CN1201732A - 液体排放方法、液体排放头以及液体排放设备 - Google Patents

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Abstract

用于排放液体的一种液体排放方法,它采用了在气泡生成区中的液体中产生气泡时所施加的压力,并得到适当设置以提供两个用于产生气泡的区域以使这些能够至少部分地彼此相对,从而借助在两个气泡生成区中如此施加的压力来排放液体。以此方式,可以进一步增大液体的排放量,并提高可移动部件的耐久性,同时使来自各个排放口排放的液体达到稳定。

Description

液体排放方法、液体排放头以及液体排放设备
本发明涉及一种液体排放方法、一种液体喷射头、以及一种液体排放设备，用于利用通过施加作用在液体上的热能而产生的气泡而排放所希望的液体。更具体地说，本发明涉及一种液体排放头和一种液体排放设备—它们带有可移动的部件和/或可移动的分离膜，而该膜可利用如此产生的气泡而得到移动。
本发明还可应用于在记录介质—诸如纸、线、织物、布、皮革、塑料、玻璃、木材或陶瓷—上进行记录的打印机，并可应用于复印机、带有通信系统的传真设备、字处理器以及其他具有用于其的打印单元的设备。进一步地，本发明可应用于工业用的记录系统，这种系统以复杂的方式与各种处理设备相结合。
在此，术语“记录”在本发明的描述中所指的不仅是提供具有文字、图形或其他有意义的形式的图象，而且还包括提供没有具体意义的图象—诸如图案。
已经知道的有所谓的气泡喷射记录法，它通过在把热能等根据记录信号而加到墨上所引起的体积突变(气泡的产生)，从而引起墨的状态改变，进而产生作用力，并借助这种力而把墨从排放口排放到记录介质上，从而形成图象。对于采用气泡喷射记录法的记录设备，如美国专利第4,723,129号等中公布的，通常的做法是在设备上设置排放墨的排放口、与排放口相连的墨通路、以及设置在各个墨通路中作为墨排放能量的产生装置的电热传感元件。
根据这种记录方法，可以以较小的噪声高速地记录高质量的图象。同时，执行这种记录方法的头使得可以设置用于以高密度和优异的优点排放墨的排放口，使得能够记录高分辨率的图象，并使得能够用较小的设备方便地获得彩色的图象。因而近年来，气泡喷射记录法在很多种办公室设备—如打印机、复印机、传真设备—中得到了广泛的采用。进一步地，这种记录方法甚至被用于工业系统中，诸如纺织印刷和其他系统。
另外，为了获得高质量的图象，已经提出了用于提供液体排放方法等的驱动条件，它能够根据稳定的气泡生成—这使得能够高速地进行墨排放—来进行出色的墨排放。另外，为了能够进行速度更高的记录，提出了一种改进的流动通路配置，以获得一种液体排放头—它能够在每次进行液体排放时进行更高的液体再填充。这种方案的一个例子被公布在日本专利申请公开第63-199972号中。在如此公布的该发明中，沿着气泡的产生方向而发生的回波(沿着与排放口相反的方向而施加的压力，即指向液体腔1012的压力)，处于离开各个热发生器件所形成的气泡产生区的初始位置。随后，位于相对于热发生器件而与排放口相反的一侧的阀的状态得到调节，从而由于这种回波的存在而达到最大升限。随后允许该阀随着各个气泡的产生而下落到流动通路中。该发明的目的，是通过以在上述申请的说明书中公布的方式来使用该阀，从而控制这种回波的一部分，进而抑制能量损失。
另一方面，在日本专利申请公开第61-69467号、日本专利申请公开第55-81172号和美国专利第4,480,259号等中，公布了一种方法，用于通过使得气泡产生所引起的压力能够被传递到排放液体上，并同时分别地利用通过加热而产生气泡的液体(气泡生成液体)和进行排放的液体(排放液体)，来排放液体。在这些公开的说明书中，作为排放液体和气泡生成液体的墨，借助由硅橡胶等形成的可移动分离膜，而得到完全的分离。因此，不允许排放液体直接与热发生液体接触。在此，该结构同时得到适当设置，从而使气泡生成液体的气泡生成所施加的压力，借助可移动分离膜的变形，而被传递到排放液体。借助如此设置的结构，就可以防止淀积物累积在各个热发生器件的表面上，并使得对排放液体的选择更为自由。
另外，在日本专利申请公开第59-26270号的说明书中，公布了一种结构，其中采用了一种大膜把整个头体分成上部和下部。所公布的该大膜被形成液体通路的两个板部件所箝制。这些板部件的目的，是为了防止液体在如此设置的两个流动通路中彼此混合。
另外，在日本专利申请公开第5-229122号中，提出了一种结构，其中在提供气泡生成液体的专门特征的同时，这种液体被用在比排放液体的沸点低的一个沸点下，以保持这种液体的气泡生成特性。另外这种结构采用了一种传导液体作为气泡生成液体，如在日本专利申请公开第4-329148中公布的。
然而，由于上述完全分离排放液体和气泡生成液体的头通过可移动分离膜的变形来传递气泡产生时施加到排放液体上的压力，而这种变形会使该膜膨胀，因而相当部分的气泡生成压力最终被可移动分离膜所吸收。另外，这种变形的量不能足够地大。因此，虽然可以分离排放液体和气泡生成液体，能量效率和排放力仍然可能是较低的。
本发明就是在考虑到传统技术所未考虑到的观点的依据上设计出来的。本发明的主要目的，是增强这样的方法中的基本排放特性—在这种方法中液体借助传统的液体流动通路中的气泡生成(特别是各种薄膜沸腾下产生的气泡)而使液体得到排放，且这些特性被提高到了传统技术从未达到的高标准。
本发明人已经仔细地研究了液滴排放的基本原理，并考虑到了提供一种新的利用气泡的液滴排放方法和头—它们是不能利用传统技术获得的。在此，在进行这种研究时，本发明人进行了：第一种技术分析，它从各个液体流动通路中的可移动部件的操作开始，从而分析流动通路中的可移动部件的机械原理；第二种技术分析，它从借助气泡产生的液滴排放的原理开始；以及，第三种技术分析，它从用于气泡形成的热发生器件的气泡形成区开始。
已经知道，考虑到由气泡本身给予排放量的能量，在这方面中所考虑的各种因素中，有助于显著增强排放特性的最有意义的因素，是在气泡的下游侧的生长分量。在此，换言之，已经发现，排放效率和排放速度的增强是由于在气泡的下游侧上的生长分量的有效传递从而使得其沿着液体排放的方向而得到引导而引起的。借助这种发现，本发明人在此获得了一种与传统技术相比非常高的技术标准，其中在气泡的下游侧的生长分量可以被有效地传送到可移动部件的自由端侧。
另外，已经发现，较好地是结构元件应该相对于用于形成气泡的热发生区-诸如各个电热传感器件中沿着液体的流动方向通过该区的中心的线的下游侧的一个区，或相对于可移动部件、流动通路等等而得到考虑，这些与其上生成气泡的表面的区中心等的下游侧的气泡的生成有关。
另外，对于这种优化设置的结构，气泡生成区和可移动部件被沿着流动通路彼此相对地设置，从而使得能够减小和消除较小的滴(伴随物)—这些较小的滴，当它们和其余的墨由于在排放口附近的墨的表面张力的拉力而在流动通路中被分离时，以相对于飞行的大部分墨滴的一个略微的延迟而飞行。
同时还发现，可以通过考虑可移动部件和供应通路的结构设置，而显著地增强再填充速度。
借助通过如上所述的研究所获得的知识和总体考虑，本发明人已经发现了优异的液体排放的原理并最终设计出了在此提出的本发明。
本发明的主要目的如下：
本发明的第一个目的，是提供一种液体排放方法、一种液体喷射头、以及一种液体排放设备，它们能够增大从排放口排放的液体的量，并同时提高再填充速度。
本发明的另一个目的，是提供一种液体排放方法、一种液体喷射头、以及一种液体排放设备，它们能够提高设置在各个流动通路中的可移动部件的耐久性。
本发明的再一个目的，是提供一种液体排放方法、一种液体喷射头、以及一种液体排放设备，它们能够稳定来自排放口的液滴的排放状态。
本发明的再一个目的，是提供一种液体排放方法、一种液体喷射头、以及一种液体排放设备，它们能够控制可移动部件的位移量。
同时，本发明人已经解决了当将要变成气泡生成区的形成间隙的空间变小时所产生的问题。换言之，当气泡应该在气泡生成区中产生时，这种气泡是在排放口沿着排放液体的流动方向的上游侧产生的。然而，由于气泡生成区的宽度和长度与热发生单元的相同，可移动部件只能沿着相对于排放液体的方向纵向方向而借助各个气泡的产生发生位移。因此，不能获得有效排放操作所需的足够排放速度。在此，本发明得到了适当设计，以通过特别注意这样一个事实—即这种缺点是由于只在封闭的小空间中重复使用相同的气泡生成液体而造成的，而实现有效的排放操作。
因此，本发明还有一个目的，即提供一种液体排放方法和一种液体排放设备—它具有适当的结构以大体上分离排放液体和气泡生成液体且更好地是利用可移动膜而完全地分离它们，从而不仅能够防止压力从上游侧逃脱，而且能够沿着排放口的方向引导压力，从而当压力通过可移动膜由于泡沫形成所施加的压力而发生的变形而沿着液体排放方向得到引导时，排放效率不会损失。以此方式，液体排放量得到了增大，且再填充速度得到提高。
本发明的再一个目的，是提供一种液体排放方法、一种液体喷射头、以及一种液体排放设备，它们能够试图使来自各个排放口的液滴的排放状态得到稳定。
另外，本发明的进一步的目的，是提供一种液体排放方法和一种液体排放设备，它们能够通过采用上述的结构而使累积在各个热发生器件上的淀积物的量得到减小，并能够在不对所排放的液体造成热影响的情况下以良好的效率进行液体排放。
本发明的再一个目的，是提供一种液体排放方法和一种液体排放设备，它们在排放液体上有更自由的选择，而不论其粘性和材料组份如何。
另外，本发明的另一个目的，是提供一种液体排放方法，用于利用当在用于在液体中产生气泡的气泡生成区中产生气泡时施加的压力来排放液体。在此，两个气泡生成区被设置成至少部分地彼此相对的。此时，利用在两个气泡生成区中施加的压力来排放液体。
另外，本发明的另一个目的，是提供一种液体排放方法，用于通过使设置在其在排放口侧的自由端的一个可移动部件相对于其可移动支点发生位移，利用一种压力—该压力是当在用于在液体中产生气泡的气泡生成区中产生气泡时施加的—来排放液体。在此，该气泡生成区和该可移动部件被设置成两组，以至少部分地彼此相对，且允许两个可移动部件彼此接近以排放液体。
另外，本发明的另一个目的，是提供一种液体排放头，它包括至少一个用于排放液体的排放口和一个排放液体流动通路，该排放液体流动通路带有用于产生气泡的气泡生成区并与该排放口相连通。在此，两个气泡生成区被设置成至少部分地彼此相对的。
另外，本发明的另一个目的，是提供一种液体排放头，它包括：用于排放液体的排放口；排放液体流动通路，其每一个都带有用于产生气泡的气泡生成区并与排放口相连通；一个基底，它带有热发生器件—其每一个都被设置在气泡生成区中以产生用于产生气泡的热量；可移动部件，其每一个都带有在排放口侧上的自由端，并被设置在每一个排放液体流动通路中以对着热发生器件。当可移动部件借助由于气泡的产生而施加的压力而发生位移时，液体被从排放口排放出来。在此，热发生器件和可移动部件被设置成两组以至少部分地彼此相对。
本发明的另一个目的，是提供一种液体排放头，它包括：用于排放液体的排放口；排放液体流动通路，其每一个都带有用于产生气泡的气泡生成区并与排放口相连通；一个基底，它带有热发生器件，每一个热发生器件都被设置在用于产生用以产生气泡的热量的气泡生成区中；可移动部件，其每一个都带有被设置在排放口侧上的自由端，并被设置在各个排放液体流动通路中以与热发生器件相对。在此，当可移动部件由于气泡的产生所施加的压力而发生位移时液体被从排放口排放，且热发生器件和可移动部件被设置成两组，以允许可移动部件本身至少部分地彼此相对。
另外，本发明的另一个目的，是提供一种液体排放方法，用于通过使一个可移动分离膜发生位移而排放液体，其中该可移动分离膜在排放口侧相对于排放液体流动通路中的液体流动的上游侧始终大体上把与用于排放液体的排放口相连通的一个排放液体流动通路与一个气泡生成液体流动通路—该气泡生成液体流动通路带有用于产生液体中的气泡的气泡生成区—彼此分离。在此，气泡生成区、气泡生成液体流动通路、以及可移动分离膜被设置成两组，以允许可移动分离膜的可移动区至少部分地彼此相对使排放液体流动通路被夹在它们之间，且两个可移动分离膜发生位移以彼此接近。
另外，本发明的另一目的是提供用于一种液体排放设备的一种液体排放头，该液体排放头包括与排放口相连通以排放液体的排放液体流动通路；气泡生成液体流动通路，其每一个都带有用于在液体中产生气泡的气泡生成区；热发生器件，其每一个都被设置在气泡生成区中以产生用于产生气泡的热量；以及，可移动分离膜，用于始终大体上把排放液体流动通路与气泡生成液体流动通路分离开。在此，通过借助由于气泡的产生而施加的压力而使可移动分离膜发生位移，使液体从排放口排放出来，且液体排放头带有热发生器件，气泡生成液体流动通路以及可移动分离膜被设置成两组以使可移动分离膜的至少部分可移动范围彼此相对且排放液体流动通路处于它们之间。
根据如上构成的本发明，设置在气泡生成区中的用于产生热量以产生气泡的一组热发生器件以及具有处于排放口侧的自由端的可移动部件，被设置在排放液体流动通路中，以对着热发生器件，且它们的两个组被至少部分地彼此相对地设置，从而使两个可移动部件伴随着气泡的产生而发生位移彼此接近。假定如此设置在排放液体流动通路中的用于从各个排放口排放液体的结构是优化的结构，但应该理解的是这种结构的变形(将在后面得到描述)也属于本发明的范围。
优化结构的这个例子使得可以借助两个可移动部件的位移而从各个排放口排放排放液体流动通路中的液体。因而，与其中位移只由一个可移动部件来进行的情况相比可以进一步地增大液体排放的量，并增强可移动部件的耐久性。
另外，当各个气泡膨胀到最大时，在夹在两个可移动部件之间的部分产生出浮力。这种浮力包含与在排放液体流动通路中流动的液体垂直的分量。因此，可以在可移动部件返回到位移之前的原来位置时增强再填充速度。
另外，如果两个可移动部件被设置成当气泡膨胀到最大时至少部分地彼此接触，则可以实现从各个排放口排放的液体量的稳定。
另外，通过调节两个热发生器件之间的面积比，可以控制从各个排放口排放的液体量。
另外，如果结构被适当设置以使两个可移动部件以彼此不同的时序进行位移，则可以抑制弯月形液面的退化，并促进液体的再填充。
另外，如果结构被适当设置以使两个可移动部件之一能够在各个气泡膨胀时调节另一可移动部件的位移，则可以使排放稳定。
另外，该结构被适当地设置，从而提供：设置在气泡生成区中的热发生器件，以产生用于产生气泡的热量；气泡生成液体流动通路，它带有气泡生成区；以及，可移动分离膜，它始终把排放液体流动通路和气泡生成液体流动通路分开，并形成彼此相对的两组—其间夹有排放液体流动通路。在此，如果两个可移动分离膜发生位移而彼此接近，则可以从各个排放口排放排放液体流动通路中的液体，并与其中位移是利用一个可移动分离膜实现的情况相比进一步地增大排放的液体量。
另外，当各个气泡膨胀到最大时在夹在两个可移动分离膜之间的部分上产生出浮力。这种浮力包含与排放液体流动通路中的液体流动相垂直的分量。因此，可以在可移动部件返回到位移之前的原来位置时增强再填充速度。
该结构被适当地设置，从而当可移动分离膜随着各个气泡的产生和生长而向着排放液体流动通路位移时，在下游侧的可移动分离膜部分向着排放液体流动通路的位移比在上游侧上的部分大。因此，可以借助排放液体流动通路中的各个气泡的产生，而有效地从各个排放口排放排放液体流动通路中的液体。
在其中用于调节方向的装置—该装置分别带有在上游侧上的气泡生成区的端部以外的下游侧上的自由端和在可移动分离膜的排放液体流动通路侧上的上述自由端以外的上游侧上的支点，且该装置与可移动分离膜相邻地设置，则可以在气泡的泡沫消失时抑制可移动分离膜向着气泡生成液体通路的位移，并增强再填充特性和减小交扰。
当为每一个可移动分离膜设置了一个下垂部分—该部分在无泡沫时伸出到气泡生成液体流动通路侧并在形成泡沫时伸出到排放液体流动通路侧—时可以稳定地把气泡生成区中的各个气泡的产生所施加的压力引导到排放液体流动通路的排放口侧。因此，在排放液体流动通路中的液体可借助所产生的气泡而有效和稳定地从各个排放口排放出来。
图1A、1B、1C和1D是横截面图，它显示了根据本发明的一种液体排放头的一个结构的例子。
图2是部分分解的立体图，显示了图1A、1B、1C和1D所表示的液体排放头。
图3是横截面图，示意显示了在传统液体喷射头中压力从产生的气泡的传播。
图4是横截面图，示意显示了在根据本发明的液体排放头中压力从产生的气泡的传播。
图5是横截面图，示意显示了在根据本发明的液体排放头中液体的流动。
图6A、6B、6C、6D、6E和6F是横截面图，示意显示了根据本发明的第一实施例的液体排放头。
图7是横截面图，示意显示了根据本发明的第二实施例的液体排放头。
图8是横截面图，示意显示了根据本发明的第三实施例的液体排放头。
图9A和9B示意显示了图8表示的液体排放头的操作：图9A显示了加在图6显示的液体排放头的热发生器件上的加热信号；且图9B显示了加在图8显示的液体排放头的热发生器件上的加热信号。
图10A、10B、10C和10D是示意显示，示意显示了当图9B显示的加热信号被加到图8显示的液体排放头上时的操作。
图11是横截面图，示意显示了根据本发明的第四实施例的液体排放头。
图12A、12B、12C和12D是横截面图，示意显示了图11表示的液体排放头的操作。
图13示意显示了加到图12A、12B、12C和12D显示的液体排放头上的加热信号。
图14显示了用于制造根据本发明的液体排放头的方法的一个例子。
图15A和15B显示了根据本发明的液体排放头的结构的一个例子：图15A显示了从排放口侧观看到的情况；且图15B是横截面图，显示了沿着液体流动通路的方向观测到的情况。
图16A、16B、16C、16D、16E、16F、16G、16H和16I是横截面图，显示了根据本发明的第五实施例的液体排放方法，这些图是沿着液体流动通路的方向的。
图17A、17B、17C、17D、17E、17F、17G、17H和17I是横截面图，显示了根据本发明的第六实施例的液体排放方法，这些图是沿着液体流动通路的方向看的。
图18A、18B、18C、18D和18E是横截面图，显示了根据本发明的第七实施例的液体排放方法，这些图是沿着液体流动通路的方向看的。
图19A、19B和19C是横截面图，显示了根据本发明的第八实施例的液体排放方法，且这些图是沿着液体流动通路的方向看的。
图20A、20B、20C、20D、20E和20F是横截面图，显示了根据本发明的第九实施例的液体排放方法，且这些图是沿着液体流动通路的方向看的。
图21A、21B、21C和21D是横截面图，显示了根据本发明的第十实施例的液体排放方法，且这些图是沿着液体流动通路的方向看的。
图22A和22B显示了根据图21A、21B、21C和21D的液体排放方法的可移动分离膜的位移时序。
图23A、23B、23C、23D和23E是横截面图，显示了可应用于本发明的液体排放方法的第一个例子。
图24A、24B、24C、24D和24E是横截面图，显示了可应用于本发明的液体排放方法的第二个例子。
图25A、25B和25C是横截面图，显示了根据可应用于本发明的液体排放方法的可移动分离膜的位移过程，这些图是沿着流动通路的方向看的。
图26A和26B显示了根据本发明的液体排放头的一个结构例子：图26A显示了从排放口侧看的视图；图26B是横截面图，显示了沿着液体流动通路方向看的视图。
图27显示了根据本发明的液体排放设备的结构。
图28是框图，显示了应用于根据本发明的液体排放方法和液体排放头的墨排放记录的设备的整个结构。
在具体描述根据本发明的实施例之前，首先描述根据本发明的、使得能够通过控制泡沫形成所施加的压力的传播方向以及气泡的生长方向并当液体得到排放时使排放力和排放效率得到提高的最基本的结构。
图1A至1D是横截面图，显示了本发明的液体排放头的一个结构例子。图2是部分分解的立体图，显示了图1表示的液体排放头。
如图1A至1D所示，热发生器件2(对于本实施例为40μm×105μm的热生成电阻)被设置在元件基底1上，作为用于在将要从本实施例的液体排放头排放的液体上激活热能的器件。随后，液体流动通路10被设置在与热发生器件2相应的元件基底上。液体流动通路10与排放口18相连通。同时，它与公共液体腔13相连通，而液体从公共液体腔13被提供到多个液体流动通路10，而每一个液体流动通路10都从公共液体腔13接收其量与将要从各个排放口排放的量相应的液体。
在其中设置有各个液体流动通路的元件基底之上，板型可移动部件31以悬臂的方式设置，并带有一个平坦部分，并且是用诸如金属的弹性材料制成的，并对着热发生器件2。可移动部件的一端被固定在一个基座(一个支撑部件)34等等上，而该基座34通过在感光树脂等之上形成图案而形成在液体流动通路10或元件基底的壁上。以此方式，可移动部件得到支撑，并带有一个支点(支撑部分)33。
可移动部件31带有支点(支撑部分；固定端)33，而支点33位于在液体排放操作中从公共液体腔13通过可移动部件31向排放口18流动的主流的上游侧。该部件被设置在以距热发生器件2约15μm的间隙而与热发生器件2相对的位置，以掩盖热发生器件2，从而使其自由端(自由端部分)32被置于相对于支点33的下游侧。热发生器件与可移动部件之间的间隙变成了气泡生成区。在此方面，热发生器件和可移动部件的种类、配置和设置不一定限于上述。只要其配置和设置使得能够控制气泡的生长和压力的传播，就可以了。在此，上述的液体流动通路10被分成了两个区，而可移动部件31成为了其边界：即直接与排放口18连通的部分被限定为第一液体流动通路14，且带有气泡生成区11和液体供应通路12的部分被限定为第二液体流动通路16。借助这种分割，将对液体流动进行描述。
当热发生器件2被加热时，位于可移动部件31与热发生器件2之间的气泡生成区11上的液体受到热激活。因此，通过发生在液体中的、如在美国专利第4,723,129的说明书中描述的薄膜沸腾现象而产生出气泡。基于气泡的产生而施加和产生的压力和气泡，以较好的方式作用在了可移动部件上。因此，可移动部件31如图1B、1C或图2中所示地以支点33为中心发生位移，从而使它在排放口侧上充分地打开。借助可移动部件31的位移并根据其打开状态，由气泡的产生所施加的压力传播到了排放口侧，且气泡本身的生长至被引导向排放口侧。
在此，将描述排放的一个基本原理，该原理适用于本发明。
对于本发明，最重要的原理之一，是可移动部件的自由端—它与气泡生成区相对—较好地是在借助气泡所施加的压力或气泡本身从静止状态下的第一位置向着位移之后的第二位置发生位移。随后，通过如此位移的可移动部件31，气泡的产生所施加的压力和气泡本身被导向其中设置有各个排放口18的下游侧。
现在，通过比较示意显示了不采用任何可移动部件的液体流动通路的传统结构的图3和示意显示了本发明的液体流动通路的结构的图4，来详细描述排放的这种原理。
图3示意显示了在传统液体喷射头中压力从气泡的传播。图4示意显示了在本发明的液体排放头中压力从气泡的传播。在此，压力向着排放口传播的方向用标号VA表示，且压力向着上游侧传播的方向用VB表示。
如图3所示，传统的头不带有任何调节所产生的气泡40所施加的压力的传播方向的结构。因此，气泡40施加的压力的传播方向变成了气泡的表面的法线，如标号V1至V8所示，且压力传播是沿着多个方向的。在这些方向中，由标号V1至V4表示的方向带有沿着向着VA的压力传播方向的分量—这些分量对液体排放的影响最大，即从气泡几乎一半的位置离排放口较近的沿着压力传播方向的分量。这些是对排放效率、排放力、排放速度等等直接有贡献的重要部分。进一步地，用标号V1表示的方向是有效的，因为它最接近VA的方向。相反地，用标号V4表示的方向所包含的向着VA的方向分量较小。
与这种结构设置相比，图4显示的本发明结构得到适当设置，以提供一种可移动部件31—它把图3所示的气泡的各种压力传播方向V1至V4引向下游侧(排放口侧)并将它们转变到由标号VA表示的压力传播方向。以此方式，气泡40本身的生长也被导向排放口。此时，气泡40施加的压力变得直接有助于有效的排放。另外，气泡本身的生长方向被引向下游侧，就象沿着方向V1至V4传播的压力一样。因此，气泡在下游侧生长得比在上游侧大。因此，气泡的生长方向本身通过采用可移动部件而得到了控制，且气泡的压力传播方向也得到控制，从而使得可以实现排放效率、排放力、排放速度等等的显著提高。
现在，回到图1A至1D，对上述液体排放头的排放操作进行详细描述。
图1A显示了把诸如电能的能量加到热发生器件2上之前的状态。在此重要的是可移动部件31处于这样的地方—即在那里气泡至少对着通过施加热发生器件所产生的热量而产生的气泡的下游侧的部分。换言之，可移动部件31被设置在液体流动通路结构上并被置于至少覆盖了热发生器件的区域中心3的下游位置(与液体流动通路的纵向正交的直线的下游，该直线来自热发生器件的区域中心3)。
图1B显示了这样一种状态，其中电能等被加到热发生器件2上以对其进行激活，且借助如此产生的热量，填充在气泡生成区11中的一部分液体被加热，从而跟随着薄膜沸腾而产生出气泡。
在此，可移动部件31由于气泡40的产生而施加的压力而从第一位置位向第二位置位移，从而使气泡40的压力传播方向沿着向着排放口的方向。如上所述，在此重要的是可移动部件31的自由端32被设置在下游侧(排放口侧)，而支点33位于上游侧(公共液体腔侧)，从而使可移动部件的至少一部分可对着热发生器件的下游部分，即气泡的下游部分。
图1C显示了气泡40进一步生长的状态。在此，根据随着气泡40的产生而施加的压力，可移动部件31被进一步地位移。所产生的气泡在下游生长得比在上游大。同时，其生长变得大于可移动部件的第一位置(用虚线表示的位置)。以此方式，可移动部件31随着气泡40的生长而逐渐地发生位移。借助这种逐渐位移，气泡的生长方向沿着便于压力传播和气泡40沉淀移动的方向而得到均匀地导向，即向着可移动部件的自由端侧的方向，因而这种逐渐位移有助于提高排放效率。当气泡和气泡压力沿着向着排放口的方向得到引导时，可移动部件对这种传播完全没有妨害。能够根据所要传播的压力的大小而有效地控制压力传播方向和气泡的生长方向。
图1D显示了气泡40在上述的薄膜沸腾之后由于其内部压强的减小而收缩和消失的情况。
已经位移到第二位置的可移动部件31，由于气泡的收缩所产生的负压以及可移动部件本身的弹簧性质所施加的回复力，而返回到其如图1A所示的起始位置(第一位置)。另外，当变形时，液体从上游侧B即如标号VD1和VD2所表示的公共液体腔侧以及如标号VC表示的排放口侧流入，以补偿气泡收缩的体积，并补偿已经排放的液体的体积。
至此，对气泡产生之后的可移动部件的操作和液体的排放操作进行了描述。以下，描述可应用于本发明的液体排放头的液体再填充。
在图1C所示的状态之后，气泡40进入通过其最大体积状态的消失过程。随后，液体从在排放口18侧的第一液体流动通路14以及公共液体腔13侧的第二液体流动通路16流入气泡生成区，流入的体积补偿了消失的体积。对于传统的没有设置可移动部件31的液体流动通路结构，从排放口侧流入气泡消失位置的液体的体积和从公共液体腔侧流入其中的液体的体积是由距排放口比气泡生成区近的部分与距公共液体腔较近的部分之间的流动阻力的强度确定的(即是由流动通路阻力和液体惯性确定的)。
因此，如果在较接近排放口一侧的流动阻力较小，则大量的液体从排放口侧流入气泡消失位置，从而使弯月形液面的退化量增大。具体地，越是努力通过使距排放口较近一侧的流动阻力减小来增大排放效率，在气泡消失时弯月形液面M的退化就越大。其结果，再填充的时间延长，从而妨害了更高速度打印的实现。
相反地，由于为其结构提供了可移动部件31，在气泡的体积W的上侧被定义为W1且气泡生成区11侧被定义为W2且可移动部件31的第一位置被作为边界的情况下，弯月形液面的退化停止于可移动部件当气泡消失时返回到了原来位置的地方。在此之后，W2的其余的体积部分主要由从第二液体流动通路16提供的液体补偿，这些液体的流动如标号VD2所示。以此方式，虽然与气泡的体积W的大约一半相应的量已经变成了根据现有技术的弯月形液面的退化量，本发明可以把弯月形液面的退化量抑制到已经比传统技术所要求的退化量小得多的体积W1的大约一半。
进一步地，可以利用气泡消失时施加的压力，沿着热发生器件的表面侧的可移动部件31主要从第二液体流动通路的上游侧(VD2)强制进行体积部分W2的液体供应。其结果，可以实现更高速度的再填充。
在此，当再填充是利用传统头的变形时所施加的压力来进行时，弯月形液面的振动增大，导致图象质量下降。然而，借助高速再填充，可以使弯月形液面的振动变得非常小，因为在排放口侧上的第一液体流动通路14的区域和排放口侧的气泡生成区11中液体流动受到了抑制。
因此，借助可应用于本发明的结构，可以实现经过液体供应通路12的第二液体流动通路16向气泡生成区的强制再填充，且可以通过抑制上述的弯月形液面退化和振动而实现高速再填充。其结果，能够可靠地进行稳定的排放和高速的重复排放。另外，当将其用于记录时，可以实现图象质量的提高和高速记录。
进一步地，可应用于本发明的结构提供了如下所述的有效功能。换言之，可以抑制由于气泡的产生而向上游侧的压力传播(回波)。在热发生器件2上产生的气泡之内，它施加在公共液体腔侧(上游侧)上的大部分的压力变成了把液体向回推向上游侧的一个力(回波)。该回波不仅造成了施加在上游侧的压力，而且它们可能引起液体的移动，而这种移动不可避免地随着这种液体流动的移动而施加惯性力。回波的存在还可能对向液体流动通路中再填充液体产生不利影响，从而妨害所尝试的高速驱动。在此，借助可应用于本发明的结构，这种对上游侧的不利影响首先借助可移动部件31而受到了抑制。其次，可以进一步地提高液体再填充供应的性能。
现在，描述更反映可应用于本发明的结构的特征的结构和效果。
这种结构的第二液体流动通路16带有一个液体供应通路12，而液体供应通路12具有内壁(其中热发生器件的表面下落得并不多)—该内壁基本上与以平坦的方式处于其上游的热发生器件2相连。在这种情况下，至气泡生成区11和热发生器件的表面的液体供应，是沿着更接近气泡生成区11的一侧上的可移动部件31的表面进行的，如标号VD2所示。其结果，液体在热发生器件2的表面上的滞留受到抑制，从而使得比较容易除去残余在液体中的气体的淀积，以及还未消失的所谓残余气泡。另外，在液体上的热量累积不会变得太高。在此方面，可以更稳定地进行高速重复的气泡产生。在此，已经描述了具有内壁的液体供应通路12，而该内壁基本上是平坦的，但这种结构不一定限于这种配置。只要液体供应通路是与热发生器件的表面平滑相连的平坦内壁，且具有适当的配置从而使液体不会在各个热发生器件上滞留，且使得在供应液体时不会出现大的流动干扰，就可以了。
另外，气泡生成区的液体供应是从VD1经过可移动部件的侧部(缝35)而进行的。然而，为了在形成泡沫时更有效地把压力引向排放口，采用了如图1A至1D所示的大尺寸的可移动部件，从而整个地覆盖了气泡生成区(以覆盖热发生器件的表面)。随后，如果模式是这样的，即使得液体的流动阻力在气泡生成区11和更接近第一液体流动通路14的排放口的区域中变大，则从上述VD1向着气泡生成区11的液体流动受到了妨害。当然，其头结构具有用于向气泡生成区提供液体的流VD2。因此，液体供应性能变得非常高，且即使在结构被这样设置，即使得可移动部件31覆盖了气泡生成区11以提高排放效率时，也不会降低液体供应性能。
现在，可移动部件31的自由端32和支点33被这样地设置，使得该自由端与支点相比处于下游侧，如图5所示。
图5示意显示了根据本发明的液体喷射头中的液体流动。
本实施例的结构如图5所示，该结构使得可以实现在如上所述的气泡产生时把压力传播方向和气泡的生长方向导向向着排放口侧的方向的功能和效果。进一步地，如图5所示的位置关系不仅提供了有关液体排放的功能和效果，而且使得可以在供应液体时使流动阻力小于在液体流动通路10中流动的液体的阻力。因此，可以有效地实现高度再填充。这是由于自由端和支点33得到适当设置，从而不会在由于排放操作而造成的退化弯月形液面M由于毛细现象吸引而回复到排放口18时或当在气泡消失的情况下供应液体时对在液体流动通路10(包括第一液体流动通路14和第二液体流动通路16)中流动的流量S1、S2和S3造成任何阻力。
为了补充对这种设置的描述，可移动部件31的自由端32得到扩展设置，以对着如上结合图1A至1D所述的热发生器件2，从而使该端位于区域中心3的下游侧(与液体流动通路的纵向相正交的直线，该直线通过热发生器件的区域中心(中心))—该区域中心3把热发生器件2分成了上游区和下游区。以此方式，在热发生器件—它对液体排放有大的贡献—的区域中心3的下游侧产生的气泡或压力被可移动部件31所接收，以将这种压力或气泡引导向排放口侧，从而实现了排放效率和排放力的显著提高。
在此，通过对气泡的上游侧的初始化，还可获得各种效果。
进一步地，可移动部件31的自由端的即时机械位移—这种位移是借助可应用于本发明的结构而实现的—应该有效地有助于液体排放的进行。
现在结合附图，对根据本发明的实施例进行描述。
(第一实施例)
图6A至6F显示了根据本发明的第一实施例的液体排放头。
如图6A至6F所示，本实施例带有为一个带有孔的板18a设置的排放口18：分别设置在元件基底1a和1b上的热发生器件2a和2b，以使热能能够作用在液体上；排放液体流动通路15，其中有对着热发生器件2a和2b设置的气泡生成区11a和11b，用于产生液体的气泡，该通路与排放口18相连通；以及，设置在排放液体流动通路15中的可移动部件31a和31b，其每一个都具有在排放口18侧的自由端，且其每一个都与相应的热发生器件2a和2b相对地设置。可移动部件31a和31b分别通过各个基座33a和33b而被固定在元件基底1a和1b上。在此，标号18b表示了用于固定带孔板18a的粘合层。
现在，描述具有如上所述结构的液体排放头的操作。
在图6A所示的状态下，当热发生器件2a和2b被加热时，在气泡生成区11a和11b中分别产生出气泡40a和40b。借助所产生的气泡所施加的压力，可移动部件31a和31b分别沿着与热发生器件2a和2b相反的方向发生位移。换言之，可移动部件31a和31b沿着使得它们彼此接近的方向发生了位移，并随后彼此接触(见图6B)。在此，在夹在可移动部件31a和31b之间的部分上，在墨流中产生了滞留部分Y。
在此，当可移动部件31a和31b沿着使它们彼此接近的方向发生位移时，由于气泡的产生所产生的压力波沿着排放液体流动通路15而对称地作用在图6B中的上和下部分处的排放口18侧上。
另外，当气泡40a和40b产生时，可移动部件31a和31b彼此接触。因此，可以使应该从排放口18排放的液体的体积达到稳定。
在此之后，当气泡40a和40b分别消失时，可移动部件31a和31b回复到位移之前的原来位置。以此方式，滴45被从排放口18排放出(见图6C)。在此，由于排放液体流动通路15中的液体流动在图6C中的上和下部是对称的，当滴45被从排放口18排放时，伴随排放得到了减小。另外，在滞留部分Y上，产生了包含与液体流垂直的分量的浮力。其结果，可移动部件31a和31b的衰减振动得到了促进，从而使得可以增强再填充速度。在此方面，再填充速度的增强也可通过抑制由于可移动部件31a和31b而形成的回波而获得。
在此，热发生器件被设置在图6A至6F所示的排放液体流动通路15的上下两侧，从而可以从各个热发生器件上产生的热量中将调整量分散到元件基底1a和1b上(见图6F)。
(第二实施例)
图7显示了根据本发明的第二实施例的液体排放头，并显示了处于气泡产生时的该头的状态。
如图7所示，本实施例与图6A至6F所示的实施例的不同之处，只在于虽然可移动部件31a和31b沿着使它们彼此接近的方向发生了位移，这些部件在产生气泡40a和40b时没有彼此接触。
借助如此构造的液体排放头，气泡40a和40b之间的接触得到了促进，且同时使它们更容易向着排放口18侧生长。
(第三实施例)
图8显示了根据本发明的第三实施例的液体排放头。
如图8所示，本实施例与图6A至6F所示的实施例的不同之处，只在于热发生器件2a和2b的大小彼此不同。
以下，描述本实施例的操作。
图9A和9B显示了图8显示的液体排放头的操作。图9A显示了可以加到图6A至6F显示的液体排放头的热发生器件2a和2b的加热信号。图9B显示了可以加到图8中显示的液体排放头的热发生器件2a和2b的加热信号。
对于图6A至6F所示的液体排放头，具有同步时序的信号分别被加到热发生器件2a和2b上，如图9A所示。然而，对于图9A和9B所示的液体排放头，具有彼此不同的时序的信号被分别加到热发生器件2a和2b上，如图9B所示。
以下，描述当图9B显示的加热信号被加到图8显示的液体排放头的热发生器件2a和2b上时的操作。
图10A至10D显示了当图9B显示的加热信号被加到图8显示的液体排放头的热发生器件2a和2b上时的操作。
首先，当加热信号被加到热发生器件2b上时，气泡40b只在热发生器件2b上得到产生。随后，可移动部件31b沿着与热发生器件2b相反的方向发生了位移。因此，排放液体流动通路15中的液体从排放口18被推出(见图10A)。
在此之后，当加热信号不再被加到热发生器件2b上时，热发生器件2b上产生的气泡40b消失。可移动部件31b回复到了位移之前的原来位置。因此，滴45被从排放口18排放出来。
随后，当加热信号被加到热发生器件2a上时，只在热发生器件2a上产生出气泡40a。随后，可移动部件31a沿着与热发生器件2a相反的方向发生位移(见图10B)。借助气泡40a的产生，排放液体流动通路15中的液体得到强制再填充，从而实现了再填充。
在此之后，当加热信号不再被加到热发生器件2a上时，在热发生器件2a上产生的气泡40a消失。可移动部件31a回复到了位移之前的原来位置(图10C和图10D)。
借助上述的一系列操作，可以抑制弯月形液面的运动，并促进再填充。
另外，通过调节热发生器件2a和2b之间的面积比，可以控制排放液体流动通路15中的液体的排放量。
(第四实施例)
图11显示了根据本发明的第四实施例的液体排放头。
如图11所示，本实施例与图8和图10A至10D显示的实施例的不同之处，只在于热发生器件2a比热发生器件2b更加处于上游侧，且可移动部件31a的自由端比可移动部件31b的自由端更加处于上游侧。
以下描述本实施例的操作。
图12A至12D显示了图11显示的液体排放头的操作。另外，图13显示了图12A至12D显示的液体排放头的热发生器件2a和2b上所加的加热信号。
当热发生器件2a和2b在图12A所示的状态下得到加热时，气泡40a和40b分别在气泡生成区11a和11b中得到产生。随后，借助各个气泡的产生所施加的压力，可移动部件31a和31b每一个都沿着与各个热发生器件2a和2b相反的方向发生位移。换言之，可移动部件31a和31b沿着使它们彼此接近的方向发生位移，且随后彼此接触(图12B)。此时，在夹在可移动部件31a和31b之间的部分中出现了其中墨流动发生滞留的部分Y。
在此，当可移动部件31a和31b沿着使它们彼此接近的方向发生位移时，气泡的产生所产生的压力波对称地作用在图12B中排放口18侧的上和下部分处。然而，此时由于热发生器件2a比热发生器件2b更处于上游侧，且可移动部件31a的自由端被设置在比可移动部件31b的自由端更加位于上游侧的位置，可移动部件31b的位移由于可移动部件31的存在而受到限制。
在此之后，当气泡40a和40b消失时，可移动部件31a和31b分别回复到位移之前的原来位置。随后，在排放液体流动通路15中的液体从排放口18得到排放。然而，如果如图13所示地在可应用于热发生器件2a和2b的加热信号之间设定一个延迟时间，则可以调节液体的排放量(见图12C和12D)。
对于本实施例，已经对其中当产生气泡时可移动部件31a和31b彼此接触的结构进行了描述，但即使可移动部件31a和31b在产生气泡时不能彼此接触，可移动部件31a仍然可以限制可移动部件31b的位移。
以下描述上述液体排放头的制造方法。
图14显示了用于制造本发明的液体排放头的方法的一个例子。
如图14所示，该头是由以下部件的组合而构成的：带有排放液体供应开口102、喷嘴壁103、以及元件基底101a的一个部件；带有公共液体腔侧102、其上有电连接台122的一个元件基底101b、以及喷嘴壁103的一个部件；将要与电连接台122耦合的一个电连接器121；可移动部件131；以及一个带孔板123。在此方面，带孔板123粘合到喷嘴壁103的端面上并在接合剂(未显示)被加到其上之后与其相对准。
图15A和15B显示了本发明的液体排放头的结构的一个例子。图15A是其从排放口侧观看的视图。图15B是其沿着液体流动通路的方向观看的横截面图。
如图15A和15B所示，排放液体流动通路114和公共液体腔侧120被夹在两个元件基底101a和101b之间。在元件基底101a和101b附近，沿着为排放液体流动通路114设置的元件基底101a和101b分别设置了可移动部件131a和131b—它们每一个都具有在排放口侧的自由端。另外，元件基底101a和101b通过凸起部124而与电连接器121相连。以此方式，从外界接收到电信号。
假定可移动部件的至少一部分与另一个可移动部件相对，则采用“具有自由端的可移动部件”的液体排放设备和液体排放方法—它们被描述为其第一至第四实施例—就是体现本发明的较好的模式。然而，作为本发明的技术思想，由以下组合所形成的结构也被包括在体现本发明的模式中。
根据本发明，通过对上述实施例所基于的技术思想进行分析，可以进一步地发展这些结构例子一它们被用来提高排放速度和体积的均匀性，包括预期的排放效率。换言之，上述实施例之重要性，在于存在有气泡—它们借助每一个都分别具有自由端的可移动部件而沿着排放方向或向着排放口侧而得到生长和限制。从不同的角度看，示例性的组成部分可以被定义为多个这种生长的气泡，它们的至少一部分被彼此相对地设置(更好地，对称地对着它们中的所有成员)。
因此，作为形成如上所述地得到限制和生长的气泡的装置，可以采用分离膜本身(它可借助所产生的气泡而提供弹性变形或配置改变)，或结合地采用可移动部件—其每一个都具有可限制分离膜的变形的自由端，这将在后面得到描述。这些装置在比传统条件好的条件下显示了优异的性能，虽然排放性能比采用如上所述的多个可移动部件的结构例子有所降低。
(第五实施例)
图16A至16I是沿着流动通路的方向取的横截面图，其中显示了根据本发明的第五实施例的液体排放头。
如图16A至16I所示，从公共液体腔侧(未显示)供应的用于排放的液体被填充到与排放口51直接连通的排放液体流动通路53中。另外，用于气泡产生的液体被填充到第一和第二气泡生成液体流动通路54a和54b中，而这些通路分别带有气泡生成区57a和57b。当借助热发生器件52a和52b而提供热能时，使得气泡生成液体产生出气泡。在此方面，排放液体流动通路53被夹在气泡生成液体流动通路54a和54b之间，并被夹在排放液体流动通路53以及气泡生成液体流动通路54a和54b之间，且可移动分离膜55a和55b被彼此相对地设置，以把排放液体流动通路53和气泡生成液体流动通路54a和54b彼此分开。另外，热发生器件52a和52b被彼此相对地设置。在此，可移动分离膜55a和55b，以及带孔板59被彼此接近地固定。其结果，各个液体流动通路中的液体不会被混合。
在图16A中显示的初始状态下，排放液体流动通路53中的液体借助毛细管的吸引而被吸在排放口51附近。在此，根据本实施例，排放口51位于沿着液体流动的方向相对于热发生器件52a和52b至排放液体流动通路53的投射区域的下游侧。
在此状态下，当热能被提供给热发生器件52a和52b时，热发生器件52a和52b被突然加热。其与气泡生成区57a和57b中的气泡生成液体相接触的表面，把热量提供给气泡生成液体，从而产生气泡(见图16B)。在此气泡产生过程中所产生的气泡56a和56b是基于美国专利第4,723,129号说明书中公布的薄膜沸腾现象的气泡，且这些气泡的产生伴随着非常高的压强。如此产生的压强变成了使气泡生成液体沿着气泡生成液体流动通路54a和54b传播的压力波，从而作用在可移动分离膜55a和55b上。以此方式，可移动分离膜55a和55b与气泡生成区57a和57b分别相对的部分沿着与热发生器件52a和52b相分离的方向发生位移，即沿着使它们彼此接近的方向发生位移。因此，启动了排放液体流动通路53中的液体的排放。
在热发生器件52a和52b的整个表面上产生的气泡56a和56b，分别是突然生长的，并在提供了膜的状态之后发生膨胀(见图16C)。气泡56a和56b的膨胀—这种膨胀是由于其产生的初始状态下施加的非常高的压强而引起的—使得各个可移动分离膜55a和55b发生进一步的位移。因此，排放液体流动通路53中的液体从排放口51的排放得以进行。
在此之后，当气泡56a和56b被进一步生长时，可移动分离膜55a和55b的位移增大(图16D)。在此，在图16D显示的状态下，可移动分离膜55a和55b，以使得在上游侧55A处的位移和在下游侧55B处的位移相对于其中可移动分离膜55a和55b对着热发生器件52a和52b的区域的中心部分55C几乎相等的方式，被持续地拉伸。
随后，当气泡56a和56b进一步生长时，气泡56a和56b和在下游侧上持续位移的可移动分离膜55a和55b的部分5B，向着排放口51侧发生了比其在上游侧的部分55A更大的位移。在此，已经发生了最多位移的部分本身彼此接近和相对。以此方式，排放液体流动通路53中的液体直接向着排放口侧移动(见图16E)。
如上所述，有一种过程，其中可移动分离膜55a和55b在下游侧沿着排放方向发生位移，从而使液体直接向排放口侧移动。因此，排放效率得到进一步提高。在此方面，通过提供彼此相对的两个可移动分离膜，可移动分离膜55a和55b的每一个的作用能够相互配合，从而进一步提高排放效率。另外，通过彼此相对设置的可移动分离膜55a和55b的拉伸，排放液体流动通路53的流动通路的宽度变得更窄。在此状态下，排放液体流动通路53中的液体移向排放口51侧。其结果，上游侧的能量损失得到进一步减小，从而相应地增大了液体排放量。另外，可移动分离膜55a和55b的拉伸在上游侧较小。因此，液体向上游侧的移动变得较小，从而使得可以有效地致动液体(从上游侧)向着可移动分离膜55a和55b的位移区的再填充，特别是在喷嘴中。
在此之后，当气泡56a和56b开始消失时(图16F)，可移动分离膜55a和55b的位移量相应地变得较小。以此方式，液体从排放口51得到排放(图16G)。
进一步地，随着气泡56a和56b的消失，可移动分离膜55a和55b的位移量变得更小(图16H)，且当气泡56a和56b已经完全消失时可移动分离膜55a和55b回复到了位移之前的原来位置(图16I)。
在图16D中，在夹在可移动分离膜55a和55b之间的部分中出现了滞留部分Y—其中液体的流动在排放液体流动通路53中变得较慢。因此，即使在各个可移动分离膜55a和55b中包含有任何振动分量，其衰减也得到了促进，从而提高了排放的稳定性。
(第六实施例)
图17A至17I是横截面图，显示了根据本发明的第六实施例的液体排放头，且这些图是沿着其流动通路的方向的。
如图17A至17I所示，从公共液体腔侧(未显示)提供的用于排放的液体被填充到与排放口511直接连通的排放液体流动通路513中。另外，用于气泡产生的液体被填充到第一和第二气泡生成液体流动通路514a和514b中，而这些气泡生成液体流动通路514a和514b分别带有气泡生成区517a和517b。当借助热发生器件512a和512b而分别提供热能时，气泡生成液体产生出气泡。在此方面，排放液体流动通路513被夹在气泡生成液体流动通路514a和514b之间，并被夹在排放液体流动通路513与气泡生成液体流动通路514a和514b之间，且可移动分离膜515a和515b被彼此相对地设置，以把排放液体流动通路513和气泡生成液体流动通路514a和514b彼此分离。另外，热发生器件512a和512b被彼此相对地设置。在此，可移动分离膜515a和515b以及带孔板519被彼此接近地固定。其结果，各个液体流动通路中的液体不会被混合。
在图17A显示的初始状态下，排放液体流动通路513中的液体借助毛细管的吸引而被抽吸到到排放口511的附近。在此，根据本实施例，排放口511在液体流动方向相对于热发生器件512a和512b至排放液体流动通路513的投射区处于下游侧的位置。
在此状态下，当热能被提供给热发生器件512a和512b时，热发生器件512a和512b受到突然加热。其与气泡生成区517a和517b中的气泡生成液体相接触的表面把热量提供给气泡生成液体，以产生气泡(见图17B)。此时，由气泡产生而如此施加的压力变成使气泡生成液体在气泡生成液体流动通路514a和514b中传播的压力波，从而作用在可移动分离膜515a和515b上。以此方式，可移动分离膜515a和515b与气泡生成区517a和517b分别相对的部分，沿着与热发生器件512a和512b相分离的方向，发生位移，即沿着使它们彼此接近的方向发生位移。因此，启动了排放液体流动通路513中液体的排放。
在热发生器件512a和512b的整个表面上产生的气泡516a和516b分别是突然生长的，并以薄膜的形式出现(见图17C)。气泡516a和516b的膨胀—它是由于其产生的初始状态下施加的非常高的压强造成的—使得各个可移动分离膜515a和515b进一步地发生位移。因此，排放液体流动通路513中的液体从排放口511的排放得以进行。此时，如图17C所示，在下游侧515B处的可移动分离膜515a和515b的部分从初始级的位移在可移动区中比在上游侧515A处的部分的位移大。以此方式，排放液体流动通路513中的液体能够从初始级有效地移动到排放口511。
在此之后，当气泡516a和516b进一步生长时，气泡516a和516b的生长从图17C显示的状态得到了促进。随着气泡516a和516b的生长受到促进，可移动分离膜515a和515b的位移增大(图17D)。在此，具体地，在下游侧515B处的可移动区域部分向着排放口侧的位移大于上游侧515A处的部分和515C处的中心部分的位移。其结果，排放液体流动通路513中的液体向着排放口511侧的直接运动得到了加速。同时，由于上游侧515A处的部分的位移在这种操作的整个过程中都比较小，向上游侧的液体运动变得较小。以此方式，可以提高排放效率，且特别是能够提高排放速度。同时，可以有效地进行喷嘴中的液体的再填充，特别是至可移动分离膜515a和515b的位移区中的再填充。
随后，当气泡516a和516b进一步生长时，在下游侧515B处的气泡516a和516b的部分和在515C处的中心部分发生进一步的位移向排放口511扩展，从而实现了上述的效果，即提高了排放效率和排放速度(图17E)。具体地，在此情况下借助可移动分离膜515a和515b的配置，不仅那些用截面形状表示的，而且其位移和拉伸沿着液体流动通路的宽度方向都变得较大了。其结果，排放液体流动通路513中的液体向着排放口511侧的运动的作用区变得较大，且排放效率得到显著的提高。在此，由于可移动分离膜515a和515b的位移配置与人类的鼻子的相似，这种配置被称为“鼻式”。在此方面，应该理解的是这种鼻式也包括了“S式”—其中如图17E所示在初始状态下上游侧的点B位于在初始状态下下游侧的点A的下游侧，以及其中A和B点的位置相等地配置。另外，根据本实施例，可移动分离膜515a和515b受到拉伸，直到这些膜彼此接触。以此方式，比较容易获得上述的效果。
现在，在此之后，当气泡516a和516b开始消失时(图17F)，可移动分离膜515a和515b的位移量相应地减小。以此方式，液体被从排放口511排放出来(图17G)。
进一步地，随着气泡516a和516b的消失，可移动分离膜515a和515b的位移量进一步减小(图17H)，且当气泡516a和516b已经完全消失时，可移动分离膜515a和515b回复到了位移之前的原来位置(图17I)。
(第七实施例)
图18A至18E是横截面图，显示了根据本发明的第七实施例的液体排放头，这些图是沿着其流动通路的方向取的。
如图18A至18E所示，来自用于排放的公共液体腔侧(未显示)的液体被填充到与排放口521直接连通的排放液体流动通路523中。另外，用于产生气泡的液体被填充到第一和第二气泡生成液体流动通路524a和524b中，而气泡生成液体流动通路524a和524b分别带有气泡生成区527a和527b。当分别借助热发生器件522a和522b而提供热能时，气泡生成液体就产生出气泡。在此方面，排放液体流动通路523被夹在气泡生成液体流动通路524a和524b之间，以及排放液体流动通路523和气泡生成液体流动通路524a和524b之间，可移动分离膜525a和525b被彼此相对地设置以把排放液体流动通路523和气泡生成液体流动通路524a和524b彼此分离。另外，热发生器件522a和522b被彼此相对地设置。另外，可移动分离膜525a和525b带有下垂部分525c和525d—这些部分在这些部分分别与热发生器件522a和522b相对的下游侧处有较大的下垂。可移动分离膜525a和525b和带孔板529彼此接近地得到固定。
在图18A显示的初始状态下，排放液体流动通路523中的液体借助毛细管的吸引而被抽吸到排放口521的附近。在此，根据本实施例，排放口521位于沿着液体流动方向相对于热发生器件522a和522b至排放液体流动通路523的投射区的下游侧。另外，下垂部分525c和525d发生下垂而分别突出到气泡生成液体流动通路524a和524b中。
在此状态下，当热能被提供给热发生器件522a和522b时，热发生器件522a和522b被突然加热。其与气泡生成区527a和527b中的气泡生成液体相接触的表面把热量提供给气泡生成液体，以产生气泡。此时，气泡的产生所施加的压力变成了压力波而在气泡生成液体流动通路524a和524b中的气泡生成液体中传播，从而作用在可移动分离膜525a和525b上。以此方式，可移动分离膜525a和525b的下垂部分525c和525d沿着与热发生器件522a和522b分开的方向发生位移，即沿着使它们彼此接近的方向发生位移，并分别突出到排放液体流动通路523侧。因此，排放液体流动通路523中的液体的排放得到了启动(见图18B)。
随后，当气泡526a和526b进一步生长时，气泡526a和526b的生长从图18B显示的状态得到了促进。随着这种促进，可移动分离膜525a和525b的下垂部分525c和525d的位移增大(见图18C)。在此，由于两个可移动分离膜525a和525b是彼此相对地设置的，气泡526a和526b的产生所施加的压力的传播方向在排放口521侧处于稳定的状态。
在此之后，当气泡526a和526b开始消失时(图18C)，可移动分离膜525a和525b的下垂部分525c和525d的位移量相应地减小。以此方式，液体被从排放口521排放(图18D)。
进一步地，在气泡526a和526b消失时，且当气泡526a和526b已经完全消失时，可移动分离膜525a和525b，借助气泡526a和526b收缩所带来的负压，并借助可移动分离膜525a和525b本身的弹簧特性，回复到位移之前的原来位置(图18E)。
根据本实施例，可以通过应用用于膜拉伸的能量，而进一步地提高排放效率，因为提供了如上所述的下垂部分。
(第八实施例)
图19A至19C是横截面图，显示了根据本发明的第八实施例的液体排放头，这些图是沿着其流动通路的方向的。
如图19A至19C所示，从用于排放的公共液体腔侧(未显示)提供的液体被填充到直接与排放口531相连通的排放液体流动通路533中。另外，用于产生气泡的液体被填充到第一和第二气泡生成液体流动通路534a和534b中。而气泡生成液体流动通路534a和534b分别带有气泡生成区537a和537b。当分别借助热发生器件532a和532b而提供热能时，气泡生成液体产生出气泡。在此方面，排放液体流动通路533被夹在气泡生成液体流动通路534a和534b之间，以及排放液体流动通路533与气泡生成液体流动通路534a和534b之间，可移动分离膜535a和535b彼此相对地设置以把排放液体流动通路533与气泡生成液体流动通路534a和534b彼此分离。另外，热发生器件532a和532b彼此相对地设置。另外，在可移动分离膜535a和535b的排放液体流动通路533一侧，设置了在气泡生成区537a和537b上的自由端538c和538c，并在上游侧上进一步设置了支点538d和538d，同时沿着可移动分离膜535a和535b分别设置了作为限制这些部件的位移方向的可移动部件538a和538b。可移动分离膜535a和535b和带孔板539彼此接近地得到固定。
在图19A显示的初始状态下，排放液体流动通路533中的液体借助毛细管的吸引而被抽吸到排放口531的附近。在此，根据本实施例，排放口531位于沿着液体流动方向相对于热发生器件532a和532b至排放液体流动通路533的投射区的下游侧。
在此状态下，当热能被提供给热发生器件532a和532b时，热发生器件532a和532b被突然加热。其与气泡生成区537a和537b中的气泡生成液体相接触的表面把热量提供给气泡生成液体以形成泡沫。由于气泡的形成而施加的压力变成压力波而在气泡生成液体流动通路534a和534b中的气泡生成液体中传播，从而作用在可移动分离膜535a和535b上。以此方式，可移动分离膜535a和535b沿着离开热发生器件532a和532b的方向发生位移，即沿着使它们彼此接近的方向发生位移。因此，排放液体流动通路533中的液体从排放液体流动通路533的液体排放口531被排放出来。然而此时，可移动分离膜535a和535b的位移借助可移动部件538a和538b而得到限制(图19B)。在此，由于可移动部件538a和538b的自由端位于气泡生成区537a和537b上，虽然其支点被设置在更加上游侧的位置上，可移动分离膜535a和535b在下游侧的位移比上游侧大。
在此之后，当气泡536a和536b开始消失时，可移动分离膜535a和535b的位移量相应地减小。以此方式，液体从排放口531得到排放。随后，当气泡536a和536b已经完全消失时，可移动分离膜535a和535b回复到位移之前的原来位置(图19C)。
在此方面，对于本实施例，描述了一个例子—其中为两个可移动分离膜都设置了可移动部件。然而，可以只为一个可移动分离膜设置可移动部件。在此情况下，可以使两个可移动分离膜的位移的平衡更加适当，以进一步稳定排放方向。
而且，通过设置可移动部件，可以抑制向上游侧的液体运动，从而提高再填充特性并减小交扰。这些效果在两组可移动部件和可移动分离膜对彼此相对地设置时变得更为明显。
(第九实施例)
图20A至20F是横截面图，显示了根据本发明的第九实施例的液体排放头，这些图是沿着其流动通路的方向的。
如图20A至20F所示，从公共液体腔侧(未显示)提供的用于排放的液体被填充到直接与排放口541相连通的排放液体流动通路543中。另外，用于生成气泡的液体被填充到第一和第二气泡生成液体流动通路544a和544b中，而这些气泡生成液体流动通路分别带有气泡生成区547a和547b。当分别借助热发生器件542a和542b而提供热能时，气泡生成液体产生出气泡。在此方面，排放液体流动通路543被夹在气泡生成液体流动通路544a和544b之间，并被夹在排放液体流动通路543以及气泡生成液体流动通路544a和544b之间，可移动分离膜545a和545b被彼此相对地设置，以把排放液体流动通路543和气泡生成液体流动通路544a和544b彼此分离。另外，热发生器件542a和542b被彼此相对地设置。另外，热发生器件542a被设置在热发生器件542b的下游侧。另外，可移动分离膜545a和545b和带孔板549被彼此接近地固定。
在图20A显示的初始状态下，排放液体流动通路543中的液体，借助毛细管的吸引，而被抽吸到距排放口541较近处。在此，根据本实施例，排放口541位于沿着液体流动方向相对于热发生器件542a和542b至排放液体流动通路543的投射区的下游侧。
在此状态下，当热能被提供给热发生器件542a和542b时，热发生器件542a和542b被突然加热。其与气泡生成区547a和547b中的气泡生成液体相接触的表面向气泡生成液体提供热量，以产生气泡(图20B)。此时，气泡的生成所施加的压力变成压力波，而在气泡生成液体流动通路544a和544b内的气泡生成液体中传播，从而作用在可移动分离膜545a和545b上。以此方式，可移动分离膜545a和545b与气泡生成区547a和547b相接触的部分，沿着离开热发生器件542a和542b的方向发生位移。随后，排放液体流动通路543中的液体从排放口541的排放得到了启动。
在热发生器件542a和542b的整个表面上产生的气泡迅速地生长，从而使它们成为薄膜(图20C)。由于在初始阶段施加的非常高的压强而造成的气泡546a和546b的膨胀，使得可移动分离膜545a和545b发生进一步的位移。以此方式，排放液体流动通路543中的液体从排放口541的排放得到进行。
在此之后，当气泡546a和546b进一步生长时，可移动分离膜545a和545b进一步地位移，同时彼此作用。以此方式，排放液体流动通路543中的液体直接向着排放口541侧运动。
由于提供了这种过程—其中可移动分离膜545a和545b沿着排放方向在下游侧上发生位移以使液体直接向着排放口541侧运动，排放效率得到了提高。在此，由于两个可移动分离膜被彼此相对地设置，可移动分离膜545a和545b的作用能够彼此配合，从而进一步提高排放效率。
根据本实施例，热发生器件542a和542b被设置在偏移的位置。因此，可移动分离膜545a和545b沿着这种偏移的位置发生位移，从而使具有较大的流动阻力的区较长。其结果，液体向上游侧的运动变得相对较小，有效地有助于喷嘴中的再填充，特别是对于可移动分离膜545a和545b的位移区。
在此之后，当气泡546a和546b开始消失时，可移动分离膜545a和545b的位移量相应减小。以此方式，液体被从排放口541排放(图20E)。
随后，当气泡546a和546b已经完全消失时，可移动分离膜545a和545b回复到位移之前的原来位置(图20F)。
在此方面，对于本实施例，热发生器件542a被设置在热发生器件543b的下游侧。然而，本发明不一定限于这种位置关系。只要热发生器件542a和542b被设置在偏移的位置，就能够获得与上述效果相同的效果。
另外，通过使热发生器件542a和542b的气泡生成时序彼此移动，可以减小上游侧的能量损耗，并提高再填充特性等等。
以下描述其中热发生器件的气泡生成时序被彼此移动的实施例。
(第十实施例)
图21A至21D是横截面图，显示了根据本发明的第十实施例的液体排放头，这些图是沿着流动通路的方向的。另外，图22A和22B显示了根据图21A至21D表示的液体排放方法的可移动分离膜的位移时序：图22A显示了可移动分离膜555b的位移时序；而图22B显示了可移动分离膜555a的位移时序。
如图21A至21D所示，从公共液体腔侧(未显示)提供的用于排放的液体被填充到与排放口551直接连通的排放液体流动通路553中。另外，用于生成气泡的液体被填充到第一和第二气泡生成液体流动通路554a和554b中，而气泡生成液体流动通路554a和554b分别带有气泡生成区557a和557b。当借助热发生器件552a和552b而分别提供热能时，气泡生成液体产生气泡。在此方面，排放液体流动通路553被夹在气泡生成液体流动通路554a和554b之间，并被夹在排放液体流动通路553与气泡生成液体流动通路554a和554b之间，可移动分离膜555a和555b的至少部分位移区被彼此相对地设置，以把排放液体流动通路553与气泡生成液体流动通路554a和554b彼此分开。另外，热发生器件552a和552b被彼此相对地设置。另外，热发生器件552a被设置在热发生器件552b的下游侧。如图22A和22B所示，用于产生气泡的热能首先被提供给热发生器件552b，且随后，经过一个略微的延迟，热能被提供给热发生器件552a。另外，可移动分离膜555a和555b和带孔板559被彼此接近地固定。
在图21A显示的初始状态下，排放液体流动通路553中的液体借助毛细管的吸引而被抽吸到距排放口551较近处。在此，根据本实施例，排放口551位于沿着液体流动方向相对于热发生器件552a和552b至排放液体流动通路553的投射区的下游侧。
在此状态下，当热能被提供给热发生器件552a和552b时，热发生器件552a和552b被突然加热。其与气泡生成区557a和557b中的气泡生成液体相接触的表面把热量提供给气泡生成液体，以形成泡沫。此时，根据本实施例，适当地进行设置，以使用于产生气泡的热能首先被提供给热发生器件552b，且随后，经过一个略微的延迟，热能被提供给热发生器件552a。因此，首先在热发生器件552b上的气泡生成区557b中产生出气泡556b。因此，可移动分离膜555b向着排放液体流动通路553侧发生位移。在此之后，在热发生器件552a上的气泡生成区557a中产生气泡556a，以使可移动分离膜555a向着排放液体流动通路553侧发生位移(图21B)。以此方式，可以减小排放液体流动通路553中的液体向着上游侧的运动，以提高排放效率。
当可移动分离膜555a已经位移到排放液体流动通路553侧从而使其的拉伸达到最大时，可移动分离膜555b已经开始收缩。因此，从上游侧抽吸的液体比从排放口551侧抽吸的多，从而有助于再填充效率的提高(图21C)。
在此之后，当气泡556a和556b开始消失时，可移动分离膜555a和555b的位移量相应减小，以此方式，液体被从排放口551排放(图21D)。
在此方面，其中相对于排放液体流动通路中的液体流动方向，下游的可移动分离膜部分向排放口侧的位移大于上游侧的位移的模式，是体现本发明的最佳模式之一。然而，应该理解的是，本发明不仅限于上述的模式。
例如，其中下游和上游侧的可移动分离膜部分在图16E表示的过程之后的过程中有几乎相同的位移的模式，也属于本发明的范围。
本发明的一个更高的思想，是只要用于提高排放力的装置的至少一部分彼此相对，且一个是用于排放以把气泡的生长引导向排放口侧的装置，且另一个是用于形成气泡以进行排放的装置，就足够了。
考虑到这种更高的思想，应该理解的是，只要为一种结构或为气泡向着排放口侧的生长而设置与膜或气泡本身有关的一个相对区，就足够了。因而，可以列出以下的组合：
(1)一种进行排放的方法或设备，其中由带有上述自由端的第一可移动部件(以下称为结构A)形成的生长的气泡和由带有上述自由端的第二可移动部件(以下称为区B)形成的生长的气泡至少部分地彼此相对。
(2)用于进行排放的一种方法或设备，其中借助气泡而向着排放口侧生长的分离膜—它是借助分离膜向着排放口侧的位移的取向而形成的(以下称为结构C，其细节将在后面得到描述)和借助所产生的薄膜沸腾有助于气泡的排放的部分(以下称为结构D)至少部分地彼此相对。
(3)一种进行排放的方法或设备，其中通过借助具有上述自由端的可移动部件(以下称为结构E)而形成上述结构C而获得的生长出的分离膜至少和上述结构D部分地彼此相对。
(4)一种进行排放的方法或设备，其中“上述结构A和结构C”或“上述结构A和结构D”至少部分地彼此相对。
(可应用于本发明的分离膜的例子)
以下，描述用于如上所述的本发明的分离膜的例子。
图23A至23E、24A至24E和图25A至25C显示了可应用于本发明的液体排放方法的例子。排放口被设置在第一液体流动通路的端部。在排放口的上游侧(相对于第一液体流动通路中的排放液体流动方向)，设置了可根据所产生的气泡的生长而位移的可移动分离膜的位移区。另外，第二液体流动通路包含气泡生成液体或者它充有气泡生成液体(较好地是能够被再填充的或者更好地能够移动气泡生成液体)，它带有气泡生成区。
根据该例子，气泡生成区还位于相对于上述排放液体的流动方向而处于排放口侧的上游区的气泡生成区。另外，分离膜长于形成作为可移动区的气泡生成区的电热传感器件的长度。然而，对于上述流动方向，分离膜应该设置有在电热传感器件的上游侧的端部和第一液体流动通路的公共液体腔侧之间或者更好地在上述上游侧的端部上的固定部分(未显示)。因此，其中分离膜能够运动的基本范围可以从图23A至23E、图24A至24E和图25A至25C的显示中得到方便的理解。
图23A至23E、图24A至24E和图25A至25C中显示的可移动分离膜的各个状态代表了能够从可移动分离膜本身的弹性、其厚度、或附加在其上的其他结构获得的所有状态。
在此方面，作为具体实现作为本发明的特征的上述位移过程的结构，为了说明的目的而列出以下的实施例；然而，本发明包括了其中能够在本发明的技术思想的范围内实现上述位移过程的所有其他的结构。
在此，描述根据本发明的设备的一个有代表性的结构例子。术语“方向限制”在以下包括诸如可移动分离膜的结构本身的部件(例如，弹性模量的分布，以及提供拉伸变形或非变形等的部分的组合等等)或作用在可移动分离膜上的附加部件或上述的某些其他的可移动部件—这些部件体现了本发明—或由第一液体流动通路等形成的结构，以及由这些元件的组合形成的任何其他的部分。
(第一个例子)
图23A至23E是横截面图，显示了可应用于本发明的液体排放方法的第一个例子，这些图是沿着其流动通路方向的(其中本发明的位移过程从排放过程的中间进行的情况)。
如图23A至23E所示，根据本模式，为第一公共液体腔243提供的第一液体被填充到直接与排放口201连通的第一液体流动通路203中。另外，在提供有气泡生成区207的第二液体流动通路204中，用于产生气泡的液体得到了填充，且借助热发生器件202而提供热能时使得该液体产生出气泡。在此方面，在第一液体流动通路203与第二液体流动通路204之间，设置有一个可移动分离膜205，以把它们彼此分开。在此，可移动分离膜205和带孔板209彼此接近地得到固定。其结果，各个流动通路中的液体不会得到混合。
在此，可移动分离膜205，当它由于气泡生成区207中产生的气泡而发生位移时，通常没有任何方向性。在某些情况下，可移动分离膜甚至可向着其中具有较高的位移自由度的公共液体腔侧发生位移。
对于这个例子，应该注意的是可移动分离膜205的这种运动。为可移动分离膜205本身提供了用于限制该位移的装置，而这种装置可直接或间接作用在其上。通过提供这种装置，可以将可移动分离膜205由于产生气泡造成的位移引导向着排放口侧。
在图23A显示的初始状态下，第一液体流动通路203中的液体，借助毛细管的吸引，被抽吸到距排放口201较近处。在此，根据本例子，排放口201位于沿着液体流动方向相对于热发生器件202至第一液体流动通路203的投射区的下游侧。
在此状态下，当热能被提供给热发生器件202(对于本例子，是形状为40μm×105μm的热发生电阻)，热发生器件202被突然加热。其与气泡生成区207中的第二液体相接触的表面把热量提供给液体，以产生气泡(图23B)。通过热气泡产生而如此产生的气泡206是基于如在美国专利第4,723,129号的说明书中公布的薄膜沸腾而产生的气泡。它是根据热发生器件的整个表面上在伴随有非常高的压强的情况下产生的。此时，如此施加的压力变成了压力波，而在第二液体流动通路204内的第二液体中传播，从而作用在可移动分离膜205上。以此方式，可移动分离膜205发生位移，从而启动了第一液体流动通路203中的第二液体的排放。
在热发生器件202的整个表面上产生的气泡206迅速地生长，从而使其具有薄膜的形式(图23C)。由于初始阶段施加的非常高的压强导致的气泡206的膨胀，使得可移动分离膜205进一步地位移。以此方式，第一液体流动通路203中的第一液体从排放口201的排放得到进行。
在此之后，气泡206进一步地生长。随后，可移动分离膜205的位移增大(图23D)。在此，可移动分离膜205在图23D所示的状态下被持续地拉伸，从而使其在上游侧的205A处的部分上的位移和在下游侧205B处的部分上的位移相对于对着热发生器件202的可移动分离膜205的区域的205C处的中心部分基本上相等。
在此之后，当气泡206进一步生长时，气泡206以及位移的可移动分离膜205在205B处下游侧的部分沿着向着排放口侧的方向的位移大于其在上游侧205A处的部分的位移。以此方式，在第一液体流动通路203中的第一液体直接沿着向着排放口201的方向运动(图23E)。
在此，通过提供可移动分离膜205在下游侧沿着排放方向的位移过程—这种过程使得液体能够直接沿着向着排放口的方向运动，可以提高排放效率。进一步地，液体向着上游侧的运动变得相对较小，这有效地作用在再填充喷嘴的液体上(从上游侧供应的液体)，具体是作用在可移动分离膜205的位移区上。
另外，在其中可移动分离膜205本身沿着向着排放口的方向位移从而使其状态可以如图23D和23E所分别显示地发生改变的情况下，不仅可以提高排放效率和再填充效率，而且可以通过把在第一液体流动通路中的热发生器件202的投射区中的第一液体向着排放口的方向携带，而增大排放量。
(第二个例子)
图24A至24E是横截面图，显示了可应用于本发明的液体排放方法的第二个例子，这些图是沿着其流动通路的方向的(该例子是这样的，即本发明的位移过程是从该方法的过程的初始阶段设置的)。
该例子的构成方式与第一个例子的基本相同。如图24A至24E所示，为第一公共液体腔243所提供的第一液体被填充到直接与排放口211相连通的第一液体流动通路213中。另外，在带有气泡生成区217的第二液体流动通路214中，用于生成气泡的液体得到填充，当热能借助热发生器件212而得到提供时，该液体产生气泡。在此方面，在第一液体流动通路213与第二液体流动通路214之间，设置了一个可移动分离膜215，以把它们分开。在此，可移动分离膜215和带孔板219彼此接近地得到固定。其结果，各个流动通路中的液体不会被混合。
在图24A显示的初始状态下，第一液体流动通路213中的液体借助毛细管的吸引而被抽吸到距排放口211较近处。在此，根据本例子，排放口211位于沿着液体流动方向相对于热发生器件212至第一液体流动通路213的投射区的下游侧。
在此状态下，当热能被提供给热发生器件212时(对于本例，是形状为40μm×115μm的发热电阻)，热发生器件212突然被加热。其与气泡生成区217中的第二液体相接触的表面把热量提供给液体以产生出气泡(图24B)。借助热气泡产生而如此产生的气泡216是基于如美国专利第4,723,129号的说明书所公布的薄膜沸腾而产生的气泡。它是在伴随有非常高的压强的情况下在热发生器件的整个表面上产生的。此时，如此施加的压强变成了压力波，而在第二液体流动通路214中的第二液体中传播，从而作用在可移动分离膜215上。以此方式，可移动分离膜215发生位移，以启动第一液体流动通路213中的第二液体的排放。
在热发生器件212的整个表面上产生的气泡216迅速地生长，从而使其自身成为膜的形式(图24C)。由于在初始阶段施加的非常高的压强所造成的气泡216的膨胀，使得可移动分离膜215发生进一步的位移。以此方式，第一液体流动通路213中的第一液体从排放口211的排放得以进行。此时，如图24C所示，可移动分离膜215在下游侧215B处的部分从初始阶段在可移动区域中的位移大于其在上游侧215A处的部分的位移。以此方式，即使从初始阶段，第一液体流动通路213中的第一液体也被有效地移动到了排放口211侧。
在此之后，当气泡216进一步生长时，可移动分离膜215的位移和气泡的位移从图24C所示的状态得到了促进。随着这种促进，可移动分离膜215的位移进一步增大(图24D)。具体地，在下游侧215B处的部分的可移动分离膜215的位移变得大于在下游侧215A处的部分和在215C处的中心部分的位移。因此，第一液体流动通路213中的第一液体的运动直接沿着向着排放口的方向而得到加速，而在上游侧215A处的部分的位移在整个过程中都比较小。其结果，液体的运动沿着向着上游侧的方向是比较小的。
以此方式，可以提高排放效率，具体是排放速度，并对再填充到喷嘴中的液体以及排放的液滴的体积的稳定产生有利的效果。
在此之后，当气泡216进一步生长时，可移动分离膜215在上游侧215B处的部分和在中心部分215C处的部分沿着向着排放口侧的方向进行比在上游侧215A处的部分大的位移和拉伸。以此方式，上述效果即排放效率和排放速度的加强得到了实现(图24C)。具体地，在此情况下，位移和拉伸不仅相对于可移动分离膜215的截面配置得到了增大，而且相对于液体流动通路的宽度方向也得到了增大。因此，其中第一液体沿着向着排放口的方向的作用区增大了，从而使得可以显著地提高排放效率。在此，可移动分离膜215的位移方式与人类的鼻子的相似。因此，这被称为“鼻式”。另外，应该理解的是，如图24E所示，这种鼻式包括“S式”—其中在初始阶段位于上游侧的点S可以位于在初始阶段处于下游侧上的点A的下游侧上，并包括其中如图8显示的其中点A和B被相等地定位的配置。
(可移动分离膜的位移的例子)
图25A至25C是横截面图，显示了可应用于本发明的液体排放方法的可移动分离膜的位移过程，这些图是沿着其流动通路的方向的。
在此方面，将通过特别注意可移动分离膜的可移动范围和位移来进行描述，而气泡的特征的提供、第一液体流动通路、以及排放口将被省略。然而，在图25A至25C的任何一个中，基本的结构是以这样的方式设置的，即热发生器件222的投射区附近是在第二液体流动通路224中的气泡生成区227，且第二液体流动通路224和第一液体流动通路223借助可移动分离膜225而从初始阶段开始始终是被分开的。另外，通过用热发生器件222的端部(图25A至25C中标以线H)作为边界，排放口被设置在下游侧，且第一液体的供应单元被设置在上游侧。在此，本例子中的术语“上游侧”和术语“下游侧”被用来描述流动通路中的液体流动的方向，该液体流动方向是从可移动分离膜的可移动范围的中心部分看的。
在图25A中，可移动分离膜225以(1)、(2)和(3)的顺序从初始阶段开始位移，且从初始阶段提供了一个过程—其中下游侧的位移大于上游侧的位移。这种过程，使得可以提高排放效率，并同时实现了排放速度的提高，因为它能够作用在下游侧的位移上从而把第一液体流动通路223中的第一液体沿着向着排放口侧的方向推出去。在此，在图25A中，假定上述的可移动范围基本上是恒定的。
在图25B中，随着可移动分离膜225按照(1)、(2)和(3)的顺序发生位移，可移动分离膜225的可移动范围移动或扩展到排放口侧。在此模式下，可移动范围的上游侧是固定的。在此，可移动分离膜225的下游侧的位移大于上游侧的位移，且同时气泡本身的生长也是沿着向着排放口侧的方向进行的。因此，排放效率得到了进一步的提高。
在图25C中，可移动分离膜225以上游和下游侧均匀的方式或以上游侧的位移略微大些的方式从数(1)表示的初始状态位移到了数(2)表示的状态。然而，当气泡从数(3)表示的状态进一步生长到数(4)时，下游侧的位移大于上游侧的位移。以此方式，即使在可移动区的上部的第一液体也能够沿着向着排放口侧的方向运动，从而提高了排放效率，并增大了排放量。
进一步地，在图25C中，在数(4)表示的过程中存在的可移动分离膜225的点U在排放口侧的位移，大于在初始状态下处于点U下游的点D的位移。因此，膨胀并伸出到排放口侧中的部分使得可以进一步地提高排放效率。在此，这种配置被称为“鼻式”，就象上面所述的那样。
借助上述过程提供的液体排放方法可应用于本发明。图25A至25C表示的每一个过程都不一定是单独采用的，而是假定包含相应的部分的过程也可应用于本发明。另外，包含鼻式的过程不一定限于图25C显示的那一种。这种过程可被引入图25A和25B显示的结构。另外，用在图18A至18E所示的结构的可移动分离膜可以是这样的，即它们预先带有下垂部分，而不论膜是否能够膨胀。另外，这些图中显示的可移动分离膜的任何一个的厚度在尺寸上没有任何具体的含意。
在此，在本说明中提到的“用于限制方向的装置”包括可导致在本申请中定义的“位移”的所有装置，但它是从可移动分离膜本身的特性或结构导出的，并采用了可移动分离膜与气泡生成区的作用或设置关系、与气泡生成区的周边上的流动阻力的关系、直接或间接作用在可移动分离膜上的部件、或用于限制可移动分离膜的位移或膨胀的部件(装置)中的至少一个。因此，本发明的实施例包括了多种(两种以上)用于限制上述的方向的装置。然而，在上面已经给出的实施例中，没有描述用于限制方向的多种装置的任意组合。在此，应该理解的是，本发明不仅限于上述的实施例。
图26A和26B显示了根据本发明的液体排放头的设置。图26A是从排放口118看的视图，且图26B是沿着液体流动通路方向的横截面图。
如图26A和26B所示，一个排放液体流动通路114被夹在两个元件基底101a和101b之间，且在排放液体流动通路114上方和下方设置了气泡生成液体流动通路114a和114b。用于永久地基本分离排放液体流动通路和气泡生成液体流动通路的可移动分离膜131c和131d被设置在排放液体流动通路与气泡生成液体流动通路之间。另外，元件基底101a和101b通过一个凸起部114而与一个电连接部件121相连接，因而来自外界的电信号被输入到元件基底101a和101b。标号103表示一个喷嘴壁。
以下描述其上安装有上述液体排放头的液体排放设备。
图27示意显示了根据本发明的这种液体排放设备。
对于本实施例，将描述具体采用墨作为其排放液体的喷墨记录设备。其支架HC安装有一个头总成—其上以可拆下的方式安装有一个液体排放头单元200和一个液体罐单元90。该支架沿着诸如记录纸的、由用于运送记录介质的装置运送的记录介质150的宽度方向往复运动。
当驱动信号被从用于提供驱动信号(未显示)的装置提供到支架上的液体排放装置时，记录液体根据如此提供的信号而被从液体排放头排放到记录介质上。
另外，对于本实施例的液体排放设备，提供了：一个马达111—它被用作驱动用于运送记录介质的装置以及支架的驱动源；齿轮112和113，以及，支架转轴115，它把来自该驱动源的驱动力传递到支架等等。借助这种记录设备和用于其的液体排放方法，可以通过把液体排放到各种记录介质上，而获得具有良好图象的记录对象。
图28是框图，显示了用于进行可应用本发明的液体排放方法和液体排放头的喷墨记录的设备的整体的操作。
该记录设备从一个主计算机300接收作为控制信号的打印信息。该打印信息被暂时地存储在打印装置内部中的输入接口301上。此时，该打印信息被同时转换成可以在记录设备中得到处理的数据，并被输入到也被用作提供头驱动信号的装置的CPU 302中。利用RAM 304和其他外设单元，CPU 302根据存储在ROM 303中的控制程序而对CPU所如此接收的数据进行处理，从而把它们转换成打印数据(图象数据)。

Claims (36)

1.一种液体排放方法，用于利用在用于在所述液体中产生气泡的气泡生成区中产生气泡时所施加的压力来排放液体，
两个所述气泡生成区被彼此至少部分相对地设置，且
所述液体是利用在所述两个气泡生成区中施加的所述压力来排放的。
2.一种液体排放方法，用于利用在用于在所述液体中产生气泡的一个气泡生成区中产生气泡时施加的压力并通过使一个可移动部件—该可移动部件的自由端被设置在排放口侧—相对于其可移动支点发生位移，来排放液体，
所述气泡生成区和所述可移动部件被设置成彼此至少部分相对的两组，且
通过使所述两个可移动部件能够彼此接近以排放所述液体。
3.根据权利要求2的液体排放方法，其中所述两个可移动部件经历了一个过程以使它们能够在所述气泡产生和生长时彼此至少部分地接触。
4.根据权利要求2的液体排放方法，其中所述两个可移动部件以彼此不同的时序发生位移。
5.根据权利要求2的液体排放方法，其中所述两个可移动部件中的一个可移动部件的自由端在气泡膨胀时限制了另一个可移动部件的位移。
6.根据权利要求1的液体排放方法，其中其自由端相对于其可移动支点被设置在排放口侧的一个可移动部件被设置在所述两个气泡生成区中的一个之中，且所述可移动部件借助所述气泡的产生所施加的压力而发生位移以利用所述可移动部件的位移以及在没有为其设置可移动部件的气泡生成区中施加的所述压力来排放所述液体。
7.一种液体排放头，至少包括：
一个排放口，用于排放液体；
一个排放液体流动通路，它带有用于产生气泡的气泡生成区，并与所述排放口相连通，
两个所述气泡生成区被彼此至少部分相对地设置。
8.一种液体排放头，包括：
排放口，用于排放液体；
排放液体流动通路，其每一个都带有用于产生气泡的气泡生成区，并与所述排放口相连通；
一个基底，它带有热发生器件—其每一个都被设置在所述气泡生成区中用于产生用以产生所述气泡的热量；
可移动部件，其每一个的自由端都位于所述排放口侧上，并被设置在每一个所述排放液体流动通路中以对着所述热发生器件；且
当各个所述可移动部件由于所述气泡的产生所施加的压力而发生位移时所述液体被从所述排放口排放出来，
所述热发生器件和所述可移动部件被设置成彼此至少部分地相对的两组。
9.根据权利要求8的液体排放头，其中所述两个可移动部件和所述两个热发生器件具有彼此相同的大小。
10.根据权利要求8的液体排放头，其中所述两个可移动部件在所述气泡膨胀到最大时至少部分地彼此接触。
11.根据权利要求8的液体排放头，其中所述两个可移动部件具有彼此相同的大小，且所述两个热发生器件具有彼此不同的大小。
12.根据权利要求8的液体排放头，其中所述两个可移动部件以彼此不同的时序发生位移。
13.一种液体排放头，包括：
排放口，用于排放液体；
排放液体流动通路，其每一个都带有用于产生气泡的气泡生成区，并与所述排放口相连通；
一个基底，它带有热发生器件—其每一个都被设置在所述气泡生成区中用于产生用以产生所述气泡的热量；
可移动部件，其每一个的自由端都位于所述排放口侧上，并被设置在每一个所述排放液体流动通路中以对着所述热发生器件；且
当各个所述可移动部件由于所述气泡的产生所施加的压力而发生位移时所述液体被从所述排放口排放出来，
所述热发生器件和所述可移动部件被设置成两组，以使所述可移动部件本身能够彼此至少部分地相对。
14.根据权利要求13的液体排放头，其中所述两个可移动部件在所述气泡膨胀到最大时至少部分地彼此接触。
15.根据权利要求7的液体排放头，其中提供了一个可移动分离膜以始终把其自由端相对于其在所述两个气泡生成区之一中的其可移动支点位于排放口侧的可移动部件与在它们中的另一个中的所述气泡生成区和所述排放液体流动通路基本上分开。
16.一种液体排放方法，用于通过使一个可移动分离膜发生位移而排放液体，其中该可移动分离膜始终在所述排放口侧相对于一个排放液体流动通路中的液体流动的上游侧把一个排放液体流动通路与一个气泡生成液体流动通路基本上分开，该排放液体流动通路与用于排放液体的排放口相连通，该气泡生成液体流动通路带有用于在所述液体中产生气泡的气泡生成区，
所述气泡生成区、所述气泡生成液体流动通路、以及所述可移动分离膜被设置成两组，以使所述可移动分离膜的可移动区至少部分地彼此相对，而所述排放液体流动通路被夹在它们之间，且
所述两个可移动分离膜发生位移而彼此接近。
17.根据权利要求16的液体排放方法，其中所述方法带有一个过程—其中至少一个可移动分离膜在所述两个可移动分离膜相对于所述液体的流动方向的下游侧上的部分的位移比所述可移动分离膜在其上游侧上的部分的位移大。
18.根据权利要求17的液体排放方法，其中所述两个可移动分离膜的最大位移部分被允许彼此接近。
19.根据权利要求17的液体排放方法，其中所述过程是在所述气泡的生长过程中间或之后发生的。
20.根据权利要求17的液体排放方法，其中所述过程基本上从所述气泡的生长过程的初始状态和随后持续下去。
21.根据权利要求17的液体排放方法，其中所述过程包括所述可移动分离膜的位移范围从其初始状态逐渐扩展到至少所述下游侧的时期。
22.根据权利要求17的液体排放方法，其中所述过程是借助用于限制方向的装置以限制所述两个可移动分离膜中的至少一个可移动分离膜的位移方向来进行的。
23.根据权利要求17的液体排放方法，其中所述过程是在所述可移动分离膜预先受到限制的配置中进行的。
24.根据权利要求17的液体排放方法，其中所述过程是通过限制所述气泡在所述气泡生成液体流动通路中的生长而进行的。
25.根据权利要求17的液体排放方法，其中所述过程是通过使可移动分离膜在下游侧的部分发生比其在相对于可移动区的中心部分的上游侧的部分大的位移而进行的。
26.根据权利要求17的液体排放方法，其中在所述过程中所述可移动分离膜以所述气泡生成液体流动通路中向着所述排放液体流动通路的鼻式的方式配置。
27.根据权利要求25的液体排放方法，其中所述可移动分离膜在所述过程中发生位移以使所述可移动分离膜在初始状态下位于其上的预定点的上游侧上的一个点处于所述预定点的下游侧。
28.根据权利要求16的液体排放方法，其中产生了滞留部分用于延迟在所述两个可移动分离膜本身之间的位移区之间的所述排放液体流动通路中的液体流动。
29.一种用于液体排放设备的液体排放头，包括：
与用于排放液体的排放口相连通的排放液体流动通路；
气泡生成液体流动通路，其每一个都带有用于在所述液体中产生气泡的气泡生成区；
热发生器件，其每一个都被设置在所述气泡生成区中以产生用于产生所述气泡的热量；以及
可移动分离膜，用于始终把所述排放液体流动通路与所述气泡生成液体流动通路基本上彼此分开，
通过借助由于所述气泡的产生而施加的压力而使所述可移动分离膜发生位移，而从所述排放口排放所述液体，
所述液体排放头带有被设置成两组的所述热发生器件、所述气泡生成液体流动通路、以及所述可移动分离膜的液体排放头，以使所述可移动分离膜的至少部分可移动范围彼此相对并使所述排放液体流动通路处于它们之间。
30.根据权利要求29的液体排放头，其中设置了用于限制方向的装置以使相对于所述排放液体流动通路中的液体流动处于所述排放口的上游侧的所述两个可移动分离膜发生位移，同时处于下游侧的两个所述可移动分离膜中的一个的至少一部分在所述排放口侧上的位移相对大于其在上游侧上的位置的位移。
31.根据权利要求30的液体排放头，其中所述用于限制方向的装置是所述可移动分离膜本身，且
所述可移动分离膜具有弹性。
32.根据权利要求31的液体排放头，其中所述用于限制方向的装置是与所述可移动分离膜相邻地设置的可移动部件。
33.根据权利要求32的液体排放头，其中所述可移动部件具有处于对着所述气泡生成区的部分的上游侧的下游侧上的自由端以及在所述自由端的上游侧的一个支点。
34.根据权利要求32的液体排放头，其中所述可移动部件被设置在所述可移动分离膜的所述排放液体流动通路侧。
35.根据权利要求30的液体排放头，其中所述用于限制方向的装置是为所述可移动分离膜对着所述气泡生成区的部分设置的一个下垂部分，该下垂部分在没有气泡产生时突出到所述气泡生成液体流动通路中，并在产生气泡时突出到所述排放液体流动通路侧。
36.根据权利要求35的液体排放头，其中所述下垂部分在下游侧的突出高度大于在上游侧的突出高度。
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