專利名稱：噴液頭、液體盒、噴液裝置、成像裝置及噴液頭制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴液頭、液體盒、噴液裝置、成像裝置以及噴液頭的制造方法。
背景技術(shù)：
噴墨記錄裝置包括用噴液頭作為噴墨頭的噴液裝置。噴墨記錄裝置已經(jīng)廣泛地用作打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)或這些機(jī)器的組合裝置的成像裝置。這里需要指出的是噴墨記錄裝置被定義為通過墨記錄頭將圖像記錄在紙(不限于紙，還包括墨滴或其他液體可附著的投影儀用膠片或其他任何介質(zhì)，還被稱為記錄介質(zhì)、已有記錄的記錄介質(zhì)或記錄紙)上的裝置。因此，噴墨記錄裝置可以高速地將高清晰度彩色圖像記錄這種介質(zhì)上。
由于這種噴墨記錄裝置的市場價格低，還由于在使用專用紙進(jìn)行記錄時產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)圖像的能力，因而噴墨記錄裝置關(guān)于個人應(yīng)用的普及已經(jīng)開始。另一方面，如今已在辦公室中使用噴墨記錄裝置，其中普遍使用電子照相原理的激光打印機(jī)，因?yàn)樵撚涗浹b置可以實(shí)現(xiàn)彩色輸出。
對于噴液頭，例如用于噴墨記錄裝置的噴墨頭，已經(jīng)使用了包括噴射液滴的噴射口、與前述噴射頭連通的液體通道、以及用于為噴射通道中填充的墨提供能量的電熱轉(zhuǎn)換器(加熱器)的熱敏頭。在此，提供給通道中液體的能量導(dǎo)致在液體中形成氣泡，氣泡形成所產(chǎn)生的膨脹力使液滴從前述噴射口中噴出。
對比文獻(xiàn)1美國專利US4723129。
由于熱敏頭可低成本地高速記錄優(yōu)質(zhì)圖像，以及由于其結(jié)構(gòu)適于高密度布置噴墨口，熱敏頭具有各種優(yōu)點(diǎn)，其可作為形成高清晰度記錄圖像(包括彩色圖像)的小型裝置。因此現(xiàn)在熱敏頭應(yīng)用在各種辦公設(shè)備中，例如打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、等類似物。此外熱敏頭還應(yīng)用在包括紡織印花裝置的工業(yè)系統(tǒng)中。
由于在各種應(yīng)用和各種產(chǎn)品中都廣泛使用這種熱敏頭，就需要和期望其具有多功能性，為了滿足這種需要和期望，已經(jīng)提出了各種方案，例如在穩(wěn)定形成氣泡、高速噴射液滴以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)圖像的驅(qū)動條件下驅(qū)動熱敏頭，或從進(jìn)行高速記錄的角度考慮改進(jìn)液體通道形狀，以在液體通道中高速填充墨，從而獲得高速噴液頭。
關(guān)于這種在液體通道中形成氣泡并通過氣泡膨脹來噴射液體的熱敏頭，已知?dú)馀菰谶h(yuǎn)離噴射口的反方向膨脹，由于液體反向流動，降低了液滴的噴射力，從而降低了再充速度。
鑒于上述問題，日本專利申請JP2000-225703公開了一種結(jié)構(gòu)，以改進(jìn)這種噴液頭的噴射力效率以及墨的再充速度。
對比文獻(xiàn)2日本專利申請JP2000-225703。
需要指出的是，對比文獻(xiàn)2的發(fā)明公開了一種結(jié)構(gòu)，在液體通道和與液體通道連通的公共液體供應(yīng)腔之間設(shè)置可動元件，以中斷它們之間的連通。
根據(jù)對比文獻(xiàn)2，該可動元件為層狀結(jié)構(gòu)，其中可動元件的外表面(自由端部)在其厚度方向上成形有鋸齒。這里需要指出的是語句“在厚度方向的鋸齒結(jié)構(gòu)”表示沿可動元件厚度方向截取的橫截面的橫截面積和相應(yīng)的周界長度在“大”和“小”之間交替變化，例如從“大”到“小”再到“大”。
此外，對比文獻(xiàn)3公開了一種靜電噴墨頭，該文件公開了一種結(jié)構(gòu)，其中通過具有單個電極的電極板供應(yīng)墨。在對比文獻(xiàn)3的噴墨頭結(jié)構(gòu)中，通過隔板(diaphragm)的延長部分在墨供應(yīng)通道到每個液體腔的過渡區(qū)域設(shè)置可動元件(止回閥)。
對比文獻(xiàn)3日本專利申請JP2001-18385在對比文獻(xiàn)1的噴液頭中，可動元件自由端部的邊緣成形出沿厚度方向的鋸齒形，因此前述多層結(jié)構(gòu)的可動元件在前述自由端部接觸液體。在噴墨記錄裝置領(lǐng)域，通常使用堿性墨進(jìn)行噴射，而使用這種堿性墨會產(chǎn)生接觸墨的材料腐蝕的問題。因此在噴墨頭領(lǐng)域中，形成可動元件的材料的抗墨腐蝕性是一個非常重要的因素。
因此對于這種噴墨頭來說，需要改進(jìn)噴液頭材料的抗墨腐蝕性，或制造出不會腐蝕噴墨頭的墨混合物。然而制造出這種不會腐蝕如此廣泛材料的墨是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)。除了前面所述，為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的圖像記錄效果，噴墨記錄裝置所使用的墨需要滿足進(jìn)行記錄的記錄介質(zhì)的耐用性，同時還要滿足構(gòu)成可動元件且接觸墨的多層材料的耐用性。
此外，除了墨噴液頭在使用液體的情況下，例如在制造DNA碎片時、形成金屬連接時、形成濾色鏡時、或類似物時，可使用各種溶劑的液體，因此很難滿足噴液頭的材料對其所使用液體的耐用性的要求。
此外，在前述可動元件的自由邊緣部分為鋸齒部時，不可避免地在這種結(jié)構(gòu)中形成厚度突然減少的部分(該部分只由一層形成)，然而這種厚度減少的部分在氣泡形成或消失而受到機(jī)械沖擊時容易破裂或碎裂。因此會產(chǎn)生不同通道液滴噴射不穩(wěn)或碎片阻塞或堵塞液體噴射口或液體通道的問題。上述任何問題都會損壞打印質(zhì)量。
此外，在可動元件下方形成空間的刻蝕步驟中，刻蝕可動元件下方的犧牲層(sacrifice layer)以形成空間的刻蝕步驟所使用的刻蝕氣體或刻蝕劑的腐蝕作用也會使可動元件腐蝕。
另一方面，在犧牲層的刻蝕步驟，當(dāng)選擇構(gòu)成可動元件的層的材料不會被腐蝕時，又變得很難選擇犧牲層的材料或刻蝕氣體或刻蝕劑。此外很難選擇構(gòu)成可動元件的層的材料。因此很難設(shè)計(jì)出在楊式模量、內(nèi)應(yīng)力等類似方面可用的可動元件。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題設(shè)計(jì)出本發(fā)明，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種噴液頭，其中增加了噴射頭使用的液體的選擇的自由度(degree of freedom)或形成可動元件的材料的選擇的自由度。此外本發(fā)明提供一種噴液頭，其中抑制了不穩(wěn)定噴射特性或有問題的噴射，提高介質(zhì)上圖形形成質(zhì)量。另外，本發(fā)明提供一種噴液頭，其中提高了液體噴射的效率。此外，本發(fā)明提供一種液體盒、噴液裝置和成像裝置、以及噴液頭的制造方法。
為了解決前述問題，本發(fā)明的第一方面提供一種包括可動元件的噴液頭，其中可動元件通過疊置至少三層形成，至少一層的自由邊緣部分被另一層覆蓋。
在另一方面，本發(fā)明提供一種包括可動元件的噴液頭，其中可動元件通過疊置至少兩種不同材料的至少三層形成，至少一層的自由邊緣被構(gòu)成所述可動元件表面的層覆蓋。
在另一方面，本發(fā)明提供一種包括可動元件的噴液頭，其中可動元件通過疊置兩種不同材料的兩層或更多層形成，且其自由邊緣表面被從裝置襯底開始數(shù)的奇數(shù)層覆蓋。
在另一方面，本發(fā)明提供一種包括可動元件的噴液頭，其中可動元件通過疊置三種不同材料的三層或更多層形成，可動元件的自由邊緣表面被與從裝置襯底開始數(shù)的第一層材料相同的層覆蓋。
在另一方面，本發(fā)明提供一種包括可動元件的噴液頭，其中可動元件通過疊置兩種或多種材料的兩層或更多層形成，可動元件的自由邊緣表面為平直表面。
在另一方面，本發(fā)明提供一種包括可動元件的噴液頭，其中可動元件在與加熱元件相對的一側(cè)具有起始彎曲結(jié)構(gòu)。
在另一方面，本發(fā)明提供一種液體盒，其結(jié)構(gòu)為將任一種本發(fā)明的噴液頭與存儲供應(yīng)到噴液頭的液體的液體盒結(jié)合。
在另一方面，本發(fā)明提供一種噴液裝置，其使用任一種本發(fā)明的噴液頭或本發(fā)明的液體盒。
在另一方面，本發(fā)明提供一種成像裝置，其裝備有任一種本發(fā)明的噴液頭或本發(fā)明的液體盒。
此外，在本發(fā)明的另一方面，提供一種包括層狀結(jié)構(gòu)可動元件的噴液頭的制造方法，其步驟為在疊置多層以形成可動元件時，形成相同材料的兩層或更多層直接接觸疊置的部分，并刻蝕前述由相同材料的兩層或更多層直接接觸疊置的部分。


圖1是解釋根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的噴液頭結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖2是沿圖1中線A-A截取的橫截面圖；圖3是解釋圖1所示噴液頭的裝置襯底(device substrate)的詳細(xì)橫截面圖；圖4是解釋圖1所示噴液頭使用的可動元件的詳細(xì)橫截面圖；圖5A-5E是解釋圖1所示可動元件制造過程的橫截面圖；圖6A-6F是解釋圖1所示噴液頭的噴射操作的橫截面圖；圖7是解釋根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的噴液頭的橫截面圖；圖8是解釋根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的噴液頭的橫截面圖；圖9是解釋根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的噴液頭的橫截面圖；
圖10是解釋根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的噴液頭的橫截面圖；圖11A-11F是解釋圖10所示噴液頭的噴射操作的橫截面圖；圖12是解釋根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的噴液頭的橫截面圖；圖13是解釋圖12所示噴液頭的液體噴射操作的橫截面圖；圖14是解釋根據(jù)本發(fā)明的液體盒結(jié)構(gòu)的示意斜視圖；圖15是使用本發(fā)明噴液裝置的成像裝置的機(jī)械部件的整體結(jié)構(gòu)視圖；圖16是圖15所示成像裝置的一部分的平面圖；圖17是使用本發(fā)明噴液裝置的另一個成像裝置的一部分的斜視圖。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)實(shí)施例結(jié)合

本發(fā)明。
第一實(shí)施例首先參考圖1-3說明本發(fā)明噴液頭的第一實(shí)施例，其中需要指出的是圖1是噴液頭的橫截面圖，而圖2是沿圖1中線A-A截取的橫截面圖。圖3是噴液頭的裝置襯底的一個實(shí)例的橫截面圖，而圖4是噴射頭中可動元件的放大視圖。
參見附圖，噴液頭包括裝置襯底1和頂板2，且在基板和頂板之間成形有多個流動通道6，流動通道6通過分隔壁3彼此分開。每個流動通道6都與直接成形在噴嘴板5上的相應(yīng)噴射口4連通，其中前述多個流通通道6與成形在裝置襯底1和頂板2之間的大容積公共液體供應(yīng)腔8連通，以將液體供應(yīng)到各個流動通道6中。
因此，從一個公共液體供應(yīng)腔8延伸出許多流動通道6，公共液體供應(yīng)腔8補(bǔ)充與從噴射口4噴出的液體量相同的液體。
此外，裝置襯底1在每個流動通道6內(nèi)都具有加熱體(加熱裝置、加熱部件)10，例如電熱轉(zhuǎn)換器元件，作為在流動通道6內(nèi)填充的液體中產(chǎn)生氣泡的裝置。因此在加熱體10接觸液體的區(qū)域附近形成氣泡形成區(qū)11，在此通過加熱體10的快速加熱而在待噴射的液體中產(chǎn)生氣泡。
例如，這個裝置襯底1具有圖3所示的結(jié)構(gòu)，其中二氧化硅或氮化硅的絕緣膜22成形在硅或類似物的基底21上，以絕緣和聚集熱量，通過形成圖案而獲得二硼化鉿(HfB2)、氮化鉭(TaN)、鋁化鉭(TaAl)或類似物(厚度為0.01-0.2μm)的電阻層23，從而形成加熱體10，其中還形成鋁或類似物的互連電極(interconnection electrode)24(0.2-0.1μm)，以給加熱體10提供動力。因此通過互連電極24施加電壓到電阻層23上來促動加熱體10。
在電阻層23上、在互連電極24之間成形有二氧化硅、氮化硅或類似物的保護(hù)膜25，其厚度為0.1-0.2μm，在電阻層23還成形有鉭防氣蝕層(anti-cavitation layer)26(厚度為0.1-0.6μm)以保護(hù)電阻層23防止其接觸各種液體，例如墨。
需要指出的是，由于在這種噴液頭中氣泡的產(chǎn)生或消失會以沖擊波的形式產(chǎn)生非常大的壓力變化，所以防氣蝕層26由金屬形成，例如鉭(Ta)。這種大的壓力變化或沖擊波會嚴(yán)重?fù)p壞堅(jiān)硬和易碎氧化膜的耐用性。綜合考慮液體、流動通道的結(jié)構(gòu)以及電阻材料，可能會去掉電阻層23的保護(hù)膜25。
在目前所述的或下文將要說明的每個實(shí)施例中，加熱體10都由電阻層23形成，其通過驅(qū)動電流產(chǎn)生熱。然而本發(fā)明不限于這種特定結(jié)構(gòu)，還可以使用任何可產(chǎn)生足夠氣泡以噴射液滴的元件。例如可使用包括光熱轉(zhuǎn)換器的加熱元件，該光熱轉(zhuǎn)換器在照射光、例如激光束時可產(chǎn)生熱。可選擇地，使用在照射高頻無線電波時可產(chǎn)生熱的加熱器。
此外應(yīng)該指出的是，裝置襯底1除了包括由電阻層23構(gòu)成熱產(chǎn)生部件的加熱體10和用于供應(yīng)電信號到電阻層23的互連電極24之外，還可包括例如晶體管、二極管、鎖存器、移位寄存器或類似物的各種功能元件，用于選擇驅(qū)動加熱體10。
在這種噴液頭中，在每個液體流動通道6中在公共液體供應(yīng)腔8和液體流動通道6之間還具有可動元件12，這樣可動元件12的第一端12H固定在裝置襯底1上，位于相對端的自由端12F接近噴射口4。從而可動元件12以類似懸臂的方式設(shè)置在裝置襯底1與加熱體10相對應(yīng)的位置，從而在可動元件12和裝置襯底1之間形成間隙13。通過這種方式，可動元件12以自由端12F可上下移動的方式安裝著。此外在頂板2上還具有止擋部分14，用于限制可動元件12向上的位移。
在起始階段(靜止?fàn)顟B(tài))，可動元件12平行于裝置襯底1，且在可動元件12和裝置襯底1之間具有間隙13。從而如此布置可動元件12，即其自由端12F位于裝置襯底上的加熱體10的中心部分。
止擋部分14一體地或作為與頂板2相連的分體而設(shè)置在頂板2的下表面，其中止擋部分14通過與自由端12F接合來限制可動元件12自由端12F的位移。因此在啟動狀態(tài)當(dāng)可動部分與止擋部分14接合時，可動元件12通過與止擋部分14的配合使流動通道6的上游側(cè)與流動通道6的下游側(cè)分開。
此外需要指出的是，在所示的結(jié)構(gòu)中止擋部分14在流動通道6一側(cè)的壁面14a垂直上升，因此流動通道6在止擋部分14下游側(cè)的高度急劇增加。通過這種結(jié)構(gòu)，由于液體流動通道6的足夠高度，即使在可動元件12與止擋部分14接合時，在氣泡形成區(qū)域下游側(cè)形成的氣泡15也會沒有阻礙地增長，然后這樣增長的氣泡平穩(wěn)地朝液體噴射口4移動。此外通過這種結(jié)構(gòu)，噴射口4處在高度方向上的液體壓差減少，從而可平穩(wěn)噴射液滴。
這里需要指出的是，可動元件12具有三層或更多層，且自由端12F的邊緣部分(包括其表面部分)被構(gòu)成可動元件12表面的層覆蓋。下面的說明是在可動元件12為三層層狀結(jié)構(gòu)下進(jìn)行的。
在這種結(jié)構(gòu)中，可動元件12是圖5所示的具有三層12a、12b和12c的層狀元件，其中層12a和12c由氮化硅形成，而層12b由二氧化硅形成。因此可動元件12的周界部分(包括可動元件12自由端12F的邊緣部分)覆蓋著氮化硅層12a或12c，因此構(gòu)成中間層12b的二氧化硅薄膜不會暴露在外。此外需要指出的是前述可動元件12自由端12F的邊緣表面12G在可動元件12的厚度方向上為平直表面。
下面參考圖5詳細(xì)說明可動元件12的制造過程(薄膜形成過程)。
首先如圖5A所示，在裝置襯底1上形成加熱體10，在后面將要作為犧牲層的Al薄膜30成形在裝置襯底1上，其中包括具有預(yù)定圖案形狀的加熱體10表面區(qū)域。此外，通過等離子CVD工藝(plasma CVD process)制造出厚度大約為1.0μm的氮化硅第一P-SiN(等離子-CVD SiN)薄膜32a，還通過等離子CVD工藝在第一P-SiN薄膜32a上成形出厚度大約為0.5μm的二氧化硅P-SiO2(等離子-CVD SiO2)薄膜32b。
然后，如圖5B所示，P-SiO2薄膜32b經(jīng)過利用光刻工藝和刻蝕工藝的形成圖案工藝(patterning process)而形成可動元件12的中間層12。之后在圖5C所示的步驟中，成形厚度大約為1.0μm的氮化硅第二P-SiN薄膜32。
此外如圖5D所示，通過利用光刻工藝和刻蝕工藝，使第一和第二P-SiN薄膜32a和32c形成圖案而具有比由P-SiO2薄膜32b形成的中間層12b的圖案大大約1.0μm(例如在圖5C所示的線X的位置)的圖案形狀，從而形成在可動元件12的表面上的層12a和12c。
這里，由于構(gòu)成可動元件12最外層的層12a和12c材料相同，所以在進(jìn)行刻蝕工藝時兩層的橫向刻蝕量相等，因此自由端12F的邊緣表面12G在可動元件12的厚度方向上為平直表面。
因此通過前述方法，可以在三層或更多層結(jié)構(gòu)的可動元件12的至少一層的自由端上覆蓋構(gòu)成可動元件表面層的一層，并可進(jìn)一步通過形成相同材料的兩層或更多層直接疊置的部分并垂直于裝置襯底1刻蝕這個部分，使在可動元件12的厚度方向上構(gòu)成可動元件12自由端的邊緣表面12G處形成平直表面。
需要指出的是，在單獨(dú)的刻蝕步驟，在刻蝕構(gòu)成可動元件層狀體的所有兩種或多種材料的三層以形成可動元件12時，不可避免地將對液體的耐用性差的材料層暴露在外。此外由于構(gòu)成層狀體的不同材料的橫向刻蝕速度不同，會在可動元件12的自由端沿著可動元件12厚度方向的邊緣部分形成鋸齒形。
此外，通過將楊式模量相對大的SiN薄膜覆蓋在楊式模量相對小的SiO2薄膜上，可以中斷SiN薄膜內(nèi)晶粒增長，消除SiN薄膜內(nèi)晶界的延伸。因此可動元件隨著位移增加的抗變形性增加，提高了可動元件的機(jī)械強(qiáng)度。從而提高了可動元件的耐用性。除了SiN，還可以使用SiC(碳化硅)作為楊式模量相對大的材料。
最后如圖5E所示，位于裝置襯底1上的Al犧牲層30通過刻蝕被去掉，同時完成三層結(jié)構(gòu)(其中中間層12被表面層12a和12c覆蓋)的可動元件12的形成過程。
因此，對于本實(shí)施例的可動元件12，可動元件12自由端的外周和邊緣部分由構(gòu)成可動元件12表面層(在本實(shí)施例中為層12a和12c)的層所覆蓋。因此可動元件12的內(nèi)層(在本實(shí)施例中為層12b)不會接觸液體，即使可動元件接觸液體可動元件的內(nèi)層也不會被腐蝕。
通過本實(shí)施例的上述特征，可以實(shí)現(xiàn)增加選擇可動元件內(nèi)層材料的自由度，和增加選擇用于噴液頭的液體材料的自由度。
更具體地，通過使用這種結(jié)構(gòu)的可動元件，即可動元件疊置三層或更多層形成，且在可動元件的自由端部，至少一層的邊緣表面被另一層覆蓋，使得構(gòu)成接觸液體層的材料數(shù)量減少。因此可以實(shí)現(xiàn)增加選擇用于構(gòu)成可動元件的層的材料的自由度，和增加選擇用于噴液頭的液體材料的自由度。
換句話說，通過使用由兩種不同材料的三層或更多層疊置的可動元件，使得形成可動元件自由端的至少一層的邊緣表面被形成可動元件表面的一層覆蓋，構(gòu)成接觸液體層的材料數(shù)量減少，可以實(shí)現(xiàn)增加選擇用于構(gòu)成可動元件的層的材料的自由度，和增加選擇用于噴液頭的液體材料的自由度。
通過用形成相同可動元件的自由端的另一層覆蓋對應(yīng)于可動元件的自由端的一層的邊緣表面，形成由相同材料的兩層直接疊置而成的部分。通過刻蝕這種直接疊置的部分，由于這兩種覆蓋層具有相同的橫向刻蝕速度，使得可動元件的自由端可成形為平直邊緣面。
由于可動元件通過兩種或更多種材料的兩層或更多層疊置而成，以及由于可動元件的自由端具有沿可動元件厚度方向的平直表面，而不是鋸齒結(jié)構(gòu)，所以即使在氣泡形成或消失時產(chǎn)生機(jī)械沖擊，這種自由端部也不會出現(xiàn)碎裂或破裂。因此可以成功地消除例如噴射頭中形成的通道之間噴射變化特性的問題，或例如機(jī)械損傷形成的可動元件碎片堵塞或阻塞流動通道噴射口的問題。從而可以避免打印質(zhì)量變差。
下面參考圖6A-6F說明前述噴液頭的液滴噴射過程。
參見圖6A，其表示在將例如電能的驅(qū)動能供應(yīng)到加熱體10之前的狀態(tài)，可以看出可動元件12面向裝置襯底1的氣泡形成區(qū)域，且對應(yīng)于因加熱體10供能而在其上形成氣泡16的所述氣泡形成區(qū)域的一半部分(上游側(cè)部分)。
因此通過給加熱體10供能，在前述氣泡形成區(qū)域填充的部分液體受到加熱，且通過液體沸騰而形成圖6B所示的氣泡16。從而使可動元件12產(chǎn)生位移，需要指出的是移動體12的這個位移會隨著氣泡16的膨脹延遲發(fā)生。
更詳細(xì)地說，通過液體沸騰產(chǎn)生氣泡16而導(dǎo)致的壓力波傳播到流動通道6中填充的液體，從而使流動通道6內(nèi)的液體沿上游側(cè)方向和下游側(cè)方向發(fā)生移動，這樣位于相對于氣泡形成區(qū)域的中心區(qū)域的下游側(cè)的部分液體會在下游側(cè)方向上移動，而位于相對于上述中心區(qū)域的上游側(cè)的部分液體會在上游側(cè)方向上移動。因此由于氣泡16增長而使液體流動導(dǎo)致可動元件12在前述上游側(cè)移動。
需要指出的是，在下游側(cè)，液體經(jīng)過通道側(cè)壁(分隔壁)3和可動元件12之間的狹窄通道而流向公共液體供應(yīng)腔8。因此需要指出的是隨著可動元件12的位移增加，止擋部分14和可動元件12之間的間隙減小。在這種狀態(tài)下，產(chǎn)生彎液面(meniscus)15(液體17)并凸出噴射口4。
隨著氣泡16進(jìn)一步增長，如圖6C所示可動元件12的自由端12F與止擋部分14接合，限制可動元件12的進(jìn)一步移動。從而也限制了液體在上游側(cè)的移動(液體朝公共液體供應(yīng)腔8的移動)。還限制了氣泡16在上游側(cè)方向的增長，氣泡16的膨脹力用于進(jìn)一步增長彎液面17。
因此如圖6D所示，氣泡16進(jìn)一步增長，氣泡16的能量使彎液面17進(jìn)一步增長。
在前述液體沸騰之后，氣泡16內(nèi)部的負(fù)壓開始增加，且當(dāng)負(fù)壓超過使液體在流動通道6內(nèi)在下游側(cè)方向移動的力時，氣泡16開始收縮。隨著氣泡16收縮可動元件16向下移動，而可動元件2積攢的懸臂彈性力以及向上彎曲所致的變形壓力使可動元件12加速向下移動。
通過可動元件12這樣的向下移動，由于液體在可動元件12上游側(cè)區(qū)域(在公共液體供應(yīng)腔8和液體流動通道6之間形成低流動阻力區(qū)域)朝下游方向的流動阻力小，所以位于可動元件12上游側(cè)的液體會沖進(jìn)液體流動通道6中。
因此，公共液體供應(yīng)腔8中的液體直接流到流動通道6中，其中新引進(jìn)流動通道6的液體流過止擋部分14和可動元件12(此時在加熱體10下游側(cè)區(qū)域處于向下變形的狀態(tài))之間的間隙。從而供應(yīng)的液體加速可能還在消失的進(jìn)程中的氣泡16的消失。
因此引進(jìn)通道6中的液體形成朝噴射口4的回流，有助于恢復(fù)彎液面以及提高重新填充速度。
此外，在該步驟彎液面17突出于噴射口4形成液滴18，液滴18被噴出噴嘴4的外部。
通過本實(shí)施例的噴液頭，液體經(jīng)過可動元件12和止擋部分14之間的部分沖進(jìn)流動通道6增加了流動速度，特別是頂板2一側(cè)的流動速度，因此在這種部件中保存有微型氣泡。所以本實(shí)施例的噴液頭可平穩(wěn)噴射液滴。
除了上面所述之外，需要指出的是，在氣泡消失時的氣蝕點(diǎn)向氣泡形成區(qū)域的后側(cè)移動了，由此減少了對加熱體10的損壞。同時也抑制了在該區(qū)域加熱體10過熱的問題，顯著地提高了液體噴射的穩(wěn)定性。
當(dāng)氣泡16完全消失時，需要指出的是可動元件12向下移動超過其起始位置，如圖6F所示，其中需要指出的是這種可動元件12的過度移動會在短時間內(nèi)穩(wěn)定下來，盡管持續(xù)時間取決于可動元件12的剛性或所使用液體的粘性。因此圖6A所示的起始狀態(tài)會在短時間內(nèi)恢復(fù)。
在本實(shí)施例中，需要指出的是流動通道6位于噴射口4和氣泡16下游側(cè)的部分是平直的，構(gòu)成所謂的“平直連通(straight communication)”。需要指出的是，這種結(jié)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)接近理想的液滴噴射，即通過使氣泡形成時壓力波的傳播方向、導(dǎo)致的液體流動方向以及隨后的液滴噴射方向?yàn)橹本€，在噴射方向、噴射速度、以及類似方面都非常平穩(wěn)的進(jìn)行噴射，這將在下面說明。
作為實(shí)現(xiàn)噴射液滴的理想或接近理想狀態(tài)的一種方法，本實(shí)施例使用這種結(jié)構(gòu)，即噴射口4和加熱體10、尤其是加熱體10位于接近噴射口4一側(cè)的部分(加熱體10下游側(cè))以及對噴射口4附近的氣泡形成區(qū)域成直線布置。通過這種結(jié)構(gòu)，在流動通道6沒有填充液體時可以從噴射口4外部觀看加熱體10，特別是加熱體10的下游側(cè)部分，。
關(guān)于可動元件12，除了本實(shí)施例使用的包含硅的材料，也可以使用其他材料來制造相同的可動元件。這種材料可以包含金屬。
另一方面，本實(shí)施例的構(gòu)成可動元件12的每層包含公共元件的特征具有下列優(yōu)點(diǎn)，即提高了形成可動元件12的層之間的粘附力，大致抑制了在可動元件12的使用過程中可動元件12的層彼此分開的危險。
第二實(shí)施例下面參考圖7說明本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中需要指出的是圖7詳細(xì)解釋根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的可動元件42。
參見圖7，需要指出的是本實(shí)施例的可動元件42具有三層結(jié)構(gòu)，其中疊置了三種不同材料的三層來形成可動元件42，與第一實(shí)施例的可動元件12相反，其疊置兩種不同材料的三層12a、12b和12c(層12a和12c由第一種材料形成，層12b由第二種材料形成)。
因此通過在裝置襯底1的一側(cè)連續(xù)疊置第一層42a、第二層42b和第三層42c而形成可動元件42，其中第一到第三層42a-42c分別由不同材料制成。此外需要指出的是第二層42b在可動元件42自由端42B的端部覆蓋著構(gòu)成可動元件42表面層的第三層42c。此外可動元件42具有固定在裝置襯底1上的固定端42H和可自由移動的自由端42F，其中自由端42F由自由端邊緣表面42G限定。
因此，可動元件42由三種不同材料的三層疊置而成，一層的自由端被構(gòu)成可動元件42表面層的另一層覆蓋。換句話說，可動元件42由三種不同材料的三層或更多層疊置而成，其中自由端的邊緣表面被三層中最接近裝置襯底1的第一層和最上層覆蓋(在本實(shí)施例中即為第三層)。
在這種情況下，接觸液體的材料數(shù)量減少，增加了選擇液體組合物的自由度或選擇構(gòu)成可動元件層的材料的自由度。
此外，由于位于可動元件自由端部的邊緣表面被兩種不同材料覆蓋，因此可以或多或少地抑制在進(jìn)行刻蝕時在該邊緣表面形成不想要的鋸齒結(jié)構(gòu)。
第三實(shí)施例下面參考圖8說明本發(fā)明的第三實(shí)施例，其中需要指出的是圖8是解釋根據(jù)第三實(shí)施例的可動元件52的橫截面圖。
需要指出的是，本實(shí)施例的可動元件52具有由不同材料的兩層疊置而形成的五層結(jié)構(gòu)。
因此通過在裝置襯底1上連續(xù)疊置第一層52a、第二層52b、第三層52c、第四層52d和第五層52e而形成可動元件52，其中第一層52a、第三層52c和第五層52e由相同材料制成，而第二層52b和第四層52d由不同于形成52a、52c和52e的相同材料制成。因此需要指出的是，第二層52b和第四層52d在自由端52B的各自邊緣表面覆蓋著從前述第一層52a開始數(shù)的奇數(shù)層第五層52e。此外這個可動元件52具有固定在裝置襯底1上的固定端52H和自由端52F，其中自由端52F由平直邊緣表面52G限定。
因此，通過疊置兩種或更多種材料的兩層或更多層、并使可動元件自由端的可動元件邊緣表面覆蓋著上述從最接近裝置襯底的層開始數(shù)的奇數(shù)層的其中一層來構(gòu)成可動元件，從而使接觸液體的材料數(shù)量減少，增加了選擇液體的自由端或選擇構(gòu)成可動元件52層的材料的自由度。
此外通過這種結(jié)構(gòu)的可動元件、其中位于自由端部的邊緣表面通過刻蝕方法成形、可以防止由于刻蝕而在該邊緣表面產(chǎn)生鋸齒結(jié)構(gòu)，這種可動元件可以消除例如鋸齒部分破裂或碎裂的問題，即使由于氣泡形成或消失而產(chǎn)生的機(jī)械沖擊作用在其上。因此可以消除不同通道的噴射特性不同或碎片阻塞噴射口或液體流動通道的問題，可以成功地避免打印質(zhì)量變差。
第四實(shí)施例下面參考圖9說明本發(fā)明的第四實(shí)施例，圖9是表示根據(jù)使用本實(shí)施例噴液頭的可動元件42A的截面圖。
參見圖9，可動元件42A的結(jié)構(gòu)類似于參考圖7所述的可動元件42，除了可動元件42A是由三種材料的四層疊置而成。因此需要指出的是第四層42d與第一層42a材料相同。
因此可動元件42A通過疊置第一層42a、第二層42b、第三層42c和第四層42d而成形在裝置襯底1上，其中第一到第三層42a-42c分別由不同材料制成。第二和第三層42b和42c在前述可動元件42自由端42B的邊緣表面被第四層42d覆蓋，即構(gòu)成可動元件42A表面的一層。
因此通過本實(shí)施例，可動元件42A由三種不同材料的三層或更多層疊置而成，其在自由端部42G的邊緣表面42F被最高層42d覆蓋(從最接近裝置襯底1的第一層42a開始數(shù)的第四層)。
在這種情況下，構(gòu)成接觸液體層的材料數(shù)量減少，增加了選擇液體的自由度或選擇構(gòu)成可動元件的材料的自由度。
此外，由于第一層42a和最高層42d由與本實(shí)施例可動元件42A的相同材料制成，所以不存在可動元件42A在自由端42F的邊緣表面42G為Z字形或鋸齒形的問題，即使可動元件42A的端面42G通過刻蝕方法成形，因?yàn)橛糜诳涛g層42a和層42d的刻蝕方法實(shí)際上只刻蝕一種材料。
由于可動元件42A的自由端部不會出現(xiàn)鋸齒結(jié)構(gòu)，所以可動元件42A的自由端部42F不會破裂或碎裂，即使氣泡形成或消失時產(chǎn)生的機(jī)械沖擊，可以消除例如不同通道的噴射特性不同或碎片阻塞噴射口或液體流動通道的問題，因此可以成功地避免打印質(zhì)量變差。
此外，在疊置三種或多種材料的三層或更多層時，可以使用最接近裝置襯底1的第一層和最高層由不同材料制成的結(jié)構(gòu)，其類似于上述第二實(shí)施例的情況。
第五實(shí)施例下面說明根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的噴液頭，其中圖5是噴液頭的橫截面圖。
通過本實(shí)施例的噴液頭，需要指出的是通過沿遠(yuǎn)離加熱體10的方向發(fā)生原始彎曲而使可動元件62聚集內(nèi)應(yīng)力。可動元件62通過疊置不同材料的第一到第三層62a-62c形成，其中第二層62b在可動元件62自由端62F側(cè)的邊緣表面被第三層62c覆蓋。
例如，第一層62a由二氧化硅形成，第二層62b由多晶硅薄膜形成，第三層62c由氮化硅薄膜形成。這里需要指出的是，在第一層62a和第二層62b中聚集壓應(yīng)力，而在第三層62c中聚集張應(yīng)力。因此通過疊置前述三層62a-62c而形成的可動元件62的初始狀態(tài)為遠(yuǎn)離加熱體10的方向彎曲，如圖9所示，其中可動元件62的固定端62H固定在裝置襯底1上，與前述固定端62H相對的自由端62F可向上移動。
因此可使可動元件62具有起始內(nèi)應(yīng)力，這樣通過在可動元件62遠(yuǎn)離加熱體10的一側(cè)上設(shè)置具有張應(yīng)力的張緊薄膜(此時為SiN的第三層62c)而使可動元件62的起始狀態(tài)為沿遠(yuǎn)離加熱體10的方向彎曲。在這種情況下，優(yōu)選地可動元件62的自由端62F接觸止擋部分14，如圖10所示。
下面參見圖11A-11F說明噴液頭的液滴噴射過程。
參見圖11A，其表示噴液頭的起始狀態(tài)，即在供應(yīng)例如電能的能量到加熱體10中之前的狀態(tài)，可以看出可動元件62由于起始彎曲而變形，從而使自由端62F接觸止擋部分14。
下面在圖11B所示的步驟中，為加熱體10供電，加熱體10加熱使液體沸騰，并在填充液體的氣泡形成區(qū)域的一部分開始形成氣泡。
需要指出的是，由于可動元件62起始向上彎曲，所以氣泡16的膨脹力使可動元件62發(fā)生很小的位移。此外由于分隔壁3限定的流動通道6和位于上游側(cè)的被可動元件62封閉的公共液體腔8彼此連通，液體在上游方向(朝公共液體腔8的方向)上發(fā)生很小的位移。
當(dāng)如圖11C所示氣泡16進(jìn)一步增長，可動元件62沒有被止擋部分14限制的部分向上變形，可動元件62向上形成凸起形狀。
在圖11D所示步驟中，氣泡16進(jìn)一步增長，同時由于氣泡16的膨脹力使彎液面增長。
之后如圖11E所示，在液體沸騰結(jié)束后氣泡16的內(nèi)部負(fù)壓增長，氣泡16的負(fù)壓最后超過使液體在液體通道6內(nèi)在下游方向移動的力。然后氣泡16開始收縮。
隨著氣泡16收縮，可動元件62向下移動，可動元件62(其固定端62H固定在裝置襯底1上從而形成懸臂)增加向下移動的速度，其中通過在圖1D所示的向上凸起狀態(tài)積聚的彈力使可動元件62的向下移動進(jìn)一步加速。
如圖11E所示在氣泡16完全消失后，可動元件62恢復(fù)接近起始狀態(tài)，彎液面17與液體流動通道6內(nèi)的液體分離形成液滴18，然后將分離的液滴18噴射到頭的外部。
然后在圖11F所示的步驟中恢復(fù)為起始狀態(tài)的可動元件62繼續(xù)向下移動，因而發(fā)生可動元件62的過度移動。這個過度移動持續(xù)時間由可動元件62的剛性、液體速度等決定，其中過度移動短時間內(nèi)完成并恢復(fù)到圖11A所示的起始靜止?fàn)顟B(tài)。
這個噴液頭的噴射過程與第一實(shí)施例的基本相同，除了在為加熱體10提供例如電能的能量前，液體流動通道6被可動元件62和止擋部分14封閉。
因此通過這種結(jié)構(gòu)，在為加熱體10提供電能之后氣泡膨脹產(chǎn)生的全部膨脹力傳遞到在噴射方向移動的液體中，從而可實(shí)現(xiàn)高效率地噴射液滴。
由于高效率地噴射，本實(shí)施例的噴液頭可減少動力消耗，還可以減少加熱體10產(chǎn)生的熱量，從而可以抑制噴液頭由于多于的熱量而導(dǎo)致的溫度上升。由此可實(shí)現(xiàn)高頻率的噴液頭，布置多個噴液頭并同時驅(qū)動。通過使用這種高密度布置的噴液頭，可以非常高速地在介質(zhì)上形成圖像。
這里，不是總將壓應(yīng)力層和張應(yīng)力層結(jié)合在一起使可動元件發(fā)生向上遠(yuǎn)離加熱體的預(yù)定變形。例如可以通過多種應(yīng)力層的組合來得到起始變形或彎曲的可動元件62，例如強(qiáng)壓應(yīng)力層與弱或零壓應(yīng)力層的組合、弱張應(yīng)力或零應(yīng)力層和強(qiáng)張應(yīng)力層的組合，等等。
對于可動元件62，除了上述的SiN(氮化硅)、二氧化硅和多晶硅、還可以使用耐用材料包括金屬或金屬合金(例如銀、鎳、金、鐵、鈦、鋁、鉑、鉭、不銹鋼、磷青銅、或類似物)、具有腈基的樹脂(例如丙烯腈、丁二烯、苯乙烯或類似物)、具有酰胺基的樹脂(例如聚酰胺)、具有羧基的樹脂(例如聚碳酸酯)、具有醛基的樹脂(例如聚乙醛)、具有砜基的樹脂(例如聚砜)、或例如液晶聚合物的其他樹脂或它們的化合物。此外對于可動元件62，可以使用墨性材料的耐墨涂層，耐墨性材料例如是金屬或合金(鎢、鉭、鎳、不銹鋼或鈦)、具有酰胺基的樹脂(例如聚酰胺)、具有醛基的樹脂(例如聚乙醛)、具有酮基的樹脂(例如聚酮醚)、具有酰亞胺基的樹脂(例如聚酰亞胺)、具有氫氧化物的樹脂(例如酚醛樹脂)、具有乙基的樹脂(例如聚乙烯)、具有烷基的樹脂(例如聚丙烯)、具有環(huán)氧基的樹脂(環(huán)氧樹脂)、具有氨基的樹脂(例如三聚氰胺樹脂)、具有羥甲基的樹脂(例如二甲苯樹脂)、或它們的混合物。
第六實(shí)施例下面參考圖12說明根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的噴液頭，其中圖12是解釋本實(shí)施例噴液頭的橫截面圖。
到目前為止，主要針對邊緣噴射型噴液頭進(jìn)行說明，而本實(shí)施例針對側(cè)面噴射型(side shooter type)噴液頭進(jìn)行說明。
參考圖12，通過限定液體流動通道6的分隔壁元件(未示出)而將噴嘴板72設(shè)置在裝置襯底的上方，從而形成本實(shí)施例的噴液頭，其中需要指出的是形成有多個這種液體流動通道6，每個流動通道都與相應(yīng)的成形在噴嘴板72上的液滴噴射口4連通，每個流動通道6都成形在裝置襯底1和噴嘴板72之間，且一對大容積公共液體供應(yīng)腔8在流動通道6的兩側(cè)與其連通，其中液體供應(yīng)腔8還成形在裝置襯底1和噴嘴板72之間。
此外，設(shè)置兩個可動元件12以及分別與其相應(yīng)的兩個公共液體供應(yīng)腔8，這樣每個可動元件12都從公共液體供應(yīng)腔8(可動元件12位于其中)延伸到液體流動通道6。因此可動元件12的自由端12F位于液體流動通道6中，其中加熱體10設(shè)置在液體噴射口4一側(cè)，而可動元件的另一端12H固定在裝置襯底1上。從而每個可動元件12都形成位于裝置襯底1上的懸臂，且在其與裝置襯底之間形成有間隙13。因此可動元件12處于自由端12F可上下自由移動的固定狀態(tài)。此外，噴嘴板72上成形有止擋部分14，用于限制可動元件12進(jìn)一步向上移動。
在起始狀態(tài)(靜止?fàn)顟B(tài))，可動元件12處于平行于裝置襯底1延伸并在其之間形成間隙13的狀態(tài)，這樣可動元件12的自由端12F以這種方式位于裝置襯底1上加熱體10的區(qū)域，即前述自由端12F的頂端部朝公共液體供應(yīng)腔8的方向稍微偏移加熱體10的中心，其中可動元件12的大部分都位于公共液體供應(yīng)腔8一側(cè)。
此外，止擋部分14整體或分體地設(shè)置在噴嘴板72的下表面，并在可動元件12向上移動時通過與前述可動元件12的自由端12F接合，限制可動元件12的自由端12F進(jìn)一步向上移動。
另外，本實(shí)施例的噴液頭結(jié)構(gòu)類似于第一實(shí)施例的噴液頭結(jié)構(gòu)，但是也可使用上述第二到第四實(shí)施例的噴液頭結(jié)構(gòu)。
需要指出的是，本實(shí)施例的噴液頭位于流動通道6橫向兩側(cè)的可動元件12隨著氣泡16移動，并在噴射口4處產(chǎn)生液體彎液面17。
因此通過使用本發(fā)明側(cè)面噴射型噴液頭，可以實(shí)現(xiàn)前述邊緣噴射型(edge shooter type)噴液頭的優(yōu)點(diǎn)。
下面參考圖14說明本發(fā)明的液體盒，其中需要指出的是圖14是本發(fā)明液體盒80的示意透視圖。
需要指出的是，液體盒80包括具有上述任一個實(shí)施例所述的噴射口84的噴液頭81和存儲液體并將液體供應(yīng)到噴液頭81的液體盒82。需要指出的是，這個液體盒在其存儲的液體消耗完后可再次填充新的液體。
通過具有上述本發(fā)明任一個實(shí)施例的噴液頭的液體盒80，可以實(shí)現(xiàn)減少噴射口84阻塞以及使用高頻率進(jìn)行高速噴射的液體盒。
下面參考圖15和16說明使用任一個前述實(shí)施例的噴液頭的本發(fā)明成像裝置，其中圖15是解釋成像裝置15整個結(jié)構(gòu)的視圖，圖16是解釋圖15所示成像裝置局部的平面圖。
參見圖15，成像裝置的結(jié)構(gòu)為通過導(dǎo)向元件來支撐托架103，導(dǎo)向元件包括橋接在左右兩側(cè)側(cè)板上的導(dǎo)向桿101和相配合的撐螺栓102，這樣托架103可在主掃描方向上移動(參見圖16)，其中主掃描電機(jī)104通過同步帶(timing belt)105在主掃描方向上驅(qū)動托架103，同步帶105卷繞在由主掃描電機(jī)104驅(qū)動的帶輪106a和另一個帶輪106b上。
在這個托架103上安裝著由四個本發(fā)明噴液頭構(gòu)成的記錄頭107，其中每個噴液頭分別噴射黃色(Y)、青色(C)、品紅色(M)和黑色(BK)墨滴，其中噴液頭以各自的噴射口直接朝下并且在與主掃描方向相交的方向上對齊的方式安裝在托架上。
此外在托架103上支撐著副墨盒108，用于供應(yīng)各種顏色的墨到記錄頭107中，其中每個副墨盒108都通過未示出的墨供應(yīng)導(dǎo)管接收來自相應(yīng)主墨盒(墨盒)的墨。當(dāng)然可以使用整體加熱型液體盒。
此外還設(shè)置頁進(jìn)給部分(sheet feed part)，例如頁進(jìn)給盒(sheet feedcassette)110，用于供應(yīng)堆疊在壓力板111上的頁112，其中頁進(jìn)給部分包括半圓形截面的進(jìn)給輥113，用于將堆疊的頁112一張一張的分開進(jìn)給，以及大摩擦系數(shù)材料的分離墊以與進(jìn)給輥113相對，其中朝著進(jìn)給輥113驅(qū)動分離墊114。
此外，為了傳送由頁進(jìn)給部分110進(jìn)給的頁112并使其經(jīng)過記錄頭107的下方，設(shè)置傳送部分，該傳送部分包括傳送帶121、反轉(zhuǎn)輥(counter roller)122、傳送導(dǎo)向件123和壓力輥125，傳送帶121將頁吸起以進(jìn)行傳送，反轉(zhuǎn)輥122傳送由頁進(jìn)給部分通過導(dǎo)向件115進(jìn)給的頁，這樣頁以支撐在反轉(zhuǎn)輥122和傳送帶121之前的狀態(tài)進(jìn)行傳送，傳送導(dǎo)向件123以大約90°的角度使沿向上方向大致垂直地進(jìn)給的頁112偏轉(zhuǎn)方向，使得頁112隨著傳送帶121，壓力輥125由用于促使頁112隨著傳送帶121的驅(qū)使元件124支撐。此外還設(shè)置充電輥126，用于給傳送帶121的表面充電。
這里需要指出的是，傳送帶121是環(huán)帶且跨接在傳送輥127和張緊輥128之間。副掃描電機(jī)131通過同步帶132和同步輥133來轉(zhuǎn)動傳送輥127，使傳送帶121在帶傳送方向上移動(參見圖16的副掃描方向)。
該傳送帶121包括厚度大約為40μm、不會受到電阻控制(resistancecontrol)的純樹脂表面層21a，例如純ETFE(商標(biāo))層，以及由與表面層21a相同材料形成的但通過增加碳而受到電阻控制的底面層(中間電阻層或接地層(ground layer))，其位于前述表面層21a的下方，其中前述表面層21a作為頁的吸附層。
此外充電輥126設(shè)置為與傳送帶121的表面接觸，從而通過傳送帶121的移動而被驅(qū)動，其中在其轉(zhuǎn)軸的兩端施加大約2.5N的驅(qū)使壓力。另一方面，傳送輥127接地且還充當(dāng)接地輥，其中傳送輥121接觸前述傳送帶121的底面層。
在傳送帶21的后側(cè)，導(dǎo)向元件136設(shè)置為與記錄頭107的圖像形成區(qū)域相應(yīng)，其中需要指出的是，這個導(dǎo)向元件136的頂表面朝記錄頭107的方向伸出，并穿過縛住傳送帶121的兩個輥(傳送輥127和張緊輥128)的切線。通過這種結(jié)構(gòu)，在傳送帶121被引導(dǎo)經(jīng)過導(dǎo)向元件136上方時，傳送帶121被與記錄頭107的圖像形成區(qū)域相對應(yīng)的導(dǎo)向元件136的頂表面提高。
此外，為了排出記錄頭107記錄后的頁112，該成像裝置設(shè)有用于使頁112從傳送帶121上分離的分離部分、頁排出輥142和143、以及用于收集排出的頁112的盤144。
此外，在成像裝置的后側(cè)可以設(shè)置可拆卸的選擇頁進(jìn)給單元151，用于雙面記錄，其中需要指出的是，該選擇頁進(jìn)給單元151接受因傳送帶121的反轉(zhuǎn)而移回的頁112，并在翻轉(zhuǎn)之后再一次在反轉(zhuǎn)輥122和傳送帶121之間傳送。
通過這種結(jié)構(gòu)的成像裝置，頁112一張一張地與頁進(jìn)給部分分離，其中沿大致向上的方向被供給的頁112由導(dǎo)向元件115引導(dǎo)，并以支撐在傳送帶121和反轉(zhuǎn)輥122的狀態(tài)下得到傳送。此外頁的頂端部分被傳送導(dǎo)向件123引導(dǎo)，并由壓力輥125加壓到傳送帶121上。因此可將傳送方向改變大約90°。
在這種狀態(tài)下，在未示出的控制電路的控制下，將高壓源輸出的可在正負(fù)電壓之間變化的交變電壓施加到充電輥126上，從而由交變充電電壓圖形給傳送帶121充電，該交變充電電壓圖形在副掃描方向上形成預(yù)定寬度的交替重復(fù)帶狀圖形，其中傳送帶121在副掃描方向上環(huán)繞。
通過在這種在正負(fù)電壓之間交替充電的傳送帶121上進(jìn)給頁112，可使頁112因靜電吸附在傳送帶121上，并通過傳送帶121的循環(huán)移動沿副掃描方向傳送頁。
因此通過圖像信號驅(qū)動記錄頭107，同時移動托架103，可在頁112處于靜止?fàn)顟B(tài)時在其上獲得一行記錄。然后移動頁預(yù)定量以進(jìn)行下一行的記錄。
在接收到記錄端信號或表示頁后邊緣已經(jīng)到達(dá)記錄區(qū)域的信號后，成像裝置停止記錄操作并將頁112排出到盤144上。
由于該成像裝置裝備有本發(fā)明的噴液頭，所以不會因?yàn)樽枞麌娨侯^而損壞圖像，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)打印效果。
此外可以減少為了解決阻塞而進(jìn)行的吸墨操作次數(shù)(頭的維修操作)，從而減少液體的消耗量。此外由于可進(jìn)行高頻率噴射，本發(fā)明的圖像記錄裝置可實(shí)現(xiàn)高速打印。
雖然已經(jīng)說明了將噴液頭作為噴墨頭的成像裝置，但是本發(fā)明決不限于這種具體結(jié)構(gòu)。
因此對于附著例如墨的液體的介質(zhì)，可以使用各種紙；投影儀用膠片；用于例如光盤或裝飾板的塑料；布料；例如鋁或銅的金屬；例如牛皮、豬皮或人造的皮革；包括膠合板的木材；竹子；例如瓷磚的陶瓷；例如氣泡材料的三維結(jié)構(gòu)或類似物。
因此，噴液裝置包括各種記錄在各種紙或投影儀用膠片的打印機(jī)、記錄在例如磁盤的塑料材料上的塑料記錄裝置、記錄在金屬板上的金屬記錄裝置、記錄在皮革上的皮革記錄裝置、記錄在木材上的木材記錄裝置、記錄在陶瓷材料上的陶瓷記錄裝置、記錄在例如氣泡材料的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的記錄裝置、以及記錄在布料上的織物記錄裝置。
因此可根據(jù)要記錄的介質(zhì)或記錄條件選擇這些噴液裝置所使用的液體。
下面參考圖17說明本發(fā)明成像裝置的另一個實(shí)例，其也包括本發(fā)明的噴液裝置，圖17表示裝置的示意透視圖。
參見圖17，該圖像記錄裝置裝備有各種顏色液體的全行式頭(full-linehead)181y、181m、181c和181k，其中每個全行式頭都包括沿介質(zhì)180可記錄區(qū)域的整個寬度布置的多個噴射口。
需要指出的是，全行式頭181y、181m、181c和181k布置在記錄介質(zhì)180的傳送路徑上并橫向于傳送路徑，實(shí)現(xiàn)在介質(zhì)180可記錄區(qū)域的整個寬度上同時進(jìn)行記錄，其中該傳送路徑由跨接在傳送輥182和張緊輥183之間的傳送帶184構(gòu)成。
這種全行式成像裝置存在一個問題，即在對薄紙或普通紙進(jìn)行記錄時，由于紙突起起皺而使記錄頁與所述頭接觸，從而導(dǎo)致墨滲入?？赏ㄟ^高速噴墨來抑制頁起皺，從而抑制墨滲入到紙中。此外通過這種全行式成像裝置，即進(jìn)行單一次掃描就可實(shí)現(xiàn)打印的裝置，需要使用具有高密度布置的噴嘴和流動通道的記錄頭。
通過本發(fā)明的噴液頭，可以高密度地布置流動通道，同時進(jìn)行高速噴墨。因此本發(fā)明在使用這種全環(huán)式記錄頭(full ring recording head)的全行式記錄頭或全行型裝置中特別有效。
在全行式成像裝置或噴液裝置中，當(dāng)其中一個噴射口阻塞時就會產(chǎn)生明顯的條紋，而這種條紋會嚴(yán)重?fù)p害圖像質(zhì)量。通過使用本發(fā)明的噴液頭，可以解決噴射口阻塞的問題，減少具有白條紋的圖像。因此可顯著地提高圖像質(zhì)量。
此外，這種全行型裝置在清除阻塞而進(jìn)行的吸墨操作時會消耗大量墨。通過使用本發(fā)明的噴液頭，可以避免浪費(fèi)墨的問題。此外由于可高頻率驅(qū)動本發(fā)明的全行式頭，可實(shí)現(xiàn)快速打印。
此外本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，各種改進(jìn)和變形都沒有超出本發(fā)明的范圍。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明的噴液頭，其中可動元件通過疊置三層或更多層而構(gòu)成，使得至少一層的自由邊緣被另一層覆蓋，減少了構(gòu)成接觸液體層的材料，增加了選擇液體的自由度或選擇可動元件材料的自由度。
此外根據(jù)本發(fā)明的噴液頭，其中可動元件通過疊置至少兩種不同材料的三層或更多層而構(gòu)成，使得至少一層的自由邊緣被構(gòu)成可動元件表面的層覆蓋，減少了構(gòu)成接觸液體層的材料，增加了選擇液體的自由度或選擇構(gòu)成可動元件的層的自由度。
根據(jù)本發(fā)明的噴液頭，其中可動元件通過疊置兩種不同材料的兩層或更多層而構(gòu)成，且其自由邊緣被從最接近裝置襯底的層開始數(shù)的奇數(shù)層覆蓋，減少了構(gòu)成接觸液體層的材料，增加了選擇液體的自由度或選擇構(gòu)成可動元件的層的自由度。
根據(jù)本發(fā)明的噴液頭，其中可動元件通過疊置兩種不同材料的兩層或更多層而構(gòu)成，且可動元件的自由邊緣具有平直表面，在可動元件的自由邊緣沒有沿厚度方向的鋸齒結(jié)構(gòu)，因此成功地消除了這種可動元件形成裂痕的問題。從而消除了例如通道之間不穩(wěn)定噴射或碎片阻塞噴射口或液體通道的問題，成功地避免了損壞打印質(zhì)量的問題。
根據(jù)本發(fā)明的噴液頭，其中可動元件在與加熱體相對的一側(cè)具有起始彎曲結(jié)構(gòu)，氣泡增長而產(chǎn)生的膨脹力被只沿液體噴射方向傳遞，提高了噴射效率。因此減少了能量消耗，防止噴射頭溫度增加。
根據(jù)本發(fā)明的任何一個液體盒、噴液裝置或成像裝置，使用本發(fā)明的前述任何一種噴液頭都可實(shí)現(xiàn)前述優(yōu)點(diǎn)。
此外根據(jù)本發(fā)明噴液頭的制造方法，其中在連續(xù)疊置多層以形成可動元件時，形成由相同材料的兩層或更多層直接接觸的部分，并刻蝕前述由相同材料的兩層或更多層直接接觸的部分，因此可以通過簡單步驟制造出本發(fā)明的噴液頭。
權(quán)利要求
1.一種噴液頭，包括用于噴射液體的噴射口；與所述噴射口連通的流動通道；具有加熱體的裝置襯底，其中所述加熱體用于在填充于所述流動通道內(nèi)的所述液體中形成氣泡；以及設(shè)置在所述裝置襯底上的可動元件，其第一端固定在所述裝置襯底上，位于相對端的所述可動元件的自由端處于可自由移動狀態(tài)，所述可動元件面向所述加熱體使得在所述可動元件和所述裝置襯底之間形成間隙，在由所述氣泡的形成所產(chǎn)生的壓力的作用下所述液體從所述噴射口噴射時，所述可動元件發(fā)生位移，其中，所述可動元件通過疊置三層或更多層而構(gòu)成，所述可動元件的至少一層的邊緣表面在所述自由端處被所述三層或更多層中的另一層覆蓋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的噴液頭，其中，所述可動元件的所述邊緣表面在所述自由端處形成平表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的噴液頭，其中，所述可動元件在與所述加熱體相對的方向具有起始彎曲。
4.一種噴液頭，包括用于噴射液體的噴射口；與所述噴射口連通的流動通道；具有加熱體的裝置襯底，其中所述加熱體用于在填充于所述流動通道內(nèi)的所述液體中形成氣泡；以及設(shè)置在所述裝置襯底上的可動元件，其第一端固定在所述裝置襯底上，位于相對端的所述可動元件的自由端處于可自由移動狀態(tài)，所述可動元件面向所述加熱體使得在所述可動元件和所述裝置襯底之間形成間隙，在由所述氣泡的形成所產(chǎn)生的壓力的作用下所述液體從所述噴射口噴射時，所述可動元件發(fā)生位移，所述可動元件通過疊置兩種不同材料的至少三層而構(gòu)成，所述可動元件的至少一層的邊緣表面在所述自由端處被形成所述可動元件最外層的層覆蓋。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的噴液頭，其中，所述可動元件的所述邊緣表面在所述自由端處形成平表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的噴液頭，其中，所述可動元件在與所述加熱體相對的方向具有起始彎曲。
7.一種噴液頭，包括用于噴射液體的噴射口；與所述噴射口連通的流動通道；具有加熱體的裝置襯底，其中所述加熱體用于在填充于所述流動通道內(nèi)的所述液體中形成氣泡；以及設(shè)置在所述裝置襯底上的可動元件，其第一端固定在所述裝置襯底上，位于相對端的所述可動元件的自由端處于可自由移動狀態(tài)，所述可動元件面向所述加熱體使得在所述可動元件和所述裝置襯底之間形成間隙，在由所述氣泡的形成所產(chǎn)生的壓力的作用下所述液體從所述噴射口噴射時，所述可動元件發(fā)生位移，所述可動元件通過疊置兩種不同材料的兩層或更多層而構(gòu)成，所述層狀結(jié)構(gòu)包括最接近所述裝置襯底的第一層，所述可動元件的邊緣表面在所述自由端處被從所述第一層開始數(shù)的奇數(shù)層覆蓋。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的噴液頭，其中，所述可動元件的所述邊緣表面在所述自由端處形成平表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的噴液頭，其中，所述可動元件在與所述加熱體相對的方向具有起始彎曲。
10.一種噴液頭，包括用于噴射液體的噴射口；與所述噴射口連通的流動通道；具有加熱體的裝置襯底，其中所述加熱體用于在填充于所述流動通道內(nèi)的所述液體中形成氣泡；以及設(shè)置在所述裝置襯底上的可動元件，其第一端固定在所述裝置襯底上，位于相對端的所述可動元件的自由端處于可自由移動狀態(tài)，所述可動元件面向所述加熱體使得在所述可動元件和所述裝置襯底之間形成間隙，在由所述氣泡的形成所產(chǎn)生的壓力的作用下所述液體從所述噴射口噴射時，所述可動元件發(fā)生位移，所述可動元件通過疊置三種不同材料的三層或更多層而構(gòu)成，所述層狀結(jié)構(gòu)包括最接近所述裝置襯底的第一層，所述可動元件的邊緣表面在所述自由端處被形成層狀結(jié)構(gòu)的最頂層覆蓋，該層的材料與構(gòu)成所述第一層的材料相同。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的噴液頭，其中，所述可動元件的所述邊緣表面在所述自由端處形成平表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的噴液頭，其中，所述可動元件在與所述加熱體相對的方向具有起始彎曲。
13.一種噴液頭，包括用于噴射液體的噴射口；與所述噴射口連通的流動通道；具有加熱體的裝置襯底，其中所述加熱體用于在填充于所述流動通道內(nèi)的所述液體中形成氣泡；以及設(shè)置在所述裝置襯底上的可動元件，其第一端固定在所述裝置襯底上，位于相對端的所述可動元件的自由端處于可自由移動狀態(tài)，所述可動元件面向所述加熱體使得在所述可動元件和所述裝置襯底之間形成間隙，在由所述氣泡的形成所產(chǎn)生的壓力的作用下所述液體從所述噴射口噴射時，所述可動元件發(fā)生位移，所述可動元件通過疊置兩種或多種不同材料的兩層或更多層而構(gòu)成，所述可動元件在所述自由端處具有平直邊緣表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的噴液頭，其中，所述可動元件在與所述加熱體相對的方向具有起始彎曲。
15.一種噴液頭，包括用于噴射液體的噴射口；與所述噴射口連通的流動通道；具有加熱體的裝置襯底，其中所述加熱體用于在填充于所述流動通道內(nèi)的所述液體中形成氣泡；以及設(shè)置在所述裝置襯底上的可動元件，其第一端固定在所述裝置襯底上，位于相對端的所述可動元件的自由端處于可自由移動狀態(tài)，所述可動元件面向所述加熱體使得在所述可動元件和所述裝置襯底之間形成間隙，在由所述氣泡的形成所產(chǎn)生的壓力的作用下所述液體從所述噴射口噴射時，所述可動元件發(fā)生位移，所述可動元件在與所述加熱體相對的方向具有起始彎曲。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的噴液頭，其中，在所述可動元件的起始狀態(tài)，所述可動元件與位于所述加熱體相對側(cè)的止擋部分接合。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的噴液頭，其中，所述可動元件在所述加熱體的相對側(cè)具有張緊膜。
18.一種包括噴液頭和容納要供應(yīng)到該噴液頭的液體的液體容器的液體盒，所述液體容器與所述噴液頭形成為一體，所述噴液頭包括用于噴射液體的噴射口；與所述噴射口連通的流動通道；具有加熱體的裝置襯底，其中所述加熱體用于在填充于所述流動通道內(nèi)的所述液體中形成氣泡；以及設(shè)置在所述裝置襯底上的可動元件，其第一端固定在所述裝置襯底上，位于相對端的所述可動元件的自由端處于可自由移動狀態(tài)，所述可動元件面向所述加熱體使得在所述可動元件和所述裝置襯底之間形成間隙，在由所述氣泡的形成所產(chǎn)生的壓力的作用下所述液體從所述噴射口噴射時，所述可動元件發(fā)生位移，其中，所述可動元件通過疊置三層或更多層而構(gòu)成，所述可動元件的至少一層的邊緣表面在所述自由端處被所述三層或更多層中的另一層覆蓋。
19.用于從噴液頭噴射液體的噴液裝置，所述噴液裝置包括噴液頭，所述噴液頭包括用于噴射液體的噴射口；與所述噴射口連通的流動通道；具有加熱體的裝置襯底，其中所述加熱體用于在填充于所述流動通道內(nèi)的所述液體中形成氣泡；以及設(shè)置在所述裝置襯底上的可動元件，其第一端固定在所述裝置襯底上，位于相對端的所述可動元件的自由端處于可自由移動狀態(tài)，所述可動元件面向所述加熱體使得在所述可動元件和所述裝置襯底之間形成間隙，在由所述氣泡的形成所產(chǎn)生的壓力的作用下所述液體從所述噴射口噴射時，所述可動元件發(fā)生位移，其中，所述可動元件通過疊置三層或更多層而構(gòu)成，所述可動元件的至少一層的邊緣表面在所述自由端處被所述三層或更多層中的另一層覆蓋。
20.一種成像裝置，用于通過從噴液頭噴射液體而在記錄介質(zhì)上形成圖像，所述成像裝置包括任何包括如下特征的噴液頭用于噴射液體的噴射口；與所述噴射口連通的流動通道；具有加熱體的裝置襯底，其中所述加熱體用于在填充于所述流動通道內(nèi)的所述液體中形成氣泡；以及設(shè)置在裝置襯底上的可動元件，其第一端固定在所述裝置襯底上，位于相對端的所述可動元件的自由端處于可自由移動狀態(tài)，所述可動元件面向所述加熱體使得在所述可動元件和所述裝置襯底之間形成間隙，在由所述氣泡的形成所產(chǎn)生的壓力的作用下所述液體從所述噴射口噴射時，所述可動元件發(fā)生位移，其中，所述可動元件通過疊置三層或更多層而構(gòu)成，所述可動元件的至少一層的邊緣表面在所述自由端處被所述三層或更多層中的另一層覆蓋。
21.一種制造噴液頭的方法，所述噴液頭包括用于噴射液體的噴射口；與所述噴射口連通的流動通道；具有加熱體的裝置襯底，其中所述加熱體用于在填充于所述流動通道內(nèi)的所述液體中形成氣泡；以及設(shè)置在裝置襯底上的可動元件，其第一端固定在所述裝置襯底上，位于相對端的所述可動元件的自由端處于可自由移動狀態(tài)，所述可動元件面向所述加熱體使得在所述可動元件和所述裝置襯底之間形成間隙，在由所述氣泡的形成所產(chǎn)生的壓力的作用下所述液體從所述噴射口噴射時，所述可動元件發(fā)生位移，其中，所述可動元件通過疊置三層或更多層而構(gòu)成，所述可動元件的至少一層的邊緣表面在所述自由端處被所述三層或更多層中的另一層覆蓋，所述方法包括形成由相同材料的兩層或更多層直接疊置的部分的步驟；以及刻蝕所述部分。
全文摘要
一種包括可動元件的噴液頭，其中可動元件由至少三層疊置而成，至少一層的自由邊緣部分被另一層覆蓋。
文檔編號B41J2/16GK1771131SQ2005800002
公開日2006年5月10日 申請日期2005年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月9日
發(fā)明者橋本憲一郎 申請人:株式會社理光