CN1091685C - 液体排出方法和液体排出头 - Google Patents

Abstract

一种可产生稳定的液体排出并通过在气泡消失期间抑制活动隔离膜片振动以利于液体供应的排液法方法和液体排出头。该方法包括利用把与排出液体的排液口相连通的第一流动道与配置有发泡区并利用加热元件在液体中发泡的第二流动道隔开的活动隔离膜片，在液体排出方向上隔着活动隔离膜片设置有与发泡区相对的并配置有自由端的活动元件，使在气泡收缩期间活动隔离膜片和活动元件分离并将液体引入两者之间。

Description

液体排出方法和液体排出头

本发明涉及利用例如热能产生气泡的一种排出所需排出液体的方法和一种液体排出头，并且特别涉及一种液体排出方法和一种液体排出头，该排出头依赖于采用能够依气泡的产生顺次使其本身产生位移的活动隔离膜片。

这里所用的术语“记录”，不仅指将图象如字母和具有含义的图形赋予记录载体的操作，也指将图形如没有含义的图案赋予记录载体的操作。

所谓的气泡喷墨记录载体，即喷墨记录法的改型，在此之前已为本领域所公知，该方法通过向例如油墨施加热能从而使油墨产生状态改变并伴随急剧的体积变化(产生气泡)，进而使由此状态改变产生的力将油墨通过一个排出口排出，并使所排出的油墨粘附在记录载体上而在记录载体上实现成象。如JP-B-61-59911和JP-B-61-59914所公开的，采用该气泡喷墨记录法的记录装置，一般设置有一个允许油墨排出的排出口，一个与此排出口相连通的油墨流动道，和一个设置在此油墨流动道中用作使油墨排出的能量产生装置的加热元件(电热转换元件)。

上述记录方法具有诸多优点，例如通过采用小型装置可以方便地制作高分辨率的记录图象甚至彩色图象，因为该记录方法可以高速度低噪声地记录高质量图象，并且采用该记录方法的喷头可以允许排出此油墨的排出口以高密度设置。因此，该气泡喷墨记录法近年来逐渐应用于大量办公设备中，如打印机、复印机，以及传真机中。目前它已接近于工业应用，例如应用于打印设备中。

在传统的气泡喷墨记录法中，由于与油墨保持接触的加热元件重复向油墨施加热量，所以有可能烧结油墨，并在其表面上形成烧结油墨的沉积。当所需排出的液体易于受热损伤或者不易于充分发泡时，有时会出现通过上述加热元件直接加热形成的气泡不能实现有效的液体排出。

本申请人在JP-A-55-81172中提出了一种对待排出液体进行排出的方法，通过一柔性隔离膜片中介向发泡液体施加热能使其发泡，该柔性隔离膜片用于隔开发泡液体和待排出液体。该方法设计成使得柔性隔离膜片和发泡液体位于一个喷嘴部分。相反地，在JP-A-59-26270中公开了一种采用能够将整个喷头分为一个上部和一个下部的大隔离膜片的结构。此大隔离膜片的用意在于能够在两个板部件之间插入一个液体流动道，继而可以防止被这两个板部件滞留的液体彼此混合。

考虑到发泡液体本身的发泡特性，采用具有比待排出液体沸点低的液体的发明JP-A-05-229122以及采用导电液体作为发泡液体的发明JP-A-04-329148也为本领域所公知。

采用隔离膜片排出液体的传统方法，没有达到可行的程度，因为其设计只是为了隔开发泡液体和待排出液体或者只是用于改善发泡液体本身。

本发明人对采用隔离器排出液滴进行了研究，侧重于被排出的液滴，进而得出如下结论，即通过热能产生气泡的液体排出，其效率随着隔离膜片老化会降低，并且在实际当中也没有减轻。

本发明人因而进行研究，以寻找一种液体排出方法及其装置，该装置可利用隔离膜片隔离作用的效果并同时将液体的排出提高到较高的水平。本发明由此研究过程产生，并旨在提供一种关于液体排出的创新的方法和一种能够提高液滴排出的效率并稳定和提高待排出液滴的体积和排出速度的装置。本发明特别在于一种液体排出头，该液体排出头中设置一个用于排出液体并与排出口相连通的第一流动道，一个用于供应或传输发泡液并包围发泡区的第二流动道，以及一个用于隔开第一和第二流动道的活动隔离膜片，其特点在于能够提高液体排出的效率。

具体涉及JP-A-5-229122中公开的液体排出头，本发明人已经用实例证实，在排出口相对排出液体流向的上游端设置一个预定作为发泡区的小空间，发泡区本身与加热元件有相同的宽度和长度，当发泡区发出气泡时，柔性隔离膜片仅在相对于与排放液体的排放方向垂直的方向上由于气泡的产生而发生位移，由此液体排出头必然伴有排液速度不足及进行无效排液运动的问题。关于导致这些问题的原因，发明者注意到这样的事实，同样的发泡液重复使用封闭的小空间，并最终凭借本发明达到有效排出运动的产生。

本发明是根据上述现有技术中所遇到的问题而产生的。其第一个目的是在通过活动分隔离膜片大致分隔、最好是完全分隔排出液和发泡液的结构中，提供一种液体排出的方法和液体排出头，当气泡的压力产生的力使活动隔离膜片形变并且压力被传送到排出液时，不仅避免压力向上游一侧逃逸，而且把压力导向排出口并升至高的排出力，同时不降低排出效率。本发明的第二个目的是提供一种液体排出方法和液体排出头，由于上述的结构，使得聚结在加热元件上的沉积物量减少，并且在不使排出液遭受热效应的情况下高效地排出液体。本发明的第三个目的在于提供一种液体排出方法和一种液体排出头，液体排出头可以广泛自由地选取而不必顾及排出液的粘滞度或其材料的组成成分。

特别是，本发明的一个主要目的在于提供一种液体排出的方法和液体排出头，除了实现上述目的之外，在消除气泡期间再对活动隔离膜片的振动加压，进行稳定的排出，加快液体的供给并改善再填充的性能。

下面将描述本发明所采用的实现上述目的的手段。

根据本发明的液体排出方法，包括通过使活动隔离膜片被所述的气泡在液体第一流动道中排出口的上游一侧移动来进行液体排出的步骤，其中，活动隔离膜片恒定地将用于排出液体并连通排出口的第一流动道与设置有发泡区以在液体中发泡的第二流动道保持在基本上分隔的状态，这种方法的特征在于，通过调节元件抑制液体的弯月面相对于活动隔离膜片响应于气泡扩展/收缩的位移的收缩。

本方法的特征还在于，在弯月面收缩的过程中加入了在活动隔离膜片和调节元件之间侵入液体的步骤，其中调节元件与活动隔离膜片的位移区保持接触并在排出口一侧配置自由端，以在活动隔离膜片和调节元件处于至少部分彼此隔离的状态时抑制该位移。

本方法的特征还在于，在上述的气泡收缩期间使活动隔离膜片和活动元件(即上述调节元件)隔离，因而引起液体侵入两者之间并使它们返回到原始位置。

本方法的特征还在于，利用为活动元件设置的促进液体侵入结构使液体在上述活动隔离膜片和活动元件之间侵入。

附带地说，作为一种执行移位步骤的特定装置，即上述本发明的特征之一，在以下的描述中将采用这种结构。包含本发明的技术思想并能够实现位移步骤的其他结构，都包括在本发明中。

在此提及的术语“调节元件”，以下包括活动隔离膜片本身的结构(如弹性模量的分布及可变形伸长部分和不可变形部分的结合)或者一种用于作用到活动隔离膜片上的附加元件，或第一流动道结构，或它们的变化组合。

本发明的液体排出头，包括一个用于排出液体并与排出口相连通的第一流动道，一个配置有在液体中发泡的发泡区的第二流动道，和一个将第一流动道和第二流动道实质上隔离并通过利用上述气泡在相对于第一流动道中液体流向的排出口上游端移动活动隔离膜片来进行排液操作的活动隔离膜片，该液体排出头的特征在于，其配置有调节元件，响应于气泡的增长和收缩相对于活动隔离膜片的位移抑制液体弯月面的收缩。

液体排出头的特征还在于，其设置有与上述活动隔离膜片的位移区保持接触的调节元件和设置在排出口一侧用于限制其位移的自由端，以及一个用于限制活动隔离膜片相对运动量的装置和一个因弯月面收缩而设置的调节元件。

根据本发明的液体排出头，包括一个实质上把在液体中产生气泡的发泡区和与排出液体的排出口连通的排液区隔开的活动隔离膜片，一个在上述发泡区中产生气泡的能量产生装置，和一隔着活动隔离膜片与发泡区相对并沿排出口方向设置有自由端的活动元件，该液体排出头的特征在于，气泡收缩期间活动隔离膜片和活动元件彼此分离的这一事实。

本发明的液体排出头，其特征还在于上述活动元件的自由端设置在加热元件的排出口一侧正上方点的上游一侧这一事实，其中加热元件即上述的能量产生装置。

本发明的液体排出头另一特征还在于，上述活动元件设置有用于在活动隔离膜片和活动元件之间侵入液体的促进液体侵入结构这一事实。

本发明的液体排出头，其特征还在于上述的促进液体侵入结构是一个设置在活动元件中的送入口这一事实。

本发明的液体排出头，其特征还在于上述的促进液体侵入结构是一种用于避免活动元件和活动隔离膜片彼此粘紧的防粘紧结构这一事实。

本发明的液体排出头，其特征还在于防粘紧结构是一个设置在活动元件和活动隔离膜片接触区内的凸出点这一事实。

本发明的液体排出头，其特征还在于上述防粘紧结构是一个设置在活动元件的活动隔离膜片一侧上的流液槽这一事实。

本发明的液体排出头，其特征还在于上述的活动元件在第一流动道中保持在倾斜状态这一事实。

本发明的液体排出头，其特征还在于用于发热以产生上述气泡的加热元件设置在发泡区与活动元件相对的一个位置上这一事实。

本发明的液体排出头，其特征还在于产生于发泡区内的气泡的下游部分，包括在离开上述加热元件中心区的下游端产生的气泡这一事实。

本发明的液体排出头，其特征还在于上述活动元件具有位于离开加热元件中心区的排出口一侧的自由端这一事实。

本发明的液体排出头，其特征还在于上述活动元件为类似板形这一事实。

本发明的液体排出头，其特征还在于上述活动隔离膜片由树脂构成这一事实。

本发明的液体排出头，其特征还在于液体排出头设置有用于储存送入第一流动道液体的第一公共液腔和储存送入第二流动道液体的第二公共液腔。

本发明的液体排出头，其特征还在于被送入第一流动道中的液体和被送入第二流动道中的液体是不同的液体这一事实。

本发明的液体排出头，其特征还在于被送入第二流动道中的液体在低粘滞性、发泡特性及热稳定性等性能中至少有一个特性优于被送入第一流动道中的液体这一事实。

由于本发明按上述特点构成，所以设置在发泡区上的活动隔离膜片通过气泡的产生造成的压力扩展，设置在活动隔离膜片上活动元件朝着第一流动道移动，活动隔离膜片通过上述压力沿第一流动道端上的排出口方向扩展。其结果是，液体以高排出力经排出口高效率地排出。

因为伸长的活动隔离膜片响应于气泡收缩引起的压力返回初始位置快于活动元件，所以压力被控制在运动方向，第一流动道中再填充排出液体的速度被提高，并且弯月面的收缩受到控制。因此，即使在高速打印中也可获得稳定的液体排出。

另外，因为气泡消失期间液体本身进入活动元件和活动隔离膜片之间，所以活动元件和活动隔离膜片在返回初始位置时产生的振动因侵入液体阻尼作用的加剧而减小。当把导致这种液体侵入的结构设置在上游端时，液体的供给得以加快，并且再填充性能也得到改善。

图1A、1B、1C、1D和1E是帮助描述本发明所采用的液体排出法第一实施例的表示流动道方向的横截面图。

图2A、2B、2C、2D和2E是帮助描述本发明所采用的液体排出法第二实施例的表示流动道方向的横截面图。

图3A、3B和3C是帮助描述本发明所采用的液体排出法中活动隔离膜片移动步骤的表示流动道方向的横截面图。

图4A、4B、4C、4D和4E是表示本发明的液体排出头第一实施例在流动道方向的截面模式图。

图5A、5B、5C、5D和5E是表示本发明的液体排出头第二实施例在流动道方向的截面模式图。

图6A、6B、6C、6D和6E是表示本发明的液体排出头第三实施例在流动道方向的截面模式图。

图7A、7B、7C、7D和7E是表示本发明的液体排出头第四实施例在流动道方向的截面模式图。

图8A、8B、8C、8D和8E是表示本发明的液体排出头第五实施例在流动道方向的截面模式图。

图9A、9B、9C、9D和9E是表示本发明的液体排出头第六实施例在流动道方向的截面模式图。

图10是表示本发明的液体排出头第七实施例在流动道方向的截面模式图。

图11A、11B、11C、11D和11E是表示本发明的液体排出头第八实施例在流动道方向的截面模式图。

图12A、12B、12C和12D是表示本发明的液体排出头第九实施例在流动道方向的截面模式图。

图13A和13B是表示本发明液体排出头结构的一个实施例的纵向截面图；图13A是带有保护膜片的液体排出头的示意图，图13B是不带有保护膜片的液体排出头的示意图。

图14是施加到图12A至12D中所示加热元件上的电压波形图。

图15是表示本发明液体排出头结构实例的模式图。

图16是表示本发明液体排出头结构实例的透视图。

以下将参考附图对实施本发明的模式进行描述。

现在，将对应用于实施本发明方法的两个实施例加以描述。

图1A～1E至图3A～3C是帮助描述用于本发明的排液法方法实例的简图。在第一流动道的端部区域设置一个排液口。在排液口的上游端(相对于第一流动道中排出液流动的方向)，形成了可根据产生的气泡增长而移动的活动隔离膜片的位移区。第二流动道用于储存发泡液或添注发泡液(最好适于允许再填充或使得发泡液能发生运动)并备置有发泡区。

在此例中，发泡区位于排出口相对于上述排出液流向上游端。另外，使隔离膜片具有长于形成发泡区的电热转换元件的长度并因而具有一个活动区。在电热转换元件的上游端端部和相对于上述流向的第一流动道的公共液腔之间，最好在上述的上游端端部设置一个固定部分(未示出)。因此，应从图1A～1E至图3A～3C中理解隔离膜片实际可移动的范围。

在这些简图中所示的活动隔离膜片的状态代表全部的要素，如活动隔离膜片本身的弹性和厚度或从其他附加结构中可引出的因素。第一实施例

图1A至1E包括帮助描述本发明所采用的液体排出法第一实施例的表示流动道方向的横截面图(其中本发明设想的位移步骤起始于排液步长的一半处)。

在图1A至1E所示的实例中，直接与排出口11相连通的第一流动道3被填充着从公共液腔143供给的第一液体，配置有发泡区7的第二流动道4填充着暴露在加热元件2提供热能时发泡的发泡液。为隔离第一流动道3和第二流动道4的活动隔离膜片5设置在第一流动道3和第二流动道4之间。活动隔离膜片5和喷嘴板9紧密地固定在一起，它们不会经受两条流动道中的液体互相混合。

活动隔离膜片5在被发泡区7中产生的气泡移位时，一般不显示出方向性。相反，当位移向着公共液腔端进行时享有高度的自由。

此例源于对活动隔离膜片5的这种运动特别关注，意欲提供一种装置，以控制直接或间接地发生在活动隔离膜片5上的位移的方向。该装置用于致使由气泡产生在活动隔离膜片5上的位移(运动、扩展、伸长等)在排出口方向上行进。

在图1A所示的初始状态，第一流动道3中的液体由于表面张力被拉近排出口11。在本实例中，排出口11位于相对于第一流动道3中液体流向的下游端，在第一流动道3有关的区域中，加热元件2伸向第一流动道3。

在目前的状态中，当把热能施加到加热元件2(在本模式中，加热电阻约计40μm×105μm)上时，加热元件2被迅速加热，与第二液体接触的发泡区7的表面致使第二液体因加热而发泡(图1B)。通过加热产生气泡6是基于美国专利US4,723,129中公开的隔离膜片沸腾这一现象。伴随着气泡的产生，在加热元件的整个表面同时遍布极高的压力。此时产生的压力以压力波的形式传播到第二流动道4中的第二液体上并作用到活动隔离膜片5，产生的结果是活动隔离膜片5被移位并且第一流动道3中的第一液体将开始排出。

产生于加热元件2整个表面上的气泡6迅速增长时呈现为隔离膜片的形状(图1C)。在初期状态中由于极强的压力而导致的气泡6的扩展还有助于活动隔离膜片5的移位，其结果是加快了第一流动道3中第一液体经过排出口11的排出。

当气泡6进一步增长时，活动隔离膜片5的位移量增加(图1D)。直到图1D所示的状态，活动隔离膜片5继续伸长，使得其上游部分5A和下游部分5B的位移相对于中间部分5C大致相等，其中中间部分5C为对着加热元件2的活动隔离膜片5的区域。

之后，随着气泡6的进一步增长，气泡6和继续其位移的活动隔离膜片5在液体排出的方向上急剧移位，上游部分5A处比下游部分5B处更甚，其结果是第一流动道3中的第一液体直接在排出口11的方向上移动(图1E)。

由于加入了活动隔离膜片5在下游端排出方向进行位移的步骤，故排出的效率进一步提高，以使液体能够在排出口方向上如上所述直接移动。液体向上游端移动相对减弱这一事实，对在喷嘴中尤其在活动隔离膜片5的位移区液体的再填充(从上游端再填满)带来好的作用。

当活动隔离膜片5本身在排出口的方向上被移位从而导致状态从图1D所示情形变化至图1E所示的情形时，排出效率和上述的再填充效率可进一步提高，同时，通过引导第一流动道3中加热元件2实现突伸区域内第一液体部分传输，可提高液体的排出量。第二实施例

图2A至2E是帮助描述本发明所采用的液体排出法第二实施例的表示流动道方向的横截面图(其中本发明所设想的位移步骤从初始阶段开始)。

本例在结构上基本与上述第一实例相同。直接与排出口11相连通的第一流动道13被填充着从公共液腔143供给的第一液体，配置有发泡区17的第二流动道14填充着暴露在加热元件12提供热能时发泡的发泡液。为隔离第一流动道13和第二流动道14的活动隔离膜片15，设置在第一流动道13和第二流动道14之间。活动隔离膜片15和喷嘴板19紧密地固定在一起，它们不会经受让两条流动道中的液体互相混合。

在类似于图1A的图2A所示的初始状态中，第一流动道13中的液体由于表面张力被拉近排出口11。在本实例中，排出口11位于相对于第一流动道13中液体流向的下游端，在第一流动道13有关的区域中，加热元件2伸向第一流动道13。

在目前的状态中，当把热能施加到加热元件12(在本模式中，加热电阻约计40μm×105μm)上时，加热元件12被迅速加热，与第二液体接触的发泡区17的表面致使第二液体因加热而发泡(图2B)。通过加热产生气泡16是基于美国专利US4,723,129中公开的隔离膜片沸腾这一现象。伴随着气泡的产生，在加热元件的整个表面同时遍布极高的压力。此时产生的压力以压力波的形式传播到第二流动道14中的第二液体上并作用到活动隔离膜片15，产生的结果是活动隔离膜片15被移位并且第一流动道13中的第一液体将开始排出。

产生于加热元件12整个表面上的气泡16迅速增长最终呈现为隔离膜片的形状(图2C)。在初期状态中由于极强的压力而导致的气泡16的扩展还有助于活动隔离膜片15的移位，其结果是加快了第一流动道13中第一液体经过排出口11的排出。此时，活动隔离膜片15具有的下游端可移动区部分15B(如图2C所示)从初始阶段开始的位移比上游端部分15A要多。因此，第一流动道13中的第一液体高效率地从初始阶段移动到排出口11。

之后，当气泡16的增长进一步提高时，活动隔离膜片15的位移成比例地增大(图2D)，因为活动隔离膜片15的位移和气泡的增长相对于图2C所示的状态加大。尤其是因为活动区域的下游端部分15B在排出口方向上的位移比上游端部分15A和中间部分15C的位移大的多，所以，第一流动道13中的第一液体在排出口方向加速地直接移动。因为上游端部分15A的位移在整个过程中都很小，所以液体在上游方向上的移动减慢。

因此，本实例中的液体排出法可提高排出效率，尤其是排出速度，并且还能很好地稳定喷嘴中液体的再填充及排放液滴的流量。

当气泡16进一步增长时，活动隔离膜片15的上游端部分15B和中间部分15C在排出口方向上进一步被移位并伸长，加强了上述效果，即提高了排出效率和排放速度(图2E)。特别是，因为在这种情况中活动隔离膜片15形状的增大不仅表现在横截面上，也表现在位移大小上以及流动道宽度方向上的伸长，所以第一流动道13中移动第一液体的操作区增大，排出效率协同地提高。由于此时活动隔离膜片15的位移形状相似于人的鼻子，所以特地称作“鼻形”。鼻形按照弯成字母“S”的形状构造，其中，初始状态位于上游端的点B呈现在离开点A的下游端的一位置处，而点A初始状态位于图2E所示的下游端，并且，如图1E所示，在该形状中点A和点B呈现在相同的位置上。

图3A至3C是帮助描述本发明的液体排出法中活动隔离膜片移动步骤的描绘流动道方向的横截面图。

本实例计划将其叙述的中心特别地放在活动隔离膜片的运动范围以及其位移的变化上，将省去对气泡、第一流动道和排出口的图示及说明。所有相关的示图，作为一种基本结构，假定接近加热元件22突伸区域的第二流动道24的部分自身构成发泡区27，第二流动道24和第一流动道23实质上由活动隔离膜片25恒久地分开，即从初始状态一直到移动期间。排出口设置在下游端，而且一部分用于将上游端的第一液体送入作为界线的加热元件22的下游端终端(图中H线)。目前及随后的实例中使用的术语“上游端”和“下游端”，是从活动隔离膜片活动范围的中间部分看时，相对于相关流动道中液体的流向而定义。

采用图3A所示结构的本方法，从初始阶段加入了以(1)、(2)和(3)为顺序移动活动隔离膜片25的步骤，并且在下游端的移动远大于在上游端的移动，成功地提高了排出速度，这是因为提高了排出的效率并同时使得在下游端的位移能够作用到第一流动道23中的第一液体上，如在排出口方向上向外压出这样的移动。在图3A所示的结构中，假定上述的活动范围是大致固定的。

在图3B所示的结构中，按照活动隔离膜片25以图中(1)、(2)和(3)的顺序移动，活动隔离膜片25的活动范围被移动并朝着排出口扩大。按照随后(ensuant)形式，上述的活动范围将那儿的上游端固定。因为活动隔离膜片25在下游端的移动远大于在上游端的移动，并因为气泡在排出口方向上伸长，所以排出效率可进一步提高。

在图3C所示的结构中，当活动隔离膜片25从图中的初始状态(1)变化到状态(2)时，上游端和下游端对等地移动，或者上游端的位移远大于下游端的位移。当气泡进一步从图示中的(3)增长至(4)时，下游端的位移位移远大于上游端的位移。其结果是，甚至活动区上部内的第一液体也可在排出口的方向上移动，排出效率提高，同时排出量增加。

另外，在图3C所示的步骤(4)中，由于活动隔离膜片25的某一特定点U向排出口移动的量比下游端上的D点而不是初始状态中的U点大，所以，可通过因扩展的缘故而向排出口排出一部分得以进一步地提高排出效率。随着而出现的状态将如上所述地被称作“鼻形”。

加上上述步骤的液体排出法应用于本发明中。示于图3A至3C中的分支并不总是彼此独立地发挥作用。加入这些分支的步骤同样可应用在本发明中。涉及鼻形的形成的步骤并不仅限于图3C所示的结构。它也可结合到图3A和3B中所示的结构。对于用在图3A-3C结构中的活动隔离膜片，有扩展性并不重要只要预先产生松弛就足够了。图中所示的活动隔离膜片的厚度没有显著的尺寸。

本说明书中所采用的“控制方向的装置”这一表达形式被用到所有带来本发明所认定的“位移”的元件(设施)中的至少一个上，譬如，有源自活动隔离膜片本身的结构和特征的，有与活动隔离膜片发泡装置的操作或装配有关的，有涉及到发泡区附近给予的液体阻力的，有直接或间接作用到活动隔离膜片上的，或对活动隔离膜片的位移或伸长进行控制的。因此，结合了多个(两个或更多)上述这些方向控制装置的实施例自然就被包含在本发明之中。在此引证的实例在下列各个方向控制装置的任意组合中并没有明确地提及。尽管如此，本发明也不必限定在下列的实例中。

(实施例1)

图4A至4E是表示本发明液体排出头第一实施例在流动道方向的截面模式图；图4A表示没有液体排出时的液体排出头状态；图4B、4C、4D和4E表示在重新开始图4A所示的没有液体排出的状态之前，按上述顺序排出液体的依次步骤。

本发明的液体排出头包括一个活动隔离膜片5，该隔离膜片实质上将与排出口11连通以排出液体的第一流动道3和配置有发泡区30以产生气泡40的第二流动道4隔开，还包括一个导致发泡区30中气泡40产生的加热元件2，和一个穿过活动隔离膜片5与发泡区30相对并在排出口方向上设置有一个自由端28的活动元件26，活动隔离膜片5和活动元件26在气泡40收缩期间保持隔开。

在本实施例中，活动元件对着加热元件2，自由端28隔过活动隔离膜片5直接设置在加热元件2的端部排出口一侧。

参见图4B，当加热元件2促成发泡区产生气泡40时，气泡40扩展活动隔离膜片5，并因活动元件26在上游端有一个支点27和在下游端有一个自由端28，而可以大幅度地移动自由端28。因为活动隔离膜片5以活动元件26位移的形状为控制向排出口大力地扩展，所以排出效率提高。

图4C表示气泡40收缩直至消失的过程。从气泡的消失中产生的压力立即在气泡40消失的方向上拉动活动隔离膜片5。同时，因为活动元件26与活动隔离膜片5相比有很强的刚性，所以活动元件26比活动隔离膜片5移动地慢，活动隔离膜片5与活动元件26彼此分开，液体150进入其间。液体150拉起很大的弯月面141，因为液体较大的一部分来自活动元件26的自由端。特别是接近加热元件2区域的弯月面被拉起的非常显著，其中，需要给加热元件提供大量的液体。

图4D是表示因气泡消失的压力而向加热元件端移动多于向原始位置移动的活动隔离膜片5返回到原始位置的过程。在向着加热元件端移动的活动隔离膜片5返回原始位置期间，有可能在富于弹性时导致阻尼振荡的现象。这种振荡有可能摇动弯月面141并使得排出的后序状态不稳定。本发明通过使液体150进入活动隔离膜片5和活动元件26之间作为阻尼或缓冲层而使活动隔离膜片5产生的弹性振荡更快地被阻尼。在本实施例中，因为活动元件26的自由端28跨过活动隔离膜片5直接设置在加热元件2的排出口终端一侧，所以用作阻尼物并覆盖活动隔离膜片5大部分的液体150在抑制弹性振荡上显示出重要的作用。其结果是，从图4D状态经图4E状态返回到初始状态图4A的转换进行的很快，与此同时，由于活动隔离膜片5的弹性振荡而导致的不稳定的排出得以消除。

(实施例2)

图5A至5E表示通过使活动元件26的自由端28紧接着排出口设置而进行的第一实例的改型。

参见图5B，当加热元件2致使发泡区30中产生气泡40时，气泡40扩展活动隔离膜片5。因为活动元件26有一个设置在上游端的支点27和一个设置在下游端接近排出口11的自由端28，所以自由端28可大幅度地移动。因为活动隔离膜片5由于受活动元件26的位移形状控制，也可以同样地向着排出口大幅度扩展，所以液体排出头的排出效率得以提高。

图5C表示气泡40因收缩而消失的过程。由于除泡压力，所以活动隔离膜片5被立刻在引起气泡40消失的方向上拉动，活动隔离膜片5和活动元件26彼此分离，液体插入其间。此液体拉起很大的弯月面141，因为液体较大的一部分来自活动元件26的自由端。接近加热元件2区域内的弯月面141一部分被拉起得非常显著，给加热元件提供大量液体的需要显著地受到阻碍。特别是在本例中，因为弯月面141与活动元件26自由端28的周围接触，所以活动元件26把弯月面分成上端和下端，截留住活动隔离膜片5和活动元件26之间的液体，使得液体142能以独立的状态驻守其间。

图5D表示从原始位置向加热元件端移动的活动隔离膜片5由于除泡压力而返回原始位置的过程。已向加热元件端移位了的活动隔离膜片5向原始位置返回，在活动隔离膜片5富于弹性时可能会引起阻尼振荡。此时，这种振荡可动摇弯月面141并使得排出的后续状态不稳定。在本实例中，产生于活动隔离膜片5中的振荡被以很高的效率阻尼，这是因为介入活动隔离膜片5和活动元件26之间的液体142形成了一个弯月面，起阻尼或缓冲的作用，避免了活动隔离膜片5发生振荡和其他类似的微小运动。在本实例中，因为活动元件26的自由端28跨过活动隔离膜片5直接设置在加热元件2终端的排出口一侧，所以用作阻尼物或缓冲层的液体142覆盖活动隔离膜片5的大部分，因而在抑制弹性振荡上显示出重要的作用。其结果是，从图5D状态经图5E状态返回到初始状态图5A的转换进行得很快，与此同时，由于活动隔离膜片5的弹性振荡而导致的不稳定的排出得以消除。

(实施例3)

图6A至6E表示通过使活动元件26的自由端28设置在离开加热元件2终端排出口的上游端对第一实例的改型。

图6B表示气泡产生期间所呈现的状态。气泡40在排出口的方向上从没有活动元件26的加热元件2的区域中开始迅速增长。其结果是，因为活动隔离膜片5也能够向排出口扩展，所以排出效率得以提高。

图6C表示气泡40由于收缩而消失的过程。由于除泡压力，所以活动隔离膜片5被立刻在引起气泡40消失的方向上拉动，活动隔离膜片5和活动元件26彼此分离，液体150插入其间。事实上，液体150的大部分由活动元件26的自由端供给。因为在本例中活动元件26的自由端落在上游端，与对着加热元件2的活动隔离膜片5的区域的排出口端相离，所以，对活动隔离膜片5向下移位提供液体150，从上游端充分地进行，弯月面141的收缩因此减少。因而此例中的再填充性能也比前述的实例中有更大的提高。

图6D表示从原始位置向加热元件端移动的活动隔离膜片5由于除泡压力而返回原始位置的过程。已向加热元件端移位了的活动隔离膜片5向原始位置返回，在活动隔离膜片5富于弹性时有可能会引起阻尼振荡。但是，在本例中，活动隔离膜片5的弹性振荡可能被很快的阻尼，并且可进行从图6D状态经图6E状态到图6A初始状态的转变，因为液体150进入活动隔离膜片5和活动元件26之间，且该液体150可作为阻尼物或缓冲层。因此，可避免排出的不稳定运动。

(实施例4)

图7A至7E表示通过在活动元件26的支点端上形成促进液体侵入结构而对第一实例的改型。

参见图7B，当加热元件2致使发泡区30中产生气泡40时，气泡40扩展活动隔离膜片5。因为活动元件26有一个设置在上游端的支点27和一个设置在下游端的自由端28，所以被大幅度移动的自由端28使活动隔离膜片5与活动元件26的移动形式保持一致地移动，并朝着排出口大量推进。因此，排出效率由于气泡40被大量导向排出口而提高。

图7C表示气泡40因收缩而消失的过程。由于除泡压力，所以活动隔离膜片5被立刻在引起气泡40消失的方向上拉动，活动隔离膜片5和活动元件26彼此分离，液体150插入其间。液体150也由送入口145和146处供给，其中，送入口145和146即形成计划设置在活动元件26支点端上的促进液体侵入结构，液体从活动元件26自由端的供给则由于活动元件26的出现而被抑制。其结果是，再填充性能因弯月面的收缩被减小而得以提高。

图7D表示从原始位置向加热元件端移动的活动隔离膜片5由于除泡压力而返回原始位置的过程。已向加热元件端移位了的活动隔离膜片5向原始位置返回，在活动隔离膜片5富于弹性时不可避免地会引起阻尼振荡。但是，在本例中，活动隔离膜片5的弹性振荡可能被很快地阻尼，因为进入活动隔离膜片5和活动元件26之间的液体150可作为阻尼物或缓冲层。其结果是，可实现从图7D状态经图7E状态返回图7A初始状态的转变，与此同时，由于活动隔离膜片5的弹性振荡而导致的不稳定的排出运动也可被制止。因此，可实现高质量、高速度的图像打印。

上述的本实例可提高抑制弯月面141收缩的效果，增进再填充性能，并可阻尼活动隔离膜片的振荡。

(实施例5)

图8A至8E表示通过活动元件26的支点端形成促进液体侵入结构而对第二实例的改型。

参见图8B，当加热元件2致使发泡区30中产生气泡40时，气泡40扩展活动隔离膜片5。然而因为活动元件26有一个设置在上游端的支点27和一个设置在下游端靠近排出口的自由端28，所以活动元件26的自由端28可以大幅度移动。由于活动隔离膜片5受活动元件26位移的形状控制向排出口大力地扩张，故排出效率得以提高。

图8C表示气泡40因收缩而消失的过程。由于除泡压力，所以活动隔离膜片5被立刻在引起气泡40消失的方向上拉动，活动隔离膜片5和活动元件26彼此分离，液体150插入其间。此液体拉起很大的弯月面141，因为液体较大的一部分来自活动元件26的自由端。特别是在本例中，因为弯月面141与活动元件26自由端28的周围接触，所以活动元件26把弯月面141分成上端和下端，截留住活动隔离膜片5和活动元件26之间的液体，使得液体142能以独立的状态驻守其间。

在此例的情况中，因为液体的供应也从送入口145和146处进行，其中送入口145和146形成设置在活动元件26支点端上的促进液体侵入结构，并且因为液体从活动元件26自由端的供给由于活动元件26的存在而被抑制，所以弯月面141的收缩被减弱，再填充性能提高。

图8D表示从原始位置向加热元件端移动的活动隔离膜片5由于除泡压力而返回原始位置的过程。已向加热元件端移位了的活动隔离膜片5向原始位置返回，在活动隔离膜片5富于弹性时可能会引起阻尼振荡。此时，这种振荡可动摇弯月面141并使排出的后续状态不稳定。在本实例中，产生于活动隔离膜片5中的振荡被以很高的效率阻尼，这是因为介入活动隔离膜片5和活动元件26之间的液体142形成了一个弯月面，起阻尼或缓冲的作用，避免了活动隔离膜片5发生振荡和其他类似的微小运动。在本实例中，因为活动元件26的自由端28跨过活动隔离膜片5直接设置在加热元件2终端的排出口一侧，所以用作阻尼物或缓冲层的液体142覆盖活动隔离膜片5的大部分，因而在抑制弹性振荡上显示出重要的作用。其结果是，从图8D状态经图8E状态返回到初始状态图8A的转换进行得很快，与此同时，由于活动隔离膜片5的弹性振荡而导致的不稳定的排出运动得以消除。

(实施例6)

图9A至9E表示通过把用于避免活动元件与活动隔离膜片粘紧的防粘紧结构设置在活动元件26和活动隔离膜片5之间的关连区中而对第一实例所作的改型。这个结构同时完成促进液体侵入结构的功能。

参见图9B，当加热元件2致使发泡区30中产生气泡40时，气泡40扩展活动隔离膜片5。因为活动元件26有一个设置在上游端的支点27和一个设置在下游端的自由端28，所以被大幅度移动的自由端28使活动隔离膜片5与活动元件26的移动形式保持一致地移动，并朝着排出口大量推进。因此，排出效率由于气泡被大量导向排出口而提高。

图9C表示气泡40因收缩而消失的过程。由于除泡压力，所以活动隔离膜片5被立刻在引起气泡40消失的方向上拉动。此时，因为在活动元件26接触活动隔离膜片5的区域中设置了形成防止与活动隔离膜片5粘紧结构的多个凸出点147，所以很容易达到活动隔离膜片5与活动元件26的分离，并且液体150进入活动隔离膜片5和活动元件26之间。其结果是，因为随着气泡消失期间压力的变化活动隔离膜片5产生的移位运动不再被抑制，所以活动隔离膜片5的耐用性得以提高。

图9D表示从原始位置向加热元件端移动的活动隔离膜片5由于除泡压力而返回原始位置的过程。已向加热元件端移位了的活动隔离膜片5向原始位置返回，在活动隔离膜片5富于弹性时不可避免地会引起阻尼振荡。但是，在本例中，活动隔离膜片5的弹性振荡可能被很快地阻尼，因为进入活动隔离膜片5和活动元件26之间的液体150可作为阻尼物或缓冲层。其结果是，可实现从图9D状态经图9E状态返回图9A初始状态的转变。另外，排出的不稳定活动可通过抑制活动隔离膜片5的弹性振荡而被排除。因此，可实现高质量、高速度的图像打印。

(实施例7)

图10中所示的实例是通过在活动元件26的活动隔离膜片侧设置数个流液槽148作为防粘紧结构而对第六实例的一种改型。这数个流液槽148是以从活动元件26的顶端和侧端开始向内延伸而形成。由于这类结构，活动隔离膜片5很容易与活动元件26分离且液体150进入活动隔离膜片5和活动元件26之间。此结构和操作的其他方面类似于第六实例的情形，将从下面的描述中略去。电流通过电线34供给与上述活动元件26相对的作为电阻的电热元件2。

本例的液体排出头所具有形状，在活动隔离膜片5有柔软的表面和棱条并且活动元件26模压的外形被全部遮掩进活动隔离膜片5中时是很有效的。

(实施例8)

图11A至11E所示的实例具有一个在第一流动道3中保持倾斜状态的活动元件26，不同于例1至例7中所具有的随活动隔离膜片5的扩张而大幅度移动的活动元件26。

参见图11B，当加热元件2致使发泡区30中产生气泡40时，气泡40扩动扩展活动隔离膜片5。因为活动元件26的自由端28保持着从支点27进入第一流动道3的倾斜，所以活动隔离膜片5移动以保持与活动元件26的倾斜形状一致并向排出口大力地扩展。其结果是因气泡40被大力的导向排出口，排出效率得以提高。

图11C表示气泡40因收缩而消失的过程。由于除泡压力，所以活动隔离膜片5被立刻在引起气泡40消失的方向上拉动，活动隔离膜片5和活动元件26彼此分离，液体150插入其间。在由活动元件26的自由端28供应液体大部分的同时，设置在活动元件26支点端的送入口145和146处也进行着液体的供给。其结果是因为活动隔离膜片5抑制了在气泡消失期间压力的变化所带来的移位运动，所以活动隔离膜片5的耐用性得以提高。

参见图11D，已经向着加热元件移位的活动隔离膜片5朝原始位置的返回，不可避免地引起阻尼振荡。但根据本发明，活动隔离膜片5的弹性振荡可被迅速地阻尼，因为进入活动隔离膜片5和活动元件26之间的液体可起到阻尼物或缓冲层的作用。其结果是，从图11D状态经图11E状态到图11A初始状态的转变可加快进行。另外，还可通过抑制活动隔离膜片的弹性振荡来避免不稳定的排出活动。因而可以实现高速度的图像打印。

(实施例9)

图12A至图2D所示的实例涉及一种具有排出口与加热元件处于相对位置的侧射型液体排出头，而上述例1至例8涉及的液体排出头其排液口处于加热元件下游的位置。

以下将对由此液体排出头产生的排液操作进行描述，与第一实例中的液体排出头操作做一比较。

图12A中的液体排出头所具有的结构使得当设置在装置衬底1上的加热元件2对发泡区30内的液体加热并使隔离膜片达到沸点时，接近第二流动道4的加热元件的发泡区30产生气泡40。

该区域实质上由活动隔离膜片5将其与连通排出口11的第一流动道3分开。这种结构使得第一流动道3中的液体决不会与第二流动道4中的液体混合。第一流动道3和第二流动道4中的液体可以相同或者不同，这取决于使用目的。

在本例中，两活动元件26以穿过活动隔离膜片5介质的排出口11的中心轴对称相隔，并与发泡区30相对设置，且其自由端28朝向排出口。

参见图12B，当加热元件2致使发泡区30产生气泡40时，气泡40扩展活动隔离膜片5。因为两活动元件26的支点27设置在上游端，且自由端28设置在下游端，所以两自由端28可大幅度移动，活动隔离膜片5也可大幅度移动，从而与活动元件26的移动形式保持一致并朝着排出口大力推进。其结果是排放效率因气泡大量导向排出口而提高。

图12C表示气泡40因收缩而消失的过程。由于除泡压力，所以活动隔离膜片5被立刻在引起气泡40消失的方向上拉动，活动隔离膜片5和两个活动元件26彼此分离，液体插入其间。此液体拉起很大的弯月面141，因为液体较大的一部分来自活动元件26的自由端。

图12D表示从原始位置向加热元件端移动的活动隔离膜片5由于除泡压力而返回原始位置的过程。已向加热元件端移位了的活动隔离膜片5向原始位置返回，在活动隔离膜片5富于弹性时不可避免地会引起阻尼振荡。但是，在本例中，活动隔离膜片5的弹性振荡可能被很快地阻尼，因为进入活动隔离膜片5和活动元件26之间的液体150可作为阻尼物或缓冲层。其结果是，可实现从图12D状态经图12E状态返回图12A初始状态的迅速转变。再者，由于活动隔离膜片5的弹性振荡而导致的不稳定的排出活动也可被制止。因此，可实现高质量、高速度的图像打印。

上述的本实例可提高抑制弯月面141收缩的效果，增进再填充性能，和阻尼活动隔离膜片的振荡。

附带地说一句，第二至第八实例中描述的结构也可同样地应用到本例中。

本例的上述结构可通过使用待排液和发泡液两种不同的液体并使源自发泡液产生的气泡的压力作用到活动隔离膜片5上进行排液。因此，即使是象聚乙烯乙二醇这样的高粘稠的液体也可通过把它送入第一流动道3并把能够令人满意地产生气泡的发泡液(乙醇与水4∶6的混合液，约1-2cp)送入第二流动道4而得以良好地排出，在此，即使把聚乙烯乙二醇暴露加热，它也不能充分地发泡以及产生充足的排出力。

把一种在暴露加热下不能在加热元件表面产生焦痕形式沉积的液体选作发泡液，就可进行稳定地发泡及良好地排液。

另外，本发明的液体排出头结构可以在高排放压力下高效率地排出高粘滞性液体，因为这种结构可产生上述实施例中模式的效果。

即使是在液体加热容易受损的情况下，这种容易热损的液体也能如上所述地在高排出压力下高效地排出，同时，通过把该液体作为待排出液送入第一流动道3，在第二流动道4中送入不容易受热衰减且可以良好发泡的液体来免受热损害。

以下对本装置衬底1的结构加以描述，其中，衬底上设置有对液体加热的加热元件。

图13A和13B是本发明液体排出头结构的纵向截面图；图13A所示的液体排出头配备有保护膜片，下面对此做特别的描述；图13B所示的液体排出头没有配置抗气蚀层作为保护膜片。

如图13A和13B所示，在装置衬底1上设置有第二流动道4，预定作为隔离壁的活动隔离膜片5，活动元件26，第一流动道3和预定作为第一流动道3配备的带槽的刻槽元件50。

在装置衬底1中，在硅基体110f上形成一个提供绝缘和储热的薄膜，如氧化硅膜或氮化硅膜110e，还通过制模在其上迭置厚度为0.01-0.2μm的电阻层，以形成加热元件，如二硼化铪(HfB2)、氮化钛或铝化钛(TaAl)，和两个厚度为0.2-1.0μm的线电极110c，如铝。通过对电阻层110d施加来自两线电极110c的电压，由此对电阻层110d供给电流来激发电阻层发出热量。在插入线电极110c之间的电阻层110d上，形成一个厚度为0.1-0.2μm的氧化硅或氮化硅防护层110b，再在其上迭置一个厚度为0.1-0.6μm的譬如是钽的抗气蚀层，以防止电阻层110d受各种液体如墨渍的侵蚀。

因为气泡产生和消失期间引起的压力和冲击波非常强，会严重地降低刚性的且易脆的氧化膜的耐用性，所以用金属材料如钽(Ta)作为抗气蚀层110a。

可供选择地是，液体排出头也可以以液体、流动道配置和电阻材料适当地合并以排除把抗气蚀层作为防护层这样的结构形式。这种结构的一个例子示于图13B。

例如，可采用铱-钽-铝合金作为不使用防护层的电阻层材料。特别是为了本发明起见，不用防护层更显示其优越性，因为通过与排出液隔离，发泡液更容易发泡。

在上述实施例的模式中，加热元件2的结构仅需要将电阻层110d(加热元件)插入线电极110c之间。也可以在那儿装进一个防护层110b，用于保护电阻层110d。

本实例是以采用电阻层形式的加热元件来叙述的，其中，电阻层能够响应于电信号而发热。本发明并不需要将加热元件2限定为这种特点的结构，而是需要它能够在发泡液中产生为引起排出液排出所需的气泡。作为加热元件，例如可采用光热转换装置，在接收到光如激光束时发热，或一种配有在接收到高频时发热的这种加热元件的加热装置。

除了这种由形成加热元件的电阻层110d和向电阻层110d提供电信号的线电极110c构成的电热转换元件外，上述的元件衬底1也可以具有这样一些功能元件，如半导体、二极管、寄存器和移位寄存器，被用来选择驱动这些在半导体制造过程中整体加入的电热转换元件。

为了通过驱动设置在上述装置衬底1上的加热元件达到排出液体的目的，采用插入线电极之间的电阻层110d，以经过线电极110c向电阻层110d施加矩形脉冲而迅速发热。

图14是施加到图13A和图13B所示电阻层形式的加热元件2上的电压波形。

在上述实例的液体排出头中，在24V的电压，7μs的脉宽和150mA的电流条件下，通过施加6kHz的电信号驱动加热元件，此操作的结果是使作为待排出液体的油墨经排出口排出。本发明中用于驱动信号的条件不必受上述所限。只需驱动信号能够促使发泡液良好地发泡。

具有两个公共液腔的液体排出头结构实例，可以将不同的液体完好分隔地引入公共液腔，使得成本降低并确保在组件部分的数量上有所减少，以下将对这一结构进行描述。

图15是按照本发明的液体排出头结构实例的模式图。在该图中，与图1A-1E至图13A-13B中相同的组件采用相同的标号。这些组件将省去下列的详细描述。

图15所示液体排出头中的刻槽元件50大体上包括喷嘴板51，作为多个第一流动道3形成的数个刻槽，以及形成第一公共液腔48和用于同时连通数个第一流动道3并向这些第一流动道3供应液体(排出液)的低洼部分。

数个第一流动道3通过将活动隔离膜片5与刻槽元件50的较低端相连接形成。刻槽元件50中设置有从刻槽元件50的上部延伸进第一公共液腔48的第一液体送入路径20，和从刻槽元件50的上部经活动隔离膜片5延伸进第二公共液腔49的第二液体送入路径21。

在活动隔离膜片5上，活动元件26对着发泡区30设置，其自由端28朝着排出口方向。活动元件的自由端位于离开加热元件2区域中心的排出口一端。

如图15中的箭头标记C所示，第一液体(排出液)经第一液体送入路径20送入第一流动道3和第一公共液腔48，第二液体(发泡液)，如图15中的箭头标记D所示，经第二液体送入路径21送入第二流动道4和第二公共液腔49。

在本例中，第二液体送入路径21平行于第一液体送入路径20设置。本发明不必将第二液体送入路径21的设置限定为特定的轮廓。它可以采用任意地轮廓配置，只要第二液体送入路径21穿过设置在第一公共液腔48外侧的活动隔离膜片5并与第二公共液腔连通。

第二液体送入路径21的厚度(直径)在考虑了第二液体供给流量之后确定，其形状不必具有圆形横截面，可以用矩形横截面代替。

第二公共液腔49可通过活动隔离膜片5分隔刻槽元件50形成。至于形成这种构形的方法，第二公共液腔49和第二液体送入路径4可通过用感光胶膜在衬底1上形成一个公共液腔框和一个第二流动道壁，并在衬底1上粘贴接头的刻槽元件50，用于固定活动隔离膜片5和活动隔离膜片5。

图16是表示本发明液体排出头结构实例的透视图。

本实施例预计提供一种装置衬底1，该衬底具有多个作为加热元件2的电热转换元件，用于产生激发发泡液所需的热量，通过隔离膜片达到沸点产生气泡，该衬底迭置在由金属如铝形成的支撑元件70上。

在该装置衬底1上，设置有多个由第二流动道壁界定、预计形成第二流动道4的槽，预定形成与多个第二流动道4相连通并把发泡液送入第二流动道4中的第二公共液腔(公共发泡液腔)49的低洼部分，以及配置有上述活动元件26的活动隔离膜片5。

刻槽元件50设置有多个槽，预计通过与活动隔离膜片5结合形成第一流动道(排液流动道)3，还设置有预计形成与排液流动道相连通并把排出液送入第一流动道3中的第一公共液腔48(公共排液腔)的低洼部分，把排出液送入第一公共液腔48的第一液体送入路径20(排出液送入路径)和把发泡液送入第二公共液腔49的第二液体送入路径21(发泡液送入路径)。第二液体送入路径21穿过设置在第一公共液腔48外侧的活动隔离膜片5，并与连通第二公共液腔49的路径相连通，通过此连通路径，使得能够把发泡液送入第二公共液腔48而不与排出液混合。

至于该装置衬底1的配置关系，活动隔离膜片5和刻槽顶板50以及活动元件26对应于装置衬底1的加热元件2设置，第一流动道3对应于活动元件26安装。虽然本实施例的模式被描述为对一个刻槽元件50提供第二液体送入路径21，但不排除设置多个第二液体送入路径，这取决于待送入液体的量。第一液体送入路径20和第二液体送入路径21的横截面可按与待送入液体的量成比例来决定。例如，刻槽元件50的组件部分可通过最优化这些送入路径的横截面来减少尺寸。

按照本实施例的模式，可减少组件的数量，缩短操作的过程，并由于通过一个与刻槽元件50相同的刻槽顶板来形成向第二流动道4中送入第二液体的第二液体送入路径21和向第一流动道3中送入第一液体的第一液体送入路径20这一事实，可减少操作的费用。

因为第二液体向与第二流动道4相连通的第二公共液腔49中的供应，是通过穿过隔开第一和第二液体的活动隔离膜片方向的第二流动道4进行的，所以粘贴活动隔离膜片5、刻槽元件50和其上具有加热元件2的衬底1的过程，可以同时完成。因此，制造的简易性提高，粘贴的精确度增加，排出的效率加大。

第二液体向第二流动道4中的供应是万无一失的，因为第二液体是通过活动隔离膜片5送入第二公共液腔49的。因为充足的供液得到保证，所以可达到稳定的排液。

由于加入了设置有活动元件的活动隔离膜片这一上述结构，本发明的液体排出头与传统的液体排出头相比，能够以更高的排出力或以较高速度下的排放效率排液。拟使用的发泡液，可以是上述质量的液体。至于适用于此发泡液的具体例子，如甲醇、乙醇、n-丙醇、异丙醇、n-乙烷、n-庚烷、n-辛烷、甲苯、二甲苯、甲撑二氯化物、三氯乙烯、氟利昂TF、氟利昂BF、乙醚、二恶烷、环己烷、甲酸乙酯、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、水、以及它们的混合物等都可采用。

至于排出液，可使用各种液体而不必考虑其发泡性和热性能。即使是发泡性很弱的液体，很容易受热退化或衰坏的液体，或是具有过高的粘滞性而用传统的液体排出头不易排出的液体，都可有效地利用。

至于适于任何排出液的质量，在此采用的排出液最好避免由于其本身或与发泡液的反应而妨碍排出或发泡作用，或妨碍活动隔离膜片或活动元件的操作。

至于记录用的排出液，可采用高粘滞的油墨。

此外，象药液或香水这些受热易损的液体也可使用。

下列成分的发泡液和排出液可以变化的组合，可进行排出液的排出并产生记录。检查记录表明，不仅是粘滞度为十多个厘泊的、传统液体排出头不易排出的液体，而且粘滞度高达150厘泊的液体也能被良好的排出，产生高质量图像记录。

发泡液1- - - -乙醇                 40wt％

              水                   60wt％

发泡液2- - - -水                   100wt％

发泡液3- - - -异丙基醇         10wt％

              水               90wt％

排出液1- - - -碳黑             5wt％

    (色素油墨约15厘泊)苯乙烯-丙烯

    酸-乙基丙烯酸盐共聚物扩散剂  1wt％

    (氧化层140，加权平均分子重量8000)

    单乙醇胺                0.25wt％

    甘油                    6.9wt％

    硫甘醇                  5wt％

    乙醇                    3wt％

    水                      16.75wt％

排出液2(55厘泊)

    聚乙烯乙二醇200         100wt％

排出液3(150厘泊)

    聚乙烯乙二醇600         100wt％

附带说一下，在此之前，只有在液体排出困难的情况下，低排出速度加剧了排出方向性的发散并削弱了象素点在记录纸上定位的精确度，排出的不稳定性导致排出量的发散并因而使得高质量图象的产生出现困难。但是，在按上述实施例的模式的结构中，可通过发泡液的使用达到丰富和稳定地发泡。这一事实使得液滴着陆的精确度和排墨量的稳定性提高，并且显著地改善了记录图象的质量。

以下将对本发明液体排出头的制作过程进行描述。

一般地讲，液体排出头的制作是通过在装置衬底上形成第二流动道的壁，在衬底上安装配置有活动元件的活动隔离膜片并在衬底上安装包括形成第一流动道的槽的刻槽元件来完成的。换言之，液体排出头的制作是通过形成第二流动道的壁然后将具有安装其上的配置有活动元件的活动隔离膜片的槽结合其上，其中，活动隔离膜片上配置有活动元件。

以下将对第二流动道的制作方法作特别的描述。

首先，在装置衬底(硅片)上利用与半导体所使用的相同的制造装置形成电热转换元件，该元件配置有由硼化铪或氮化钽制成的加热元件，然后再清洁装置衬底的表面，以加强在后续步骤中表面对光敏树脂的紧密粘贴。为了进一步加强紧密粘贴，只要用紫外线对装置衬底的表面进行处理就足够了，然后再对处理过的表面溅射涂层，溅射的溶液通过用乙醇稀释硅烷耦合剂(由Nihon Unica K.K.制造，出售产品号为“A189”)至1wt％的浓度获得。

然后，清洁所得的表面并将对紫外线敏感的树脂膜DF(由Tokyo OhkaK.K.制造，出售商标为“Dry Film Odil Sy-318”)层压在衬底上使其粘贴得更紧。

接下来，在干膜DF上铺置一层光掩膜PM，并将需要保留作为第二流动道壁的干膜DF部分经光掩膜PM暴露在紫外线下。此曝光步骤利用曝光量约为600mJ/cm2的器械(由Canon Inc.制造，出售产品号为“MPA-600”)完成。

然后用显影剂(由Tokyo Ohka K.K.制造，产品号“BMRC-3”)对干膜DF显影，显影剂由二甲苯和醋酸丁酯溶纤剂的混合物构成，溶解未曝光的部分并得到曝光和硬化部分作为第二流动道4的壁。固持在装置衬底1表面的残留物用等离子体除灰装置(由Alukantec Inc.制造，产品号为“MAS-800”)处理约90秒除去。接着将衬底曝光在以100mJ/cm2出射的150℃的紫外线下两个小时，更好地硬化曝光部分。

第二流动道可以用上述方法以高度均匀的精度在多个由硅衬底切割制得的加热器板(装置衬底)上形成。特别是，用装有金刚石片的切割机(由Tokyo Seimitsu K.K.制造，产品号为“AWD-4000”)把硅衬底切成厚度为0.05mm的单个加热器板1。分离的加热器板1用粘接剂(由TorayIndustries Inc.制造，产品号为“SE4400”)固定在铝基板上。

然后，先将印刷衬底结合到铝基板上，再用0.05mm直径的铝线连接到加热器板上。

接下来，把刻槽元件和活动隔离膜片结合在一起的整体与上述所得的加热器板对准结合。特别值得一提的是，配置了活动隔离膜片的刻槽元件与加热器板对准排列并用回弹合页固定在一起。然后，把油墨-发泡液送入元件结合并固定到铝基板上。铝线之间的间隙以及刻槽元件、加热器板和油墨-发泡液送入元件之间的间隙由硅酮密封剂(由Toshiba SiliconeK.K.制造，产品号为“TSE399”)密封，结束制造。

通过上述的制造方法形成的第二流动道，可以获得高精度的流动道，与上述加热器板的加热器没有任何位置偏差。特别是通过在前面的步骤中把刻槽元件和活动隔离膜片提前相互结合，第一流动道和活动隔离膜片的位置精度可以提高。上述高精度生产技术可稳定液体的排出和改善打印质量。另外，组成部件集中形成在硅片上这一事实使得液体排出头能够低成本地批量生产。

本实施例的模式按照采用紫外线固化型干膜形成第二流动道来叙述。另外，第二流动道的形成可通过采用吸收带接近紫外区，尤其是248nm区的树脂，层压树脂，硬化所得的层压树脂并用受激准分子激光器直接除去希望形成第二流动道处的层压部分形成。

适于用作活动元件的材料包括金属如银、镍、金、铁、钛、铝、铂、钽、不锈钢、磷青铜这些富有持久性的金属和这些金属的合金，树脂如带有腈基的丙烯腈、丁二烯和苯乙烯，带有胺基的聚酰胺、带有羟基的聚碳酸脂、带有醛基的聚醛、带有嗍砜基的聚砜、其他树脂如液晶聚合物和及其化合物，金属如金、钨、钽、镍、不锈钢和钛这些具有强抗腐蚀的材料，以及这些材料的合金，涂覆有这些金属的材料或耐墨腐蚀的合金，树脂如带有胺基的聚酰胺、带有醛基的聚醛、带有酮基的聚醚乙醚酮、带有亚胺基的聚酰亚胺，带有羟基的酚、带有乙基的聚乙烯、带有环氧基的环氧树脂、带有胺基的蜜胺、带有烷基的二甲苯树脂及其化合物，和制陶材料如二氧化硅以及其化合物。

适于用作活动隔离膜片的材料包括近年来发展起来的机械塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯对酞酚盐、蜜胺树脂、酚醛树脂、聚丁二烯、聚氨甲酸酯、聚醚乙醚甲酮、聚醚嗍砜、硅橡胶和聚砜等这些在耐热、耐溶剂、熔化性方面出色、显示出拉伸性并允许薄膜生产的材料，以及加入上述聚酰亚胺的塑料的化合物。

活动隔离膜片25的厚度在从达到隔离壁强度性能和产生优良的扩张和收缩功能的角度考虑了材料、形状等因素之后决定。一般说来，此厚度最好大致落在0.5-10μm的范围。

因为本发明按上述构造，所以它显示出下列效果。

(1)液体可经排出口以高排出力高效率地排出，因为设置在发泡区上的活动隔离膜片通过气泡的发生产生压力而被扩展，并且设置在活动隔离膜片上的活动元件因而朝着第一流动道移动，沿第一流动道端上的排出口方向导引压力。

(2)因为输送排出液的流动道和输送发泡液的流动道被活动隔离膜片彼此分离，所以排出液不会流入配置有加入元件的流动道中。即使使用的排出液碰巧由易热损的材料形成，沉积在加入元件上的沉积量也可被减少，排出液的选择自由度放宽。

(3)在气泡消失期间，活动隔离膜片和活动元件彼此隔离，液体进入其间并作为阻尼物。因此，活动隔离膜片返回初始位置时产生的振动可被抑制，可能发生的不稳定排出操作可被排除。由此可实现高质量的图象打印。

(4)当活动元件的自由端落在离开加入元件排出口端的上游端时，对气泡消失时进入活动隔离膜片和活动元件之间的液体供给加快，弯月面的收缩被抑制。其结果是，再填充性能被增强至即使是在进行高速打印时也足以确保液体的稳定排出。

(5)当液体从设置在活动元件支点端的促进液体侵入结构供给时，从活动元件自由端供给的液体被抑制。其结果是弯月面的收缩被抑制，而且再填充性能增强。另外，因为用作阻尼物的活动元件的区域大，所以活动隔离膜片产生的振动也被抑制。因此，可实现高质量的图象打印。

(6)在气泡消失期间实现活动隔离膜片和活动元件分离的方法使得活动隔离膜片享有更高的耐久性，因为它避免了限制活动隔离膜片和活动元件的独立运动。

Claims (39)

1.一种液体排出方法，

包括通过使活动隔离膜片被所述的气泡在液体第一流动道中排出口的上游一侧移动来进行液体排出的步骤，其中，活动隔离膜片恒定地将用于排出液体并连通排出口的第一流动道与设置有发泡区以在液体中发泡的第二流动道保持在基本上分隔的状态，这种方法的特征在于，通过调节元件抑制液体的弯月面相对于活动隔离膜片响应于气泡扩展/收缩的位移的收缩。

2.根据权利要求1的方法，其中在弯月面收缩的过程中加入了在活动隔离膜片和调节元件之间侵入液体的步骤，其中调节元件与活动隔离膜片的位移区保持接触并在排出口一侧配置自由端，以在活动隔离膜片和调节元件处于至少部分彼此隔离的状态时抑制上述活动隔离膜片的位移。

3.根据权利要求1的方法，其中在上述气泡收缩期间使上述活动隔离膜片和活动元件(即上述调节元件)隔离，并且在两者之间侵入液体而使它们返回到原始位置。

4.根据权利要求3的方法，其中设置在上述活动元件中的促进液体侵入结构能够使液体侵入上述活动隔离膜片和活动元件之间。

5.一种液体排出头，包括一个用于排出液体并与排出口相连通的第一流动道，一个配置有在液体中发泡的发泡区的第二流动道，和一个将第一流动道和第二流动道实质上隔离并通过利用上述气泡在相对于第一流动道中液体流向的排出口上游端移动活动隔离膜片来进行排液操作的活动隔离膜片，该液体排出头的特征在于，其配置有调节元件，响应于气泡的增长和收缩相对于活动隔离膜片的位移抑制液体弯月面的收缩。

6.根据权利要求5的液体排出头，还设置有与上述活动隔离膜片的位移区接触的调节元件和设置在排出口一侧用于调节上述活动隔离膜片位移的自由端，以及一个用于调节上述活动隔离膜片和调节元件相对运动量的装置。

7.一种液体排出头，包括一个实质上把在液体中产生气泡的发泡区和与排出液体的排出口连通的排液区隔开的活动隔离膜片，一个在上述发泡区中产生气泡的能量产生装置，和一个隔着活动隔离膜片与发泡区相对并沿上述排出口方向设置有自由端的活动元件，该液体排出头的特征在于，气泡收缩期间活动隔离膜片和活动元件彼此分离的这一事实。

8.根据权利要求7的液体排出头，其中所述活动元件的设置使得其自由端接近排出口直至接触到弯月面。

9.根据权利要求7的液体排出头，其中所述活动元件的自由端设置在加热元件的排出口一侧正上方点的上游一侧，其中加热元件即上述的能量产生装置。

10.根据权利要求7的液体排出头，其中所述活动元件设置有用于在活动隔离膜片和活动元件之间侵入液体的促进液体侵入结构。

11.根据权利要求10的液体排出头，其中所述的促进液体侵入进结构是一个设置在上述活动元件中的送入口。

12.根据权利要求10的液体排出头，其中所述的促进液体侵入结构，是一种用于避免上述活动元件和活动隔离膜片彼此粘紧的防粘紧结构。

13.根据权利要求12的液体排出头，其中所述的促进液体侵入结构是一个设置在上述活动元件和活动隔离膜片接触区内的凸出点。

14.根据权利要求12的液体排出头，其中所述的促进液体侵入结构是一个设置在上述活动元件的活动隔离膜片一侧的流液槽。

15.根据权利要求7的液体排出头，其中所述的活动元件在上述第一流动道中保持在倾斜状态。

16.根据权利要求7的液体排出头，其中所述液体排出头是一种活动隔离膜片和排出口彼此相对这一类型的液体排出头。

17.根据权利要求2的方法，其中所述的活动隔离膜片和活动元件(即上述调节元件)在气泡收缩期间隔离，并且在两者之间侵入进液体使它们回到原始位置。

18.根据权利要求17的方法，其中设置在上述活动元件中的促进液体侵入结构能够使液体侵入上述活动隔离膜片和活动元件之间。

19.根据权利要求8的液体排出头，其中所述的活动元件设置有用于在活动隔离膜片和活动元件之间侵入液体的促进液体侵入结构。

20.根据权利要求19的液体排出头，其中所述的促进液体侵入结构是一个设置在上述活动元件中的送入口。

21.根据权利要求19的液体排出头，其中所述的促进液体侵入结构是一种用于避免上述活动元件和活动隔离膜片彼此粘紧的防粘紧结构。

22.根据权利要求9的液体排出头，其中所述的活动元件设置有用于在活动隔离膜片和活动元件之间侵入液体的促进液体侵入结构。

23.根据权利要求22的液体排出头，其中所述的促进液体侵入结构是一个设置在上述活动元件中的送入口。

24.根据权利要求22的液体排出头，其中所述的促进液体侵入结构是一种用于避免上述活动元件和活动隔离膜片彼此粘紧的防粘紧结构。

25.根据权利要求8的液体排出头，其中所述的活动元件在第一流动道中保持在倾斜状态。

26.根据权利要求8的液体排出头，其中所述的液体排出头是一种活动隔离膜片和排出口彼此相对这一类型的液体排出头。

27.根据权利要求9的液体排出头，其中所述的活动元件在第一流动道中保持在倾斜状态。

28.根据权利要求9的液体排出头，其中所述的液体排出头是一种活动隔离膜片和排出口彼此相对这一类型的液体排出头。

29.根据权利要求10的液体排出头，其中所述的活动元件在第一流动道中保持在倾斜状态。

30.根据权利要求10的液体排出头，其中所述的液体排出头是一种活动隔离膜片和排出口彼此相对这一类型的液体排出头。

31.根据权利要求11的液体排出头，其中所述的活动元件在第一流动道中保持在倾斜状态。

32.根据权利要求11的液体排出头，其中所述的液体排出头是一种活动隔离膜片和排出口彼此相对这一类型的液体排出头。

33.根据权利要求12的液体排出头，其中所述的活动元件在第一流动道中保持在倾斜状态。

34.根据权利要求12的液体排出头，其中所述的液体排出头是一种活动隔离膜片和排出口彼此相对这一类型的液体排出头。

35.根据权利要求13的液体排出头，其中所述的活动元件在第一流动道中保持在倾斜状态。

36.根据权利要求13的液体排出头，其中所述的液体排出头是一种活动隔离膜片和排出口彼此相对这一类型的液体排出头。

37.根据权利要求14的液体排出头，其中所述的活动元件在第一流动道中保持在倾斜状态。

38.根据权利要求14的液体排出头，其中所述的液体排出头是一种活动隔离膜片和排出口彼此相对这一类型的液体排出头。

39.根据权利要求15的液体排出头，其中所述的液体排出头是一种活动隔离膜片和排出口彼此相对这一类型的液体排出头。

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