CN1191932C - 液体喷射头的喷射方法及其液体喷射头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种液体喷射头的喷射方法，该喷射方法包括下述步骤：在将驱动电压施加到所述气泡产生装置直到所述气泡产生装置导致的整个气泡的各向同性生长结束期间，设置一段时间使所述可移动件封闭和切断所述开口区域。因此，可增强在与喷孔相反方向上对气泡生长部分的抑制效率并提高液体的再填充能力。

Description

液体喷射头的喷射方法及其液体喷射头
技术领域
本发明涉及借助热能作用于液体所产生的气泡而喷射液体的液体喷射头及其制造方法。本发明还涉及使用这种液体喷射头的液体喷射设备。
背景技术
本发明可应用于在诸如纸、棉纱、纤维、布料、皮革、金属、塑料、玻璃、木材、陶瓷的记录介质进行记录的打印机、复印机、具有通信系统的传真机以及具有打印单元的文字处理机。本发明还涉及与各种处理设备组合构成的工业复杂的记录设备。
在这点上，在本发明的说明书中，术语“记录”不仅意味着给记录介质提供字符、图表、以及其它有意义的图像，也意味着给记录介质提供例如没有含意的图案的图像。
通常，对于众所周知的所谓气泡喷墨记录方法的喷墨记录来说，是通过给例如打印机的记录设备的流动通道中的液体墨水施加热能而产生气泡，由于气泡产生时导致体积急剧变化所产生的作用力使墨水从喷孔喷射并粘附到记录介质上。如在US 4,723,129的说明书中所述，采用气泡喷墨记录方法的记录设备一般设有用于喷墨的喷孔；与这些喷孔连通的流动通道；和设置在流动通道中用作能量产生装置的电热转换元件。
根据这种记录方法，能够在低的噪声量下以高速度记录高质量的图像，同时能够以高密度给使用这种极好的记录方法的喷墨头设置用于喷墨的喷孔，于是即使在较小设备中也能得到高分辨率的彩色记录图像。因此，近年来气泡喷墨记录方法已经广泛用于打印机、复印机、传真机、和其它办公设备。另外，这种方法甚至已经用于诸如纺织打印设备的工业系统中。
随着气泡喷墨技术和相关产品在各个领域中的广泛使用，对该技术在各方面逐渐产生了更多的要求。例如，为了得到更高质量的图像，要求提供在基于气泡稳定地产生或为了得到更好的记录而实现以高速度进行良好喷墨的液体喷射方法的驱动条件，要求改进流动通道的结构、以使液体喷射头具有较高的向已经喷射液体的通道中再填充液体的速度。
在这些要求中，对于随着喷嘴中生成的气泡的增大和收缩而喷射液体的喷射头来说，已经知道由于气泡沿着与相应喷孔相对的方向增大、及由此导致的液体流动对于释放能量的效率和液体再填充特性都是不利的。欧洲专利公开申请说明书EP-0436047A1中记述了增大释放能量效率和液体再填充特性的发明结构。
在这个欧洲专利公开申请说明书中所公开的发明中，第一阀切断靠近喷孔的区域与气泡产生区之间的连接，第二阀彻底地切断气泡产生区与供墨部分之间的连接，且这些阀交替地打开和关闭(见EP-0436047A1的图4-图9)。例如，根据前述公开申请的图7所示的实例，热产生元件110基本设置在基板125上的墨仓116与喷嘴115之间的墨水流动通道112的中心，如其图37所示、基板125构成墨水流动通道112的内壁。热产生元件110容纳在封闭墨水流动通道112内部的所有周边的区120中。墨水通道112包括基板125；直接叠加在基板125上的薄膜123和126；和用作封闭装置的舌形件113和130。在释放状态下的舌形件由图37中的虚线表示。在平行于基板125的平面上伸展并被限制器124终止的另一薄膜123用于遮盖墨水流动通道112。当气泡在墨水中产生时，与静止状态的限制器124接触的喷嘴区上的舌形件130的自由端向上移动。于是，墨水液体从区120进入墨水流动通道112并经喷嘴115喷射。在此时，设置在墨仓116区域内的舌形件113与静止状态的限制器124紧密接触。因此，区120中的墨水液体不可能进入墨水层116。当墨水中的气泡消失时，舌形件130向下移动并再次与限制器124紧密接触。之后，舌形件113在墨水区120中下落，从而允许墨水液体流入区120。
但是，按照EP-0436047A1说明书所述的发明，用于靠近喷嘴、气泡产生部分、和供墨部分的区域的三个室均被分成两部分。所以，当喷射时跟在墨水滴后面的墨水变成长尾巴，并且可能不可避免地出现比通常喷射方法中气泡增大、收缩和消失时更多的卫星(估计是因为由气泡消失所产生的弯月形收缩效应没有起作用)。另外，气泡喷嘴侧上的阀门会损失很大的喷射能量。此外，在再填充时(给喷嘴再补充墨水时)，尽管墨水液体随着气泡的消失供给到气泡产生部分，但直到下一个气泡产生之前液体都不能供给到靠近喷嘴的区域。结果，不但喷射墨水滴很不均匀，而且喷射响应频率也变得很小，因此这种方法很不实用。
本发明基于一个新的构思、通过改进沿着与喷嘴相对方向上的气泡增大部分的抑制效率提出了一个能增大喷射效率、同时提高再填充特性的具有划时代意义的方法和喷墨头结构，本发明与已有技术的明显区别是对喷嘴对侧上增大气泡的部分施加更有效的抑制。
经本申请发明人长期不懈地研究，发现借助设置在液体喷射头的喷嘴结构中的特定止回阀机构可有效地利用喷孔侧上的向后的喷射能量，所述的液体喷头随着线性构成的喷嘴中产生的气泡的增大而喷射液体。使用特定的止回阀机构抑制了向后的气泡增大部分，同时使再填充性能更加有效。另外还发现喷射响应频率也明显增高。
发明描述
换言之，本发明的目的是建立一种新的喷射方法(结构)，通过使用具有新阀门机构的喷嘴结构和喷射方法使喷射头以高速度得到常规技术所不能达到的高质量图像。
本发明涉及一种液体喷射头的喷射方法，该液体喷射头设有：多个用于喷射液体的喷孔；多个始终在一端与各所述喷孔连通的液体流动通道，每个液体流动通道具有在液体中产生气泡的气泡产生区；气泡产生装置，用于产生使所述气泡生成并生长的能量；多个液体供给口，每个液体供给口用于每个所述液体流动通道与公共液体供给室连通；及可移动件，支撑在所述液体流动通道侧上，与所述液体供给口保持一小间隙、并设有自由端，所述可移动件的下述区域，即至少被自由端和从该自由端延伸出来的两侧包围的区域大于所述液体供给口面对液体流动通道的开口区域，该喷射方法包括下述步骤：在从将驱动电压施加到所述气泡产生装置直到所述气泡产生装置导致的整个气泡的各向同性生长基本结束期间，设置一段时间使所述可移动件封闭和基本切断所述开口区域。
另外，在上述的液体喷射方法中，可移动件关闭和基本切断开口区域的周期至少延续到气泡产生装置产生的整个气泡的各向同性增大基本终止。
而且，在上述的液体喷射方法中，在喷孔侧上的气泡产生装置产生的气泡部分的增大周期期间、在可移动件关闭和基本切断开口区域的周期之后，可移动件开始从关闭和基本切断开口区域的位置向液体流动通道中的气泡产生装置侧移动，并使液体可从公共液体供给室向液体流动通道供给。
另外，在可移动件开始从关闭和基本切断开口区域的位置向液体流动通道中的气泡产生装置侧移动之后，在可移动件侧的气泡部分的收缩周期期间、可移动件进一步向气泡产生装置侧移动，以便从公共液体供给室向液体流动通道供给液体。
而且，气泡产生区域上的气泡增大的体积变化和从气泡产生到气泡消失的周期与喷孔侧和液体供给口侧的这些变化相差很大。
本发明涉及一个液体喷射头，包括：多个用于喷射液体的喷孔；多个始终在一端与各所述喷孔连通的液体流动通道，每个液体流动通道具有在液体中产生气泡的气泡产生区；气泡产生装置，用于产生使所述气泡生成并生长的能量；多个液体供给口，每个液体供给口用于每个所述液体流动通道与公共液体供给室连通；及可移动件，它支撑在所述液体流动通道侧上，与所述液体供给口保持一小间隙并设有自由端，所述小间隙为10μm或更小；所述可移动件的下述区域，即至少被所述自由端和从该自由端延伸出来的两侧包围的区域大于所述液体供给口面对液体流动通道的开口区域，以及所述喷孔和所述气泡产生装置处于线性连通状态。
另外，本发明涉及一个液体喷射头，包括：喷射液体的喷孔；始终在一端与所述喷孔连通的液体流动通道，所述液体流动通道具有在液体中产生气泡的气泡产生区；气泡产生装置，用于产生使所述气泡生成并生长的能量；液体供给口，所述液体供给口用于所述液体流动通道与公共液体供给室连通；和可移动件，支撑在所述液体流动通道侧上，与所述液体供给口保持一小间隙并设有自由端，所述小间隙为10μm或更小；所述可移动件的下述区域，即至少被所述自由端和从该自由端延伸出来的两侧包围的区域大于所述液体供给口面对液体流动通道的开口区域，以及所述喷孔和所述气泡产生装置处于线性连通状态。
在这些液体喷射头中，可移动件也应与形成液体流动通道的流动通道壁具有间隙。
再有，本发明涉及一个液体喷射头，包括：多个用于喷射液体的喷孔；多个始终在一端与各所述喷孔连通的液体流动通道，每个液体流动通道具有在液体中产生气泡的气泡产生区；气泡产生装置，用于产生使所述气泡生成并生长的能量；多个液体供给口，每个液体供给口用于所述液体流动通道与公共液体供给室连通；和可移动件，支撑在所述液体流动通道侧上，与所述液体供给口保持一小间隙并设有自由端；所述可移动件的下述区域，即至少被所述自由端和从该自由端延伸出来的两侧包围的区域大于所述液体供给口面对液体流动通道的开口区域；以及在将驱动电压施加到所述气泡产生装置后，在所述喷孔侧上、由所述气泡产生装置导致的整个气泡的大体各向同性生长期间，具有一个所述可移动件封闭和基本切断所述开口区域的时间段；和在所述可移动件封闭和基本切断所述开口区域的期间段之后，在所述喷孔侧上由所述气泡产生装置所产生气泡部分的生长期间，所述可移动件开始从封闭和基本切断所述开口区域的位置移动到所述液体流动通道中的所述气泡产生装置侧，使液体能从所述公共液体供给室向所述液体流动通道供给；其中假定在所述喷孔侧上的所述气泡产生区中的气泡生长的最大体积为Vf，在所述液体供给口侧上的所述气泡产生区中的气泡生长的最大体积为Vr，则始终建立关系：Vf＞Vr。
在这种情况中，喷孔侧的气泡产生区中气泡增长的寿命被表示为Tf，液体供给口侧的气泡产生区中气泡增长的寿命被表示为Tr，在所有的时间中均满足关系式Tf＞Tr。
于是，气泡消失的点位于离开气泡产生区中心部分的喷孔侧。
另外，本发明的液体喷射头包括多个喷射液体的喷孔；多个液体流动通道，它们始终在一端与每个喷孔连通、且每个都具有在液体中产生气泡的气泡产生区；气泡产生装置，用于生成产生并增大气泡的能量；多个液体供给口，每个供给口对应于与公共液体供给室连通的各液体流动通道；和可移动件，它以与液体流动通道侧上的液体供给口保持一小的间隙被支承、并具有自由端，可移动件区域至少被自由端部围绕，且伸展的两侧大于面对液体流动通道的液体供给口的开口区域，在气泡产生的开始阶段、可移动件的自由端在液体流动通道中微小地向液体供给口侧移动，且随着气泡消失，可移动件的自由端在液体流动通道中大量地向气泡产生装置侧移动、以便通过液体供给口从公共液体供给室向液体流动通道提供液体。
在这种情况下，可移动件自由端的移动量限定为在气泡产生的开始阶段、在液体流动通道中向液体供给口侧的移动量h1，当液体流动通道中的可移动件自由端随着气泡消失向气泡产生装置移动时，其移动量限定为h2，在所有的时间中均满足关系式h1＜h2。
对于上述的每个液体喷头，非结晶合金薄膜设置在气泡产生装置的顶表面。可知，上述非结晶合金是至少一种金属或多种选自钽、铁、镍、铬、锗、钌的合金。
另外，对上述的液体喷头，应对可移动件形成整体的底座支承件、以支承可移动件的底座，给这种件提供一个间距、以使其以相对底座支承件固定位置的一个台阶偏离可移动件的高度位置，并使可移动件的厚度大于这一台阶的数值。
而且，应将液体流动通道侧上液体供给口的开口边缘和液体流动供给口侧上可移动件表面之间的间隙α与可移动件在与液体流动通道侧上液体供给口的开口边缘重叠的宽度方向上的重叠宽度W3之间的关系设定为W3＞α。
还应将可移动件在与液体流动通道侧上液体供给口的开口边缘重叠的喷孔方向上的重叠宽度W4与可移动件在宽度方向上的重叠宽度W3之间的关系设定为W3＞W4。
本发明也提供一个液体喷射设备，该设备包括如上所述构造的液体喷射头，和记录介质携带装置、该装置用于携带从液体喷头接收液体喷射的记录介质。在这个液体喷射设备中，从液体喷射头喷射的用于记录的墨水可以通过墨水的粘性而粘结到记录介质上。
另外，本发明提供制作液体喷射头的方法，该液体喷射头设有多个喷射液体的喷孔；多个液体流动通道，它们始终在一端与每个喷孔连通、且每个通道都具有在液体中产生气泡的气泡产生区；气泡产生装置，用于生成产生并增大气泡的能量；多个液体供给口，每个供给口对应于与公共液体供给室连通的各液体流动通道；和可移动件，它以与液体流动通道侧上的液体供给口保持一小的间隙被支承、并具有自由端，可移动件区域至少被自由端部围绕，且伸展的两侧大于面对液体流动通道的液体供给口的开口区域，该方法的步骤包括：相对覆盖设有气泡产生装置的元件基板部分的区域形成和摹制第一保护层而形成液体流动通道；形成用于在包括第一保护层的元件基板表面上构成液体流动通道的第一壁材料；除去构成液体流动通道的第一壁材料的部分；掩埋构成除去的液体流动通道的第一壁材料的部分；用抛光将第一壁材料的整个表面整平；在整平的第一壁材料上形成第二保护层，以构成第一壁材料和可移动件的固定部分；在与形成的液体流动通道部分相应的位置上、利用摹制材料膜使形成的可移动件的宽度小于形成液体流动通道部分的位置上的形成液体流动通道部分的宽度；在形成可移动件的材料膜周围形成间隙形成件、以构成可移动件与液体供给口之间的间隙；在第一壁材料上形成第二壁材料、用以在包括间隙形成件的基板上形成液体供给口；形成构成液体供给口的第二壁材料，并使其开口区小于构成可移动件的材料膜；通过溶解除去用于遮盖间隙形成件的第一保护层、第二保护层、和构成液体流动通道的第一壁材料的部分；并将设有公共液体供给室的顶板粘结到在预先阶段的步骤中制成的基板。
此外，提供如上所述的用于制作液体喷射头的方法，该液体喷射头设有多个喷射液体的喷孔；多个液体流动通道，它们始终在一端与每个喷孔连通、且每个通道都具有在液体中产生气泡的气泡产生区；气泡产生装置，用于生成产生并增大气泡的能量；多个液体供给口，每个供给口对应于与公共液体供给室连通的各液体流动通道；和可移动件，它以与液体流动通道侧上的液体供给口保持一小的间隙被支承、并具有自由端，可移动件区域至少被自由端部围绕，且伸展的两侧大于面对液体流动通道的液体供给口的开口区域，该方法包括步骤：相对构成液体流动通道壁的顶板部分和摹制形成第一保护层；在没有第一保护层的顶板部分上形成用于构成可移动件与液体供给口之间间隙的间隙形成件；在第一保护层和间隙形成件的整个表面上形成构成可移动件的材料薄膜；形成构成可移动件的薄膜的图案大于构成液体供给口部分的开口区，并在可移动件上形成通孔以便液体流入溶解间隙形成件；利用干蚀刻形成具有作为蚀刻阻挡层的间隙形成件的公共液体供给室；除去间隙形成件；利用各向异性的湿蚀刻没有第一保护层的顶板部分来形成液体供给口；用与变为可移动件的材料薄膜相同的材料遮盖可移动件的通孔，并用该薄膜涂覆蚀刻边缘上的壁；将设有用于形成液体流动通道的壁部件的元件基板和气泡产生装置连接到在预先阶段的步骤中所制成的部件。
利用上述的结构，在从驱动电压施加到气泡产生装置到气泡产生装置使气泡基本上各向同性地生长结束期间，可移动件迅速切断液体流动通道与液体供给口之间的连通状态。于是，在气泡产生区中气泡生长导致的压力波不传导到液体供给口侧和公共液体供给室侧。绝大多数压力被导向喷孔侧。所以，喷射功率明显增加。另外，即使为在记录页上形成较强的凝固或为消除黑色与其它彩色之间边界上的扩散而使用高粘性的记录液体时，由于喷射功率明显增强，所以能以好的状态喷射液体。同时，记录时如果环境改变，特别是在低温低湿的环境下，太粘的墨水区会增加，且有时在开始使用时墨水不能正常地喷射。然而，本发明可以在良好的状态下进行喷射而形成最初的喷射。另外，由于明显改善了喷射功率，所以用作气泡产生装置的热产生元件的尺寸可以变小、或可以减小输入能量。
而且，随着气泡的收缩，可移动件向下移动以使液体能以快的流动速度通过液体供给口从公共液体供给室大量流入液体流动通道。照这样，液滴喷射后将弯月形吸入液体流动通道的流量快速减小，且在喷口处弯月形的收缩量也较小。这样，弯月形在极短的时间内返回到初始状态。换言之，即可快速地向液体流动通道补充(再填充)定量的墨水，所以在进行高精度喷墨时(以固定量)，可明显增加喷射频率(驱动频率)。
另外，在气泡产生区中，在喷口侧气泡生长较大，同时抑制气泡向液体供给口侧的生长。因此，气泡消失点定位在离开气泡产生区中间部分的喷口侧上。于是，在维持喷射功率的同时可减小气泡消失的功率。这可避免热产生件因气泡产生区中气泡消失导致的机械和物理损坏，并显著地延长其寿命。
还有，底脚支承件与可移动件构为一整体以支承可移动件，它设有台阶以便可移动件的高位置以一个台阶与底脚支承件的固定位置偏离。使用这种结构，当可移动件移位时，可移动的底脚支承件固定位置上的应力集中被缓解。而且，可移动件的厚度大于可移动件的底脚支承件的台阶量，因此由于在可移动件位移时、可移动件的底脚支承件的台阶部分上聚集的应力被缓解，所以可提高可移动件的底脚部分的耐用性。
在液体流动通道侧上的液体供给口的开口边缘和液体供给口侧上的可移动件的表面之间的间隙α与沿宽度方向的同液体流动通道侧上的液体供给口的开口边缘重叠的可移动件的重叠宽度W3之间的关系设置为W3＞α。这样，与W3α的情况相比，流动阻力在从液体流动通道到液体供给口侧的流动中变得较大，因而在气泡生长初期可有效地抑制从液体流动通道到液体供给口侧的流动。另外，可有效地抑制从液体流动通道经可移动件与液体供给口周边之间的间隙进入液体供给口的流量。结果，可移动件能够可靠快速地遮蔽液体供给口。通过这一操作，喷射效率可进一步提高。
另外，在喷孔方向上与液体流动通道侧上的液体供给口的开口边缘重叠的可移动件的重叠宽度W4和宽度方向上的可移动件的重叠宽度W3之间的关系设置为W3＞W4。借助这一设置，当因开始起泡已经向上移动到液体供给口侧的可移动件在气泡消失过程中开始向下移动到气泡产生装置侧时，可移动件自由端顶与液体供给口的开口边缘之间的接触变得较小。于是，此时所产生的摩擦力减小，因而可预先从可移动件的自由端侧释放液体供给口。这使可移动件能可靠快速地释放液体供给口。因此，可更有效地对液体流动通道进行再填充、从而实现稳定的喷射特性。
在气泡产生装置的最上表面层上设置非晶合金薄膜的防空隙膜则可抵抗积械和物理损伤而延长气泡产生装置的寿命。
在本发明制作液体喷头的方法中，即使在将AL薄膜除去从而形成液体流动通道和液体供给口的除去步骤中、使用非晶合金也能明显减小设置在下层上的线路层的损坏。因此，可以大大提高产量。
本发明的其它效果和优点将从下述的各实施例的说明中得出。
在这方面，用于说明本发明的术语“上游”和“下游”是表示沿着从液体供给源经气泡产生区(或经可移动件)流向喷孔的方向的液体流动、或表示其结构上的方向。
另外，术语气泡本身的“下游侧”表示上述流动方向或结构方向中气泡中心的下游侧、或表示在热产生元件中心区下游侧的区域所产生的气泡。
而且，术语“重叠宽度”表示从液体流动通道侧上的液体供给口的开口边缘到可移动件边缘的最小距离。
此外，用于本发明的短语“可移动件封闭和基本切断液体供给口”不意味着可移动件必需紧密地与液体供给口周边接触，但它包含这样的状态、即可移动件尽可能地靠近液体供给口。
附图描述
图1是表示沿一个液体流动通道方向所作的本发明第一实施例的液体喷射头的剖视图。
图2是沿图1的线2-2所作剖视图。
图3是沿图1的线3-3所作剖视图。
图4是表示一个流动通道的“线性连通状态”的剖视图。
图5A和5B是沿液体流动通道方向所作的剖视图，表示图1、2、和3中所示结构的液体喷射头的喷射操作，并表示其特有现象。
图6A和6B是沿液体流动通道方向所作的剖视图，表示图5A和5B的液体喷射头喷射操作的继续。
图7A和7B是表示图6A和6B所示喷射操作继续进行的剖视图。
图8A、8B、8C、8D和8E表示图5B中所示气泡各向同性生长的状态的视图。
图9是表示气泡生长瞬时变化与存在于图5A、5B、6A、6B、7A、7B中区域A和区域B中可移动件状态之间相互关系的曲线。
图10A和10B是表示具有从图1所示的可移动件和热产生元件的相对位置起的不同模式的液体喷射头的视图以及气泡生长瞬时变化与可移动件状态之间的相互关系曲线。
图11A和11B是表示具有从图1所示的可移动件和热产生元件的相对位置起的不同模式的液体喷头的视图以及气泡生长瞬时变化与可移动件状态之间的相互关系曲线。
图12是表示沿一个液体流动通道方向所作的本发明第二实施例的第一变化实例的液体喷射头的剖视图。
图13是沿图12中线13-13所作的剖视图。
图14是表示沿一个液体流动通道方向所作的本发明第二实施例的第二变化实例的液体喷射头的剖视图。
图15是沿图14中线15-15所作的剖视图。
图16是表示图12中所示喷头结构中可移动件底脚部分周边的放大剖视图。
图17是图16所示可移动件变化实例的剖视图。
图18A和18B是当结构关系为W3＞α时沿液体供给口方向所作的起泡初始时的液体流动的剖视图。
图19A和19B是当结构关系为W3α时沿液体供给口方向所作的起泡初始时的液体流动的剖视图。
图20是表示沿一个液体流动通道方向所作的、本发明第五实施例的变化实例的液体喷射头的剖视图。
图21是沿图20中的线21-21所作的线性剖视图，它表示从喷孔中心到点Y1处的顶板2侧的位移。
图22A、22B、22C、和22D是表示本发明第六实施例的液体喷射头的视图。
图23是表示用于每种实施例的液体喷射头的元件基板的剖视图。
图24是表示元件基板的剖视图，它垂直切割图23中所示的元件基板的主要元件。
图25A、25B、25C和25D是表示用于制作本发明第五实施例液体喷射头的方法的视图。
图26A、26B和26C是表示本发明第五实施例中由图25A、25B、25C和25D所示的液体喷射头制作方法继续进行的视图。
图27A、27B和27C是表示本发明第五实施例中由图26A、26B和26C所示的液体喷射头制作方法的继续进行的视图。
图28A、28B、28C和28D是表示用于制作本发明第六实施例液体喷射头的方法的视图。
图29A和29B是表示本发明第六实施例中由图28A、28B、28C和28D所示的液体喷射头制作方法的继续的视图。
图30是表示本发明第六实施例的液体喷射头结构的剖视图。
图31是表示应用本发明液体喷射方法的侧喷型喷射头实例的视图。
图32是表示热产生元件区域与喷墨量之间相互关系的曲线图。
图33A和33B是本发明液体喷射头的垂直剖视图：图33A表示设置保护膜的喷射头；图33B表示不设置任何保护膜的喷射头。
图34是用于驱动本发明热产生元件的波形图。
图35是表示安装有本发明液体喷射头的液体喷射设备结构的视图。
图36是表示利用本发明的液体喷射方法和液体喷射头进行液体喷射记录的整个设备主体的框图。
图37是表示用于普通液体喷射头的可移动件的状态的剖视图。
具体实施方式
下面，结合附图说明本发明的实施例。
(第一实施例)
图1是沿一个液体流动通道方向所作的本发明第一实施例的液体喷射头的剖视图。图2是沿图1中的线2-2所作的剖视图。图3是沿图1中的线3-3所作的剖视图，它表示从喷孔中心到点Y1处顶板2侧的位移。
图1-3所示的液体喷射头具有多液体通道模式-公共液体室，元件基板1和顶板2穿过液体通道侧壁10以层压状态固定。之后，在两个板1和2之间形成液体流动通道3，其一端与喷孔7连通。对于一个喷头设置多个流动通道3。而且，在元件基板1上为每个液体流动通道3设置诸如电热转换元件的热产生元件4，热产生元件4用作在每个液体流动通道3中所补充的液体中产生气泡的气泡产生装置。在靠近与喷射液体接触的热产生元件4表面的区域上存在气泡产生区11，喷射液体在气泡产生区11被热产生元件4的快速加热而气泡化。
多个液体流动通道3中的每一个均设有用于形成供给单元形成件5A的液体供给口5。所设置的大容量的公共液体供给室6同时与每个液体供给口5连通。换言之，该结构使得从一单个的公共液体供给室6分成多个液体流动通道3，并从公共液体供给室6以一个与已从与每个液体流动通道3连通的喷孔7喷射的液体相应的量供给墨水。
在液体供给口5与液体流动通道3之间，可移动件8基本上平行于液体供给口5的开口区S、且其间具有小间隙α(例如，10μm或更小)。可移动件8定位在元件基板1、并基本平行于元件基板1。喷孔7上的可移动件8的端部8B构成定位在元件基板1的热产生元件4侧上的自由端。支承可移动件8的底脚的底脚支承件8C与可移动件8构为一整体。底脚支承件8C是一个连接并共同支承沿贯穿多个液体流动通道的方向并排设置的多个可移动件8的元件。图1和3中的标号8A表示由上述底脚支承件8C支承的多个可移动件8的每个底脚部分。这部分在各可移动件8位移时变为它的支点。可移动件8的底脚支承件8C连接并固定到固定件9。与喷孔7相对侧上的液体流动通道3的端部由这个固定件9封闭。而且，上述可移动件8的底脚支承件8C的部分不连接(不固定)到固定件9。这个非固定部分设有台阶，以便可移动件8的高度位置以一个台阶从底脚支承件8C的固定部分位移到固定件9。使用这种结构，当可移动件8位移时可以缓解可移动件8的底脚支承件8C与固定件9连接面上的应力集中。
在本实施例中，至少被自由端和从可移动件8延续的两侧部分支承的面积大于液体供给口5的开口面积S(见图3)，且小间隙β设置在可移动件8侧面与分别在其两侧上的流动通道壁10之间(见图2)。上述供给单元形成件5A具有与可移动件8的间隙γ，如图2所示。尽管间隙β和γ基于流动通道的间隔而不同，但是，与可移动件8通过间隙α定位的准备状态相比，间隙γ越大，则可移动件8越易于遮蔽开口面积S；且间隙β越大，可移动件8越易于随着气泡消失而移动到元件基板1侧。在本实施例中，间隙α是2μm，间隙β是3μm，间隙γ是4μm。同样，可移动件8的宽度W1大于上述沿流动通道侧壁10之间宽度方向的开口区域S的宽度W2，该宽度足以封闭开口区域S。根据本实施例，紧随供给单元形成件5A的可移动件8后面部分的厚度小于图2和图3所示液体流动通道壁10自身的厚度，供给单元形成件5A叠压在液体流动通道壁10上。在这个方面，如图3所示，从可移动件8的自由端8B起的喷孔7侧上的供给单元形成件5A的厚度与液体通道侧壁10自身的厚度相同。使用这种结构，可移动件8能够无摩擦阻力地在液体流动通道3中移动，于是可以将可移动件的位移在开口区S的圆周部分上调整到开口区域S侧。结果，可移动件8可以基本上封闭开口区域S、从而避免液体从液体流动通道3内部流动到公共液体供给室6，同时可移动件8可随着气泡的消失从基本封闭的状态转换到可再填充状态。
这里所说的开口区域S是使液体基本上从液体供给口5向液体流动通道3提供的区域，在本实施例中，这个开口区域是一个由液体供给口5的三个侧面和固定件9的边缘部分9A围绕的区域，如图1和图3所示。
另外，如图4所示，在作为电热转换件的热产生元件4与喷孔7之间没有诸如阀门的障碍物，因此维持“线性连通状态”的是用于液体流动的线性流动通道结构。优选地，可以通过使产生气泡时所造成的压力波的传输方向与后续的液体流动和喷射方向线性地匹配而使形成理想状态的喷射条件、例如液滴的喷射方向和速度稳定在高水平。根据本实施例，为了达到这种理想状态或其近似状态，只要通过结构设置就可以实现，即，使喷孔7和热产生元件4、尤其是在喷孔侧影响气泡的热产生元件的喷孔侧(下游侧)用直线直接连接。这种状态便于观察热产生元件及其下游侧，特别是在流动通道中没有液体时从喷孔外侧进行观察(见图4)。
下面根据本发明具体说明液体喷射头的喷射操作。图5A、5B、6A、6B、7A和7B是沿液体流动通道方向所作的表示图1和3所示液体喷射头的喷射操作的剖视图。同时，特征现象表示在图5A、5B、6A、6B、7A和7B中的六个步骤中。在图5A、5B、6A、6B、7A和7B中，标记M表示喷射液体所形成的弯液面。
图5A表示能量、例如电能量施加到热产生元件之前的状态，此时热产生元件不产生热量。在这个状态中，小间隙(10μm或更小)存在于位于液体供给口5和液体流动通道3之间所安装的可移动件8与液体供给口5的形成表面之间。
图5B表示填充在液体流动通道3中的液体部分被热产生元件4加热的状态，薄膜起泡在热产生元件4上发生、以使气泡21各向同性地生长。这里，“气泡的各向同性生长”表示在指向气泡表面垂直线的气泡表面的任何位置上、气泡生长的速度均相等的状态。
在起泡开始时在气泡21的各向同性生长步骤中，可移动件8通过与液体供给口5的周边紧密接触而封闭液体供给口5，且除了喷孔7外、液体流动通道3内部基本上被封闭。这个封闭状态在气泡21的各向同性生长步骤中维持一个周期。这里，封闭状态维持的周期可以是一个从驱动电压施加到热产生元件4直到气泡21各向同性生长步骤结束的周期。而且，在这个封闭状态中，在液体流动通道3中离开热产生元件4中心的液体供给口侧上的惯量(液体从其静止状态移动时的移动硬度)会变得无穷大。在这个时刻，如果距离大于热产生元件4与可移动件8之间的距离，则从热产生元件4到液体供给口侧的惯量接近无穷大。这里，可移动件8的自由端位移到液体供给口5侧的最大量限定为h1。
图6A表示气泡21继续生长的状态。在这个状态中，如上所述，由于除了喷孔7外、液体流动通道3内部基本上被封闭，所以液体不会流到液体供给口5侧。因此，气泡可以增长到喷孔7侧，但不会明显地到达液体供给口5侧。之后，气泡在气泡产生区域11的喷孔7侧上连续地生长。但是与此相反，气泡在气泡生长区域11的液体供给口5侧的生长被停止。换言之，气泡生长的这个停止状态给出气泡产生区域11的液体供给口5侧上的最大气泡状态。在这一时刻的气泡体积限定为Vr。
下面结合图8A-8E详细说明图5A、5B和6A中的气泡生长步骤。如图8A所示，当热产生元件被加热时，热产生元件上开始起泡。之后，如图8B所示，这个起泡变化为薄膜气泡覆盖热产生元件。而后，如图8B和8C所示，薄膜起泡形式的气泡继续各向同性地生长(气泡各向同性生长的状态称作“半界限状态”)。但是，如图5B所示，当除了喷孔7外、液体流动通道3内部基本上被封闭时，上游侧的液体不能再移动。结果，上游侧(在液体供给口侧)的气泡部分不能在半界限状态中起泡生长。下游侧(喷孔侧)的剩余部分明显地生长。图6A、8D和8E表示这种状态。
当热产生元件4被加热时，为了便于说明，热产生元件4上没有气泡生长的区域被限定为区域B，而喷孔7侧上产生气泡的区域被限定为区域A。在这方面，在图8E所示的区域B中的起泡体积变为最大。这时的起泡体积被限定为Vr。
图6B示出了区域A中气泡连续生长、和区域B中气泡开始收缩的状态。在这个状态中，在区域A中气泡明显地向着喷孔侧生长，在区域B中气泡体积开始减小。而后，可移动件8的自由端借助其刚性的恢复力和区域B中气泡的消气泡动力而开始向下位移到正常位置。于是，液体供给口5被打开，从而使公共液体供给室6与液体流动通道3连通。
图7A表示气泡21已经生长到几乎最大的状态。在这个状态中，在区域A中气泡已生长到最大，同时，区域B中几乎没有气泡。区域A中的最大气泡体积被限定为Vf。另外，从喷孔7喷射的液滴22拖着其长的尾部，该尾部仍与弯液面M连接。
图7B表示气泡生长停止、且只产生消泡过程的步骤，并表示喷射液滴22和弯液面M已经被切断的状态。在区域A中气泡生长已变化到消泡后的瞬间，气泡21的收缩能量构成使位于喷孔7附近的液体沿上游方向移动以保持整体平衡的动力。于是，弯液面M从喷孔7被吸入液体流动通道3，并用强力快速地切断与喷射液滴22连接的液体圆柱。另一方面，随着气泡的收缩，可移动件8向下移动，而后，液体经液体供给口5快速大量地从公共液体供给室6流入液体流动通道3。在这个过程中，将弯液面M快速吸入液体流动通道3的流动迅速减慢，弯液面M的收缩量减小，同时，弯液面M开始以较慢的速度返回到起泡前的位置。与不设置本发明可移动件的液体喷射方法相比，对于弯液面M的振动来说，会聚性能变得非常好。在这个方面，这时可移动件8的自由端移向气泡产生区域11的最大位移被限定为h2。
最后，当气泡完全消失时，可移动件8也返回到图5A所示的正常位置。可移动件8借助其弹力向上移动到这个状态(图7B中实线箭头所指的方向)。在这个状态中，弯液面M已返回到喷孔7附近。
下面结合图9说明气泡体积的瞬时变化与图5A、5B、6A、6B、7A和7B的区域A和区域B中可移动件状态之间的相互关系。图9是表示相互关系的曲线图，曲线A表示区域A中气泡体积瞬时变化，曲线B表示区域B中气泡体积的瞬时变化。
如图9所示，区域A中气泡生长体积的瞬时变化画出了具有最大值的抛物线。换言之，在从起泡开始到气泡消失的周期中，气泡体积随着时间的推移在某点增大到其最大值、而后该体积减小。另一方面，在区域B中，从起泡开始到气泡消失所需的时间比区域A的情况要短，另外，气泡生长的最大体积也较小。这使得在较短的周期内达到其生长最大值。即，对于从起泡开始到气泡消失所需的时间、以及气泡生长值的变化而言，区域A与区域B之间存在很大差异。这些变化在区域B中较小。
具体地，在图9中，在气泡产生的开始阶段中，气泡体积以相同的瞬时变化增加。因此，曲线A与曲线B重合，即、在产生的周期中在气泡产生开始阶段内气泡各向同性地生长(显示半界限状态)。其后，曲线A画出的曲线达到最大点，而在某点、曲线B从曲线A分离出一条在区域B中气泡体积减小的线(表示产生在生长部分中的局部收缩的周期)，尽管区域A中的气泡体积增加。
基于上述气泡生长的情况，可移动件显示以下给出的状态，在该状态模式中热产生元件的部分被可移动件的自由端覆盖，如图1所示。换言之，在图9的周期(1)中，可移动件向上移向液体供给口。在图9的周期(2)中，可移动件与液体供给口紧密接触，且除了喷孔之外、液体流动通道内部基本被封闭。在这种封闭状态中开始气泡各向同性地生长周期。之后，在图9的周期(3)中，可移动件向下移向正常状态的位置。在特定时间周期过后，借助这个可移动件液体供给口的释放随着生长部分的局部收缩的产生而开始。在图9的周期(4)中，可移动件再从正常状态向下移动。在图9的周期(5)中，可移动件的向下移动几乎停止，使可移动件处于释放位置中的平衡状态。最后，在图9的周期(6)中，可移动件向上移动到正常状态的位置。
气泡生长与可移动件状态之间的这种相互关系受到可移动件和热产生元件的相对位置的影响。下面结合图10A、10B、11A和11B说明气泡与设有可移动件和热产生元件的液体喷射头的可移动件的状态之间的相互关系，可移动件与热产生元件的相对位置与本实施例不同。
图10A和10B是表示气泡生长与可移动件状态之间相互关系的视图，在该模式中，可移动件的自由端覆盖热产生元件的整个主体。图10A表示其模式。图10B是表示它们相互关系的曲线。如果热产生元件和可移动件被覆盖的区域如图10A所示模式中的那样大，则图10B中周期(1)变得短于图1所示模式的周期，且封闭状态表示自热产生元件加热以来的较短的时间周期，于是可进一步增大喷射效率。在这方面，在图10B中周期(1)至(6)的每个周期中的可移动件的相应状态与结合图9所述的那些状态相同。在图10A所示的模式中，可移动件更易于受气泡体积减小的影响。如从图10B中周期(3)的启动所清楚表达的，在气泡生长部分的局部收缩开始后的瞬间可移动件使液体供给口的释放启动。换言之，可移动件的释放时间变得比图1所示模式的时间短。出于同样的原因，可移动件8的移动幅度变得较大。
图11A和11B是表示在热产生元件与可移动件彼此分离模式中气泡生长和可移动件状态的视图。图11A表示这个模式，图11B是表示可移动件与气泡相互关系的曲线。如果在如图11A所示的模式中、热产生元件从可移动件分离，则可移动件不易受气泡体积减小的影响。因此，如图11B中周期(3)的启始点所清楚示出的，借助可移动件液体供给口的释放启始明显地从生长部分的局部收缩启始周期延迟。换言之，可移动件的释放时刻慢于图1中所示的模式。基于同样的原因，可移动件的移动幅度变得较小。在这方面，在图11B中的周期(1)至(6)中的可移动件的相应状态与结合图9所述的那些状态相同。
在这方面，关于可移动件8与热产生元件4之间位置关系的常规操作已经说明，基于其中可移动件自由端的位置和可移动件的刚度、相应的操作有所不同。
从图9、10A、10B、11A和11B可以看出，本发明的喷射头始终建立关系Vf＞Vr，其中，在气泡产生区域11的喷孔7侧生长的气泡(区域A中的气泡)最大体积是Vf，在气泡产生区域11的液体供给口5侧上生长的气泡(区域B中的气泡)的最大体积是Vr。另外，本发明的喷射头始终建立关系Tf＞Tr，其中，在气泡产生区域11的喷孔7侧生长的气泡(在区域A中的气泡)的寿命时间(从气泡产生到气泡消失的时间)是Tf，在气泡产生区域11的液体供给口5侧上生长的气泡(在区域B中的气泡)的寿命时间是Tr。为了建立上述关系，气泡消失点定位在离开气泡产生区域11中心部分的喷孔7侧。
而且，从图5B和图7B的喷射头结构可知，随着气泡的消失、可移动件8的自由端移动到气泡产生装置4侧的最大位移量h2大于在气泡产生的开始周期中、可移动件8的自由端移动到液体供给口5侧的最大位移量h1，即存在关系(h1＜h2)。例如，h1是2μm，而h2是10μm。借助上述建立的关系，在促使气泡向热产生元件的前侧(沿趋向喷孔的方向)生长时，可抑制气泡向热产生元件后侧(沿与喷孔相反的方向)的生长。借助这一关系的建立，可增大将热产生元件产生的气泡功率转换成使液体以液滴形式从喷孔喷出的动能的效率。
以上已说明了本实施例的喷射头结构和喷射头的液体喷射操作。根据该实施例，气泡向下游侧的生长分量与向上游侧的生长分量不均匀，且向上游侧的生长分量几乎等于零，所以抑制液体移向上游侧。借助对液体流向上游侧的这种抑制，几乎不会在上游侧的气泡生长部分上产生损耗。绝大多数分量直接导向喷孔，从而明显提高喷射功率。另外，随着气泡的收缩，可移动件向下移动、使液体从公共液体供给室经液体供给口快速大量地流入液体流动通道。结果，将弯液面M快速吸入液体流动通道3的流动立刻变得较小。喷射后、弯液面的回缩量减小，且在再填充时弯液面从喷口表面凸出的程度也因此减小。这有利于抑制弯液面的振动，从而在从低到高的任何驱动频率下稳定液体喷射。
(第二实施例)
对于第一实施例的喷射头结构，不与如图1-3所示的固定件9接触(即，向上弯曲)的可移动件8的底脚支承件8C的位置与固定件9的边缘部分9A不同。所以，开口区域S变成被液体供给口5的三个侧面和固定件9的边缘部分9A围绕的区域。但是，如图12、13所示，可以采用使从固定件9向上弯曲的可移动件8的底脚支承件8C的位置设置在固定件9的边缘部分9A的模式。在这个模式中，如图12和13所示，开口区域S变成被液体供给口5的三个侧面和可移动件8的支点8A围绕的区域。
如图3所示，根据第一实施例的喷射头结构，液体供给口5是一个被四个壁面围绕的开口。但如图14和15所示，可以采用将与喷孔7侧相对的液体供给室6侧上的供给单元形成件5A的壁面(见图1)解除的模式。在这个模式中，如图14和15所示，与第一实施例相似，该开口区域S变成由液体供给口5的三个侧面和固定件9的边缘部分9A围绕的区域。
在这方面，沿图12中2-2线的线性剖视图和沿图14中2-2线的线性剖视图与图2所示的相同。
(第三实施例)
对于上述的每个实施例，可移动件8的厚度t最好大于例如图1、12、或图14中所示的可移动件8的底脚支承件8C的台阶高度h。这里，例如将上述参数设置为t＝5μm、h＝2μm。借助这个结构，在可移动件8位移时可使聚集在可移动件8的底脚支承件8C台阶部分的应力集中缓解，从而改善可移动件8的底脚部分的耐用性。
而且，图16是表示图12所示喷射头结构的可移动件的底脚部分周边的放大视图。图17表示图16所示的一个变化实例。
如图16所示，上述各实施例的可移动件8的高度位置相对可移动件8的底脚支承件8C与固定件9之间的固定部分偏移一个台阶到液体供给口5侧。相反地，如图17所示，还可以采用使这个高度偏移到热产生元件(未示出)的模式。在这个模式中，也可通过使可移动件8的厚度t大于可移动件8的底脚支承件8C的台阶高度h而改善可移动件8底脚部分的耐用性。
(第四实施例)
另外，例如使液体流动通道3侧的液体供给口5的开口边缘和液体供给口5侧上的可移动件8之间的间隙α与沿宽度方向覆盖液体流动通道3侧上的液体供给口5的开口边缘的可移动件8的覆盖宽度W3之间的关系设置为W3＞α时，可提高如图2所示的各上述实施例的喷射效率。例如，间隙α为2μm时，上述覆盖宽度W3设置为3μm。
在这方面，将结合图18A、18B、19A和19B说明在上述相应关系W3＞α和W3α时起泡开始的液体流动。图18A、18B、19A和19B是表示通过液体供给口的流动通道的剖视图。首先，在图18所示的W3＞α关系中，当图18B所示气泡启动所产生的压力使可移动件8向上移动时、由箭头A所示的流动在可移动件8的侧面产生。而由箭头B所示的流动在可移动件8与液体供给口5的开口边缘之间的间隙中产生。在这一时刻，由于箭头B所示的流动足够大，所以箭头B所示的流动可以抑制箭头A所示的流动。在这种情况下，到达液体供给口5侧的液体流动被充分地抑制，因此更加提高了喷射效率。
另一方面，在图19A所示的W3α的关系中，当图19B所示气泡启动所产生的压力使可移动件8向上移动时、由箭头A′所示的流动在可移动件8的侧面产生，而由箭头B′所示的流动在可移动件8与液体供给口5的开口边缘之间的间隙中产生。在这一时刻，由于箭头B′所示的流动不够大，所以箭头B′所示的流动不能像关系W3＞α时那样抑制箭头A所示的流动。结果，到达液体供给口5侧的液体流动P′变得大于W3＞α时的情况。
所以，如果建立上述的关系W3＞α，则抵抗液体从液体流动通道3流向液体供给口5侧的流动阻力变得大于上述关系W3α时的流动阻力，所以在气泡生长的起泡开始时刻可有效抑制从液体流动通道3向液体供给口5侧的流动。也可以有效地抑制通过可移动件8与液体供给口5周边之间的间隙、从液体流动通道3向液体供给口5的流动。结果，可移动件8能够可靠快速地遮蔽液体供给口5。于是，可进一步提高喷射效率。
(第五实施例)
对于上述的各实施例，可优选地将例如图3所示的、用液体流动通道3侧上的液体供给口5的开口边缘覆盖的沿向着喷孔7方向的可移动件8的覆盖宽度W4和沿可移动件8的宽度方向的覆盖宽度W3设置为W3＞W4。例如，使W3＝3μm，W4＝2μm。
在这种设置关系下，当借助起泡启动已经上移到液体供给口5侧的可移动件8开始向下移动时，可移动件8的自由端的引导边与液体供给口6的开口边缘之间的接触宽度变得较小。于是，它们之间产生的摩擦力也减小，从而使液体供给口优先从可移动件自由端侧释放。在这种情况下，可移动件可靠快速地释放液体供给口。结果，可更有效地进行再填充，从而使喷射性能更加稳定。
另外，图20是沿液体喷射头的一个液体流动通道的方向所作的、用于表示本实施例的变化实例的剖视图。图21是沿图20的线21-21所作的剖视图，其从喷孔中心移到点Y1处的顶板2侧。图20中沿线2-2的线性剖视图与图2相同。
图20和图21所示的液体喷射头是第一实施例液体喷射头的改进。如图20所示，代替第一实施例，在喷射孔7侧上的可移动件8的引导边具有特定间隙的壁面部分5B构成供给单元形成件5A的一部分。在这种方式中，当从喷孔7向可移动件8观看时，液体流动通道3侧上的液体供给口5的开口边缘与液体供给口5上的可移动件8的自由端8B的表面之间的间隙α明显地被壁面部分5B覆盖。所以，在起泡开始时能够充分抑制沿与喷射方向相反的方向、从液体流动通道3向液体供给口5的流动。于是进一步提高喷射效率。在这个结构实例中，如果如图21所示的、用液体流动通道3侧上的液体供给口5的开口边缘覆盖的沿喷孔7方向的可移动件8的覆盖宽度W4和沿宽度方向的可移动件8的覆盖宽度W3被设置为W3＞W4，则可移动件8也能可靠快速地释放液体供给口。在这种方式中，可更有效地对液体流动通道进行再填充，从而使喷射性能更加稳定。
(第六实施例)
图22A-22D是表示本发明第六实施例的液体喷射头的视图。
对于图22A-22D所示的液体喷射头，元件基板1与顶板2连接，在板1与2之间形成流动通道3，其一端与喷孔7连通。
液体供给口5用于液体流动通道3，且公共液体供给室6与液体供给口5连通。
在液体供给口5与液体流动通道3之间设置与液体供给口5的开口区域基本平行且保持小间隙α(例如，10μm或更小)的可移动件8。至少被自由端和从自由端延伸的两侧所围绕的可移动件8的面积大于面对液体流动通道的液体流动通道的开口区域S，且小间隙β设置在可移动件8的侧部与液体流动通道侧壁10之间。在这种情况下，当可移动件8可在液体流动通道3中无摩擦阻力地移动时，其位到开口区域侧的位移在开口区域S的周围被调节，于是封闭液体供给口5基本上可以防止液体从液体流动通道3流到公共液体供给室6。根据本实施例，可移动件8被定位成面对元件基板1。之后，把可移动件8的一端设为可移动到元件基板1的热产生元件4自由端侧，其另一端则由支承件9B支承。
在第四实施例中，将液体流动通道3侧上的液体供给口5的开口边缘与液体供给口5上的可移动件8表面之间的间隙α、和用液体流动通道3侧上的液体供给口5的开口边缘覆盖的可移动件8沿宽度方向的覆盖宽度Wb之间的关系优选设置为Wb＞α，以便提高喷射效率。
而且，在第五实施例中，将用液体流动通道3侧上的液体供给口5的开口边缘覆盖的可移动件8沿喷孔7方向的覆盖宽度Wa与可移动件8沿宽度方向的覆盖宽度Wb之间的关系优选设置为Wb＞Wa，以便稳定喷射性能。
(第七实施例)
下面说明制作用于上述各个模式中优选使用的喷射头的基板、以及制作液体喷射头的方法。
根据将执行的各种功能，用于驱动上述液体喷射头的热产生元件4和用于该驱动控制的电路和元件设置在元件基板1和顶板2。而且，由于用适于电路和元件的硅材料形成元件基板1和顶板2，所以可以通过半导体芯片处理工艺和技术方便和准确地形成电路和元件。
下面将说明利用半导体芯片处理工艺和技术形成的元件基板1的结构。
图23是表示用于上述各实施例的元件基板1的剖视图。图23所示的元件基板1在硅基板201的表面上依次叠压作为热聚集层的热氧化膜202和起热聚集层双重作用的夹层膜203。夹层膜203可使用SiO2膜或Si3N4膜。而后，在夹层膜203上形成局部的电阻层204。在电阻层204上，形成局部的导线205。对于导线205可采用AL或AL-Si、AL-Cu或其它AL合金导线。在导线205、电阻层204和夹层膜203的表面上，形成SiO2膜或Si3N4膜的保护膜206。在与电阻层204及其周围对应的保护膜206的表面上形成空穴防护膜207，以避免保护膜206受到电阻层204加热所产生的化学和物理冲击。电阻层204表面上未形成导线205的区域变成热激活部分208，借助它可使电阻层204的加热起作用。
元件基板1上的薄膜利用半导体制作工艺和技术一层接一层地形成在硅基板201的表面上。而后，给硅基板201设置热激活部分208。
图24是垂直切割图23所示的元件基板1主要部分的剖视图。
如图24所示，在P导体的硅基板201的表面层上，局部地设置N型井区422和P型井区423。之后，利用常规MOS处理，通过杂质离子植入及其分散给N型井区422提供P-MOS 420，并给P型井区422提供N-MOS 421。P-MOS 420包括通过在N型井区422表面层上局部引入N型或P型杂质而形成的源极区425和漏极区426、和沉积在除了其中穿过以数百埃厚度形成的栅极绝缘膜428的源极区425和漏极区426之外的N型井区422表面上的栅极布线435。N-MOS 421包括通过在P型井区423表面层上局部引入N型或P型杂质而形成的源极区425和漏极区426、和沉积在除了其中穿过以数百埃厚度形成的栅极(gate)绝缘膜428的源极区425和漏极区426之外的P型井区423表面上的栅极布线(gate wiring)435。通过CVD方法沉积多晶硅而形成厚度为4,000-5,000的栅极布线435。而后，由P-MOS 420和N-MOS 421构成C-MOS逻辑电路。
与N-MOS 421不同的P型井区423的部分设有用于驱动电热转换元件的N-MOS晶体管430。N-MOS晶体管430也包括通过在P型井区423表面层上局部的杂质植入和扩散处理而形成的源极区432和漏极区431、和沉积在除了其中穿过栅极(gate)绝缘膜428的源极区432和漏极区431之外的P型井区423表面上的栅极布线433。
根据本实施例，N-MOS晶体管430用作驱动电热转换元件的晶体管。但该晶体管并不限于只能分别驱动多个电热转换元件和具有上述具体结构的晶体管。
在各元件之间，例如在P-MOS 420与N-MOS 421之间或N-MOS 421与N-MOS晶体管430之间，利用场氧化形成厚度5,000-10,000的氧化膜分离区424之后，氧化膜分离区424分别使元件相互分离。与热激活部分208对应的氧化膜分离区424的部分被用作热聚集层434，它是从硅基板201表面侧看到的第一层。
在P-MOS 420、N-MOS 421、和N-MOS晶体管430元件的各表面上，PSG膜、BPSG膜等的夹层绝缘膜436是由CVD方法形成约7,000厚的膜。在用热处理使夹层绝缘膜436平滑后，用铝电极437设置导线，利用用于夹层绝缘膜436和栅极绝缘膜428的接触通孔使AL电极437成为第一导线。在夹层绝缘膜436和AL电极437的表面上，用等离子CVD方法形成厚10,000-5,000的夹层绝缘膜438。在与热激活部分208和N-MOS晶体管430相应的夹层绝缘膜438的表面部分上，用DC溅射法与TaN0.8hex膜形成厚约1,000的电阻层204。通过形成在夹层绝缘膜438上的通孔，电阻层204与漏极区431附近的AL电极437电连接。在电阻层204的表面上，AL导线205构成用于各电热转换元件的第二导线。
在导线205、电阻层204、和夹层绝缘膜438表面上用等离子CVD法形成带有Si3N4膜的厚度为10,000的保护膜206。沉积在保护膜206表面上的空穴防护膜207至少由选自Ta(钽)、Fe(铁)、Ni(镍)、Cr(铬)、Ge(锗)、Ru(钌)的厚度约2,500的一种或多种非晶合金的薄膜构成。
下面结合图25A-25D、26A-26C和27A-27C说明制作图1-3所示元件基板1上的可移动件8、流动通道侧壁10、和液体供给口5的过程的一个实例。其中，图25A-25D、26A-26C和27A-27C是沿垂直于形成在元件基板上的液体流动通道的方向的方向所作的剖视图。
首先，在图25A中，用溅射法在热产生元件4侧的元件基板1表面上形成厚度约2μm的AL膜。随后用已知的光刻处理使形成的AL膜构成图案，从而在与各热产生元件2相应位置上形成多个AL膜图案25。每个AL膜图案25扩展到SiN膜26被蚀刻的区域，它是形成下文将说明的在图25C中所示的固定件9和液体侧壁10部分的材料膜。
AL膜图案25用作在利用下面所述的干蚀刻形成液体流动通道3时的蚀刻阻挡层。需要这种结构是因为诸如Ta的薄膜用作元件基板1上的空穴防护膜207、SiN膜用作在形成液体流动通道3时利用蚀刻气体蚀刻的电阻元件上的保护层206。AL膜图案25可避免这些层或膜被蚀刻。因此，为了在对液体流动通道3进行干蚀刻时不使热产生元件4侧的元件基板1的表面露出，在垂直于液体流动通道3的流动通道方向的方向上、每个AL膜图案25的宽度应大于最终形成的液体流动通道3的宽度。
在干蚀刻时，分解CF4、CxFy、SF6气体会产生离子晶种和离子基，且在某些情况下，热产生元件4和元件基板1上的功能元件可能被损坏。但是，AL膜图案25接收这种离子晶种和离子基，所以可避免热产生元件4和元件基板1上的功能元件被损坏。
在图25B中，在AL膜图案25的表面和AL膜图案25侧的元件基板1的表面上，利用等离子CVD方法形成约20.0μm厚的用于形成流动通道侧壁10部分的材料膜的SiN膜26，以便覆盖AL膜图案25。
在图25C中，当AL膜形成在SiN膜26整个表面上之后，利用已知的例如光刻方法在AL膜上形成图案，以便在除了形成有液体流动通道3的部分外的SiN膜26表面上形成AL膜(未示出)。之后，借助利用介电耦合等离子的蚀刻设备蚀刻SiN膜26以形成流动通道侧壁10的部分。该蚀刻设备使用CF4、O2、和SF6的混合气体蚀刻带有作为蚀刻阻挡层的AL膜图案25的SiN膜26。
在图25D中，用溅射方法在SiN膜26的表面形成厚度为20.0μm的AL膜27、从而以AL掩埋在预处理步骤中为形成液体流动通道3而蚀刻SiN膜26所形成的孔。
在图26A中，图25D所示基板1上的SiN膜26和AL膜27的表面通过CMP(化学机械抛光)磨光。
接着，在图26B中，在由CMP抛光的SiN膜26和AL膜27的表面上，用溅射法形成约2.0μm厚的AL膜28。之后，用已知的光刻处理使AL膜28形成图案。AL膜28的图案扩展到SiN膜26被蚀刻的区域，它变为用于在图26C的下述处理步骤中形成可移动件8的材料膜。如下所述，当用干蚀刻形成可移动件8时，AL膜28用作蚀刻阻挡层。换言之，可避免在形成可移动件8时所用的蚀刻气体蚀刻已变为液体流动通道3部分的SiN膜26。
随后，在图26C中，用等离子CVD方法在AL膜28的表面上形成厚度约3.0μm的SiN膜，它变为形成可移动件8的材料膜。借助蚀刻设备利用介电耦合等离子干蚀刻已形成的SiN膜，以使SiN膜29完整地保留在与变为液体流动通道3部分的AL膜28相对应的位置上。借助这种设备的蚀刻方法与图25C的处理步骤所采用的处理方法相同。SiN膜29最终变为可移动件8。所以，在垂直于液体流动通道3的流动通道方向的方向上的SiN膜29图案的宽度小于最终形成的液体流动通道3的宽度。
在图27A中，用溅射法使变为构成间隙形成件30的材料膜的AL膜以3.0μm的厚度形成在AL膜28的表面上，以便覆盖SiN膜29。利用已知的光刻处理将在用于预处理步骤中形成AL膜28的AL膜形成图案，而后在SiN膜29的表面和侧面上形成间隙形成件30、以便形成可移动件8上表面与液体供给口5之间的间隙α、和可移动件8的两侧与液体通道侧壁10之间的间隙β，如图2所示。
在图27B中，在SiN膜26上，由下表1给出的材料所构成的负型光敏环氧树脂3 1旋转涂覆在上述基板上，该基板具有以30.0μm厚的AL膜形成的间隙形成件30。借助所述的旋转涂覆处理可平滑地涂覆环氧树脂31，它变为粘接有顶板2的流动通道侧壁10的一部分。
表1
材料 SU-8-50(由微化学公司制造)
涂覆厚度 50μm
预烘干 90°5分钟加热板
曝光装置 MPA 600(佳能反射镜投影准直仪)
曝光量 2[J/cm2]
PEB 90℃5分钟加热板
显影剂 丙二醇1-一甲基醚乙酸盐(由Kishkda Kagaku制造)
正常烘干 200℃     1小时
接着，如表1所示，用加热板在90℃下对环氧树脂31进行5分钟的预烘干。之后，用曝光装置(佳能：MPA 600)以特定图案和2[J/m2]的曝光量对环氧树脂31曝光。负型环氧树脂的曝光部分被硬化，而未曝光部分不硬化。所以，在上述曝光步骤中，只有不变成液体供给口5的部分被曝光。而后，利用上述的显影剂形成变为液体供给口5的孔部分。之后，在200℃下正常烘干1小时。使形成液体供给口5的孔部分的开口的区域小于变为可移动件8的SiN膜29的区域。
最后，在图27C中，用醋酸、磷酸、和硝酸的混合酸热蚀刻AL膜25、27、28、30以便洗涤除去它们。而后，在基板1上制作液体供给口5、可移动件8、固定件9、和流动通道侧壁10。无颗粒非晶合金用于设置有热产生元件(气泡产生装置)4的元件基板1的最上表面层。因此，在用上述混合酸进行热蚀刻时，可以有效防止因薄膜上的针孔的存在或通过薄膜颗粒边界区对下层导线层的腐蚀。
如上所述，设置有与各个液体供给口5同时连通的大容量的公共液体供给室6的顶板2被连接到具有用于制作图1-3所示液体喷射头所需的可移动件8、流动通道侧壁10、和液体供给口5的元件基板1。
(第八实施例)
在上述第七实施例的制造方法中，说明了对用于元件基板1的可移动件8、流动通道侧壁10、和液体供给口5的制作步骤。但该方法不限于此。它也可以使已经装有可移动件8和液体供给口5的顶板2被连接到具有已形成的流动通道侧壁10的元件基板1。
下面结合图28A-28D、图29A、29B和30说明这种制作处理的一个实例。图28A-28D和图29A和29B是表示沿垂直于元件基板上所形成的液体流动通道的方向的方向所作的剖视图。图30是表示用图28A-图29B所示步骤中制作的顶板的液体喷射头结构的剖视图。在图中，相同的标号表示与第一实施例中所述的相同结构。
首先，在图28A中，以Si材料构成的厚度约1.0μm的氧化膜(SiO2)35形成在顶板2的一个表面上。接着，用已知的光刻工艺成形处理已形成的SiO2膜35以除去与构成图30所示液体供给口5相对应位置上的SiO2膜。
之后，在图28B中，在顶板2的一个表面上SiO2膜被除去的部分及其周围用约3.0μm厚的AL膜形成的间隙形成件36覆盖。间隙形成件36是形成下述图29B所示的步骤中所形成的液体供给口5与可移动件8之间的间隙所必需的。
在图28C中，在SiO2膜35和间隙形成件36的整个表面上，用于形成可移动件8的SiN膜37由等离子CVD方法以约3.0μm厚度而形成，以覆盖间隙形成件36。
在图28D中，用已知的光刻方法成形处理SiN膜37以形成可移动件8。而后，以上述间隙形成件用作蚀刻阻挡层，并对Si顶板(625μm厚)进行穿透蚀刻以形成公共液体供给室。接着，用醋酸、磷酸、和硝酸的混合酸热蚀刻用作间隙形成件36的AL膜以便进行洗涤去除。在上述的成形处理中，变为可移动件8的可移动部分37a与SiN膜37上的支承件37b之间的间隙β设置为2μm或更大。而且，在下述图29A中所示的步骤中，多个从表面穿透到SiN膜37上可移动部分37a后侧的狭缝37c最好约宽1μm或更小、以便容易地形成与可移动件8对应的液体供给口5。于是，可移动部分37a的凸出区域大于变成液体供给口部分的开口区域(除去的SiO2膜35)。
在图29A中，对顶板2的一个表面上SiO2膜被除去的部分通过可移动部分37a的狭缝37c进行各向异性地湿蚀刻，以形成液体供给口5。
最后，在图29B中，利用LPCVD方法在到目前为止的步骤中制作的部分上形成厚约0.5μm的SiN膜38。用SiN膜38使在可移动件8上的狭缝37c开口被掩埋。这时，各狭缝37c的间隙，设置为1μm或更小、以便掩埋狭缝37c，而可移动部分37a与其支承件37b之间的间隙β设置为2μm或更大。结果，间隙β不会被SiN膜38掩埋。另外，将用上述的LPCVD方法形成的SiN膜涂覆在用硅顶板的各向异性蚀刻和穿透蚀刻所形成的硅侧壁上，可以避免它们被墨水腐蚀。
对于在顶板2侧上设置可移动件8和液体供给口5的部件还提供同时与各液体供给口5连通的大容量的公共液体供给室6。之后，将这个部件与具有构成各液体流动通道3的流动通道壁的元件基板1连接，每个液体流动通道3的一端与每个喷孔7连通，从而制成图30所示的液体喷射头。这种液体喷射头也具有与图1-3所示结构的液体喷射头相同的作用。
(其它实施例)
下面将说明特别适于使用本发明液体喷射原理的液体喷射头的各种实施例。
(侧喷射型)
图31是表示所谓侧喷射型的液体喷射头的剖视图。在说明中，相同标号表示与第一实施例相同的结构。图31中所示的这种液体喷射头与第一实施例和其它实施例不同，热产生元件4和喷孔7设置在相互面对的平行平面上，液体流动通道3以与其液体喷射方向成直角的方式与喷孔7连通。这种液体喷头也可根据与第一和其它实施例相同的喷射原理进行操作。另外，可以方便地使用第七和第八实施例所述的制造方法。
(可移动件)
对于上述每个实施例，形成可移动件的材料应能满足耐溶性和可移动件在良好状态下进行操作的弹性的需要。
作为可移动件的材料，应使用如银、镍、金、铁、钛、铝、铂、钽、不锈钢、磷青铜、及它们的合金的高耐磨金属；或诸如丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的腈基树脂；如聚酰胺的酰胺基树脂；如聚碳酸酯的羧基树脂；如聚缩醛的醛基树脂；如聚砜的砜基树脂；和液晶聚合物或其它树脂和它们的化合物；如金、钨、钽、镍、不锈钢、钛的高抗墨金属；关于它们的合金和抗墨性，它们具有涂覆在合金表面下述任一树脂，如聚酰胺的酰胺基树脂，如聚缩醛的醛基树脂，如聚酮醚的酮基树脂，如聚酰亚胺的亚胺基树脂，如酚的氢基树脂，如聚乙烯的乙基树脂，如聚丙烯的烷基树脂，如环氧树脂的环氧基树脂，如蜜胺树脂的氨基树脂，如二甲苯树脂的甲基树脂及它们的化合物；以及二氧化硅陶瓷、氨化硅陶瓷等，及它们的化合物。本发明的可移动件的最终厚度是μm级。
下面将说明热产生元件与可移动件之间的设置关系。利用热产生元件与可移动件的最佳配置，在用热产生元件进行起泡时可以恰当地控制和利用液体流动。
在所谓气泡喷射记录方法、即喷墨记录方法的常规技术中，将热量或其它能量施加给墨水以产生状态变化，同时墨水产生快速的体积变化(产生气泡)，借助状态变化的作用力使墨水从喷孔喷射到记录介质，从而利用喷射墨水的粘结而在记录介质上形成图像，如图32的斜线所示，热产生元件的面积与墨水喷射量保持正比关系。但是，可以看出，存在不产生气泡的区域S，该区域对喷墨没有贡献。根据热产生元件的工作状态，不产生气泡作用的区域S存在于热产生元件的周围。基于这些考虑，假定热产生元件周围约4μm宽的区域不参予起泡。另一方面，在本发明的液体喷射头中，包括气泡产生装置的液体流动通道除喷孔外基本上被覆盖，以便调整最大喷射量。所以，如图32的实线所示，即使热产生元件的面积和起泡功率的波动很大时，也存在不改变喷射量的区域。使用这种区域可使对较大的点的喷射量稳定。
(元件基板)
下面将说明设置有给液体加热的热产生元件10的元件基板1。
图33A和33B是表示本发明液体喷射设备主要部分的侧面剖视图。图33A表示具有下文将介绍的保护膜的喷射头。图33B表示没有任何保护膜的喷射头。
在元件基板1上设有顶板2，各液体流动通道3形成在元件基板1与顶板2之间。
在元件基板1上，氧化硅膜或氨化硅膜106在硅基底107上成膜，以便绝缘和热聚集。在这个膜上，成形设置一个半鎓硼(HfB2)、一氮化钽(TaN)、铝化钽(TaAl)等的电阻层105，它构成热产生元件10(0.01-0.2μm的厚度)和铝制的导线电极104(0.2-1.0μm的厚度)等。电压通过导线电极104施加到电阻层105使电流通过电阻层105而产生热。在导线电极104之间的电阻层105上形成厚度0.1-2.0μm的氧化硅、氨化硅的保护层103。在这层上还形成钽的空穴防护层102(0.1-0.6μm的厚度)，以避免电阻层105接触墨水或其它液体。
在起泡或气泡消失时、压力和振动波会变强，特别是，这会使硬且脆的氧化膜的耐用性明显下降。为消除这个问题，可使用例如钽(Ta)的金属材料制作空穴防护层102。
借助液体组合、流动通道结构、和电阻材料，可构成不需对上述电阻层105施加保护膜103的结构。这种结构的实例如图33B所示。铱-钽-铝合金可构成不需保护膜103的电阻层105的材料。
如上所述，可在电极104之间只设置电阻层105(热产生部分)以形成用于上述各实施例的热产生元件4的结构。也可以设置包括用于保护电阻层105的保护膜103的结构。
在各实施例中，该结构具有由电阻层105形成的作为热产生元件4的热产生部分，它根据电信号产生热量，但是热产生元件不必仅限于此。只要能在起泡液体中充分地产生气泡以便喷射喷射液，任何热产生元件均可使用。例如，这种元件可以是在接收激光或其它光时产生热量的光-热转换元件、或是设有在接收高频率时产生热量的热产生部分的元件。
在这方面，除了构成热产生部分的电阻层105、和由导线电极104形成的用于给电阻层105提供电信号的各热产生元件4之外，利用半导体制作工艺在上述元件基板1上可选择性地整体制作驱动热产生元件4(电热转换元件)所需的诸如晶体管、二极管、锁存器、移位寄存器等的功能元件。
为了通过驱动设置在上述元件基板1上的每个热产生元件4的热产生部分而喷射液体，将图34所示的矩形脉冲经导线电极104施加到电阻层105、以使导线电极104之间的电阻层105快速地加热。对于上述每个实施例的喷射头，通过施加均具有7微秒脉冲宽度、24V电压、150mA的6kHz电信号而驱动该热产生元件。根据上述的操作，液化的墨水从各喷孔7喷出。不过，驱动信号的条件并不仅限于此，只要可以产生适当的气泡，任何驱动信号均可使用。
(喷射液体)
在如上所述的这类液体中，可以使用具有与普通气泡喷射设备所用相同组份的墨水作为记录用的液体(记录液体)。
但是，对于喷射液体的性能，最好使用不妨碍喷射、起泡、或可移动件自身操作的液体。
对于记录使用而言，也可使用高粘性墨水作为喷射液体。
本发明能以用作喷射液体的下述组份的墨水作为记录液体。但是，应提高喷射功率，进而使喷射速度更快、并改善液滴的位移精度，从而获得极高质量的记录图像。
表2
染料墨水粘度2cP (C.I.食品黑2)染料       3wt％
二甘醇                  10wt％
氯二甘醇(chiodiglycol)  5wt％
酒精                    3wt％
水     77wt％
(液体喷射设备)
图35是表示可装配使用上述各实施例所述的液体喷射头的液体喷射设备的一个实例的视图。装配在图35所示喷墨记录设备600上的喷头盒601设有上述结构的液体喷射头和存放提供给液体喷射头的液体的液体容器。如图35所示，喷头盒601安装在滑架607上，滑架607与丝杠605的螺纹槽606啮合，丝杠605通过与驱动电机602的正反转动联动的驱动力传动齿轮603和604而转动。喷头盒601借助驱动电机602的驱动力与滑架607一起沿导轨608在箭头a和b所指方向上往复运动。喷墨记录设备600设有用于携带用作记录介质的打印页P的记录介质携带装置(未示出)，记录介质接收从喷头盒601喷射的例如墨水的液体。由记录介质携带装置将打印页P携带在卷筒609上的页压板610将打印页P沿滑架607的横向推压到卷筒609上。
在丝杠605一端附近设置光耦合器611和612。光耦合器611和612是检测起始位置的装置，它通过在光耦合器611和612的有效区检测滑架607的杆607a的存在而切换驱动电机602的转动方向。在卷筒609一端附近，设有用于支承盖件614的支承件613，盖件614覆盖具有喷头盒601的喷孔的前端。而且，设置有吸墨装置615，它在从喷头盒601进行稳速喷射时，抽吸保持在盖件614内的墨水。借助吸墨装置615，可通过盖件614的开口部分进行喷头盒601的抽吸恢复。
对于喷墨记录设备600，设置主体支承件619。对于这个主体支承件619，可移动件618沿前后方向、即与滑架607传动方向成直角的方向被可移动地支承。在可移动件618上设有清洁片617。清洁片617的模式不限于这种设置。任何已知的其它模式的清洁片均可使用。另外，设置有杆620，在吸墨装置615操作其抽吸恢复时启动抽吸。杆620随着与滑架607啮合的凸轮621的运动而移动。其运动由已知的诸如用于切换驱动电机602的驱动力的离合器的传动装置控制。设置在记录设备主体侧面图35中未示出的喷墨记录控制器用于处理提供给设在喷头盒601中的热产生元件的信号、并处理对上述各结构的驱动控制。
对于上述结构的喷墨记录设备600，上述记录介质携带装置携带卷筒609上的打印页P，且喷头盒601在打印页P的整个宽度上往复运动。在往复运动期间，当驱动信号从驱动信号提供装置(未示出)提供到喷头盒601时，墨水(记录液体)根据记录驱动信号从液体喷射头单元喷射到记录介质。
图36是表示使用本发明的液体喷射设备进行喷墨记录的记录设备整体的框图。
记录设备从主计算机300接收作为控制信号的打印信息。打印信息暂时储存在打印设备内的输入接口301，同时转换成记录设备可处理的数据，而后输入到也用作喷头驱动信号提供装置的CPU(中央处理单元)302。CPU302根据ROM(只读存储器)中储存的控制程序、利用RAM(随机存储器)304和其它外围装置处理由CPU302所接收的数据，并将它们转换成进行打印的数据(图像数据)。
CPU 302产生用于转动驱动电机602的驱动信号，驱动电机602使记录页和滑架607与安装在滑架607上的喷头盒601一起与图像数据同步地传动，以便在记录页的适当位置记录图像数据。图像数据和电机驱动数据分别经喷头驱动器307和电机驱动器305传送到喷头盒601和驱动电机602。它们在控制的时刻被驱动以形成图像。
作为目标介质，用于使用具有诸如墨水的液体粘性的记录设备的记录介质150可以是各种纸和OHP页；用于光盘、装饰板等的塑料材料；布；如铝、铜的金属材料；如牛皮、猪皮、和人造革的皮革材料；如木材、胶合板的木制材料；竹材；如瓷砖的陶瓷材料；和如海绵等的三维结构材料。
这里所述的记录设备包括下面的设备：在各种纸、OHP页等上进行记录的打印设备；使用在光盘上记录的塑性材料和其它塑性材料的记录设备；用于在金属板上进行记录的金属材料的记录设备；用于在皮革上进行记录的皮革材料的记录设备；用于在木材上记录的记录设备；用于在陶瓷材料上记录的木制材料的记录设备；和用于在例如海绵的三维网结构上记录的陶瓷的记录设备。另外，在布料上记录的纺织品印制设备也包括在其中。
对于用于上述任一液体喷射设备的喷射液体，只要该液体的使用与相应记录介质和记录条件匹配，则该液体可满足要求。

Claims (18)

1.一种液体喷射头的液体喷射方法，该液体喷射头设有：
多个用于喷射液体的喷孔；
多个始终在一端与各所述喷孔连通的液体流动通道，每个液体流动通道具有在液体中产生气泡的气泡产生区；
气泡产生装置，用于产生使所述气泡生成并生长的能量；
多个液体供给口，每个液体供给口用于连通各所述液体流动通道与公共液体供给室；及
可移动件，支撑在所述液体流动通道侧上，与所述液体供给口保持一小间隙，并设有自由端；
所述可移动件的下述区域，即至少被自由端和从该自由端延伸出来的两侧包围的区域大于所述液体供给口面对液体流动通道的开口区域，
该喷射方法包括下述步骤：
在从将驱动电压施加到所述气泡产生装置直到所述气泡产生装置导致的整个气泡的各向同性生长结束期间，设置一段时间使所述可移动件封闭和切断所述开口区域。
2.一种如权利要求1的液体喷射方法，其特征在于，所述可移动件封闭和切断所述开口区域的一段时间一直延续到至少所述气泡产生装置导致的整个气泡的各向同性生长周期结束前。
3.一种如权利要求1的液体喷射方法，其特征在于，在所述可移动件封闭和切断所述开口区域的时间段之后，在所述喷孔侧上由所述气泡产生装置所产生气泡部分的生长期间，所述可移动件开始从封闭和切断所述开口区域的位置移动到所述液体流动通道中的所述气泡产生装置侧，并可使液体能从所述公共液体供给室向所述液体流动通道供给。
4.一种如权利要求3的液体喷射方法，其特征在于，在所述可移动件开始从封闭和切断所述开口区域的位置移动到所述液体流动通道中的所述气泡产生装置侧之后，所述可移动件在可移动件侧上的所述气泡部分的收缩期间进一步移动到所述气泡产生装置侧以将液体从所述公共液体供给室向所述液体流动通道供给。
5.一种如权利要求1的液体喷射方法，其特征在于，在所述喷孔侧和所述液体供给口侧上，在所述气泡产生区上气泡生长的体积变化以及从气泡产生到气泡消失的时间明显地不同。
6.一种如权利要求1或5的液体喷射方法，其特征在于，假定在所述喷孔侧上的所述气泡产生区中的气泡生长的最大体积为Vf，在所述液体供给口侧上的所述气泡产生区中的气泡生长的最大体积为Vr，则始终建立关系：
Vf＞Vr。
7.一种如权利要求1的液体喷射方法，其特征在于，假定在所述喷孔侧上的所述气泡产生区中的气泡生长寿命为Tf，在所述液体供给口侧上的所述气泡产生区中的气泡生长寿命为Tr，则始终建立关系：
Tf＞Tr。
8.一种如权利要求1的液体喷射方法，其特征在于，与所述可移动件构为一整体并支承所述可移动件底脚的底脚支承件设置一个台阶，该台阶以一个台阶的量使所述可移动件的高度位置偏离所述底脚支承件的固定位置，且所述可移动件的厚度大于所述的台阶量。
9.一种如权利要求1的液体喷射方法，其特征在于，所述液体流动通道侧上的所述液体供给口的开口边缘和所述液体流动供给口侧上的所述可移动件的表面之间的间隙α、所述可移动件在宽度方向上与所述液体流动通道侧上的所述液体供给口的开口边缘的重叠宽度W3之间的关系是W3＞α。
10.一种如权利要求9的液体喷射方法，其特征在于，所述可移动件在所述喷孔方向上与所述液体流动通道侧上的所述液体供给口的开口边缘的重叠宽度W4与所述可移动件在宽度方向上的重叠宽度W3之间的关系设定为W3＞W4。
11.一个液体喷射头，包括：
多个用于喷射液体的喷孔；
多个始终在一端与各所述喷孔连通的液体流动通道，每个液体流动通道具有在液体中产生气泡的气泡产生区；
气泡产生装置，用于产生使所述气泡生成并生长的能量；
多个液体供给口，每个液体供给口用于连通各所述液体流动通道与公共液体供给室；和
可移动件，支撑在所述液体流动通道侧上，与所述液体供给口保持一小间隙并设有自由端；
所述可移动件的下述区域，即至少被所述自由端和从该自由端延伸出来的两侧包围的区域大于所述液体供给口面对液体流动通道的开口区域；以及
在将驱动电压施加到所述气泡产生装置后，在所述喷孔侧上、由所述气泡产生装置导致的整个气泡的各向同性生长期间，具有一个所述可移动件封闭和切断所述开口区域的时间段；和
在所述可移动件封闭和切断所述开口区域的期间段之后，在所述喷孔侧上由所述气泡产生装置所产生气泡部分的生长期间，所述可移动件开始从封闭和切断所述开口区域的位置移动到所述液体流动通道中的所述气泡产生装置侧，使液体能从所述公共液体供给室向所述液体流动通道供给；其中
假定在所述喷孔侧上的所述气泡产生区中的气泡生长的最大体积为Vf，在所述液体供给口侧上的所述气泡产生区中的气泡生长的最大体积为Vr，则始终建立关系：
Vf＞Vr。
12.一个如权利要求11的液体喷射头，其特征在于，假定在所述喷孔侧上的所述气泡产生区中的气泡生长寿命为Tf，在所述液体供给口侧上的所述气泡产生区中的气泡生长寿命为Tr，则始终建立关系：
Tf＞Tr。
13.一个如权利要求11的液体喷射头，其特征在于，所述气泡消失的点位于离开所述气泡产生区域中心部分的所述喷孔侧上。
14.一个如权利要求11的液体喷射头，其特征在于，所述气泡产生装置的最上表面设置有非晶合金的薄膜。
15.一个如权利要求14的液体喷射头，其特征在于，所述非晶合金是选自钽、铁、镍、铬、锗、钌中的至少一种金属的合金。
16.一个如权利要求11的液体喷射头，其特征在于，与所述可移动件构为一整体并支承所述可移动件底脚的底脚支承件设置一个台阶，该台阶以一个台阶的量使所述可移动件的高度位置偏离所述底脚支承件的固定位置，所述可移动件的厚度大于所述的台阶量。
17.一个如权利要求11的液体喷射头，其特征在于，所述液体流动通道侧上的所述液体供给口的开口边缘和所述液体流动供给口侧上的所述可移动件的表面之间的间隙α、所述可移动件在宽度方向上与所述液体流动通道侧上的所述液体供给口的开口边缘的重叠宽度W3之间的关系是W3＞α。
18.一个如权利要求17的液体喷射头，其特征在于，所述可移动件在所述喷孔方向上与所述液体流动通道侧上的所述液体供给口的开口边缘的重叠宽度W4与所述可移动件在宽度方向上的重叠宽度W3之间的关系设定为W3＞W4。
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