CN1338379A - 液体排放头、用于制造液体排放头的方法、安装有液体排放头的排放头盒以及液体排放设备 - Google Patents

Abstract

在具有因气泡产生而移动的可移动部件的液体排放头中,可移动部件的阶梯部分和可移动部件的可移动部分的根部的耐久性被增强,可移动部件的弯曲变形被防止,以增强该部件的耐久性。在流动通道内设置用于覆盖可移动部件阶梯部分和分开的可移动部分的根部的按压部件。该按压部件的一部分是锥形的,延伸至下游侧(朝向排放口)以与可移动部件隔开,由此形成与可移动部件的中间部分对置被分开的部分。该按压部件和弯曲控制部分抑制了可移动部件的过度变形。

Description

液体排放头、用于制造液体排放头的方法、 安装有液体排放头的排放头盒以及液体排放设备

技术领域

本发明涉及一种液体排放头，其中所需要的液体是通过热能作用在液体上导致气泡生成而排放的，涉及一种用于制造这种液体排放头的方法，一种其上安装有这种排放头的喷头盒，和一种液体排放设备。更详细地说，本发明涉及一种具有可移动部件的液体排放头，所述可移动部件是利用气泡的生成而移动的，以及涉及一种用于制造这种液体排放头的方法，一种其上安装有这种液体排放头的排放头盒，和一种液体排放设备。

顺便说一下，在说明书中的术语“记录”不仅指的是一种具有特定意义的如文字或图案的图象，还指的是一种无意义的图象例如一种形成在记录介质上的图案。

背景技术

过去，众所周知采用一种喷墨记录方法，即所谓的气泡式喷射记录方法，其中通过将能量例如热能施加到墨水上而引起包括突然体积改变(气泡产生)的墨水状态改变，并且通过由这种状态变化所产生的作用力使墨水从排放口排放出，从而通过将墨水附着到记录介质上来进行记录。如在日本专利公报No.61-59911、日本专利公报No.61-59914以及美国专利No.4723129中所披露的一样，采用这种气泡式喷射记录方法的记录设备通常包括排放墨水的排放口、与这些排放口相通的墨水流动通道以及发热体(电/热转换器)，作为设置在墨水流动通道中来产生用于排放墨水的能量的能量发生部件。

根据这种记录方法，能够高速且低噪音地记录出高质量的图象。另外，在通过采用这种记录方法进行记录的排放头中，由于排放墨水的排放口可以相对容易地以高密度布置，所以就相对容易地允许用一种小型记录设备来形成高分辨率的图象以及彩色图象。因而，该气泡式喷射记录方法具有多个极好的优点。因此，最近该气泡式喷射记录方法已经被应用在各种办公设备上，例如打印机、复印机以及传真机，还被应用在工业设备如印刷设备上。

随着气泡式喷射技术已经以这种方式在各个领域的应用，以下各种要求在不断增长。

为了获得高品质的图象，在稳定的气泡生成和高速墨水排放的基础上，已经提出了一种驱动条件，用于提供能够有效排放墨水的液体排放方法，或者鉴于高速记录，已经提出了一件改进的流动通道设置，用于提供一种液体排放头，其中液体填充(再填充)至流动通道内来补偿所排放的液体的速度被提高。

除了这种排放头之外，考虑到由气泡的产生导致的反向波(指向与排放口方向相反方向的压力)，日本专利申请公报6-31918公开了一种结构，其中防止了反向波在排放中产生能量损耗在这种结构中，三角板部件的三角部分设置成与产生气泡的加热器呈对置的关系。在这种结构中，反向波被该板部件而暂时地轻微抑制。但是，由于没有教导和考虑气泡生长和三角部分之间的关系，因此上述的结构引起了下列的问题。

即，在上述的结构中，由于加热器被设置在不与排放口线性相通的凹陷部分的底部，因此液滴的形状是不能稳定的，并且由于气泡是允许从三角尖部的边缘生长的，气泡在三角板部件的一侧至另一侧的整个部分生长，结果正常的气泡的生长就象没有板部件一样地被完成。因此，长成的气泡与板部件的存在与否无关。另外，由于整个板部件被气泡包围，在气泡的收缩过程中，向设置在凹陷部分内的加热器的再填充会导致湍流，这会在该凹陷部分积累小气泡，由此破坏了基于气泡生成而导致墨水排放的原则。

另外，欧洲专利公报EP0436047A1提出的发明中，在靠近排放口的区域和气泡产生区域之间设置第一阀，用于阻挡这些区域，以及在气泡产生区和墨水提供区之间设置第二阀，用于完全阻挡这些区域。第一阀和第二阀交替开关(参见该文献图4-9)。但是在该发明中，由于三个腔被分成组(两个腔)，在排放中，跟随液滴的墨水有一个长尾巴，结果与普通的包括气泡生长、收缩和消失的排放系统相比，产生了许多象卫星一样的点(据猜想不能利用因气泡消失引起的凹凸面收缩效应)。另外，在再填充过程中，尽管随着气泡的消失向气泡产生区域提供了液体，但是由于液体直到下一个气泡产生才能被向靠近排放口的区域提供，因此不仅排放液滴非常分散，而且排放响应频率非常小，并且该发明因此不能投入实际应用。

考虑到液体排放的基本原理，本发明人希望提供一种利用气泡的新型液体排放方法和与其一起使用的排放头，它们在以前是不能得到的，本发明有效利用了可移动部件(具有相对于支点靠近排放口设置的自由端的板部件)，有助于液体排放，这与现有技术是不同的(例如参见日本公开专利申请9-201966)。

现在，参考附图29A-29D和图30描述如日本公开专利申请9-201966中所述的液体排放方法和与其一起使用的排放头。图29A-29D是液体排放头沿液体流动通道的截面视图，用于解释排放原理。图30是图29A-29D中所示的液体排放头的局部透视图。图29A-29D和图30中所示的液体排放头具有最基本的设置，用于实现在日本公开专利申请9-201966中所披露的液体排放方法，以通过控制液体排放中气泡生长方向和因气泡产生而导致的压力的传播方向，来改善排放力和排放效率。

顺便说一句，在本说明书中，“上游”和“下游”是指相对于来自液体提供源穿越过气泡产生区(或可移动部件)流句排放口的液体流的方向。

关于气泡本身的“下游侧”表示主要涉及直接排放液滴的气泡的排放口侧。更具体地说，“下游侧”表示相对于流动方向、气泡中心的下游侧或热量产生部件区域中心的下游侧。

另外，“梳状齿”是关于可移动部件的，表示这样一种结构，其中连接至基底的部分是一个公共部分，从该部分向朝外展开的自由端分出多个可移动部分。

在图29A-29D所示的示例中，液体排放头包括热量产生部件1102(在该示例中为20μm×105μm的产热电阻器)，用于将热能作用在液体上，作为产生用于排放液体的排放能量的排放能量产生元件，它被设置在元件基板1101上，以及包括在元件基板1101上与热量产生部件1102相对应形成的液体流动通道1103。液体流动通道1103与排放口1104相通。多个液体流动通道1103与一个向该多个液体流动通道输送液体的公共液体腔1105相通。液体从排放口1104排出之后，从公共液体腔1105向液体流动通道1103输送与该排放液体相对应的大量液体。

在液体流动通道1103內，在元件基板1101之上，由弹性材料例如金属制成的并具有与热量产生部件1102相对的平面部分的板形可移动部件1106被以悬臂形式支撑。该可移动部件1106的一端被紧固在基底1107(支撑部件)上，该基底1107是在液体流动通道1103的壁上或在元件基板1101上由感光树脂制作布线图案而成的，由此提供了支点(固定端)1108。

另外，可移动部件1106具有梳状。以这种方式，可移动部件1106可以以低成本而轻易地制连该可移动部件与基底的对准也是容易的。

可移动部件1108被设置成与热量产生部件1102相对，距离它约有15μm，以如下的方式覆盖该热量产生部件，即支点1108被置于在液体排放操作中从公共液体腔1105流经可移动部件1106而流向排放口1104的大液流的上游侧，自由端1109被置于支点1108的下游侧。气泡产生区1110被限定在热量产生部件1102和可移动部件1106之间。

通过加热热量产生部件1102，热量被提供给可移动部件1106和热量产生部件1102之间的气泡产生区1110内的液体，结果根据如美国专利US4723129中披露的膜沸腾现象在液体中产生气泡1111(见图29B)。由气泡1111产生带来的压力优先作用在可移动部件1106上，结果如图29B和29C所示，可移动部件1106被移动而朝向支点1108周围的排放口1104大大打开。当可移动部件1106被移动时，因气泡产生和气泡生长带来的压力直接向排放口1104传导。另外，在这种情况下，由于自由端1109的宽度是较宽的，气泡1111的气泡能量能易于直接导向排放口1104，由此从基本上加强了液体排放效率和排放速度。在图29B和29D中，C表示热量产生部件区域的中心，L表示液体。

如上所述，在日本公开专利申请9-201966披露的技术中，通过将可移动部件1106的自由端1109设置在下游侧，即朝向排放口1104，以及使得可移动部件1106与热量产生部件1102和气泡产生区1110相对设置，可以积极的控制气泡1111。

如上所述，通过将可移动部件1106紧固在基底1107上，在可移动部件1106和热量产生部件1102之间产生了约1-20μm的缝隙，由此极大地增强了可移动部件1106的液体排放效率。因此，根据基于上述新排放原理的液体排放头，由于可以获得产生的气泡1111和移动的可移动部件1106的联合效果，以及因为在排放口1104附近的液体可被有效地排放，所以与传统的气泡喷射液体排放头相比，其液体排放效率被增强。

顺便提一句，尽管可以使用任何材料来制造在上述液体排放头中使用的可移动部件1106，但通常使用具有优异弹性的镍，来有效地利用气泡1111产生所导致的压力。另外，如日本公开专利申请11-170531和11-235829所披露的，也常使用硅类材料。

另外，日本公开专利申请9-48127披露的发明中，规定了可移动部件的移动上限，以防止可移动部件性能的损坏。另外，在日本公开专利申请9-323420披露的发明中，上游公共液体腔的位置被移向可移动部件的自由端，即朝向相对于可移动部件的下游端，以利用可移动部件的优势，来增强再补充能力。在这些发明中，由于假设气泡的生长朝向排放口立刻从气泡被可移动部件临时捕集的条件下释放出来，因此对关于利用气泡形成液滴的独立元件以及它们之间的关系就不必注意。

作为下一个步骤，日本公开专利申请10-24588披露的发明中，一部分气泡产生区被从可移动部件释放出来，其中归因于压力波(声波)的传导的气泡生长被视为与液体排放相关的一个因素。但是，在该发明中，由于只有在液体排放过程中的气泡生长被重视。因此对关于利用气泡形成液滴的独立元件以及它们之间的关系就不必加以注意。

尽管已经知道，膜沸腾而产生的气泡的前部极大地影响了排放(边缘爆破型)，但是在过去，关于这种前部更有效地有助于排放液滴的形成的技术还没有被注意到。本发明考察了关于这种技术的技术分析。

另外，本发明人通过检查可移动部件的位移和所产生的气泡，获得了以下的有用知识。

这种知识是利用控制部分(制动器)控制可移动部件的自由端相对于气泡生长的位移。通过利用这种控制部分来控制可移动部件的位移，气泡被控制成朝向流动通道上游侧生长，结果是用于排放液体的能量被传至形成有排放口的下游侧。

因为已经获得了排放头的高密度布局，就准确性而言，难以单独制造可移动部件和基底并实现它们之间的对准，因此需要整体形成可移动部件和基底。

如果以这种方式形成包括基底(固定部分)的可移动部件，那么在基底和可移动部分之间具有阶梯结构的可移动部件。如果该可移动部件具有其结构以这种方式极大变化的部分，那么在可移动部件由于气泡生成而导致的位移过程中，应力可能会集中在这种部分。另外，可移动部件被如上所述分支形成梳状结构，该梳状结构的根部也会因那里的应力集中而变形。特别是，如果多个梳状分支的可移动部分同时位移，则多余的应力会作用在可移动部分和基底之间的边界部分。

尽管上述优选用于制造可移动部件的硅类材料是具有优异弹性的柔性材料，但是如果多余的应力作用在这种材料上，会在材料中产生裂纹，而损坏该可移动部件的耐久性。如果产生裂纹，应力则会进一步集中在裂纹区，因此使得可移动部件最终破裂。另外，当使用陶瓷材料时，如果多余的应力作用在这种材料上，则会产生不需要的影响。通常，可移动部件通过增加材料的厚度，而在一定的应力作用于其上时不会导致任何问题，来具有适当的耐久性。

但是，如果液体排放头的可移动部件由金属例如镍通过溅射来形成膜，就难以控制应力，也难以提高膜的厚度。另外，当可移动部件由硅类材料通过CVD方法形成时，尽管应力可以被控制，且与基底整体形成的可移动部件的膜厚能被提高，但是在这种情况下，如果有多余的应力作用，则该可移动部件的耐久性也会被损坏。

另外，在具有可移动部件的液体排放头中，当排放液体时，随着液体被加热和气泡生成和消失，可移动部件的移动和复位是重复进行的。但是如果产生了比通常排放液体所用气泡大的气泡。则可移动部件会过度变形。通常，尽管流动通道除了排放口处的凹凸部分之外都被充满了液体，但在液体排放头的抽吸回复过程进行完之后，如果多余的液体被除去，则在流动通道内会产生没有填充有液体的空间。在这种条件下，当热量产生部件被加热来排放液体时，可移动部件因为液体的起泡而移动，结果可移动部件的自由端(远端)被控制部分所控制，以停止在所需的位置上。但是，可移动部件的中间部分(自由端和支点之间的部分)没有被控制，并被猛烈地向上推动。特别是，在没有填充有液体的空间在可移动部件上时，由于没有液体的压力，该可移动部件承受了极大的应力来推动可移动部件朝向上游侧，结果产生了直接向上(朝向顶板)的凸弯曲。由于这种弯曲变形，在可移动部件中会产生裂纹或缺陷。另外，如果弯曲变形增大或重复发生，则可移动部件会破裂。

发明内容

本发明是考虑到上述缺陷而作出的，本发明的一个目的在于提供一种液体排放头，其中可移动部件的阶梯状部分和该可移动部件可移动部分的根部的耐久性能够被增强且液体排放的可靠性被增强，以及提供一种制造这种液体排放头的方法，并提供安装有这种液体排放头的排放头盒和液体排放装置。

本发明的另一个目的在于提供一种液体排放头和液体排放设备，其中不仅通过限定可移动部件自由端的位移，而且通过防止弯曲变形，使得可移动部件的耐久性增强和排放性能稳定，并且该排放头和排放设备具有高度可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供一种液体排放头，它包括：用于排放液体的排放口，与该排放口相通用来向排放口提供液体的液流通道，一个包括热量产生部件元件基板，该部件用于在液体流动通道内所填充的液体中产生气泡，一个可移动部件，它具有由元件基板支撑并紧固于其上的固定部分、其位置朝向排放口的自由端、位于与元件基板上的热量产生部件相对位置并且与元件基板隔有一个缝隙的可移动部分，以及控制部分，用于控制可移动部件的位移量，其中液体从排放口由气泡产生导致的压力排出，同时可移动部件的可移动部分发生移动，所述控制部分包括一个远端控制部分，邻接着可移动部件的自由端，以及至少一个与远端控制部分空间分开的位移控制部分。

可移动部件是通过固定部分、多个可移动部分和与元件基板分开的用于分开和支撑可移动部分的公共支撑部分整体形成而构成的，从而当排放液体时，可移动部分围绕着作为支点的在可移动部分与公共支撑部分之间的连接部分移动，位移控制部分可以是一个辅助元件，它设置成至少与可移动部件的公共支撑部分相对，以抑制该公共支撑部分的过度位移。

采用上述的结构，应力(作用在公共支撑部分和固定部分之间的连接部分，以及作用在分开的可移动部分的根部，如果没有辅助元件，该应力则会在可移动部件的位移过程中集中)能够分散进入辅助元件，并被松弛。

当辅助元件与公共支撑部分相对置来抑制公共支撑部件的过度位移时，尽管通过设置辅助元件以邻接至少可移动部件的上表面，而能够获得松弛作用在可移动部件上的应力的效果，但是可以更有效地获得松弛应力的功能。另外，通过使得辅助元件延伸到并邻接多个分开的可移动部件之间的元件基板，可移动部件的易于应力集中的部分能够被牢固的支撑，由此更有效地松弛了应力。为了获得更有效的松弛应力集中的功能，希望辅助元件形成为延伸进入可移动部件的可移动部分与元件基板之间的空间内，即覆盖可移动部分的整个根部。

另外，当辅助元件沿着分开的可移动部分并肩设置的方向来形成时，作用在可移动部分上的应力可以在这种方向上分散，并被在可移动部分之间被均匀的松弛，由此增强了分开的可移动部分的耐久性。

另外，辅助元件可以和形成液体流动通道的侧壁的流动通道壁整体形成。在这种情况下，可以形成辅助元件，而不会增加制造步骤的数量。

用于辅助元件的材料可以是感光树脂，尤其是环氧类树脂。

在上述制造本发明的液体排放头的方法中，当流动通道壁和辅助元件同时由相同的材料制成时，辅助元件可以容易的形成。而不会增加制造步骤的数量。在这种情况下，包括以下步骤的制造方法是优选被采用的：用于在元件基板上形成可移动部件的步骤，用于将液体状态光可固化树脂倒入可移动部件和元件基板之间的缝隙、并将这种树脂涂布在元件基板上直至可移动部体被覆盖的步骤，用于至少在流动通道壁和辅助元件要被形成的区域内通过曝光而固化光可固化树脂的步骤，以及除去未固化的光可固化树脂的步骤。

另外，考虑到其各自的功能，流动通道壁和辅助元件可以单独形成。在这种情况下，包括以下步骤的制造方法优选被采用：用于在元件基板上形成可移动部件以及形成限定流动通道侧壁的流动通道壁的步骤，用于将液体状光可固化树脂倒入可移动部件和元件基板之间的缝隙、并将这种树脂涂布在元件基板上直至可移动部件被覆盖的步骤，用于至少在辅助元件要被形成的区域内通过曝光而固化光可固化树脂的步骤，以及除去未固化的光可固化树脂的步骤。

如上所述，当辅助元件由可被曝光固化的负性光可固化树脂形成时，通过由透明材料形成可移动部件，由于可移动部件和元件基板之间的缝隙也被曝光，因此可以在缝隙中形成辅助元件。

另外，根据本发明的另一个液体排放头，位移控制部分由至少一个弯曲控制部分构成，该弯曲控制部分与远端控制部分分开并位于热量产生部件的上游侧，且能够邻接可移动部件的中间部分。该弯曲控制部分可以仅在可移动部件过度位移时与该可移动部件的中间部分相邻接。

采用这种结构，由于可移动部件自由端的位移被远端控制部分控制，以及可移动部件中间部分的弯曲位移被弯曲控制部分所控制，因此该可移动部件没有过度移动。因此裂纹和/或缺陷不会在该可移动部件中形成，由此防止了可移动部件的破裂。

优选远端控制部分和弯曲控制部分单独在连接至元件基板的顶板上形成。

优选的，远端控制部分在与液体流动通道内的液体流动方向相垂直的方向上的截面积大于弯曲控制部分在与液体流动通道内的液体流动方向相垂直的方向上的截面积。在这种情况下，远端控制部分可以具有比弯曲控制部分更宽的宽度。采用这种结构，防止了可移动部件的过度位移，再填充性能也不会被破坏。另外，可以设有多个远端控制部分。

根据本发明的排放头盒其特征在于，它包括上述液体排放头，以及用于存储要输至该液体排放头的液体的液体容器。

根据本发明的液体排放设备其特征在于，包括上述的液体排放头，以及驱动信号提供设备，用于提供从液体排放口排放液体的驱动信号。另外，还可以设有用于传送记录介质以接收来自液体排放头所排放的液体的传送部件。

顺便说一句，在本发明中，术语“上游”和“下游”是相对于液体从液体提供源经过气泡产生区(或可移动部件)上面流向排放口的方向和相对于结构方向而言的。

另外，关于气泡本身的“下游侧”指的是在就流动方向或结构方向相对于气泡中心而言的下游侧或在产热体区域中心的下游侧的区域内产生的气泡。类似的，关于气泡本身的“上游侧”指的是在就流动方向或结构方向相对于气泡中心而言的上游侧或在产热体区域中心的上游侧的区域内产生的气泡。

附图说明

图1A、1B、1C和1D是表示本发明第一实施例的液体排放头的示意图，其中图1A是从排放口侧看的侧视图，图1B是截面图，图1C是沿液体流动通道的截面图，图1D是排放头沿垂直于液体流动通道方向的截面图；

图2A和2B表示图1A、1B、1C和1D中所示的液体排放头主体部分的尺寸；

图3A、3B、3C和3D表示在省略了顶板和孔板的情况下，图1A、1B 1C和1D中所示的液体排放头的流动通道壁的结构图，其中图3A是平面图，图3B是放大平面图，图3C是透视图，图3D是放大透视图；

图4A、4B、4C和4D表示根据本发明第一实施例的液体排放头的替换结构的视图，其中图4A是从排放口侧看的侧视图，图4B是截面图，图4C是沿液体流动通道的截面图，图4D是排放头沿垂直于液体流动通道方向的截面图；

图5A和5B表示图4A、4B、4C和4D中所示的液体排放头主体部分的尺寸；

图6A和6B表示在省略了顶板和孔板的情况下，图4A、4B、4C和4D中所示的液体排放头的流动通道壁的结构图；

图7是采用本发明的一般液体排放头的部分区域的透视图；

图8A、8B、8C、8D、8E、8F、8G、8H、8I和8J是用于解释根据第一实施例制造本发明第一实施例的液体排放头的制造方法的步骤的截面图；

图9F、9G、9H、9I、9J、9K、9L和9M是用于解释图8A、8B、8C、8D、8E、8F、8G、8H、8I和8J所示步骤之后的步骤的截面图；

图10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、10H、10I和10J是用于解释根据第二实施例制造本发明第一实施例的液体排放头的制造方法的步骤的截面图；

图11F、11G、11H、11I、11J、11K、11L和11M是用于解释图10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、10H、10I和10J所示步骤之后的步骤的截面图；

图12是根据本发明第二实施例的液体排放头的截面侧视图；

图13A、13B、13C、13D、13E和13F是用于解释液体从图12所示的液体排放头的排出过程的视图；

图14A、14B和14C是用于解释液体流入可移动部件和控制部分之间的缝隙的状态的视图；

图15是表示气泡的位移速度和体积随时间的变化图和可移动部件的位移速度和体积随时间的变化图；

图16是表示图12所示的液体排放头的主体部分的透视图；

图17A是图12所示的液体排放头的远端控制部分形成部分沿着垂直于流动通道的方向的截面图，图17B是弯曲控制部分形成部分沿着垂直于流动通道的方向的截面图，图17C是表示弯曲控制部分的替换结构沿着垂直于流动通道的方向的截面图；

图18是表示热量产生部件面积和墨水排放量之间的关系的图；

图19A和19B是用于解释本发明液体排放头的元件基板的结构的示意图；

图20表示施加至热量产生部件的脉冲波形图；

图21表示根据本发明第三实施例的液体排放头的示意侧视图；

图22A和22B是用于解释图21所示的液体排放头的液体排放过程的示意图；

图23表示沿图21中的23-23线的截面图；

图24A和24B是沿图21中的24A、24B-24A、24B线的截面图；

图25表示根据本发明一个实施例的排放头盒的透视图；

图26表示根据本发明一个实施例的液体排放设备的透视图；

图27表示根据本发明另一个实施例的液体排放设备的透视图；

图28表示根据本发明实施例的液体排放设备的控制部分的示意方框图；

图29A、29B、29C和29D是用于解释传统的液体排放头的排放操作的截面图；

图30是图29A、29B、29C和29D所示的液体排放头部分区域的透视图。

具体实施方式

本发明结合实施例以及参考附图进行说明。

<第一实施例>

(液体排放头的构成)

图7是表示可使用本发明的一般液体排放头的基本结构的局部透视图。该液体排放头包括元件基板1，其上形成有用于产生排放能量的热量产生部件2。多个热量产生部件2在元件基板1上并排形成。在该元件基板上设有铝线(未示出)，用于为向所需的热量产生部件2传送选择性地排放液体的电信号。另外，在元件基板1上，设有流动通道壁9，作为限定液体流动通道7的侧壁，用于在各自的热量产生部件2上方引导液体，以及没有液体腔壁10，作为限定与液体流动通道7相连的公共液体腔8的侧壁。另外，设有可移动部件6，用于通过引导在热量传送部件2处生成气泡而导致的压力来增强液体排放效率。热量产生部件2、电导线、流动通道壁9、液体腔壁10和可移动部件6利用膜形成技术形成在由硅制成的元件基板1上。

另外，液体排放头包括具有限定公共液体腔8顶部的凹陷部分的顶3，与公共液体腔8相通的墨水提供口11，以及向上位移控制部分12(远端控制部分)，用于控制可移动部件6的向上位移。顶部3连至在元件基板1上形成的流动通道壁9和液体腔壁10，结果形成了公共液体腔8和与其相连通的多个液体流动通道7，向上位移控制部分12设置在可移动部件6的可移动部分之上，并与其分开，之间有一定的距离。另外，液体排放头具有孔板14，它设置在由元件基板1和与公共液体腔8相对的顶板3所限定的多个液体流动通道7的端部，具有开口，作为液体流动通道7的排放口5。孔板14粘附在元件基板1和顶板3的层状结构的开口形成表面(用于液体流动通道7的)。

在元件基板1和顶板3之间的连接区域。使用因UV辐射而固化和与B阶段收缩的环氧类粘合剂，它同时保持粘的性能并因热而固化。这种粘合剂只因热和压力而固化。另外，作为孔板4的材料，理想的是使用金属膜例如不锈钢或镍，或使用具有优异的抗墨水腐蚀性能的塑料膜例如，树脂膜如聚酰亚胺、聚砜、聚酯砜、聚苯氧化物、聚苯硫化物或聚丙烯。

(液体排放头结构的第一实施例)

根据本实施例的液体排放头如图1A-1D、2A、2B和3A-3D所示。图1A是液体排放头从排放口5一侧看的侧视图，图1B是沿图1A的1B-1B线的截面图，图1C是沿图1A的1C-1C线的截面图，图1D是沿图1B和图1C的1D-1D线的截面图。图2A和2B表示液体排放头主要部分的尺寸。图3A-3D是表示在省略顶板3和孔板4的情况下流动通道壁的结构视图，其中图3A是平面图，图3B是放大平面图，图3C是透视图，图3D是放大透视图。顺便说一句，由于第一实施例的液体排放头的整个结构与图7所示的一般液体排放头的结构基本相同，所以相同的元件由相同的附图标记表示，且略去其详细的解释。

在所示的实施例中，在元件基板上形成的用于绝缘和热积累的氧化硅膜或氮化硅膜、电阻层和线路电极在该膜上形成，以形成热量产生部件2(在图1A-1D中，没有完全显示，只示意性地显示了热量产生部件2)。另外，其上形成有用于保护电阻层和线路电极不受液体破坏的保护层15，以及用于保护它们因气泡消失而导致的空穴的抗空穴层16。这些层和电线是通过溅射和CVD方法形成的，如果需要，也可利用光刻技术进行布线而形成。在以下的说明中，元件基板1可以包括这些层。

另外，向上位移控制部件12(控制部分的远端控制部分)通过在顶板3的下表面上所形成的地下层14而连接至顶板3。元件基板1、顶板3和孔板4通过粘合剂13连接在一起。

可移动部件6是由多个可移动部分与紧固在元件基板1上的上游基底(固定部分)19整体形成而构成的。基底19在下游侧连至公共支撑部分，从那里上升，分开成为可移动部分，从而可移动部分被以悬臂方式支撑，以与元件基板1分开，并可围绕连接部分6a(支点)移动至公共支撑部分。可移动部件6具有梳状结构，包括多个从基底19延伸经过连接部分6并分开以延伸至各自的液体流动通道内的可移动部分。分开的可移动部分的根部朝向基底发散，以逐渐增加其宽度。每个分开的可移动部分的下游远端构成了自由端6b。基底19和可移动部分之间的连接部分从平面视图看为波状，朝向与各自的可移动部分的中心线相一致的上游侧看具有波的最高点。

每个流动通道9具有按压部分9a(作为位移控制部分的辅助元件)，包括从可移动部分朝向上游侧的一侧延伸至可移动部件6的基底19的一部分，以及在分开的可移动部分的根部附近变大以覆盖根部这一侧的部分。按压部分9a不止在可移动部件6上延伸，也在可移动部件的多个可移动部分之间延伸，向下直至元件基板1处。并且，在可移动部件6和元件基板1之间的缝隙9b中，在可移动部件6上形成类似的按压部分。

根据所述的实施例的液体排放头，其特征在于流动通道壁9具有按压部分9a。即在根据所述的实施例的液体排放头中，通过提供这种按压部分9a，作用在可移动部件6的阶梯部分以及分开的可移动部分的根部(如果没有这种按压部分9a，则它们是在可移动部件6位移过程中易于产生应力集中的部分)的应力能够被发散进入邻接着这些部分的按压部分9a中，因此松弛了这种应力。结果，可移动部件6的耐久性提高，液体排放的可靠性提高。另外，即使可移动部件6的相邻可移动部分同时移动，也不会产生对可移动部件6耐久性具有极大影响的应力。

顺便说一句，在根据所述的实施例的液体排放头中，按压部分9a也形成在可移动部件6和元件基板1之间的缝隙9b中。优选在缝隙9b中设有按压部分9a，用于获得松弛应力的作用。但是，就制造方面而言，在缝隙9b中设置按压部分9a是困难的。在这种情况下，按压部分9a不可能设置在缝隙9b中。即使在这种情况中，由于按压部分9a邻接可移动部件6的上表面，延伸至并邻接分开的可移动部分之间的元件基板1上，所以可移动部件6能够被牢固的支撑，从而可按理想松弛应力。

另外，在所示的实施例中，解释了按压部分9a邻接着可移动部件6的示例，它通过将按压部分9a设置成至少与公共支撑部分相对，可以抑制过度位移，因此即使按压部分9a不邻接着可移动部件6，可移动部件6上的应力也可以被松弛。

(液体排放头结构的第二实施例)

图4A-4D、5A、5B、6A和6B中示意显示了液体排放头的第二实施例。图4A是液体排放头从排放口5侧看的侧视图，图4B是沿图4A中4B-4B线的截面图，图4C是沿图4A中4C-4C线的截面图，图4D是沿图4B和图4C中4D-4D线的截面图。图5A和5B是表示液体排放头主要部分的尺寸图。图6A和6B表示在省略顶板3和孔板4的情况下流动通道壁的结构图，其中图6A表示的排放头中可移动部件6的长度(阀长度)为220μm，图6B表示的排放头中该阀长度为250μm。顺便说一句，与液体排放头结构第一实施例中相同的元件以相同的附图标记表示，其解释在此省略。

在本第二实施例中，用于覆盖可移动部件6的阶梯部分以及分开的可移动部分的根部的按压部件(辅助部件)20被设置成与流动通道壁9分离的独立元件。该按压部件20在沿着可移动部分并肩设置的方向延伸，其宽度覆盖可移动部件6的阶梯部分以及分开的可移动部分的根部。按压部件20向下延伸直至可移动部件6的多个可移动部分之间的元件基板1。并且在可移动部件6和元件基板1之间的缝隙20b中，形成与可移动部件6上的按压元件相类似(平面结构)的按压元件。

在所述实施例的液体排放头中，通过提供这种按压元件20，与液体排放头结构第一实施例相类似，作用在可移动部件6的阶梯部分以及分开的可移动部分的根部上的应力可以被分散进入邻接着这些部分的按压元件20中，因此松弛了应力。结果，可移动部件6的耐久性被增强，液体排放的可靠性被提高。另外，在所述实施例的液体排放头中，由于按压元件20沿着多个分开的可移动部分并肩设置的方向延伸，作用在可移动部分上的应力可以在这种肩并肩的方向上分散，以在可移动部分之间均匀的松弛应力，由此提高了关于每个分开的部分的耐久性的裕度。

顺便说一句，在所述实施例的液体排放头中，也在可移动部件6和元件基板1之间的缝隙20a中形成按压部分20。优选在缝隙20a中形成按压部分20，用于获得松弛应力的效果。但是，与液体排放头结构第一实施例相类似，按压部分20也不能被设置在缝隙20a中。即使在这种情况下，由于按压部分20邻接可移动部件6的上表面，延伸至并邻接分开的可移动部分之间的元件基板1，以提供跨越可移动部分根部的桥式结构，因此可移动部件6能够被牢固地支撑，以理想地松弛应力。

另外，在所述的实施例中，解释了按压部分20邻接可移动部件6的示例，它通过将该按压部分20设置成与至少公共支撑部分相对，可以抑制公共支撑部分的过度位移，因此，即使该按压部分与可移动部件不邻接，该可移动部件6上的应力也可以被松弛。

(液体排放头的制造方法)

以下，描述本发明的液体排放头制造方法。顺便说一句，在以下的液体排放头制造方法实施例中，将解释具有第二实施例结构的液体排放头的制造方法，本发明的制造方法可以类似地制造具有第一实施例结构的液体排放头。

(液体排放头制造方法的第一实施例)

图8A-8J和图9F-9M用来解释本发明制造液体排放头的第一实施例。图8A-8E和图9F-9I是沿着与液体流动通道7延伸的方向相垂直的方向的截面图，图8F-8J和图9J-9M是沿着液体流动通道7的方向的截面图。从图8A和8F到图9I和9M所示的步骤中看出，可移动部件6、流动通道壁9和按压元件20形成在元件基板1上。

首先，如图8A和8F所示。在元件基板1的整个表面上形成PSG(磷硅玻璃)膜作为牺牲层21，其上采用CVD方法在350℃条件下设置有热量产生部件2。图4A-4D中牺牲层21的膜厚对应于可移动部件6和热量产生部件2之间的缝隙的尺寸，优选为1-20μm更优选1-10μm。通过这样作，由于整个液体流动通道7在液体排放头中的良好平衡，可移动部件6的效果变得引人注意。然后，为了在牺牲层21上进行布线，在通过旋转涂将抗蚀剂涂布在牺牲层21的表面之后，基于光刻技术进行曝光和显影，以从可移动部件6紧固的部分相对应的区域除去抗蚀剂。

然后，如图8B和8G所示，利用湿刻蚀方法采用缓冲氟酸除去牺牲层21未被抗蚀剂覆盖的部分。然后，利用等离子刻蚀法采用氧等离子或通过将元件基板1浸入抗蚀剂除去剂中，以将保留在牺牲层21表面上的抗蚀剂除去。结果，PSG膜21的一部分保留在元件基板1的表面上，这种保留部分构成了对应于气泡产生区10的模制元件。通过这些步骤，在元件基板1的表面上形成了对应于气泡产生区10的空间的模制元件。

然后如图8C和图8H所示，在元件基板1和牺牲层21的表面上利用氨水和硅烷气体在400℃条件下采用等离子CVD方法形成膜厚为1-10μm的SiN膜。SiN膜22的一部分会形成可移动部件6。作为SiN膜的组成，尽管认为最好使用Si₃N₄，但是为了获得可移动部件6的有效功能，Si和N之间的比例可以是1∶1-1.5。这种SiN膜一般用在半导体工艺中，具有耐碱性、化学稳定性和耐墨水性。由于SiN膜22的一部分形成可移动部件6，所以只要该膜的材料具有适用于获得可移动部件6的最佳物理性能的结构和组成。那么该膜的制造方法就没有限制。例如，作为制造SiN膜22的方法，代替上述的等离子CVD方法，可以采用常压CVD方法、LPCVD方法、偏压ECRCVD方法、微波CVD方法、溅射方法或涂漆方法。另外，关于SiN膜，为了根据它的用途而增强它的物理性能例如应力、刚性和/或杨氏模量，或化学性能例如耐碱性和/或耐酸性，该SiN膜可以通过逐步改变其组成比例而形成为多层结构。或者，该SiN膜可以通过逐步加入杂质而形成多层结构，或通过在单一层中加入杂质而形成。

然后如图8D和图8I所示，作为抗刻蚀保护层23的厚度为2μm的Al(铝)膜在SiN膜22的表面上形成。为了使得该抗刻蚀层23具有特定的结构，通过旋转涂在该抗刻蚀保护层23的表面上涂布抗蚀剂，然后采用光刻技术刻蚀而布线。

在图8E和图8J中，SiN膜22和抗刻蚀保护层23利用CF₄气体采用干刻蚀方法或活性离子刻蚀进行刻蚀，以向SiN膜22和抗刻蚀保护层23给出可移动部件6的结构。以这种方式，可移动部件6在元件基板1上形成。在这个实施例中，尽管抗刻蚀保护层23和SiN膜22同时进行布线。但是只有抗刻蚀保护层23可以布线成可移动部件6的结构，在后面的工序中，SiN膜22可以被布线。另外，考虑到形成按压元件20的部分，只有抗刻蚀保护层23进行刻蚀。

在图9F和9J中，在抗刻蚀保护层23和元件基板1的表面上形成厚度为20-40μmSiN膜24。当希望以高速形成SiN膜24时，采用微波CVD方法。该SiN膜24最后形成流动通道壁9和按压元件20。SiN膜24不依赖于在半导体制造工艺中通常需要的膜性能(例如膜的小孔密度和精密性)。只要SiN膜24满足了流动通道壁9和按压元件20的耐墨水性和机械强度，即使SiN膜24的小孔密度或大或小，也没有问题。

此处，尽管采用SiN膜，但是用于流动通道壁9和按压元件20的材料不限于SiN膜，只要满足所需要的耐墨水性和机械强度，可以使用包括杂质的SiN膜或具有不同组成的SiN膜，并且可以使用无机膜例如金刚石膜，氢化多孔碳膜(类似金刚石的碳膜)，铝类的膜或氧化锆类的膜。

为了向SiN膜24给出预定的结构，在SiN膜24上采用旋转涂涂布抗蚀剂，通过光刻技术进行有效的布线。随后，进行采用CF₄气体的干蚀刻或活性离子刻蚀，以将SiN膜24改变成为构成流动通道壁9的部分24a和构成按压元件20的部分24b，如图9G和9K所示。或者，高速刻蚀是重要的，ICP(感应耦合等离子)刻蚀方法对于厚SiN膜24的刻蚀是最适合的。通过这些步骤，在元件基板1上形成流动通道壁9和按压元件20。

在这种情况下，在所述的实施例中，在进行刻蚀以形成流动通道壁9和按压元件20的时候，在前面的步骤中在SiN膜22上形成抗刻蚀保护层23用于防止构成可移动部件6的SiN膜22的损坏。即在所示的实施例中，由于基本以相同的材料形成可移动部件6、流动通道壁9和按压元件20，尽管用于形成流动通道壁9和按压元件20的刻蚀也可以刻蚀可移动部件6，但由于在元件基板1上的SiN膜22上形成抗刻蚀保护层23，使得可以防止由于刻蚀造成的可移动部件6的损坏。

在SiN膜24刻蚀之后，通过采用氧等离子利用等离子抛光或通过将元件基板1浸入抗蚀剂除去剂中而除去保留在SiN膜24上的抗蚀剂。

如图9H和9L所示，在SiN膜22上形成的抗刻蚀保护层23通过湿刻蚀或干刻蚀而除去。此处，除去方法不限于刻蚀，但是只要是只除去抗刻蚀保护层23，可以采用任何方法。或者，如果抗刻蚀保护层23不会对可移动部件6的性能造成不好的影响，并由具有高耐墨水性的Ta膜形成。那么保护膜就不会被除去。

如图9I和9M所示，SiN膜22下的牺牲层21通过缓冲的氟酸而被除去。通过执行上述步骤，构成本发明特征部分的流动通道壁9、可移动部件6和按压元件20能够在本发明的元件基板1上形成。

然后，顶板3按以下的方式制成，利用Si基板(110)，其中晶体取向朝向粘附平面。

首先，热氧化膜在Si基板(110)上形成。之后，热氧化膜采用光刻技术进行布线。通过利用布线后的热氧化膜作为掩模，利用TMAH-22(Kanto Chemistry有限公司制造，商标名)可以在80℃下进行各向异性刻蚀。以这种方式，限定公共液体腔8的墨水提供口11和凹陷部分通过各向异性刻蚀而同时形成。

然后，利用Tokyo Ohka公司制造的SY327(商标名)，用于上部位移控制部件12的地下层14布线在顶板3的表面上，该顶板3被粘附至元件基板1上。随后，利用负性抗蚀剂类似的形成上部位移控制部件12。

通过UV照明同时保持粘的特性，可获得B阶段，可通过热或压力粘合的环氧类粘合剂13被转移至流动通道壁9上，顶板被粘附在其上。随后，粘合剂13被转移至形成包括元件基板1和顶板3的夹层结构表面的开口(用于液体流动通道7的)，其中形成排放口5并带有与流动通道7间距对应的间距的孔板4被连至形成夹层结构表面的开口。

以这种方法，可以制造液体排放头。

(液体排放头制造方法的第二实施例)

图10A-10J和图11F-11M用来解释本发明制造液体排放头的第二实施例。图10A-10E和图11F-11I是沿着与液体流动通道7延伸的方向相垂直的方向的截面图，图10P-10J和图11J-11M沿着液体流动通道7的方向的截面图。从图10A-10F和图11I-11M的步骤看出，可移动部件6、流动通道壁9和按压元件20在元件基板1上形成。

首先，如图10A和10F所示，在元件基板1的整个表面上形成铝膜作为牺牲层21，其上采用溅射方法设置有热量产生部件2。与液体排放头制造方法第一实施例类似，铝膜膜厚优选为1-20μm，更优选为1-10μm。

然后，如图10B和10G所示，利用已知的光刻技术通过布线而除去牺牲层31与可移动部件6的基底对应的部分。

然后如图10C和图10H所示，在元件基板1和牺牲层31的表面上形成膜厚为1-10μm的SiN膜32。

然后如图10D和图10I所示，作为抗刻蚀保护层33的厚度为6000的Al(铝)膜在SiN膜22的表面上形成。

然后采用已知的光刻技术给抗刻蚀保护层33布线，以仅保留或除去SiN膜32与可移动部件6对应的部分。在图10E和图10J中，利用刻蚀设备，采用感应耦合等离子，并以抗刻蚀保护层33为掩模，给SiN膜32布线，从而由SiN膜32的保留部分形成可移动部件6。

在图11F和11J中，使用包括乙酸、磷酸和硝酸的混合酸溶解和除去在可移动部件6上的抗刻蚀保护层33和牺牲层31，由此在元件基板1上形成可移动部件6。

如图11G和11K所示，在元件基板1上涂布由Micro Chemical公司制造的负性感光环氧树脂34NANO XP SU-8(商标名)，该元件基板1上如上所述形成有可移动部件6，它是还旋转涂形成具有50μm厚的。

以下说明感光环氧树脂34。作为用于流动通道壁9的材料，感光树脂是优选的，因为利用光刻技术可以很容易地高度准确的形成该液体流动通道7。关于这种感光树脂，作为结构材料的高机械强度，对元件基板1的良好粘附以及耐墨水性能是需要的，同时也需要用于高纵横比的液体流动通道7的微细图案布线的高分辨率。在精心研究之后，发明人发现，环氧树脂的阳离子聚合固化物质具有作为结构材料的优异的强度、粘附性和耐墨水性，且当该环氧树脂在室温下是固体时也具有优异的布线性能。当采用在室温下是固体的环氧树脂时，在涂布时，该树脂溶解在溶剂中以提供液体形式。

首先，由于环氧树脂的阳离子聚合固化物质与通常的酸酐或胺固化的物质相比具有高搭桥密度(高Tg)，它具有作为结构材料的优异的性能。

通过使用在室温下是固体的环氧树脂，可以抑制由阳离子聚合起始剂使用光照明方法产生的聚合起始剂分散进入环氧树脂，由此获得了优异的布线准确度和布线结构。

当悬臂阀元件例如可移动部件6被设置在表面上时，如果具有高粘度的树脂试着通过旋转涂而涂布时，因为树脂扩散，该阀元件可以被挠曲或弯曲。但是，由于在所述的实施例中用于负性感光环氧树脂34的上述材料具有较低的粘度，所以当采用旋转涂涂布时，阀元件不会被挠曲或弯曲，该树脂可以在元件基板1和可移动部件6之间的缝隙中有效的流动。

发明人发现，为了防止可移动部件6的变形或使得光固化树脂的涂布表面平滑，具有足够固体组分并在涂布过程中能够容易平整(平滑)的材料，特别是包括50％或更多固体组分的材料是优选作为上述光固化树脂的n\材料。也发现，为了通过旋转涂进行涂布，优选树脂的分子量小，更特别的是，树脂的平均分子量小于10000。

顺便说一句，在旋转涂过程中，由于多余的树脂涂布材料(光固化树脂)因为其周围的空气阻力而不能良好的铺展，因此硅片的周边倾向于升高。因为涂布的膜厚增加了，关于准确度的问题就严重了。为了避免这样，在所示的实施例中，通过滴加能够溶解硅片周边上的树脂涂布材料的包括丙酮和IPA(异丙醇)的混合液体，可以增强硅片上树脂涂布膜厚度的均匀性。

在采用热板对感光环氧树脂34在90℃下预烘5分钟之后，利用曝光设备(MPA600：商标名)采用2(J/cm²)的曝光量，将感光环氧树脂34进行预定的图案的曝光。

在作为负性感光树脂的光固化树脂中，曝光部分被固化，未曝光部分没有固化。因此，在曝光过程中，通过使用掩模35，只有要形成流动通道壁9的区域和只有要形成按压元件20的区域被曝光，其它区域未被曝光。结果，如图11H和11L所示，只有对应于流动通道壁9的部分34a只有对应于按压元件20的部分34b被固化。在这种情况下，由于在对应于可移动部件6的部分中使用SiN膜32，并且由于SiN是具有能透光能力的透明材料，因此位于SiN膜32和元件基板1之间的在缝隙20a内形成按压元件20的部分34c被曝光和固化。部分34c被固化这一事实优选之处在于通过在缝隙20a内形成按压元件20，将作用在可移动部件6的根部的应力能够更有效地松弛。但是对于构成可移动部件6的层可以使用SiN以外的材料，如果使用不透明材料，则部分34c不会被曝光和固化，但是也在这种情况下，如上所述，可以通过按压元件20的其它部分松弛应力。

通过热板在90℃下对感光环氧树脂100进行5分钟的PEB，采用丙二醇1-单甲基醚醋酸酯(Kishida Chemical公司制造的)作为显影液体进行刻蚀。结果，如图11I和11M所示，未固化的部分能够被容易而且有效的除去。在200℃下进行1小时的主烘焙。在光固化之后进行树脂平整的过程(主烘焙)中，通过在高于树脂熔点(上述树脂为90℃)的温度下烘焙，以获得平整流体，平整的准确性可以被有效的提高。

通过上述步骤或工艺，可以在元件基板1上形成流动通道壁9、可移动部件6和作为本发明特征部分的按压元件20。在所示的实施例中，也可以在缝隙20a中形成按压元件20。

然后，类似于液体排放头制造方法第一实施例，顶板3和孔板4被连结，以制造该液体排放头。

在上述的液体排放头制造方法第一和第二实施例中，解释了采用相同的材料同时形成按压元件20和流动通道壁9的示例。通过这样作，可以制造出液体排放头，其中按压元件20可以简单地形成，而不会增加制造步骤。但是，例如，在可移动部件6和流动通道壁9以如液体排放头制造方法第一实施例的方法形成时，按压元件20可以按照液体排放头制造方法第二实施例所示的方法来制造，由此形与按压元件20独立的流动通道壁9。通过这样作，可以使用对流动通道壁9和按压元件20给出最佳功能的材料。

<第二实施例>

图12是本发明第二实施例的液体排放头主要部分的侧视图。另外图13A-13F用于解释从图12所示的液体排放头排放的液体步骤或过程。

首先，以下参考图12解释液体排放头的结构。

液体排放头包括含有作为气泡生成部件的热量产生部件110以及可移动部件111的基板101，其上形成有控制部分112的顶板102，和其上形成有排放口104的孔板105。在该实施例中，每个控制部分(制动器)112包括独立的远端控制部分112a和弯曲控制部分112b(位移控制部分)。

流动通道103(液体流动通道)是通过将元件基板101和顶板102层压而形成的，它们每一个都具有由元件基板101和侧壁(流动通道壁)限定的纵长形状以及顶板102。另外，多个流动通道103在一个液体排放头中并肩形成。与用于排放液体的下游侧(图12的左侧)排放口104相通气泡产生区位于热量产生部件110与液体接触的区域附近。大容积的公共液体腔106与多个流动通道103在其上游侧(图12的右侧)同时相通。即流动通道103从一个公共液体腔106中分出。公共液体腔106的高度比每一个流动通道103的高度高。

可移动部件111在其一端以悬臂的方式支撑，在墨水流动方向的上游侧被紧固在元件基板101上，可移动部件的位于支点111a下游侧的部分能够在元件基板101的上下方向移动。在最初的条件下，可移动部件111的位置基本与元件基板101平行，其间留有缝隙。

在所述的实施例中，可移动部件111设置成其自由端111b位于热量产生部件110的中心区域，第一控制部分(远端控制部分)112a设置在顶板102上，以位于可移动部件111的各自自由端111b之上，第二控制部分(弯曲控制部分)112b设置成位于各自的热量产生部件的上游侧。每个远端控制部分112a通过邻接自由端而控制可移动部件111的自由端111b的向上移动。每个弯曲控制部分112b用于控制可移动部件的弯曲变形(在自由端和支点之间的中间部分的上凸变形)。以这种方式，在可移动部件111位移控制过程中，由于可移动部件111和远端控制部分112a的存在，流动通道103在上游侧被可移动部件111和远端控制部分112a的存在而基本阻挡，在下游侧被可移动部件111和远端控制部分112a的存在而基本阻挡。

自由端的位置Y和远端控制部分112a的端部X优选位于与元件基板101垂直的平面。更优选的，这些位置X，Y以及热量产生部分110的中心Z一起位于与元件基板101垂直的平面。

另外，流动通道103在远端控制部分112a的下游侧突然增高。采用这种结构，即使当可移动部件111被远端控制部分112a和弯曲控制部分112b所控制时，由于保持了足够的流动通道高度，在气泡产生区下游侧的气泡140的生长不被阻碍，结果液体可以顺利地导向排放口104。另外，在排放口104高度方向的下端和上端之间的压力平衡的不均匀性被减小。因此，可以获得良好的液体排放。

在远端控制部分112a朝向公共液体腔106的上游侧的顶部结构突然上升。采用这种结构，如果没有可移动部件111，由于在气泡产生区下游侧的液体阻力大于在上游侧的液体阻力，该压力难以导向排放口104。但是在所示的实施例中，在气泡的形成过程中，由于气泡140向气泡产生区上游侧的移动基本被可移动部件111所阻挡，使得用于排放液体的压力被主动的导向排放口104，而且，在墨水的提供过程中，由于在气泡产生区上游侧的液体阻力小，所以墨水能够立刻被输送至气泡产生区。

根据上述的结构，气泡140朝向下游侧的生长分量相对于该气泡朝向上游侧的生长分量是不均匀的，朝向上游侧的生长分量变小，且液体朝向上游侧的移动被抑制。由于液体朝向上游侧的流动被抑制，所以在排放后的凹凸回缩量降低，且在再填充中，从孔表面105a伸出的凹凸量也被因此降低。因此，由于凹凸的变化被抑制，所以可以在从低频至高频的所有的驱动频率实现稳定的排放。

顺便说一下，在所示的实施例中，在气泡140下游侧部分和排放口104之间的通道结构相对于液体流保持为“直的连通条件”。考虑到这一点，更优选的，希望产生理想的条件，即排放条件例如液滴166(在后面描述)的排放方向和排放速度通过在气泡140产生过程中产生的压力波的传导方向、由此导致的液体的流动方向以及排放方向的彼此线性对准而被高度地稳定。在所示的实施例中，作为一种达到或近似于这种理想条件的一种限定，可以设计以使得排放口104直接被连至热量产生部件110，特别是连至对气泡140的排放口104侧部产生影响的热量产生部件110的排放口104侧(下游侧)部。在这种结构中，如果在流动通道103中没有液体，则热量产生部件110，特别是热量产生部件110的下游侧能够被从排放口104的外侧看见。

以下，说明各种结构元件的尺寸。

在本发明中，通过查看或检查气泡140对可移动部件111上表面的供应(气泡140向气泡产生区域的上游侧的供应)，发现依赖于可移动部件111的推移速度和气泡生长速度(换句话说，即液体的推移速度)之间的关系，可以防止气泡140对可移动部件111上表面的供应，由此获得良好的排放性能。

即在本发明中，通过在气泡140的体积改变率和可移动部件111的位移体积改变率要增大的时候，采用控制部分112来控制可移动部件111的位移，可以防止气泡140对可移动部件111上表面的供应，由此获得良好的排放性能。

以下参考附图14A-14C进行更详细的说明。

首先，从图14A所示的条件中，当气泡840在热量产生部件810处产生时，立刻产生了压力波。当热量产生部件810周围的液体被该压力波推移时，气泡840在长大。起初，可移动部件811基本跟随着液体的推移而向上移动(图14B)。随着时间的变换，由于液体的惯性力变小，通过可移动部件811的弹性力，可移动部件811的位移速度突然减小。在这种情况下，由于液体的推移速度没有被如此减小，那么在液体的推移速度和可移动部件811的推移速度之间的差异就变大。此时，如果可移动部件811(自由端811b)和远端控制部分812之间的缝隙仍然是如图14C所示那样宽，则液体流入(箭头所示)气泡产生区的上游侧，结果可移动部件811难以与远端控制部分812相接触，部分排放力就损失了。因此，在这种情况下，不能获得控制部分(远端控制部分812a和弯曲控制部分812b)带来的可移动部件811的准确控制(阻挡)效果。

相反，在本发明中，远端控制部分112a带来的可移动部件111的控制是在可移动部件111的位移基本跟随液体的推移的阶段进行的。此处，在本发明中，为了方便起见，可移动部件111的位移速度和气泡140的生长速度(液体的推移速度)分别由“可移动部件位移体积变化率”和“气泡体积变化率”来表示。顺便说一句，“可移动部件位移体积变化率”和“气泡体积变化率”是由可移动部件位移体积以及气泡体积的微分而获得的。

采用上述结构，由于液体流动导致的气泡140向可移动部件111上表面的供应通常会被消除，并且可以更主动地获得气泡产生区的密封条件，所以可以获得良好的排放性能。

根据所示的实施例，即使在可移动部件111被远端控制部分112a控制之后，气泡140也会连续生长。在这种情况下，希望在远端控制部分112a下游侧的流动通道103的准确流动通道高度可以被保持，以促进气泡140下游侧分量的自由生长。

由于可移动部件111的宽度比流动通道103的宽度小，所以在可移动部件111和流动通道的侧壁107之间保持了间隙。对于因加热热量产生部件110而产生的气泡140，设置与气泡140的上游侧半部分成相对位置关系的远端控制部分112a，用来控制可移动部件111的位移，以及在热量产生部件的上游端的上游侧设置弯曲控制部分112b。可移动部件111的上部位移被远端控制部分112a所控制，如果多余的应力作用在可移动部件111上，则可移动部件111的弯曲变形(过度变形)可以被弯曲控制部分112b所控制。

弯曲控制部分112b的布局和尺寸如下。即在普通的液体排放条件下和在气泡140普通发泡的条件下，弯曲控制部分112b不与可移动部件111邻接；但是如果气泡140变得过大，而使得可移动部件111过度变形，那么弯曲控制部分邻接可移动部件111以控制其进一步变形。

顺便说一句，在本发明中，可移动部件通过控制部分的控制代表了可移动部件的位移体积变化率变为0或负数(负的)的条件。

顺便说一句，在所示实施例中，流动通道103的高度是55μm，可移动部件111的厚度是5μm。在假设制动器的高度是t₁以及可移动部件111上表面与制动器112之间在高度方向的距离为t₂，当t₁大于30μm时，通过选择t₂为15μm以下，可以获得稳定的液体排放性能。

以下参考附图13A-13F和图15描述所示实施例的液体排放头的排放操作，其中图15表示在气泡的位移速度和体积中的时间偏离变化，以及在可移动部件的位移速度和位移体积中的时间偏离变化。

在图15中，气泡体积变化率v₁由实线表示，气泡体积v_d1由双点划线表示，可移动部件位移体积变化率v₂由间断线表示，可移动部件体积v_d2由划线所示。另外当气泡体积v_d1增大时，气泡体积变化率v₁是正的，当体积增大时气泡体积v_d1是正的，当可移动部件位移体积v_d2增大时，可移动部件位移体积变化率v₂是正的，而当体积增大时可移动部件的位移体积v_d2是正的。基于当可移动部件111从图13A所示的初始条件向顶板102推移时所获得的体积，由于可移动部件位移体积v_d2是正的，所以当可移动部件111从初始条件向元件基板101推移时，可移动部件位移体积v_d2表示为负值。

图13A表示在能量例如电能被施加至热量产生部件110之前的情形，即在热量产生部件110产生热量之前的情形。如下所述，可移动部件111位于与由热量产生部件的热量所产生的气泡140的上游侧半部分相对的区域。

图15中当时间t＝0时，该条件对应于A点。

图13B表示填充在气泡产生区的一部分液体被热量产生部件110加热以及因膜沸腾而开始产生气泡140的条件。在图15中，这种条件对应于B点和刚好在C1点前之间的区域，在这种情况下，气泡体积v_d1随着时间的推移而增大。顺便说一句，在这种情况下，可移动部件111位移的开始被从气泡140的体积变化而延迟。即因膜沸腾产生的气泡140所导致的压力波被在流动通道103内传播，使得液体从气泡产生区域的中心区向下游侧和上游侧推移，在上游侧，由于气泡140生长导致的液体流动使得可移动部件111开始位移。另外，朝向上游侧推移的液体在流动通道103的侧壁107和可移动部件111之间经过，并导向公共液体腔106。此时，随着可移动部件111的位移，在远端控制部分112a和可移动部件111之间的间隙被减小。在这种条件下，排放液滴166开始从排放口104排放。

图13C表示可移动部件111的自由端111b因气泡140的进一步生长而与远端控制部分112a接触的情况。在图15中，这种条件对应于C₁和C₃点之间的区域。

从图13B所示的条件中，可移动部件位移体积变化率v₂在图13C所示的可移动部件111与远端控制部分112a接触的条件之前突然降低，即当图15的B点向C1点推移时的B点处。原因在于，就在可移动部件111与远端控制部分112a接触之前，液体在可移动部件111与远端控制部分112a之间的流动阻力突然变大。另外，气泡体积变化率v₁也突然降低。

随后，可移动部件111进一步接近远端控制部分112a，最终与其相接触。在可移动部件111与远端控制部分112a之间的接触是可靠地实现的，因为远端控制部分112a的高度t1和可移动部件111的上表面与远端控制部分112a的尖端部之间的间隙的尺寸如上所述。当可移动部件111与远端控制部分112a接触时，由于可移动部件的进一步上位移被控制(图15的C1-C3点)，使得液体朝向上游方向的推移被极大的控制。因此，气泡140朝向上游方向的生长也被可移动部件111所控制。

尽管此时在通常的气泡发泡条件下，可移动部件111的上位移被控制，如果在由于流动通道内墨水缺乏而导致有未填充墨水的区域(特别是在可移动部件111之上)的条件下，会产生多余或更大的气泡，以在墨水上作用多余的力。在这种情况下，可移动部件111承受更大的应力，以被进一步推向上游方向，结果如图13D的间断线所示，可移动部件试图以上凸的形式(朝向顶板)弯曲变形。如果发生这种弯曲变形，多余的应力作用在可移动部件111上，由此导致裂纹或缺陷，如果变形更大，则可移动部件可能破裂。相反，在所示的实施例中，由于在热量产生部件110上游端的上游侧设置有弯曲控制部件112b，如图13D中的实线所示，防止了可移动部件111朝向顶板的凸弯曲变形。由于弯曲控制部分112b具有控制可移动部件111的上弯曲变形的作用，并且与远端控制部分112a不同，不需要阻挡流动通道，因此理想的是，弯曲控制部分提供了尽可能小的低流动阻力(不会妨碍再填充)。

在可移动部件111以这种方式与远端控制部分112a和弯曲控制部分112b邻接之后，气泡140连续生长。由于气泡的上游生长被远端控制部分112a和可移动部件111所控制，气泡140进一步在下游侧生长，结果气泡140在热量产生部件110下游侧的生长高度比没有提供可移动部件111时的大。即如图15所示，尽管因为可移动部件与远端控制部分112a和弯曲控制部分112b相接触，但可移动部件位移体积变化率v₂在C1和C3点之间是0，气泡140朝向下游侧生长，并连续生长直至从C1点稍微超过了C2点，在C2点气泡体积v_d1达到最大。

另一方面，如上所述。由于可移动部件111的位移被远端控制部分112a和弯曲控制部分112b所控制，气泡140的上游侧部分尺寸变小。气泡140的上游侧部分被远端控制部分112a、流动通道侧壁、可移动部件111和支点111a所控制，从而朝向上游区域的前进量变得基本为0。

以这种方式，液体朝向上游侧的流动被极大地减小，由此防止了液体向邻近的流动通道的串流、液体在液体供应系统中的回流(妨碍高速再填充)以及压力波动。

图13E表示在膜沸腾之后的气泡140内的负压克服了液体在流动通道103内的下游侧的推移以开始收缩气泡140的条件。

随着气泡140被收缩(图15中的C₂到E点)，尽管可移动部件111向下移动(图15的C₃点到D点)，由于可移动部件11l本身具有悬臂弹出应力和因上凸变形导致的应力，因此下游侧位移的速度增加。另外，由于流动通道阻力小，在公共液体腔106和流动通道103之间形成的作为低流动通道阻力区域的可移动部件111的上游侧区域内，液体下游侧流动迅速变成大流，井流入流动通道103内。在这一操作中，公共液体腔106中的液体导入流动通道103中。导入流动通道103内的液体流经远端控制部分112a和向下移动的可移动部件111之间，然后，流入热量产生部件110的下游侧，并作用在气泡140上以加速气泡的消失。在这种液体流有助于气泡消失后，它产生了朝向排放口104的液体流，以有助于凹凸的回复和增加再填充速度。

在这个阶段，由从排放口104排出的排放滴166构成的液体柱变为向外飞的液滴。

另外，由于通过可移动部件111和远端控制部分112a之间区域流入流动通道103的液体增加了在顶板102侧的流动速度，微小气泡在该部分的积累被基本防止了，由此有助于稳定的排放。

另外，由于气泡消失导致的空穴的产生点向气泡产生区的下游侧推移，减小了对热量产生部件110的损坏。同时，减小了因显影导致的将烤焦墨水吸附热量产生部件110，增强了排放稳定性。

图13F表示这样一种条件，即在气泡140完全消失后，可移动部件111从初始条件溢出(图15的E点等)。

尽管取决于可移动部件111的刚性和所使用的液体的粘度，但可移动部件111的溢出短时间内被减弱，并回复初始条件。

以下参考图16细解释从可移动部件111的两侧上升的上升气泡141以及在排放口104处的液体凹凸，其中图16是图12的部分液体排放头的透视图。顺便说一句，尽管如图16所示的远端控制部分112a的结构和在远端控制部分112a上游侧的低流动通道阻力区域103a的结构与图12所示的不同，但是它们具有相同的功能。

在所示实施例中，在构成流动通道103的侧壁107的壁表面和可移动部件111的两个横向边缘之间存在间隙，从而可移动部件111能够平滑位移。另外，在气泡由于热量产生部件110而生长的过程中，气泡140移动可移动部件，并朝向可移动部件111的上表面经过该间隙上升，以轻微渗入低流动通道阻力区域103a。所渗透的上升气泡141围绕着背表面(与气泡产生区相对)运动，由此抑制了可移动部件111的波动，并稳定了排放性能。

另外，在气泡140的消失步骤中，上升气泡141促进了来自低流动通道阻力区域103a的液体流向气泡产生区，结果与上述的从排放口104的凹凸高速回缩相结合，迅速完成气泡消失。特别是，由于上述上升气泡141产生的液体流，气泡基本不会在可移动部件111和流动通道103的边角处被捕获。

在具有上述结构的液体排放头中，当液体从排放口103因为气泡140的生成而排出时，排放滴166基本在液体柱前端为球形的条件下被排出。尽管在传统的液体排放头结构中也是这样，但是在所示的实施例中，当可移动部件111因为气泡的生长而移动，并且移动的可移动部件111与远端控制部分112a相接触时，在包括气泡产生区的流动通道103中产生了基本闭合的空间(除了排放口之外)。因此，当气泡在这种条件下完全消失时，由于闭合的空间被保持直至可移动部件111因为气泡的消失而与远端控制部分112a相分开，气泡140的大部分消失能量作用成为将排放口104附近的液体推向上游方向的力。结果，就在气泡143开始消失之后，凹凸迅速从排放口104回缩至流动通道103内，结果构成连接至排放口104外侧的排放滴166的液体柱的尾部迅速被凹凸面的强力所分离。因此由尾部形成的卫星状伴随点被减少，由此增强了印品的品质。

由于尾部不会被凹凸面长期拖着，排放速度不会降低，并且因为在排放滴166和卫星状伴随点之间的距离变短，卫星状伴随点被排放滴166后部的所谓滑流现象拖住。结果，卫星状伴随点可以与排放滴166相结合，因此可以提供基本不产生卫星状伴随点的液体排放头。

在所示的实施例中，在上述液体排放头中，设置可移动部件111来只抑制气泡140朝向相对于导向排放口104的液体流的上游侧的生长。更优选的，可移动部件111的自由端111b基本位于气泡产生区的中央部分。采用这种结构，由于气泡生长导致的朝向上游侧的反向波以及不直接涉及液体排放的液体的惯性力可以被抑制，气泡140的向下生长分量可以被直接导向排放口104。

图17A是沿着垂直于流动通道的方向的远端控制部分形成部分的截面图，图17B是沿着垂直于流动通道的方向的弯曲控制部分形成部分的截面图。关于远端控制部分112a，为了阻挡在可移动部件111因气泡与远端控制部分接触或接近而导致位移时的液体流动，在远端控制部分和左侧和右侧壁107之间的间隙非常小。另一方面，图17B所示的弯曲控制部分112b不需要具有类似于远端控制部分112a的宽度，只要可移动部件111的弯曲变形(过度位移)能够被控制即可。更适合的是，弯曲控制部分具有不降低再填充性能的较小宽度。另外，关于上下方向，弯曲控制部分112b的高度必须等于或大于远端控制部分112a的高度，从而可移动部件111的中间部分(自由端111b和支点111a之间)不会比自由端111b移动更多。

图17C表示弯曲控制部分的可替换方案。在这种情况下，弯曲控制部分112c形成为从左侧和右侧壁107附近向流动通道内凸出，从而可移动部件111的宽中央区不会被控制，但是弯曲控制部分邻接可移动部件的两个横向边缘，以控制其变形。采用这种结构，可移动部件111在扭曲方向的变形也可以被同时控制，由此提供了更稳定的控制。

(可移动部件)

以下，对实施例中的液体排放头所采用的可移动部件进行详细说明。

作为可移动部件111的材料，包括氮化硅在内，可以使用具有高耐久性的金属例如银、镍、金、铁、钛、铝、铂、钽、不锈钢或青铜磷化物及它们的合金，或具有腈基的树脂例如丙烯腈、丁二烯或苯乙稀，或具有胺基的树脂例如聚酰胺，或具有羧基的树脂例如聚碳酸酯，具有醛基的树脂例如聚缩醛，或具有砜基的树脂例如聚砜，或例如液晶聚合物的树脂以及它们的化合物，或具有高耐墨水性的金属例如金、钨、钽、镍、不锈钢或钛以及它们的合金，或表面涂布的这些金属以提高耐墨水性，或具有胺基的树脂例如聚酰胺，或具有醛基的树脂例如聚缩醛，或具有酮基的树脂例如聚醚醚酮，或具有亚胺基的树脂例如聚酰亚胺，或具有羟基的树脂例如苯酚树脂，或具有乙基的树脂例如聚乙烯，或具有烷基的树脂例如聚丙烯，或具有环氧基的树脂例如环氧树脂，或具有胺基的树脂例如meramine树脂，或具有甲醇基的树脂例如二甲苯，以及它们的化合物，或陶瓷例如二氧化硅或氮化硅。

以下解释热量产生部件110和可移动部件111之间的位置关系。通过热量产生部件110和可移动部件111之间的优化布局，在因热量产生部件110而发泡的过程中的流动液体可以是适当的，以有效的利用它。

在传统的喷墨记录方法中，即所谓的气泡喷射记录方法中，其中通过向墨水施加能量例如热量面在墨水中导致包括突然体积变化(产生气泡)在内的状态变化，墨水因基于这种状态变化的作用力而被从排放口104排出，通过将所排放的墨水粘附在记录介质之上而形成图象，如图18所示，尽管热量产生部件的面积与墨水排放量具有比例关系，但是可以看出存在无助于墨水排放的非发泡有效区S。另外，从墨水在热量产生部件110上烤焦的条件，可以看出在热量产生部件110周围存在非发泡有效区S。从这些结果可以看出，热量产生部件周围约4μm的区域与发泡无关。

因此，为了有效的利用发泡压力，尽管就在发泡有效区之上热量产生部件周围约4μm的区域内有效地作用在可移动部件111上，在本发明的情况下，通过分成独立作用在气泡产生区的大致中央区(实际上，为液体流动方向的中心的大约10μm的范围)的上游侧和下游侧的流动通道103内的液体流上的阶段，以及完全作用在它们之上的阶段，非常重要的在于，可移动部件111的位置使得只有来自中心区的上游侧部分被与可移动部件111相对。在所示的实施例中，尽管解释了发泡有效区位于热量产生部件110周围约4μm的区域内的示例，根据热量产生部件110的类型和/或热量产生部件形成方法，本发明不限于这种实施例。

(元件基板)

以下详细解释用于上述实施例的液体排放头中的元件基板的结构，该基板具有用于向液体提供热量的热量产生部件110。

图19A和19B表示本发明实施例的液体排放头主要部分的示意侧视图，用于解释元件基板101的结构，其中图19A示具有在后文描述的保护膜液体排放头，图19B表示没有保护膜的液体排放头。

具有构成流动通道107的沟槽的带槽顶板102被设置在元件基板101上。

在元件基板101中，用于绝缘和热量积累目的的氧化硅膜或氮化硅膜101e在硅基板101f上形成，由硼化铪(HfB₂)、氮化钽(TaN)或铝化钽(TaAl)制成的并形成热量产生部件110的电阻层101d(厚度为0.01-0.2μm)以及由铝制成的线路电极101c(厚度为0.2-1.0μm)被在膜上布线，如图19A所示。通过从线路电极101c向电阻层101d提供电压，电流在电阻层101d中流动以产生热量。由氧化硅或氮化硅制成的厚度为0.1-2.0μm的保护膜101b在电阻层101d上在线路电极101c之间形成，由钽制成的抗空穴层101a(厚度为0.1-0.6μm)在保护膜上形成。由此保护电阻层101d不被各种液体例墨水的破坏。

特别是，因为在气泡的产生和消失过程中产生的压力和振动波是非常强的，会显著降低硬和脆的氧化膜的耐久性，金属材料例如钽(Ta)被用于形成抗空穴层101a。

通过结合液体、流动通道结构和电阻材料，用于电阻层101d的保护膜101b可以被省略，这种实施例如图19B所示。因为电阻层101d的材料不需要保护膜101b，所以可以使用铱/钽/铝的合金。

作为上述实施例中的热量产生部件110的结构，可以在电极101c之间只设置电阻层101d(热量产生部分)，或者可以包括用于保护电阻层101d的保护层。

在该实施例中，尽管只解释了热量产生部件110具有由响应电信号用于产生热量的电阻层101d构成的热量产生部分，但是本发明不限于这种实施例，但是在发泡流体中足以产生足够排放液体的气泡140。例如能够通过接受光例如激光而产生热量的光热转换器或具有能够通过接受高频而产生热量的热量产生部分的热量产生部件。

顺便说一句，在元件基板101上，以及由形成热量产生部分的电阻层101d构成的热量产生部件110和用于向电阻层101d提供电信号的线路电极101c上，可以通过半导体制造工艺整体形成功能元件例如晶体管、二极管、锁闩、漂移电阻等用于选择性驱动热量产生元件(电/热转换元件)。

另外，为了驱动设置在元件基板101上的热量产生部件110的热量产生部分以排放液体，通过线路电极101c向电阻层101d施加如图20所示的矩形脉冲，由此迅速加热线路电极101c之间的电阻层101d。在根据上述实施例中的排放头中，通过施加具有24(v)电压、7(μm)脉冲宽度、150(mA)电流和6(kHz)频率的的电信号，热量产生部件被驱动以通过上述操作从排放口104排放液体形式的墨水。但是驱动信号的条件不限于此，可以采用任何能使发泡液体适当的发泡的驱动信号。

<第三实施例>

以下，解释本发明的第三实施例。与第一和第二实施例类似的元件用相同的附图标记表示，其解释在此省略。

在第三实施例的液体排放头中，类似于第一实施例的辅助元件(按压部件20)也具有类似于第二实施例的弯曲控制部分112b的功能。即如图21所示，按压元件20的一部分是锥形的，并在下游侧(朝向排放口104)延伸，以与可移动部件111分开，由此形成与可移动部件111的中间部分相对并分开的弯曲控制部分112b。该实施例的位移控制部分包括按压部件20和弯曲控制部分112b。

图21表示在能量例如电能被施加至热量产生部件110之前的条件，即在热量产生部件110产生热量之前的条件。如下所述，可移动部件111位于与因热量产生部件110产生的热量而生成的气泡140的上游侧的半部分相对的区域内。

在液体排放操作中，当热量产生部件110被驱动以产生热量和气泡140产生并成长时，如图22A所示，移动的可移动部件111接近并和远端控制部分112a相接触。在可移动部件111和远端控制部分112a之间的接触是主动实现的，因为远端控制部分112a的高度t1和可移动部件111上表面与远端控制部分112a尖端之间的间隙t2的尺寸如第二实施例所示一样。当可移动部件111与远端控制部分112a接触时，由于可移动部件的进一步向上位移被控制，朝向上游方向的液体推移被极大的控制。因此，气泡140朝向上游方向的生长也被可移动部件111所控制。

在普通的发泡条件下，由于可移动部件111的向上位移被控制，并且可移动部件111不与弯曲控制部分112b相接触，所以在可移动部件111上没有影响。

但是，如果加热和发泡在有由于流动通道内墨水量缺乏而未填充的区域(特别是在可移动部件111之上)存在的条件下发生，那么过多或更大的气泡产生以在墨水上作用过多的力。在这种情况下，可移动部件111承受更大的应力以被进一步推向上游方向，结果，如图22B的间断线所示，可移动部件试图以上凸的形式(朝向顶板)而弯曲变形(过度位移)。如果这种过度位移(弯曲变形)发生，过度应力作用在可移动部件111上，由此导致了裂纹或缺陷，并且如果变形更大，则可移动部件会破裂。相反，在所示的实施例中，由于与按压部件20整体形成的弯曲控制部件112b被设置在热量产生部件110的上游端的上游侧，在可移动部件111的自由端与远端控制部分112a邻接之后，防止了可移动部件111朝向顶板凸弯曲变形(过度位移)。

在可移动部件111与远端控制部分112a和弯曲控制部分112b以这种方式邻接之后，气泡140连续生长。由于气泡向上游的生长被远端控制部分112a和可移动部件111所控制，气泡140在下游侧进一步生长，结果与没有设置可移动部件111的情况相比，在热量产生部件110的下游侧的气泡140的生长高度被增大。

另一方面，如上所述，由于可移动部件111的位移被远端控制部分112a和弯曲控制部分112b所控制，气泡140的上游侧部分具有小尺寸。气泡140的上游部分被远端控制部分112a、流动通道侧壁、可移动部件111和支点111a所控制，从而朝向上游区的前进量变得基本为0。以这种方式，朝向上游侧的液体的流动被极大的降低，由此防止了液体朝向邻近流动通道的串流、液体在液体供应系统中的回流(妨碍高速填充)和压力波动。

另外，如图23所示的沿图21的线23-23的截面图中，由于按压元件20覆盖了可移动部件111的阶梯部分161和分开的可移动部件111的根部161，作用在可移动部件111的阶梯部分160和分开的可移动部件111的根部161(如果这种按压部件20不存在的话，则是在可移动部件111的位移过程中承受压力的部分)的应力被分散进入邻接这些部分的按压元件20，由此松弛了应力。另外，即使可移动部件111的多个可移动部分同时位移，对可移动部件111的耐久性产生极大影响的应力也不存在。顺便说一句，附图标记152代表基底。附图标记163代表连接部分。

顺便说一句，由于所述实施例的位移控制部分包括按压部件20和弯曲控制部分112b，它具有用于控制可移动部件111的向上过度位移(弯曲变形)的作用和用于松弛作用在可移动部件111的阶梯部分160和分开的可移动部件111的根部161的应力的作用，在可移动部件111和弯曲控制部分112b之间的间隙可以被理想的选择，从而在普通发泡条件下的可移动部件111的最大位移中，弯曲控制部分不会与可移动部件111接触(弯曲变形不会发生)。另外，与远端控制部分112a不同，由于弯曲控制部分112b不需要阻挡流动通道，例如，如图24A和图24B的沿图21的线24A、24B-24A、24B的截面图所示，希望弯曲控制部分112b被形成以尽可能小地降低流动阻力(不妨碍再填充)。

<其它结构>

图25是具有上述液体排放头48的排放头盒47，该排放头盒还具有用于存储向该排放头输送的液体的液体容器。顺便说一句，该液体容器在液体消耗之后通过再填充可以再次使用。

图26表示安装有排放头盒47的液体排放设备的结构示意透视图。此处显示了其中使用墨水作为排放液体的墨水排放设备IJRA。该墨水排放设备IJRA被通过齿轮52连至电机51，具有响应来自驱动信号提供设施(未显示)的驱动信号而旋转驱动的传送辊，以传送记录介质50例如记录纸。该排放头盒47被安装在滑架HC上，图25表示在液体排放头部分40安装液体排放头48以及可拆卸的安装液体容器部分41的实施例。滑架HC被支撑用于沿滑架导轨和滑架轴54在记录介质50的宽度方向(箭头a和b所示)往复运动。滑架轴54被通过齿轮52、53连至电机51，以响应驱动信号旋转驱动。滑架HC被滑架轴54中形成的螺旋形或螺旋状沟槽所咬合从而该滑架可以响应滑架轴54的旋转而往复推移。

墨水排放设备IJRA的记录操作以这种方式进行，即在记录介质50被通过传送辊转送至预定位置以及滑架HC被推向预定位置之后，墨水被从安装在滑架HC上的液体排放头48排向记录介质50，由此形成良好的影像。

图27是表示液体排放设备另一实施例的透视图。这种液体排放设备具有所谓的全线排放头70，其中多个排放口被沿着记录介质80的可记录区域的整个宽度设置。全线排放头70位于通过传送鼓90传送记录介质80的传送通道之上，并在其横向，从而可以在记录介质80的可记录区的整个宽度上共同进行记录。

图28是用于控制上述液体排放设备(墨水排放记录设备)的记录操作的控制部分的方框图。墨水排放记录设备(IJRA)接受影像信息作为来自主机60的控制信号。影像信息被在墨水排放记录设备的输入/输出接口61转换成为可处理数据并被临时存储。

CPU62用于根据存储在ROM63中的控制程序来处理临时存储在输入/输出接口61的数据，同时利用外设例如RAM64，由此将该数据转换成为要被记录的数据(影像数据)。另外，CPU62用于与液体排放头48的液体排放操作在适当时间同步的形成根据影像数据驱动驱动电机51的驱动数据，以在记录介质的适当位置对应影像数据来记录影像。以这种方式形成的影像数据被通过排放头驱动器66传送至滑架HC，驱动数据被通过电机驱动器65传送至驱动电机51，结果滑架HC(液体排放头48)和驱动电机51被在控制的时序驱动，由此形成影像。

作为可以在液体排放设备中使用的并有液体例如墨水施加在其上的记录介质，可以使用各种纸、OHP片、在小型盘和安装板中使用的塑料材料、布料、金属材料例如铝和铜、皮制材料例如牛皮、猪皮和合成皮，木制材料例如木材和胶合板、竹制材料、陶瓷材料例如瓦片、以及三维结构例如海绵。

另外，液体排放设备被设计成用作为打印机，用于在各种OHP片上进行记录，用作为塑料记录设备，用于在塑料材料例如小型盘上进行记录；用作为金属记录设备用于在金属板上进行记录；用作为皮记录设备用于在皮材料上进行记录；用作为木记录设备用于在木材料上进行记录；用作为陶瓷记录没备，用于在陶瓷材料上进行记录；用作为用于在三维结构例如海绵上进行记录的记录设备，及用作为用于在布料上进行记录的打印设备。在这些各种液体排放设备中使用的液体优选用于各自的记录介质和/或记录条件。

如上所述，根据本发明，在包括由远端控制部分和位移控制部分构成的控制部分并具有可移动部件的液体排放头中，通过在可移动部件的基底和分开的可移动部分的根部之间设置邻接着连接部分的阶梯部分的按压部分，来作为位移控制部分，作用在这些部分上的应力可以被松弛。因此，可移动部件的耐久性被增强，液体排放的可靠性能够被增强。

另外，通过设置弯曲控制部分作为位移控制部分，并通过采用远端控制部分来控制可移动部件自由端的位移，以及通过采用弯曲控制部分来控制可移动部件中间部分的弯曲变形，可以防止由于过度变形导致的裂纹、缺陷或破裂，因此增强了耐久性。

当流动通道中设置有远端控制部分的部分的面积(液体可以通过的)比流动通道中设置有弯曲控制部分的部分的面积(液体可以通过的)小时，例如通过比弯曲控制部分更大地加宽远端控制部分，再填充性能不会被降低。允许高频率的液体排放。

Claims (22)

1.一种液体排放头，包括

用于排放液体的排放口；

与所述的排放口相通并用于向所述排放口提供液体的液体流动通道；

包括热量产生部件的元件基板，该热量产生部件用于使所述液体流动通道中填充的液体发泡；

具有由所述元件基板支撑并紧固的固定部分的可移动部件，自由端朝向所述排放口，可移动部分位于与所述元件基板上所述热量产生部件相对的位置，并以其间的间隙与所述元件基板分开，以及

用于控制所述可移动部件的位移量的控制部分；

其中

液体因气泡生成所导致的压力而从所述排放口排放，同时所述可移动部件的可移动部分被移动；

所述控制部分包括邻接所述可移动部件自由端的远端控制部分和至少一个与所述远端控制部分隔开的位移控制部分。

2.如权利要求1所述的液体排放头，其特征在于，所述可移动部件是由整体形成的所述固定部分、多个所述可移动部分，以及与所述元件基板隔开并用于分开和支撑所述可移动部分的公共支撑部分构成。从而当排放液体时，所述可移动部件被围绕所述可移动部分和所述作为支点的公共支撑部分之间的连接部分而移动，以及

所述位移控制部分是一个辅助元件，它被设置在至少与所述可移动部件的所述公共支撑部分相对的位置，以抑制所述公共支撑部分的过度位移。

3.如权利要求2所述的液体排放头，其特征在于，所述辅助元件邻接所述可移动部件的上表面。

4.如权利要求3所述的液体排放头，其特征在于，所述辅助元件延伸至分开的多个可移动部分之间的所述元件基板之上，并邻接着所述的元件基板。

5.如权利要求4的液体排放头，其特征在于，所述辅助元件也在所述可移动部件的所述可移动部分和所述元件基板之间的缝隙内形成。

6.如权利要求2-5任一项所述的液体排放头，其特征在于，所述的辅助元件穿过所述多个可移动部分的根部沿着分开的可移动部分并肩设置的方向形成。

7.如权利要求2的液体排放头，其特征在于，所述辅助元件是与限定所述液体流动通道侧壁的流动通道壁整体形成。

8.如权利要求2的液体排放头，其特征在于，所述辅助元件由感光树脂形成。

9.如权利要求8的液体排放头，其特征在于，感光树脂是环氧树脂。

10.一种制造如权利要求2所述的液体排放头的方法，包括：

用于采用相同的材料同时形成限定所述液体流动通道侧壁的流动通道壁和所述辅助元件的步骤。

11.如权利要求10的方法，包括如下步骤：

在所述元件基板上形成所述可移动部件；

在所述可移动部件和所述元件基板之间的缝隙中填充液体形式的光可固化树脂，并在所述元件基板上涂布树脂直至覆盖所述可移动部件；

通过在要被形成的至少限定所述液体流动通道侧壁的流动通道壁以及所述辅助元件的区域曝光而固化光可固化树脂；

除去光可固化树脂的未固化部分。

12.一种用于制造如权利要求2的液体排放头的方法，包括以下步骤：

在所述元件基板上形成所述可移动部件和限定所述液体流动通道的侧壁的流动通道壁；

在所述可移动部件和所述元件基板之间的缝隙中填充液体形式的光可固化树脂，并在所述元件基板上涂布树脂直至覆盖所述可移动部件；

通过在要被形成的至少所述辅助元件的区域曝光而固化光可固化树脂；

除去光可固化树脂的未固化部分。

13.如权利要求11或12的方法，其特征在于，所述可移动部件由透明材料形成。

14.如权利要求1的液体排放头，其特征在于，所述位移控制部分包括与所述远端控制部分隔开并位于所述热量产生部件的上游侧的至少一个弯曲控制部分，该弯曲控制部分能够与所述可移动部件的中间部分相邻接。

15.如权利要求14的液体排放头，其特征在于，所述弯曲控制部分只在所述可移动部件被过度位移时邻接所述可移动部件的中间部分。

16.如权利要求14或15的液体排放头，其特征在于，所述远端控制部分和所述弯曲控制部分在连至所述元件基板的顶板上独立形成。

17.如权利要求14的液体排放头，其特征在于，所述远端控制部分在与所述液体流动通道内液体的流动方向相垂直的方向的截面面积比所述弯曲控制部分在与所述液体流动通道内液体的流动方向相垂直的方向的截面面积大。

18.如权利要求17的液体排放头，其特征在于，所述远端控制部分比所述弯曲控制部分宽。

19.如权利要求14的液体排放头，其特征在于，设置多个所述弯曲控制部分。

20.一种排放头盒，包括：

一种如权利要求1的液体排放头；以及

用于存储要被送至所述液体排放头的液体的液体容器。

21.一种液体排放设备，包括：

如权利要求1的液体排放头；以及

驱动信号提供部件，用于提供用于从所述液体排放头排放液体的驱动信号。

22.如权利要求21的液体排放设备，还包括用于传送用于接受从所述液体排放头排放的液体的记录介质的传送部件。

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