成縫隙而得到梳式形狀。在這種情況下，如圖27(a)所示，如果定位精度不夠高，在活動(dòng)件前面的自由端部分處的多余部分可能會(huì)面對氣泡產(chǎn)生區(qū)，結(jié)果使噴射效率降低。然而，按照本發(fā)明，如圖27(b)所示，使活動(dòng)件的自由端敞開，這樣即使沿流道方向的定位精度較低，噴射效率仍舊很高。此外，因?yàn)槎嘤嗟那岸瞬糠?噴口側(cè))是不必要的，所以如圖27(c)所示，可以很容易使自由端更靠近噴口側(cè)，從而使噴嘴長度的設(shè)計(jì)范圍加大。
圖28-35是在第四實(shí)施例至第七實(shí)施例中的噴液頭的示意圖，這些噴液頭采用按照本發(fā)明的方法形成。
圖28是本發(fā)明第四實(shí)施例中的噴液頭的示意透視圖，它示出了一個(gè)包括許多可樞轉(zhuǎn)的活動(dòng)件的隔壁和一個(gè)帶有許多槽的帶槽部件。由這些槽形成液體流動(dòng)通道，而每個(gè)通道對應(yīng)于一個(gè)可樞轉(zhuǎn)的活動(dòng)件。
在圖28中，標(biāo)號50表示一個(gè)帶有許多槽(凹槽部分)的帶槽部件(頂板)，這些槽形成許多液體流動(dòng)通道，而每個(gè)液體流動(dòng)通道都通向各自的噴口；標(biāo)號30表示一個(gè)其一個(gè)邊緣形成許多可樞轉(zhuǎn)的活動(dòng)件31的隔壁，這使隔壁類似一個(gè)梳子。帶槽部件50由兩部分組成，即位于下游側(cè)的較厚部分50a和位于上游側(cè)的較薄部分50b。相對于液流的方向而言的較厚部分50a上游端的豎直面，即將較厚的下游部分50a和較薄的上游部分50b分開的豎直面作為接觸式定位基準(zhǔn)54，使隔壁30與此參考面接觸以便沿箭頭標(biāo)記Y所指的方向?qū)?zhǔn)頂板50。用于形成多個(gè)液體流動(dòng)通道14的多個(gè)槽大體上沿垂直于接觸式前定位基準(zhǔn)54的方向平行地延伸。每個(gè)液體流動(dòng)通道14的橫截面為向底部縮小的倒置的等腰梯形，并且其橫截面呈等腰梯形的液體流動(dòng)通道壁14a將其與鄰近的通道分開。另外，帶槽部件50設(shè)有一接觸式側(cè)定位基準(zhǔn)55，此基準(zhǔn)與隔壁30接觸，從而使其沿箭頭標(biāo)記X所指的方向?qū)?zhǔn)帶槽部件50。側(cè)向接觸式定位基準(zhǔn)55垂直地立在帶槽部件50的較薄的后部50b的頂表面?zhèn)染壧帯?br> 隔壁30的下游側(cè)形成許多類似于梳子的齒側(cè)的可樞轉(zhuǎn)的活動(dòng)件31，并且當(dāng)隔壁30對準(zhǔn)帶槽部件50時(shí)，每個(gè)可樞轉(zhuǎn)的活動(dòng)件31位于相對應(yīng)的液體流動(dòng)通道14的對面。
按照本發(fā)明的噴液頭由按如上所述的方式構(gòu)成的帶槽部件50和隔壁30按下述方法組合制成首先，使隔壁30必須對準(zhǔn)帶槽部件50。在以這樣的方式將隔壁30放在帶槽部件50上之后，即在將每個(gè)活動(dòng)件30置于相應(yīng)的液體流動(dòng)通道14(槽)內(nèi)或相應(yīng)的液體流動(dòng)通道14(槽)附近的液體流動(dòng)通道壁14a上之后，利用一個(gè)振動(dòng)裝置例如一振動(dòng)器來振動(dòng)帶槽部件50以實(shí)現(xiàn)上述對準(zhǔn)關(guān)系。更具體地說，第一，振動(dòng)帶槽部件50以使隔壁的活動(dòng)件31安放到帶槽部件50的相應(yīng)的液體流動(dòng)通道14(槽)中。然后，使帶槽部件50傾斜，從而使液體流動(dòng)通道壁14a相對于液流方向的上游側(cè)抬高。接著，再次振動(dòng)帶槽部件50，以使隔壁30與接觸型前定位基準(zhǔn)54和接觸型側(cè)定位基準(zhǔn)55接觸。由此，使隔壁30和帶槽部件50彼此相對地精確定位或相互配合。此時(shí)，隔壁30可以被固定到帶槽部件50上。將這兩部分固定在一起為接下來的裝配步驟提供了方便。
根據(jù)本實(shí)施例，將每個(gè)活動(dòng)件31裝入可形成液體流動(dòng)通道14的相應(yīng)槽中。因此，當(dāng)帶槽部件50與元件基板對準(zhǔn)時(shí)，活動(dòng)件13受損的可能性很小。
圖30是表示另一種制作按照本發(fā)明的噴液頭的方法的示意圖。
在前述的制作方法中，通過振動(dòng)帶槽部件50而使隔壁30相對于帶槽部件50被正確地定位。然而，在本實(shí)施例中將描述另一種方法，根據(jù)此方法，使隔壁30被壓縮空氣舉起，這樣隔壁30利用其自身的重力與帶槽部件50相對正地降至帶槽部件50上。
更具體地說首先，通過將隔壁30的各活動(dòng)件31設(shè)置在與相應(yīng)的液體流動(dòng)通道14(槽)相鄰的液體流動(dòng)通道壁14a上的方式將隔壁30置于帶槽部件50上；然后，如前一實(shí)施例所述，使帶槽部件50傾斜以使液體流動(dòng)通道壁14a的相對于液流方向的上游側(cè)升高；接著，利用壓縮空氣使隔壁30懸空，結(jié)果使隔壁30借助于自身的重量與帶槽部件50對準(zhǔn)地精確定位，同時(shí)使隔壁30的活動(dòng)件31裝入用于形成液體流動(dòng)通道14的帶槽部件50的相應(yīng)槽中。
圖31是表示本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例的示意透視圖，其中壓縮空氣是通過帶槽部件50的供液口20送出的。
由于如上所述地經(jīng)供液口20送出壓縮空氣，能夠使隔壁30在所需部件內(nèi)懸空，因此可容易地使隔壁30和帶槽部件50彼此相對地精確定位。
圖32和33分別示出了帶槽部件50的接觸型前定位基準(zhǔn)54a和54b。圖32描述了這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其中帶槽部件50的構(gòu)成最外側(cè)液體流動(dòng)通道的兩個(gè)外側(cè)壁部分被切去，這樣只允許液體流動(dòng)通道壁14a向后的垂直面54a作為接觸式前定位基準(zhǔn)；而圖33則描述了另一種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其中只有最外側(cè)液體流動(dòng)通道的外側(cè)壁部分向后的垂直面54b允許作為接觸型前定位基準(zhǔn)。在上述任一種情況下，隔壁30和帶槽部件50都能容易地相互正確地定位。然而，圖33的結(jié)構(gòu)可以允許通過在隔壁30和液體流動(dòng)通道壁14a的朝后表面之間形成的較大縫隙供液，從而提高了噴液頭的補(bǔ)液速度。
圖34是本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施例的噴液頭的制造方法的示意圖。
在這一實(shí)施例中，將帶槽部件50的液體流動(dòng)通道壁14a的上游側(cè)部分54c也用作接觸式前定位基準(zhǔn)。然而在本實(shí)施例中，對上游側(cè)部分54c作了改動(dòng)以使其具有半圓形的水平截面；并且對與接觸型定位基準(zhǔn)54c接觸的接觸部分54d，即類似于梳齒的在活動(dòng)件根部的部分也作了改動(dòng)，以使其具有V形的水平截面，這樣可以在兩個(gè)方向上使隔壁30和帶槽部件50在一個(gè)步驟中對齊。更具體地說，如圖所示，通過把類似于梳齒的隔壁30的活動(dòng)件31放入可形成液體流動(dòng)通道14的帶槽部件50的槽中的方式，先將隔壁30放到帶槽部件50上。然后，使位于相鄰的隔壁30的活動(dòng)件31之間的隔壁30的V形接觸式前定位基準(zhǔn)54d與帶槽部件50的液體流動(dòng)通道壁14a的、有半圓形水平截面的接觸式前定位基準(zhǔn)部分54c接觸。結(jié)果，可以理想地使隔壁30和帶槽部件50彼此相對地定位。在這種定位關(guān)系中，帶槽部件50的液體流動(dòng)通道壁14a的接觸型定位基準(zhǔn)部54c具有半圓形的水平截面，而位于隔壁30的相鄰的兩活動(dòng)件31之間的隔壁30的接觸型定位基準(zhǔn)部54d具有V形的水平截面，因此當(dāng)使兩者彼此接觸時(shí)，僅通過一個(gè)步驟便在兩個(gè)方向上即側(cè)向和前-后方向上使隔壁30和帶槽部件50精確地對準(zhǔn)。
圖35是表示本發(fā)明第七個(gè)實(shí)施例中的噴液頭的制造方法的示意透視圖。
在該實(shí)施例中，帶槽部件50設(shè)有一對接觸式定位銷7，而在隔壁30上對應(yīng)于參考銷7開有一對接觸式的細(xì)長定位孔8，這樣利用定位銷7和定位孔8可使隔壁30對準(zhǔn)帶槽部件50。
首先，通過將類似于梳齒的隔壁30的每個(gè)活動(dòng)件31放入可形成液體流動(dòng)通道14的帶槽部件50的相應(yīng)槽中的方式將隔壁30置于帶槽部件50上。幾乎與此同時(shí)，將帶槽部件50的接觸式定位銷7插入隔壁30的接觸式定位孔8中。然后，使接觸式定位孔8的邊緣與帶槽部件50的接觸式定位銷7接觸，從而相對于帶槽部件50使隔壁30理想地定位。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在富有創(chuàng)意的噴射原理的基礎(chǔ)上，噴液頭采用可樞轉(zhuǎn)的活動(dòng)件來進(jìn)行噴液。另外，為了在裝配時(shí)使隔壁與元件基板準(zhǔn)確地對正，所需要作的只是使隔壁的接觸型定位基準(zhǔn)與元件基板的接觸型定位基準(zhǔn)接觸，因此在利用小巧、簡單而且廉價(jià)的設(shè)備的情況下可實(shí)現(xiàn)精確的定位。此外，由于因氣泡長大而引起的活動(dòng)件樞轉(zhuǎn)與氣泡長大的協(xié)同效應(yīng)，能高效地噴射鄰近噴口的液體，因此，與傳統(tǒng)的氣泡噴射系統(tǒng)、傳統(tǒng)的噴射方法、傳統(tǒng)的噴射頭等相比，提高了噴射效率。
(另一個(gè)實(shí)施例)前面已經(jīng)對依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的噴液頭的主要部分及噴液方法作了描述?，F(xiàn)在將描述可用于前述實(shí)施例的更具體的實(shí)施例。下述例子中如無特殊聲明可適用于單液體流動(dòng)通道型和雙液體流動(dòng)通道型。
參照圖14，將描述按照本實(shí)施例的噴液頭的操作。
在這種情況下，供給第二液體流動(dòng)通道16的發(fā)泡液和供給第一液體流動(dòng)通道14的噴射液均為水質(zhì)油墨。
由于發(fā)熱元件2產(chǎn)生了熱量，根據(jù)如前所述的薄膜沸騰現(xiàn)象，在第二液體流動(dòng)通道的氣泡產(chǎn)生區(qū)內(nèi)的發(fā)泡液產(chǎn)生了一個(gè)氣泡40。
在本實(shí)施例中，除了在氣泡產(chǎn)生區(qū)中的上游側(cè)之外，在其它三個(gè)方向上都不能卸去發(fā)泡壓力，因此由發(fā)泡所產(chǎn)生的壓力被集中地傳遞到在噴射壓力產(chǎn)生部分中的活動(dòng)件6側(cè)，這使活動(dòng)件6隨氣泡的長大而從圖14(a)所示的位置移向圖14(b)中所示的第一液體流動(dòng)通道側(cè)。
與前一實(shí)施例類似的是，當(dāng)由于產(chǎn)生氣泡而使活動(dòng)件31運(yùn)動(dòng)時(shí)，活動(dòng)件31受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的阻力，但與如圖14(c)所示的活動(dòng)件3的支點(diǎn)位于第一液體流動(dòng)通道14內(nèi)的情況相比，此阻力相當(dāng)小。另外，補(bǔ)液性能良好，所以可以噴射高黏度液體。
當(dāng)活動(dòng)件運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一液體流動(dòng)通道14和第二液體流動(dòng)通道16之間形成充分的流體連通，而發(fā)泡所產(chǎn)生的壓力主要向第一液體流動(dòng)通道中的噴口(方向A)傳播。借助于壓力的傳遞和活動(dòng)件的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，使液體從噴口噴出。
然后，活動(dòng)件31隨氣泡的破裂而返回圖17(a)所示的位置，因此從第一液體流動(dòng)通道14的上游輸入與噴出液等量的液體量。在本實(shí)施例中，供液方向就象前述實(shí)施例那樣與活動(dòng)件的關(guān)閉方向相同，所以活動(dòng)件不妨礙補(bǔ)液。
<活動(dòng)件和隔壁>
圖21表示活動(dòng)件31的另一實(shí)例，其中標(biāo)號35代表在隔壁上形成的縫隙，該縫隙有效地構(gòu)成了活動(dòng)件31。在圖21(a)中，活動(dòng)件為矩形結(jié)構(gòu)；在圖21(b)中，它在支點(diǎn)側(cè)較窄，以便增加活動(dòng)件的可移動(dòng)性；在圖21(c)中，它有一個(gè)較寬的支點(diǎn)側(cè)，以增加活動(dòng)件的使用壽命。如圖20(A)所示，在支點(diǎn)側(cè)變窄而且成弧形是理想的，這是由于可以滿足易于運(yùn)動(dòng)和使用壽命兩方面的要求。然而，活動(dòng)件的結(jié)構(gòu)并不局限于上述結(jié)構(gòu)，它是可以任意變化的，只要它不進(jìn)入第二液體流動(dòng)通道側(cè)，而且易于運(yùn)動(dòng)、使用壽命長即可。
在前述的各實(shí)施例中，板狀或膜狀的活動(dòng)件31和具有這種活動(dòng)件的隔壁5是由5μm厚的鎳制成的，但是并不局限于此種材料，材料可以是任意一種，只要它不溶于發(fā)泡液和噴射液而且其彈性足以使活動(dòng)件運(yùn)動(dòng)并且可以形成所需的窄縫即可。
隔壁的厚度是根據(jù)所用材料及從壁的具有足夠強(qiáng)度和活動(dòng)件的可充分操作性角度來考慮時(shí)的結(jié)構(gòu)而確定的，0.5-10μm左右一般較為理想。
在上述實(shí)施例中形成活動(dòng)件31的縫隙35的寬度為2μm。當(dāng)發(fā)泡液和噴射液是不同物質(zhì)而且需避免兩種液體混合時(shí)，確定此縫隙時(shí)應(yīng)能在兩種液體之間形成彎液面，以避免兩種液體混合。例如，當(dāng)發(fā)泡液的黏度約為2cP而噴射液的黏度不低于100cP時(shí)，5μm左右的縫隙足以避免液體的混合，但最好不大于3μm。
作為優(yōu)選厚度，活動(dòng)件在本發(fā)明中具有微米級的厚度并且通常不采用厘米級厚度的活動(dòng)件。當(dāng)活動(dòng)件具有微米級的厚度且縫隙寬度也為微米級時(shí)，對于加工誤差要有一定考慮。
當(dāng)與由縫隙形成的活動(dòng)件的自由端和/或側(cè)緣相對的部件的厚度等于活動(dòng)件的厚度時(shí)(見圖13、圖14等)，考慮到制造中的誤差，最好使縫隙寬度和厚度之間的關(guān)系如下以穩(wěn)妥地抑制發(fā)泡液和噴射液之間的混合。當(dāng)發(fā)泡液的黏度不超過3cP而且所用噴射液為高黏度墨水(5cP，10cP等)時(shí)，若w/t≤1，則可長期抑制兩種液體的混合。
產(chǎn)生“基本密封”效果的縫隙最好具有幾微米寬度，以確保液體不混合。
當(dāng)發(fā)泡液和噴射液被用于各自用途時(shí)，活動(dòng)件在實(shí)際上起到分隔件的作用。當(dāng)因產(chǎn)生氣泡而使活動(dòng)件運(yùn)動(dòng)時(shí)，少量的發(fā)泡液可能會(huì)混入噴射液中。由于用以形成圖象的噴射液通常含有大約3％-5％的彩色顏料，即使發(fā)泡液在噴射液滴中的含量不超過20％，也不會(huì)產(chǎn)生明顯的濃度變化。因此，這種情況不超出本發(fā)明的精神。
在前述實(shí)施例中，即使在采用了各種不同黏度時(shí)，發(fā)泡液的最大混合比也不超過15％。當(dāng)發(fā)泡液的黏度不超過5cps時(shí)，盡管隨驅(qū)動(dòng)頻率不同而使混合比會(huì)有所不同，但混合比最大為10％左右。
通過在低于20cps的范圍內(nèi)降低噴射液的黏度可以使液體混和減少(例如，不超過5％)。
下面將描述發(fā)熱元件和活動(dòng)件在該噴液頭中的位置關(guān)系。活動(dòng)件和發(fā)熱元件的結(jié)構(gòu)、尺寸及數(shù)量不局限于下述實(shí)例。通過發(fā)熱元件和活動(dòng)件的最佳布置，由發(fā)熱元件在產(chǎn)生氣泡時(shí)產(chǎn)生的壓力可以有效地用作噴射壓力。
在傳統(tǒng)的氣泡噴射記錄方法中，向墨水施加能量如熱量，以便在墨水中產(chǎn)生體積瞬變(產(chǎn)生氣泡)，從而通過噴口將墨水噴到記錄材料上以實(shí)現(xiàn)打印。在這種情況下，發(fā)熱元件的面積與噴液量成比例。但在這里存在一個(gè)對于噴液沒有貢獻(xiàn)的非氣泡產(chǎn)生區(qū)域S。這一事實(shí)是通過觀察在發(fā)熱元件上的燒垢沉積而得到證實(shí)的，即非氣泡產(chǎn)生區(qū)分布在發(fā)熱元件的邊緣區(qū)內(nèi)。已知大約4μm寬的邊緣部分沒有參與發(fā)泡過程。
為了有效地利用發(fā)泡壓力，最好使活動(dòng)件的活動(dòng)范圍覆蓋發(fā)熱元件的有效氣泡產(chǎn)生區(qū)，即覆蓋超過邊緣約4μm寬的發(fā)熱元件內(nèi)區(qū)。在本實(shí)施例中，有效氣泡產(chǎn)生區(qū)即其內(nèi)部寬度約為4μm，但是如果發(fā)熱元件和形成方法不一樣，情況又會(huì)有所不同。
<發(fā)熱元件基板>
下面將描述設(shè)有用于加熱液體的發(fā)熱元件的基板的結(jié)構(gòu)。
圖22是按照本發(fā)明實(shí)施例的噴液頭的縱剖視圖。
一帶槽部件50安裝在元件基板1上，件50具有第二液體流動(dòng)通道16、隔壁30、第一液體流動(dòng)通道14和構(gòu)成第一液體流動(dòng)通道的槽。
如圖12所示，元件基板1具有由鋁等制成的印刷電路線電極(0.2-1.0μm厚)和由HfB2、TaN、TaAl等制成的、用于在絕緣并蓄熱用的二氧化硅膜或氮化硅膜106上形成發(fā)熱元件的印刷電路電阻層105(0.01-0.2μm厚)，膜106又設(shè)在由硅等制成的基底107上。經(jīng)兩個(gè)線電極104將電壓加在電阻層105上，以使電流通過電阻層而產(chǎn)生發(fā)熱量。在線電極之間，在電阻層上設(shè)有一0.1-2.0μm厚的、由二氧化硅、氮化硅等制成的保護(hù)層，另外，在此保護(hù)層上形成(0.1-0.6μm厚)鉭等制成的防液流氣蝕層，以保護(hù)電阻層105不受各種液體如油墨的侵蝕。
在氣泡產(chǎn)生和破裂時(shí)產(chǎn)生的壓力和沖擊波很強(qiáng)，較脆的氣化物膜的壽命會(huì)縮短。因此使用鉭等金屬材料作為防液流氣蝕層。
根據(jù)液體、液體流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)和電阻材料的綜合情況可以省略保護(hù)層。在圖17(b)中示出了一個(gè)這樣的例子。不需要保護(hù)層的電阻層的材料包括例如，銥—鉭—鋁合金或類似物。
因此，前述實(shí)施例中的發(fā)熱元件的結(jié)構(gòu)可以只包括電阻層(發(fā)熱部分)或者還可以包括用于保護(hù)電阻層的保護(hù)層。
在此實(shí)施例中，發(fā)熱元件具有一個(gè)具有根據(jù)電信號產(chǎn)生熱量的電阻層的發(fā)熱部分。但并不局限于此種結(jié)構(gòu)，只要可在發(fā)泡液中產(chǎn)生足以噴液的氣泡即可。例如，發(fā)熱部分可以是當(dāng)接受光線如激光時(shí)可產(chǎn)生熱量的光熱轉(zhuǎn)換器式結(jié)構(gòu)，或是當(dāng)接受高頻波時(shí)產(chǎn)生熱量的發(fā)熱結(jié)構(gòu)。
除了構(gòu)成發(fā)熱部分的電阻層105和由向電阻層輸送電信號的線電極104構(gòu)成的電熱轉(zhuǎn)換器之外，在元件基板1上還可以整體式包括各種功能元件如晶體管、二極管、寄存器、移位寄存器等，用以有選擇地驅(qū)動(dòng)電熱轉(zhuǎn)換器。
為了通過驅(qū)動(dòng)位于上述元件基板1上的電熱轉(zhuǎn)換器的發(fā)熱部分而實(shí)現(xiàn)噴液，經(jīng)線電極104對電阻層105施加如圖23所示的矩形脈沖，從而在位于線電極之間的電阻層105上產(chǎn)生瞬時(shí)熱量。在前述實(shí)施例的噴液頭的情況下，所加電能的電壓為24伏、脈沖寬度為7微秒、電流為150毫安、頻率為6千赫茲以驅(qū)動(dòng)發(fā)熱元件，這樣便可按上述過程將墨液從噴口噴出。然而，驅(qū)動(dòng)信號的參數(shù)不局限于此，只要它能使發(fā)泡液產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臍馀菁纯伞?br> <噴射液和發(fā)泡液>
依據(jù)本發(fā)明，如在前述實(shí)施例中所述那樣，利用具有上述活動(dòng)件的結(jié)構(gòu)可將液體以比傳統(tǒng)噴液頭更大的噴射力或噴射效率噴出。當(dāng)所用發(fā)泡液和噴射液相同時(shí)，液體可能不會(huì)變質(zhì)并可減少因受熱而在發(fā)熱元件上產(chǎn)生的沉積。因此，通過不斷地氣化和冷凝實(shí)現(xiàn)了一個(gè)狀態(tài)的可逆變換。所以可以使用各種液體，只要該液體不會(huì)損壞液體流動(dòng)通道、活動(dòng)件或隔壁等。
在這些液體中，具有和用于傳統(tǒng)噴墨記錄裝置的液體成分相同的液體可用作記錄液。
當(dāng)在噴墨液和發(fā)泡液不同的情況下采用了本發(fā)明的雙流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)時(shí)，使用具有上述性質(zhì)的發(fā)泡液。更具體地說，發(fā)泡液的實(shí)例包括甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正己烷、正庚烷、正辛烷、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、三氯乙烯、氟利昂TF、氟利昂BF、乙醚、二氧雜環(huán)己烷、環(huán)己烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮、甲基乙基酮、水等，及其混合物。
至于噴射液，可使用各種液體，而無需考慮其發(fā)泡性質(zhì)或熱學(xué)性質(zhì)。過去因發(fā)泡性質(zhì)低和/或受熱后易于變性而不曾使用的液體現(xiàn)在也可以使用了。
但是，噴射液本身或與發(fā)泡液反應(yīng)后應(yīng)該不影響噴射、發(fā)泡或活動(dòng)件等的工作。
至于記錄噴射液，可以使用高黏度油墨。至于其它噴射液，可以使用具有受熱后易于變質(zhì)的化學(xué)藥品或香水等。
具有下述成分的油墨被用作記錄液，即可用作噴射液和發(fā)泡液，并進(jìn)行記錄工作。由于提高了噴墨速度并改善了液滴噴射精度，因而記錄下了高標(biāo)準(zhǔn)的圖象。
黏度為2cp的著色油墨(C.I.食品黑2)著色劑3wt％二甘醇 10wt％硫二甘醇 5wt％乙醇 5wt％水 77wt％記錄操作也采用發(fā)泡液和噴射液的下述混合液來執(zhí)行。因而，具有10cps的黏度的、以前不能噴射的液體也可被正確地噴出，甚至也可以適當(dāng)?shù)貒娚漯ざ葹?50cps的液體以得到高質(zhì)量圖象。
發(fā)泡液1乙醇 40wt％水60wt％發(fā)泡液2水100wt％發(fā)泡液3異丙醇10wt％水90wt％噴射液1(顏料油墨；大約15cp)碳黑 5wt％苯乙烯-丙烯酸酯-丙烯酸乙酯共聚物樹脂材料1wt％彌散材料(氧化物＝140，平均分子量＝8000)單乙醇酰胺0.25wt％甘油(Glyceline) 69wt％硫二甘醇 5wt％乙醇 3wt％水3wt％噴射液2(55cp)聚乙二醇200 100wt％
噴射液3(150cp)聚乙二醇600 100wt％在過去不易噴射的液體的情況下，噴射速度低。因此，噴射方向的偏移在記錄紙上擴(kuò)展，造成噴射精度不高。另外，由于噴射不穩(wěn)定，這改變了噴射量，因而影響了高質(zhì)量圖象的記錄。然而，按照本發(fā)明各實(shí)施例，由于使用了發(fā)泡液，充分且穩(wěn)定地產(chǎn)生氣泡，從而改善了噴射精度并加強(qiáng)了噴墨量的穩(wěn)定性，因此顯著提高了圖象記錄質(zhì)量。
<用于2流動(dòng)通道的噴液頭結(jié)構(gòu)>
圖19是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例具有雙流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)的噴液頭的分解透視圖。
元件基板1置于由鋁等制成的支承件70上。其上設(shè)有一用于第二液體流動(dòng)通道16的壁和一用于第二公共液體室17的壁，還設(shè)有一具有活動(dòng)件31的隔壁30。在隔壁30上還設(shè)有一個(gè)包括許多條用于構(gòu)成第一液體流動(dòng)通道14的槽、第一公共液體室13、用于向第一公共液體室13供應(yīng)第一種液體的供液通道20、以及用于向第二公共液體室17供應(yīng)第二種液體的供液通道21的帶槽部件50，由此構(gòu)成了雙通道式噴液頭。
<噴液裝置>
圖27是使用上述噴液頭的噴液裝置的示意圖。在這個(gè)實(shí)例中，噴射液是油墨。這種設(shè)備是噴墨記錄設(shè)備。噴液裝置包括一可裝有噴射頭卡盒的滑架HC，所述噴射頭卡盒包括一可相對拆卸地連接的液體容器90和一噴液頭部201。滑架HC在記錄材料150(如記錄紙等)寬度方向上往復(fù)移動(dòng)，而記錄材料是由記錄材料輸送裝置輸送的。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號經(jīng)未畫出的驅(qū)動(dòng)信號發(fā)生裝置送至在滑架上的噴液裝置時(shí)，記錄液體響應(yīng)于該信號從噴液頭201被噴向記錄材料。
本實(shí)施例的噴液設(shè)備包括一作為用于驅(qū)動(dòng)記錄材料輸送裝置和滑架的驅(qū)動(dòng)源的電機(jī)111；用于將動(dòng)力從驅(qū)動(dòng)源傳至滑架的齒輪112、113，以及滑架軸115等。借助于這種記錄設(shè)備和利用這種記錄設(shè)備的噴液方法，將液體噴向各種記錄材料，以形成良好的打印件。
圖28是利用了本發(fā)明的噴液頭和噴液方法進(jìn)行噴墨記錄的設(shè)備整體的框圖。
這種記錄設(shè)備從一主計(jì)算機(jī)300接受呈控制信號形式的打印數(shù)據(jù)。打印數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)在打印設(shè)備的輸入界面301中并同時(shí)被轉(zhuǎn)換成待輸入一兼作產(chǎn)生噴液頭驅(qū)動(dòng)信號裝置用的CPU302中的可處理數(shù)據(jù)。CPU302將上述輸入CPU302中的數(shù)據(jù)處理成可打印的數(shù)據(jù)(圖象數(shù)據(jù))，這種數(shù)據(jù)處理是通過使用外圍設(shè)備如RAM304等和存儲(chǔ)在ROM303中的控制程序而進(jìn)行的。
中央處理器302將前述的輸入CPU302的數(shù)據(jù)處理成可打印數(shù)據(jù)(圖象數(shù)據(jù))，這種數(shù)據(jù)處理是通過使用外圍設(shè)備如RAM304等和存儲(chǔ)在ROM303中的控制程序而進(jìn)行的。圖象數(shù)據(jù)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)是分別由噴液頭驅(qū)動(dòng)器307和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器305傳給頭部200和驅(qū)動(dòng)電機(jī)306的，這兩種驅(qū)動(dòng)器分別由適當(dāng)?shù)挠?jì)時(shí)控制，以便形成圖象。
至于附著有液體如油墨的、并且用于如上所述的記錄設(shè)備的記錄材料可以是各種紙張；OHP紙；用于形成光盤、裝飾板等的塑料；織物；金屬材料如鋁銅等；皮革材料如牛皮、豬皮、人造革等；木材如實(shí)心木、膠合板等；竹材；陶瓷材料如瓷磚；以及具有三維結(jié)構(gòu)的海綿等材料。
上述記錄設(shè)備包括用于各種紙或OHP紙的打印設(shè)備；用于塑料如用于形成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；用于三維記錄媒介如海綿的記錄設(shè)備；用來在織物上記錄圖象的紡織印刷設(shè)備；以及類似的記錄設(shè)備。
至于這些噴液設(shè)備所使用的噴射液，可由本領(lǐng)域中的技術(shù)人員根據(jù)記錄材料和記錄條件正確地選擇。
本發(fā)明可用于所謂的“側(cè)噴槍式”噴液頭，其中液體沿垂直于發(fā)熱元件表面的方向被噴出。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，支點(diǎn)設(shè)置在第一公共液體室內(nèi)，由此使產(chǎn)生的壓力有效地指向噴口。此外還可抑制逆波的影響，因而使第一液體流動(dòng)通道的流動(dòng)阻力最小。這樣，改善了補(bǔ)液并可獲得高的噴射效率和高的噴射壓力。由于設(shè)有用于噴液的第一液體流動(dòng)通道和用于產(chǎn)生氣泡的第二液體流動(dòng)通道，以及在氣泡產(chǎn)生部位形成了一個(gè)腔室，可改善發(fā)泡效率并使上述優(yōu)勢進(jìn)一步擴(kuò)大。
根據(jù)利用噴液原理的上述結(jié)構(gòu)，具有氣泡和活動(dòng)件的協(xié)同作用，這樣可有效地將靠近噴口的液體噴出，從而提高了噴射效率。
即使在低溫和低濕度條件下長期閑置后，仍舊能夠避免噴射故障。即使發(fā)生了噴射故障，還可以通過一個(gè)例如預(yù)噴射或吸抽復(fù)原的小規(guī)模復(fù)原程序恢復(fù)正常狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明，可以縮短恢復(fù)所需的時(shí)間并且可以減少由恢復(fù)操作帶來的液體損失，從而降低運(yùn)行成本。
在提高補(bǔ)液性能方面，分別實(shí)現(xiàn)了在連續(xù)噴射過程中的響應(yīng)性，氣泡的穩(wěn)定長大和液滴的穩(wěn)定性，從而可以進(jìn)行高速記錄。
利用活動(dòng)件的梳狀結(jié)構(gòu)保證了沿液體流動(dòng)通道方向的精確連接，從而使噴液頭的制造更為容易和經(jīng)濟(jì)。
采用雙流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)的噴液頭，由于可使用易發(fā)泡且易產(chǎn)生沉積物質(zhì)(燒垢或類似物)的發(fā)泡液，噴射液的可選擇范圍很寬。因此，利用傳統(tǒng)的氣泡噴射方法不易噴射的液體如高黏度不易發(fā)泡的液體或會(huì)在發(fā)熱元件上產(chǎn)生燒垢的液體均可在工作情況良好的情況下被噴射出去。
此外，受熱后易起反應(yīng)的液體對噴射也不再有不利的影響。
因此，可以以點(diǎn)的形式打印由于黏度而不得不噴涂的液體。
盡管參照這里公開的結(jié)構(gòu)對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明不限于上述具體細(xì)節(jié)。本申請意圖覆蓋落入改進(jìn)的目的或下述權(quán)利要求范圍內(nèi)的改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種噴液頭，它包括一個(gè)用于噴液的噴口；一個(gè)用于產(chǎn)生氣泡的氣泡產(chǎn)生區(qū)；一個(gè)與所述氣泡產(chǎn)生區(qū)對置并且可在一第一位置和一相對于第一位置而言遠(yuǎn)離所述氣泡產(chǎn)生區(qū)的第二位置之間移動(dòng)的活動(dòng)件；其中借助于因發(fā)泡而產(chǎn)生的壓力使所述活動(dòng)件從所述第一位置移向所述第二位置，以便使氣泡在更靠近所述噴口的下游側(cè)比其在上游側(cè)膨脹得更大；以及一個(gè)第一公共液體室，當(dāng)沿與所述活動(dòng)件靜止時(shí)所處的平面垂直的方向測量時(shí)，所述第一公共液體室的高度大于所述第一液體流動(dòng)通道的高度，其中所述活動(dòng)件在所述第一公共液體室內(nèi)有一支點(diǎn)，而在所述第一液體流動(dòng)通道內(nèi)有一自由端。
2.如權(quán)利要求1所述的噴液頭，其特征在于，當(dāng)所述活動(dòng)件移至其最遠(yuǎn)位置時(shí)，所述活動(dòng)件的所述自由端與所述第一液體流動(dòng)通道的頂部接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的噴液頭，其特征在于，當(dāng)所述活動(dòng)件運(yùn)動(dòng)到其最遠(yuǎn)位置時(shí)，所述第一液體流動(dòng)通道位于所述自由端的下游。
4.如權(quán)利要求1所述的噴液頭，其特征在于，由于所述活動(dòng)件移動(dòng)，使所述氣泡的下游部分在所述活動(dòng)件的下游長大。
5.如權(quán)利要求1所述的噴液頭，其特征在于，所述自由端位于所述支點(diǎn)的下游。
6.如權(quán)利要求1所述的噴液頭，其特征在于，所述活動(dòng)件具有一個(gè)梳狀部分。
7.一種噴液頭，它包括一個(gè)用于噴液的噴口；一條帶有一個(gè)通過加熱液體而在液體中產(chǎn)生氣泡的發(fā)熱元件和一條從其上游側(cè)向所述發(fā)熱元件供液的供液通道的液體流動(dòng)通道；一個(gè)與所述發(fā)熱元件對置并且具有一個(gè)鄰近所述噴口的自由端的活動(dòng)件，在因發(fā)泡而產(chǎn)生的壓力的基礎(chǔ)上，此活動(dòng)件將因發(fā)泡而產(chǎn)生的壓力指向所述噴口；以及一個(gè)第一公共液體室，當(dāng)沿與所述活動(dòng)件靜止時(shí)所處的平面垂直的方向測量時(shí)，所述第一公共液體室的高度大于所述第一液體流動(dòng)通道的高度，其中所述活動(dòng)件在所述第一公共液體室內(nèi)有一支點(diǎn)，而在所述第一液體流動(dòng)通道內(nèi)有一自由端。
8.如權(quán)利要求7所述的噴液頭，其特征在于，當(dāng)所述活動(dòng)件移動(dòng)到其最遠(yuǎn)位置時(shí)，所述活動(dòng)件的所述自由端與所述第一液體流動(dòng)通道的頂部相接觸。
9.如權(quán)利要求7所述的噴液頭，其特征在于，當(dāng)所述活動(dòng)件移動(dòng)到其最遠(yuǎn)位置時(shí)，所述第一液體流動(dòng)通道在所述自由端的下游。
10.如權(quán)利要求7所述的噴液頭，其特征在于，所述活動(dòng)件具有一個(gè)梳狀部分。
11.一種噴液頭，包括一個(gè)用于噴液的噴口；一個(gè)通過加熱液體而在液體中產(chǎn)生氣泡的發(fā)熱元件；一個(gè)與所述發(fā)熱元件對置并且具有一個(gè)鄰近所述噴口的自由端、用于使因發(fā)泡而產(chǎn)生的壓力指向所述噴口的活動(dòng)件；一條用于沿鄰近所述發(fā)熱元件的所述活動(dòng)件的表面從所述發(fā)熱元件的上游向所述發(fā)熱元件供液的供液通道；一個(gè)第一公共液體室，當(dāng)沿與所述活動(dòng)件在靜止時(shí)所處的平面垂直的方向測量時(shí)，所述第一公共液體室的高度大于所述第一液體流動(dòng)通道的高度，其中，所述活動(dòng)件在所述第一公共液體室內(nèi)有一支點(diǎn)，而在所述第一液體流動(dòng)通道內(nèi)有一自由端。
12.如權(quán)利要求11所述的噴液頭，其特征在于，當(dāng)所述活動(dòng)件運(yùn)動(dòng)到其最遠(yuǎn)位置時(shí)，所述活動(dòng)件的所述自由端與所述第一液體流動(dòng)通道的頂壁接觸。
13.如權(quán)利要求11所述的噴液頭，其特征在于，當(dāng)所述活動(dòng)件運(yùn)動(dòng)到其最遠(yuǎn)位置時(shí)，所述第一液體流動(dòng)通道在所述自由端的下游。
14.如權(quán)利要求11所述的噴液頭，其特征在于，所述活動(dòng)件具有一個(gè)梳狀部分。
15.一種噴液頭，包括一條與一噴口流體連通的第一液體流動(dòng)通道；一條具有用于通過加熱液體而在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡產(chǎn)生區(qū)的第二液體流動(dòng)通道；一個(gè)設(shè)置在所述第一液體流動(dòng)通道和所述氣泡產(chǎn)生區(qū)之間而且在鄰近所述噴口處有一自由端的活動(dòng)件，由于所述自由端在因在所述氣泡產(chǎn)生區(qū)內(nèi)產(chǎn)生氣泡而產(chǎn)生壓力的基礎(chǔ)上而移入了所述第一液體流動(dòng)通道，該活動(dòng)件可使因發(fā)泡而產(chǎn)生的壓力指向所述第一液體流動(dòng)通道的所述噴口；一個(gè)第一公共液體室，當(dāng)沿與所述活動(dòng)件靜止時(shí)所在的平面垂直的方向測量時(shí)，所述第一公共液體室的高度大于所述第一液體流動(dòng)通道的高度，其中，所述活動(dòng)件在所述第一公共液體室內(nèi)有一支點(diǎn)，而在所述第一液體流動(dòng)通道內(nèi)有一自由端。
16.如權(quán)利要求15所述的噴液頭，其特征在于，當(dāng)所述活動(dòng)件運(yùn)動(dòng)到其最遠(yuǎn)位置時(shí)，所述活動(dòng)件的所述自由端與所述第一液體流動(dòng)通道的頂部接觸。
17.如權(quán)利要求15所述的噴液頭，其特征在于，當(dāng)所述活動(dòng)件運(yùn)動(dòng)到其最遠(yuǎn)位置時(shí)，所述第一液體流動(dòng)通道在所述自由端的下游。
18.如權(quán)利要求15所述的噴液頭，其特征在于，它還包括一個(gè)面對所述活動(dòng)件設(shè)置的發(fā)熱元件，并且所述氣泡產(chǎn)生區(qū)由所述活動(dòng)件和所述發(fā)熱元件限定。
19.如權(quán)利要求18所述的噴液頭，其特征在于，所述活動(dòng)件的所述自由端位于所述發(fā)熱元件區(qū)域的中心的下游。
20.如權(quán)利要求18所述的噴液頭，其特征在于，它還包括一條用于從所述發(fā)熱元件的上游沿所述發(fā)熱元件的表面向所述發(fā)熱元件供液的供液通道。
21.如權(quán)利要求18所述的噴液頭，其特征在于，所述供液通道的內(nèi)壁基本上是平直或平緩的，并且沿內(nèi)壁向所述發(fā)熱元件供液。
22.如權(quán)利要求18所述的噴液頭，其特征在于，所述氣泡是通過由所述發(fā)熱元件發(fā)熱而引起的薄膜沸騰而產(chǎn)生的。
23.如權(quán)利要求18所述的噴液頭，其特征在于，所述活動(dòng)件呈板形。
24.如權(quán)利要求23所述的噴液頭，其特征在于，所述發(fā)熱元件的所有有效的氣泡產(chǎn)生區(qū)都面對所述活動(dòng)件。
25.如權(quán)利要求23所述的噴液頭，其特征在于，所述發(fā)熱元件的整個(gè)表面都面對所述活動(dòng)件。
26.如權(quán)利要求23所述的噴液頭，其特征在于，所述活動(dòng)件的總面積大于所述發(fā)熱元件的總面積。
27.如權(quán)利要求23所述的噴液頭，其特征在于，所述活動(dòng)件的支點(diǎn)并非在所述發(fā)熱元件的正上方。
28.如權(quán)利要求23所述的噴液頭，其特征在于，所述活動(dòng)件的自由端沿著一基本上與其內(nèi)裝有所述發(fā)熱元件的液體流動(dòng)通道垂直的方向延伸。
29.如權(quán)利要求23所述的噴液頭，其特征在于，所述活動(dòng)件的所述自由端比所述發(fā)熱元件更接近所述噴口。
30.如權(quán)利要求15所述的噴液頭，其特征在于，所述活動(dòng)件在所述第一液體流動(dòng)通道和第二液體流動(dòng)通道之間構(gòu)成隔壁的一部分。
31.如權(quán)利要求30所述的噴液頭，其特征在于，此結(jié)構(gòu)由金屬材料制成。
32.如權(quán)利要求31所述的噴液頭，其特征在于，所述金屬材料為鎳。
33.如權(quán)利要求30所述的噴液頭，其特征在于，所述隔壁為樹脂材料。
34.如權(quán)利要求30所述的噴液頭，其特征在于，所述隔壁為陶瓷。
35.如權(quán)利要求15所述的噴液頭，其特征在于，所述第一公共液體室向許多條所述第一液體流動(dòng)通道輸送第一種液體，所述噴液頭還包括一向許多條所述第二液體流動(dòng)通道輸送第二種液體的第二公共液體室。
36.如權(quán)利要求15所述的噴液頭，其特征在于，所述活動(dòng)件有一個(gè)梳狀部分。
37.多個(gè)用于形成多條第一液體流動(dòng)通道的槽直接與有關(guān)的一個(gè)所述噴口流體連通；一個(gè)構(gòu)成用以向所述第一液體流動(dòng)通道供液的第一公共液體室的凹槽；其中所述槽和凹槽在一帶槽部件中形成；一塊具有許多的通過加熱液體而在液體中產(chǎn)生氣泡的發(fā)熱元件的元件基板；以及一道設(shè)置在所述帶槽部件和所述元件基板之間的隔壁，此隔壁對應(yīng)于所述發(fā)熱元件形成第二液體流動(dòng)通道的壁的一部分，以及可借助于由發(fā)泡所產(chǎn)生的壓力而移入所述第一液體流動(dòng)通道中的一個(gè)活動(dòng)件，所述活動(dòng)件與所述發(fā)熱元件對置；以及一個(gè)第一公共液體室，當(dāng)沿與所述活動(dòng)件靜止時(shí)所處的平面垂直的方向測量時(shí)，所述第一公共液體室的高度大于第一液體流動(dòng)通道的高度，其中所述活動(dòng)件在所述第一公共液體室內(nèi)有一支點(diǎn)，而在所述第一液體流動(dòng)通道內(nèi)有一自由端。
38.如權(quán)利要求37所述的噴液頭，其特征在于，當(dāng)所述活動(dòng)件運(yùn)動(dòng)到其最遠(yuǎn)位置時(shí)，所述活動(dòng)件的所述自由端與所述第一液體流動(dòng)通道的頂部接觸。
39.如權(quán)利要求37所述的噴液頭，其特征在于，當(dāng)所述活動(dòng)件運(yùn)動(dòng)到其最遠(yuǎn)位置時(shí)，所述第一液體流動(dòng)通道在所述自由端的下游。
40.如權(quán)利要求37所述的噴液頭，其特征在于，所述活動(dòng)件的所述自由端位于所述發(fā)熱元件區(qū)域的中心的下游。
41.如權(quán)利要求37所述的噴液頭，其特征在于，所述帶槽部件有一條用于將液體引入所述第一公共液體室的第一輸送通道和一條用于將液體輸入所述第二公共液體室的第二輸送通道。
42.如權(quán)利要求41所述的噴液頭，其特征在于，所述帶槽部件具有多條上述的第二輸送通道。
43.如權(quán)利要求41所述的噴液頭，其特征在于，所述第一輸送通道的橫截面面積與所述第二輸送通道的橫截面面積之比與相應(yīng)液體的供應(yīng)量成比例。
44.如權(quán)利要求41所述的噴液頭，其特征在于，所述第二輸送通道貫穿所述隔壁以便向所述第二公共液體室供液。
45.如權(quán)利要求15所述的噴液頭，其特征在于，供給所述第一液體流動(dòng)通道的液體和供給所述第二液體流動(dòng)通道的液體是相同的。
46.如權(quán)利要求15所述的噴液頭，其特征在于，供給所述第一液體流動(dòng)通道的液體和供給所述第二液體流動(dòng)通道的液體是不同的。
47.如權(quán)利要求46所述的噴液頭，其特征在于，所述第二液體流動(dòng)通道內(nèi)的液體與第一液體流動(dòng)通道內(nèi)的液體相比，至少其黏度較低而發(fā)泡性能和熱穩(wěn)定性較好。
48.如權(quán)利要求15所述的噴液頭，其特征在于，所述發(fā)熱元件是一個(gè)具有一在施加電信號時(shí)發(fā)熱的發(fā)熱電阻的電熱轉(zhuǎn)換器。
49.如權(quán)利要求48所述的噴液頭，其特征在于，所述電熱轉(zhuǎn)換器在所述發(fā)熱電阻上有一層保護(hù)膜。
50.如權(quán)利要求48所述的噴液頭，其特征在于，在所述元件基板上設(shè)有用于向所述電熱轉(zhuǎn)換器傳遞電信號的導(dǎo)線和一個(gè)用于向所述電熱轉(zhuǎn)換器有選擇地施加電信號的功能元件。
51.如權(quán)利要求15所述的噴液頭，其特征在于，所述第二液體流動(dòng)通道的設(shè)置所述氣泡產(chǎn)生區(qū)或發(fā)熱元件的那部分具有腔室狀構(gòu)形。
52.如權(quán)利要求15所述的噴液頭，其特征在于，所述第二液體流動(dòng)通道有一個(gè)位于所述發(fā)泡區(qū)或發(fā)熱元件上游的頸部。
53.如權(quán)利要求15所述的噴液頭，其特征在于，所述發(fā)熱元件的表面與所述活動(dòng)件之間的距離不超過30μm。
54.如權(quán)利要求15所述的噴液頭，其特征在于，通過所述噴口噴射的液體為油墨。
55.如權(quán)利要求37所述的噴液頭，其特征在于，所述活動(dòng)件具有一梳狀部分。
56.一種利用如權(quán)利要求1-55中任何一項(xiàng)所述的噴液頭的記錄方法。
57.一種噴液設(shè)備，它包括一如權(quán)利要求1-55中任何一項(xiàng)所述的噴液頭和用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號以便從所述噴液頭噴出液體的驅(qū)動(dòng)信號發(fā)生裝置。
58.一種噴液設(shè)備，它包括一如權(quán)利要求1-55中任何一項(xiàng)所述的噴液頭和用于輸送接收從所述噴液頭噴出的液體的記錄材料的記錄材料進(jìn)給裝置。
59.如權(quán)利要求57或58所述的噴射設(shè)備，其特征在于，所述液體是油墨，所述記錄材料是記錄紙。
60.如權(quán)利要求57或58所述的噴射設(shè)備，其特征在于，所述記錄材料是紡織品。
61.如權(quán)利要求57或58所述的噴射設(shè)備，其特征在于，所述記錄材料是塑性樹脂材料。
62.如權(quán)利要求57或58所述的噴射設(shè)備，其特征在于，所述液體是記錄液，所述記錄材料是金屬。
63.如權(quán)利要求57或58所述的噴射設(shè)備，其特征在于，所述液體是記錄液，所述記錄材料是木材。
64.如權(quán)利要求57或58所述的噴射設(shè)備，其特征在于，所述液體是記錄液，所述記錄材料是皮革。
65.如權(quán)利要求57或58所述的噴射設(shè)備，其特征在于，噴射多種顏色的記錄液以實(shí)現(xiàn)彩色記錄。
66.如權(quán)利要求57或58所述的噴射設(shè)備，其特征在于，所述噴口分布在記錄材料的可記錄區(qū)的整個(gè)寬度上。
67.一種用于制造噴液元件的方法，該噴液元件具有一個(gè)帶有一可位移的活動(dòng)件的梳狀隔壁和一個(gè)具有多個(gè)用于構(gòu)成與所述隔壁的梳狀部分接合的液體流動(dòng)通道的槽的帶槽部件，其特征在于，所述帶槽部件具有一個(gè)沿設(shè)置所述槽的方向用于所述隔壁的定位基準(zhǔn)和一個(gè)位于用于構(gòu)成液體流動(dòng)通道的所述槽之間的壁，其中當(dāng)通過所述定位基準(zhǔn)和相對于液流方向而言所述液體流動(dòng)通道的上游端部定位時(shí)，所述隔壁與所述帶槽部件接合。
68.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，噴射元件有一與所述液體流動(dòng)通道連通以便噴液的噴口和一塊具有用于在所述液體流動(dòng)通道內(nèi)的液體中產(chǎn)生氣泡的發(fā)熱元件的元件基板，其中通過連接所述元件基板和所述帶槽部件而形成所述液體流動(dòng)通道。
69.如權(quán)利要求68所述的方法，其特征在于，通過用所述發(fā)熱元件加熱液體流動(dòng)通道內(nèi)的液體可產(chǎn)生氣泡，通過由發(fā)泡引起的壓力使活動(dòng)件移動(dòng)，從而使壓力指向噴口以噴射液體。
70.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，上述定位基準(zhǔn)由一個(gè)階梯部分產(chǎn)生。
71.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，帶槽部件的液體流動(dòng)通道壁相對于液流方向而言的上游端部分和隔壁具有梳狀部分，其中一個(gè)具有半圓形的橫截面形狀，另一個(gè)具有相應(yīng)的橫截面形狀。
72.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，在所述隔壁和帶槽部件之間的定位是通過一對設(shè)在帶槽部件中的定位銷和對應(yīng)于定位銷的所述隔壁中的長孔而實(shí)現(xiàn)的。
73.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，在所述隔壁相對于帶槽部件定位之后，振動(dòng)帶槽部件，使隔壁與帶槽部件接合。
74.如權(quán)利要求73所述的方法，其特征在于，在使帶槽部件傾斜的同時(shí)進(jìn)行振動(dòng)，以使液體流動(dòng)通道壁的上游端部分處于較高位置。
75.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于，當(dāng)液體流動(dòng)通道的上游端部分處于較高位置時(shí)，用壓縮空氣抬高所述隔壁，然后使其下落，以便與帶槽部件接合。
全文摘要
一種噴液頭包括:一個(gè)用于噴液的噴口;一個(gè)用于產(chǎn)生氣泡的氣泡產(chǎn)生區(qū);一個(gè)與氣泡產(chǎn)生區(qū)對置并且可在第一位置和相對于第一位置而言遠(yuǎn)離氣泡產(chǎn)生區(qū)的第二位置之間移動(dòng)的活動(dòng)件;其中借助因發(fā)泡而產(chǎn)生的壓力使活動(dòng)件從第一位置移向第二位置,從而使氣泡在更靠近噴口的下游側(cè)比在上游側(cè)膨脹得更大;以及一個(gè)第一公共液體室,當(dāng)沿與活動(dòng)件靜止時(shí)所在的平面垂直的方向測量時(shí),該室的高度大于第一液體流動(dòng)通道的高度,其中活動(dòng)件在第一公共液體室內(nèi)有一支點(diǎn),而在第一液體流動(dòng)通道內(nèi)有一自由端。
文檔編號B41J2/14GK1172731SQ9711490
公開日1998年2月11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)明者吉平文, 山川浩二, 折笠剛, 石永博之, 野俊雄, 木上博之, 林崎公之, 深井恒, 工藤清光, 小野敬之, 淺川佳惠, 大川雅由 申請人:佳能株式會(huì)社