專(zhuān)利名稱：伴有活動(dòng)件位移的排液方法、實(shí)施該方法的噴液頭和噴液設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種排液方法、噴液頭和噴液設(shè)備，其中，使熱能作用在液體上以產(chǎn)生氣泡，從而排放需要的液體。更具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一種排液方法、噴液頭和噴液設(shè)備，其中，設(shè)有一個(gè)利用形成氣泡而位移的活動(dòng)件。
本發(fā)明也適用于在記錄媒介如紙、線、織物、布、皮革、塑料、玻璃、木材或陶瓷上作記錄的打印機(jī)，以及復(fù)印機(jī)、設(shè)有通訊系的傳真設(shè)備、文字處理機(jī)和其它具有打印裝置的設(shè)備。另外，本發(fā)明適用于工業(yè)中使用的記錄系統(tǒng)，其復(fù)雜地配置了各種處理設(shè)備。
這里，在本發(fā)明的描述中的術(shù)語(yǔ)“記錄”不僅指記錄具有文字、圖形或其它有意義符號(hào)的圖象，也指記錄不具有任何具體意義的圖象如花紋。
人們知道所謂的氣泡噴墨記錄法，它是下述一種方法當(dāng)將熱能等按照記錄信號(hào)施加在墨上時(shí)，借助突然的體積變化(形成氣泡)而使墨的狀態(tài)變化，使用這樣產(chǎn)生的作用力將墨從排放孔排出，從而在記錄媒價(jià)上形成圖象。對(duì)于利用噴墨記錄法的記錄設(shè)備來(lái)說(shuō)，一般都設(shè)有排放墨的排放孔、導(dǎo)通于排放孔的墨的路徑，以及作為產(chǎn)生噴墨能量的裝置的，設(shè)在每條墨的路徑中的電熱換能件，這種設(shè)備公開(kāi)在美國(guó)專(zhuān)利第4,723,129號(hào)的說(shuō)明書(shū)等文獻(xiàn)中。
按照這種記錄方法，可以高速、低噪音地記錄高質(zhì)量的圖象。同時(shí)，實(shí)施這種記錄方法的噴墨頭可以高密度地布置用于噴墨的排放孔，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠以高分辨率記錄圖象，使用較小的設(shè)備就可以容易地獲得彩色圖象。因此，近年來(lái)，在多種辦公設(shè)備如打印機(jī)、復(fù)印機(jī)和傳真機(jī)中廣泛采用了氣泡噴墨記錄法。另外，甚至在工業(yè)系統(tǒng)如紡織印刷等方面也利用了這種記錄方法。
隨著在許多領(lǐng)域中的各種產(chǎn)品中廣泛采用氣泡噴墨技術(shù)，近年來(lái)不斷出現(xiàn)以下需要。
例如，人們一直在研究提高效率和調(diào)節(jié)保護(hù)膜的厚度，以便提高發(fā)熱件的性能。一項(xiàng)這種研究已經(jīng)產(chǎn)生了效果，提高了產(chǎn)生的熱量向液體的傳遞效率。
另外，為了獲得高質(zhì)量的圖象，人們提出了一種驅(qū)動(dòng)條件，在這種驅(qū)動(dòng)條件下，排液法可以在高的噴墨速度下穩(wěn)定地產(chǎn)生氣泡，良好地進(jìn)行排墨。另外，從高速記錄的觀點(diǎn)來(lái)看，人們還提出了改進(jìn)液流路徑的結(jié)構(gòu)，以便獲得一種能夠以較高速度向液流路徑再注液體以補(bǔ)充已排出液體的噴液頭。
在提出的上述各種液流路徑結(jié)構(gòu)中，在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文本第63-199972號(hào)中提出一種液流路徑結(jié)構(gòu)和一種制造噴液頭的方法，該發(fā)明注意到了背波(方向與朝向排放孔的方向相反的壓力，即，在朝向液腔的方向作用的壓力)。因?yàn)楸巢ú蛔饔迷谂乓悍较蛏?，因而人們知道背波是一種能量損耗。
但是，關(guān)于上述公開(kāi)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)研究氣泡在保有排放液體在內(nèi)的液流路徑中形成氣泡的條件時(shí)，顯然可以看出，對(duì)于排液來(lái)說(shuō)部分抑制背波并不實(shí)用。
從根本來(lái)說(shuō)，背波本身并不與上述排液直接有關(guān)。在氣泡作用的壓力中，那些直接與排液有關(guān)的壓力已經(jīng)作用在液體上，在液流路徑中產(chǎn)生背波的瞬間使液體處于從液流路徑排出的狀態(tài)中。因此，即使背波被抑制，顯然對(duì)排液并無(wú)重大影響，更不必說(shuō)上述部分抑制了。
另一方面，對(duì)于氣泡噴墨法來(lái)說(shuō)，每個(gè)發(fā)熱件在與墨接觸時(shí)反復(fù)加熱。因此，由于墨的燒干，在每個(gè)加熱件表面會(huì)有沉積。取決于墨的種類(lèi)，上述沉積會(huì)有相當(dāng)大的量，導(dǎo)致氣泡形成不穩(wěn)定，因而難于以良好的狀態(tài)排墨。另外，還需要提供一種以良好狀態(tài)排墨的方法，即使當(dāng)所用液體易于受熱變劣以至起泡困難時(shí)也不會(huì)改變排液的質(zhì)量。
鑒此，曾有人提出一種排液方法，將起泡壓力傳至排放的液體，同時(shí)設(shè)置一種裝置，使噴液頭所用產(chǎn)生氣泡的液體(起泡液體)與作為不同液體的用來(lái)排出的液體(排放液體)相分離，例如日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文本第61-69467號(hào)和第55-81172號(hào)及美國(guó)專(zhuān)利第4,480,259號(hào)等文獻(xiàn)公開(kāi)了上述技術(shù)方案。按照這些技術(shù)方案，設(shè)有使用作排放液體的墨和起泡液體完全分開(kāi)的結(jié)構(gòu)，這是使用硅橡膠或某些其它撓性膜實(shí)現(xiàn)的，從而不使排放液體與發(fā)熱件直接接觸，同時(shí)，借助撓性膜的變形將起泡液體的起泡壓力傳遞至排放液體。由于采用了這種結(jié)構(gòu)，可防止在每個(gè)發(fā)熱件的表面積累沉積物，使排放液體的選擇范圍加大。
但是，上述使排放液體和起泡液體完全分開(kāi)的結(jié)構(gòu)是通過(guò)撓性膜的脹縮引起的變形，使起泡壓力傳遞到排放液體，因此，變形壓力被撓性膜吸收了相當(dāng)大的程度。另外，撓性膜的變形量并不大。因此，雖然可以取得使排放液體和起泡液體相分離的效果，但是必競(jìng)會(huì)降低效率和排放力。
為了將在每條液流路徑中形成氣泡(特別是在膜膜式沸騰后形成氣泡)的排液法的傳統(tǒng)基本排液持性提高到在普通技術(shù)中所期望的高標(biāo)度，本申請(qǐng)人已提交了一項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)，其與普通技術(shù)水平相比已達(dá)到了極高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使在下游側(cè)的每個(gè)氣泡的發(fā)展分量可靠地傳遞到每個(gè)活動(dòng)件的自由端側(cè)。該發(fā)明的構(gòu)思是，應(yīng)該考慮下游側(cè)氣泡發(fā)展分量，考慮到由氣泡本身給予排液量的能量性質(zhì)，以便顯著提高排液特性，應(yīng)該使每個(gè)氣泡的發(fā)展分量有效地在排液方向上可以變化。
本發(fā)明的基礎(chǔ)是對(duì)于新排液方法和排液原理的暫新認(rèn)識(shí)，它使以前的劃時(shí)代發(fā)明的排液原理和基本效果得到更大的改進(jìn)。
換言之，上述暫新認(rèn)識(shí)意味著獲得了一項(xiàng)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)通過(guò)對(duì)于每個(gè)活動(dòng)件自由端在其開(kāi)始位移前的現(xiàn)象分析，進(jìn)一步發(fā)展或引起了每個(gè)氣泡的發(fā)展，將人工制成的液體傳遞向著排放孔側(cè)一步發(fā)展，從而可以更加改善位移環(huán)境，它包括一種結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以有效地利用可以從每個(gè)氣泡產(chǎn)生區(qū)獲得的力，這是一種理想的目標(biāo)。
本發(fā)明關(guān)注活動(dòng)件和氣泡之間關(guān)系的具體狀況，本發(fā)明涉及到新的排液原理、結(jié)構(gòu)特征等。
下面描述本發(fā)明的主要目的。本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種暫新的排液原理，它是借助對(duì)所形成的氣泡進(jìn)行基本控制。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種排液方法、噴液頭等，其能夠以極好的狀態(tài)排液，這是通過(guò)改善起泡時(shí)作用的液體壓力分布以提高排液效率，以及通過(guò)改善每個(gè)活動(dòng)件自由端的位移環(huán)境，以便將每個(gè)氣泡引向每個(gè)排放孔而實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種排液方法、噴液頭等，其能夠提高打印速度，這是通過(guò)抑制背波在與供液方向相反的方向上的慣性力作用，同時(shí)，通過(guò)利用每個(gè)活動(dòng)件的閥門(mén)機(jī)構(gòu)提高再注頻率，減小新月形的回歸量。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及一種排液方法，它包括在氣泡產(chǎn)生區(qū)中形成每個(gè)氣泡后使每個(gè)活動(dòng)件的自由端位移的步驟，活動(dòng)件的支點(diǎn)相對(duì)于位移區(qū)在與排液側(cè)不同的那側(cè)，以便使活動(dòng)件的自由端可以位移，同時(shí)，自由端布置得面對(duì)有效起泡區(qū)，在活動(dòng)件從支點(diǎn)到自由端的方向上，位于構(gòu)成氣泡產(chǎn)生區(qū)的有效起泡區(qū)長(zhǎng)度中間部分的下游側(cè)，有效起泡區(qū)在其下游側(cè)面對(duì)自由端的一部分布置得直接面對(duì)位移區(qū)。
另外，有效起泡區(qū)直接面對(duì)位移區(qū)的那部分布置得包括在所述方向上相對(duì)于起泡區(qū)的最下游側(cè)。
另外，作為相關(guān)于所述方向的范圍，有效起泡區(qū)直接面對(duì)位移區(qū)的那部分是一個(gè)5μm或更長(zhǎng)的范圍。
另外，在所述活動(dòng)件自由端的所述位移區(qū)中，壓力的傾斜借助一種結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，所述結(jié)構(gòu)反射或引起有效起泡區(qū)起時(shí)產(chǎn)生的聲波。
另外，所述氣泡是借助在發(fā)熱件的所述有效起泡區(qū)中的薄膜式沸騰現(xiàn)象產(chǎn)生的。
另外，本發(fā)明涉及一種噴液頭，其用于在氣泡產(chǎn)生區(qū)借助每個(gè)電熱換能件產(chǎn)生的氣泡一起使具有自由端的活動(dòng)件位移，所述活動(dòng)件的支點(diǎn)位于相對(duì)于位移區(qū)來(lái)說(shuō)與排液側(cè)不同的那側(cè)，以便使所述活動(dòng)件的自由端可以位移，同時(shí)，所述自由端布置得面對(duì)有效起泡區(qū)，在所述活動(dòng)件從支點(diǎn)到其自由端的方向上，位于構(gòu)成氣泡產(chǎn)生區(qū)的有效起泡區(qū)的長(zhǎng)度的中心部分的下游側(cè)，所述有效起泡區(qū)在其下游側(cè)的面對(duì)所述自由端的一部分直接面對(duì)所述位移區(qū)。
另外，有效起泡區(qū)直接面對(duì)位移區(qū)的所述部分布置得包括在所述方向上相對(duì)于所述有效起泡區(qū)來(lái)說(shuō)的最下游側(cè)。
另外，作為相關(guān)于所述方向的范圍，有效起泡區(qū)直接面對(duì)位移區(qū)的所述部分是一個(gè)5μm或更長(zhǎng)的范圍。
另外，在所述活動(dòng)件自由端的所述位移區(qū)附近壓力的傾斜借助一種結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，所述結(jié)構(gòu)用于反射或引起在所述有效起泡區(qū)中起泡時(shí)產(chǎn)生的聲波。
另外，所述氣泡是借助在發(fā)熱件的所述有效起泡區(qū)中的薄膜式沸騰現(xiàn)象產(chǎn)生的。
另外，本發(fā)明涉及一種使用前述噴頭的噴液設(shè)備，它包括一種能夠向所述位移區(qū)和所述氣泡產(chǎn)生區(qū)供應(yīng)相同液體的結(jié)構(gòu)。
另外，本發(fā)明涉及一種使用前述噴液頭的噴液設(shè)備，它包括用于向所述位移區(qū)供應(yīng)第一液體的第一結(jié)構(gòu)，以及用于向所述氣泡產(chǎn)生區(qū)供應(yīng)不同于第一液體的第二液體，所述第二液體處于與所述第一液體分離的狀態(tài)。
另外，本發(fā)明涉及一種使用上述噴液頭的噴液設(shè)備，它包括用于將記錄媒介送至打印區(qū)，以便從所述噴液頭為其提供液體；以及用于為所述噴液頭的電熱換能件提供驅(qū)動(dòng)條件的驅(qū)動(dòng)裝置。
與上述內(nèi)容相關(guān)，術(shù)語(yǔ)“活動(dòng)件自由端的位移區(qū)”是一個(gè)包括在自由端位移時(shí)存在其軌跡的液流路徑區(qū)域。術(shù)語(yǔ)“有效起泡區(qū)”是指每個(gè)電熱換能區(qū)域的下述區(qū)域，即，在該區(qū)域中，實(shí)質(zhì)性地產(chǎn)生每個(gè)氣泡而不包括在初始階段不產(chǎn)生氣泡的表面。
在自由端位于活動(dòng)件的排放孔側(cè)而不是位于支點(diǎn)上的條件下，本發(fā)明可以利用有利于每個(gè)活動(dòng)件的自由端移動(dòng)的環(huán)境，所形成的壓力傾斜能夠使自由端直接相對(duì)于在有效起泡區(qū)中產(chǎn)生氣泡的直接引起部分的運(yùn)動(dòng)向著排放孔，沿活動(dòng)件從中間部分到自由端的方向，排放孔設(shè)置在中間部分的下游側(cè)的前部。換言之，在氣泡形成時(shí)在有效起泡區(qū)中產(chǎn)生的聲波(壓縮波)，可靠地在相對(duì)于位移區(qū)(液流路徑)的初始階段在位移區(qū)上的液體中直接傳播。因此，在活動(dòng)件自由端上的運(yùn)動(dòng)方向上，以及在活動(dòng)件自由端附近留存的液體中可增加向著排放孔的移動(dòng)量。
另外，按照本發(fā)明，在每個(gè)位移區(qū)中，可以使分開(kāi)液流的液體分開(kāi)區(qū)移向活動(dòng)件表面區(qū)域的支點(diǎn)側(cè)，從而使被排出的液量更為穩(wěn)定。上述布置可提高排液效率，當(dāng)再注液體時(shí)使再注功能合理化，從而縮短再注時(shí)間。
另外，按照本發(fā)明的聲波反射或引起聲波的結(jié)構(gòu)，前述壓力傾斜(分布)可以獨(dú)立地被加強(qiáng)。因此，可以按照需要移動(dòng)液體。除了本發(fā)明中使有效起泡區(qū)直接面對(duì)位移區(qū)之外，還由于采用了上述反射或引起聲波的結(jié)構(gòu)，因而前述環(huán)境的形成更為可靠，可產(chǎn)生極好的效果。另外，通過(guò)利用上述結(jié)構(gòu)，可以更合理地將氣泡引至排放孔側(cè)，從而提高下面將詳述的一項(xiàng)發(fā)明的總體排液效果，該項(xiàng)發(fā)明是對(duì)上面已述的權(quán)利要求1中的發(fā)明的增補(bǔ)。
本專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員參閱下面的具體描述可以清楚理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征，以及其結(jié)構(gòu)變化實(shí)例。
與此相關(guān)，術(shù)語(yǔ)“上游”和“下游”是相對(duì)于液流從液源通過(guò)氣泡產(chǎn)生區(qū)(或活動(dòng)件)到排放孔的方向而言的，或者上述術(shù)語(yǔ)往往用于表示氣泡產(chǎn)生區(qū)的結(jié)構(gòu)方向。
另外，玉語(yǔ)，氣泡本身的下游側(cè)是指氣泡在排放孔側(cè)的部分，其主要直接作用在排放的液滴上。更具體來(lái)說(shuō)，是指在上述液流方向或結(jié)構(gòu)方向上的氣泡中心而言的下游側(cè)，或相對(duì)于在發(fā)熱件中心的下游側(cè)區(qū)域中產(chǎn)生的氣泡而言的下游側(cè)。
另外，術(shù)語(yǔ)在本說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“基本封閉”是指氣泡產(chǎn)生時(shí)活動(dòng)件位移之前，氣泡不從活動(dòng)件周?chē)拈g隙(縫隙)逃逸的狀態(tài)。
另外，術(shù)語(yǔ)“分隔壁”廣義地指用于分隔氣泡產(chǎn)生區(qū)和排放孔的壁(它可以包括活動(dòng)件)，也狹意地指在包括氣泡產(chǎn)生區(qū)的液流路徑和與排放孔直接連通的液流路徑之間的分隔壁，它們是用來(lái)防止在每個(gè)區(qū)域中的液體混合的。
另外，本發(fā)明中所用術(shù)語(yǔ)“基本接觸”包括氣泡的至少一部分與活動(dòng)件實(shí)際接觸的狀態(tài)，以及雖然在氣泡和活動(dòng)件之間稍有液體薄膜，但是氣泡的發(fā)展或活動(dòng)件的移動(dòng)受到調(diào)節(jié)的狀態(tài)。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明如下
圖1A是按照本發(fā)明的噴液頭的一實(shí)例的示意橫剖圖。圖1B和1C是表示在噴液頭中壓力分布的視圖。
圖2A，2B，2C和2D是表示按照本發(fā)明的噴液頭實(shí)例的局部視圖。
圖3A和3B是表示按照本發(fā)明的噴液頭的其它實(shí)例的局部視圖。
圖4是表示圖1A，1B和1C所示噴液頭的局部立體圖。
圖5是示意地表示在傳統(tǒng)的噴液頭中壓力從氣泡傳播的視圖。
圖6是示意地表示在本發(fā)明的噴液頭中壓力從氣泡傳播的視圖。
圖7是示意地表示按照本發(fā)明的液流的視圖。
圖8是表示按照本發(fā)明第二實(shí)施例的噴液頭的局部立體圖。
圖9是表示按照本發(fā)明第三實(shí)施例的噴液頭的局部立體圖。
圖10是示意地表示按照本發(fā)明的噴液頭的流向的橫剖圖。
圖11是表示圖10所示噴液頭的局部立體圖。
圖12A和12B是表示活動(dòng)件的工作的視圖。
圖13A，13B和13C是表示活動(dòng)件和液流路徑的結(jié)構(gòu)的視圖。
圖14A，14B和14C是表示活動(dòng)件的其它結(jié)構(gòu)的視圖。
圖15A和15B是表示按照本發(fā)明的噴液頭的垂向剖視圖。
圖16是示意地表示驅(qū)動(dòng)脈沖的視圖。
圖17是表示按照本發(fā)明的噴液頭的供液路徑的橫剖圖。
圖18是按照本發(fā)明的噴液頭的分解立體圖。
圖19是按照本發(fā)明的噴液頭卡盒的一個(gè)實(shí)施例的分解立體圖。
圖20是一噴墨記錄系統(tǒng)的立體圖，該噴墨系統(tǒng)按照本發(fā)明的噴液設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行記錄。下面參閱圖1A和1C和圖4至圖7詳述按照本發(fā)明的第一實(shí)施例。
首先描述一個(gè)實(shí)例，其中，為按照本實(shí)施例進(jìn)行排液，通過(guò)控制每個(gè)氣泡產(chǎn)生所作用的壓力的傳播方向，以及氣泡發(fā)展方向來(lái)提高排放力和排放效率。
圖1A是沿液流路徑方向的本實(shí)施例噴液頭1的橫剖圖。圖1B和1C是示意地表示圖1A所示噴液頭1的視圖。圖4是圖1A至1C所示噴液頭的局部立體圖。
在本實(shí)施例的噴液頭中，在基底1上設(shè)有發(fā)熱件2，它使熱能作用在液體上(在本實(shí)施例中，電熱換能件用作發(fā)熱電阻，每個(gè)具有的有效氣泡面積2H為40μm×115μm(其長(zhǎng)度在圖1A中為L(zhǎng))。在基底1上，液流路徑相應(yīng)于發(fā)熱件2布置。如圖4所示，每條液流路徑10設(shè)有與排放孔18(未畫(huà)出)連通的第一液流路徑，并與一個(gè)向多條液流路徑供液的共用液腔13相連通。每條液流路徑從共用液腔13接受液體，液量相當(dāng)于已從排放孔排出的液量。如圖1A所示，發(fā)熱件2設(shè)有電極2A和保護(hù)層2，通過(guò)電極2A接收驅(qū)動(dòng)脈沖，以便產(chǎn)生薄膜式沸騰，從而產(chǎn)生氣泡。
在構(gòu)成液流路徑10的基底1上以懸臂方式裝有一個(gè)板式活動(dòng)件31，它是由彈性材料如金屬(在本實(shí)施例中是5μm厚的Ni)構(gòu)成的，且設(shè)有一個(gè)平面部分?；顒?dòng)件31的一端固定在一個(gè)底座(支承件)34或類(lèi)似物上，底座是由在液流路徑10的壁上或在基度1上的花紋感光樹(shù)脂或類(lèi)似物制成的。因此，活動(dòng)件受到支承，同時(shí)形成了其支點(diǎn)(支點(diǎn)部分)33。
在從共用液腔13通過(guò)活動(dòng)件流向排放孔18一側(cè)的大流的上游側(cè)上，活動(dòng)件31具有支點(diǎn)(支點(diǎn)部分固定端)33。在面對(duì)發(fā)熱件2的位置上，活動(dòng)件和發(fā)熱件2之間設(shè)有一間隙，在吏點(diǎn)33的下游側(cè)上形成一個(gè)自由端(自由端部)32。在這個(gè)方面，加熱件2和活動(dòng)件31的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)并不受上面的描述限制。只要其結(jié)構(gòu)和位置能夠引起氣泡向著排放孔發(fā)展并控制壓力的傳播即可。此處，上述液流路徑10分成兩個(gè)區(qū)域，以便于對(duì)液流進(jìn)行描述。換言之，雖然圖1A，1B和1C所示的活動(dòng)件的各自狀態(tài)設(shè)定為邊界，但是直接與排放孔18導(dǎo)通的部分被定義為第一液流路徑14，設(shè)有氣泡產(chǎn)生區(qū)11和液源的部分則定義為第二液流路徑。
對(duì)發(fā)熱件2供能，使熱作用于活動(dòng)件31和發(fā)熱件2之間氣泡產(chǎn)生區(qū)11上的液體，從而借助美國(guó)專(zhuān)利4,723,129號(hào)中公開(kāi)的薄膜式沸騰現(xiàn)象產(chǎn)生每個(gè)氣泡。氣泡產(chǎn)生所作用的壓力，以及氣泡使活動(dòng)件31以支點(diǎn)33為中心在排放口側(cè)張開(kāi)，如圖4所示。通過(guò)活動(dòng)件31的位移或這種位移的狀態(tài)，氣泡產(chǎn)生所作用的壓力及氣泡本身的發(fā)展被引向排放孔側(cè)。
下面將描述本發(fā)明應(yīng)用的排液基本原理之一。對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)，最重要的原理之一是，借助氣泡產(chǎn)生時(shí)的壓力分布，設(shè)置得面對(duì)氣泡產(chǎn)生區(qū)且設(shè)置在中心CH(圖4中標(biāo)為3)下游側(cè)的活動(dòng)件自由端在最大位移后事先從靜止?fàn)顟B(tài)的第一位置位移至第二位置，氣泡產(chǎn)生區(qū)Z(在本實(shí)施例中長(zhǎng)10μm)的橫截面積使其得到改善，在那里在氣泡產(chǎn)生后氣泡產(chǎn)生區(qū)并不面對(duì)活動(dòng)件，從而使液體分開(kāi)區(qū)的液體運(yùn)動(dòng)具有不同的方向，從活動(dòng)件的表面移至支點(diǎn)33。這樣，使更多的液體移至排放孔側(cè)，從而使活動(dòng)件更容易位移，同時(shí)使氣泡的發(fā)展方向更容易地指向排放孔側(cè)。
現(xiàn)在通過(guò)對(duì)圖5和圖6的比較，更詳細(xì)說(shuō)明這種排液原理。圖5是未使用活動(dòng)件的普通液流路徑結(jié)構(gòu)的示意圖，圖6是使用了上述活動(dòng)件的液流路徑結(jié)構(gòu)的示意圖。這里，壓力向著排放孔的傳播方向標(biāo)為VA，壓力向著上游側(cè)的傳播方向標(biāo)為VB。
如圖5所示，普通噴液頭未設(shè)任何結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)氣泡40所作用的壓力之傳播方向。因此，氣泡40的壓力方向變成氣泡表面法線上的方向，如標(biāo)號(hào)V1至V8所示，壓力的指向是各不相同的，在這些方向中，由標(biāo)號(hào)V1至V8所示的方向具有向著VA的壓力傳播方向上的分量是最影響排液的，即，從氣泡中間位置起靠近排放孔的壓力傳播方向上的分量。這些是直接有助于提高排放效率、排放力、排放速度的重要部分。另外，標(biāo)為V1的方向最起作用，因?yàn)樗亲罱咏黇A的方向。相反，標(biāo)為V4的方向朝向VA的分量較小。
與上述結(jié)構(gòu)相比較，圖6所示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中設(shè)置了具有一個(gè)自由端的活動(dòng)件31，設(shè)自由端被前述氣泡產(chǎn)生區(qū)Z的橫截面的存在面先行位移，其作用是將圖5所示不同指向的氣泡壓力傳播方向V1至V4有效地引向下游側(cè)(排放孔側(cè))，使其變成由標(biāo)號(hào)VA指示的壓力傳播方向。因此，氣泡40的發(fā)展被更為導(dǎo)向排放孔，也使液體移向排放孔側(cè)。因此，借助氣泡產(chǎn)生區(qū)Z的橫截面，壓力分布的構(gòu)成有助于有效地排液。然后，氣泡本身的發(fā)展方向象壓力傳播方向V1至V4那樣被引向下游方向。因此，氣泡在下游側(cè)比上游側(cè)發(fā)展得大。這樣，氣泡本身的發(fā)展方向和氣泡壓力傳播方向都借助活動(dòng)件而得到控制，因而可以有效提高排放效率、排放力和排放速度等。
在圖1A至1C和圖4中，活動(dòng)件31的位置相對(duì)于發(fā)熱件2產(chǎn)生的熱所形成的氣泡而言，至少是面對(duì)著氣泡的下游側(cè)。換言之，活動(dòng)件31在液流路徑的結(jié)構(gòu)中布置得至少到達(dá)發(fā)熱件2的區(qū)域中心3下游的位置發(fā)熱件2的穿過(guò)區(qū)域中心CH的直線(圖4中標(biāo)號(hào)3所示)的下游，該直線垂直于液流路徑的縱向，以便使氣泡的下游側(cè)可以作用在活動(dòng)件31上，即，氣泡形成區(qū)Z的橫截面位于區(qū)域中心CH(圖4中標(biāo)號(hào)所示)的下游側(cè)，限定該區(qū)Z的自由端32也布置得在中心CH(圖4中標(biāo)號(hào)3所示)下游側(cè)面對(duì)發(fā)熱件2。
如上所述，活動(dòng)件可靠地有助于在排放孔18的方向上引導(dǎo)氣泡和起泡壓力，因此，可以有效地控制壓力傳播方向和氣泡發(fā)展方向。其后，當(dāng)氣泡40由于上述薄膜式沸騰后氣泡中的壓力下降且消失時(shí)，活動(dòng)件31借助氣泡收縮的負(fù)壓和活動(dòng)件31本身的彈性復(fù)原力返回圖1所示的初始位置(第一位置)。另外，當(dāng)氣泡消失時(shí)，使液體從上游側(cè)的供液側(cè)LB流入，即，液體從共用液腔及從排放孔側(cè)流入，以便補(bǔ)充在氣泡產(chǎn)生區(qū)11上氣泡收縮的體積，以及已排出的液體體積。
在本實(shí)施例中設(shè)有活動(dòng)件，氣泡體積W的上側(cè)為W1，其氣泡產(chǎn)生區(qū)11那側(cè)為W2，將活動(dòng)件31的第一位置定為邊界，新月形的回縮當(dāng)活動(dòng)件31返回氣泡消失時(shí)的原來(lái)位置時(shí)停止。其后，剩余體積W2由主要從第二液流路徑16的液源補(bǔ)充。這樣，鑒于新月形回縮量變得等于普通的氣泡體積W的幾乎一半，因而可以將新月形回縮量抑制于W1的幾乎一半，這已經(jīng)小于普通的新月形回縮量。
另外，為體積W2的供液可以主要從第二液流路徑的上游側(cè)，沿著活動(dòng)件31在發(fā)熱件側(cè)的表面強(qiáng)制地進(jìn)行。因此，再注可以在較高的速度下進(jìn)行。
這里的特點(diǎn)在于，當(dāng)全用普通噴液頭變形時(shí)作用的壓力進(jìn)行再注時(shí)，新月形的振動(dòng)變大，導(dǎo)致圖象質(zhì)量變劣。但是，當(dāng)使用上述高速再注時(shí)，可以使新月形的振動(dòng)變得極小，這是因?yàn)樵谂欧趴讉?cè)的第一液流路徑14及在排放孔側(cè)的氣泡產(chǎn)生區(qū)11的區(qū)域上液流受到抑制。
因此，采用本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)供液路徑12的第二液流路徑16向氣泡產(chǎn)生區(qū)11的強(qiáng)制性再注，也可通過(guò)如上所述的對(duì)新月形回縮和振動(dòng)的抑制實(shí)現(xiàn)高速再注。因此，可以可靠地進(jìn)行穩(wěn)定的排液和高速重復(fù)的排液。另外，當(dāng)將其用于記錄時(shí)，可以改善圖象質(zhì)量，提高記錄速度。
另外，按照本發(fā)明布置的結(jié)構(gòu)可提供下述雙重功能。換言之，可以抑制向上游側(cè)的氣泡形成壓力(背波)的傳播。在發(fā)熱件2上產(chǎn)生的氣泡中，氣泡在共用液腔側(cè)作用的大部分壓力變成在傳統(tǒng)技術(shù)中的將液體壓回上游側(cè)的力(背波)。背波不僅引起在上游側(cè)的壓力，而且也引起因此而產(chǎn)生的液體移動(dòng)量，在這種液體移動(dòng)后，不可避免地會(huì)作用一個(gè)慣性力。這種情況也導(dǎo)致向液流路徑中再注液體的不好性能，從而引起高速驅(qū)動(dòng)的障礙。按照本發(fā)明，上述在上游側(cè)的作用首先借助活動(dòng)件31得到抑制。然后，可以更加改善再注供液性能。
現(xiàn)在描述本發(fā)明實(shí)施例更具特征的結(jié)構(gòu)和效果。
本實(shí)施例的第二液流路徑16設(shè)有一條供液路徑12，其具有內(nèi)壁(在那里發(fā)熱件的表面并不顯著下落)，該內(nèi)壁在發(fā)熱件2的上游上平平地與發(fā)熱件2基本相連接。在這種情形中，向著氣泡產(chǎn)生區(qū)11及向著發(fā)熱件2的表面的液體供應(yīng)是在較靠近于氣泡產(chǎn)生區(qū)11的那側(cè)，沿著活動(dòng)件31的表面進(jìn)行的。因此，在發(fā)熱件2的表面上的液體滯留受到抑制，因而易于除去液體中留存的氣體及尚未消失所謂殘余氣泡。另外，液體積累的熱量不可能變得太高。因此，可以在高速下反復(fù)進(jìn)行更為穩(wěn)定的氣泡形成。與此相關(guān)，上面已經(jīng)描述了具有內(nèi)壁的供液路徑12，該內(nèi)壁基本是平的，但是本發(fā)明并不局限于此。只要供液路徑具有一個(gè)與發(fā)熱件平滑相連接的光滑內(nèi)壁，并且其結(jié)構(gòu)使液體不可能在每個(gè)發(fā)熱件上滯留，在供送的液體中不引起任何大的紊流即可。
至于活動(dòng)件31的自由端32和支點(diǎn)33的位置，所進(jìn)行的布置是使自由端相對(duì)于支點(diǎn)設(shè)在上游側(cè)，如圖1A和圖7所示。由于結(jié)構(gòu)是這樣布置的，因而在起泡時(shí)可以有效地進(jìn)行如前所述的向著排放孔側(cè)引導(dǎo)壓力傳播方向和氣泡發(fā)展方向的功能。另外，由于上述位置關(guān)系，不僅在排液功能方面產(chǎn)生有利的效果，而且在供液時(shí)使在液流路徑10中流動(dòng)的液體的流動(dòng)阻力變小，因此得到以較高速度進(jìn)行再注的效果。如圖7所示，這是由于當(dāng)新月形M因排液借助毛細(xì)力向著排放孔18回縮時(shí)或當(dāng)在氣泡消失后進(jìn)行供液時(shí)，自由端和支點(diǎn)33布置得對(duì)液流路徑10(包括第一液流路徑14和第二液流路徑16)中流動(dòng)的流S1，S2和S3不存在阻力的緣故。
如圖1A至1C所示，為了補(bǔ)充這一點(diǎn)，活動(dòng)件31的自由端在發(fā)熱件2上延伸，以便面對(duì)區(qū)域中心3(它是垂直于液流路徑的縱向，穿過(guò)發(fā)熱件的區(qū)域中心(中心部分)的直線)，區(qū)域中心3將發(fā)熱件2分成上游側(cè)和下游側(cè)。這樣，在發(fā)熱件區(qū)域中心3的下游側(cè)上，在發(fā)熱件2上產(chǎn)生的壓力由活動(dòng)件31接受，這大大地有利于排液，或氣泡的發(fā)展。因此，壓力和氣泡被引向排放孔側(cè)，從而大大提高了排液效率和排放力。
另外，氣泡的上游側(cè)也用來(lái)產(chǎn)生許多有利的效果。
另外，由于采用了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，活動(dòng)件31的自由端32可瞬時(shí)地實(shí)現(xiàn)機(jī)械位移。據(jù)信，這種功能有利于排液。
現(xiàn)在再參閱圖1A至1C來(lái)描述氣泡產(chǎn)生區(qū)Z的橫截面的結(jié)構(gòu)狀況和功能。
圖1A至1C所示的發(fā)熱電阻2是由發(fā)熱件構(gòu)成的，發(fā)熱件由電極2A和保護(hù)層2B構(gòu)成。有效起泡區(qū)2H變成了一個(gè)具有長(zhǎng)度L的區(qū)域，長(zhǎng)度L稍短于發(fā)熱件2的長(zhǎng)度。在本實(shí)施例中，與第一液流路徑14相連的溝通部分布在(在圖1A至1C中在分隔壁32A和自由端之間的)長(zhǎng)度L3中，長(zhǎng)度L3并不面對(duì)活動(dòng)件31。面對(duì)上述溝通部分的發(fā)熱件2的有效起泡區(qū)變成氣泡產(chǎn)生區(qū)Z的截面積。
氣泡形成區(qū)Z的上述截面積位于有效起泡區(qū)2H的下游側(cè)端部附近，但是，它最好包括下游側(cè)的這個(gè)端部，以便進(jìn)一步提高排液效率。如上所述，區(qū)Z的長(zhǎng)度(它與從支點(diǎn)33到自由端32)的方向有關(guān) ，按照本實(shí)施例，設(shè)定為Z＝10μm，而L＝115μm。該區(qū)位于有效起泡區(qū)的中心CH(圖4中標(biāo)號(hào)3所示)的下游側(cè)。因此，有效起泡區(qū)被布置得充分地面對(duì)活動(dòng)件31的活動(dòng)范圍。這樣，氣泡處于排放孔側(cè)的一半面對(duì)活動(dòng)件。因此，氣泡的發(fā)展是借助活動(dòng)件控制的，從而在第一液流路徑14中，在朝著排放孔側(cè)LF的方向上，對(duì)其進(jìn)行可靠和穩(wěn)定的引導(dǎo)。
如圖1A所示，通過(guò)上述溝通部分，借助第一液流路徑中氣泡產(chǎn)生區(qū)Z的珙面積實(shí)現(xiàn)的功能，可以利用聲波的傳遞來(lái)形成一種環(huán)境，該環(huán)境有利于自由端的運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)與壓力傾斜形成有關(guān)，壓力傾斜直接控制自由端32的運(yùn)動(dòng)，這樣就可以提高總體排液效率，也就是說(shuō)，與活動(dòng)件(液流路徑)的位移區(qū)相關(guān)，起泡時(shí)在有效起泡區(qū)中作用的聲波(壓縮波)直接在液體中傳播，可靠地在早期階段在位移區(qū)中的液體內(nèi)形成壓力傾斜(分布)。因此，在活動(dòng)件自由端的移動(dòng)方向上和在自由端附近活動(dòng)件表面上的流體量增加，并引起向著排放孔的飄移。
在圖1A中，(直接傳播的)聲波P1和(通過(guò)活動(dòng)件傳播的)聲波P2在氣泡40形成前的0.2微秒的時(shí)間里，以大約1000米/秒的速度傳遞。因此，當(dāng)它在液流路徑中往復(fù)移動(dòng)(移動(dòng)距離最多為10μm或更小)時(shí)，壓力傾斜被形成。曲線PW示意地表示上述壓力分布。在活動(dòng)件的自由端32附近該分布最大。從那點(diǎn)起，存在的環(huán)境使液體可以在相應(yīng)于活動(dòng)件指向其支點(diǎn)33那側(cè)的表面的第一液流路徑14中作大的移動(dòng)。換言之，可以使液體分開(kāi)區(qū)(它使液流分別分開(kāi)向位移區(qū)中的排放側(cè)和支點(diǎn)側(cè))在活動(dòng)件的表面區(qū)域上移向支點(diǎn)側(cè)。因此，液體排放量更為穩(wěn)定，以便提高排液效率，同時(shí)在再注時(shí)合理進(jìn)行再注功能，從而有助于縮短再注時(shí)間。
與此相關(guān)，標(biāo)號(hào)PWS指示壓力傾斜借助壓力分布P1被加強(qiáng)的情形，并表明可以膨脹下述范圍，即，在該范圍中將初始力給予液體以便使其移至活動(dòng)件表面上方和支點(diǎn)側(cè)。當(dāng)溝通部分(在分隔壁32A和活動(dòng)件面對(duì)它的自由端之間)的長(zhǎng)度LS變大時(shí)，壓力分布線PWS能夠以較大的曲率獲得。但是，溝通部分的長(zhǎng)度LS小于L/2，這是因?yàn)樽杂啥酥辽賾?yīng)該放置在中心CH(圖4中標(biāo)號(hào)3所示)的上游側(cè)，該上游側(cè)是有效起泡區(qū)的長(zhǎng)度L的一半。實(shí)踐中，雖然取決于有效起泡區(qū)的長(zhǎng)度L，但是，最好將上述長(zhǎng)度設(shè)置在5μm至30μm的范圍內(nèi)。另外，在本實(shí)施例中，溝通部分被布置得面對(duì)有效起泡區(qū)L的內(nèi)側(cè)。但是，從效率的觀點(diǎn)來(lái)看，最好將上述部分布置得面對(duì)包括有效起泡區(qū)L的下游端的區(qū)域。另外，標(biāo)號(hào)31S代表活動(dòng)件部分位移，標(biāo)號(hào)X代表自由端32的軌跡。
圖1B和1C示意地表示借助聲波的壓力分布和按照?qǐng)D1所示結(jié)構(gòu)的上述液體分開(kāi)區(qū)的結(jié)構(gòu)。
在圖1B所示氣泡形成狀態(tài)中，三橫行六縱列的標(biāo)號(hào)①至⑥、六個(gè)標(biāo)號(hào)和六個(gè)標(biāo)號(hào)◎代表液體質(zhì)點(diǎn)，其運(yùn)行加速度是借助上述壓力分布給予的。其后，當(dāng)活動(dòng)件位移時(shí)，氣泡40的體積增加。但是那時(shí)大多數(shù)上述質(zhì)點(diǎn)在排放孔側(cè)LF中移動(dòng)，可以看出在由⑥、標(biāo)號(hào)和標(biāo)號(hào)◎所示的部分的支點(diǎn)側(cè)上形成液體分開(kāi)區(qū)。同時(shí)，從圖1C所示每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)行方向可以看出，分隔壁32A和自由端32之間的空間變成高度壓縮成高密度的區(qū)域，這是由于液體從第一液流路徑的上游側(cè)流入的緣故。另一方面，上述空間存在有利于氣泡40移動(dòng)的環(huán)境。然后，如圖6所示，使氣泡40移向排放孔側(cè)，并基本上由活動(dòng)件31控制。
在圖1A，1B和1C中，設(shè)有斜面SW作為第二液流路徑16中的構(gòu)件，其用于反射聲波，使壓力分布稍有改變。該斜面SW將起泡時(shí)區(qū)L的端部產(chǎn)生的聲波部分PY和PZ通過(guò)上述溝通部分引至活動(dòng)件表面上支點(diǎn)側(cè)的第一液流路徑。借助上述斜面SW對(duì)壓力分布的改變效果是合乎需要的，這是由于它可以使供液量能夠補(bǔ)償環(huán)境變化引起的改變。
如本實(shí)例所示，獨(dú)立地借助聲波反射或引起結(jié)構(gòu)本身可以加強(qiáng)上述壓力傾斜(分布)，并按照需要實(shí)現(xiàn)液休的漂移。除了按照本發(fā)明將有效起泡區(qū)設(shè)置得直接面對(duì)位移區(qū)以外，當(dāng)還設(shè)有上述聲波反射或引起結(jié)構(gòu)時(shí)，可以更為可靠地以良好的條件形成上述環(huán)境，另外還可以利用上述結(jié)構(gòu)合理地將每個(gè)氣泡引向排放孔側(cè)。因此，這項(xiàng)發(fā)明(下文還將描述)對(duì)權(quán)利要求1的發(fā)明的增補(bǔ)有利于總體提高排液效率。
這種聲波反射和引起結(jié)構(gòu)包括可改變活動(dòng)件的聲波傳遞系數(shù)的功能，以及自由端或構(gòu)成面對(duì)自由端的溝通部分的部分的結(jié)構(gòu)，即，分隔壁32A的結(jié)構(gòu)。
圖2A至2D及圖3A和3B表示噴液頭的幾種結(jié)構(gòu)實(shí)例，每種結(jié)構(gòu)具有構(gòu)成圖1A至1C所示基本結(jié)構(gòu)的溝通部分(剖面的有效起泡區(qū)Z)。
下面簡(jiǎn)述圖2A至2D及圖3A和3B。
圖2A表示分隔壁32A和自由端32，它們都在使聲波引向排放孔側(cè)的方向上傾斜，因而可以相對(duì)地改善排液特性。圖2B表示自由端32的結(jié)構(gòu)，其端面朝支點(diǎn)側(cè)傾斜，以形成有利于自由端32本身移動(dòng)的環(huán)境。
圖2C表示一種結(jié)構(gòu)，其中分隔壁32A和自由端以不同方向傾斜，從而使溝通部分在第一液流路徑側(cè)更長(zhǎng)，以便擴(kuò)大在活動(dòng)件縱向上大壓力分布的范圍，因此，這種結(jié)構(gòu)使自由端更容易移動(dòng)。
圖2D所示結(jié)構(gòu)是將圖1A所示斜面SW加到圖2B所示結(jié)構(gòu)上形成的，這樣做是為了改善壓力分布，如圖2D所示，以便形成更好的環(huán)境。
圖3A表示一種相對(duì)于活動(dòng)件31改變氣泡產(chǎn)生區(qū)的結(jié)構(gòu)，它可使有效起泡區(qū)的聲波整體傳向排放孔側(cè)，同時(shí)，將所形成的氣泡的發(fā)展方向更加引向排放孔側(cè)。
圖3B表示活動(dòng)件，其本身是由能夠使聲波折射，使其在第一液流路徑中指向排放孔側(cè)的材料制成的。另外，如圖2A所示那樣構(gòu)制上述溝通部分，從而提高總體排液性能。
如上所述，按照本發(fā)明的排液方法和實(shí)施上述方法的第一種排液頭方式，可以獲得顯著優(yōu)于普通技術(shù)的效果，也可獲得優(yōu)于以前申請(qǐng)的發(fā)明專(zhuān)利的效果。
下面參閱圖8至圖20描述噴液頭和噴液設(shè)備的其它方式的具實(shí)例。這些實(shí)例顯然都滿足前述本發(fā)明的下述關(guān)系，即，剖面的(sectional)有效起泡區(qū)和溝通部分布置得相互面對(duì)。參閱附圖很容易理解每種結(jié)構(gòu)及功能，因而對(duì)其不再贅述。(噴液頭實(shí)施例2)圖8表示按照本發(fā)明第二實(shí)施例的噴液頭。
在圖8中，標(biāo)號(hào)A代表活動(dòng)件位移的狀態(tài)(氣泡未畫(huà)出)；標(biāo)號(hào)B代表活動(dòng)件處于初始位置(第一位置)的狀態(tài)。在狀態(tài)B中假定氣泡相對(duì)于排放孔18基本封閉(這里雖未畫(huà)出，但在A和B之間有一液流路徑壁，以使路徑相互分開(kāi))。
圖8中的活動(dòng)件31設(shè)有兩個(gè)底座34，分別位于兩側(cè)，在其之間設(shè)置供液路徑12。這樣，液體是在發(fā)熱件側(cè)沿活動(dòng)件31的表面并且也是從具有相對(duì)于發(fā)熱件2的表面基本平齊或光滑表面的供液路徑輸送的。
在活動(dòng)件31的初始位置(第一位置)上，活動(dòng)件緊密趨近或緊密接觸發(fā)熱件的下游壁36和發(fā)熱件的側(cè)壁37，它們布置在下游側(cè)，在發(fā)熱件2的寬度方向上。因此，起泡時(shí)氣泡的壓力可集中作用在活動(dòng)件31的自由端側(cè)。
另外，在氣泡消失時(shí)，活動(dòng)件31返回其第一位置，氣泡產(chǎn)生區(qū)31當(dāng)供液時(shí)在排放孔側(cè)基本封閉。因此，可以獲得各種在前述實(shí)施例中描述過(guò)的效果，如對(duì)新月形回縮的抑制等。
另外，按照本實(shí)施例，固定地支承活動(dòng)件31的底座34總是布置在圖4和圖8所示發(fā)熱件2的上游，同時(shí)，底座制得比液流路徑10小。這樣，液體象前面描述的一樣送至供液路徑12。這里，底座34的結(jié)構(gòu)并不必局限于上述那種結(jié)構(gòu)。只要底座的結(jié)構(gòu)能順利進(jìn)行再注即可。(噴液頭實(shí)施例3)圖9表示本發(fā)明的基本構(gòu)思之一，它是按照本發(fā)明第三實(shí)施例的一種噴液頭方式。
圖9表示在一條液流路徑中氣泡產(chǎn)生區(qū)和活動(dòng)件之間的位置關(guān)系，同時(shí)還表示本發(fā)明的排液方法和再注方法。
對(duì)于上述的多種實(shí)施例來(lái)說(shuō)，氣泡的壓力集中在活動(dòng)件的自由端上以實(shí)現(xiàn)活動(dòng)件的迅速移動(dòng)和同時(shí)在排放孔側(cè)氣泡的移動(dòng)。在本實(shí)施例中，氣泡在下游側(cè)的部分是由活動(dòng)件31的自由端側(cè)調(diào)節(jié)的，其位于氣泡的排放孔側(cè)，直接作用在排放液滴上，同時(shí)向所形成的氣泡賦予自由度。
與圖4相比較，圖9所示結(jié)構(gòu)沒(méi)有設(shè)置用作阻擋物的擠壓件(圖4中標(biāo)號(hào)24處)，如圖4所示，該擠壓件布置在基底上的氣泡產(chǎn)生區(qū)的下游端。換言之，自由端的區(qū)域和活動(dòng)件31兩側(cè)的區(qū)域并不基本封閉氣泡產(chǎn)生區(qū)，而是使其連通于排放孔區(qū)域。這種結(jié)構(gòu)代表本實(shí)施例。
本實(shí)施例容許氣泡在下游側(cè)上的前端部的發(fā)展。因此，其壓力分量有效地用于排液。另外，活動(dòng)件31自由端的側(cè)部作用在至少那些指向下游側(cè)部分上方的壓力(圖5中的分量V2，V3和V4)，使其有助于氣泡的發(fā)展。因此，與前述實(shí)施例一樣可提高排液效率。在對(duì)每個(gè)發(fā)熱件的驅(qū)動(dòng)的反應(yīng)方面，本實(shí)施例優(yōu)于前述實(shí)施例。
另外，本實(shí)施例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于制造。
本實(shí)施例的活動(dòng)件31的支點(diǎn)固定在底座34上，底座34的寬度小于活動(dòng)件表面部分。因此，氣泡消失時(shí)，液體通過(guò)底座34的兩側(cè)送至氣泡產(chǎn)生區(qū)11(如圖9中箭頭所示)。這種底座可以具有任意結(jié)構(gòu)，只要其可以保證良好的供送能力即可。
在本實(shí)施例中，當(dāng)供液時(shí)進(jìn)行再注的時(shí)候，液體是從氣泡產(chǎn)生區(qū)上方，沿著正在消泡的氣泡流入的。但是，這種流入是借助活動(dòng)件31控制的。因此，這種結(jié)構(gòu)優(yōu)于只靠發(fā)熱件形成的普通的氣泡形成結(jié)構(gòu)。當(dāng)然也可以用本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)來(lái)減小新月形回縮量。
作為噴液頭第三實(shí)施例的一種形式，其結(jié)構(gòu)設(shè)置最好使得只有活動(dòng)件自由端的兩側(cè)(或任一側(cè)也可)基本封閉氣泡產(chǎn)生區(qū)11。由于采用了上述結(jié)構(gòu)布置，指向活動(dòng)件31側(cè)端的壓力被轉(zhuǎn)化成用于氣泡在排放孔側(cè)發(fā)展的壓力，從而更加提高了排液效率。(噴液頭實(shí)施例4)在本實(shí)施例中，主要排液原理與前述實(shí)施例相同。但是，由于采用了變式液流路徑，因而按照本實(shí)施例可分開(kāi)加熱起泡的液體(起泡液體)和用來(lái)排放的液體(排放液體)。
圖10的橫剖圖表示本發(fā)明的噴液頭。圖11的局部立體圖表示圖10所示噴液頭。
在本實(shí)施例的噴液頭中，用于起泡的每條第二液流路徑16布置在基底1上，基底1上設(shè)有發(fā)熱件2，向液體加熱以形成氣泡。在這種液流路徑上，設(shè)置用于排放液體的每條第一流路徑14，其與每個(gè)相應(yīng)的排放孔18連通。
第一液流路徑的上游側(cè)與第一共用液腔15連通，該液腔15用于向多條第一液流路徑供液。第二液流路徑的上游側(cè)與第二共用液腔17連通，該液腔17用于向多條第二液流路徑供液。
但是，如果起泡液體和排放液體使用相同的液體，那么也可以設(shè)置合用的一個(gè)共用液腔。
在第一和第二液流路徑之間，設(shè)有一個(gè)彈性金屬或類(lèi)似材料制成的分隔壁30，用來(lái)隔開(kāi)第一和第二液流路徑。與此相關(guān)，只要條件允許，當(dāng)起泡液體和排放液體不應(yīng)混合時(shí)，最好盡可能地完全分開(kāi)第一液流路徑14和第二液流路徑16的液體分布。但是，如果即使起泡液體和排放液體在一定程度上混合也無(wú)問(wèn)題，那么，可以小心設(shè)置具有完全將其分開(kāi)功能的分隔壁。
位于發(fā)熱件表面方向中向上形成的突起空間(下文中稱為排放壓力產(chǎn)生區(qū)；在圖10中的區(qū)域A和在B處的氣泡產(chǎn)生區(qū)11)中的分隔壁部分設(shè)置成懸臂方式的活動(dòng)件31，其具有借助縫隙35在排放孔側(cè)形成的自由端和在共用液腔(15和17)側(cè)的支點(diǎn)33。由于活動(dòng)件31布置得面對(duì)氣泡產(chǎn)生區(qū)11(圖10中的B處)，因而通過(guò)起泡液的起泡，活動(dòng)件可朝向第一液流路徑側(cè)的排放孔側(cè)打開(kāi)(即，在圖10中箭頭所示方向上)。在圖11中，基底1上設(shè)有加熱電阻(電熱換能件)用作發(fā)熱件2，以及將電信號(hào)施加在每個(gè)加熱電阻上的電極5，在基底1上通過(guò)構(gòu)成第二液流路徑的空間設(shè)有分隔壁30。
活動(dòng)件31的支點(diǎn)33和自由端的布置和發(fā)熱件的布置之間的關(guān)系與前述實(shí)施例相同。
另外，對(duì)于前述實(shí)施例，描述了供液路徑12和發(fā)熱件2的結(jié)構(gòu)關(guān)系。對(duì)于本實(shí)施例，在第二液流路徑16和發(fā)熱件2之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系與前述實(shí)施例中的描述相同。
現(xiàn)參閱圖12A和12B描述本實(shí)施例的噴液頭的工作情況。
為了驅(qū)動(dòng)噴液頭，送至第一液流路徑14的排放液體和送至第二液流路徑16的起泡液體使用相同的水基墨。
象美國(guó)專(zhuān)利第4,723,129號(hào)中所描述的那樣，當(dāng)發(fā)熱件2產(chǎn)生的熱量作用在第二液流路徑16的氣泡產(chǎn)生區(qū)11中的起泡液體上時(shí)，借助在起泡液體中引起的薄膜式沸騰現(xiàn)象形成氣泡40。
按照本實(shí)施例，由于除氣泡產(chǎn)生區(qū)的上游側(cè)以外，起泡壓力不會(huì)從三個(gè)方向逃逸，因而氣泡形成的壓力在排放壓力產(chǎn)生區(qū)的活動(dòng)件31上集中傳播，因此，活動(dòng)件31從圖12A所示狀態(tài)連同氣泡的發(fā)展一起移至最大位移位置。然后，活動(dòng)件借助其彈性位移而返回第二液流路徑側(cè)，如圖12B所示。借助活動(dòng)件31的這種一系列操作，第一液流路徑14和第二液流路徑16基本導(dǎo)通，氣泡形成的壓力由返回至該側(cè)的活動(dòng)件31的位移控制。這樣，壓力主要傳至第一液流路徑的排放孔側(cè)。由于壓力的這種傳播和活動(dòng)件31的上述機(jī)械位移，液體從每個(gè)排放孔排出。
隨著氣泡的收縮，活動(dòng)件31返回圖12A所示位置。然后，排放液體從上游側(cè)送入第一液流路徑14中，送入量相應(yīng)于已排出的排放液體量。在本實(shí)施例中，民前述實(shí)施例一樣，由于排放液體的供應(yīng)是在活動(dòng)件31的閉合方向上進(jìn)行的，因而排放液體的再注不會(huì)受到活動(dòng)件31的阻礙。
在本實(shí)施例中，在活動(dòng)件31位移后起泡壓力的傳播、氣泡的發(fā)展方向、背波的防止等方面，主要部件的功能和效果與前述實(shí)施例相同。但是，由于設(shè)置了雙流結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例還有下述優(yōu)點(diǎn)。
換言之，由于本實(shí)施例的上述結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)起泡液體起泡的壓力來(lái)排放液體，同時(shí)使用作為不同液體的排放液體和起泡液體。因此，那些甚至加熱后其排放力不足以充分起泡的高粘度液體如聚乙二醇也能夠以良好的狀態(tài)排放，具體作法是將上述高粘度液體送入第一液流路徑，而將下述液體送至第二液流路徑，該液體可在起泡液體(如大約1至2厘泊的4∶6的乙醇∶水混合物)中實(shí)現(xiàn)良好的起泡，或者該液體具有低的沸點(diǎn)。
另外，可以選擇受熱時(shí)不會(huì)在發(fā)熱件表面上產(chǎn)生燃燒或其它沉積物的液體作為起泡液體，因此使起泡穩(wěn)定以實(shí)現(xiàn)良好狀態(tài)的排液。
另外，由于采用了本發(fā)明的噴液頭結(jié)構(gòu)，因而可獲得象前述各實(shí)施例一樣的效果。因此，采用本實(shí)施例還可提高排液效率和排放力，以便排放具有高粘度的排放液體。
另外，即使當(dāng)采用其性質(zhì)難以抵抗加熱的液體，也可以將這種液體以高的排液效率和高的排放力排出而不會(huì)對(duì)這種液體造成熱損傷，這是通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn)的將其作為排放液體送至第一液流路徑，而將能夠良好起泡又不致受熱改變性質(zhì)的液體送至第二液流路徑。(第二液流路徑和活動(dòng)件之間的布置關(guān)系)圖13A至13C表示活動(dòng)件31和第二液流路徑16之間的布置關(guān)系；圖13A表示從上方看去的分隔壁30和活動(dòng)件31附近區(qū)域；圖13B表示從上方看去的卸去分隔壁30后的第二液流路徑；圖13C示意地表示活動(dòng)動(dòng)件31和第二液流路徑16之間的布置關(guān)系，每個(gè)上述零件都是重疊的。這里，所有上述附圖表示前側(cè)，在前側(cè)排放孔布置它們中的每一個(gè)下面。
本實(shí)施例的第二液流路徑16在發(fā)熱件2的上游側(cè)設(shè)有一個(gè)窄部19(這里，上游側(cè)是指從第二共用液腔通過(guò)發(fā)熱件的位置、活動(dòng)件31和第一液流路徑流至排放孔18的大流的上游側(cè))，這個(gè)路徑的結(jié)構(gòu)象一個(gè)用來(lái)抑制起泡壓力的腔(起泡腔)，使起泡壓力不易逸向第二液流路徑16的上游側(cè)。
如果這種窄部設(shè)在普通噴液頭中，起泡和排放路徑是同一條，預(yù)期每個(gè)發(fā)熱件作用在每個(gè)液腔側(cè)的壓力不逸向共用液腔側(cè)，布置這種結(jié)構(gòu)，對(duì)于液流路徑，窄部的橫截面積必然顯得太小，要充分考慮到再注操作。
但是，對(duì)于本實(shí)施例來(lái)說(shuō)，第一液流路徑中的大部分液體用于排放，而可以做出這種布置來(lái)抑制在設(shè)有發(fā)熱件的第二液流路徑中起泡液體的消耗。因此，可以減小向第二液流路徑的氣泡產(chǎn)生區(qū)11的起泡液體再注量。因此，上述窄部中的間隙可以制得極小，從幾個(gè)到十幾個(gè)μm，以便進(jìn)一步抑制第二液流路徑中的起泡壓力向周?chē)奶右?。因此，使壓力集中引向活?dòng)件側(cè)。然后，當(dāng)該壓力用作通過(guò)活動(dòng)件31的排放力時(shí)，就有可能得到較高的排液效率和較高的排放力。但是，與此相關(guān)，第二液流路徑16的結(jié)構(gòu)并不限于上述結(jié)構(gòu)。只要該結(jié)構(gòu)使起泡壓力有效地引至活動(dòng)件31即可。
與此相關(guān)，如圖13C所示，活動(dòng)件31的側(cè)面覆蓋構(gòu)成第二液流路徑16的壁的一部分，以便防止活動(dòng)件31落入第二液流路徑中，從而使排放液體和起泡液體之間的分隔更為可靠。另外，氣泡從縫隙逸出受到抑制，以便進(jìn)一步提高排放力和排液效率。這樣，通過(guò)利用氣泡消失時(shí)的壓力可進(jìn)一步改善從上游側(cè)再注的效果。
具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的活動(dòng)件的自由端在氣泡與活動(dòng)件接觸前就可開(kāi)始其位移，在設(shè)計(jì)本發(fā)明時(shí)為其性能考慮到了活動(dòng)件的彈性系數(shù)，排放液體和起泡液體的傳播性能，氣泡形成的驅(qū)動(dòng)條件或每條液流路徑的結(jié)構(gòu)平衡等因素。因此，如果活動(dòng)件易于彈性變形，壓力的傳遞更易于實(shí)現(xiàn)，以及液流路徑(對(duì)活動(dòng)件的移動(dòng)的)阻力更小，那么，本發(fā)明的效果就可更容易地獲得。按照本發(fā)明，壓力波在起泡時(shí)被引向排放孔側(cè)，因此，跟隨壓力波的氣泡的發(fā)展更為可靠有效地引向排放孔側(cè)。(活動(dòng)件和分隔壁)
圖14A至14C表示活動(dòng)件31的其它結(jié)構(gòu)。標(biāo)號(hào)35代表為每個(gè)活動(dòng)件設(shè)置的縫隙。每個(gè)活動(dòng)件31都是借助縫隙35形成的。圖14A代表一種長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)；圖14B表示的結(jié)構(gòu)具有一個(gè)在支點(diǎn)側(cè)的窄部，以利于活動(dòng)件的活動(dòng)；圖14C表示的結(jié)構(gòu)具有一個(gè)在支點(diǎn)側(cè)的寬部，以便提高活動(dòng)件的耐用度。為了使結(jié)構(gòu)易于活動(dòng)且具有良好的耐用度，活動(dòng)件在其支點(diǎn)側(cè)的寬度最好制得較窄，呈圖13A所示的那圓形。但是，只要活動(dòng)件的結(jié)構(gòu)不占據(jù)第二液流路徑側(cè)，同時(shí)有利于其活動(dòng)但又有很好的耐用度即可。
對(duì)于前述實(shí)施例來(lái)說(shuō)，扁平式的活動(dòng)件31和其上具有這種活動(dòng)件的分隔壁30是用3μm厚的鎳板制成的。但是，可用的材料并不局限于此?；顒?dòng)件和分隔壁所用材料，只要其具有對(duì)起泡液體和排放液體的耐溶解性，同時(shí)具有使活動(dòng)件良好地工作的彈性以及具有能夠形成細(xì)縫的性質(zhì)即可。
活動(dòng)件所用材料最好為耐用的金屬如銀、鎳、金、鐵、鈦、鋁、鉑、鉭、不銹鋼或磷青銅、或其合金，或具有苯烯腈、丁二烯、苯亞乙基或其它腈基的樹(shù)脂、具有酰胺或其它酰胺基的樹(shù)脂、具有聚碳酸酯或其它羧基的樹(shù)脂、具有聚縮醛或其它醛基的樹(shù)脂、具有聚砜或其它砜基的樹(shù)脂、或具液晶聚合物的樹(shù)脂及其化合物、耐墨的金屬如金、鎢、鉭、鎳、不銹鋼或鉭或其合金，及表面鍍有上述金屬，或具有酰胺或其它酰胺基的樹(shù)脂、具有聚縮醛或其它醛基的樹(shù)脂、具有聚醚酮或其它酮基的樹(shù)脂、具有聚酰亞胺或其它酰亞胺基的樹(shù)脂、具有酚樹(shù)脂或其它羥基的樹(shù)脂、具有聚乙烯或其它乙基的樹(shù)脂、具有聚丙烯或其它烷基的樹(shù)脂、具有環(huán)氧樹(shù)脂或其它環(huán)氧基的樹(shù)脂具有密胺樹(shù)脂或其它氨基的樹(shù)脂、具有二甲苯樹(shù)脂或其它羥甲基的樹(shù)脂及其混合物，還有陶瓷如二氧化硅及其混合物。
分隔壁的材料最好使用具有良好耐熱、耐溶劑性質(zhì)及良好易成型性的樹(shù)脂，其代表為近年來(lái)的工程樹(shù)脂，如聚乙烯、聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙酯、酚樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚丁二烯、聚氨基甲酸乙酯、聚醚酯、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚酰亞胺、聚砜，或液晶聚合物(LCP)及其混合物，或二氧化硅、氮化硅、鎳、金、不銹鋼或其它金屬或其合金，或者鍍有鈦或金。
對(duì)于本發(fā)明的活動(dòng)件來(lái)說(shuō)，其厚度為μm數(shù)量級(jí)(tμm)，無(wú)意使用cm數(shù)量級(jí)的活動(dòng)件。當(dāng)μm數(shù)量級(jí)的縫隙寬度(Wμm)作為目標(biāo)時(shí)，需要考慮從制造工藝方面對(duì)其作某種改變。
作為一種可滿足本發(fā)明可定義的“基本封閉狀態(tài)”的縫隙，為了得到更為可靠的性能，最好使縫隙達(dá)到幾μm的數(shù)量級(jí)。(基底)現(xiàn)在描述基底的結(jié)構(gòu)，基底具有發(fā)熱件，以便向液體提供熱量。
圖15A和15B是本發(fā)明噴液頭的垂向剖視圖；圖15A表示一噴液頭具有一個(gè)保護(hù)膜，這將在下文詳述；圖15B表示一個(gè)沒(méi)有保護(hù)膜的噴液頭。
在基底1上設(shè)有一個(gè)帶槽件50，它設(shè)有第二液流路徑16、分隔壁30和第一液流路徑14。
對(duì)于基底1來(lái)說(shuō)，在硅或類(lèi)似材料的基片107上為了絕緣和蓄熱的目的形成氧化硅或氧化硅膜106，在其上HfB2，TaN，TaAl或其它電阻層105(0.01～0.2μm厚)鋁線電極(0.1～1.0μm厚)層壓及形成圖案，如圖13A至13C所示。電壓從兩根線電極104施加在電阻層105上，形成在電阻層流動(dòng)的電流，因而產(chǎn)生熱量。在橫過(guò)線電極的電阻層上形成0.1～2.0μm厚的氧化硅或氮化硅保護(hù)層。另外，在其上形成(0.1～0.6μm厚的)鉭或類(lèi)似材料的防氣蝕層。這樣，電阻層105受到保護(hù)，不受墨或其它各種液體的影響。
具體來(lái)說(shuō)，形成氣泡及氣泡消失時(shí)產(chǎn)生的壓力和震波極強(qiáng)，剛性和脆性的氧化膜的耐用度會(huì)顯著下降。因此，鉭和其它金屬用作防氣蝕層。
另外，通過(guò)綜合安排液體、液流路徑的結(jié)構(gòu)和電阻材料，可以布置成一種不需要上述保護(hù)層的結(jié)構(gòu)。作為不需要保護(hù)層的電阻層的材料，可以例舉出銥鉭鋁合金等。
對(duì)于上述各實(shí)施例采用的發(fā)熱件的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，可以只在電極間設(shè)置電阻層(發(fā)熱層)或者可以包括保護(hù)電阻層的保護(hù)層。
對(duì)于本實(shí)施例來(lái)說(shuō)，所使用的每個(gè)發(fā)熱件具有發(fā)熱裝置，它由按照電信號(hào)產(chǎn)生熱的電阻層構(gòu)成。但是，本發(fā)明并不局限于使用這種發(fā)熱件，只要每個(gè)發(fā)熱件能夠充分地在液體中形成氣泡使液體被排出即可。例如，光熱換能件，其發(fā)熱裝置當(dāng)接受激光束或其它光束時(shí)發(fā)熱或其它發(fā)熱件，其設(shè)有發(fā)熱裝置當(dāng)接受高頻時(shí)發(fā)熱。
這里，對(duì)于上述基底1來(lái)說(shuō)，在半導(dǎo)體制造工藝中，除了構(gòu)成發(fā)熱裝置的電阻層105和由將電信號(hào)送至電阻層的線電極構(gòu)成的電熱換能件以外，還可以整體地結(jié)合入晶體管、二極管、寄存器(latch)、移位寄存器和其它功能件。以便有選擇地驅(qū)動(dòng)電熱換能件。
另外，為驅(qū)動(dòng)每個(gè)為上述基底設(shè)置以便排液的電熱換能件的發(fā)熱裝置，通過(guò)線電極104向電阻層105施加矩形脈沖，從而使線電極之間的電阻層突然發(fā)熱。對(duì)于前述各實(shí)施例的每種噴液頭來(lái)說(shuō)，以6KHz，24V電壓，7微秒的脈沖貢度和150mA電流驅(qū)動(dòng)每個(gè)發(fā)熱件。由于上述操作，墨液從每個(gè)排放孔排出。但是，驅(qū)動(dòng)信號(hào)并不必局限于上面的描述。只要驅(qū)動(dòng)信號(hào)能夠使起泡液適當(dāng)起泡即可。(雙路徑噴液頭結(jié)構(gòu))下面描述噴液頭的結(jié)構(gòu)實(shí)例，對(duì)于這些噴液頭結(jié)構(gòu)，不同的液體能夠以良好狀態(tài)分開(kāi)地送至第一和第二共用液腔，并可以減少零件數(shù)目以降低制造成本。
圖17示意地表示了這種噴液頭結(jié)構(gòu)。這里，與前述實(shí)施例相同的構(gòu)件使用相同的標(biāo)號(hào)并對(duì)其不再贅述。
在本實(shí)施例中，帶槽件50包括一個(gè)具有若干排放孔的孔板51；多條構(gòu)成第一液流路徑14的槽；以及一個(gè)凹部，該凹部構(gòu)成第一共用液腔15，以便向每條第一液流路徑14供液(排放液體)。
一分隔壁30粘附在帶槽件50的下側(cè)部以形成多條第一液流路徑14。帶槽件50設(shè)有第一供液路徑20，該路徑從帶槽件上部達(dá)到第一共用液腔15的內(nèi)部。另外，帶槽件50設(shè)有第二供液路徑21，它從帶槽件上部通過(guò)分隔壁30達(dá)到第二共用液腔內(nèi)部。
如圖17中的箭頭C所示，第一液體(排放液體)通過(guò)第一供液路徑20送至第一共用液腔15，然后再送至第一液流路徑14。如圖17中的箭頭D所示，第二液體(起泡液體)通過(guò)第二供液路徑21送至第二共用液腔17，然后再送至第二液流路徑16。
在本實(shí)施例中，第二供液路徑21與第一供液路徑20平行布置，但是并不局限于這種布置。這種布置只要使第二供液路徑穿過(guò)布置在第一共用液腔15外側(cè)的分隔壁30連通于第二共用液腔17即可。
另外，第二供液路徑21的厚度(直徑)可以考慮第二液體的供應(yīng)量來(lái)確定。第二供液路徑21無(wú)需制成圓形，可以制成矩形等截面形狀。
另外，第二共用液腔17也可以借助分隔壁30分隔帶槽件50而形成。至于裝配方法，共用液腔的框架和第二液流路徑的壁是借助基底上的干膜形成的，然后第二共用液腔和第二液流路徑16可以通過(guò)將基底1和帶槽件50的粘接件粘合而形成，將分隔壁30固定在帶槽件上。
在本實(shí)施例中，基底1具有多個(gè)電熱換能件，其用作以產(chǎn)生熱量，以便通過(guò)起泡液中的薄膜式沸騰形成氣泡，如上所述基底1布置在由鋁或其它金屬制成的支承件70上。
在基底1上設(shè)有多條槽，其構(gòu)成由第二液流路徑的壁形成的液流路徑16；一凹部，其構(gòu)成第二共用液腔(共用起泡液腔)17，第二共用液腔與多條起泡液流路徑連通，以便將起泡液送至每一條起泡液流路徑；以及具有前述活動(dòng)件31的分隔壁30。
帶槽件50設(shè)有一條當(dāng)粘接于分隔壁30上時(shí)構(gòu)成第一液流路徑14的槽；一個(gè)凹部，它構(gòu)成第一共用液腔(共用排放液腔)15，以便向每條排放液流路徑供送排放液體；第一供液路徑(排放液供應(yīng)路徑)20，其用于將排放液體送至第一共用液腔；以及第二供液路徑(起泡液體供應(yīng)路徑)21，其用于將起泡液體送至第二共用液腔17。第二共用液腔21連接于溝通路徑，其通過(guò)設(shè)在第一共用液腔15外側(cè)的分隔壁30與第二共用液腔17連接。借助上述溝通路徑，起泡液體被送至第二共用液腔15而不與排放液體混合。
與此相關(guān)，基底1、分隔壁30和帶槽件50之間的位置關(guān)系使活動(dòng)件31可相應(yīng)于基底1上的發(fā)熱件設(shè)置，使排放液流路徑14相應(yīng)于活動(dòng)件31設(shè)置。另外，對(duì)于本實(shí)施例來(lái)說(shuō)，圖示了一個(gè)實(shí)例，其中，為帶槽件設(shè)置了一條第二供液路徑，但是根據(jù)供液量也可以設(shè)置多條。另外，排放液體供液路徑20和起泡液體供路徑21的橫截面積可以根據(jù)各自的供液量來(lái)確定。
這里，通過(guò)使上述流動(dòng)路徑的橫截面積最佳化，可以使構(gòu)成帶槽件的構(gòu)件制得更小。
按照上述的本實(shí)施例，通過(guò)下述方式可減少零件數(shù)目，即，第二供液路徑和第一供液路徑使用同一個(gè)帶槽件，然后削減加工步驟的數(shù)目以降低制造成本。
另外，由于結(jié)構(gòu)的布置使向第二共用液腔(它與第二液流路徑連通)供送第二液體是借助穿過(guò)分開(kāi)第一和第二液體的分隔壁的方向上的第二液流路徑進(jìn)行的，因而可以采用一次性工藝將分隔壁、帶槽件和形成發(fā)熱件的基片粘合在一起。因此，制造更為簡(jiǎn)單，同時(shí)提高了粘合精度，從而使排液狀態(tài)良好。
另外，由于第二液體是穿過(guò)分隔壁被送至第二共用液腔的，因而第二液體能可靠地送至第二液流路徑，因而可保證穩(wěn)定排液的充足供液量。(排放液體和起泡液體)按照前述實(shí)施例所述的本發(fā)明，采用了設(shè)有前述活動(dòng)件的結(jié)構(gòu)，能夠以較高的排放力和排液效率排放液體，排液速度也更高。對(duì)于本發(fā)明的某些結(jié)構(gòu)，起泡液體和排放液體使用相同的液體，只要所使用的液體在加熱時(shí)質(zhì)量不變劣；加熱時(shí)在加熱件上不易生成沉積物；在加熱時(shí)可防止通過(guò)蒸發(fā)和冷凝的反向狀態(tài)變化；并且不使各液流路徑、活動(dòng)件和壁構(gòu)件受損，就可以采用各種液體。
在上述液體中，可以采用普通氣泡噴墨設(shè)備所用的墨進(jìn)行記錄(記錄液體)。
另一方面，當(dāng)采用本發(fā)明的雙液流路徑結(jié)構(gòu)，排放液體和起泡液體使用不同液體時(shí)，完全可以使用具有上述性質(zhì)的液體作為起泡液體。更具體來(lái)說(shuō)，可以采用下述液體甲醇、乙醇、n-丙醇、異丙醇、正己烷、正庚烷、正辛烷、甲苯、二甲苯、二氯化乙烯、三氯乙烯、氟利昂TF、氟利昂BF、乙醚、二惡烷、環(huán)己烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮、甲乙酮、水，及其混合物等。
排放液體可以使用各種液體，這與其有、無(wú)起泡性質(zhì)和熱學(xué)性質(zhì)無(wú)關(guān)。排放液體甚至可以使用普通噴液頭難于使用的起泡能力低的液體；受熱時(shí)性質(zhì)易于變化或變質(zhì)的液體；或粘度高的液體。
但是，排放液體的性質(zhì)應(yīng)使排放液體本身被排放或與起泡液體接觸而反應(yīng)時(shí)不致妨礙排放、起泡及活動(dòng)件等的操作。
用于記錄的排放液體可以使用高粘度的墨。其它排放液體則可使用那些其性質(zhì)對(duì)熱反抗不強(qiáng)的液體如藥液及香水。
在本發(fā)明中，按下列合成方式把墨液作為記錄液均可用作排放液與起泡液而進(jìn)行記錄。由于排放力改進(jìn)而增加了油墨的排放速度，液滴的注射精確性得以改進(jìn)，這樣就能得到很好的圖象。
著色墨黑(粘度2厘泊)(鑄鐵煙罩黑2號(hào))著色劑3wt％二甘醇 10wt％硫二甘醇 5wt％乙醇 3wt％水 77wt％另外，把具有下述成分的液體作為起泡液體與排放液體結(jié)合起來(lái)使用，也進(jìn)行了記錄。結(jié)果，本發(fā)明的噴液頭不僅用粘度十幾厘泊的液體能良好排放，而用常規(guī)噴液頭卻不易排放，而且用了一種粘度很高達(dá)150厘泊的液體也能良好排放，從而獲得了高質(zhì)量的記錄品。
起泡液體1號(hào)乙醇40wt％水 60wt％起泡液體2號(hào)水 10wt％起泡液體3號(hào)異丙醇 10wt％水 90wt％排放液體1號(hào)著色油墨(粘度約為15厘泊)碳黑 5wt％
苯乙烯-丙烯酸與丙烯酸乙酯共聚物 1wt％(酸值140，分子平均重量8000)單乙醇胺 0.25wt％甘油 69wt％硫二甘醇 5wt％乙醇 3wt％水 16.75wt％排放液體2號(hào)(粘度55厘泊)聚乙二醇200號(hào)100wt％排放液體3號(hào)(粘度150厘泊)聚乙二醇600號(hào)100wt％當(dāng)借助上述普通排液方法使用不易排放的液體時(shí)，由于較低的排放速度，因而促進(jìn)了排液方向的改變。因此，在記錄紙上墨點(diǎn)的沖擊精度變差，從而難于荻得高質(zhì)量的圖象。但是，采用上述結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，使用起泡液體可以充分和穩(wěn)定地形成氣泡，因此，可以提高液滴的沖擊精度，并穩(wěn)定排墨量，從而顯著提高記錄圖象的質(zhì)量。(噴液頭卡盒的結(jié)構(gòu))現(xiàn)在簡(jiǎn)述裝有本發(fā)明的上述噴液頭的噴液頭卡盒。
圖19的分解立體圖示意地表示噴液頭卡盒。該噴液頭卡盒主要由噴液頭組件200和液體容器90構(gòu)成。
噴液頭組件200包括基底1、分隔壁30、帶槽件50、壓簧78、供液件80和支承件70。
多個(gè)發(fā)熱電阻(發(fā)熱件)在基底1上成一直線布置。另外，設(shè)有多個(gè)功能件以便有選擇地驅(qū)動(dòng)上述發(fā)熱電阻。每條起泡液體流動(dòng)路徑在基底1和具有活動(dòng)件的分隔壁30之間形成。起泡液分布在每條液流路徑中。分隔壁30和帶槽件50粘接而形成用于分配排放液體的液流路徑(未畫(huà)出)。
壓簧78在基底1的方向上將偏壓力作用在帶槽件50上。由于施加了上述偏壓力，基底1、分隔壁30、帶槽件50和支承件70(下文詳述)以良好狀態(tài)放置在一起。
支承件70支承基底1及其它零件。在支承件70上設(shè)有印刷線路板73，其與基底相連以便提供電信號(hào)，還設(shè)的接觸墊74，它與設(shè)備側(cè)相連接以便用其改變電信號(hào)。
液體容器90裝有墨或其它排放液體，以及形成氣泡的起泡液。在液體容器外側(cè)設(shè)有連接噴液頭組件200和液體容器90的定位裝置94，以及用于固定它們的固定軸95。排放液體通過(guò)連接件的供液路徑84從排放液供液路徑92送至供液件80的排放液體供液路徑81，然后分別通過(guò)各排放液體供液孔83，79和20送至第一共用液腔。同樣，起泡液體從液體容器90的起泡液體供液路徑93通過(guò)連接件的供液路徑送至供液件80的起泡液體供液路徑82，然后，通過(guò)每個(gè)起泡液體供液孔84，79和21送至第二共用液腔。
現(xiàn)在描述一種噴液頭卡盒及液體容器90，這種噴液頭具有的供液方式是能夠供送作為不同液體的起泡液體和排放液體。但是，當(dāng)排放液體和起泡液體相同時(shí)，起泡液體的供液路徑、排放液體的供液路徑，以及容器不必分開(kāi)。
與此相關(guān)，液體容器90在每種液體消耗后可再注液體。為此目的，液體容器90需要設(shè)置注液口。另外，噴液頭組件200和液體容器90可以整體形成，也可分開(kāi)形成。(噴液頭工業(yè)設(shè)備噴墨記錄系統(tǒng))現(xiàn)在描述噴墨記錄系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例，其采用本發(fā)明的噴液頭作為其在記錄媒介上進(jìn)行記錄的記錄頭。
圖20示意地表示使用上述的本發(fā)明噴液頭的噴墨記錄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施例的噴液頭是一種實(shí)線式(full line type)噴液頭，在相應(yīng)于記錄媒介150可記錄寬度的長(zhǎng)度上，以360dpi的間隔(密度)設(shè)置多個(gè)排放孔。四個(gè)噴液頭201a至201d由座202固定地支承，它們相互平行，在方向X上有一定間隔，分別對(duì)應(yīng)于四種顏色黃色(Y)、紅色(M)、青藍(lán)(C)和黑色(BK)。
信號(hào)從作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)供應(yīng)裝置的噴液頭驅(qū)動(dòng)器307送至每個(gè)噴液頭。每個(gè)噴液頭按照上述信號(hào)被驅(qū)動(dòng)。
四種不同的墨(Y，M，C，BK)作為排放液體分別從墨容器204a至204d送至每個(gè)噴液頭。這里，標(biāo)號(hào)204e代表裝有起泡液體的起泡液體容器。結(jié)構(gòu)的設(shè)置使起泡液體容器204e中的起泡液體被送至每個(gè)噴液頭。
另外，在每個(gè)噴液頭下，帽203a至203d內(nèi)設(shè)置海綿或其它吸墨材料，在不工作時(shí)這些帽覆蓋噴液頭的排放孔，以便防護(hù)這些孔。
這里，標(biāo)號(hào)206代表運(yùn)載帶，其構(gòu)成用于運(yùn)載各種記錄媒介的運(yùn)載裝置。運(yùn)載帶206套裝在一定通路上的各個(gè)導(dǎo)輪上，由連接于電機(jī)驅(qū)動(dòng)器305上的主動(dòng)導(dǎo)輪驅(qū)動(dòng)。
另外，在本實(shí)施例的噴墨記錄系統(tǒng)中，預(yù)處理裝置251和后處理252分別裝在記錄媒介運(yùn)載通路的上、下游，在記錄前、后對(duì)記錄媒介作各種處理。
取決于記錄媒介的種類(lèi)和墨的種類(lèi)，預(yù)處理和后處理的內(nèi)容是各不相同。例如，對(duì)于金屬、塑料或陶塑等記錄媒介，需要照射紫外線和臭氧，以便激活所用記錄媒介的表面，從而改善墨在其上的附著性。另外，當(dāng)在塑料等媒介上記錄時(shí)，由于塑料易產(chǎn)生靜電，因而灰塵顆粒易吸附在其表面上，在某些情形中妨礙良好記錄。因此，灰塵顆粒應(yīng)從記錄媒介除去。另外，當(dāng)用布作為記錄媒介時(shí)，為防止使布弄污，同時(shí)改善其著色率，可以進(jìn)行預(yù)處理，提供從堿性物質(zhì)、水溶性物質(zhì)、合成聚合物、水溶性金屬鹽、尿素和硫脲中選擇物質(zhì)，以便在布上記錄。但是，預(yù)處理并不局限于此，它也可以是將記錄媒介調(diào)節(jié)到適于在其上進(jìn)行記錄的溫度的處理。
另一方面，對(duì)于本實(shí)施例來(lái)說(shuō)，所描述的是一種實(shí)線式的噴液頭，但是本發(fā)明并不局限于此，本發(fā)明也適用于使較小的前述噴液頭能在記錄媒介的寬度上進(jìn)行記錄的方式。
另外，上述實(shí)施例提供了活動(dòng)件相應(yīng)于每個(gè)氣泡形成時(shí)產(chǎn)生的壓力位移的最合理的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可以設(shè)置使活動(dòng)件借助其它裝置移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，或者使活動(dòng)件借助起泡時(shí)的壓力波移動(dòng)在此之前，借助上述裝置先行使活動(dòng)件移動(dòng)。有許多可以用來(lái)使活動(dòng)件位移的裝置，例如用于驅(qū)動(dòng)構(gòu)成活動(dòng)件的雙金屬的裝置。
由于本發(fā)明設(shè)置于上述結(jié)構(gòu)，可以使活動(dòng)件自由端位移的開(kāi)始快速而可靠，在起泡時(shí)使壓力充分地引向排放孔側(cè)及活動(dòng)件的支點(diǎn)側(cè)。因此，使隨后每個(gè)氣泡的發(fā)展更為可靠和有效地指向排放孔側(cè)。
權(quán)利要求
1.一種排液方法，它包括在氣泡產(chǎn)生區(qū)中形成氣泡后使活動(dòng)件的自由端位移的步驟，所述活動(dòng)件的支點(diǎn)位于相對(duì)于位移區(qū)域來(lái)說(shuō)與排液側(cè)不同的那側(cè)，以便使活動(dòng)件的自由端可以位移，同時(shí)，所述自由端布置得面對(duì)有效起泡區(qū)，在所述活動(dòng)件從支點(diǎn)到其自由端的方向上，位于構(gòu)成氣泡產(chǎn)生區(qū)的有效起泡區(qū)的長(zhǎng)度的中心部分的下游側(cè)，所述有效起泡區(qū)在其下游側(cè)面對(duì)所述自由端的一部分布置得直接面對(duì)所述位移區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排液方法，其特征在于有效起泡區(qū)直接面對(duì)位移區(qū)的所述部分布置得包括在所述方向上相對(duì)于所述有效起泡區(qū)來(lái)說(shuō)的最下游側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排液方法，其特征在于作為相關(guān)于所述方向的范圍，有效起泡區(qū)直接面對(duì)位移區(qū)的所述部分是一個(gè)5μm或更長(zhǎng)的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排液方法，其特征在于在所述活動(dòng)件自由端的所述位移區(qū)中，壓力的傾斜借助一種結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，所述結(jié)構(gòu)用于反射或引起在有效起泡區(qū)起泡時(shí)產(chǎn)生的聲波。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排液方法，其特征在于所述氣泡是借助在發(fā)熱件的所述有效起泡區(qū)中的薄膜式沸騰現(xiàn)象產(chǎn)生的。
6.一種噴液頭，其用于與在氣泡產(chǎn)生區(qū)借助每個(gè)電熱換能件產(chǎn)生的氣泡一起使具有自由端的活動(dòng)件位移，所述活動(dòng)件的支點(diǎn)位于相對(duì)于位移區(qū)來(lái)說(shuō)與排液側(cè)不同的那側(cè)，以便使所述活動(dòng)件的自由端可以位移，同時(shí)，所述自由端布置得面對(duì)有效起泡區(qū)，在所述活動(dòng)件從支點(diǎn)到其自由端的方向上，位于構(gòu)成氣泡產(chǎn)生區(qū)的有效起泡區(qū)的長(zhǎng)度的中心部分的下游側(cè)，所述有效起泡區(qū)在其下游側(cè)的面對(duì)所述自由端的一部分直接面對(duì)所述位移區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴液頭，其特征在于有效起泡區(qū)直接面對(duì)位移區(qū)的所述部分布置得包括在所述方向上相對(duì)于所述有效起泡區(qū)來(lái)說(shuō)的最下游側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴液頭，其特征在于作為相關(guān)于所述方向的范圍，有效起泡區(qū)直接面對(duì)位移區(qū)的所述部分是一個(gè)5μm或更長(zhǎng)的范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴液頭，其特征在于在所述活動(dòng)件自由端的所述位移區(qū)附近壓力的傾斜借助一種結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，所述結(jié)構(gòu)用于反射或引起在所述有效起泡區(qū)中起泡時(shí)產(chǎn)生的聲波。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴液頭，其特征在于所述氣泡是借助在發(fā)熱件的所述有效起泡區(qū)中的薄膜式沸騰現(xiàn)象產(chǎn)生的。
11.使用根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴液頭的噴液設(shè)備，它包括一種能夠向所述位移區(qū)和所述氣泡產(chǎn)生區(qū)供應(yīng)相同液體的結(jié)構(gòu)。
12.使用根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴液頭的噴液設(shè)備，它包括用于向所述位移區(qū)供應(yīng)第一液體的第一結(jié)構(gòu)；以及用于向所述氣泡產(chǎn)生區(qū)供應(yīng)不同于第一液體的第二液體，所述第二液體處于與所述第一液體分離的狀態(tài)。
13.使用根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴液頭的噴液設(shè)備，它包括用于將記錄媒介送至打印區(qū)，以便從所述噴液頭為其提供液體；以及用于為所述噴液頭的電熱換能件提供驅(qū)動(dòng)條件的驅(qū)動(dòng)裝置。
全文摘要
在一種排液方法中,活動(dòng)件的支點(diǎn)相對(duì)于位移區(qū)位于與排液側(cè)不同的那側(cè),使活動(dòng)件的自由端可以位移,同時(shí),自由端設(shè)置得面對(duì)有效起泡區(qū),在活動(dòng)件從支點(diǎn)到其自由端的方向上,有效起泡區(qū)位于構(gòu)成氣泡產(chǎn)生區(qū)的有效起泡區(qū)長(zhǎng)度的中心部分的下游側(cè),有效起泡區(qū)在其下游側(cè)面對(duì)活動(dòng)件自由端的一部分布置得直接面對(duì)位移區(qū)。
文檔編號(hào)B41J2/14GK1179383SQ97114
公開(kāi)日1998年4月22日 申請(qǐng)日期1997年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月12日
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