CN1160193C

CN1160193C - 排液头和排液装置

Info

Publication number: CN1160193C
Application number: CNB991086732A
Authority: CN
Inventors: ƽ; 吉平文; 樫野俊雄; 工藤清光; 岛津聪
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2019-06-22
Also published as: KR100394920B1; EP0967079A3; EP0967079A2; KR20000006314A; US6217157B1; CA2275113C; CA2275113A1; AU3580599A; DE69922085D1; DE69922085T2; EP0967079B1; CN1243065A

Abstract

为了使排液头在诸如喷墨记录中稳定地排出液体，本发明提出了一种排液头，包括一个排液头，包括一个与排出口相通的排出液路径，用于排出排出液并适于排出液的流动；一个发泡液路径，包括产生气泡的发泡区，适于发泡液的流动；和一个活动隔膜，用于基本上隔离排出液路径和发泡液路径，隔膜上有一个凹进，位置对应于发泡区，其偏移使得发泡液路径变窄；其特征在于上述凹进实质上具有一个无移动角部，不包括角部的凹进易于由发泡区产生的气泡移动。

Description

排液头和排液装置

本发明涉及一种通过由例如为热能产生的气泡排出液体的排液头和排液装置，尤其涉及一种采用可由气泡移动的可移动隔膜的排液头和排液装置。

本发明适用于一种在各种记录介质如纸张，纱线、纤维、织物、皮革、金属、塑料、玻璃、木材、陶瓷等上记录的打印机、复印机、有通讯系统的传真机、有打印设备的工作处理器和以复杂的方式与各种处理装置结合的工业记录装置。在本发明中，“记录”不仅意味着在记录介质上形成有意义的图象如字符或曲线，还意味着形成无意义的图象如图案。

已知有一种喷墨记录法，即所谓的气泡喷墨记录法，利用热能产生带有体积急剧变化(气泡的产生)的状态变化提供液体，导致液体由基于这种状态的改变而产生的力经排出口排出，并使液体沉积到记录介质上形成图象。采用这种气泡喷墨法的记录头通常具有一个用于排液的排出口、与排出口相通的液径、对应于液径定位并充当能量产生元件为排出液体产生能量的发热元件(电热转换元件)，正如日本专利公开61-59911和61-59914(对应美国专利4,723,129)中所述。

这种记录方法以其各种方式显示出优越性，如能够以高速低噪音水平地打印出高质量的图象，因排出口可高密度布置所以能以袖珍的装置打印出高分辨率的图象，并以一种简单的方式获得彩色图象。为此原因，气泡喷墨记录法近来被用于各种办公设备中，如打印机，复印机，传真机等，甚至用在特定的工业应用中，如织物打印装置。

另一方面，在传统的气泡喷墨记录法中，当与液体直接或间接接触的发热元件反复发热时，在发热元件的表面可由于液体的焦化而形成沉淀。另外，在待排出液体易于受热变质或不能产生充足气泡的情况中，通过前述发热元件形成气泡可能达不到令人满意的液体排出。

另一方面，日本待公开专利申请JP55-81172提出了一种由柔韧隔膜隔离发泡液和排出液并通过热能在发泡液中发泡从而排出排出液的方法。在所提出的方法的结构中，柔韧隔膜和发泡液定位成柔韧隔膜处于喷嘴的局部，而在日本待公开专利申请JP59-26270公开了一种采用大隔膜把整个喷头隔成上下两部分的结构。这种大隔膜被支撑在构成液径的两个片元件之间，由于这种设置，在两条液径中的液体不会相互混合。考虑到发泡特性，还有一种已知的发泡液本身具有特定特征的结构，如日本待公开专利申请JP5-229122中采用沸点低于排出液的液体，还如日本待公开专利申请JP4-329148中采用导电液作为发泡液。

本发明者发现了一种不为现有技术所知的关于可移动隔膜的移动范围的结果。本发明的排液头中的隔膜被支撑在第一液径壁和第二液径壁之间，每条液径的可移动区域受液径壁的限制。由此肯定第一和第二液径壁确定隔膜的位移并对喷头的特性产生重要影响。因此，本发明者总结出用隔膜本身代替液径壁确定隔膜的位移，实现隔膜的平滑移动，从而保持高可靠性的排液性能。

因此，本发明人为了提供一种无论所给液体的种类如何，在耐用性和稳定性方面均有出色表现的排液头，同时利用隔膜的隔离功能的作用进行了广泛深入的调查研究。结果是本发明人试制了一种基板上不会伸长并具有凹进部分的隔膜，并发现凹进部分的位移量与液体的排出量对应。由此发现当隔膜凹进部分的位移量与液体排出量相应时，无论供给的液体种类如何，都可通过限定凹进部分的位移量来实现稳定的排放。还发现隔膜的寿命可以通过以凹进部分在最大位移处不伸长或收缩的方式限定隔膜凹进部分的位移量来延长。还发现排出液的补充可通过在不给凹进部分能力以移位时使用隔膜的自回复力而改进。

出于不同的观点，在用各种液体作为排出液的情形中，由例如热能从排出口排出的液体量依据液体的种类而涨落。这种涨落易于随液体粘滞度的增加而增大。但是，通过根据供给液体的种类改变排放能量来稳定排液头中排液量的方法很复杂且难于实施。因此，提供一种结构简单、无论供给液体的种类如何均能实现稳定地液体排出的方法是很重要的。

本发明的一个目的是通过细致的研究，提供一种新颖的排液头和新颖的排液装置，能够提高液滴的排出效率，排液的稳定性和持久性优良，并能稳定和增加排出的液滴的体积和排出速度。

本发明的另一个目的是提高排液头的排出效率、排出稳定性和持久性，排液头中设置有与排出口相通的用于排液的第一流径，以可供给和可移动的方式包含发泡液并包括发泡区的第二液径，和用于隔离第一和第二液径的可移动隔膜，在关于排出口的上游端具有可移动隔膜的移动区。

本发明的另一个目的是提供一种排液头，排液头中待排液和发泡液由活动隔膜分离，其特征在于活动隔膜的位移在传递给排出液的压力下稳定，传递给排出液的压力由气泡产生的压力使活动隔膜产生位移所致，由此达到优良的排出率、排出稳定性和补充率。

本发明的另一个目的在于提供一种有上述结构的排液头，具有优良的耐用性。

本发明的还有一个目的在于提供一种上述结构的排液头，能够减少形成在发热元件上的沉淀量，并能有效地排出液体而无热影响。

本发明的另一个目的在于提供一种在对排出液的选择上有较大自由度的排液头，无论液体的黏滞度、构成材料或成份。

本发明的还有一个目的在于提供一种排液头，其中，把活动隔膜的凹进部分制成易于变形，由此能够达到液径壁的高密度。

本发明的还有一个目的在于提供一种包括如下组成的排液头：

一个与排出口相通的排出液路径，用于排出排出液并适于排出液的流动；

一个发泡液路径，包括产生气泡的发泡区，适于发泡液的流动；和

一个活动隔膜，用于基本上隔离排出液路径和发泡液路径，隔膜上有一个凹进，位置对应于发泡区，其偏移使得发泡液路径变窄；

其特征在于上述凹进实质上具有一个无移动角部，除了其角部之外的凹进易于由发泡区产生的气泡移动。

其特征在于静止状态中凹进的体积V1和最大位移处的凹进的体积V2满足关系：

V2＜V1

本发明的还有一个目的在于提供一种包括如下组成的排液装置：

一排液头，包括一个与排出口相通的排出液路径，用于排出排出液并适于排出液的流动；一个发泡液路径，包括产生气泡的发泡区，适于发泡液的流动；和一个活动隔膜，用于基本上隔离排出液路径和发泡液路径，隔膜上有一个凹进，位置对应于发泡区，其偏移使得发泡液路径变窄；其特征在于上述凹进实质上具有一个无移动角部，除了其角部之外的凹进易于由发泡区产生的气泡移动；和一个输运装置，用于输送记录介质，通过接收从排液头排出的排出液形成一个记录。

发明的还有一个目的在于提供一种包括如下组成的排液装置：

一个排液头，包括一个与排出口相通的排出液路径，用于排出排出液并适于排出液的流动；一个发泡液路径，包括产生气泡的发泡区，适于发泡液的流动；和一个活动隔膜，用于基本上隔离排出液路径和发泡液路径，隔膜上有一个凹进，位置对应于发泡区，其偏移使得发泡液路径变窄；其特征在于静止状态中凹进的体积V1和最大位移处的凹进的体积V2满足关系V2＜V1；和一个输运装置，用于输送记录介质，通过接收从排液头排出的排出液形成一个记录。

按照本发明，用于隔离供应排出液的第一液径和供应非排放发泡液的第二液径的活动隔膜上设置一个与发泡区相对的凹进部分，凹进部分的支点位于无位移角部，恒定地稳定凹进部分的初始状态和处于最大位移处的形状，由此实现稳定的液体排出。

另外，通过保持静止状态中凹进的体积V1和最大位移处凹进的体积V2之间的关系V2＜V1，气泡产生的压力实质上仅作用于凹进部分的位移而不导致活动隔膜甚至在最大位移处的伸长和收缩，由此实现稳定的排出和增强的耐用性。此外，随着气泡的收缩，活动隔膜的凹进部分通过不移动角部提供的自回复力迅速返回到初始状态，由此增加排出液的补充。

另外，凹进部分在其角部和底部之间设置一个弯曲部分，其厚度小于凹进部分底部的厚度，由此使得凹进部分更易于变形且气泡产生的压力更容易传递给排出口一端的第一液径。所以第一液径中的液体可通过气泡的产生被有效的从排出口中排出。

另外，通过对活动隔膜设置一个处于凹进部分的角部和底部之间的较小厚度的部分，使活动隔膜被制得更易于变形，且第一流径中的液体通过发泡可以有效地从排出口中排出。另外由于这种更易于变形的凹进部分，可以提供一种足以使得液径中密度增加的排液头。

另外，通过把从凹进部分底部到弯曲部分的高度h2选取得等于或大于从发热元件到凹进部分底部的高度h1，气泡产生的压力可以在其向第二液径的上游端和下游端逸出之前传递到活动隔膜。因此，发泡产生的压力可以有效地传递到活动隔膜，从而提高排出效率。

另外，通过在凹进部分角部之间的距离W1，底部的宽度W2和发热元件的宽度WH之间保持关系W1≥WH≥W2，发泡产生的压力可以另人满意且有效地到达凹进部分的整个底部。还通过保持W1≥WH3≥WH关系而使得将发泡产生的压力有效地传递到凹进部分的整个底部成为可能，其中，W3是由弯曲部分之间即呈现在凹进部分的角部和底部之间的距离。

另外，通过保持S1≥SH≥S2关系，发泡产生的压力可以充分且有效地到达凹进部分的整个底部，其中S1是通过连结凹进部分的角部和向发热元件方向的凸伸所限定的面积，S2是凹进部分底部的面积，SH是发热元件的面积。还通过保持S1≥S3≥S2关系而使得将发泡产生的压力更效地传递到凹进部分的整个底部成为可能，其中，S3是通过连结弯曲部分即呈现在凹进部分的角部和底部之间所形成的面积。

另外，可以采用适当的结构在气泡产生和破灭时从一个传导路径供给发泡液，在此结构中，第二液径中的液体流过设置在基底中的传导路径中。还可以通过调节传导路径的横截面积来获得均匀的压力平衡，由此使得活动隔膜的平行移动更安全且更稳定。另外，具有以传导路径将整个液径分成多块的结构使得液体能够均匀地流过第二液径。另外，在第二液径部分有气泡储备池的结构能够从经传导路径供给的液体中去除气泡，并能够使用气泡含量降低的液体，从而更容易地获得理想的气泡排液特性。

图1A，1B，1C，1D，1E和1F是本发明排液头实施例沿液径观察的截面图；

图2A，2B，2C，2D，2E和2F是图1A至图1F所示的活动隔膜凹进部分附近的放大截面图；

图3是图1A至1F和2A至2F所示排液头的局部透视图；

图4A和4B是本发明排液头的活动隔膜凹进部分沿液径观察时分别处于初始状态和最大位移状态的放大截面图；

图5A和5B是分别处于初始状态和最大位移状态的活动隔膜凹进部分的支点处不设置角部的参考例类似图；

图6是本发明平行于发热元件的排液头液径的截面图；

图7A和7B是本发明排液头的活动隔膜凹进部分的体积沿液径观察时分别处于初始状态和最大位移状态的放大截面图；

图8A和8B是本发明的排液头分别具有后面将解释的保护膜和不具有保护膜的结构截面图；

图9是施加于图8A和8B所示的电阻层上的电压的波形图；

图10A和10B是本发明排液头活动隔膜的制备方法示意图；

图11A和11B是本发明排液头活动隔膜的另一制备方法示意图；

图12A，12B，12C，12D，12E和12F是沿液径观察时本发明排液头的另一实施例截面图；

图13A，13B，13C，13D，13E和13F是图12A至12F中所示的活动隔膜凹进部分附近的放大截面图；

图14是图12A至12F和图13A至13F所示的排液头局部透视图；

图15A和图15B是本发明排液头的另一实施例中活动隔膜凹进部分沿液径观察时分别处于初始状态和最大位移状态的放大截面图；

图16是本发明平行于发热元件的排液头另一实施例中液径的截面图；

图17A和17B本发明排液头的另一实施例中制备活动隔膜的方法示意图；

图18A，18B，18C，18D和18E是沿液径观察时本发明排液头的活动隔膜另一实施例截面图；

图19A和19B是本发明排液头的活动隔膜另一实施例沿垂直于液径观察时的截面图；

图20A，20B，20C，20D，20E和20F是本发明排液头的另一实施例中活动隔膜凹进部分附近的放大截面图；

图21A，21B，21C，21D，21E和21F是本发明排液头的另一实施例中活动隔膜凹进部分附近的放大截面图；

图22A，22B，22C，22D，22E和22F是沿图1A中线22A至22F-22A至22F观察时本发明排液头的另一实施例中活动隔膜凹进部分附近的放大截面图；

图23A，23B，23C，23D，23E和23F是图12A至图12F所示的本发明另一实施例中活动隔膜附近的放大截面图；

图24A，24B，24C，24D，24E和24F是图12A至图12F所示的本发明另一实施例中从排出口一端观察时活动隔膜附近的放大截面图；

图25A，25B，25C和25D表示本发明另一实施例中发热元件和活动隔膜之间的位置关系；

图26A，26B，26C和26D表示本发明另一实施例中发热元件和活动隔膜之间的位置关系；

图27A，27B，27C，27D，27E和27F是本发明排液头的另一实施例沿液径观察时的截面图；

图28A，28B，28C和28D是本发明排液头的另一实施例中第二液径实例的平面和截面图；

图29是本发明排液头的另一实施例主要部分的截面图；

图30是图29中所示排液头整个结构的截面图；

图31是本发明排液头的另一实施例的截面图；

图32A是本发明排液头的另一实施例中元件板的平面图；图32B是图32A所示元件板的局部放大图；和图32C是另一实施例的局部平面放大图；

图33是喷墨记录装置的主要部分透视图，这些主要部分构成其中安装了本发明排液头的排液装置；和

图34是构成本发明另一实施例的排液装置的主要部分透视图。

本发明通过参考附图的优选实施例将更加明晰。

图1A至1F是本发明排液头实施例沿液径观察的截面图，而图2A至2F是图1A至图1F所示的活动隔膜凹进部分附近的放大截面图，图3是图1A至1F和2A至2F中所示排液头的局部透视图。

在本发明的实施例中，如图1A至1F所示，与排液口1相通的第一液径3中注满由第一公共液腔143供给的第一液体，而包括发泡区7的第二液径4中注满发泡液，发泡液在收到来自发热元件2提供的热能时产生气泡。在第一液径3和第二液径4之间设置一个用于隔离第一和第二液径的活动隔膜5。活动隔膜5在其对着发泡区7的部位设置有一个凹进部分8，凹进部分8在其支点处有个角部，由此在第一液径3中形成一个扩充。活动隔膜5固定到孔板9以防止两种液体的混合。在第二液径4中，发泡区7由发热元件2的凸伸区域的周边构成。

如图3所示，发热元件2设置在元件板10上的多个单元阵列中，板上多个第二液径4分别对应于发热元件2设置。支撑活动隔膜5的支撑元件11还充当确定和形成第二液径4的壁。活动隔膜5配置有多个凹进部分8，凹进部分8分别对应位于发热元件2的凸伸区域附近的发泡区7。第一液径3设置在多个单元中，以致于分别包含凹进部分8。但在图3中，用于限定第一流径的壁28的位置由虚线表示。

本发明是基于活动隔膜5的移动，活动隔膜5本身配置有凹进部分8，凹进部分8通过产生在发热元件2表面上的气泡的增长而向第一液径3移动。

在图1A和图2A的初始状态中，第一液径3中的液体由于毛细作用力缩回到排液口1的附近。在本实施例中，排液口1设置在第一液径3内液流方向上相对于第一液径3上的发热元件的下游位置。

当在此状态中给发热元件2(在本实施例中由40×105μm的发热电阻元件组成)以热能时，发热元件2被迅速加热，与发泡区中第二液体接触的表面对液体加热并在那儿产生气泡(图1B和2B)。由此形成的气泡6是基于如美国专利US4,723,129中所述的膜沸腾现象，并在发热元件的整个表面产生极大的压力。产生的压力作为第二液径4中第二液体内的压力波传递并作用到活动隔膜5上，活动隔膜5由此变形，开始第一液径3中第一液体的排出。但形成于凹进部分8的支点处的角部8a不参与此变形。

产生在发热元件2整个表面上的气泡迅速增长至呈现出一个膜的形状(图1C和2C)。在气泡产生的第一阶段，气泡随极高压力的扩张导致活动隔膜5的凹进部分8进一步变形，从而使第一液径3中的第一液体从排液口1中进一步排出。

之后，随着气泡6的进一步增长，变形发展到不包括隔膜5的角部8a的凹进部分8的中心部分进入第一液径3中的程度(图1D和2D)。

之后，当气泡6开始收缩时，活动隔膜5的凹进部分8开始返回到变形之前的位置(图1E和2E)。

随后，活动隔膜5的凹进部分8通过由无形变角部8a发出的自回复力而迅速恢复到图1F和2F所示的初始状态，从而加速在第一液径3中注满液体。另外，随着气泡的破灭，活动隔膜5的凹进部分8移入第二液径4，由此减小那儿的体积并还减少发泡液的注入量，从而迅速完成注入。另外，因为凹进部分8的角部8a具有抑制发泡产生位移之后的迅即回弹运动的功能，凹进部分8在位移之后立即返回到初始状态，因此可以高速驱动。

图4A和4B是本发明排液头的活动隔膜5凹进部分8沿液径观察时分别处于初始状态和最大位移状态的放大截面图，而图5A和5B是分别处于初始状态和最大位移状态的活动隔膜5凹进部分8的支点处不设置角部的参考例类似图，图6是本发明平行于发热元件的排液头液径的截面图。

在如图5A和5B所示的活动隔膜5凹进部分8的支点处不设置角部并假设如图5B所示凹进部分的底部27在最大位移处为反转形状的情形中，凹进部分以支点26为拐点变形。

另一方面，在凹进部分的支点具有角部8a的情况中，角部8a在图4A所示的初始状态中具有把初始形状总限定为恒定形状的作用。另外，在图4B所示的最大位移处，因为变形并不在位置上集中，而是分布在角部周围的广泛区域，所以形状总是恒定。因此，角部8a确定初始状态和最大位移处的形状，由此达到非常稳定的液体排出并提高耐用性。从图6中还可以看到角部8a的主要位移区。

图7A和7B是本发明排液头中活动隔膜5凹进部分8的体积沿液径观察时分别处于初始状态和最大位移状态的放大截面图；

在本实施例中，把驱动条件选择成满足V2＜V1，其中，V1是图7A所示的初始状态中凹进部分的体积，V2是图7B所示的而最大位移状态中凹进部分的体积。

在V2＜V1的条件下，凹进部分8中的活动隔膜甚至在最大位移处也不显示出伸长或收缩。因此V1和V2总是保持恒定，从而稳定了液体的排出。凹进部分的体积V1意味着在初始状态中活动隔膜5在第一液径侧的表面和凹进部分8的底部8b之间的体积，V2意味着在最大位移状态与凹进部分8的弯曲部分8c接触的表面与其底部包围的体积。另外，本说明书和附图中所用的“弯曲部分”一词意味着在活动隔膜的凹进部分，在最大位移位置显示最大形变的部分。

本发明的结构可以使用不同的发泡液以及不同的液体作为排出液体，并且只排出排出液。因此，令人满意地排出高黏滞度的液体如聚乙二醇成为可能，这种液体在传统的结构中因利用热量不能产生充足的气泡而不可能通过在第一液径103中供给此液体、在第二液径104中供给满意的发泡物(如乙醇混合物∶水＝4∶6且黏滞度为1-2cp)而得到充足的排出力。

另外，作为发泡液可以选择在热能影响下不在发热元件的表面产生沉淀的液体，以稳定气泡的产生并确保令人满意的液体排出。

另外，本发明排液头的结构因前述实施例中介绍的作用，可以以较高的排出效率和较高的排出功率排出各种液体，如高黏滞度液体。

另外，通过将这种液体作为排出液供给到第一液径103并供给第二液径104中受热稳定的能够作为发泡液的令人满意的液体，易受热影响的液体可以无热损伤的高排出效率和高排出功率排出，正如以上所述。

下面将对具备对液体供热的发热元件的元件板110的结构进行解释。

如图8A和8B所示，在元件板110上设置一个第二液径104，构成隔离壁的活动隔膜105，活动元件131，第一液径103和具备构成第一液径103的凹槽的刻槽元件132。

元件板110通过在诸如硅的基底110f上形成一个为了电绝缘和热积累目的的二氧化硅薄膜或四氮化三硅薄膜以而组成，基底上的图案是电阻层10d，如硼化铬(HtB2)，氮化钽(TaN)或铝化钽(TaAl)，构成厚度为0.01至0.2μm的发热元件，和厚度为0.1至1.0μm的线电极110c，如铝。电压从两线电极110c施加到电阻层110d上，通过电阻层110d中的电流产生热量。在线电极110c之间的电阻层110d上，形成一个厚度为0.1至0.2μm的保护层110b，如二氧化硅或四氮化三硅薄膜，和一个厚度为0.1至0.6μm的防空穴层110a如钽，以保护电阻层110d免受各种液体如墨的腐蚀。

当气泡的产生或破灭造成的压力或冲击波很强且严重损耗硬而脆的氧化膜的使用寿命时，用金属如钽(Ta)组成防空穴层110a。

还采用一种由合成液体设置上述保护层的结构以及液径的结构和电阻材料，如图8B所示。不需要这种保护层的电阻材料例如可以是铱-钽-铝合金。本发明的特别优越性在于不需要保护层的结构，因为产生气泡的液体可被选择用于此目的，与排出液分开。

因此，上述实施例中的发热元件102可以用只位于线电极110c之间的的电阻层(发热部分)或保护电阻层110d的保护层构成。

在本实施例中，发热元件102具有一个由能够响应于电信号发热的电阻层构成的发热部件，但本发明也不局限于这种结构并可采用任何能在发泡液中产生充足的气泡以排出排出液的发热部件。例如，可以采用一种光热转换元件，通过接收诸如来自激光器的光产生热量，还可以采用一种通过接收高频无线电波产生热量的发热部件。

除了由构成发热部件的电阻层110d和向电阻层110d提供电信号的线电极110c组成电热转换元件外，上述元件板110上还可以整体设置功能元件，如晶体管，二极管，锁存器和移位寄存器等，通过半导体过程选择驱动这些电热转换元件。

为了通过驱动所述元件板110上的电热转换元件的发热部分而排出液体，矩形脉冲通过配线电极110d加到电阻层110d上，从而使电阻层110d快速加热。

图9是施加于图8A和8B所示的电阻层110d上的电压的波形图。在上述实施例的排液头中，通过施加电压为24V，脉冲持续时间为7μs，电流为150mA，频率为6kHz的电信号驱动发热元件，通过上述的功能从排出口中排出液墨。但本发明中驱动信号的条件并不局限于上述所述，也可以采用能适于在发泡液中发泡的任何驱动信号。

在本发明中，如前所述，可以以高出传统排液头中排出功率和排出效率的功率和效率排出液体。发泡液可以是有前述特性的液体，如甲醇，乙醇，n-丙醇，异丙醇，n-己烷，n-庚烷，n-辛烷，甲苯，二甲苯，二氯甲烷，二恶烷，环己烷，醋酸甲酯，醋酸己酯，丙酮，甲乙基酮，水及其混合物。

排出液可以由各种液体组成，无论发泡特性及热性能如何。还可以采用在传统的结构中不易排出的低发泡性的液体，受热衰变的液体或高黏滞度的液体。但是理想的排出液应该是不因排出液本身或与发泡液的反应而妨碍液体的排出操作、发泡操作或活动隔膜的功能。

用于积累的排出液还可以由高黏滞度的墨组成。排出液的其它例子包括易受热影响的医药制品或香精。

记录操作由下列成份的发泡液和排出液实施。其结果是高质量的记录不仅通过排出黏滞度超过10cp的在传统排液头中不能理想排出的液体可以获得，而且可以通过排出黏滞度高达150cp的液体获得。

发泡液1 乙醇 40wt.％

水 60wt.％

发泡液2 水 100wt.％

发泡液3 异丙醇 10wt.％

水 90wt.％

排出液1

碳黑(墨色素；ca，15cp) 5wt.％

聚丙烯苯乙烯丙烯酸乙酯共聚物

(氧化程度140；分子平均重量8000) 1wt.％

单乙醇胺 0.25wt.％

丙三醇 6.9wt.％

硫二甘醇 5wt.％

乙醇 3wt.％

水 16.75wt.％

排出液2

聚乙二醇200 100wt.％

排出液3

聚乙二醇600 100wt.％

对于上述传统上认为难于排出的液体，低排出速度增大了在排出方向上的涨落，由此减弱了记录纸张上液体的落点精确度。另外，因不稳定排出导致排出量涨落，并因这些因素而难于得到高质量的图象。在上述实施例的结果中，通过使用发泡液可以充足且稳定地实现发泡。因此，可以实现液滴落点精确度以及排墨量的提高，促使记录图象质量的显著提高。

下面将对本发明制造排液头的方法作以解释。

排液头基本上通过在元件板上形成第二液径壁，然后在其上安置活动隔膜，并在其上安置具有构成第一液径的凹槽的刻槽元件形成。否则，在形成第二液径壁之后，通过在其上粘结刻槽元件制成排液头，其中刻槽元件上已提前安置活动隔膜。

下面将详细描述制备第二液径的方法。

首先，用类似于应用在半导体制造中的装置在元件基底上(硅薄片)形成一个包括由例如硼化铬或氮化钽组成的发热元件构成电热转换元件，然后漂洗元件基底的表面以提高在下一步中基底表面对光敏树脂的粘合。另外，粘合的增强可以通过对元件基底表面的修整如用紫外臭氧光，然后用例如用乙醇稀释成1wt.％的硅烷耦合剂(日本Unicar Co.制造的A189)溅射涂覆实现。

然后对粘附性增强的基底表面进行漂洗并以对紫外线敏感的树脂膜(Tokyo Ohka Co.制造的干燥膜)叠盖。

然后把一种光掩模防止到干膜上，剩下的部分作为第二液径壁，用紫外线透过光掩模照射。用佳能公司制造的曝光量为ca.600mj/cm²的MPA-600设备执行曝光。

然后用由二甲苯和乙二醇单丁醚酯的混合物组成的显影剂(TokyoOhka Co.制造的BMRC-3)对干膜显影以溶解未曝光的部分，由此剩下被曝光变硬的部分作为第二液体路径壁。另外，留在基底表面的残留物通过使用大约90分钟的氧等离子体灰化装置(Alcantec Co.制造的MAS-800)的处理而去除，曝光的部分在150℃的温度下用100mj/cm²的紫外线辐射2小时而被完全硬化。

通过上述过程，可以在通过划分上述硅基底而制备的复数个加热器的板上充分精确地均匀地形成第二液径壁。更进一步说，用带有0.05mm厚的钻石刀片的切块机(由Tokyo Seimitsu Co.制造的AWD-4000)把硅基底切成各个加热器板1。分离的加热器板用粘合材料(Toray Co.制造的SE4400)固定在铝基板上。

提前粘结到铝基板上的印刷电路板和加热器板用0.05μm直径的铝线连接。

然后，在由此获得的加热器板上，通过上述过程对刻槽元件和活动隔膜的连接元件定位并粘附。更具体地说，配置有活动隔膜的刻槽元件和加热器板用压缩弹簧互相定位并固定，然后把墨/发泡液供给元件粘合到铝基板上，铝线和刻槽元件，加热器板和墨/发泡液供给元件之间的空隙用硅烷密封剂(Toshiba Silicone Co.制造的TSE399)密封。

上述过程可以充分精确地。相对于加热器板的加热器无位置偏移地制备第二液径。特别是，通过提前粘合刻槽元件和活动隔膜可以提供第一液径和活动元件之间的位置精度。这种高精度的制造技术使排液稳定，由此提高的印刷质量，并可以在薄片上集中制造，可以低成本地批量生产。

在第二实施例中，用紫外线固化干膜形成第二液径，但也可以通过在紫外线区域迭置在有尤其在248nm附近的吸收带的树脂，然后用基态激光固化树脂并直接去除对应于第二液径的树脂而获得。

另外，第一液径等通过把刻槽顶板粘合到上述基板和活动隔膜的连接元件上来制备，刻槽顶板配置有一个具有排出口、槽和凹进的喷嘴板，槽构成第一液径，凹进构成与多个第一液径相通的第一公共液腔并把第一液体供给到该液径中。活动隔膜通过被作出刻槽顶板和第二液径壁之间的夹片而固定。活动隔膜不需要固定到基底，但可以固定到刻槽顶板并然后到基底。

活动隔膜105最好由具备令人满意的耐热性、耐溶剂性和熔融特性并能够形成一个薄膜的树脂材料组成，代表性的是最新的机械塑料，如聚酰亚胺，聚乙烯，聚丙烯，聚酰胺，聚对苯二甲酸乙二酯，蜜胺树脂，酚醛树脂，聚丁二烯，聚氨基甲酸酯，聚乙烯醚酮，聚醚酚，聚丙烯酸酯，硅橡胶，聚砜，氟化树脂等及其化合物，或具备令人满意的耐热性、耐溶剂性和熔融特性的金属，如银，镍，金，铁，钛，铝，铂，钽，不锈钢，磷化铜或其化合物，或硅及其化合物。

图10A和10B是本发明排液头活动隔膜的制备方法示意图，图11A和11B是本发明排液头活动隔膜的另一制备方法示意图。

首先，如图10A所示，活动隔膜上对应于凹进部分的铸型22由硅镜片21上的金属或树脂材料形成。然后，在铸型22上涂覆一层释放剂，并把液体聚酰亚胺树脂溅射涂覆到其上形成膜23，如图10B所示。

然后把膜23从镜片11上剥去并定位于基底上，由此得到活动隔膜，其中基底上形成有前述的第二液径。

但是，活动隔膜也可以用别的方法制备。例如，活动隔膜可以通过制备一种用于形成图11A所示的凹进部分的商用薄膜24和铸模25，施压图11B所示的铸模之间的薄膜24并由热使塑料变形而形成，如图11A所示。

图12A至12F是沿液径观察时本发明排液头的另一实施例截面图，而图13A至13F是图12A至12F中所示的活动隔膜凹进部分附近的放大截面图，图14是图12A至12F和图13A至13F所示的排液头局部透视图；

在本实施例中，如图12A至12B所示，与排出口1相通的第一液径3中注入从第一公共液腔143中供应的第一液体，而包含发泡区7的第二液径4中注入发泡液，发泡液在接收到发热元件2提供的热能时产生气泡。第一液径3和第二液径4之间设置一个相互隔离第一和第二液径的活动隔膜5。在活动隔膜5上与发泡区7相对的部分设置一个在其支点有角部8a的凹进部分8，从而形成第一液径3的扩充。活动隔膜5固定在喷嘴板9上以防止两种液体混合。在第二液径4中，发泡区7由发热元件2的凸伸区域的外周构成。

如图13A之13F所示，活动隔膜5的凹进部分8在其角部8a和底部8b之间设置一个弯曲部分8c，弯曲部分8c的厚度(W8c)做的小于底部8b的厚度(W8b)。用于本说明书和附图中的“弯曲部分”一词意指在最大位移状态活动隔膜中显示最大变形的部分。

如图14所示，发热元件2设置在元件板10上的多个单元的阵列中，元件板10上分别设置对应于发热元件2的多个第二液径4。支撑活动隔膜5的支撑元件11还充当确定并形成第二液径4的壁。活动隔膜5上设置有多个凹进部分8，分别对应于位于发泡区7附近的发泡区7，而发泡区7位于发热元件2凸伸区域的附近。第一液径3设置在多个单元中，以致分别包含凹进部分8。但是，在图14中，限定第一液径的壁28的位置由虚线表示。

本发明基于活动隔膜5的移动，活动隔膜5本身设置有一个凹进部分8，凹进部分8由于发热元件2表面上产生的气泡的增长而向第一液径3移动。

在图12A和13A所示的初始状态，第一液径3中的液体通过毛细作用力收缩到排出口1的附近。本实施例中，排出口1设置在第一液径3中液体的流动方向上相对于第一液径3上发热元件2凸伸区域的下游端。

当在此状态中给发热元件2(本发明中由40×105μm的发热电阻元件组成)供以热能时，发热元件2被迅速加热，与发泡区中第二液体接触的表面对液体加热并在那儿产生气泡(图12B和13B)。由此形成气泡6是基于薄膜沸腾现象，如美国专利US4,723,129所述，产生的气泡在发热元件的整个表面产生极高的压力。产生的压力以压力波传递到第二液径4中的第二液体上并作用于活动隔膜5，活动隔膜5的凹进部分8因此从较薄的弯曲部分8c开始变形，开始第一液径3中第一液体的排出。但形成在凹进部分8支点处的角部8a不参与这种变形。

产生在发热元件2整个表面上的气泡6迅速增长至呈现出一个膜的形状(图12C和13C)。气泡在产生的初始阶段以极高压力的扩展导致活动隔膜5凹进部分的进一步变形，从而使第一液径3中的第一液体进一步从排出口1中排出。

之后，当气泡6进一步增长时，变形发展到整个凹进部分8的水平，进入第一液径3，其中不包括隔膜5角部8a的附近(图12D和13D)。因为上述凹进部分8从初始状态向最大位移状态的位移通过比凹进部分8其它部位薄的凹进部分8c而得以推进，所以气泡发生造成的压力可以有效地导向排出口，从而提高排出效率。

之后，当气泡6开始收缩时，活动隔膜5的凹进部分8开始返回到变形前的位置(图12E和13E)。

随后，活动隔膜5的凹进部分8由无变形角部8a发出的自回复力而迅速返回到图12F和13F所示的初始状态，液体向第一液径3中的注入被加速。另外，随着气泡的破灭，活动隔膜5的凹进部分8移入第二液径4中，由此减小那儿的体积并还减少发泡液的注入量，迅速完成注入。另外，因为活动隔膜5的凹进部分8具有抑制因气泡发生而位移之后立即恢复移动的功能，所凹进部分8移位之后立即返回到初始状态，因此能够高速驱动。

图15A和图15B是本发明排液头的另一实施例中活动隔膜5凹进部分8沿液径观察时分别处于初始状态和最大位移状态的放大截面图，而图16是本发明平行于发热元件的排液头另一实施例中液径的截面图；

在如图5A和5B所示的凹进部分的支点2没有角部以及在如图5B所示的凹进部分的底部27在最大位移处呈现出反转状态的情况中，凹进部分以完全部分为支点26变形。

另一方面，在凹进部分具有角部8a的情况中，在图15A所示的初始状态中，该角部8a具有把初始形状一直限定为恒定形状的作用。另外，在图15B所示的最大位移状态，因形变的部位不集中而是在角部附近的广泛区域扩伸，所以形状总是固定。所以角部8a限定在初始状态和最大位移状态的形状，从而实现非常稳定的液体排出并提高耐用性。角部8a的主要位移区也可以从图16中可以看出。

另外，凹进部分的角部8a和底部8b之间的较薄的弯曲部分8c的存在便于凹进部分的变形，从而能够有效地将气泡产生的压力导向排出口并提高排出效率。在采用隔膜的排液头中，因为这些隔膜夹在液径壁之间，而这些液径壁分别形成处于隔膜上下的第一和第二液径，所以，因存在于液径壁之间的活动隔膜变窄，高密度喷嘴的变形变少。但是，更易于变形的凹进部分可以提供一种能完全适于高密度分布的喷嘴的排液头。

另外，本实施例的结构可以使用不同的液体作为排出液和发泡液，并只排出排出液。因此，通过向第一液径103中提供这种液体，向第二液径104中提供能充分发泡的液体(如粘滞度为1至2的比例为乙醇∶水＝4∶6的混合物)，可以令人满意地排出高粘滞度的液体，如聚乙二醇，这种液体在传统的结构中因加热时不能充分发泡而不能获得充足的排出力。

另外作为发泡液，为了稳定的发泡并确保令人满意的排出液体，选择的液体不能在加热作用下在发泡元件的表面产生沉淀。另外，因上述实施例中解释的作用，本发明排液头的结构可以高排出效率及高排出功率的排出各种液体，如高粘滞度液体。

另外，如上所述，通过把易受热影响的液体作为排出液提供给第一液径103，并把受热稳定的可理想发泡的液体作为发泡液提供给第二液径104，可以高排出效率及高排出功率的排出易受热影响的液体。

图17A和17B本发明排液头的另一实施例中制备活动隔膜的方法示意图。首先，如图17A所示，制备了一种用于形成活动隔膜的商用薄膜24以及用于形成凹进部分的阳膜25和阴膜26，然后如图17B所示，把膜24压到阴膜26上并受热做弹性变形，以得到有凹进部分的活动隔膜。

图18A至18E是沿液径横向观察时本发明排液头的活动隔膜另一实施例截面图。图18A表示具有半椭圆凹进部分的隔膜，图18B表示具有V形凹进部分的隔膜，其中在每个角部8a和底部8b之间设置较薄的弯曲部分8c。图18C至18E表示具有梯形凹进部分的隔膜。在图18C中，较薄的部分由弯曲的凹口形成。在图18D中，所有提升的部分做得比其它部分薄，在图18E中，所有提升的部分和底部做得比其它部分薄。另外，这种结构便于活动隔膜凹进部分的变形，通过产生气泡而有效地把压力导向排出口并脱钩排出效率。

图19A和19B是本发明排液头的活动隔膜另一实施例沿垂直于液径观察时的截面图。在垂直于液径的横截面示图中，角部8a和底部8b之间设置较薄的弯曲部分8c以取得类似于上述实施例中的效果。

图20A至20F是本发明排液头的另一实施例中活动隔膜凹进部分附近的放大截面图；

在本实施例中，如图20A所示，形成的活动隔膜5的凹进部分满足条件h2≥h1，其中，h1表示静止状态从发热元件2到凹进部分底部8b的高度，h2表示从凹进部分底部8b到弯曲部分8c的高度。例如，如果h2为20μm，h1最好处于5至10μm的范围内。本发明说明书和附图中“弯曲部分”一词指活动隔膜的凹进部分，在最大位移状态的最大变形部分。

在图20A所示的初始状态，第一液径3中的液体通过毛细作用力收缩到排液口1的附近。在本实施例中，排液口1设置在第一液径3内液流方向上相对于第一液径3上的发热元件的下游位置。

当在此状态中给发热元件2(在本实施例中由40×105μm的发热电阻元件组成)以热能时，发热元件2被迅速加热，与发泡区中第二液体接触的表面对液体加热并在那儿产生气泡(图20B)。由此形成的气泡6是基于如美国专利US4,723,129中所述的膜沸腾现象，并在发热元件的整个表面产生极大的压力。产生的压力作为第二液径4中第二液体内的压力波传递并作用到活动隔膜5上。当从凹进部分8的底部8b到其弯曲部分8c的高度h2选得等于或大于从发热元件2到凹进部分8的底部8b的高度h1时，气泡产生的压力在逃逸到第二液径4的上下游端时被传递到活动隔膜5，使得压力可以有效地传递到活动隔膜5。由发泡而致的压力传递造成凹进部分8的变形，由此开始第一液径3中第一液体的排出。但形成于凹进部分8的支点处的角部分8a不参与此变形。

产生在发热元件2整个表面上的气泡6迅速增长至呈现出一个膜的形状(图20C)。在气泡产生的第一阶段，气泡随极高压力的扩张导致活动隔膜5的凹进部分8进一步变形，从而使第一液径3中的第一液体从排液口1中进一步排出。

之后，随着气泡6的进一步增长，变形发展到不包括隔膜5的角部8a的凹进部分8的中心部分进入第一液径3中的程度(图20D)。

之后，当气泡6开始收缩时，活动隔膜5的凹进部分8开始返回到变形之前的位置(图20E)。

随后，活动隔膜5的凹进部分8通过由无形变角部8a发出的自回复力而迅速恢复到图20F所示的初始状态，从而加速在第一液径3中注满液体。

另外，随着气泡的破灭，活动隔膜5的凹进部分8移入第二液径4，由此减小那儿的体积并还减少发泡液的注入量，从而迅速完成注入。另外，因为凹进部分8的角部8a具有抑制发泡产生位移之后的迅即回弹运动的功能，凹进部分8在位移之后立即返回到初始状态，因此可以高速驱动。

图21A至21F是本发明排液头的另一实施例中活动隔膜凹进部分附近的放大截面图。

在本实施例中，如图21A所示，活动隔膜5的凹进部分8在其角部8a和底部8b之间有一个弯曲部分8c，厚度小于底部8b。另外，如图20A所示，形成的活动隔膜5的凹进部分满足条件h2≥h1，其中，h1表示静止状态从发热元件2到凹进部分底部8b的高度，h2表示从凹进部分底部8b到弯曲部分8c的高度。例如，如果h2为20μm，h1最好处于5至10μm的范围内。其它结构与前述实施例中的相同。

在图21A所示的初始状态，第一液径3中的液体通过毛细作用力收缩到排液口1的附近。在本实施例中，排液口1设置在第一液径3内液流方向上相对于第一液径3上的发热元件2的下游位置。

当在此状态中给发热元件2(在本实施例中由40×105μm的发热电阻元件组成)以热能时，发热元件2被迅速加热，与发泡区中第二液体接触的表面对液体加热并在那儿产生气泡(图21B)。由此形成的气泡6是基于如美国专利US4,723,129中所述的膜沸腾现象，并在发热元件的整个表面产生极大的压力。产生的压力作为第二液径4中第二液体内的压力波传递并作用到活动隔膜5上。当从凹进部分8的底部8b到其弯曲部分8c的高度h2选得等于或大于从发热元件2到凹进部分8的底部8b的高度h1时，气泡产生的压力在逃逸到第二液径4的上、下游端时被传递到活动隔膜5，使得压力可以有效地传递到活动隔膜5。由发泡而致的压力传递造成凹进部分8的变形，由此开始第一液径3中第一液体的排出。但形成于凹进部分8的支点处的角部分8a不参与此变形。

产生在发热元件2整个表面上的气泡6迅速增长至呈现出一个膜的形状(图21C)。在气泡产生的第一阶段，气泡随极高压力的扩张导致活动隔膜5的凹进部分8进一步变形，从而使第一液径3中的第一液体从排液口1中进一步排出。

之后，随着气泡6的进一步增长，变形发展到不包括隔膜5的角部8a的凹进部分8的中心部分进入第一液径3中的程度(图21D)。

之后，当气泡6开始收缩时，活动隔膜5的凹进部分8开始返回到变形之前的位置(图21E)。

随后，活动隔膜5的凹进部分8通过由无形变角部8a发出的自回复力而迅速恢复到图21F所示的初始状态，从而加速在第一液径3中注满液体。另外，随着气泡的破灭，活动隔膜5的凹进部分8移入第二液径4，由此减小那儿的体积并还减少发泡液的注入量，从而迅速完成注入。另外，因为凹进部分8的角部8a具有抑制发泡产生位移之后的迅即回弹运动的功能，凹进部分8在位移之后立即返回到初始状态，因此可以高速驱动。

图22A至22F是沿图1A中线22A至22F-22A至22F观察时本发明排液头的另一实施例中活动隔膜凹进部分附近的放大截面图，表示分别对应于图1A至1F所示的状态。

如图22A所示，凹进部分角部之间的距离由W1表示，弯曲部分之间的距离由W3表示，底部的宽度由W2表示，和发热元件的宽度由WH表示。如果WH大于W1，发泡产生的压力可以有效地传递到活动隔膜，使得不需要大的压力将凹进部分变形。另一方面，如果WH小于W2，发泡产生的压力不能有效地传递到凹进部分的整个底部。因此，最好把凹进部分设计成满足关系式W1≥WH≥W2，以提高排出效率。

通过满足关系式W1≥WH3≥WH可以更有效地把发泡产生的压力传递到活动隔膜，满足W1≥WH3≥WH≥WH2则更理想。本发明说明书或附图中“弯曲部分”一词指活动隔膜的凹进部分，表示最大位移状态的最大变形部分。

图23A至23F是本发明排液头的另一实施例中活动隔膜凹进部分附近的放大截面图。在本实施例中，如图23A所示，活动隔膜5的凹进部分8在其角部8a和底部8b之间有一个弯曲部分8c，厚度小于底部8b。其它结构与前述实施例中的相同。

在图23A所示的初始状态，第一液径3中的液体通过毛细作用力收缩到排液口1的附近。在本实施例中，排液口1设置在第一液径3内液流方向上相对于第一液径3上的发热元件的下游位置。

当在此状态中给发热元件2(在本实施例中由40×105μm的发热电阻元件组成)以热能时，发热元件2被迅速加热，与发泡区中第二液体接触的表面对液体加热并在那儿产生气泡(图23B)。由此形成的气泡6是基于如美国专利US4,723,129中所述的膜沸腾现象，并在发热元件的整个表面产生极大的压力。产生的压力作为第二液径4中第二液体内的压力波传递并作用到活动隔膜5上，活动隔膜5的凹进部分8因此从较薄的弯曲部分8c开始变形，开始第一液径3中第一液体的排出。但形成于凹进部分8的支点处的角部分8a不参与此变形。

产生在发热元件2整个表面上的气泡6迅速增长至呈现出一个膜的形状(图23C)。在气泡产生的第一阶段，气泡随极高压力的扩张导致活动隔膜5的凹进部分8进一步变形，从而使第一液径3中的第一液体从排液口1中进一步排出。

之后，随着气泡6的进一步增长，变形发展到不包括隔膜5的角部8a的凹进部分8的中心部分进入第一液径3中的程度(图23D)。因为上述凹进部分8从初始状态向最大位移状态的位移通过比凹进部分8其它部位薄的凹进部分8c而得以推进，所以气泡发生造成的压力可以有效地导向排出口，从而提高排出效率。

之后，当气泡6开始收缩时，活动隔膜5的凹进部分8开始返回到变形之前的位置(图23E)。

随后，活动隔膜5的凹进部分8通过由无形变角部8a发出的自回复力而迅速恢复到图23F所示的初始状态，从而加速在第一液径3中注满液体。另外，随着气泡的破灭，活动隔膜5的凹进部分8移入第二液径4，由此减小那儿的体积并还减少发泡液的注入量，从而迅速完成注入。另外，因为凹进部分8的角部8a具有抑制发泡产生位移之后的迅即回弹运动的功能，凹进部分8在位移之后立即返回到初始状态，因此可以高速驱动。

图24A至24F是从图12A至图12F中排出口一端观察时，另一实施例中活动隔膜凹进部分的放大截面图。如图24A所示，凹进部分角部之间的距离由W1表示，弯曲部分之间的距离由W3表示，底部的宽度由W2表示，和发热元件的宽度由WH表示。如果WH大于W3，发泡产生的压力不能有效地传递到活动隔膜，使得不需要大的压力将凹进部分变形。另一方面，如果WH小于W2，发泡产生的压力不能有效地传递到凹进部分的整个底部。因此，除了前述的形成较薄弯曲部分之外，最好把凹进部分设计成满足关系式W1≥WH≥W2，以提高排出效率。通过满足关系式W1≥WH3≥WH可以更有效地把发泡产生的压力传递到活动隔膜，满足W1≥WH3≥WH≥WH2则更理想。

图25A至25D表示本发明另一实施例中发热元件和活动隔膜之间的位置关系，其中图25A是沿液径的排液头的放大截面图；图25B是发热元件的平面图；图25C是活动隔膜的平面图；和图25D是迭置状态中发热元件和活动隔膜的平面图。如图25A所示，S1表示凹进部分向发热元件方向的凸伸中连结角部所限定的面积，S2表示凹进部分底部的面积，S3是连结凹进部分的弯曲部分所限定的面积，SH是发热元件的面积。如果SH大于S1，发泡产生的压力不能有效地传递到活动隔膜，使得不需要大的压力将凹进部分变形。另一方面，如果SH小于S2，发泡产生的压力不能有效地传递到凹进部分的整个底部。因此，最好把凹进部分设计成满足关系式S1≥SH≥S2。在前述中，SH是整个发热元件的面积，但最好是发热元件2的表面上显示有效的膜沸腾的面积(称为有效发泡面积)。

通过满足关系式S1≥SH3≥SH，可以更有效地把发泡产生的压力传递到活动隔膜，满足S1≥SH3≥SH≥SH2则更理想。本发明说明书和附图中“弯曲部分”一词指活动隔膜的凹进部分，在最大位移状态的最大变形部分。

图26A至26D表示本发明另一实施例中发热元件和活动隔膜之间的位置关系，其中，其中图26A是沿液径的排液头的放大截面图；图26B是发热元件的平面图；图26C是活动隔膜的平面图；和图26D是迭置状态中发热元件和活动隔膜的平面图。如图26A所示，S1表示凹进部分向发热元件方向的凸伸中连结角部8a所限定的面积，S2表示凹进部分底部8b的面积，S3是连结凹进部分的弯曲部分所限定的面积，SH是发热元件的面积。如果SH大于S1，发泡产生的压力不能有效地传递到活动隔膜，使得不需要大的压力将凹进部分变形。另一方面，如果SH小于S2，发泡产生的压力不能有效地传递到凹进部分的整个底部。因此，为提高排出效率，除了形成较薄的弯曲部分外，最好把凹进部分设计成满足关系式S1≥SH≥S2。通过满足关系式S1≥SH3≥SH，可以更有效地把发泡产生的压力传递到活动隔膜，满足S1≥SH3≥SH≥SH2则更理想。在前述中，SH是整个发热元件的面积，但最好是发热元件2的表面上显示有效的膜沸腾的面积(称为有效发泡面积)。

图27A至27F是本发明排液头的另一实施例沿液径观察时的截面图。本实施例与图1A至图3实施例的基本工作原理相同，但用于把液流提供到发泡区上、下游端的导向路径不同。

图27表示为了实现稳定的发泡，在利用发热元件2的发泡步骤之前，通过移动留在液径中的气泡以及构成不稳定的原因和通过后面将作解释的受力流动装置造成极热液体而使发泡区中的发泡液进入初始稳定状态的状态。由导向路径9供给的经发泡区7从导向路径10排出的发泡液可以在任何时候进入初稳态。因此，可以通过这种初始化操作，在长时间的中断之后或在热积累或高效率驱动的发泡之后实现稳定的排出。

图27B至27F表示在发泡区中由发热元件2产生的气泡产生和破灭的步骤。在这些阶段，当把能力给予发热元件2时，发热元件2对第二液体(发泡液)加热，在其中产生气泡(图27B)。发泡产生的压力作为第二液径4中第二液体内的压力波传递并作用到活动隔膜5上，活动隔膜5的凹进部分8由此变形，使第一液径3中的第一液体(排出液)开始排出。

气泡6迅速增长至呈现出一个膜的形状(图27C)。在气泡产生的第一阶段，气泡随极高压力的扩张导致活动隔膜5的凹进部分8进一步变形，从而使第一液径3中的第一液体从排液口1中进一步排出。之后，随着气泡6的进一步增长，变形发展到不包括隔膜5角部8a的凹进部分8的中心部分进入第一液径3中的程度(图27D)。

之后，当气泡6开始收缩时，活动隔膜5的凹进部分8开始返回到变形之前的位置(图27E)。随后，活动隔膜5的凹进部分8通过由无形变角部8a发出的自回复力而迅速恢复到图27F所示的初始状态，从而加速在第一液径3中注满液体。另外，随着气泡的破灭，活动隔膜5的凹进部分8移入第二液径4，由此减小那儿的体积并还减少发泡液的注入量，从而迅速完成注入。

本实施例中因为具有凹进部分8的活动隔膜5基本上是不伸长的，所以可以稳定排出量。更重要的是相对于最大体积的气泡6，活动隔膜的位移量很小。在图27D所示的状态，如果活动隔膜的位移量与气泡6的最大体积非常不同，则隔膜5上的应力将变得非常大，很不利地影响其工作寿命。但在本实施例中，导向路径9、10设置在发泡区7的上、下游端并适于排出第二液体(发泡液)，以吸收气泡6的多余体积，从而实现高稳定性和强耐用性。另外，在隔膜移动之后气泡的收缩在体积上不能跟着有大的变化的情况中，所遇到的隔膜耐用性问题可以通过压力调节和这些导向路径的缓解功能而解决，从而实现高稳定性和强耐用性。特别是，在本实施例中因为导向路径在上、下游端的平衡使得活动隔膜能够达到较好的位移平衡，因而实现了高度稳定的排液，

另外，本实施例中，在导向路径9，10的连结处设置液径阻尼11、12以避免发泡区的压力不必要地分散到导向路径9，10中。

图28A至28D是另一实施例，其中，如前设置的液径阻尼在上下游端不同。图28D是表示图28A所示结构中发泡状态的截面图。

在图28A中，液径阻尼13、14设置成便于液体在下游方向流动而防止其在上游方向流动。因此，在通过发热元件2产生气泡6时，气泡6在上游侧产生，处于把下游的活动隔膜5推向下游导向路径10的方向，因而活动隔膜5在上游侧显示较大的位移(图28D)。结果是产生一种排出液(第一液体)从上游侧向下游侧的流动，从而提高对排出液(第一液体)的补充效率。图28B和28C所示的结果也可通过液径阻尼15、16、17、18的平衡差提高排出性能。

图29和图30是本发明排液头的另一实施例的纵向截面图。如这些图中所示，设置一个包括设置在基板19上的孔的第二液径20，一个构成隔离壁的活动隔膜5，和一个具有构成第一液径3的凹槽的刻槽元件21。基底19中的孔例如可以通过吹沙或蚀刻形成。形成于发泡区7上游端或下游端的基底上的孔用作导向路径22、23，使得发泡液可以流过。

图29和图30是使用在元件基板上孔的排液头实施例的纵向截面图。在本实施例中，导向路径22、23与第二液径20相连，设置在基板24上，基板24上粘贴着元件基板19。发泡液可以是循环的或通过与第二液径20相连的流体施力装置如泵浦(未示出)流动另一方面，第一液体由位于导向路径22、23对面的由活动隔膜5隔离的第一液径供给。因此，整个结构简单，在防止液体的相互混合方面高度可靠。另外，因为液径的横截面可以可以选得足够大，所以液径22、23中的压力可以调和。

图31是本发明排液头的另一实施例的横截面图；在此实施例中，排液头中的第二液径做成循环结构，包括一个用作液体施力装置的泵浦器25。在此实施例中，气泡储备池27设置在第二液径26的上游端，用于去除始终包含在第二液体(发泡液)中的气泡等，从而使发泡和排液稳定化。

图32A是本发明排液头的另一实施例示意图，图32B是其放大图。在此实施例中，设置在元件板31上的第二液径28被划分成10个喷嘴单元，因而第二液体(发泡液)可以以均匀的流速在排液头的中心和端部流动。为了使第二流径28中的液体在喷嘴处有均匀的流速率，把从供应入口(导向路径29)到每个喷嘴入口的液流阻尼R1和入口处的阻尼R2选成在每个喷嘴中R1+R2的值恒定。图32C表示的实施例中，对每两个发热元件2设置一个出口(导向路径30)和两个第二液径32。因而，实现了排液头每个喷嘴显示均匀的液体流径，并且在喷嘴之间有较小的涨落。

图33是喷墨记录装置的主要部分透视图，这些主要部分构成其中安装了排液头的排液装置。

参见图33，图中有一个喷墨头筒601，筒中上述结构的排液头和墨箱成为一体或墨箱可拆卸。排液头筒601安装在座607上，于导杆605的螺线槽606接合，而导杆605通过驱动马达602的向前或倒后旋转经传递齿轮603、604旋转，排液头筒与座607在a和b方向上沿导向元件608并通过马达602的旋转而上下移动。由压纸卷筒609上未示出的送进重置送入的打印张P通过压盘610沿筒的移动方向被压住。

在导杆605尾部的附近，设置一个构成原位探测装置的光电连结器611、612，探测用于转换马达602驱动方向的座607的杆607a的存在。

还显示了一个前述排液头的支撑装置613，用于支撑覆盖具有排出口的正面的插座元件614；一个用于吸墨的吸墨装置，通过从排液头601的无液排出保持在插口元件614中，用于执行经插座元件中孔的排液头601的吸力恢复；一个清洁刀片617和在垂直于座607移动方向的方向上移动刀片的移动元件618，其中，刀片617和移动元件618由主体支撑元件619支撑。刀片617不局限于上述结构，可以是其它的形式。还显示了一个用于在吸力恢复中开始抽吸操作的杆620。它通过与座607齿和的凸轮621的移动而移动，来自马达的驱动力因此受已知的传递装置如离合器的控制。

在装置的主体上设置的控制单元，用于把信号供给排液头601中的发热元件202并控制各种机械，在此没有示出。上述结构的喷墨积累装置600通过排液头601在纸张P的整个宽度的往复运动而在由压纸卷筒609上未示出的送进重置送入的打印张P上执行记录。

图34是本发明另一实施例的安装了排液头的排液装置的主要部分透视图。该实施例将通过以墨作为排出液的排墨记录装置进行解释。装置的座HC支撑一个排液头座并在记录介质150如由记录介质输送装置输送的纸的横向上执行往复运动，座上可拆卸的安装包含墨的液相和排液头单元200。

未标出的信号供给装置响应于排液头向记录介质排出记录液，给座上的排液装置提供驱动信号

本实施例的排液装置还配置有一个用于驱动记录介质输送装置和从马达向座传递能量的座、齿轮112、113，以及座轴85等。还设置一个循环泵114，通过向排液头送入液体并再从那儿接收液体来使液体循环，循环泵114经管子115与前述的导向路径相连，导向路径与排液头的液径相连。这种记录装置和在此执行的排液过程通过向各种记录介质上排液而提供令人满意的图象。

Claims

1.一种排液头，包括：

其特征在于上述凹进具有一个基本上无移动的角部，不包括其角部的凹进易于由发泡区产生的气泡移动。

2.如权利要求1所述的排液头，其特征在于：上述凹进的移位部分是上述凹进的中心区域，由上述角部包围。

3.如权利要求1所述的排液头，

其特征在于静止状态中凹进的体积V1和最大位移状态中凹进的体积V2满足关系：

V2＜V1

4.如权利要求3所述的排液头，其特征在于：上述凹进具有一个基本上无移动的角部，不包括其角部的凹进易于由发泡区产生的气泡移动。

5.如权利要求1或3所述的排液头，其特征在于：对应于上述发泡区，上述发泡液路径包括一个为产生气泡发热的发热元件。

6.如权利要求5所述的排液头，其特征在于：产生于上述发泡区的气泡由薄膜沸腾现象引起。

7.如权利要求1或3所述的排液头，其特征在于：上述凹进具有一个构成位移支点的弯曲部分，上述活动隔膜做得在弯曲部分较薄。

8.如权利要求1或3所述的排液头，其特征在于：上述凹进具有一个构成位移支点的弯曲部分，静止状态中从发热元件到凹进部分底部的高度h1和从凹进部分底部到弯曲部分的高度h2满足关系：

h2≥h1.

9.如权利要求8所述的排液头，其特征在于h1处于5至10μm的范围内。

10.如权利要求1或3所述的排液头，其特征在于：上述凹进具有一个构成位移支点的弯曲部分，从排出口一端看凹进部分角部之间的距离W1，凹进部分底部的宽度W2和发热元件的宽度WH之间满足关系

W1≥WH≥W2.

11.如权利要求1或3所述的排液头，其特征在于：上述凹进具有一个构成位移支点的弯曲部分，从排出口一端看凹进部分角部之间的距离W1，凹进部分弯曲部分之间的距离W3和发热元件的宽度WH之间满足关系

W1≥W3≥WH.

12.如权利要求11所述的排液头，其特征在于：凹进部分底部的宽度W2和发热元件的宽度WH满足关系式：

WH≥W2

13.如权利要求1或3所述的排液头，其特征在于：上述凹进具有一个构成位移支点的弯曲部分，并且，在向发热元件凸伸的区域，通过连结凹进部分的角部所形成的面积S1，凹进部分底部的面积S2，和发热元件的面积SH满足关系：

S1≥SH≥S2

14.如权利要求1或3所述的排液头，其特征在于：上述凹进具有一个构成位移支点的弯曲部分，并且，在向发热元件凸伸的区域，通过连结凹进部分的角部所形成的面积S1，通过连结凹进部分的弯曲部分所形成的面积S3和发热元件的面积SH满足关系：

S1≥S3≥SH

15.如权利要求14所述的排液头，其特征在于：上述凹进底部的面积S2和发热元件的面积SH满足关系：

SH≥S2

16.如权利要求13所述的排液头，其特征在于：SH是发热元件的有效发泡面积。

17.如权利要求14所述的排液头，其特征在于：SH是发热元件的有效发泡面积。

18.如权利要求1或3所述的排液头，其特征在于：发泡液流入发泡液流径和设置在基底上并与发泡液流径相通的导向路径中。

19.如权利要求18所述的排液头，其特征在于：发泡液在发泡液流径和导向路径中的流动通过液流施力装置执行。

20.如权利要求18所述的排液头，其特征在于：发泡液流径被导向路径分成多个区，发泡液因此可以均匀地流到发热元件上。

21.如权利要求18所述的排液头，其特征在于：发泡液流径在其局部包括一个气泡储备池。

22.如权利要求1或3所述的排液头，其特征在于：排出液和发泡液相同。

23.如权利要求1或3所述的排液头，其特征在于：排出液和发泡液不同。

24.如权利要求23所述的排液头，其特征在于：发泡液至少在低粘滞度、发泡能力和热稳定性的一项上优于排出液。

25.一种排液装置，包括：

一个排液头，包括一个与排出口相通的排出液路径，用于排出排出液并适于排出液的流动；一个发泡液路径，包括产生气泡的发泡区，适于发泡液的流动；和一个活动隔膜，用于基本上隔离排出液路径和发泡液路径，隔膜上有一个凹进，位置对应于发泡区，其偏移使得发泡液路径变窄；其特征在于：上述凹进基本上具有一个无移动角部，不包括其角部的凹进易于由发泡区产生的气泡移动；和一个输运装置，用于输送记录介质，通过接收从排液头排出的排出液形成一个记录。

26.如权利要求25所述的排液装置，其特征在于：静止状态中凹进的体积V1和最大位移处的凹进的体积V2满足关系V2＜V1；

和一个输运装置，用于输送记录介质，通过接收从排液头排出的排出液形成一个记录。