專利名稱：液體排放頭、元件基座、液體排放裝置和液體排放方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過向液體施加熱量而排放所需液體的一種液體排放頭、液體排放裝置及液體排放方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種能夠從一個排放口中連續(xù)排放兩個或多個液滴的液體排放頭、元件基座、液體排放裝置及液體排放方法。
本發(fā)明可適用于多種裝置，如用于在介質(zhì)如紙張、紗制品、纖維制品、絲織品、革制品、金屬制品、塑料制品、玻璃制品、木材制品及陶瓷制品等上進(jìn)行記錄的打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、具有通訊系統(tǒng)的傳真設(shè)備或具有打印單元的文字處理器，或者，本發(fā)明也可適用于以復(fù)雜的方式與不同處理裝置相配合的工業(yè)記錄裝置。
在本發(fā)明中，“記錄”不僅是指提供一種有含義的圖形如字符或畫面的記錄介質(zhì)，而且是指提供一種無含義的畫面如樣式。
現(xiàn)在已知一種液體噴射記錄方法即所謂的氣泡噴射記錄法，在該方法中，將能量如熱能施加到墨水(液體)中而在其中產(chǎn)生迅速的狀態(tài)變化，這樣，液體就在上述狀態(tài)變化產(chǎn)生的作用力的作用下從排放口中排出，從而沉積在記錄介質(zhì)上而形成圖像。如在美國專利No.4,723,129中批露了這種利用氣泡噴射記錄法的記錄裝置，在這種記錄裝置中通常布置有一個用于排放液體的排放口、一個與排放口相連通的液流路徑及一個電熱轉(zhuǎn)換部件，該電熱轉(zhuǎn)換部件構(gòu)成能量產(chǎn)生裝置以排放液流路徑中的液體。
這種記錄方法具有多種優(yōu)點(diǎn)，由于用于排放液體的排放口可以以較高的密度布置在排放頭中來執(zhí)行該記錄方法，因此，該方法可利用較高的速度及較低的噪音來記錄高質(zhì)量的圖像，且該方法通過一種簡單的裝置就可記錄高清晰度的圖像甚至彩色圖像。為此原因，近來在不同的辦公設(shè)備如打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等設(shè)備中均應(yīng)用了氣泡噴射記錄法，且在工業(yè)系統(tǒng)如在文本印刷裝置中也采用了該方法。
圖23所示為利用該記錄方法進(jìn)行記錄的常用液體排放頭的電熱轉(zhuǎn)換部件的剖視圖。在該圖顯示的例子中，電熱轉(zhuǎn)換部件由電阻層100及疊置于電阻層上且相互間隔的一對電極101a、101b構(gòu)成。在電極101a和101b之間形成一個通過施加電壓而產(chǎn)熱的產(chǎn)熱部分105，該部分構(gòu)成了通過薄膜沸騰而產(chǎn)生氣泡的氣泡產(chǎn)生區(qū)域。在電阻層100和電極101a、101b上形成有兩個用于保護(hù)這些部件的保護(hù)層102、103。
該裝置中可布置一個在由產(chǎn)熱部分105的熱量產(chǎn)生的氣泡104的作用下用于排放液體的排放開口，在開口為S的情況下，開口S處于與產(chǎn)熱部分105相對的位置(即所謂的側(cè)噴器)或在開口為E的情況下開口E處于橫向位置(即所謂的邊緣噴射器)。無論在哪一種位置情況下，在該液體排放頭構(gòu)造中的氣泡104均在較小的液流阻力下朝著液體腔X長大，這樣，氣泡的消失位置就處于產(chǎn)熱部分105的中間部分或朝著液體腔有所偏移。
這樣，在圖23所示的液體排放頭中，隨著氣泡104的成長，液體就被強(qiáng)烈地向后朝著液體腔X推動。因此，在排放口處形成一個彎月面，且在液體和外界大氣之間形成一個交接面，該彎月面顯示了較大的收縮力，且在液體排放后的氣泡消失的作用下產(chǎn)生較大的振動。在氣泡消失過程中還產(chǎn)生了從液體腔朝向產(chǎn)熱部分105的液流且產(chǎn)生了從排放口至產(chǎn)熱部分105的約同樣大小的液流，因此，液體回填排放口的實(shí)際開始時間是在從排放口處進(jìn)行的液體流動基本結(jié)束之后或較晚一段時間，這樣，就需要較長的一段時間直至所述彎月面回復(fù)至正常狀態(tài)且變得穩(wěn)定。為此原因，為了連續(xù)排放液體，在排放之間就需要較長的時間間隔，而能夠滿意地排放液體的驅(qū)動頻率卻不可避免地受到限制。
為增大液體排放頭中的驅(qū)動頻率，本申請人已提出了一種構(gòu)造，該構(gòu)造具有一個布置在氣泡產(chǎn)生區(qū)域中的可移動部件和一個限制部分，該部件可隨著氣泡的成長而移動，而所述限制部分將可移動部件的移動限制在所需范圍之內(nèi)，其中，限制部分與液流路徑中的氣泡產(chǎn)生區(qū)域相對布置，通過已移動的可移動部件和限制部分之間的實(shí)際接觸，包括氣泡產(chǎn)生部分的液流路徑就成為除排放口之外的一個基本閉合空間。在該液體排放頭中，在氣泡成長時，可移動部件就產(chǎn)生偏移而在氣泡產(chǎn)生區(qū)域的上游側(cè)基本關(guān)閉液流路徑，這樣，在氣泡成長時，被向后朝著上游側(cè)推動的液體是非常有限的。在氣泡消失時，可移動部件就產(chǎn)生移動而減小上游側(cè)的液流阻力，這樣，就加速了氣泡在氣泡產(chǎn)生區(qū)域的上游側(cè)的消失且該過程比在下游側(cè)中進(jìn)行的要快。因此，所述的彎月面就具有較小的回縮力且能高效地進(jìn)行液體的回填。
在液體排放頭中，溶解在液體中的氣體在氣泡產(chǎn)生時可被釋放出來而形成可存在于液流路徑中的微型氣泡。為防止不良的排放操作產(chǎn)生這種仍然存在的大量微型氣泡，就在排放口的附近定期進(jìn)行吸出液體的恢復(fù)性操作以除去微型氣泡。另一方面，在液體排放頭中布置有可移動部件，因?yàn)橐后w被稍向后推向上游側(cè)，這樣，在微型氣泡增加至阻止液體排放操作的水平之前，就將它們從排放口中除去而使其在液流路徑中的存有量非常微小。這樣，所述的記錄操作可連續(xù)執(zhí)行非常長的一段時間，最大可超過100頁。
如上所述，具有可移動元件的液體排放頭在沒有彎月面的較大回縮力的情況下可迅速回填液體，它具有利用較短的時間間隔進(jìn)行液體排放的優(yōu)點(diǎn)，并可利用較高的頻率進(jìn)行驅(qū)動。
為了利用較高的頻率進(jìn)行驅(qū)動，通常設(shè)想為在先的液體排放所產(chǎn)生的氣泡快速消失是非常有效的。這是因?yàn)闉橥ㄟ^滿意的方式達(dá)到連續(xù)排放，就設(shè)想在后的排放是在彎月面回復(fù)至靜止?fàn)顟B(tài)且在振動過程之后而穩(wěn)定及在液體回填完成之后進(jìn)行的，因?yàn)榛靥畹耐瓿杉皬澰旅娴姆€(wěn)定是通過氣泡消失的完成而達(dá)到的。
但是，氣泡的消失理論上需要一定的時間來完成，這段時間就在驅(qū)動間隔內(nèi)產(chǎn)生了限制。更具體地說，通過施加幾微秒時限的電壓脈沖來進(jìn)行液體排放，考慮到相應(yīng)的延遲，從施加脈沖開始，氣泡產(chǎn)生、成長和消失所需要的時間可為30-50usec。因此，如果下一次的排放是在氣泡消失之后立即施加一個脈沖來執(zhí)行的，驅(qū)動頻率就限制在20-30KHz。因此，本發(fā)明人已進(jìn)行了深入的研究而認(rèn)為除非突破這個現(xiàn)實(shí)，否則該技術(shù)無法得以提高，本發(fā)明人已得到一種以較高的頻率進(jìn)行連續(xù)液體排放的新穎的液體排放方法。
在下面的內(nèi)容中將解釋本發(fā)明人的新穎的液體排放方法。
該新穎的液體排放方法利用了布置有產(chǎn)熱部件的液體排放頭，產(chǎn)熱部件產(chǎn)生的熱量用以在液體中生成氣泡；用以排放液體的一個排放口；與排放口相連通的一個液流路徑，該液流路徑具有氣泡產(chǎn)生區(qū)域以在液體中產(chǎn)生氣泡；用于向液流路徑供應(yīng)液體的一個液體腔；布置在氣泡產(chǎn)生區(qū)域且可隨著氣泡的成長而移動的一個可移動部件；一個用于將可移動部件限制在所需范圍內(nèi)的限制部分，其中液體是在氣泡產(chǎn)生時的能量的作用下而從排放口排放的。在所述液體排放頭中，產(chǎn)熱部件和排放口直線連通，而限制部分與液流路徑的氣泡產(chǎn)生部分相對布置，通過移動的可移動部件和限制部分之間的實(shí)際接觸，具有氣泡產(chǎn)生部分的液流路徑就成為除排放口之外的一個基本閉合空間。在該液體排放方法中，為使同一排放口連續(xù)排放大量液滴，在一狀態(tài)下向產(chǎn)熱部件施加在后液體排放所需的驅(qū)動能量。在該狀態(tài)下，為在先液體排放而形成的氣泡仍處于消失過程中且存在于氣泡產(chǎn)生區(qū)域的排放口側(cè)，而在可移動部件的一側(cè)沒有氣泡存在。
這樣，該新穎的液體排放方法不是在在先液體排放時形成的氣泡消失之后才驅(qū)動在后的液體排放，而是進(jìn)行連續(xù)排放的一個顯著的發(fā)明，該方法在考慮為進(jìn)行液體排放和在后的液體排放而形成的氣泡之間的平衡時，利用了為在先液體排放所形成的氣泡。
更具體地說，本發(fā)明人的新穎的液體排放方法是以上述的可移動部件進(jìn)行有效回填的特點(diǎn)及氣泡消失的位置是在具有可移動部件的液體排放頭中氣泡產(chǎn)生區(qū)域的排放口側(cè)的事實(shí)為依據(jù)的，該方法是通過發(fā)現(xiàn)存在一段可進(jìn)行滿意排放的時間來實(shí)現(xiàn)的，在該段時間內(nèi)，在為在先液體排放而產(chǎn)生的氣泡消失的過程中利用氣泡變化和彎月面位置之間的關(guān)系來進(jìn)行滿意的液體排放。在具有可移動部件的液體排放頭中存在這樣一段時間，即此時為在先液體排放而形成且處于消失過程中的氣泡存在于氣泡產(chǎn)生區(qū)域的排放口側(cè)，而在液體腔側(cè)沒有氣泡存在。在該時間時，彎月面開始回縮但沒有達(dá)到最大值。另外，因?yàn)樵诋a(chǎn)熱部件的可移動元件側(cè)的氣泡已消失，液體回填基本完成。因此，在該時間時，液體排放頭處于特別有利于進(jìn)行下一次排放的狀態(tài)，在該時間時，通過將下一次液體排放所用的驅(qū)動能量施加到產(chǎn)熱部件就可滿意地進(jìn)行連續(xù)液體排放。與現(xiàn)有技術(shù)相比，在該時間時的連續(xù)液體排放與具有較短時間間隔的連續(xù)液體排放相對應(yīng)，而在現(xiàn)有技術(shù)中，下一次的液體排放是在氣泡消失完成之后進(jìn)行的。
在該液體排放方法中，將用于下一次液體排放的驅(qū)動能量施加到產(chǎn)熱部件上，但為在先液體排放而形成的氣泡仍部分存在，這樣，在第二次及隨后的液體排放中，利用在先液體排放中產(chǎn)生的熱量就可達(dá)到預(yù)熱的效果，這樣就減少了氣泡成長至最大尺寸所需的時間。因此，就可得到這樣一個優(yōu)點(diǎn)即可立即形成進(jìn)行在后液體排放所用的氣泡。另外，這種預(yù)熱效果可提高用于在后液體排放的能量的效率。此外，與在靜態(tài)時排放的液滴的體積相比，這種預(yù)熱效果可增大第二次或隨后排放的液滴的體積。
此外，在回填時及氣泡在氣泡產(chǎn)生區(qū)域的上游側(cè)消失時產(chǎn)生朝向排放口的液流而可加速在后液體排放中的液體流速，這樣，可使在第二次或隨后的液體排放時的液滴排放速度大于在靜態(tài)時進(jìn)行的液體排放中的液滴排放速度。
與通常狀態(tài)相比，連續(xù)的液滴的體積或速度的增加具有適于進(jìn)行多級記錄的優(yōu)點(diǎn)。例如，該方法可通過兩次連續(xù)排放及改變這兩次排放之間的時間間隔或通過改變排放間隔為恒定的連續(xù)排放的數(shù)目來改變記錄密度。
如上所述，該液體排放方法可進(jìn)行具有很短時間間隔的連續(xù)液體排放。此外，在后液體排放中的液滴可捕獲在先液體排放中的液滴的尾部分解而形成的伴隨液滴。由在后的液滴捕獲伴隨液滴就有利于進(jìn)行多級記錄。
由在后的液滴捕獲伴隨液滴是利用本發(fā)明人提出的新穎的液體排放方法通過具有很短時間間隔的連續(xù)液體排放而首次達(dá)到的。該液體排放方法包括利用一個產(chǎn)熱部件加熱液流路徑中的液體而在液體中產(chǎn)生氣泡的步驟；利用氣泡產(chǎn)生的能量使與液流路徑相連通的排放口排放液體而形成液滴的步驟，其中，這些步驟多次重復(fù)進(jìn)行而以連續(xù)的方式排放大量液滴。其特征為伴隨液滴由在后液體排放所排放的液滴捕獲且與該液滴形成為一個整體。
伴隨液滴在飛行過程中在表面張力的作用下而基本為球形，但是，在該液體排放方法中，在伴隨液滴形成之后且在伴隨液滴仍然為液柱形狀時，由液滴立即進(jìn)行捕獲，這種情況也是該液體排放方法的特征。
在將上述由本發(fā)明人提出的新穎的液體排放方法施加到液體排放裝置如一個噴墨記錄裝置的情況下，需要研究輸送至液體排放頭(在噴墨記錄裝置情況下為噴墨記錄頭)的驅(qū)動信號的供應(yīng)模式。在下面的內(nèi)容中將考慮這樣一種情況液體排放裝置是一種噴墨記錄裝置，該噴墨記錄裝置具有的液體排放頭構(gòu)成一個噴墨記錄頭。
總體來說，噴墨記錄裝置通過使噴墨記錄頭在主掃描方向上往復(fù)運(yùn)動而進(jìn)行記錄，所述噴墨記錄頭具有多個排放口以排放液體(墨水)，而一個記錄介質(zhì)如紙或織品在次掃描方向上被送入。因此，輸送至噴墨記錄頭的驅(qū)動信號就從裝置的主體通過一根柔性電纜而被輸送入噴墨記錄頭。由于上述的液體排放記錄可進(jìn)行高清晰度的記錄，噴墨記錄頭通常布置有幾百個排放口及相應(yīng)數(shù)目的產(chǎn)熱部件。產(chǎn)熱部件可在由半導(dǎo)體基座如硅構(gòu)成的元件基座(也稱為加熱器板)上通過薄膜形成工藝(半導(dǎo)體制造工藝)按照需要的數(shù)量而集體性地布置。
對每個產(chǎn)熱部件提供一個信號線來供應(yīng)驅(qū)動脈沖并通過這種信號線將噴墨記錄頭和裝置的主體相連是不實(shí)際的，因?yàn)檫@種信號線的數(shù)量太大，而將一個電路布置在裝置的主體中來驅(qū)動產(chǎn)熱部件將使體積變大。因此，在常用的噴墨記錄裝置中使用了將從裝置的主體傳向噴墨記錄頭而用于產(chǎn)熱部件的驅(qū)動信號多路復(fù)用的方法，而在記錄頭中多路分解這些信號以有選擇性地驅(qū)動產(chǎn)熱部件。另外，還使用了通過在二極管矩陣上包含這些產(chǎn)熱部件而有選擇地驅(qū)動產(chǎn)熱部件的一種結(jié)構(gòu)。
這些由多路分解電路或二極管構(gòu)成的二極管矩陣可獨(dú)立地布置在噴墨記錄頭中，但是，由于其上形成有產(chǎn)熱部件的元件基座本身是由硅半導(dǎo)體基片構(gòu)成的，因此，這些部件通常形成于該元件基座上。
但是，作為研究的結(jié)果，常用結(jié)構(gòu)中的多路分解電路或二極管矩陣結(jié)合在噴墨記錄頭中而不能完全體現(xiàn)由本發(fā)明人新近提出的液體排放方法的特點(diǎn)。
在該新穎的液體排放方法中，所述排放可以以幾百KHz的頻率從一個排放口(噴嘴)中重復(fù)進(jìn)行。因此，供應(yīng)至產(chǎn)熱部件的驅(qū)動脈沖的重復(fù)時間最少約為10μs，由于驅(qū)動脈沖的持續(xù)時間與常用的噴墨記錄頭之間的差別不大，因此，脈沖的負(fù)荷比就比在常用結(jié)構(gòu)中的情況要大，這樣，對簡單的二極管矩陣來說就很難驅(qū)動具有許多排放口的噴墨記錄頭。另外，在多路復(fù)用之后將驅(qū)動信號傳送至噴墨記錄頭的結(jié)構(gòu)中，利用單個的多路復(fù)用信號如利用100kHz的驅(qū)動頻率來單獨(dú)地驅(qū)動幾百個產(chǎn)熱元件，多路復(fù)用之后的信號的頻率就會高達(dá)幾十MHz，最終就產(chǎn)生了這樣一個現(xiàn)象，即數(shù)據(jù)的傳送不能及時地進(jìn)行。另外，與噴墨記錄頭和裝置的主體相連的柔性電纜具有較大的電阻和寄生電容，因此，用來驅(qū)動產(chǎn)熱部件的加熱啟動信號就產(chǎn)生畸變。
此外，該新穎的液體排放方法通過調(diào)節(jié)兩個連續(xù)的排放脈沖間隔或通過改變上述連續(xù)排放的液滴的數(shù)目就可進(jìn)行多級記錄，但是，常用的多路復(fù)用方法或利用二極管矩陣的方法不能進(jìn)行這種多級記錄。
為達(dá)到多級記錄的目的，就需要為每個產(chǎn)熱部件提供數(shù)目相匹配的驅(qū)動脈沖，如果利用常用技術(shù)的廣延范圍來嘗試。就需要從裝置主體向記錄頭傳送的信號的頻率極高或在記錄頭(元件基座)中配合的電路的尺寸太大，這樣就在基片面積中產(chǎn)生了限制。
所述的多級記錄也可通過除上述液體排放方法之外的其他排放方法來實(shí)現(xiàn)，即在利用一個能量產(chǎn)生元件從液體排放頭中排放液體的情況下，通過排放大量液滴來實(shí)現(xiàn)。但是，即使在這種情況下，仍然會遇到一些缺陷，如從裝置主體傳向記錄頭的信號的頻率過高或在記錄頭(元件基座)中配合的電路的尺寸過大，這樣就在基片面積中產(chǎn)生了限制。
通過上面不同的描述，目前特別需要一個利用數(shù)量有限的信號線和頻率較低的信號進(jìn)行多級記錄的液體排放頭，該液體排放頭可減小配合在元件基座中的電路的尺寸，且在該液體排放頭中利用一個元件基座考慮到上面所述的問題，本發(fā)明的目的為提供一種適合于不同的液體排放方法如由本發(fā)明人提出的新穎的液體排放方法的液體排放頭，該排放頭適于進(jìn)行多級記錄并可通過接收頻率較低的驅(qū)動信號而從排放口中排放液體，本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用于該液體排放頭中的元件基座、利用該液體排放頭的一種液體排放裝置及利用該液體排放頭的一種液體排放方法。
本發(fā)明的第一種液體排放頭包括用于產(chǎn)生熱量以在液體中產(chǎn)生氣泡的多個產(chǎn)熱部件、為每個產(chǎn)熱部件而布置的且構(gòu)成了液體排放部分的排放口、與排放口相連通且具有一個氣泡產(chǎn)生區(qū)域以在液體中產(chǎn)生氣泡的液流路徑、布置在氣泡產(chǎn)生區(qū)域中且隨著氣泡的成長而移動的可移動部件、用于將可移動部件的移動限制在所需范圍內(nèi)的限制部分和用于接收每個產(chǎn)熱部件所用的預(yù)定位數(shù)數(shù)據(jù)的電路，所述電路根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)而為相應(yīng)的產(chǎn)熱部件產(chǎn)生一個驅(qū)動脈沖，其中，產(chǎn)熱部件和排放口處于直線連通關(guān)系，限制部分與液流路徑中的氣泡產(chǎn)生區(qū)域相對布置，包括氣泡產(chǎn)生區(qū)域的液流路徑通過移動的可移動部件和限制部分之間的實(shí)際接觸而形成一個除排放口之外的基本閉合空間，由接收的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的驅(qū)動脈沖的數(shù)目比上述脈沖的預(yù)定數(shù)目至少大上述數(shù)據(jù)之一，在施加驅(qū)動脈沖而產(chǎn)生的氣泡的能量的作用下從排放口中排放液體。
本發(fā)明的第二種排放頭包括構(gòu)成液體排放部分的多個排放口；為每個排放口布置的一個能量產(chǎn)生元件以產(chǎn)生用于排放液體的能量；用于接收為每個能量產(chǎn)生元件而輸入的預(yù)定位數(shù)至少為2位的數(shù)據(jù)的電路，所述電路轉(zhuǎn)化所輸入的數(shù)據(jù)而為相應(yīng)的能量產(chǎn)生元件產(chǎn)生一個驅(qū)動脈沖；其中，通過在向能量產(chǎn)生元件施加驅(qū)動脈沖而產(chǎn)生的能量作用下從排放口中排放液體。
本發(fā)明的第三種液體排放頭包括構(gòu)成液體排放部分的多個排放口；為每個排放口布置的一個能量產(chǎn)生元件以產(chǎn)生用于排放液體的能量；包括一個移位寄存器的電路，所述移位寄存器用于接收為每個能量產(chǎn)生元件而輸入的預(yù)定位數(shù)的串行數(shù)據(jù)且從串行數(shù)據(jù)中抽出為每個能量產(chǎn)生元件所用的并行數(shù)據(jù)形式的數(shù)據(jù)；用于解碼并行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)解碼器；根據(jù)數(shù)據(jù)解碼器的輸出而從基準(zhǔn)脈沖中產(chǎn)生用于每個能量產(chǎn)生元件的驅(qū)動脈沖的邏輯電路。其中，利用通過將驅(qū)動脈沖施加到能量產(chǎn)生元件上產(chǎn)生的能量而從排放口中排放液體。
本發(fā)明的第一種元件基座總體上包括用于產(chǎn)生能量以在液體中產(chǎn)生氣泡的多個能量產(chǎn)生元件；用于接收為每個能量產(chǎn)生元件而輸入的預(yù)定位數(shù)的串行數(shù)據(jù)的一個移位寄存器，該移位寄存器從串行數(shù)據(jù)中抽出為每個能量產(chǎn)生元件所用的并行數(shù)據(jù)形式的數(shù)據(jù)；用于為每個產(chǎn)熱部件解碼并行數(shù)據(jù)的裝置；接收產(chǎn)熱脈沖的裝置，該裝置根據(jù)解碼的結(jié)果而從產(chǎn)熱脈沖中產(chǎn)生驅(qū)動脈沖，并將驅(qū)動脈沖施加到相應(yīng)的能量產(chǎn)生元件上本發(fā)明的第二種元件基座總體上包括用于產(chǎn)生能量以在液體中產(chǎn)生氣泡的多個能量產(chǎn)生元件；用于接收為每個能量產(chǎn)生元件而輸入的預(yù)定位數(shù)的串行數(shù)據(jù)的一個移位寄存器，該移位寄存器從串行數(shù)據(jù)中抽出為每個能量產(chǎn)生元件所用的并行數(shù)據(jù)形式的數(shù)據(jù)；為每個產(chǎn)熱部件而提供的裝置，該裝置用于產(chǎn)生由相應(yīng)的并行數(shù)據(jù)代表的數(shù)量的驅(qū)動脈沖且將其施加到相應(yīng)的能量產(chǎn)生元件上。
本發(fā)明的第三種元件基座總體上包括用于產(chǎn)生能量以在液體中產(chǎn)生氣泡的多個能量產(chǎn)生元件；用于接收為每個能量產(chǎn)生元件而輸入的預(yù)定位數(shù)的串行數(shù)據(jù)的一個移位寄存器，該移位寄存器從串行數(shù)據(jù)中抽出為每個能量產(chǎn)生元件所用的并行數(shù)據(jù)形式的數(shù)據(jù)；為每個產(chǎn)熱部件提供的裝置，該裝置用于產(chǎn)生由相應(yīng)的并行數(shù)據(jù)所代表的具有時間間隔的兩個驅(qū)動脈沖，且將所述的驅(qū)動脈沖施加到相應(yīng)的能量產(chǎn)生元件上。
本發(fā)明的一種液體排放裝置包括用于支撐上述本發(fā)明的液體排放頭的一個支架，其中，所述的串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭后w排放頭中以排放液滴，而支架根據(jù)記錄的信息而移動。
本發(fā)明的液體排放方法包括利用一個液體排放頭而從一個相同的液體排放口中連續(xù)排放大量液滴，所述液體排放頭包括用于產(chǎn)生熱量以在液體中產(chǎn)生氣泡的一個產(chǎn)熱部件；構(gòu)成液體排放部分的液體排放口；與排放口相連通且具有一個氣泡產(chǎn)生區(qū)域以在液體中產(chǎn)生氣泡的液流路徑；在氣泡產(chǎn)生區(qū)域中布置的一個可移動部件，該部件可隨著氣泡的成長而移動；用于將可移動部件的移動限制在所需范圍內(nèi)的限制部分和用于接收每個產(chǎn)熱部件所用的預(yù)定位數(shù)數(shù)據(jù)的電路，所述電路根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)而為每個產(chǎn)熱部件產(chǎn)生一個驅(qū)動脈沖，其中，產(chǎn)熱部件和排放口處于直線連通關(guān)系，液體是在氣泡產(chǎn)生時的能量的作用下而從排放口處排放的，所述限制部分與液流路徑的氣泡產(chǎn)生區(qū)域相對布置，包括氣泡產(chǎn)生區(qū)域的液流路徑通過移動的可移動部件和限制部分之間的實(shí)際接觸而形成一個除排放口之外的基本閉合的空間。其中，用于下一次液體排放的驅(qū)動能量在一定狀態(tài)下被供應(yīng)至產(chǎn)熱部件，在所述的狀態(tài)下，為在先液體排放而形成且正處于消失過程中的氣泡存在于氣泡產(chǎn)生區(qū)域的排放口側(cè)，而在可移動部件側(cè)沒有氣泡存在。


圖1所示為本發(fā)明的一個實(shí)施例中的液體排放頭的液體排放部分的橫向剖視圖；圖2A、2B、2C、2D、2E所示為從圖1所示的液體排放頭處進(jìn)行的一個排放過程；圖3為一個圖表，該圖表顯示了在圖2A-2E所示的排放過程中氣泡的移動速度和體積隨時間的變化情況及可移動部件的移動速度和移動量隨時間的變化情況；圖4顯示了圖1中所示的液體排放頭中處于直線連通關(guān)系的液流路徑的剖視圖；圖5所示為圖1中顯示的一個液體排放頭的部分透視圖；圖6A、6B、6C、6D、6E和6F所示為圖1中的液體排放頭在連續(xù)液體排放中的不同狀態(tài)的剖視圖；圖7為一個示意性平面圖，該圖顯示了圖1中所示的液體排放頭中所用的元件基座的構(gòu)造；圖8顯示了從圖1所示的液體排放頭處進(jìn)行的連續(xù)排放的原理；圖9所示為在元件基座上形成的一個電路的電路圖；圖10所示為一個電路圖，該圖顯示了在圖9所示的電路中用于產(chǎn)熱部件的電路；圖11所示為一個時間圖，該圖表顯示了串行數(shù)據(jù)輸入圖9中所示的電路中的情況；圖12所示為一個時間圖，該圖表顯示了圖9中所示的電路的功能；圖13所示為用于顯示連續(xù)排放的液滴的數(shù)目和一個設(shè)定值之間關(guān)系的圖表；
圖14所示為一個電路圖，該電路圖顯示了在元件基座上形成的電路的另一個例子；圖15所示為一個電路圖，該圖顯示了在圖14所示的電路中用于產(chǎn)熱部件的電路；圖16所示為一個時間圖，該圖表顯示了串行數(shù)據(jù)輸入圖14中所示的電路中的情況；圖17所示為一個時間圖，該圖表顯示了圖14中所示的電路的功能；圖18所示為用于顯示兩個驅(qū)動脈沖的時間間隔和一個設(shè)定值之間關(guān)系的圖表；圖19所示為一個電路圖，該電路圖仍顯示了在元件基座上形成的電路的另一個例子；圖20所示為一個電路圖，該圖顯示了圖19所示的電路中用于產(chǎn)熱部件的電路圖21所示為一個時間圖，該圖表顯示了串行數(shù)據(jù)輸入圖19中所示的電路中的情況；圖22所示為利用本發(fā)明的液體排放頭的一個噴墨記錄裝置的透視圖；圖23所示為常用液體排放頭中的產(chǎn)熱部件的構(gòu)造的剖視圖。
參考附圖，下面通過對優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述將使本發(fā)明更加明確。圖1所示為構(gòu)成本發(fā)明的一個實(shí)施例的液體排放頭的液體排放部分的橫向剖視圖。圖1中所示的液體排放頭適用于由本發(fā)明人提出的新穎的液體排放方法。圖2A-2E顯示了從圖1所示的液體排放頭處進(jìn)行的單個液滴的排放過程。
首先，參考圖1來解釋液體排放頭的構(gòu)造。
所述液體排放頭布置有元件基座1、頂板2和具有一個排放口4的孔板5，元件基座1包括構(gòu)成氣泡產(chǎn)生裝置的一個產(chǎn)熱部件10和一個可移動部件11，在頂板2上形成有一個止動器(限制部分)12。
通過將元件基座1和頂板2以層置狀態(tài)安裝就形成了一個液體流動路徑(液流路徑)3，液體在液流路徑3中流動。在液體排放頭中形成有多個平行布置的液流路徑3，液流路徑3與在下游側(cè)(圖1中的左側(cè))形成的排放口4相連通而排放液體。在產(chǎn)熱部件10和液體之間的交接面的附近區(qū)域形成有一個氣泡產(chǎn)生區(qū)域。另外，在液流路徑3的上游側(cè)(圖1中的右側(cè))布置有一個容積較大的共用液體腔6，同時，液流路徑3與液體腔6相連通這樣，液流路徑3就從單個共用液體腔處分路出來。共用液體腔6高于液流路徑3。
可移動部件11形成為一端支撐的懸臂且固定到墨水(液體)流的上游側(cè)的元件基座1上，這樣，支架11a的下游側(cè)部分就可相對于元件基座1進(jìn)行垂直移動。在初始狀態(tài)中，可移動部件11與元件基座1基本平行且二者之間存在一定的間隙。
這樣布置到元件基座1上的可移動部件的一個自由端11b就大約位于產(chǎn)熱部件10的中心。在頂板2上形成的止動器12用于與可移動部件11的自由端11b相接觸而限制自由端11b向上移動。當(dāng)可移動部件11的移動由于可移動部件11與止動器12的接觸(當(dāng)可移動部件處于接觸狀態(tài))而受到限制時，液流路徑3由可移動部件11和止動器12基本上分離為一個上游側(cè)和一個下游側(cè)。
自由端11b的位置X和止動器12的位置Y最好處于與元件基座1相垂直的平面上。更優(yōu)選的情況為上述位置X、Y和產(chǎn)熱部件10的中心Z位于與基座1相垂直的平面上。
另外，液流路徑3的形狀在止動器12的下游側(cè)突然變高。這種構(gòu)造不會阻礙氣泡在氣泡產(chǎn)生區(qū)域的下游側(cè)處的成長，因?yàn)榧词乖诳梢苿硬考?1與止動器12相接觸時，液流路徑也具有足夠的高度而使液體朝著排放口4平順地流動，從而減少了壓力在從排放口4的較低端至較高端的垂直方向中的不均勻分配，這樣就可滿意地進(jìn)行液體排放。在沒有可移動部件11的常用液體排放頭中是不需要這種液流路徑構(gòu)造的，這是因?yàn)橐后w會在止動器12下游側(cè)的液流路徑變高的部分處停滯而氣泡則保存在該停滯部分中，但是，在該實(shí)施例中顯著地減少了這種殘存氣泡的影響，這是因?yàn)?，如前面所述的那樣，液流也覆蓋了所述停滯部分。
另外，在止動器12之后，液流路徑的頂部在共用液體腔6的一側(cè)突然升高。在該構(gòu)造中如果缺少可移動部件11就很難將排放壓力引導(dǎo)向排放口4，因?yàn)樵跉馀莓a(chǎn)生區(qū)域的下游側(cè)的流體阻力小于在上游側(cè)的液體阻力，但是在該實(shí)施例中，因?yàn)闅馀莩驓馀莓a(chǎn)生區(qū)域的上游側(cè)的運(yùn)動由可移動部件11在氣泡形成時基本截止，因此，排放壓力就被主動地引導(dǎo)向排放口4，而液體在氣泡產(chǎn)生區(qū)域上游側(cè)處已減小的液體阻力的作用下立即供應(yīng)至氣泡產(chǎn)生區(qū)域。
在上述構(gòu)造中，氣泡在下游側(cè)的成長與在上游側(cè)的成長是不均勻的，而是小于在上游側(cè)的成長，這樣就抑制了液體向上游側(cè)的運(yùn)動。在上游側(cè)受到抑制的液流減小了排放后的彎月面的回縮，這樣，在重新回填時相應(yīng)地減少了彎月面超過孔板(液體排放板5)的凸出量，這樣，就抑制了彎月面的振動，而實(shí)現(xiàn)了在從低到高的所有驅(qū)動頻率范圍內(nèi)的穩(wěn)定排放。
在該實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)了一種“直線連通關(guān)系”，即液流在氣泡的下游部分和排放口4之間的液流路徑是直的。更優(yōu)選的情況為，在氣泡形成時產(chǎn)生的壓力波動的傳播方向與液流和排放的方向是線性一致的，這樣就實(shí)現(xiàn)了使排放的液滴66的排放狀態(tài)穩(wěn)定的一種理想狀態(tài)，例如在極高水平時的排放方向及排放速度，該內(nèi)容將在下文中進(jìn)行描述。作為完全或接近實(shí)現(xiàn)所述理想狀態(tài)的一個條件，在本實(shí)施例中采取了一種構(gòu)造，其中，排放口4與產(chǎn)熱部件10特別是對氣泡的下游部分有影響的下游側(cè)是線性連接的。在這種構(gòu)造中，如果在液流路徑3中沒有液體，就可從如圖4所示的排放口4的外側(cè)觀察到產(chǎn)熱部件10，特別是其下游側(cè)。
下文中將對部件的尺寸進(jìn)行描述。
在本實(shí)施例中，作為對氣泡的回轉(zhuǎn)性成長至可移動部件的上表面的研究結(jié)果，現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)通過利用可移動部件的移動速度和氣泡的成長速度(表示為液體的不同運(yùn)行速度)之間的關(guān)系就可消除氣泡至可移動部件的上表面的周期性成長且能得到令人滿意的排放特點(diǎn)。
更具體地說，本實(shí)施例通過限制部分在一點(diǎn)處限制可移動部件的移動來消除氣泡至可移動部件的上表面的回轉(zhuǎn)性成長而得到令人滿意的排放特點(diǎn)，在該點(diǎn)處氣泡的體積變化率及可移動部件的移動量變化率均有所增加。
參考圖2A-2E，下面將對該特征進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
首先，在如圖2A所示的狀態(tài)下，氣泡在產(chǎn)熱部件10上產(chǎn)生的同時就產(chǎn)生了壓力波動，壓力波動引起產(chǎn)熱部件10周圍的液體運(yùn)動而使氣泡40成長。起初，可移動部件11隨著液體的運(yùn)動(見圖2B)而向上移動。然后，隨著時間的流失，由于液體的慣性減小及可移動部件11的彈性的作用，可移動部件11的移動速度迅速降低。在這種狀態(tài)中，由于液體的移動速度沒有減小多少，這樣液體移動速度和可移動部件11的移動速度之間的差增大。此時，如果可移動部件11(自由端11b)和止動器12之間的間隙仍然很大，液體將穿過該間隙而向氣泡產(chǎn)生區(qū)域的上游側(cè)流動，這樣就產(chǎn)生了可移動部件11與止動器12不易接觸的狀態(tài)并損失了一部分排放力。因此，在這種情況下，限制部分(止動器12)對可移動部件11的限制(截止)作用就不能充分發(fā)揮。
因此，在本實(shí)施例中，限制部分對可移動部件的限制是在一個階段中進(jìn)行的，在該階段中，可移動部件完全隨著液體的運(yùn)動而運(yùn)動。為達(dá)到簡化描述的目的，可移動部件的移動速度和氣泡的成長速度(液體移動速度)分別用“可移動部件移動量變化率”和“氣泡體積變化率”來代表，它們是通過對可移動部件的移動量和氣泡的體積求導(dǎo)而得到的。
這種構(gòu)造可完全消除能夠引起氣泡回轉(zhuǎn)性成長至可移動部件的上表面的液流，并確保得到氣泡產(chǎn)生區(qū)域的閉合狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)令人滿意的排放特點(diǎn)。
另外，在該構(gòu)造中，即使在可移動部件11受止動器12的限制之后氣泡40也繼續(xù)成長，為了使氣泡40的下游部分自由成長，止動器12和與基座1相對的液流路徑3的表面(上壁)之間的距離(該距離為止動器12的伸出高度)應(yīng)足夠大。
在由本發(fā)明人提出的新穎的液體排放方法中，限制部分對可移動部件的移動的限制就意味著這樣一種狀態(tài)，即可移動部件的移動量變化率為零或負(fù)數(shù)。
液流路徑3的高度55μm，而可移動部件11的厚度為5μm，可移動部件11的下表面和元件基座1的上表面之間的間隙在沒有氣泡10(可移動部件11沒有移動)時為5μm。
從頂板2上的液流路徑壁至止動器12的端部的高度為t1，而可移動部件的上表面和止動器12的端部之間的間隙為t2，當(dāng)t1等于或大于30μm時，通過使t2等于或小于15μm就可實(shí)現(xiàn)液體穩(wěn)定排放的特點(diǎn)。
參考圖2A-2E和圖3，下面將對本實(shí)施例的液體排放頭的單個排放操作進(jìn)行描述，圖3顯示了氣泡的移動速度和體積隨時間的變化情況及可移動部件的移動速度和移動量隨時間的變化情況。
在圖3中由實(shí)線來代表氣泡體積變化率vb，而氣泡的體積Vb由雙點(diǎn)劃線來代表，可移動部件的移動量變化率由一根虛線vm來代表，可移動部件的移動量Vm由一根單點(diǎn)劃線來代表。當(dāng)氣泡體積Vb增加時，氣泡體積變化率vb為正值；當(dāng)總體積增大時，氣泡體積Vb為正變化；當(dāng)可移動部件的移動Vm增大時，可移動部件移動量變化率vm為正值；當(dāng)總量增加時，可移動部件的移動量Vm為正變化。當(dāng)可移動部件11從圖2A所示的初始狀態(tài)向頂板2移動時，可移動部件的移動量Vm為正變化，因此，當(dāng)可移動部件11從初始狀態(tài)向元件基座1移動時，可移動部件的移動量為負(fù)變化。
圖2A顯示了將能量如電能施加到產(chǎn)熱部件時之前的狀態(tài)，即在產(chǎn)熱之前的狀態(tài)。可移動部件11布置在一個區(qū)域中，該區(qū)域與由產(chǎn)熱部件10生成的熱量所產(chǎn)生的氣泡的上游側(cè)半部分相對，該內(nèi)容將在下文中進(jìn)行描述。
在圖3中，該狀態(tài)與時間t＝0時的點(diǎn)A相對應(yīng)。
圖2B顯示了氣泡產(chǎn)生區(qū)域中液體的一部分由產(chǎn)熱部件10加熱的狀態(tài)，此時氣泡40通過薄膜沸騰開始產(chǎn)生。在圖3中，該狀態(tài)與點(diǎn)B至在緊挨點(diǎn)C1之前位置相對應(yīng)，其中，氣泡的體積Vb隨著時間的增加而增大。可移動部件11的移動開始落后于氣泡40的體積改變。更具體地說，由薄膜沸騰產(chǎn)生的氣泡40生成的壓力波動在液流路徑3中傳播，此時，液體從氣泡產(chǎn)生區(qū)域的中間區(qū)域向下游側(cè)和上游側(cè)移動。在上游側(cè)，可移動部件11在由氣泡40的增大而產(chǎn)生的液流的作用下開始移動。另外，上游側(cè)中的移動液體在液流路徑3的壁和可移動部件11之間穿過而向共用的液體腔6運(yùn)動。在這種狀態(tài)下，隨著可移動部件11的移動，止動器12和可移動部件11之間的間隙減小。在該狀態(tài)下，液滴66開始從排放口4處排放。
圖2C顯示了這樣一種狀態(tài)，即由于氣泡40的進(jìn)一步成長，可移動部件11的自由端11b與止動器12相接觸。在圖3中，這種狀態(tài)與點(diǎn)C1至C3相對應(yīng)。
在從圖2B所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)換至圖2C所示的狀態(tài)的過程中，在可移動部件11與止動器12接觸之前，即在圖3中所示的從點(diǎn)B轉(zhuǎn)換至點(diǎn)C1過程中的點(diǎn)B’處，可移動部件的移動量變化率vm迅速減小。這是因?yàn)樵诳梢苿硬考?1與止動器12即將接觸之前，可移動部件11和止動器12之間的液流阻力迅速增大。氣泡體積變化率vb也表現(xiàn)出迅速減小。
此后，可移動部件11進(jìn)一步接近止動器12并與之相接觸，可移動部件11和止動器12之間的相互接觸是通過確定前述可移動部件11的上表面和止動器12的端部之間間隙的尺寸來保證的。當(dāng)可移動部件11與止動器12接觸時，就限制其進(jìn)一步的向上移動(在圖3中的C1至C3)。此時也顯著地限制了上游液體的運(yùn)動。同時，可移動部件11也限制了氣泡40在上游方向中的成長。但是，因?yàn)橐后w在上游方向中具有較大的移動力，可移動部件11接收朝向上游側(cè)的較強(qiáng)的張應(yīng)力，這樣就引起一個向上凸起的微小變形。在該狀態(tài)中，氣泡40繼續(xù)成長，但所述的成長主要發(fā)生于氣泡40的下游側(cè)，這是因?yàn)橄蛏嫌蝹?cè)的成長受到止動器12和可移動部件11的限制，此時，與沒有可移動部件11時的情況相比，氣泡40在產(chǎn)熱部件10的下游側(cè)具有一個比較大的高度，這樣，如圖3所示，由于可移動部件11與止動器12的接觸，可移動部件移動量變化率vm就在C1至C3之間變?yōu)榱悖?，氣?0在下游側(cè)繼續(xù)成長至點(diǎn)C1之后的點(diǎn)C2，在點(diǎn)C2處氣泡的體積Vb為最大。
另一方面，由于可移動部件11的移動受到止動器12的限制，氣泡40的上游部分仍保持較小的尺寸，這樣，通過液流朝向上游側(cè)的慣性力和沖擊應(yīng)力的作用而使可移動部件11向上游側(cè)彎曲成凸形。在氣泡40的上游部分中，氣泡突伸入上游區(qū)域的量受止動器12、液流路徑的橫向壁、可移動部件11和支架11a的限制而幾乎為零。
這樣就可顯著地限制液體向上游側(cè)流動而阻止液體對相鄰液流路徑的影響并阻止反向液流和壓力振動，所述壓力振動阻礙供應(yīng)路徑中的高速回填。
圖2D顯示了這樣一種狀態(tài)，即在上述的薄膜沸騰之后，氣泡40的內(nèi)部負(fù)壓力克服液流在液流路徑3中流向下游側(cè)的液流，此時氣泡40開始收縮。
隨著氣泡40的收縮(圖3中為從點(diǎn)C2至點(diǎn)E)，可移動部件11向下移動(圖3中為從點(diǎn)C3至點(diǎn)D)，在可移動部件11自身的懸臂彈性應(yīng)力和上述向上凸起變形的應(yīng)力的作用下，可移動部件11向下移動的速度提高。在可移動部件11的上游側(cè)中產(chǎn)生向下游側(cè)流動的液流，而在共用液體腔6和液流路徑3之間形成一個低流動阻力區(qū)域。由于流動阻力較低。上述液流就迅速變?yōu)橐粋€較大的液流，并通過止動器12而流入液流路徑3。通過這些操作，共用液體腔6側(cè)的液體就被引導(dǎo)入液流路徑3。被引導(dǎo)入液流路徑3的液體穿過止動器12和向下移動的可移動部件11之間的間隙而流向產(chǎn)熱部件10的下游側(cè)，同時也加速了未完全消失的氣泡40的消除。在幫助消除氣泡之后，液體進(jìn)一步流向排放口4而幫助彎月面的回復(fù)以提高回填速度。
在該狀態(tài)中，從排放口4排放的液滴66形成的液柱變?yōu)橐粋€液滴而向外部飛行。圖2D顯示了這樣一個狀態(tài)，即由于氣泡的消失而將彎月面拉入排放口4及液滴66的液柱正處于被分離的狀態(tài)。
另外，上述液體穿過可移動部件11和止動器12之間的間隙流入液流路徑3而在頂板2的壁處提高了流動速度，這樣，存留在該部分中的微型氣泡極少而可提高排放的穩(wěn)定性。
另外，由于氣泡的消失而產(chǎn)生的氣穴點(diǎn)移動至氣泡產(chǎn)生區(qū)域的下游側(cè)，這樣就減小了對產(chǎn)熱部件10的損壞。同時，由于同樣的原因而減小了該區(qū)域中產(chǎn)熱部件10上的kogation，這樣，也可提高排放的穩(wěn)定性。
圖2E顯示了一種狀態(tài)，其中，在氣泡40完全消失之后，可移動部件11向下運(yùn)動過量而起過初始狀態(tài)(圖3中的點(diǎn)E及其之后)。
由于可移動部件11的硬度和所用液體的黏性，可移動部件11的超過量在較短的一段時間內(nèi)迅速減小而使可移動部件11回復(fù)至初始狀態(tài)。
圖2E顯示了一種狀態(tài)，其中，由于氣泡的消失，彎月面被明顯地拉向上游側(cè)，但是就象可移動部件11的移動衰減一樣，彎月面在極短的時間內(nèi)就回復(fù)至靜止?fàn)顟B(tài)并穩(wěn)定下來。另外，如圖2E所示，液滴的尾部在表面張力的作用下分離出來而可在排放液滴66之后形成一個伴隨液滴67。
現(xiàn)在參考圖5來詳細(xì)描述氣泡41從可移動部件11的兩側(cè)冒出及排放口4中的液體彎月面，圖5所示為圖1中顯示的排放頭的部分透視圖。在圖5中，止動器12和在止動器12上游側(cè)的低流動阻力區(qū)域3a的形狀與圖1中所示部分的形狀不同，但它們具有相似的基本特點(diǎn)。
在本實(shí)施例中，在液流路徑3的橫向壁和可移動部件11的兩側(cè)之間具有較小的間隙而可平順地進(jìn)行移動。在由產(chǎn)熱部件10的作用下而使氣泡成長的過程中，氣泡40不僅使可移動部件11移動，而且穿過所述的間隙隆起至可移動部件11的上表面?zhèn)龋⒃谝欢ǔ潭壬贤簧烊氲土鲃幼枇^(qū)域3a中。這種突伸的隆起氣泡41向可移動部件11的后部表面(與氣泡產(chǎn)生區(qū)域相對)延伸，這樣可抑制振動并可使排放特征穩(wěn)定。
另外，在氣泡40消失的過程中，隆起的氣泡41與上述彎月面從排放口4的迅速回縮相結(jié)合而使液流從低流動阻力區(qū)域3a加速流向氣泡產(chǎn)生區(qū)域，并迅速地完成氣泡的消除。特別地，由隆起的氣泡41引起的液體流動有效地消除了存留在可移動部件11的拐角部分或液流路徑3中的微型氣泡。
在上述結(jié)構(gòu)的液體排放頭中，在由氣泡40的產(chǎn)生而從排放口排放液體的瞬間，被排放的液滴66所處的位置接近端部具有球形部分的液柱。這與常用排放頭構(gòu)造中的情況相同，但是在本實(shí)施例中，當(dāng)可移動部件11在氣泡成長的作用下移動而與止動器12相接觸時，包括有氣泡產(chǎn)生區(qū)域的液流路徑3就構(gòu)成了一個除排放口之外的基本閉合空間。因此，在這種狀態(tài)中如果氣泡消失，上述的閉合空間會被保持直至可移動部件11由于氣泡的消失而與止動器12相分離，這樣，氣泡消失的能量大部分作為使液體在上游方向上在排放口4附近移動的力。因此，在氣泡40的消失剛剛開始之后，彎月面就從排放口4被迅速拉入液流路徑3，與排放的液滴66相連的尾部構(gòu)成處于排放口4之外的一根液柱而在較強(qiáng)的力的作用下與彎月面迅速分離。這樣，由所述尾部形成的伴隨液滴就比較小而提高了打印質(zhì)量。
另外，由于所述尾部沒有被彎月面連續(xù)拉回，因此，沒有降低排放速度，液滴66和伴隨液滴之間的距離變短，此時，伴隨液滴在所謂的滑流現(xiàn)象作用下而在液滴66之后被拉近。因此，伴隨液滴可與排放液滴66結(jié)合在一起，這樣就可提供一個幾乎沒有伴隨液滴的液體排放頭。
另外，在本實(shí)施例中，上述液體排放頭布置有可移動部件11，可移動部件11可達(dá)到抑制氣泡40相對于朝向排放口4的液流而向上游成長的目的。更優(yōu)選的情況為可移動部件11的自由端11b布置在氣泡產(chǎn)生區(qū)域的大致中心處。這種構(gòu)造可抑制由氣泡成長而產(chǎn)生的向后波動及朝向上游側(cè)的液體的慣性力，但卻與液體排放不直接相關(guān)，這種結(jié)構(gòu)可將氣泡40的下游成長部分向前引導(dǎo)至排放口4。
另外，由于在與排放口4相對布置且跨過止動器12的低流動阻力區(qū)域3a中的流動阻力較低。在氣泡40成長的作用下而流向上游側(cè)的液流由于低流動阻力區(qū)域3a的存在而變?yōu)檩^大的液流，此時，當(dāng)可移動部件11運(yùn)動至與止動器12相接觸時，它就接收一個朝向上游側(cè)的張力作用。因此，即使氣泡的消失在該狀態(tài)下開始，由氣泡的成長而產(chǎn)生的液體朝向上游側(cè)的移動力仍然較強(qiáng)地存在著，上述閉合空間可被保持一定的時間直至可移動部件11的推斥力克服液體移動力。這樣，利用該構(gòu)造就可確定性地達(dá)到彎月面的高速回縮。另外，在氣泡40消失的過程中，當(dāng)可移動部件11的推斥力克服由氣泡的成長而產(chǎn)生的液體向上游側(cè)的移動力時，可移動部件11就開始向下朝著初始位置移動，此時，在低流動阻力區(qū)域3a中也產(chǎn)生了朝向下游側(cè)的液流。由于該處流動阻力較低，在低流動阻力區(qū)域3a中向下游流動的液流迅速變?yōu)橐粋€較大的液流并穿過止動器12而進(jìn)入液流路徑3。因此，該朝向排放口4的向下液流使上述彎月面的回縮迅速減速，從而極快地終止了彎月面的振動。
由本發(fā)明人提出的新穎的液體排放方法的特征在于利用上述液體排放頭而進(jìn)行高頻率的連續(xù)液體排放。下面參考圖6A-6F來解釋以較短的時間間隔而進(jìn)行連續(xù)液體排放情況下的操作。
首先，如圖6A所示，將一個第一電壓脈沖施加到產(chǎn)熱部件10上來產(chǎn)生氣泡40，從而形成第一液滴66a。如前面所述，在氣泡產(chǎn)生過程中，可移動部件11與止動器12相接觸而基本密封住上游側(cè)。此時就明顯地限制了液體向上游側(cè)的運(yùn)動。這樣，氣泡40在下游側(cè)就成長的更大。
如圖6B所示，當(dāng)氣泡40在該狀態(tài)下開始回縮時，可移動部件11開始向下運(yùn)動而液體開始填充。如前面所述，可移動部件11的運(yùn)動加速了氣泡的消失，特別是在布置有可移動部件的氣泡產(chǎn)生區(qū)域的上游側(cè)中加速了氣泡的消失。
因?yàn)闅馀莸南г跉馀莓a(chǎn)生區(qū)域的上游側(cè)中得到加速且在氣泡成長過程中氣泡40在下游側(cè)中變大，這樣就達(dá)到了這樣一種狀態(tài)，即在氣泡消失過程中，氣泡在氣泡產(chǎn)生區(qū)域的上游側(cè)中幾乎完全消失而在圖6C所示的下游端部分仍保存有氣泡。在這種狀態(tài)下，液體已經(jīng)回填到氣泡產(chǎn)生區(qū)域的上游側(cè)，即從產(chǎn)熱部件10的中心至上游側(cè)。另外，彎月面也被拉進(jìn)排放口4中，此時，所述的第一液滴66和伴隨液滴67與液體排放頭中的液體相分離，但是，在圖6C所示的氣泡40未完全消失的狀態(tài)中，彎月面就不會達(dá)到如圖2E所示的被明顯拉進(jìn)排放口的狀態(tài)，而是仍然保存在液體排放平面的附近區(qū)域。
在本實(shí)施例的液體排放方法中，將一個第二電壓脈沖施加到產(chǎn)熱部件10上而引起第二個氣泡的產(chǎn)生。在該狀態(tài)中，彎月面處于液體排放平面的附近且已經(jīng)完成了將一定量的液體填充到產(chǎn)熱部件10的上游側(cè)。這樣，在該狀態(tài)中通過施加一個電壓脈沖就會達(dá)到令人滿意的液體排放。
與施加的電壓脈沖相對應(yīng)，如圖6D所示，氣泡40開始成長而可移動部件11開始向上移動。在該狀態(tài)中開始產(chǎn)熱時，氣泡40仍處于上游側(cè)，因此，在附近區(qū)域中的液體仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，產(chǎn)熱部件10上仍存有氣泡的部分處的溫度高于氣泡已消失的部分處的溫度，因此，氣泡的成長比其從靜止?fàn)顟B(tài)開始成長的第一次液體排放中要快，這樣就可立即形成氣泡。彎月面在單個液體排放操作中未受拉動，但卻從圖6C所示的一個位置開始向圖6D所示的上游側(cè)移動。
如圖6E所示，氣泡40繼續(xù)成長而排放第二液滴66b。在該運(yùn)行中，由于氣泡40的成長與在第一次液體排放中的成長相比變得較快，因此氣泡的體積比在第一次排放中要大。這樣，所述第二液滴66b的體積Vd2可大于第一液滴66a的體積Vdm1與其伴隨液滴的體積Vds1的和(Vd2＞Vdm1+Vds1)。
另外，由于第二氣泡的產(chǎn)生是在由液體的填充而使液流較快地流向上游側(cè)的狀態(tài)下開始的，因此，第二氣泡的產(chǎn)生就消除了從排放口4流向產(chǎn)熱部件10的液流，在朝向上游側(cè)的液流形成過程中，來自于產(chǎn)熱部件10的上游側(cè)的液流的沖量添加到朝向排放口4的液流中，從而加速了液體的流動。因此，第二液滴66b的速度v2應(yīng)大于第一液滴66a的速度v1。
在如上所述的情況即Vd2＞(Vdm1+Vds1)中，在第二液滴66b大于第一液滴66a的情況下也可實(shí)現(xiàn)v2＞v1的狀態(tài)。這種事實(shí)顯示出在第一次液體排放中產(chǎn)生的熱量的一部分被用于第二次液體排放。
也可能存在這樣一種情況，即在分離之后，第二液滴66b立即吸收液柱狀伴隨液滴67并與之成為一體，即第二液滴66b捕獲了伴隨液滴67。在這種情況下，第二液滴66b在捕獲伴隨液滴67之后的體積變?yōu)閂d2+Vds1，這樣就自然得到了(Vd2+Vds1)＞Vdm1的狀態(tài)。
通過改變用于所述第一液滴66a和第二液滴66b的液體排放量就可得到形成的像素的尺寸和濃淡度水平可變化的記錄。另外，通過第二液滴66b吸收第一次液體排放的伴隨液滴67而可使?jié)獾人降牟顒e變得較大。此外，還可連續(xù)排放大量液滴并在這些液滴飛射到記錄媒介的過程中將其結(jié)合起來，這樣就可進(jìn)行多級記錄。
如上所述，本實(shí)施例的液體排放方法超出常用方法的限制而以較短的時間間隔進(jìn)行令人滿意的連續(xù)液體排放，該排放方法在一個狀態(tài)下通過施加一個電壓脈沖而進(jìn)行第二次液體排放，在所述狀態(tài)下，處于消失過程中的氣泡40在第一次排放之后仍存在于氣泡產(chǎn)生區(qū)域的上游側(cè)，這樣就可以非常高的頻率來驅(qū)動液體排放頭。在該運(yùn)行中，第二次液體排放量可大于從靜止?fàn)顟B(tài)開始的第一次液體排放量且排放速度也較大。另外，由于第一次液體排放產(chǎn)生的熱量的一部分用于第二次液體排放時的氣泡產(chǎn)生，這樣就可提高排放的能量效率。
下面將描述在圖1所示的液體排放頭基座上布置的一個電路。
圖7為用于顯示元件基座1的構(gòu)造的示意性平面圖，其中為簡化的目的而省略了可移動部件11。
元件基座1上布置有產(chǎn)熱部件10和一個電路部分20，該電路部分是通過在基本為矩形的硅半導(dǎo)體基座上進(jìn)行薄膜處理(半導(dǎo)體器件生產(chǎn)過程)而形成的。預(yù)定數(shù)量(如300)的產(chǎn)熱部件10以預(yù)定的間距沿著基座部件1的一側(cè)布置，當(dāng)將頂板2安裝到元件基座1上時，產(chǎn)熱部件10均位于每個液流路徑3中。
在元件基座1上，電路部分20布置在除產(chǎn)熱部件10的區(qū)域和液流路徑3的區(qū)域外的區(qū)域中(見圖1)。電路部分20包括響應(yīng)于來自液體排放裝置的主體的信號而驅(qū)動產(chǎn)熱部件10的電路。
下面首先描述根據(jù)一個信號而驅(qū)動產(chǎn)熱部件10以能夠從排放口4連續(xù)排放大量液滴的電路。圖8顯示了連續(xù)排放的原理。由本發(fā)明人提出的新穎的液體排放方法可利用較短的時間間隔連續(xù)排放液體，并由在后排放的液滴捕獲在前排放液滴的伴隨液滴。這樣，就可達(dá)到圖8中所示的狀態(tài)，其中，液滴在達(dá)到記錄媒介之前以串的形式飛行。液滴66的數(shù)量與施加到產(chǎn)熱部件10上的排放脈沖的數(shù)量相同。因此，元件基座1布置有一個可改變連續(xù)施加到每個產(chǎn)熱部件10上的脈沖數(shù)目的電路。圖9為用于顯示該電路構(gòu)造的一個電路圖。
在圖9中，元件基座1布置有300個產(chǎn)熱部件101至10300，每個產(chǎn)熱部件均由一個通過施加電流而產(chǎn)熱的電熱轉(zhuǎn)換部件構(gòu)成。每個產(chǎn)熱部件的一端均連接到一個共用的產(chǎn)熱器電源Vh上，而其另一端則連接到各個開關(guān)三極管21的基極上。各個產(chǎn)熱部件所用的驅(qū)動三極管21的發(fā)射極均連接到地線GND上。
圖10所示為從圖9所示的電路中抽出的而與一個產(chǎn)熱部件10相關(guān)的一個電路框圖。
如圖9和圖10所示，每個產(chǎn)熱部件10均布置有一個用于該產(chǎn)熱部件10而控制驅(qū)動三極管21的門電極的AND電路22、一個與AND電路22的輸入口相連的觸發(fā)電路23、一個同步的4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24和一個4位移位寄存器25，所述4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24的一個脈動進(jìn)位輸出(RCO)與AND電路22的另一個輸入口相連，所述4位移位寄存器25將4位并行輸出數(shù)據(jù)輸出至所述二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24的輸入口。所述二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24可由如商業(yè)上用作為TTL(晶體管-晶體管邏輯)電路的SN74AS163或具有相似功能的其他器件來構(gòu)成。所述移位寄存器25可由如商業(yè)上用作為TTL電路的SN74AS95或具有相似功能的其他器件來構(gòu)成。
元件基座1也布置有一個用來接收產(chǎn)熱器電源Vh的連接墊片31、構(gòu)成地線GND的連接墊片32、用于接收作為串行數(shù)據(jù)的打印數(shù)據(jù)的連接墊片33、用于接收通常施加到二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24上的負(fù)載信號Load的連接墊片34、用于接收通常施加到二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24上的啟動信號EN的連接墊片35、用于接收通常施加到二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24上的時鐘信號Clock的連接墊片36、用于接收通常施加到觸發(fā)電路23的另一個輸入口上的輸入信號on-input的連接墊片37、用于接收通常施加到AND電路22的另一個輸入口上的產(chǎn)熱脈沖heat-input的連接墊片38、用于接收通常施加到移位寄存器25上的移位時鐘信號sclk的連接墊片39構(gòu)成。產(chǎn)熱脈沖heat-input是一個基準(zhǔn)脈沖，該基準(zhǔn)脈沖構(gòu)成了施加到產(chǎn)熱部件10上的脈沖系列的一個基準(zhǔn)。圖中雖然未進(jìn)行顯示，但是元件基座1上自然布置有對二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24和移位寄存器25進(jìn)行電力供應(yīng)和重新設(shè)置信號所用的連接墊片及為輸出不同的監(jiān)控信號所用的連接墊片。這些連接墊片通過一根柔性電纜而與液體排放裝置的主體相連接，這樣，上述信號和電力供應(yīng)就從主體施加到元件基座1上。
通過將相鄰產(chǎn)熱部件10的移位寄存器25的移位輸入和移位輸出相連接，與產(chǎn)熱部件10的數(shù)量相對應(yīng)數(shù)量的移位寄存器25就被順次連接。在本實(shí)施例中，由于存在300個產(chǎn)熱部件10，這樣就構(gòu)成了共有1200(＝300×4)位的一個移位寄存器。從連接墊片33進(jìn)入的串行數(shù)據(jù)被供應(yīng)至該1200位的移位寄存器的一端。
圖11所示為一個時間圖，該圖顯示了施加到連接墊片33上的串行數(shù)據(jù)和移位時鐘sclk之間的關(guān)系。連續(xù)進(jìn)入的1200位的串行數(shù)據(jù)(1至1200)在移位時鐘sclk的下移位邊緣處進(jìn)行移位。因此，從第1至第4位串行數(shù)據(jù)構(gòu)成與第一產(chǎn)熱部件101相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，從第5至第8位串行數(shù)據(jù)構(gòu)成與第二產(chǎn)熱部件102相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，……，從第1197至第1200位串行數(shù)據(jù)構(gòu)成與第300個產(chǎn)熱部件10300相對應(yīng)的數(shù)據(jù)。
參考圖12所示的時間圖，下面將對以4位數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的產(chǎn)熱部件的驅(qū)動作用進(jìn)行描述，所述4位數(shù)據(jù)存儲在移位寄存器25中且與產(chǎn)熱部件相對應(yīng)。在圖12中，X指示輸入到二進(jìn)制計(jì)數(shù)器上的數(shù)據(jù)，而Y指示的是計(jì)數(shù)。
來自于移位寄存器25的4位并行數(shù)據(jù)在負(fù)載信號Load的下移位邊緣(時間t1)時被輸入二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24。作為一個例子，可假設(shè)輸送至二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24的4位數(shù)據(jù)為A＝1、B＝0、C＝0及D＝1，啟動信號EN移位至高水平狀態(tài)(時間t2)，此時二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24開始進(jìn)行升計(jì)數(shù)。然后，當(dāng)達(dá)到A＝1、B＝1、C＝1、D＝1的狀態(tài)(時間t3)時，脈動進(jìn)位輸出RCO處于低水平狀態(tài)。另一方面，當(dāng)啟動信號EN為高水平狀態(tài)(時間t2)時，輸入(on-input)信號就移位至高水平狀態(tài)，這樣，觸發(fā)電路23的輸出信號(on-output)就為處于t2和t3之間的一個高水平狀態(tài)。當(dāng)產(chǎn)熱脈沖(heat-input)即基準(zhǔn)脈沖的頻率與時鐘信號的頻率相同時，AND電路22的輸出信號(heat-output)在t2和t3之間輸出6個產(chǎn)熱脈沖。因此，利用這6個脈沖來驅(qū)動三極管21，此時，所述6個脈沖被施加到產(chǎn)熱部件10上而從排放口4連續(xù)排放出6個液滴66，如圖8所示。在前面的內(nèi)容中假定排放了6個液滴66，但從上述內(nèi)容可了解到t2和t3之間的間隔是根據(jù)施加到二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24中的4位并行數(shù)據(jù)而變化的，這樣就可根據(jù)施加到電路上的串行數(shù)據(jù)而控制連續(xù)排放的液滴的數(shù)目。在該電路中，移位寄存器25執(zhí)行了將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)的操作，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24、觸發(fā)電路23和AND電路22執(zhí)行了將所施加的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展或譯碼而產(chǎn)生一定數(shù)量的依該數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的脈沖的操作。在這種方式中，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24、觸發(fā)電路23和AND電路22執(zhí)行了根據(jù)從串行數(shù)據(jù)得到的并行數(shù)據(jù)而產(chǎn)生驅(qū)動脈沖的操作。圖中雖然未進(jìn)行顯示，但是可通過代表并行數(shù)據(jù)和驅(qū)動脈沖之間關(guān)系的轉(zhuǎn)換表或利用二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和轉(zhuǎn)換表的組合來產(chǎn)生驅(qū)動脈沖。
在圖9和圖10所示的構(gòu)造中，一個二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(或一個轉(zhuǎn)換表)作為數(shù)據(jù)解碼器而布置在來自于每個產(chǎn)熱部件的移位寄存器的4位平行數(shù)據(jù)的輸出側(cè)。這樣，在一個具有300個產(chǎn)熱部件的記錄頭中，在每個產(chǎn)熱部件發(fā)送16個數(shù)據(jù)來進(jìn)行多液滴記錄的情況下，在一個常用的記錄頭中就需要在移位寄存器中發(fā)送和保持4800(＝300×16)個串行數(shù)據(jù)。這樣就需要在基片(元件基座)中配合一個4800位的移位寄存器，該移位寄存器需要一個較大的基片區(qū)域。另一方面，在圖9和圖10所示的構(gòu)造中，在移位寄存器和邏輯電路(AND電路22和觸發(fā)電路23)之間布置有一個4位數(shù)據(jù)解碼器對三極管進(jìn)行(開-關(guān))on-off控制以驅(qū)動產(chǎn)熱部件，此時，移位寄存器的位數(shù)減小至1200(＝300×4)。這樣，即使考慮數(shù)據(jù)解碼器所需要的基片區(qū)域。也可明顯減小基片區(qū)域。這樣就可在一個晶片上得到數(shù)量增加的元件基座并提高了產(chǎn)量，從而顯著降低了成本。
時鐘信號Clock和產(chǎn)熱脈沖信號heat-input具有相同的頻率，但是它們卻是相互獨(dú)立的，因?yàn)闀r鐘信號Clock最好具有50％的負(fù)載比以作為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24的基準(zhǔn)時鐘，而在產(chǎn)熱脈沖信號heat-input中，作為用于確定產(chǎn)熱部件10的驅(qū)動時間的基準(zhǔn)脈沖的負(fù)載比是在考慮用于產(chǎn)熱部件10的驅(qū)動脈沖的最優(yōu)形狀的情況下而確定的。通常情況下，所選擇的產(chǎn)熱脈沖信號heat-input的負(fù)載比遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于50％。
圖13中顯示了在上述電路構(gòu)造中用于每個產(chǎn)熱部件10的4位數(shù)據(jù)和從排放口連續(xù)排放的液滴的數(shù)目之間的關(guān)系。順次給出的4位數(shù)據(jù)可利用0-15個脈沖來驅(qū)動產(chǎn)熱部件10。
由于輸送入二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24的數(shù)據(jù)與負(fù)載信號Load是同步的，因此，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24的輸入除了數(shù)據(jù)輸入的時間之外均是可變化的。因此，在數(shù)據(jù)輸入時，只要從移位寄存器25輸出正確的數(shù)據(jù)，移位寄存器25就可獨(dú)立于上述二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24的功能之外而被操縱，串行數(shù)據(jù)可以并行的方式連續(xù)輸送至移位寄存器25而進(jìn)行連續(xù)的液體排放。在該電路構(gòu)造中，由于300個產(chǎn)熱部件中的每一個的0-15個連續(xù)脈沖總共是由1200位來代表的，因此，如果液體排放頭的最大驅(qū)動頻率為100kHz(與10μs的驅(qū)動間隔相對應(yīng))，所述1200位的串行數(shù)據(jù)就可在150μs的時間內(nèi)傳輸。與8MHz的數(shù)據(jù)傳輸速率相對應(yīng)，由于在簡單的數(shù)據(jù)序列傳輸情況下需要30MHz的傳輸速率，因此，在10μs的驅(qū)動間隔內(nèi)，不管是否驅(qū)動300個產(chǎn)熱部件中的每一個，該構(gòu)造均可將傳輸速率減小約1/4。另一方面，如果數(shù)據(jù)傳輸速率可為32MHz，在頻率為400kHz時即可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動。
在常用的技術(shù)中，如果數(shù)據(jù)傳輸速率被增大至約為30MHz，由于噪音或較大的輻射噪音的影響，就可產(chǎn)生一種不正常的波動形式(特別是在產(chǎn)熱脈沖中)，從而會對外部的電器裝置產(chǎn)生不利影響，且引起不能避免的缺點(diǎn)如液體排放故障或損壞畫面的質(zhì)量。相反，本發(fā)明可利用較低的數(shù)據(jù)傳輸速率以較高的驅(qū)動頻率進(jìn)行高精密的多點(diǎn)記錄。
在圖1至圖6A和圖6A至6F所示的液體排放頭中，如果利用等于或高于30kHz的頻率來進(jìn)行驅(qū)動，就會產(chǎn)生飛行的液滴整體下落(運(yùn)動)的現(xiàn)象。這樣通過利用上述電路驅(qū)動液體排放頭就可得到具有非常高的下落精度的點(diǎn)調(diào)節(jié)畫面。但是，在圖9-13所示的在元件基座1上形成的電路不僅可應(yīng)用到圖1至圖6A和圖6A至6F所示的液體排放頭中，而且可應(yīng)用到常用的液體排放頭中，例如沒有布置可移動部件的排放頭或布置有可移動部件但卻沒有用于限制可移動部件的移動的限制部分的排放頭。另外，在將上述電路應(yīng)用到常用液體排放頭的情況下，可具有減小數(shù)據(jù)傳輸速率的優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)檫B續(xù)排放的液滴的數(shù)目可利用較少的位數(shù)來指示。
上述構(gòu)造將至少兩位的輸入數(shù)據(jù)提供給產(chǎn)熱部件，并利用一個轉(zhuǎn)換表或類似物來產(chǎn)生驅(qū)動脈沖，對于至少一個特定的輸出數(shù)據(jù)，驅(qū)動脈沖的數(shù)目大于該輸入數(shù)據(jù)的位數(shù)。通常情況下，驅(qū)動脈沖是在液體排放裝置的主體中產(chǎn)生的并被傳輸至排放頭，但是在本實(shí)施例中，一個數(shù)據(jù)處理電路例如一個轉(zhuǎn)換表或一個二進(jìn)制計(jì)數(shù)器配合在元件基座中即在液體排放頭中，這樣就減小了在該裝置的主體中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的障礙，從而可以較低的數(shù)據(jù)傳輸速率進(jìn)行高驅(qū)動頻率的多點(diǎn)記錄。
在上面所示的內(nèi)容中，產(chǎn)熱脈沖信號heat-input從外部供應(yīng)至元件基座1，但是也可將一個振蕩電路布置在元件基座1上以產(chǎn)生產(chǎn)熱脈沖信號heat-input。在這種情況下，來自于外部的脈沖在傳送系統(tǒng)中的波動形式不減弱，這樣產(chǎn)熱脈沖heat-input可具有極高精度的脈沖形式而使排放特點(diǎn)穩(wěn)定。
另外，每個產(chǎn)熱部件10的位數(shù)不限于4位。例如，每個產(chǎn)熱部件10的3位數(shù)據(jù)可產(chǎn)生0-7個連續(xù)排放的液滴，每個產(chǎn)熱部件10的2位數(shù)據(jù)可產(chǎn)生0-3個液滴，每個產(chǎn)熱部件10的5位數(shù)據(jù)可產(chǎn)生0-31個連續(xù)排放的液滴。
在下面的內(nèi)容中將描述用于改變兩個排放脈沖之間間隔的一個電路的構(gòu)造。圖14所示為在這種情況中而在元件基座1上形成的一個電路的電路框圖。圖15所示為與圖14所示電路中的一個產(chǎn)熱部件相對應(yīng)的電路框圖。
圖14和15中所示的電路與圖9和10中所示的電路相似，但是，其中與驅(qū)動三極管21的基極相連的AND電路由一個OR電路26來取代，而觸發(fā)電路由一個變換器27來取代。變換器27轉(zhuǎn)換二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24的脈動進(jìn)位輸出RCO而得到一個on-input信號，并將其供應(yīng)至OR電路26的輸入口。所述on-input信號被供應(yīng)至每個產(chǎn)熱部件10所用的OR電路26。因此，該電路不需要從外面供應(yīng)的on-input信號，因此，在圖14所示的電路中沒有布置圖9中所示的連接墊片37。圖14和15所示的電路在其他方面與圖9和10中所示的電路相同。
另外，在圖14和15所示的電路中，300個產(chǎn)熱部件101至10300的數(shù)據(jù)作為1200位的串行數(shù)據(jù)而傳輸?shù)竭B接墊片33上。圖16是用于顯示串行數(shù)據(jù)和移位時鐘sclk之間關(guān)系的時間圖，串行數(shù)據(jù)中的每一位和產(chǎn)熱部件之間的對應(yīng)關(guān)系與圖11中所示的情況是相同的。
參考圖17所示的時間圖，下面將對以4位數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的產(chǎn)熱部件的驅(qū)動作用進(jìn)行描述，所述4位數(shù)據(jù)存儲在移位寄存器25中且與產(chǎn)熱部件相對應(yīng)。在圖17中，X指示輸入到二進(jìn)制計(jì)數(shù)器上的數(shù)據(jù)，而Y指示的是計(jì)數(shù)。
來自于移位寄存器25的4位并行數(shù)據(jù)在負(fù)載信號Load的下移位邊緣(時間t1)時被輸入二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24。作為一個例子，假設(shè)輸送至二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24的4位數(shù)據(jù)為A＝1、B＝0、C＝0及D＝1。啟動信號EN移位至高水平狀態(tài)(時間t2)，此時二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24開始進(jìn)行升計(jì)數(shù)。然后，當(dāng)達(dá)到A＝1、B＝1、C＝1、D＝1的狀態(tài)(時間t3)時，脈動進(jìn)位輸出RCO假定處于一個低水平狀態(tài)。另一方面，當(dāng)啟動信號EN假設(shè)為高水平狀態(tài)(時間t2)時，輸入(on-input)信號就移位至高水平狀態(tài)，這樣變換器27的輸出信號(on-output)在t2和t3之間就假定處于的一個高水平狀態(tài)。
在該電路中，對從液體排放裝置的主體供應(yīng)的產(chǎn)熱脈沖heat-input的計(jì)時與在圖9和圖10所示的電路中的情況是不同的。更具體地說，產(chǎn)熱脈沖heat-input是作為具有預(yù)定脈沖周期的單個脈沖而供應(yīng)且從啟動信號EN的上移位點(diǎn)(t2)處向上移位的。當(dāng)OR電路26接收通過變換器27轉(zhuǎn)換的脈動進(jìn)位輸出RCO而得到的產(chǎn)熱脈沖heat-input和輸入信號on-input時，AND電路22的輸出信號heat-output由兩個脈沖組成，即在t2開始的一個脈沖(與產(chǎn)熱脈沖heat-input相對應(yīng))和在t3開始的一個脈沖(脈動進(jìn)位輸出信號RCO)。在t3時開始的脈沖的周期與時鐘信號Clock的循環(huán)時間相等。從前面的內(nèi)容應(yīng)可明確t2和t3之間的時間間隔是隨著加載在二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24中的4位數(shù)據(jù)的變化而變化的，因此，通過改變作為串行數(shù)據(jù)而供應(yīng)的數(shù)據(jù)就可改變兩個脈沖之間的間隔，從而就可控制從排放口連續(xù)排放的兩個液滴之間的間隔。在該電路中，移位寄存器25執(zhí)行了將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)的操作，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24、變換器27和OR電路26執(zhí)行了擴(kuò)展所給定的并行數(shù)據(jù)且依據(jù)并行數(shù)據(jù)而設(shè)定脈沖的間隔的操作。
圖18顯示了在上述的電路結(jié)構(gòu)中的每個產(chǎn)熱部件10的4位數(shù)據(jù)和從排放口排放的兩個液滴的間隔之間的關(guān)系。時間單位為時鐘信號的循環(huán)時間。在數(shù)據(jù)A＝B＝C＝D＝1給定的情況下，脈動進(jìn)位輸出信號RCO在加載該數(shù)據(jù)時輸出，因此，只有在這種情況下液滴的數(shù)目才為1。
在圖14至18所示的而在元件基座1上形成的電路適于應(yīng)用在圖1至6A及圖6A至6F所示的液體排放頭中，但也適用于常用的排放頭中，如沒有布置可移動部件的排放頭或布置有可移動部件但卻沒有用于限制可移動部件的移動的限制部分的排放頭。另外，在將上述電路施加到常用的液體排放頭的情況下，可利用更少的位數(shù)并以更詳細(xì)的方式來指示連續(xù)排放的兩個液滴之間的間隔。
另外，每個產(chǎn)熱部件10的位數(shù)并不僅限于4。例如，每個產(chǎn)熱部件10的3位數(shù)據(jù)可將排放的兩個液滴的間隔控制在7級，而2位數(shù)據(jù)可將排放的兩個液滴的間隔控制在3級，5位數(shù)據(jù)可將排放的兩個液滴的間隔控制在31級。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選元件基座并不僅限于圖9或圖14所示的元件基座。圖9所示的電路將與時鐘信號的頻率相同(但負(fù)載比不同)產(chǎn)熱脈沖heat-input施加到元件基座上，并且從產(chǎn)熱脈沖heat-input中抽出由二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的脈動進(jìn)位輸出RCO的4位串行數(shù)據(jù)指示數(shù)目的脈沖，從而依據(jù)所抽出的脈沖heat-output來驅(qū)動產(chǎn)熱部件10。這樣，在圖9所示的電路中，在元件基座1上通過數(shù)據(jù)處理而選擇的產(chǎn)熱脈沖就從外部施加到元件基座上。但是，也可在元件基座1上產(chǎn)生產(chǎn)熱脈沖heat-input。
圖19所示的元件基座與圖9所示的元件基座的不同之處在于；一個用于產(chǎn)生產(chǎn)熱脈沖heat-input的脈沖發(fā)生器50配合在元件基座1中。如圖7所示，元件基座1上布置有產(chǎn)熱部件10和一個電路部分20，該電路部分20是通過在基本為矩形的硅半導(dǎo)體基座上進(jìn)行薄膜處理(半導(dǎo)體器件生產(chǎn)過程)而形成的。預(yù)定數(shù)量(如300)的產(chǎn)熱部件10以預(yù)定的間距沿著基座部件1的一側(cè)布置，當(dāng)將頂板2安裝到元件基座1上時，在每個液流路徑3中均具有一個產(chǎn)熱部件10。
在圖19中，元件基座1布置有300個產(chǎn)熱部件101至10300，每個產(chǎn)熱部件均由一個通過施加電流而產(chǎn)熱的電熱轉(zhuǎn)換部件構(gòu)成。每個產(chǎn)熱部件的一端連接到一個共用的產(chǎn)熱器電源Vh上，而其另一端則連接到各個開關(guān)三極管21的集電極上。各個產(chǎn)熱部件所用的驅(qū)動三極管21的發(fā)射極均共同連接到地線GND上。產(chǎn)熱部件101至10300均與一個脈沖發(fā)生器50相連，該脈沖發(fā)生器50接收來自于液體排放裝置的主體的時鐘信號CLK和產(chǎn)熱信號Heat Data并產(chǎn)生用于產(chǎn)熱部件的產(chǎn)熱脈沖Heat-input。
圖20所示為從圖19所示的電路中抽出的一個與產(chǎn)熱部件10相關(guān)的電路框圖。
如圖19和圖20所示，每個產(chǎn)熱部件10均布置有一個為該產(chǎn)熱部件10所用而控制驅(qū)動三極管21的門極的AND電路22、一個與AND電路22的一個輸入口相連的觸發(fā)電路23、一個同步的4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24和一個4位移位寄存器25，所述4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24的一個脈動進(jìn)位輸出(RCO)與觸發(fā)電路23的一個輸入口相連，所述4位移位寄存器25用于將將4位并行數(shù)據(jù)輸出至二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24的4位輸入口。AND電路22的另一個輸入口用于接收來自于脈沖發(fā)生器50的產(chǎn)熱脈沖Heat-input。所述二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24可由如商業(yè)上用作為TTL電路的SN74AS163或具有相似功能的其他裝置來構(gòu)成。所述移位寄存器25可由如商業(yè)上用作為TTL電路的SN74AS95或具有相似功能的其他裝置來構(gòu)成。
在如圖19所示的電路中，元件基座1也布置有一個用來接收加熱器電源Vh的連接墊片31、構(gòu)成地線GND的連接墊片32、用于接收作為串行數(shù)據(jù)的打印數(shù)據(jù)的連接墊片33、用于接收負(fù)載信號Load的連接墊片34、用于接收啟動信號EN的連接墊片35、用于接收時鐘信號Clock的連接墊片36、用于接收輸入信號on-input的連接墊片37、用于接收移位時鐘信號sclk的連接墊片39構(gòu)成。一個連接墊片38用于接收來自于液體排放裝置的主體而施加到脈沖發(fā)生器50上的產(chǎn)熱信號Heat-Data。另外還布置有用于接收施加到脈沖發(fā)生器50上的時鐘信號CLK的墊片51。在上面所示的例子中，如下面的時間圖(圖21)所示，施加到連接墊片51上的時鐘信號CLK與施加到連接墊片36上的時鐘信號Clock是相同的，但是這些時鐘信號也可相互不同。圖中雖然未進(jìn)行顯示，但是元件基座1上自然布置有對二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24和移位寄存器25進(jìn)行電力供應(yīng)和重新設(shè)置信號所用的連接墊片及為輸出不同的監(jiān)控信號所用的連接墊片。這些連接墊片通過一根柔性電纜而與液體排放裝置的主體相連接，這樣，上述信號和電力供應(yīng)就從主體施加到元件基座1上。通過圖19中所示的相互連接，數(shù)目與產(chǎn)熱部件10的數(shù)目相對應(yīng)的移位寄存器25就被序列性地連接。在本例子中，施加到連接墊片33上的串行數(shù)據(jù)和移位時鐘sclk之間的關(guān)系是通過圖21中的時間圖來體現(xiàn)的。
參考圖21所示的時間圖，下面將對以4位數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的產(chǎn)熱部件的驅(qū)動作用進(jìn)行描述，所述4位數(shù)據(jù)存儲在移位寄存器25中且與產(chǎn)熱部件相對應(yīng)。在圖21中，X指示為輸入到二進(jìn)制計(jì)數(shù)器上的數(shù)據(jù)，而Y指示的是計(jì)數(shù)。
來自于移位寄存器25的4位并行數(shù)據(jù)在負(fù)載信號Load的下移位邊緣(時間t1)時被輸送入二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24。作為一個例子，假設(shè)輸送至二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24的4位數(shù)據(jù)為A＝1、B＝0、C＝0及D＝1。啟動信號EN變換至高水平狀態(tài)(時間t2)，此時二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24開始進(jìn)行升計(jì)數(shù)。然后，當(dāng)達(dá)到A＝1、B＝1、C＝1、D＝1的狀態(tài)(時間t3)時，脈動進(jìn)位輸出RCO處于一個低水平狀態(tài)。另一方面，當(dāng)啟動信號EN為高水平狀態(tài)(時間t2)時，輸入信號On-input就移位至高水平狀態(tài)，這樣，觸發(fā)電路23的輸出信號On-output在t2和t3之間就處于的一個高水平狀態(tài)。
脈沖發(fā)生器50根據(jù)從液體排放裝置的主體傳送的產(chǎn)熱信號Heat Data而產(chǎn)生施加到每個產(chǎn)熱部件上的產(chǎn)熱脈沖Heat-Input。在所顯示的例子中，根據(jù)產(chǎn)熱信號Heat Data，脈沖發(fā)生器50產(chǎn)生與時鐘信號CLK同步的兩個連續(xù)脈沖，然后產(chǎn)生與時鐘信號CLK同步的兩個周期的一個空脈沖(沒有實(shí)際的脈沖波動形式)，再產(chǎn)生與時鐘信號CLK同步的兩個連續(xù)脈沖。由于供應(yīng)有頻率與時鐘信號CLK相同而作為產(chǎn)熱脈沖Heat-input的兩個脈沖、與兩個脈沖相對應(yīng)的一次暫停和由脈沖發(fā)生器50產(chǎn)生的兩個脈沖，因此，AND電路22的輸出Heat-Output在t2和t3之間具有4個脈沖。因此，驅(qū)動三極管21是由這4個脈沖來驅(qū)動的而產(chǎn)熱部件10是由2個脈沖驅(qū)動的，然后停止并由兩個脈沖再次驅(qū)動，這樣，從排放口4排放的兩個液滴和兩個液滴之間具有一次暫停。
在上述的例子中，排放的液滴是兩個和兩個之間暫停一次，但是，從上面的描述應(yīng)明確t2和t3之間的間隔是可根據(jù)施加到二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24上的4位并行數(shù)據(jù)的變化而變化的，這樣，排放的液滴可受到根據(jù)供應(yīng)至電路的串行數(shù)據(jù)和來自于脈沖發(fā)生器的基準(zhǔn)脈沖的連續(xù)排放和一次暫停時間的組合的控制。在該電路中，移位寄存器25執(zhí)行了將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)的操作，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器24、觸發(fā)電路23和AND電路22執(zhí)行了將所施加的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展或編碼而產(chǎn)生依該數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的一定數(shù)量的脈沖的操作。
如上所述，在圖19所示的例子中，元件基座1與脈沖發(fā)生器50相配合，脈沖發(fā)生器50依據(jù)來自于液體排放裝置主體的產(chǎn)熱信號Heat Data而產(chǎn)生產(chǎn)熱脈沖Heat-Input。此時，來自于外部的脈沖在傳送系統(tǒng)中的波動形式不減弱，這樣就避免了在通過柔性電纜從裝置的主體進(jìn)行傳送過程中的噪音的影響下產(chǎn)生不正常的脈沖。從而可利用具有極高精度的波動形式的產(chǎn)熱脈沖Heat-Input而使排放特點(diǎn)穩(wěn)定，且形成高精度的多個液滴以形成高質(zhì)量的畫面。另外，通過與形成其他電路部分的半導(dǎo)體處理工藝的至少一部分相同的處理工藝而在相同的基座形成脈沖發(fā)生器，這樣就可阻止處理成本的增加并可利用高精度的脈沖來驅(qū)動產(chǎn)熱部件。另外，脈沖發(fā)生器的應(yīng)用可進(jìn)行包括一次暫停在內(nèi)的高精度連續(xù)排放，并可在畫面中無暫停的情況下通過常用的連續(xù)排放而分別利用液滴的分離下落和液滴的整體下落，從而得到無粒度的高清晰度畫面。
在上述內(nèi)容中，作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例已介紹了利用液體排放頭的情況，所述液體排放頭包括用于產(chǎn)生熱量而在液體中產(chǎn)生氣泡的多個產(chǎn)熱部件，與每個產(chǎn)熱部件相對應(yīng)的一個排放口構(gòu)成了用于排放液體的部分，與排放口相連通的液流路徑包括用于在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡產(chǎn)生區(qū)域。在氣泡產(chǎn)生區(qū)域中布置有一個可移動部件以隨著氣泡的成長而移動，及用于將可移動部件的移動限制在所需范圍中的限制部分。其中，產(chǎn)熱部件和排放口處于直線連通關(guān)系，限制部分與液流路徑的氣泡產(chǎn)生區(qū)域相對布置，包括氣泡產(chǎn)生區(qū)域的液流路徑通過可移動部件和限制部分之間的實(shí)際接觸而構(gòu)成了一個除排放口之外的基本閉合空間，液體在與施加的驅(qū)動脈沖相應(yīng)的氣泡產(chǎn)生的能量的作用下從排放口中排出。當(dāng)然地，本發(fā)明不僅適用于上述類型的液體排放頭，而且也適用于不布置可移動部件的排放頭，該排放頭在除熱量之外的能量的作用下從排放頭中排放液體。
下面將描述利用上述液體排放頭作為噴墨記錄頭的一種噴墨記錄裝置。
圖22所示為一個示意性透視圖，圖中顯示了應(yīng)用本發(fā)明的一種噴墨記錄裝置的主要部分。一個頭盒601安裝在圖22所示的噴墨裝置600上，頭盒601中布置有一個可排放墨水進(jìn)行記錄的排放頭，頭盒601中還布置有多種色料的墨水盒以保存供應(yīng)至液體排放頭中的液體。
如圖22所示，所述頭盒601安裝在一個支架607上，支架607與轉(zhuǎn)動的引導(dǎo)螺桿605的螺旋槽606相配合，引導(dǎo)螺桿605是在驅(qū)動馬達(dá)602的正向和反向轉(zhuǎn)動作用下并通過傳動齒輪603和604的作用而進(jìn)行轉(zhuǎn)動的。在馬達(dá)602的動力的作用下，頭盒601與支架607一起沿著導(dǎo)軌608而在a和b方向上往復(fù)運(yùn)動。噴墨記錄裝置600布置有用于輸送打印紙P的記錄介質(zhì)輸送裝置(未顯示)，打印紙P構(gòu)成記錄介質(zhì)以接收從頭盒601排放的液體如墨水。當(dāng)記錄介質(zhì)輸送裝置將打印紙P輸送到滾筒609上時，壓板610就在支架607的移動范圍內(nèi)將打印紙P壓向滾筒609。頭盒601通過一根未顯示的柔性電纜與噴墨記錄裝置的主體電連接。
在引導(dǎo)螺桿605的一端的附近區(qū)域中布置有光耦合器611和612，光耦合器611、612構(gòu)成檢測裝置的基準(zhǔn)位置，所述檢測裝置用于檢測支架607的桿607a在光耦合器611和612的區(qū)域中的出現(xiàn)情況，從而轉(zhuǎn)換馬達(dá)602的轉(zhuǎn)動方向。另外，在滾筒609的一端的附近的區(qū)域中，布置有一個用于支撐端蓋部件614的支撐部件613，端蓋部件614覆蓋頭盒601的前表面，在頭盒601的前表面上布置有排放口。另外還布置有用于吸收墨水的墨水吸收裝置615，所述的墨水是從頭盒601中無效排放的且保存在端蓋部件614的內(nèi)部。墨水吸收裝置615通過端蓋部件614的一個孔而將吸收的墨水回復(fù)至頭盒601中。
噴墨記錄裝置600布置有一個主體支撐部件619，在其上布置有一個可在前后方向即與支架607的移動方向相垂直的方向上移動的可移動部件618。一個清潔刃617安裝在可移動部件618上。但是，清潔刃并不僅限于這種形式而是可由任何其他已知的清潔刃構(gòu)成。在吸收回復(fù)操作時為了啟動由墨水吸收裝置615進(jìn)行的吸收，在該裝置上布置有一根沿凸輪621的運(yùn)動而移動的桿620，凸輪621與支架607相配合通過已知的傳動裝置如離合器來控制驅(qū)動馬達(dá)602的驅(qū)動力。在記錄裝置的主體中布置有一個噴墨記錄控制單元且未在圖6中顯示，該控制單元用于將信號供應(yīng)至布置在頭盒601中的產(chǎn)熱部件或控制上述機(jī)構(gòu)的驅(qū)動。
在上述構(gòu)造的噴墨記錄裝置600中，頭盒601在滾筒609上的而由記錄介質(zhì)輸送裝置輸送的打印紙P的整個寬度上往復(fù)運(yùn)動。在所述的往復(fù)運(yùn)動過程中，當(dāng)將來自于未顯示的驅(qū)動信號供應(yīng)裝置的驅(qū)動信號供應(yīng)至頭盒601時，液體排放頭響應(yīng)所述信號而向記錄介質(zhì)排放墨水(記錄液體)而進(jìn)行記錄。
如上所述，本發(fā)明的液體排放頭布置有用于接收預(yù)定位數(shù)的數(shù)據(jù)的電路，所述數(shù)據(jù)用于每個產(chǎn)熱元件如產(chǎn)熱部件，所述電路根據(jù)所輸入的數(shù)據(jù)而產(chǎn)生與產(chǎn)熱部件相應(yīng)的驅(qū)動脈沖，其中，由輸入的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的驅(qū)動脈沖的數(shù)目比預(yù)定的位數(shù)要大至少一套數(shù)據(jù)，這樣就可利用較低的數(shù)據(jù)傳輸速率而達(dá)到多級記錄或高速排放的優(yōu)點(diǎn)。
另外，該裝置還布置有用于接收每個產(chǎn)熱元件(如產(chǎn)熱部件)所用的預(yù)定位數(shù)(2位或更多)的串行數(shù)據(jù)的電路，該電路從這種串行數(shù)據(jù)中抽出數(shù)據(jù)而用于每個產(chǎn)熱元件并根據(jù)所抽出的數(shù)據(jù)產(chǎn)生每個產(chǎn)熱元件所用的驅(qū)動脈沖，這樣就可利用較低的數(shù)據(jù)傳輸速率而達(dá)到多級記錄或高速排放的優(yōu)點(diǎn)。
另外，還可達(dá)到這樣一個優(yōu)點(diǎn)，即形成畫面所需的數(shù)據(jù)的量是由能量產(chǎn)生元件的數(shù)目×等級位的數(shù)目×常用方法中的(點(diǎn)數(shù)或級數(shù))，其中等級位的數(shù)目小于能量產(chǎn)生元件的數(shù)目，這樣就節(jié)省了存儲能力。另外，由于通過同時的掃描經(jīng)每個噴嘴的獨(dú)立噴射調(diào)節(jié)可得到濃淡分級的圖像，這樣就可以較高的速度實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。
另外，通過將一個數(shù)據(jù)解碼器連接到移位寄存器的并行數(shù)據(jù)輸出口而將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)解碼器的輸出而產(chǎn)生驅(qū)動脈沖，這樣就可減小布置在液體排放頭中的電路的尺寸，從而明顯減小基片的面積。
另外，本發(fā)明的元件基座可較容易地構(gòu)造一個利用較低的數(shù)據(jù)傳輸速率進(jìn)行多級記錄或高速排放的排放頭。
本發(fā)明的液體排放裝置具有與多噴嘴、多級記錄相匹配的優(yōu)點(diǎn)，且可通過將頻率較低的驅(qū)動信號發(fā)送至液體排放頭而從每個排放口中精確地排放液體。
本發(fā)明的液體排放方法的特征是利用布置有一個電路的液體排放頭，所述電路接收用于每個產(chǎn)熱部件的預(yù)定位數(shù)的串行數(shù)據(jù)，并從所述的串行數(shù)據(jù)中抽出每個產(chǎn)熱部件所用的數(shù)據(jù)而為每個產(chǎn)熱部件產(chǎn)生驅(qū)動脈沖，在前一個液體排放所用的氣泡消失的過程中，當(dāng)氣泡仍存在于氣泡產(chǎn)生區(qū)域的下游側(cè)時就施加一個驅(qū)動脈沖而進(jìn)行下一次液體排放，這樣，可超出常用技術(shù)的限制而利用較短的時間間隔進(jìn)行令人滿意的連續(xù)液體排放，即利用具有較高的頻率驅(qū)動液體排放頭進(jìn)行驅(qū)動。在該操作中，與從靜態(tài)啟動液體的排放相比，連續(xù)排放的液滴的量可更大，而排放的速度也可更高。另外，前一次液體排放中產(chǎn)生的部分能量可應(yīng)用于在后的液體排放，從而提高了液體排放的能量利用率。
權(quán)利要求
1.一種液體排放頭，包括用于產(chǎn)生熱量以在液體中產(chǎn)生氣泡的多個產(chǎn)熱部件；為每個產(chǎn)熱部件而布置的排放口，該排放口構(gòu)成了用于排放所述液體的部分；與排放口相連通且具有一個氣泡產(chǎn)生區(qū)域以在液體中產(chǎn)生氣泡的液流路徑；布置在氣泡產(chǎn)生區(qū)域中且隨著氣泡的成長而移動的可移動部件；用于將可移動部件的移動限制在所需范圍內(nèi)的限制部分；用于接收每個產(chǎn)熱部件所用的預(yù)定位數(shù)數(shù)據(jù)的電路，所述電路根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)而為相應(yīng)的產(chǎn)熱部件產(chǎn)生驅(qū)動脈沖；其中，產(chǎn)熱部件和排放口處于直線連通關(guān)系，所述限制部分與液流路徑中的氣泡產(chǎn)生區(qū)域相對布置，包括氣泡產(chǎn)生區(qū)域的液流路徑通過移動的可移動部件和限制部分之間的實(shí)際接觸而形成一個除排放口之外的基本閉合的空間；由輸入的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的驅(qū)動脈沖的數(shù)目比所述預(yù)定位數(shù)的脈沖數(shù)目要大至少一套所述數(shù)據(jù)；在通過施加驅(qū)動脈沖而產(chǎn)生的氣泡的能量的作用下從排放口中排放液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體排放頭，其中，所述輸入數(shù)據(jù)為串行數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體排放頭，其中，所述電路執(zhí)行了不施加驅(qū)動脈沖的操作、只施加一個驅(qū)動脈沖的操作、或根據(jù)用于每個產(chǎn)熱部件的所述數(shù)據(jù)而執(zhí)行了將由所述數(shù)據(jù)所代表數(shù)量的驅(qū)動脈沖施加到每個產(chǎn)熱部件上的操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液體排放頭，其中，所述輸入數(shù)據(jù)為串行數(shù)據(jù)，所述電路包括用于從所述串行數(shù)據(jù)中抽取為每個產(chǎn)熱部件所用的數(shù)據(jù)以作為并行數(shù)據(jù)的一個移位寄存器；為每個產(chǎn)熱部件而提供的裝置，該裝置用于產(chǎn)生由相應(yīng)的并行數(shù)據(jù)所代表數(shù)量的驅(qū)動脈沖。
5.一種液體排放頭，包括構(gòu)成液體排放部分的多個排放口；為每個排放口布置的一個元件以產(chǎn)生用于排放液體的能量；用于接收用于每個產(chǎn)熱元件的預(yù)定位數(shù)至少為2位的數(shù)據(jù)的電路，所述電路通過轉(zhuǎn)換所輸入的數(shù)據(jù)而為相應(yīng)的能量產(chǎn)生元件產(chǎn)生驅(qū)動脈沖；其中，通過向能量產(chǎn)生元件施加所述驅(qū)動脈沖而產(chǎn)生能量以從排放口中排放液體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液體排放頭，其中，所述輸入數(shù)據(jù)為串行數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種液體排放頭，其中，所述電路包括為每個產(chǎn)熱元件的數(shù)據(jù)解碼的裝置及根據(jù)解碼的結(jié)果而產(chǎn)生驅(qū)動脈沖的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液體排放頭，其中，所述電路執(zhí)行了不施加驅(qū)動脈沖的操作、只施加一個驅(qū)動脈沖的操作，或根據(jù)用于每個產(chǎn)熱部件的所述數(shù)據(jù)而執(zhí)行了施加由用于每個產(chǎn)熱部件的數(shù)據(jù)所代表數(shù)量的驅(qū)動脈沖的操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液體排放頭，其中，所述輸入數(shù)據(jù)為串行數(shù)據(jù)，所述電路包括用于從所述串行數(shù)據(jù)中抽取為每個產(chǎn)熱部件所用的數(shù)據(jù)以作為并行數(shù)據(jù)的一個移位寄存器；為每個產(chǎn)熱部件而提供的裝置，該裝置用于產(chǎn)生由相應(yīng)的并行數(shù)據(jù)所代表數(shù)量的驅(qū)動脈沖。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液體排放頭，其中，所述電路向相應(yīng)的產(chǎn)熱部件施加具有時間間隔的兩個脈沖，所述時間間隔根據(jù)用于所述能量產(chǎn)生部件的數(shù)據(jù)而變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液體排放頭，其中，所述輸入數(shù)據(jù)為串行數(shù)據(jù)，所述電路包括用于從所述串行數(shù)據(jù)中抽取為每個產(chǎn)熱部件所用的數(shù)據(jù)以作為并行數(shù)據(jù)的一個移位寄存器；為每個產(chǎn)熱部件而提供的裝置，該裝置用于產(chǎn)生由相應(yīng)的并行數(shù)據(jù)所代表的具有時間間隔的兩個驅(qū)動脈沖。
12.根據(jù)權(quán)利要求5至6和8至11任何之一所述的液體排放頭，其中，所述能量產(chǎn)生元件是用于產(chǎn)生熱量以在液體中產(chǎn)生氣泡的一個產(chǎn)熱部件，還提供了一個包括用于在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡產(chǎn)生區(qū)域的液流路徑，通過施加所述驅(qū)動脈沖而在氣泡產(chǎn)生時的能量從排放口中排放所述液體。
13.一種液體排放頭，包括構(gòu)成液體排放部分的多個排放口；為每個排放口布置一個能量產(chǎn)生元件以產(chǎn)生用于排放液體的能量；包括一個移位寄存器的電路，所述移位寄存器用于接收用于每個產(chǎn)熱元件的預(yù)定位數(shù)的串行數(shù)據(jù)且從串行數(shù)據(jù)中抽出用于每個能量產(chǎn)生元件的數(shù)據(jù)作為并行數(shù)據(jù)；用于解碼并行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)解碼器；根據(jù)數(shù)據(jù)解碼器的輸出而從基準(zhǔn)脈沖中產(chǎn)生用于每個能量產(chǎn)生元件的驅(qū)動脈沖的邏輯電路；其中，利用通過將驅(qū)動脈沖施加到能量產(chǎn)生元件上產(chǎn)生的能量而從排放口中排放液體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液體排放頭，還包括根據(jù)控制信號而產(chǎn)生所述基準(zhǔn)脈沖的脈沖發(fā)生器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的液體排放頭，其中，所述的數(shù)據(jù)解碼器是一個二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的液體排放頭，其中，所述數(shù)據(jù)解碼器是一個轉(zhuǎn)換表。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16之一所述的液體排放頭，其中，所述能量產(chǎn)生元件是用于產(chǎn)生熱量以在液體中產(chǎn)生氣泡的一個產(chǎn)熱部件，其中還提供了一個包括用于在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡產(chǎn)生區(qū)域的液流路徑，通過施加所述驅(qū)動脈沖而在氣泡產(chǎn)生時的能量從排放口中排放所述液體。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的液體排放頭，還包括布置在氣泡產(chǎn)生區(qū)域中且隨著氣泡的成長而移動的可移動部件；用于將可移動部件的移動限制在所需范圍內(nèi)的限制部分；其中，產(chǎn)熱部件和排放口處于直線連通關(guān)系，所述限制部分與液流路徑中的氣泡產(chǎn)生區(qū)域相對布置，包括氣泡產(chǎn)生區(qū)域的液流路徑通過移動的可移動部件和限制部分之間的實(shí)際接觸而形成一個除排放口之外的基本閉合空間。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的液體排放頭，其中，每個所述產(chǎn)熱部件是獨(dú)立控制的。
20.根據(jù)權(quán)利要求5至6，8至11，13至16和18任何之一所述的液體排放頭，其中，每個所述產(chǎn)熱部件是獨(dú)立控制的。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的液體排放頭，其中，每個產(chǎn)熱部件的預(yù)定位數(shù)均小于濃淡度位數(shù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求5至6，8至11，13至16和18任何之一所述的液體排放頭，其中，每個產(chǎn)熱部件的預(yù)定位數(shù)均小于濃淡度位數(shù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至4、13和18之一所述的液體排放頭，其中，所述電路和所述的多個產(chǎn)熱部件均形成于單個元件基座上。
24.一種元件基座整體性地包括用于產(chǎn)生熱量以在液體中產(chǎn)生氣泡的多個產(chǎn)熱部件；用于接收串行數(shù)據(jù)的一個移位寄存器，所述串行數(shù)據(jù)構(gòu)成用于每個產(chǎn)熱部件的預(yù)定位數(shù)的數(shù)據(jù)，移位寄存器從所述串行數(shù)據(jù)中抽出用于每個產(chǎn)熱部件的數(shù)據(jù)而作為并行數(shù)據(jù)；用于為每個產(chǎn)熱部件解碼并行數(shù)據(jù)的裝置；根據(jù)解碼的結(jié)果而接收產(chǎn)熱脈沖并從所述產(chǎn)熱脈沖中產(chǎn)生驅(qū)動脈沖以施加到相應(yīng)的產(chǎn)熱部件上的裝置。
25.一種元件基座，總體上包括用于產(chǎn)生熱量以在液體中產(chǎn)生氣泡的多個產(chǎn)熱部件；用于接收串行數(shù)據(jù)的一個移位寄存器，所述串行數(shù)據(jù)構(gòu)成用于每個產(chǎn)熱部件的預(yù)定位數(shù)的數(shù)據(jù)，移位寄存器從所述串行數(shù)據(jù)中抽出用于每個產(chǎn)熱部件的數(shù)據(jù)作為并行數(shù)據(jù)；為每個產(chǎn)熱部件所布置的裝置，所述裝置用于產(chǎn)生由相應(yīng)的并行數(shù)據(jù)代表的數(shù)目的驅(qū)動脈沖以施加到相應(yīng)的產(chǎn)熱部件上。
26.一種元件基座，總體上包括用于產(chǎn)生熱量以在液體中產(chǎn)生氣泡的多個產(chǎn)熱部件；用于接收串行數(shù)據(jù)的一個移位寄存器，所述串行數(shù)據(jù)構(gòu)成用于每個產(chǎn)熱部件的預(yù)定位數(shù)的數(shù)據(jù)，移位寄存器從所述串行數(shù)據(jù)中抽出用于每個產(chǎn)熱部件的數(shù)據(jù)而作為并行數(shù)據(jù)；為每個產(chǎn)熱部件所布置的裝置，所述裝置用于產(chǎn)生由相應(yīng)并行數(shù)據(jù)所代表的具有間隔的兩個驅(qū)動脈沖以施加到相應(yīng)的產(chǎn)熱部件上。
27根據(jù)權(quán)利要求24至26之一所述的元件基座，含有一個脈沖發(fā)生器以根據(jù)產(chǎn)熱信號而產(chǎn)生所述的產(chǎn)熱脈沖。
28.根據(jù)權(quán)利要求24至26之一所述的元件基座，其中，所述預(yù)定的位數(shù)為2位或更大。
29.一種液體排放裝置，包括用于安裝根據(jù)權(quán)利要求1，5和23任何之一所述的液體排放頭的支架，其中，在所述串行數(shù)據(jù)被傳送至液體排放頭中時，所述液體排放頭排放液滴而所述支架根據(jù)記錄信息而移動。
30.一種利用液體排放頭的液體排放方法，所述液體排放頭包括一個用于產(chǎn)生熱量以在液體中產(chǎn)生氣泡的產(chǎn)熱部件；一個排放口構(gòu)成用于排放液體的部分；與排放口相連通且具有一個氣泡產(chǎn)生區(qū)域以在液體中產(chǎn)生氣泡的液流路徑；將所述液體供應(yīng)至所述液流路徑的一個液體腔；布置在氣泡產(chǎn)生區(qū)域中且隨著氣泡的成長而移動的可移動部件；用于將可移動部件的移動限制在所需范圍內(nèi)的限制部分；用于接收每個產(chǎn)熱部件所用的預(yù)定位數(shù)數(shù)據(jù)的電路，所述電路從所述串行數(shù)據(jù)中抽取為每個產(chǎn)熱部件所用的數(shù)據(jù)并根據(jù)所抽取的數(shù)據(jù)而為每個產(chǎn)熱部件產(chǎn)生驅(qū)動脈沖；其中，產(chǎn)熱部件和排放口處于直線連通關(guān)系，并通過氣泡產(chǎn)生時的能量而從排放口中排放液體，所述限制部分與液流路徑中的氣泡產(chǎn)生區(qū)域相對布置，包括氣泡產(chǎn)生區(qū)域的液流路徑通過移動的可移動部件和限制部分之間的實(shí)際接觸而形成一個除排放口之外的基本閉合的空間，這樣就從相同的排放口中連續(xù)排放大量液滴；其中，進(jìn)行下一次液體排放的驅(qū)動能量由驅(qū)動脈沖在一種狀態(tài)下施加到產(chǎn)熱部件上，在該狀態(tài)下，用于在先液體排放而形成的氣泡正處于消失過程中且仍存留在氣泡產(chǎn)生區(qū)域的排放口側(cè)，而在液體腔側(cè)沒有氣泡存在。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的液體排放方法，其中，第二次或隨后排放的液滴的體積大于從靜態(tài)開始排放的液滴的體積。
32.根據(jù)權(quán)利要求30或31所述的液體排放方法，其中，第二次或隨后排放的液滴的速度大于從靜態(tài)開始排放的液滴的速度。
33.根據(jù)權(quán)利要求30至31任何之一所述的液體排放方法，其中，所述連續(xù)排放的大量液滴在飛行過程中整合在一起，之后下落在記錄材料上。
34.根據(jù)權(quán)利要求30至31任何之一所述的液體排放方法，其中，所述連續(xù)排放的大量液滴在飛行過程中整合在一起，在滴落過程之后落在記錄材料上。
35.根據(jù)權(quán)利要求17所述的液體排放頭，還包括布置在氣泡產(chǎn)生區(qū)域中且隨著氣泡的成長而移動的可移動部件；用于將可移動部件的移動限制在所需范圍內(nèi)的限制部分；其中，產(chǎn)熱部件和排放口處于直線連通關(guān)系，所述限制部分與液流路徑中的氣泡產(chǎn)生區(qū)域相對布置，包括氣泡產(chǎn)生區(qū)域的液流路徑通過移動的可移動部件和限制部分之間的實(shí)際接觸而形成一個除排放口之外的基本閉合空間。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的液體排放頭，其中，所述每個能量產(chǎn)生元件均是獨(dú)立控制的。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的液體排放頭，其中，每個產(chǎn)熱部件的預(yù)定位數(shù)小于濃淡度位數(shù)。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的液體排放頭，其中，所述電路和所述的多個產(chǎn)熱部件均形成于單個元件基座上。
39.根據(jù)權(quán)利要求27所述的元件基座其中，預(yù)定的位數(shù)為2位或更多。
40.根據(jù)權(quán)利要求31所述的液體排放方法，其中，第二次或隨后排放的液滴的速度大于從靜態(tài)開始排放的液滴的速度。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的液體排放方法，其中，所述連續(xù)排放的大量液滴在飛行過程中整合在一起，然后，滴落在記錄材料上。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的液體排放方法，其中，所述連續(xù)排放的大量液滴在飛行過程中整合在一起，在滴落過程之后落在記錄材料上。
43.根據(jù)權(quán)利要求13至16之一所述的液體排放頭，其中，所述能量產(chǎn)生元件為用于產(chǎn)生熱量以在液體中產(chǎn)生氣泡的一個產(chǎn)熱部件，其中還提供了一個包括用于在液體中產(chǎn)生氣泡的氣泡產(chǎn)生區(qū)域的液流路徑，通過施加所述驅(qū)動脈沖而在氣泡產(chǎn)生時的能量從排放口中排放所述液體。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的液體排放頭，其中，所述電路和所述多個產(chǎn)熱部件形成于單個的元件基座上。
全文摘要
一種液體排放頭包括:多個產(chǎn)熱部件;每個所述產(chǎn)熱部件有一個排放口;與排放口相連通且具有一個氣泡產(chǎn)生區(qū)域以在液體中產(chǎn)生氣泡的液流路徑;布置在氣泡產(chǎn)生區(qū)域中且隨著氣泡的成長而移動的可移動部件;用于將可移動部件的移動限制在所需范圍內(nèi)的限制部分;用于接收每個產(chǎn)熱部件所用的預(yù)定位數(shù)數(shù)據(jù)的電路,所述電路根據(jù)所輸入的數(shù)據(jù)產(chǎn)生驅(qū)動脈沖;產(chǎn)熱部件和排放口為直線連通關(guān)系,所述限制部分與液流路徑中的氣泡產(chǎn)生區(qū)域相對布置,包括氣泡產(chǎn)生區(qū)域的液流路徑通過移動的可移動部件和限制部分之間的實(shí)際接觸而形成一個除排放口之外的基本閉合的空間,通過施加驅(qū)動脈沖而在氣泡產(chǎn)生的能量的作用下從所述排放口中排放液體。
文檔編號B41J2/05GK1345662SQ011371
公開日2002年4月24日 申請日期2001年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月27日
發(fā)明者石永博之, 三隅義範(fàn), 種谷陽一, 杉山裕之 申請人:佳能株式會社