專利名稱：噴墨頭和噴墨方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種噴墨設備，該種設備通過對墨水施加熱能而使墨水產生氣泡，利用所述的氣泡進行噴墨，更具體地說，本發(fā)明涉及一種包括一個移動部件的噴墨設備，通過利用所產生的氣泡使所述的移動部件產生移動。
說明書中所用的術語“記錄”意味著在記錄媒介上所記錄的東西不僅是顯著的圖象例如一個字符或一個數字，而且是不顯著的圖象例如一個圖案。
這就是眾所周知的噴墨記錄方法或被稱為噴氣泡記錄方法，所述的噴氣泡記錄方法就是通過對包含在記錄設備如打印機上的墨水流動通道中的液體墨水施加能量，例如進行加熱，因而在墨水中產生了氣泡，并利用產生的氣泡所導致的突然的容積的變化所產生的力，通過噴墨口噴出墨水，因此使墨水粘附在記錄媒介上以形成一個圖像。使用噴氣泡記錄方法的記錄設備通常包括一個用于噴出墨水的噴墨口、一個與噴墨口相連的墨水流動通道和一個被用作能量產生裝置的電熱轉換元件，美國專利US4,723,129公開了一種所述的記錄設備。
使用此種記錄方法不僅能夠快速和低噪音地記錄一個高質量的圖像，而且還在所采用的噴墨頭中設置噴墨口以高密度噴出墨水，以實踐該方法，因此，具有許多優(yōu)點，例如用小型的設備可輕易地記錄具有高分辨率的圖象，甚至是彩色圖象的能力。因此噴氣泡記錄方法最近已經在多種辦公設備上被使用，例如打印機、復印機和傳真機，所述的噴氣泡記錄方法被更進一步地用于工業(yè)系統(tǒng)，例如印刷機械。
由于噴氣泡記錄方法已經在多個領域中的產品上被使用，下文將提到的要求已經變得更強烈。
曾經提出過驅動條件以提供一種噴墨方法并對噴墨頭上的墨水流動通道的形狀進行改進，所述噴墨方法能夠穩(wěn)定地產生氣泡以便高速噴出墨水，獲得高質量的圖象，對墨水流動通道的形狀所做的改進有利于在高速記錄時向流動通道中高速補充墨水。
除了所述的噴墨頭，日本專利申請公開6-31918注意到當產生氣泡時出現一種反向波(即逆著噴墨口的方向施加一個反向壓力)，并介紹了一種結構發(fā)明以阻止反向波，所述的反向波造成噴墨能量的損失。根據該發(fā)明的結構，相對于用于產生氣泡的加熱器，布置一個三角形板狀部件。該發(fā)明用三角形板狀部件暫時和微弱地遏制了反向波。然而該專利既沒有介紹氣泡的生長與三角形部件之間的關聯，又沒有這種關聯的概念，因此上述發(fā)明具有下文提到的問題。
該專利所公開的發(fā)明中，由于加熱器被布置在空腔的底部，不能穩(wěn)定液滴的形狀，并且不能直線地與噴墨口連通，并由于氣泡可以在三角形頂點位置的周圍生長，所以允許氣泡從三角形板狀部件的一側到相對側，在整個范圍內生長，因此產生如下結果氣泡如通常在墨水中生長一樣，仿佛沒有使用該板裝部件。因此三角形板狀部件對生成的氣泡不產生影響。相反，板狀部件作為一個整體被氣泡所包圍，當氣泡收縮時，補充進的墨水流向位于空腔內的加熱器時產生湍流，導致微小氣泡在空腔內聚集，因此破壞了利用所生長的氣泡進行噴墨的原則。
在另一方面，公開號為436047A1的歐洲專利申請介紹了一種發(fā)明，在該發(fā)明中，交替地打開和關閉第一閥門和第二閥門(見歐洲專利文件436047A1的圖4至圖9)，所述的第一閥門用于將噴墨口附近區(qū)域與氣泡產生區(qū)域相隔離，所述的第二閥門用于將氣泡產生區(qū)域和墨水供給區(qū)域相隔離。然而該發(fā)明將這三個區(qū)域劃分為兩個區(qū)域，因此在噴墨階段，墨滴出現顯著的尾部拖曳，同時產生的衛(wèi)星點大于用普通噴墨方法所生成的衛(wèi)星點，所述的普通噴墨方法是指氣泡的生長、收縮和破裂(不能利用由于氣泡破裂產生的彎月墨水液面退卻的效果)。因此該發(fā)明能夠噴出多種形式墨滴，并提供一種相當低的噴墨響應頻率，在補充墨水階段，隨著氣泡的破裂，使墨水進入氣泡生成區(qū)域，在下一個氣泡被生成之前，由于不能提供墨水到噴墨口的鄰近區(qū)域，所述的低噴墨頻率在實踐中無法使用。
申請人提出了多種使用移動部件(一個板狀部件，該部件在噴墨口的一側有一個自由端，另一端是一個支點或類似的東西)的發(fā)明，這些發(fā)明對墨滴的噴出的作用非常不同于上述的現有技術。在此之外，日本專利申請9-48127公開了一種發(fā)明，在該發(fā)明中，對上述的移動部件位移上限作了限制，防止了移動部件的行為被微弱地干擾。此外日本專利申請9-323420公開了一種發(fā)明，在該發(fā)明中，利用所述的移動部件的優(yōu)點，通過相對于移動部件向自由端或下游移動一個公用上游墨水腔，加強了墨水補充能力。這些發(fā)明都基于這樣一個前提，即當氣泡的生長暫時被移動部件所限制時，氣泡向噴墨口一側的生長是敞開的不受限制的，沒有將氣泡的個別因素作為一個整體來考慮它對墨滴形成的影響，也沒有考慮這些個別因素之間的關系。
更進一步，在日本專利申請10-24588中，申請人公開了一種使氣泡生成區(qū)域與上述的移動板局部相通的發(fā)明，在該發(fā)明中注意到氣泡的生長與壓力波的傳播有關，因而成為影響噴墨(聲波)的因素。然而該發(fā)明僅僅注意到氣泡在噴墨階段的生長，沒有將氣泡的個別因素作為一個整體來考慮它對墨滴形成的影響，也沒有考慮這些個別因素之間的關系。
雖然眾所周知，利用薄膜沸騰，所生成的氣泡的前端部分(邊緣滑槽(chuter)型)對噴墨具有極大的影響，但沒人注意到，氣泡前端對被要噴出的墨滴的形成起了很大作用，發(fā)明人等l對此熱心地進行了研究，形成一個解決這些技術問題的發(fā)明。
對上文提到的移動部件的移動和所生成的氣泡進行研究，發(fā)明人等獲得了有用的下文提到的知識。
注意到一種可以有效地限制氣泡生長的“墨水流動通道內壁的形式”，該種形式的內壁可作為一種限制移動部件的新結構。發(fā)明人et等設想使用所述的墨水流動通道內壁來限制用于氣泡生長的移動部件移動上限。研究結果就是布置在墨水流動通道內壁上的移動部件擋塊使擴大許可范圍成為可能，所述的許可范圍是指所需的墨水流動時，在氣泡所體現的圖象形成面積與細微工作的范圍。
具體地說，在移動部件和被布置在側面的墨水流動通道內壁之間保持一個很大的間隙是需要的，所述的間隙可用來吸收在墨水流動通道內移動的移動部件所制造的偏差。
相反所述的大的間隙在氣泡生長時，允許氣泡從移動部件和墨水流動通道內壁之間穿過，所述的墨水流動通道內壁被布置在側邊，從而氣泡可以向上生長到移動部件的上表面。因此認為在端部的間隙必須是狹窄的。然而通過在墨水流動通道內壁為移動部件設置一個擋塊，這些彼此矛盾的問題可以被解決，所述的墨水流動通道內壁被布置在側邊。準確地講，當具有大(例如5μm～8μm)的間隙時，墨水流動通道和移動部件的制造偏差可以被解決。隨著移動部件跟著氣泡的生長而移動，移動部件和側擋塊12b之間的間隙逐漸變窄，當間隙是3μm左右時，擋塊開始限制氣泡的通過，氣泡的通過完全被遏制在側擋塊12b和移動部件相接觸部分的鄰近區(qū)域內。
從上述的新知識和觀點中可以獲得本發(fā)明。
更進一步地說，當使用側擋塊12b時，通過確保對氣泡從氣泡生成表面向上生長的上限的限制，在移動部件和氣泡生成表面之間的空間內，氣泡沿逆著噴墨口方向的生長被加速。由于不是降低噴墨效率的因素，所述的氣泡生長可以被忽視。是否氣泡的生長可以被移動部件的移動合理地利用，發(fā)明人等對此進行了研究。作為研究結果，發(fā)明人等獲得如下結論，即通過將移動部件和壓力波接收器接合起來，氣泡的生長可以被合理地利用，所述的壓力波接收器被設置在靠近氣泡生成表面的位置(例如20μm或更短的距離)，但距氣泡生成表面尚有一定的距離。
更進一步地說，通過對從支點延伸到自由端的移動部件的檢查，發(fā)現實際上在移動部件的自由端和支點之間有一個活動支點，因而判斷通常出現偏差的原因，即由于設計是基于移動部件的移動體積，該體積是對于自由端和支點之間的距離l從位移角度θ計算的。
在注意到這些事實的基礎上進行研究，因而發(fā)現，通過精確測定移動部件移動所需要的實際體積，所述的偏差可以被糾正。
更進一步地說，本發(fā)明也提供一種用于制造一種噴墨頭的方法，該噴墨頭采用了上述知識。
本發(fā)明的主要目的是提供一種通過噴墨口噴出墨水的噴墨頭，所述的噴墨是利用產生氣泡所形成的能量進行噴墨。所述的噴墨頭由加熱元件、噴墨口、墨水流動通道、移動板和限制部件組成，所述的加熱元件產生用于在墨水中生成氣泡所需的熱能；所述的噴墨口用于噴出墨水；所述的墨水流動通道與所述的噴墨口相連并具有一個用于在墨水中產生氣泡的氣泡生成區(qū)域；所述的移動板位于所述的氣泡生成區(qū)域并隨著氣泡的生長而移動；所述的限制部件將移動板的移動限制在一個所期望的范圍內；所述的墨水流動通道由一個配置有加熱元件的大體平面的基片、一個反向板和兩個側板組成。所述的反向板與所述基片相對，所述的側板位于基片和反向板之間。
所述的移動板有一個自由端，該端的寬度大于加熱元件的寬度。
所述的移動板的自由端位于由加熱元件所形成的氣泡生成區(qū)域的中部，移動板相對于基片而被布置，移動板的側端可相對于側壁而移動。
所述的限制元件有一個端部限制部份和一個側壁限制部份，所述的端部限制部份與移動板的自由端相接觸；所述的側壁限制部份位于氣泡生成區(qū)域的旁邊并相對于移動板在基片的對側，它至少部分地與移動板側端的兩個側相接觸以保證墨水流動通道中部的暢通，因此，氣泡生成區(qū)域所產生的氣泡被移動板和側限制部份之間的接觸所限制。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種通過噴墨口噴出墨水的噴墨頭，所述的噴墨是利用產生氣泡所形成的能量進行噴墨。所述的噴墨頭包括，安裝有一種加熱元件墨水流動通道，該加熱元件產生用于在墨水中生成氣泡所需的熱能；用于噴出墨水的噴墨口；與所述的噴墨口相連并具有一個用于在墨水中產生氣泡的氣泡生成區(qū)域的水流動通道；位于所述的氣泡生成區(qū)域并隨著氣泡的生長而移動的移動板；將移動板的移動限制在一個所期望的范圍內的限制部件。
所述的移動板上有一個凸起，該凸起接近氣泡產生區(qū)域并從移動板向基片方向凸出。限制部件相對于具有氣泡生成區(qū)域的墨水流動通道中的氣泡產生區(qū)域而布置，當移動板與所述的限制部件基本上接觸時，形成一個除了噴墨口之外基本上封閉的空間。
本發(fā)明另一個目的是提供一種利用氣泡所產生的能量通過噴墨頭上的噴墨口進行噴墨的方法，所述的噴墨頭包括，提供熱能用以在墨水中產生氣泡的加熱元件；用于噴出墨水的噴墨口；與噴墨口相連并具有一個用以在墨水中產生氣泡的氣泡生成區(qū)域的墨水流動通道；被布置在氣泡生成區(qū)域，并隨氣泡的生長而移動的移動板；將移動板的位移限制在一個期望的范圍內的限制部件，所述的墨水流動通道包括裝有加熱元件的大體平面的基片，與基片相對而置的相反板，在基片和相反板之間的兩個側壁。
在此所述的移動板有一個自由端，該端的寬度大于加熱元件的寬度。
所述的移動板的自由端相對于加熱元件所形成的氣泡生成區(qū)域的中部，移動板相對于基片而布置，移動板的側端可相對于側壁而移動。
所述的限制元件有一個端部限制部份和一個側壁限制部份，所述的端部限制部份與移動板的自由端相接觸；所述的側壁限制部份位于氣泡生成區(qū)域的旁邊并關于移動板在基片的對側，它至少部分地與移動板的側端兩側相接觸以保證墨水流動通道中部的暢通。
所述的方法包括如下工步在氣泡生長到最大尺寸之前使移動板與限制部件相接觸；使移動板與側限制部件相接觸，用以限制氣泡生成區(qū)域所產生的氣泡，從而所述的具有氣泡生成區(qū)域的墨水流動通道形成一個除了噴墨口以外基本上封閉的空間。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種利用氣泡所產生的能量通過噴墨頭上的噴墨口進行噴墨的方法，所述的噴墨頭包括，提供熱能用以在墨水中產生氣泡的加熱元件；用于噴出墨水的噴墨口；與噴墨口相連并具有一個用以產生氣泡的氣泡生成區(qū)域的墨水流動通道；被布置在氣泡生成區(qū)域，并隨氣泡的生長而移動的移動板；將移動板的位移限制在一個期望的范圍內的限制部件，所述的墨水流動通道包括，裝有加熱元件的大體平面的基片，與基片相對而置的相反板，在基片和相反板之間的兩個側壁。
所述的移動板有一個自由端，其自由端的寬度大于加熱元件的寬度。
所述的移動板自由端相對于加熱元件所形成的氣泡生成區(qū)域的中部，相對于基片布置所述的移動板，移動板的側端可相對于墨水流動通道的側壁移動。
所述的限制部件由端部限制部分和側邊限制部分組成。所述的端部限制部分可以與移動板的自由端相接觸，所述的側邊限制部分位于氣泡生成區(qū)域的側邊和關于移動板位于基片對面，所述的側邊限制部分可以至少部分地與移動板的側端的兩側接觸，因此保持墨水流動通道中部的暢通。
所述的方法包括如下工步隨著氣泡的生長，移動板產生移動，墨水圍繞移動板流動，隨著移動板逐漸接近側邊限制部分，使移動板和側邊限制部分之間的距離小于移動板和側壁之間的間隔，因此限制了氣泡向移動板方向的運動。


圖1A，1B，1C，1D，1E，1F，1G，1H，1I，1J和1K顯示了本發(fā)明第一實施例所推薦的噴墨設備上的噴墨頭上的主要零件；圖2A，2B，2C，2D，2E，2F，2G，2H，2I，2J和2K顯示了本發(fā)明第二實施例所推薦的噴墨頭上的主要零件；圖3A，3B，3C，3D，3E，3F，3G，3H，3I，3J和3K顯示了本發(fā)明第三實施例所推薦的噴墨頭上的主要零件；圖4A，4B，4C，4D，4E，4F，4G，4H，4I，4J和4K顯示了本發(fā)明第四實施例所推薦的噴墨頭上的主要零件；圖5A，5B，5C，6A，6B，6C，7A和7B描述一種在基片上形成可移動部件，端部擋塊，側擋塊和墨水流動通道的側壁的方法；圖8A，8B，8C，8D，8E和8F用于描述按照第二種制造本發(fā)明所述的噴墨頭的方法；
圖9A，9B，9C，9D和9E用于描述按照第三種制造本發(fā)明所述的噴墨頭的方法；圖10A，10B，10C，10D，10E，10F和10G用于描述制造第二實施例中的具有低凸起的移動部件的方法；圖11顯示了一個具有窄小中央區(qū)域的側壁；圖12A，12B和12C顯示了一種側射頭；圖13A，13B，13C和13D顯示了在側射頭中氣泡的產生、生長和消失；圖14A，14B，14C，14D，14E，14F，14G，14H，14I，14J和14K顯示了一種改進類型的側射頭，所述的改進是在圖12A，12B和12C所示的側射頭的基礎上進行的改進；圖15A，15B和15C顯示了本發(fā)明第五個實施例中的噴墨頭的主要零件；圖16A顯示了一個生成時基本上沒有流體阻力的氣泡，圖16B是一個可移動部件的透視圖；圖17A，17B和17C顯示了本發(fā)明第六個實施例中的噴墨頭的主要零件；圖18A，18B和18C顯示了本發(fā)明第七個實施例中的噴墨頭的主要零件；圖19A，19B和19C顯示了本發(fā)明第八個實施例中的噴墨頭的主要零件；圖20A，20B和20C顯示了本發(fā)明第九個實施例中的噴墨頭的主要零件；圖21顯示了加熱元件的面積和墨水噴出數量之間的關系；圖22A和22B顯示了本發(fā)明中噴墨設備上的主要零件；圖23顯示了施加在電阻層上的矩形脈沖；圖24顯示了本發(fā)明中裝有噴墨設備的噴墨記錄設備；圖25是一個方框圖，顯示了本發(fā)明的利用噴墨設備進行噴墨記錄的整個記錄設備。圖1A至圖1K簡略顯示了噴墨頭上的主要零件，所述的噴墨頭是本發(fā)明第一實施例所選用的噴墨設備上的。圖1B是沿著墨水流動路線的方向所做的局部剖視圖，圖1C是沿著圖1B中1C-1C線所做的局部剖視圖，圖1A是沿著圖1B中1A-1A線所做的局部剖視圖。
下面將首先描述噴墨頭的主要結構。
噴墨頭由基片1、頂板2和墨水流動通道3組成，基片1和頂板2彼此分層固定，墨水流動通道3被布置于基片1和頂板2之間。墨水流動通道3是一個細長的被基片1、側壁7和頂板(相反板)2所包圍的通道。在單獨一個噴墨頭上有多條墨水流動通道3。一個具有很大體積的公用墨水腔6被布置在上游以便同時向多個墨水流動通道3提供墨水。這就是說從單獨一個公用墨水腔6分支出多條墨水流動通道3。公用墨水腔6的高度遠遠高于那些墨水流動通道3?；?上裝有與多條墨水流動通道3相應的發(fā)熱裝置(氣泡生成裝置)10和可移動部件11。
移動部件11是一個板狀的，以一端支撐的懸臂狀的，在墨水流動的上游方向(圖1B的右邊)被固定在基片1上的部件，移動部件11以11a為支點在支點11a的下游(圖1B的左邊)相對于基片1垂直移動，在初始條件下，可移動部件11與基片1平行并在兩者之間保持一定間隙。
在第一實施例中，移動部件11的自由端11b位于加熱元件10的中央，一個用來限制移動部件11向上運動的端部擋塊12a位于移動部件11的自由端的上方，側擋塊12b位于端部擋塊12a的兩側，所以當移動部件的位移被所述的擋塊限制時(當移動部件與擋塊相接觸時)，移動部件和墨水流動通道的壁之間的間隙被阻塞。
上述結構使前(上游)工作區(qū)與后(下游)工作區(qū)更可靠的分隔成為可能，使用與氣泡形狀特征有關的一個機械元件進行所述的分隔。由于噴墨頭的結構使將工作分隔成為可能，因此給設計提供了比常規(guī)設計更大的自由度，常規(guī)設計中，對于墨水流動通道上下游之間的阻力平衡過于重視。
最好使自由端11b的位置Y和端部擋塊12a的端部X位于一個與基片1相垂直的平面上。更理想的是X和Y既位于與基片1相垂直的平面上，同時與Z在同一平面，所述的Z是加熱元件的中心。當X，Y和Z如上述的那樣被配置時，上述的工作區(qū)可以被更有效地分開。
更進一步地說，墨水流動通道成形為在端部擋塊12a的下游突然升高。即使當移動部件11的移動被擋塊12所限制時，由于具有上述結構的墨水流動通道可使氣泡向氣泡生成區(qū)域的上游運動并到達足夠的高度，不阻礙氣泡的生長，并允許墨水平穩(wěn)地流向噴墨口4，減少了高度方向上從噴墨口4的低端到高端的壓力平衡的不均勻，因此能夠更好地噴墨。具有上述結構的墨水流動通道不能用于不包含移動部件11的常規(guī)噴墨頭，因為若將上述結構的墨水流動通道用于不包含移動部件11的常規(guī)噴墨頭，則在墨水流動通道內擋塊12的下游突然升高的位置處出現滯留，氣泡滯留在所述的位置。但是在第一實施例中，當墨水流經上述的位置時，氣體產生的影響極小。
更進一步地說，公用墨水腔6有一個突然地升高的頂板，以擋塊12為邊界。當不使用移動部件11時，雖然對墨水向氣泡生成區(qū)域的下游流動的阻力低于對墨水向氣泡生成區(qū)域的上游流動的阻力，用于噴墨的壓力并不直接對著噴墨口。對于第一實施例中的噴墨頭的結構，由于移動部件11基本上遏制了氣泡向氣泡生成區(qū)域上游的運動，所以用于噴墨的壓力正對著噴墨口，由于當供給墨水時，墨水向氣泡生成區(qū)域的下游流動時所受的阻力極小，所以氣泡被產生，墨水加速流向氣泡生成區(qū)域。
在具有上述結構的噴墨頭中，使氣泡向下游方向生長的因素與使氣泡向上游方向生長的因素不等，使氣泡向上游方向生長的因素數量較少，因此阻止墨水向上游方向的運動。對墨水向上游方向運動的阻止既縮短了彎月液面的退卻的距離，又在噴墨后重新裝入墨水階段縮短了彎月液面的突出的距離，所述的彎月液面是噴墨后所形成的。所以噴墨口遏制了彎月液面的振蕩，并能在從低頻到高頻范圍內的各種驅動頻率下穩(wěn)定地噴墨。
在第一實施例中，墨水流動通道被構造成“直線相通狀態(tài)”，即墨水的流動從氣泡的下游位置到噴墨口是一條直線。更理想的是壓力波傳播方向、墨水流動方向和噴墨方向被排成一條直線，因而獲得了理想的條件，所述的理想的條件是指墨滴66的噴墨方向和噴墨速度被穩(wěn)定在極高的水平上，由于氣泡的生成而形成所述的壓力波，由于氣泡的生成而導致墨水流動。作為一種足夠獲得所述的理想條件或近似理想條件的結構，本發(fā)明采用下述結構，即噴墨口4與加熱元件10直線地和直接地相連，當墨水流動通道中沒有墨水時，可以從噴墨口外看到加熱元件的靠近噴墨口一側(下游)，或者加熱元件的，特別是加熱元件的下游一側，所述的加熱元件的靠近噴墨口一側對氣泡特別是對噴墨口具有影響。
下面將詳細介紹第一實施例中所選用的噴墨頭進行的噴墨操作。
圖1B顯示了一種狀態(tài)，即還沒有能量例如電能被作用于加熱元件10，或加熱元件還沒有進行加熱。以下的情況很重要，即移動部件的寬度小于墨水流動通道的寬度，以便在移動部件和墨水流動通道之間保持有一定的間隙，噴墨頭包含有一個端部擋塊12a和側擋塊12b，端部擋塊12a將加熱元件10加熱所生成的氣泡分為上、下游部分，所述的端部擋塊12a位于所生成的氣泡的上游部分并限制移動部件11的的移動；所述的側擋塊12b位于端部擋塊12a的兩側。端部擋塊12a和側擋塊12b分別用于限制移動部件向上方的位移和移動部件之間的間隙，在移動部件向上方的位移被限制的同時，端部擋塊12a和側擋塊12b是封閉的，阻止氣泡向上游的移動。
圖1E顯示了一種狀態(tài)，即充滿氣泡生成區(qū)域的墨水被加熱元件10部分地加熱，因此通過薄膜沸騰開始出現氣泡40。
在此階段，由于薄膜沸騰而出現的氣泡40導致形成壓力波，該壓力波在墨水流動通道3內傳播，因此以氣泡生成區(qū)域的中間為界，墨水分別向上下游兩個方向運動，由氣泡40的生成而導致的墨水流動使移動部件11開始向上移動。更進一步地說，墨水通過側擋塊12b和移動部件之間的間隙向上游的墨水公用腔運動。在此階段，側擋塊12b和移動部件之間的間隙很大，但隨著移動部件的移動，所述的間隙逐漸變小。
圖1G顯示，在接近端部擋塊12a和側擋塊12b之前，移動部件移動了很長一段距離。由于氣泡40的生成所形成的壓力波進一步的傳播，移動部件接近氣泡生成區(qū)域上游的端部擋塊12a和側擋塊12b。墨滴66將從噴墨口4噴出。
此時端部擋塊12a，側擋塊12b和移動部件之間的間隙是狹小的，因此在一定程度上限制了墨水流向氣泡生成區(qū)域的上游或流向公用墨水腔。因此移動部件上下兩側的壓力出現較大的區(qū)別，或者說氣泡生成區(qū)域的一側和公用墨水腔的一側之間的壓力出現較大差別，因此移動部件被壓向側擋塊12b，使兩者更接近。由于移動部件和端部擋塊12a和側擋塊12b之間進一步的接近，墨水不能從移動部件和墨水流動通道的壁之間的間隙泄漏，甚至當所述的間隙足夠寬時，墨水也無法泄漏。這種結構加強了氣泡生成區(qū)域和公用墨水腔之間的密封，因此阻止了由于墨水向公用墨水腔泄漏而引起的噴墨力的損耗。
圖1I顯示，移動部件11進一步靠近側擋塊12b和端部擋塊12a或與側擋塊12b和端部擋塊12a發(fā)生接觸，擋塊限制移動部件11進一步向上的移動，因此顯著地限制了墨水向上游流動，因此氣泡40向上游方向的生長被移動部件11所限制。由于使墨水向上游流動的力很大，并對移動部件施加一個使之向上移動的力，所以移動部件11稍微有些向上凸起變形。由于移動部件限制氣泡向上游方向的生長，但此時受加熱元件所提供的熱能的影響，氣泡仍然繼續(xù)生長，因此使氣泡向上游生長的因素反過來幫助氣泡向下游方向生長，因此與不使用移動部件相比，在加熱元件下游所生成的氣泡的高度更大。
在另一方面，由于移動部件11向上游方向的移動被上文所述端部擋塊12a和側擋塊12b所限制，氣泡40的上游部分的尺寸較小，它沿移動部件11彎曲，受墨水向上游運動的慣性力的影響，使移動部件11受到變形力的影響，因而移動部件向上游方向彎曲凸起。端部擋塊12a、側擋塊12b、墨水流動通道的側壁7、移動部件11和支點33共同工作，氣泡上游部分基本上不能夠從間隙中穿過，向上游運動。
因此所述的噴墨頭顯著地限制墨水向上游流動，因此阻止墨水沖擊鄰近的墨水流動通道和回流，并阻止了墨水供給系統(tǒng)通道內的壓力振蕩，在噴墨之后，以高速向墨水流動通道內補充墨水，關于補充墨水的內容將在下文介紹。
圖1K顯示當上述的薄膜沸騰之后，氣泡中的負壓阻止墨水在墨水流動通道內向下游的流動，氣泡40開始收縮。
隨著氣泡的收縮，受移動部件自身懸臂梁形狀所引起的應力和向上凸起變形所造成的應力的影響，移動部件加速向下移動。由于移動部件向下的移動降低了墨水向下游有低阻力的墨水流動通道流動的阻力，因此大量墨水通過端部擋塊12a和側擋塊12b進入墨水流動通道3。受此影響，公用墨水腔中的墨水進入墨水流動通道。從擋塊和向下移動的移動部件之間進入墨水流動通道的墨水流向下游的加熱元件用以加速尚未完全破裂的氣泡的破裂。當加速了氣泡的破裂以后，墨水進一步流向噴墨口幫助彎月形液面返回，因此加強了噴墨后重新裝入墨水的速度。
進一步說，如圖1I所示，通過移動部件11、端部擋塊12a和側擋塊12b的墨水在頂板2一側的壁表面具有一個較高的流速，因此僅有極小數量的微小氣泡，有助于穩(wěn)定地噴墨。
更進一步地說，氣泡的破裂所引起的氣穴發(fā)生在氣泡生成區(qū)域的下游，因此減輕了對加熱元件的損害。同時減輕了燒焦的物質在加熱器上的粘附，因此加強了噴墨穩(wěn)定性。
雖然將側擋塊12b布置在頂板2上，所述的頂板就是上文所述的相反板，但該種結構并不是唯一的，側擋塊12b也可以僅僅布置在側壁7上。
下文將描述圖1A至圖1K所顯示的噴墨頭的制造方法。
圖1A至圖1K所顯示的噴墨頭可以用下文所述的第一種或第二種方法來制造。
(第一種制造方法)圖5A～5C，6A～6C和7A至7B顯示了在基片1上制造移動部件11、端部擋塊12a、側擋塊12b和墨水流動通道上的側壁7的方法，通過圖5A～5C，6A～6C和7A至7B所示的步驟，在基片1上形成移動部件11、端部擋塊12a、側擋塊12b和墨水流動通道上的側壁7。
首先如圖5A所示，通過噴涂方法在裝在加熱部件10的一側的基片1表面上形成一個厚度約5000的TiW膜(圖中未顯示)，所述的噴涂膜被用作第一保護層，用來保護與加熱元件10進行電接觸的接觸墊片部分。為了形成間隙保持部件71，用噴涂方法在裝在加熱部件10一側的基片1表面上形成一個厚度約5μm的PSG(磷酸硅酸鹽玻璃)膜。使用眾所周知的光刻法，對所述的PSG膜進行加工，由PSG膜形成的間隙保持部件71被設置在相應于圖1A至1K所示的移動部件11和加熱元件10之間的氣泡生成區(qū)域，所述的間隙保持部件71用于在移動部件11和基片1之間留出間隙。
在用絕緣連接等離子方法通過干燥侵蝕形成墨水流動通道3a時，間隙保持部件71被用作一個阻止侵蝕層，所述的絕緣連接等離子方法在下文將被詳細介紹。間隙保持部件71保護TiW層、Ta膜和SiN膜在形成墨水流動通道3a時不受侵蝕氣體的腐蝕，所述的TiW層在基片1上充當所述的接觸墊片的保護層，所述的Ta膜被用作氣蝕阻力膜，所述的SiN膜被用作電阻的保護層。因此在垂直于墨水流動通道3a的方向上，間隙保持部件71的寬度大于墨水流動通道3a的寬度，所以在干燥侵蝕用以形成墨水流動通道3a的時候，裝在加熱元件10的一側的基片1表面和基片1上的TiW層沒有被暴露。
圖5B所示，用等離子CVD方法在間隙保持部件71的表面和裝在間隙保持部件71的一側的基片1的表面上形成一層厚度約為5μm的SiN膜72，所述的SiN膜72是一層用于形成移動部件11的材料膜。
圖5C顯示在SiN膜72的表面上形成一層防止侵蝕膜，用公知的光刻法對防止侵蝕膜進行加工，因此僅在SiN膜72相應于移動部件11的位置的表面上保留一層防止侵蝕膜73。在用侵蝕的方法形成墨水流動通道3a時，防止侵蝕膜73被用作一個保護層(阻止侵蝕層)。
圖6A顯示用微波CVD方法在SiN膜72的表面和防止侵蝕膜73表面上形成一層厚度約20μm的SiN膜74，所述的SiN膜74被用來形成墨水流動通道的側壁7。在用微波CVD方法形成SiN膜74時，使用氣體狀的單硅烷(SiH4)、氮氣(N2)和氬(Ar)?？梢杂靡夜柰?Si2H6)和氨水(NE3)的混合物或一種混合氣體來代替上述氣體的混合。在高真空壓力為5[mTorr]，微波頻率2.45[GHz]和1.5[KW]能量的條件下，分別以100[sccm]、100[sccm]和40[sccm]的速度供給單硅烷、氮氣和氬進而形成SiN膜74?？梢杂檬褂貌煌瑲怏w成份比率的微波等離子CVD方法來形成SiN膜74，在所述的CVD方法中使用一個RF能源或類似能源。
在SiN膜74的整個表面上形成一層腐蝕掩膜后，利用公知的方法例如光刻法對腐蝕掩膜層進行加工。因此在SiN膜74的表面上與墨水流動通道3a不對應的位置保留腐蝕掩膜層75。
圖6B顯示用氧等離子腐蝕方法對SiN膜74和SiN膜72進行加工，在此種情況下，SiN膜74和SiN膜72被腐蝕，SiN膜74在使用防止侵蝕膜73的位置處出現溝槽結構，腐蝕掩膜層75和間隙保持部件71起到防止侵蝕層的作用。
圖6C顯示在SiN膜74和防止侵蝕膜73的表面上設置一個厚的保護層，用CMP(化學機械拋光)或類似的方法對所述的保護層的表面進行處理，用于形成一個移動部件11的移動空間或用所述的保護層將上述的SiN膜74被腐蝕后所形成的溝槽填滿。
圖7A顯示，一個厚度約30μm的樹脂層77被涂蓋用以形成端部擋塊12a、側擋塊12b和墨水流動通道的側壁7。在樹脂層77的表面上形成一層腐蝕掩膜層78。對腐蝕掩膜層78進行加工，僅在相應于墨水流動通道的側壁7、端部擋塊12a和側擋塊12b的區(qū)域才保留腐蝕掩膜層78。
圖7B顯示，樹脂層77被腐蝕因此形成溝槽結構。通過用加熱的乙酸、磷酸和硝酸的混合物進行腐蝕，腐蝕掩膜層78、防止侵蝕膜73和間隙保持部件71被除去，因此在基片1上形成移動部件11和墨水流動通道的側壁7。因此，在基片1上氣泡生成區(qū)域10的位置處用作保護層的TiW膜部分和接觸墊片均被用過氧化氫除去。當移動部件11、端部擋塊12a、側擋塊12b和墨水流動通道的側壁7在基片1上如上述的那樣被形成后，頂板2被布置在墨水流動通道的側壁7一側的基片表面上，因此用此方法制造出圖1A至圖1K所示的噴墨頭。
第一實施例中所述的制造噴墨頭的方法使以高密度和高精度形成端部擋塊12a和側擋塊12b成為可能。因此可以制造出具有高精度和高可靠性的噴墨頭。
(第二種制造方法)
圖8A～圖8F顯示了第二種用于制造本發(fā)明的噴墨頭的方法。
首先用四氮化三硅或類似材料在裝有加熱元件10的基片1上初步制成移動部件11(圖8A)。
其次在基片1上形成一層厚度足以覆蓋移動部件11的可溶解的樹脂層31(圖8B)。在第一實施例中，可溶解的樹脂層31的厚度約20μm，以正阻抗形式制成。
用光刻法對可溶解的樹脂層31進行加工，保留用以形成墨水流動通道(圖8C)的部分。
然后，用以覆蓋可溶解的樹脂層31的覆蓋樹脂層79形成(圖8D)。在第一實施例中，包含陽離子聚合引發(fā)劑的環(huán)氧樹脂被用于形成上述的樹脂層79，樹脂層79以負阻抗形式制成。
用光刻法將對應于墨水流動通道位置處的覆蓋樹脂層79的部分除掉(圖8E)，此時樹脂層79被除掉的部分的寬度不僅比可溶解的樹脂層31的寬度窄，而且也比移動部件11的寬度窄。用上述的除樹脂層79的方法在墨水流動通道3a上制成上述的側擋塊12b。
因此通過對可溶解的樹脂層31進行溶解制成包含有移動部件11的墨水流動通道3a。最后通過將頂板2布置在具有開口的樹脂層79的表面上，完成對具有移動部件11和側擋塊12b的噴墨頭的制造(圖8F)。
(第三種制造方法)圖9A～圖9F顯示了本發(fā)明第三種用于制造噴墨頭的方法。
首先用四氮化三硅或類似材料在裝有加熱元件10的基片1上制成移動部件11，在基片1上覆蓋一層樹脂層74，它的厚度足以覆蓋移動部件11(圖9A)。在第一實施例中，樹脂層74的厚度約20μm，以負阻抗形式制成。
然后用光刻法對樹脂層74進行加工，形成墨水流動通道(圖9B)。
在分隔臺72上布置一層厚度約30μm的干膜77，將基片1和所述的干膜連在一起，將干膜與樹脂層74相接觸(圖9C)。
當初步將干膜77烘干后，在干膜相對于墨水流動通道的位置處制成一個開口，所述的開口的寬度不僅比樹脂層74上的開口的寬度窄，而且比移動部件11的寬度還窄(圖9D)。通過用光刻法制造墨水流動通道3a的開口，在墨水流動通道3a上形成一種用作側擋塊12b的結構。
最后通過將頂板2安裝在具有開口的干膜77的表面上，具有移動部件11和側擋塊12b的噴墨頭被制成。
(第二實施例)圖2A～圖2K顯示了本發(fā)明的第二個實施例，由于圖2A～圖2K與圖1A～圖1K相似，第二實施例中與第一實施例相同的零件將不再被描述。
與第一實施例不同的是在移動部件11上有一個凸起11c(下文統(tǒng)稱為低凸起)，所述的凸起11c鄰近氣泡生成區(qū)域并向基片1的方向凸出。低凸起11c用于遏制氣泡生成區(qū)域所產生的氣泡向后方(上游)的生長，因此如圖2E～圖2K所示，第二實施例中所生成的氣泡小于第一實施例。通過遏制氣泡向后生長，低凸起11c用于增強噴墨能量。
當移動部件11向基片1移動時，低凸起11c可能與基片1相接觸。因此希望將低凸起11c布置在加熱元件10的附近，但不在加熱元件10范圍內，更準確地說，希望低凸起11c距有效氣泡生成區(qū)域5μm或更長的距離。更進一步地說，由于當低凸起距氣泡生成區(qū)域太遠時，它將不能有效地遏制氣泡向后的生長，希望低凸起11c與有效氣泡生成區(qū)域之間的距離在加熱元件10的長度的一半以上。更準確地說，所述的距離約為45μm，所述的距離優(yōu)選為小于30μm，在第二實施例中，所述的距離優(yōu)選為約20μm或更短。
更進一步地說，低凸起11c的凸起高度等于或小于移動部件11與基片1之間的距離，在第二實施例中，在低凸起11c的凸起端面與基片1之間保持一個微小的間隙。
低凸起11c阻止氣泡生成區(qū)域所產生的氣泡在移動部件11和基片1之間向上游方向延伸，減少墨水向上的運動，因此增強了噴墨頭在噴墨后重新裝入墨水的能力。
下文將介紹用于制造第二實施例中帶有低凸起的移動部件的方法。
首先如圖10A所示，通過噴涂方法在裝在加熱部件10的一側的基片1表面上形成一個厚度達5000的TiW膜，所述的TiW膜被用作第一保護層，用來保護與加熱元件10進行電接觸的接觸墊片部分。
圖10B顯示，通過噴涂方法在TiW膜表面上形成一層厚度約4μm的Al膜，所述的Al膜將被用來形成間隙保持部件21a。
圖10C顯示，用公知的光刻法對所述的Al模進行加工，將對應于移動部件11的支撐或固定端部分和另一個位置23上的Al膜除掉，所述的位置23是指相應于移動部件11上的低凸起部分，因此形成了間隙保持部件21a。所述的位置23處的Al膜被除掉后形成一個約6μm的開口。
圖10D顯示，用噴涂方法形成另一層厚度約1μm的Al膜。在上述的將TiW膜表面上對應于移動部件11上的低凸起位置的Al膜除掉后，在所述的除去位置上又形成一個間隙保持部件21b。因此TiW膜表面上對應于移動部件11的支撐固定端的位置是裸露的，沒有被Al膜所覆蓋。由Al膜組成的間隙保持部件21a和21b用以在移動部件11和基片1之間保持一定的間隙。除了TiW膜表面上對應于移動部件11的支撐固定端位置以外，所述的Al膜在整個TiW膜表面上形成，包括加熱元件10和移動部件11之間的氣泡生成區(qū)域。同時在TiW膜表面上對應于墨水流動通道的側壁位置上也覆蓋有間隙保持部件21a和21b。
當用干腐蝕法制造移動部件11時，間隙保持部件21a和21b被用作阻止腐蝕層，所述的干腐蝕法將在下文介紹。覆蓋在基片1表面上的間隙保持部件21a和21b，用來保護TiW層、Ta膜和SiN膜不受曾用來形成墨水通道3的腐蝕氣體的腐蝕，所說的Ta膜在基片1上作為阻止氣蝕膜，所述的SiN膜被用作電阻的保護層。因此在用干腐蝕法侵蝕SiN膜以制造移動部件11時，TiW膜的表面不是裸露的間隙保持部件21a保護TiW膜和基片1上的工作元件，在用干腐蝕法侵蝕SiN膜時，使它們不受損害。
圖10E顯示，用等離子CVD方法在間隙保持部件21a和21b的整個表面上和TiW膜整個裸露的表面上形成一層厚度約5μm的SiN膜22，所述的SiN膜22覆蓋了間隙保持部件21a和21b，所述的SiN膜22被用作制造移動部件11的材料膜。用噴涂方法在SiN膜22的表面上形成一層厚度約為6100的Al膜，用公知的光刻法對Al膜進行加工，在SiN膜22表面上相應于移動部件11的部位保留一層Al膜(圖中未顯示)作為第二保護層。在用干腐蝕法對SiN膜22進行腐蝕以制造移動部件11時，所述的被留下作第二保護層的Al膜起保護層(阻止腐蝕層)或掩膜的作用。利用第二保護層作掩膜，用侵蝕設備對SiN膜22進行加工，移動部件11由加工后所留下的SiN膜22部分組成，所述的侵蝕設備使用非電耦合等離子。所述的侵蝕設備使用CF4和O2混合氣體，對SiN膜22進行加工時，將不必要部分的SiN膜22除掉，因此一個被直接固定在基片1上移動部件11的支撐固定部分被形成。移動部件11的支撐固定部分的材料和與基片1緊密接觸部分的材料包括TiW和Ta，所述的TiW和Ta是用以制造基片1上的阻止氣蝕膜和墊片保護層的材料。
如上述，在侵蝕步驟或侵蝕區(qū)域，在除掉SiN膜22的不必要部分后的裸露部分上，由于已經形成了間隙保護部件21a和21b，TiW膜表面沒有暴露，基片1被間隙保持部件21a和21b可靠地保護著。
圖10F顯示，使用乙酸、磷酸和硝酸的混合物，用洗脫方法將間隙保持部件21a和21b和第二保護層除掉，因此在基片1上形成了移動部件11，所述的間隙保持部件21a和21b由在移動部件11上形成的Al膜組成。使用過氧化氫，將基片1上的氣泡生成區(qū)域10與TiW膜的墊片相接觸的部分除掉。
圖10G是圖10F的俯視圖。
雖然在圖10A～圖10G所顯示的制造方法中，分別除去相應于移動部件11的支撐固定位置處的兩層Al膜，但也可以在兩層膜形成后同時將兩層Al膜除掉，在此情況下，可以同時對Al膜進行加工，因此消除了對由于加工所造成的兩層Al膜可能互相彼此偏離的擔憂。
雖然第二實施例將包括低凸起和側擋塊的噴墨頭作為最佳結構，實踐顯示，低凸起完全能夠遏制氣泡向后的生長，即使不使用側擋塊，也能實現有效的噴墨。
(第三實施例)圖3A至圖3K用以說明本發(fā)明第三實施例。由于圖3A～圖3K與圖1A～圖1K相似，第三實施例中與第一實施例相同的零件將不再被描述。
與第二實施例不同的是，第三實施例有一個錐形部位11d和錐形部位12c，所述的錐形部位11d位于移動部件11的側端上，所述的錐形部位12c位于側擋塊12b上和移動部件11相接觸的部位。因此可以使錐形部位12c和錐形部位11d相接觸。
與第二實施例一樣，第三實施例中用側擋塊12b限制移動部件11的移動，用錐形部位12c和11d作導向來糾正側擋塊12b和移動部件11在橫向的位置偏移，使這兩個部件在最合適的位置彼此接觸，使錐形部位12c和11d彼此更緊密地接觸，因此增強了對墨水流動的限制和噴墨后重新裝入墨水的性能。
(第四實施例)圖4A至圖4K用以說明本發(fā)明第四實施例。由于圖4A～圖4K與圖1A～圖1K相似，第四實施例中與第一實施例相同的零件將不再被描述。在第一～第三實施例中，側擋塊12b與頂板2即相反板是連為一體的，與第一～第三實施例不同的是，在第四實施例中，側擋塊12b的形狀象一個帽檐一樣從側壁7向外凸起，側擋塊12b的長度不能向上延伸到墨水流動通道3的上游，比墨水流動通道3短，側擋塊12b從加熱元件10的中間開始向上游延伸，直到距加熱元件10的上游端點約20μm處。
因此這種結構的側擋塊12b具有如下特點在垂直方向和長度方向占用的空間最小，或者說保持一個寬的空間作為墨水流動通道，因此第四實施例能夠顯著地減少墨水從公頭液腔流出的流動阻力，增強了噴墨后重新裝入墨水的能力。更進一步地說，由于低凸起11c遏制氣泡向后的生長，氣泡不能延伸到沒有布置側擋塊12b的區(qū)域，顯示了屏蔽效果。
雖然在第四實施例中，側擋塊12b具有從側壁7向外凸起的形狀，但將側壁7做成圖11所示的狹窄形式也可獲得同樣的效果。
(第五實施例)圖15A至圖15C顯示了本發(fā)明第五實施例中所選用的噴墨頭上的主要零件。首先將描述這種噴墨頭的結構。
噴墨頭由基片401、頂板402和墨水流動通道403組成，基片401和頂板402彼此分層固定，在基片401和頂板402之間形成墨水流動通道403。墨水流動通道403包括噴墨口404一側的噴嘴區(qū)域405和供給通道部分406。噴嘴區(qū)域405是被天花板408和側壁407所包圍的細長形的墨水流動通道，在單獨一個噴墨頭中有多個噴嘴區(qū)域405。供給通道部分406具有很大的體積，被布置在上游并同時與多個噴嘴區(qū)域405相連，這就是說多個噴嘴區(qū)域405都是從單獨一個供給通道部分406中分支出來的。供給通道部分406的天花板409的高度遠遠大于噴嘴區(qū)域405的天花板408的高度。與多個噴嘴區(qū)域405相對應，熱生成元件(氣泡產生裝置)410和移動部件411被安裝在基片401上，所述的熱生成元件例如是指電熱轉換元件。
移動部件411象一個懸臂梁似的以一端支撐固定在基片401上，所述的移動部件的固定端在墨水流動的上游(圖15A～15C的右邊)，移動部件411以411c為支點，可在圖15A～15C所示的支點411c的下游(圖15A～15C的左邊)垂直移動，移動部件上的自由端411b被設置在熱生成元件410的中心靠下游的位置。在圖15A所示的初始條件下，移動部件411與基片401平行并與基片1保持微小的間隙。
具有上述結構的第五實施例的噴墨頭從墨水槽(圖中未顯示)通過供給通道部分406向每個噴嘴區(qū)域405提供墨水，所提供的墨水向下流入鄰近的噴墨口404。一個驅動電路(圖中未顯示)有選則的向噴嘴區(qū)域405中的熱生成元件410傳送驅動信號，并通過噴嘴區(qū)域405將墨水噴出以形成相應的圖象。接收驅動信號的熱生成元件410產生熱量用以對鄰近熱生成元件410(氣泡生成區(qū)域)的墨水進行加熱，因此產生圖15B所顯示的氣泡。所生成的氣泡412形成一個壓力波，所述的壓力波向噴墨口404方向運動(圖15B的左邊)，因此將墨水推擠出噴墨口404。從噴墨口404噴出的墨水粘附在記錄媒介上例如記錄紙(圖中未顯示)用以記錄圖象。另一方面，氣泡向供給通道部分406方向(圖15B的右邊)生長的部分向上推動移動部件411。因此移動部件411的自由端411b與天花板408接觸，防止被推動的移動部件的進一步變形。氣泡向供給通道部分406方向(圖15B的右邊)向下的生長被移動部件411所限制。因此移動部件411的工作相當于一個閥門。
所述的閥門功能將被在下文詳細介紹。
當在幾乎不受周圍流體阻力的情況下產生氣泡時，氣泡具有圖16A所顯示的形狀，但是如果一個噴墨口被形面。例如在圖16A的左側，則可以認為氣泡的左半側(下游)幫助噴墨，氣泡的右半側(上游)對墨水彎月液面的振蕩和在噴墨后向墨水流動通道內重新裝入墨水產生影響。因此對氣泡上游半側生長的限制將有助于遏制氣泡向上游方向傳送的壓力波和墨水向上游的慣性力，因此加強了在噴墨后噴嘴的重新裝入墨水的頻率和對彎月液面的振蕩的遏制。當移動部件411被布置在墨水流動通道內，受壓力波產生的壓力分布導致的墨水運動的影響，移動部件411發(fā)生位移，氣泡的產生形成了所述的壓力波，氣泡的生長依賴于墨水的運動。為了向上述的那樣限制氣泡上游半側的生長，設置一個移動部件411就足夠減輕墨水從氣泡生成區(qū)域向上游方向的運動。由于墨水隨著移動部件411的移動而向上游運動，向上游運動的墨水的體積近似等于移動部件在其移動范圍所形成的體積，因此通過減少移動部件411所能夠移動的范圍，則有可能限制氣泡向上游的方向的生長和有效地進行噴墨。準確地說，利用移動部件411的移動就足以遏制氣泡向上游的生長或墨水向上游的運動，所述的遏制是指氣泡上游半側向上游的生長數量或墨水向上游的運動數量不能達到氣泡最大體積的一半，所述的氣泡的最大體積是指在幾乎不受周圍流體阻力的情況下，氣泡生長所能達到的最大體積。但考慮到下述事實，即移動部件411和熱生成元件410(基片401)之間存在一定的間隙，所產生的氣泡能夠進入所述的間隙內，將移動部件411的自由端411b布置在距熱生成元件410中心靠近下游的一點距離的位置上，因此移動部件411向上游移動的體積(墨水向上游運動的數量在下文被稱作移動部件411移動區(qū)域的體積Vv)不大于所述的氣泡的最大體積Vb的一半。因此氣泡向下游方向的生長與向上游方向的生長不相同，但是氣泡向上游的方向的生長相當小，所以限制了墨水向上游方向的運動。對墨水向上游方向的運動的限制減少了噴墨后彎月液面的退卻，在噴墨后向墨水流動通道內重新裝入墨水階段，縮短了彎月液面從小孔表面的凸出長度。移動部件411移動區(qū)域的體積Vv可以近似表示為“移動部件的長度“×”移動部件的寬度w“×”移動部件最大移動高度的”/2，所述的移動部件長度是指從移動部件自由端到支點的距離，需要指出的是所述的移動部件411的支點411a不同于移動部件的結構支點(固定端)411c。準確地說，當移動部件411具有預定長度時，實際支點411a通常位于結構支點411c的下游。上述的移動部件從自由端到支點的長度由實際支點411a所決定。
具有上述結構的第五實施例的噴墨頭能夠遏制反復運動的彎月液面的振蕩，因此噴墨頭能夠在從低頻到高頻所有驅動頻率范圍內穩(wěn)定地噴墨。
下面介紹一個真實的例子，在一個氣泡噴墨類型噴墨頭中，加熱元件410的加熱表面的面積是Sh，所能生成的氣泡的最大高度為45μm，所以氣泡的最大體積是Sh×45[μm3]。當移動部件411的面積用Sv來表示，移動部件411的最大移動高度(當移動部件411如圖15A所示的那樣被天花板408所限制而不能繼續(xù)變形時，移動部件所能移動的距離)用Hv來表示，移動部件411移動區(qū)域的體積Vv可以近似表示為Sv×Hv÷2[μm3]。
例如當加熱元件410的加熱表面的面積Sh是40×115[μm]，移動部件411的面積Sv是40×175[μm]，噴嘴區(qū)域405中的天花板408的高度為35μm，移動部件411的最大移動高度為25μm，則氣泡的最大體積Vb是40×115×45＝207000[μm3]，氣泡最大體積Vb的一半是103500[μm3]。在另一方面，移動部件411移動區(qū)域的最大體積Vv是40×175×25÷2＝87500[μm3]。當移動部件411和噴嘴區(qū)域405中的天花板408的設置使得移動部件411移動區(qū)域的最大體積Vv如上述的那樣比氣泡最大體積Vb的一半還小時，即使當第五實施例中的噴墨頭與普通噴墨頭具有相同的加熱元件時，第五實施例中的噴墨頭在噴墨后向墨水流動通道內重新裝入墨水的頻率比普通的噴墨頭在噴墨后向墨水流動通道內重新裝入墨水的頻率高的情況下，仍能有效地噴墨，所述的相同的加熱元件是指加熱元件具有相同的尺寸和驅動功率。圖16B是移動部件的透視圖。
(第六實施例)圖17A～圖17C是用以說明本發(fā)明第六實施例的側視圖，顯示了第六實施例中的主要零件。與第五實施例相同的元件將用相同的附圖標記來表示，并不再被具體描述。
在第六實施例中，從噴嘴區(qū)域405上的天花板408向下凸出的擋塊412與天花板408是連為一體的。如第五實施例所述在第六實施例中，擋塊412的端部到基片401的距離被設定為25μm，通過用移動部件411遏制墨水向上游的慣性力，則加快了噴墨后向墨水流動通道內重新裝入墨水的頻率并獲得限制彎月液面振蕩的效果。通過將來自加熱元件410的使氣泡生長的能量向下游引導，可以獲得一個很強的噴墨力，有助于更有效地推動墨水流向噴墨口404一側，在第六實施例中，噴嘴區(qū)域405下游的橫截面大于擋塊412所在位置的橫截面，以降低下游墨水流動通道的阻力，增強噴墨效率。有兩種降低下游墨水流動通道阻力的方法，一種是擴大噴嘴區(qū)域的橫截面積，另一種方法是縮短從加熱器到噴墨孔的距離，第六實施例中采用第一種方法，由于后一種方法降低了噴墨后向墨水流動通道內重新裝入墨水的頻率。因此第六實施例中，噴墨速度和噴墨數量都被加強，因而能以高效率進行噴墨。
下文將更詳細地介紹圖17A～圖17C所顯示的第六實施例，加熱元件410的面積Sh為40×115[μm]，移動部件411的面積Sv為40×175[μm]，擋塊412的端部到基片401的距離是25[μm]，移動部件411的最大移動高度Hv為15[μm]，氣泡的最大體積的一半是40×115×45÷2＝103500[μm3]，移動部件411移動范圍的體積Vv是40×175×15÷2＝52500[μm3]。與第五實施例相比，由于移動部件411移動范圍的體積Vv更小于氣泡的最大體積Vb的一半，所以第六實施例中，噴墨頭噴墨后向墨水流動通道內重新裝入墨水的頻率高于第五實施例中的噴墨頭的重新裝入墨水的頻率，當然也高于普通噴墨頭的重新裝入墨水的頻率，所述的第五實施例中的噴墨頭與第六實施例中的噴墨頭使用具有相同面積和驅動功率的加熱元件410。
更進一步地說，在第六實施例中，象第五實施例一樣限制墨水向上游的流動，減少彎月液面退縮數量，并在噴墨后向墨水流動通道內重新裝入墨水階段，縮短了彎月液面從小孔表面的凸出長度。第六實施例中的噴墨頭能夠遏制反復運動的彎月液面的振蕩，因此噴墨頭能夠在從低頻到高頻所有驅動頻率范圍內穩(wěn)定地噴墨。
除了移動部件411的厚度之外，在擋塊412位置處，墨水流動通道的高度優(yōu)選為10[μm]或更大，更優(yōu)選為15[μm]或更大，擋塊412的距離越小，則向噴嘴區(qū)域405裝入墨水時，墨水流動通道的阻力就越大。當墨水流動通道的阻力增加對墨水流動所造成的影響大于遏制墨水向上游的慣性力的效果，則噴墨后向墨水流動通道內重新裝入墨水的頻率被降低。
(第七實施例)圖18A～圖18C是用以說明本發(fā)明第七實施例的側視圖，顯示了第七實施例中的主要零件。與第五實施例相同的元件將用相同的附圖標記來表示，并不再被具體描述。
在第七實施例中，將噴嘴區(qū)域405中的天花板413部分地去掉，以便利于噴墨后向噴嘴區(qū)域405中補充墨水，同時利用移動部件411和噴嘴區(qū)域405的側壁414遏制所述的補充墨水對臨近的噴嘴區(qū)域405的干擾。準確地說，噴嘴區(qū)域405靠近供給通道部分406(上游)的一端的天花板的高度高于第五實施例中同樣位置上的天花板的高度，即將所述部分的天花板的高度加高，使它的高度等于供給通道部分406中的天花板409的高度。
第七實施例中，即使當加熱元件410、移動部件411、移動部件411的最大移動高度和氣泡生成行為基本上與第五實施例相同，在噴墨后向墨水流動通道內重新裝入墨水階段，也能夠更快地向噴嘴區(qū)域405注入墨水。所以第七實施例中噴墨頭的驅動頻率高于第五實施例中的噴墨頭的驅動頻率。
一個更短的側壁414能夠加快噴墨后向墨水流動通道內重新裝入墨水的頻率，但是也同樣增加所述的干擾。發(fā)明人通過實驗得出結論，當側壁414延伸超過加熱元件410的上游的端部10μm或更長時，就可以遏制干擾。
(第八實施例)圖19A～圖19C是用以說明本發(fā)明第八實施例的側視圖，顯示了第八實施例中的主要零件。與第五實施例相同的元件將用相同的附圖標記來表示，并不再被具體描述。
在第八實施例中，象第七實施例一樣，將噴嘴區(qū)域405中的天花板416部分地去掉，以便利于噴墨后向噴嘴區(qū)域405中補充墨水，同時利用移動部件411和噴嘴區(qū)域405的側壁415遏制所述的補充墨水對臨近噴嘴區(qū)域405的干擾。準確地說，噴嘴區(qū)域405靠近供給通道部分406(上游)的一端的天花板的高度高于第五實施例中同樣位置上的天花板的高度，即將所述部分的天花板的高度加高，使它的高度等于供給通道部分406中的天花板409的高度。更進一步地說，與第六實施例一樣，擋塊417與天花板416連為一體。在擋塊417下游的噴嘴區(qū)域405的橫截面被擴大，因此降低了下游墨水流動通道的阻力，并提高了噴墨效率。
(第九實施例)圖20A～圖20C是用以說明本發(fā)明第九實施例的側視圖，顯示了第九實施例中的主要零件。與第五實施例相同的元件將用相同的附圖標記來表示，并不再被具體描述。
在第九實施例中，在噴嘴區(qū)域405的天花板418靠近供給通道部分406(上游)的一端設置一個傾斜部件418a，當移動部件411升起時，傾斜部件418a阻止墨水流動。因此墨水向上游方向的流動被進一步地減少，也加強了對彎月液面的振蕩的遏制。
(邊緣滑槽類型)將結合圖1A～1K，圖2A～2K，圖3A～3K和圖4A～4K，對邊緣滑槽類型噴墨頭的噴墨原理進行介紹。所述的邊緣滑槽類型噴墨頭是指噴墨口和加熱元件被設置在兩個彼此平行的平面上，噴墨口和加熱元件彼此相對。圖12A～12C顯示了所述的邊緣滑槽類型的噴墨頭。
在圖12A～12C中，安裝在基片1上的加熱元件10正對著頂板2上的噴墨口4，噴墨口4與經過加熱元件10上方的墨水流動通道3相連，氣泡生成區(qū)域位于加熱元件10與墨水相接觸的表面上。兩個移動部件11被安裝在基片1上，它們對稱于一個通過加熱元件10中心的平面，兩個移動部件11的自由端在加熱元件10的上方彼此相對。更進一步地說，移動部件11具有相等的凸起面積，所述的凸起是從移動部件11向加熱元件10的方向凸出的，移動部件11的自由端保持一個期望的距離彼此分開，移動部件被通過加熱元件中心的平面所分開，移動部件被如此布置，即它們的自由端位于加熱元件中心的附近。
擋塊64被設置在頂板2上，擋塊64將移動部件11的移動限制在一定的范圍內。墨水從公用墨水腔13流向噴墨口4，阻力比墨水流動通道3的阻力還小的墨水流動通道區(qū)域位于擋塊64的上游，所述的墨水流動通道區(qū)域的橫截面大于墨水流動通道3的橫截面，所以墨水流動通道區(qū)域對墨水流動的阻力小。
圖13A～圖13D每個視圖均顯示一種單移動部件結構，所述的單移動部件結構是指對于一個加熱元件，僅有一個移動部件與之配合。在圖13C和圖13D顯示的結構中，除了端部擋塊12a之外，還配置有側擋塊12b。在邊緣滑槽類型噴墨口中，部件12d被設置在側擋塊12b的一個表面上，部件12b與移動部件接觸用以加強對墨水向上游的慣性力的遏制，所述的部件12d與基片1相傾斜，所述的傾斜方向是指與基片1的下游方向相分離。當移動部件向上升起時，傾斜部件12d確保移動部件11和擋塊之間更好地接觸。因此，在氣泡生成階段，墨水向上游的運動被減輕，加強了對彎月液面振蕩的遏制。
下面將結合附圖13A～13D對具有上述結構的噴墨頭的工作特點和效果進行介紹。
圖13B和圖13D均顯示了一種狀態(tài)，即流入氣泡生成區(qū)域的墨水已經被加熱元件10所加熱，通過薄膜沸騰產生的氣泡40已經長到最大體積。受氣泡40所產生的壓力波的影響，墨水流動通道3內的墨水向噴墨口4運動，隨著氣泡40的生長，移動部件11產生移動，墨滴66從噴墨口4中噴出。由于墨水向上流動，低阻力的墨水流動區(qū)域形成了一個大水流量，但是當移動部件11向上移動并接近擋塊12或與擋塊12相接觸時，移動部件11向上的移動被限制，因而移動部件11顯著地限制墨水向上游的運動。同時移動部件11也限制氣泡向上游方向的生長。在圖13B所示的條件下，一個很強的力推動墨水向上游運動，然而，氣泡40被移動部件11所限制生長的那部分通過移動部件11和側壁之間的間隙，在移動部件11上表面上膨脹，所述的側壁是指墨水流動通道3的側壁。所以形成了膨脹的氣泡41。在圖13D所示的條件下，在另一方面，由于側擋塊12b阻塞了移動部件11和墨水流動通道的側壁7之間的間隙，不能形成上述的膨脹的氣泡。
薄膜沸騰之后，氣泡40立刻開始收縮，此時推動墨水向上游方向運動的力仍然很大，此時移動部件11仍然保持與擋塊12a接觸，因此氣泡40的收縮可以顯著地推動墨水從噴墨口4向上游運動。因此，在此時彎月液面被從噴墨口4顯著地吸入墨水流動通道3，因此，以一個很強的力將與噴出的墨滴66相連的液柱切斷。因而噴墨頭減少了留在噴墨口4外部的墨滴或衛(wèi)星滴。
當氣泡基本上破裂后，一個移動部件排斥力(恢復力)克服了使墨水向上游運動至低阻力的墨水流動區(qū)域的力，因此移動部件開始向下移動，在具有低阻力的墨水流動區(qū)域，墨水開始向下游流動。同時由于所述的墨水流動區(qū)域對墨水流動的低阻力，墨水快速地形成一個很大的流量，并通過擋塊12a進入墨水流動通道3。
在邊緣滑槽類型噴墨頭中，使用具有低阻力的墨水流動區(qū)域提供被噴出的墨水。因此加強了噴墨后補充墨水的速度。此外與具有低阻力的墨水流動區(qū)域相鄰的公用墨水腔進一步減少了墨水流動通道的阻力，加強了噴墨后補充墨水的速度。
更進一步地說，受側擋塊12b和移動部件11之間的間隙和沿移動部件11的表面快速的供給墨水的共同影響，氣泡的破裂被加速完成。在氣泡40破裂階段，所述的側擋塊12b和移動部件11之間的間隙幫助墨水快速流入氣泡生成區(qū)域，當移動部件11與端部擋塊12a分開時，形成了所述的沿移動部件11的表面快速的供給墨水。
(移動部件)被用來形成上述的5μm厚的移動部件的四氧化三硅并不是唯一的可制造移動部件的材料，任何別的材料都可以被用來制造移動部件，只要它對被噴出的墨水有阻力，并具有足夠的彈性以允許移動部件很好地工作就行。
優(yōu)先被選作制造移動部件的材料是金屬，例如高耐用的銀、鎳、金、鐵、鈦、鋁、鉑、鉭、不銹鋼、磷青銅和其合金；或者是腈基樹脂，例如丙烯腈、丁二烯和苯乙烯，或者是酰胺基樹脂，例如聚酰胺，或者是羧基樹脂，例如聚碳酸酯，或者是醛基樹脂，例如聚縮醛，或者是砜基樹脂，例如聚砜，或者別的樹脂，例如液體水晶聚合物和混合物。對墨水具有高阻力的金屬，例如金、鎢、鉭、鎳、不銹鋼、鈦和其合金，將這些金屬當作阻礙墨水流動的材料噴涂在下述材料上，即酰胺基樹脂，例如聚酰胺，醛基樹脂，例如聚縮醛，酮基樹脂，例如聚醚酮，酰亞胺基樹脂，例如聚酰亞胺，羥基樹脂，例如酚樹脂，乙基樹脂，例如聚乙烯，烷基樹脂，例如聚丙烯，環(huán)氧基樹脂，例如環(huán)氧樹脂，氨基樹脂，例如三聚氰胺，羥甲基樹脂，例如二甲苯，和其混合物，陶瓷材料，例如二氧化硅，四氮化三硅和其混合物。具有微米數量級厚的膜可以被用于制造本發(fā)明中噴墨頭上的移動部件。
下文將描述移動部件和加熱元件之間的位置關系。加熱元件和移動部件被合理地布置使通過合理地控制墨水的流動而有效的利用墨水成為可能。所述的墨水流動是被加熱元件所產生的氣泡所導致的。
眾所周知，如圖21所示噴墨頭噴出的墨水數量與加熱元件的面積成正比，但是在使用普通噴墨方法或被成為噴氣泡記錄方法的噴墨頭中，出現無效氣泡生成區(qū)域S，即不能用于噴墨的氣泡生成區(qū)域，伴隨著體積突變(氣泡的生成)，普通噴墨方法導致狀態(tài)改變，利用狀態(tài)突變所產生的力從噴墨口進行噴墨，因此墨水粘附在記錄媒介上形成圖象。從加熱元件燒焦條件可知，無效氣泡生成區(qū)域出現在加熱元件的周圍。從這個結果可知，距加熱元件邊緣約4μm之外的區(qū)域不能產生氣泡。
因此可以說，在有效氣泡生成區(qū)域的正上方的區(qū)域內，可以對移動部件施加一個有效力，所述的有效氣泡生成區(qū)域是指距加熱元件邊緣4μm或更小的距離以內的區(qū)域。注意到以下事實，本發(fā)明所述的噴墨頭在某個階段，在氣泡生成區(qū)域中心的附近區(qū)域(沿墨水流動方向，距氣泡生成區(qū)域的中心±10μm)內，氣泡的工作與墨水在墨水流動通道內向上游或下游的流動無關，在另一個階段，氣泡與墨水流動共同工作。所以如何布置移動部件相當重要，所以移動部件僅被布置在氣泡生成區(qū)域中心的上游的區(qū)域。雖然有效氣泡生成區(qū)域被定義在距加熱元件邊緣4μm或更小的距離以內的區(qū)域，根據加熱元件的種類和制造方法，對此定義可以進行修改。
為了更好地形成上述的基本上封閉的空間，最好在移動部件和加熱元件之間保持一個10μm或更短的距離。
(基片)下面將詳細介紹基片1的結構，加熱元件10被安裝在基片1上對墨水進行加熱。
圖22A和22B是側視圖顯示了本發(fā)明噴墨設備上的主要零件，圖22A顯示了一種有保護膜的噴墨設備，圖22B顯示了一種沒有保護膜的噴墨設備，所述的保護膜將在下文被介紹。
在基片1的上方設置帶有溝槽的頂板2，所述的溝槽被用來構成墨水流動通道3。
通過如下步驟制成基片1，在基座107上形成一層氧化硅膜或四氮化三硅膜106用來絕緣和積聚熱量，所述的基座107可以用硅制成；對電阻層(0.01～0.2μm厚)105和線路電極104(0.2～1.0μm厚)進行加工，電阻層由二硼化鉿(HfB2)、一氮化鉭(TaN)、或鋁化鉭(TaAl)等材料組成，在膜106上構成圖22A所示的加熱元件。通過從線路電極104向電阻層105施加一個電壓而產生熱量，因此提供電流通過電阻層105。在線路電極104和氣蝕阻力層102(0.1～0.6μm厚)之間的電阻層105上形成一層由氧化硅或四氮化三硅組成的約0.1～2.0μm厚的保護膜103，所述的氣蝕阻力層102由鉭組成，被形成在保護膜103上，用以將電阻層105與各種液體例如墨水隔絕。
由于氣泡生成和破裂時所產生的壓力和沖擊波相當大，因而顯著地降低了氧化膜的使用壽命，一種金屬材料例如鉭(Ta)被用作構成氣蝕阻力層102的材料。
綜合考慮墨水、墨水流動通道結構和電阻層的材料，可以采用一種圖10B所示的不需要在電阻層105上設置保護膜103的結構。當不設置保護膜103時，需要使用一種銥鉭鋁合金或類似材料制造電阻層105。
上述的加熱元件10可以僅僅由在線路電極104之間的電阻層105(熱生成部分)形成，或者也包括一層用以保護電阻層105的保護膜103。
雖然在每個實施例中都使用由電阻層105所細成的加熱元件10，但這種加熱元件并不是唯一的，任何一種能在墨水中產生能用于噴墨的氣泡的元件都可被用作加熱元件，所述的加熱元件10根據電信號產生熱量。因此可以使用光熱轉換元件或別的類型熱生成元件作基片1上的熱生成元件，所述的光熱轉換元件是指將所接收到的光能例如激光轉化為熱能；所述的別的熱生成元件是指將所接收到的高頻波轉化為熱能的熱生成元件。
上述的基片1除了加熱元件10之外，還包括用于選擇性地驅動加熱元件10(電熱轉換元件)的功能元件，例如晶體管、二極管、寄存器和移位寄存器，所述的移位寄存器在半導體制造過程中用來求積分。所述的加熱元件10由電阻層105和線路電極104構成，所述的電阻層105構成加熱部分，所述線路電極104向電阻層105提供電信號。
為了驅動安裝在基片1上的加熱元件10加熱部分以便進行噴墨，通過線路電極104向上述的電阻層105施加一個如圖23所示的矩形脈沖，因此在線路電極104之間的電阻層105突然產生熱量。在上述的每一個實施例中的噴墨頭上，通過施加一個電壓為24V，脈沖寬度7μsec，電流強度150mA，頻率為6KHz的電信號來驅動加熱元件，因而根據前述的噴墨原理，墨水被從噴墨口4噴出。然而具有上述數據的電信號并不是唯一的，任何數值的能在墨水中產生足夠的氣泡的電信號都可被用作驅動信號。
(記錄器)圖24顯示了一種噴墨記錄器，在該設備上使用墨水作噴出液體，滑座HC支撐著盒式噴墨頭在記錄媒介150的橫向往返運動，所述的盒式噴墨頭由裝有墨水的油罐90和作為噴墨設備的記錄頭200組成，所述的記錄頭200和油罐都是可拆卸的，所述的記錄媒介例如記錄紙由記錄媒介輸送裝置送進。
當驅動信號從驅動信號提供裝置(圖中未顯示)被傳送給滑座HC上的噴墨裝置時，與這個信號相應的墨水(記錄液體)從記錄頭上被噴向記錄媒介本發(fā)明實施例中所采用的記錄器上有一個電動機111、齒輪112和113、滑座軸115等，電動機111被用作驅動滑座和記錄媒介輸送裝置的動力源，齒輪112和113將動力從動力源傳送給滑座。利用本發(fā)明的噴墨方法，通過向不同種類的記錄媒介上噴墨，這種記錄器能夠很好地記錄圖象。
圖25是一個方框圖，在整體上對噴墨記錄系統(tǒng)進行說明，所述的噴墨記錄系統(tǒng)利用本發(fā)明的噴墨設備記錄圖象。
記錄系統(tǒng)從主機300接收被用作控制信號的打印數據。打印數據被臨時存儲在打印機上的輸入接口301內，同時將打印數據轉換為記錄系統(tǒng)的可操作數據，并輸入CPU(中央處理器)302。在存儲在ROM(只讀存儲器)303內的控制程序的基礎上，CPU使用外圍設備例如RAM(隨機存儲器)304對輸入的數據進行加工，將其轉換為將要被打印的數據(圖象數據)。
為了將圖象數據記錄在記錄紙上的合適位置上，CPU302產生一個與圖象數據同步的用于驅動電動機306的驅動信號，所述的電動機用以驅動支撐著記錄紙和記錄頭的滑座HC。分別通過頭驅動器307和電動機驅動器305，將圖象數據和驅動信號傳送給記錄頭200和驅動電機306，記錄頭200和驅動電機306分別同步被驅動以形成圖象。
適合于這種噴墨記錄系統(tǒng)的記錄媒介150有很多種紙，OHP紙；可被用作壓縮盤或裝飾紙的塑性材料；布；金屬材料例如鋁和銅；皮革材料例如牛皮，豬皮和人造皮；木制材料例如木制板和膠合板；竹材料；陶瓷材料例如瓷磚；三維結構例如海綿。
記錄系統(tǒng)可以包括打印機、印刷機和記錄器，所述的打印機可在不同種類紙和OHP紙上記錄圖象；所述的印刷機可在布上印刷圖象；所述的記錄器可以在不同的材料上記錄圖象，所述的不同材料包括塑性材料例如壓縮盤、金屬板、皮革材料、木制材料、陶瓷材料和三維材料例如海綿。
任何與記錄媒介或記錄條件相適應的液體都可被該噴墨設備所使用。
權利要求
1.一種利用生成氣泡所產生的能量通過噴墨口進行噴墨的噴墨頭，所述的噴墨頭包括，產生熱能用以在墨水中生成氣泡的加熱元件；用于噴出墨水的噴墨口；與噴墨口相連并具有一個用以在墨水中產生氣泡的氣泡生成區(qū)域的墨水流動通道；被布置在氣泡生成區(qū)域，并隨氣泡的生長而移動的移動板；將移動板的位移限制在一個期望的范圍內的限制部件，其特征在于所述的墨水流動通道包括，裝有加熱元件大體平面的基片，與所述基片相對而置的相反板，在基片和相反板之間的兩個側壁，其中所述的移動板自由端的寬度大于加熱元件的寬度，其中所述的移動板自由端相對于加熱元件所形成的氣泡生成區(qū)域的中部，所述的移動板與基片相對而布置，移動板的側端可相對于墨水流動通道的側壁移動，所述的限制部件包括，與移動板的自由端相接觸的端部限制部分，位于氣泡生成區(qū)域的側邊和相對于所述移動板位于所述基片對側的側邊限制部分，所述的側邊限制部分可以至少部分地與所述移動板的側端兩側接觸，因此保持墨水流動通道中部的暢通，氣泡生成區(qū)域所生成的氣泡被移動板和所述的側邊限制部分之間的接觸所限制。
2.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于所述的移動板被布置在靠近所述的氣泡生成區(qū)域，并具有一個凸起從移動板向基片方向凸出。
3.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于所述的端部限制部分與所述的移動板的自由端在一個與基片相垂直的平面內。
4.根據權利要求3所述的噴墨頭，其特征在于所述的端部限制部分、所述的移動板的自由端和加熱元件的中心都在一個與基片相垂直的平面內。
5.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于所述墨水流動通道具有從所述端部限制部分向下放大的截面積。
6.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于在端部限制部分的上游，所述的相反板具有相對于基片升高的表面。
7.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于所述的端部限制部分與所述的側邊限制部分是連續(xù)的。
8.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于所述的移動板的側端具有錐形形狀部分，所述的錐形部分向基片方向伸展，所述的側邊限制部分有一個錐形形狀部分，它向墨水流動通道的中央方向變窄。
9.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于所述的側邊限制部分具有在與基片相分離的方向上向墨水流動通道下游傾斜。
10.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于所述的側邊限制部分被布置在所述的相反板上。
11.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于所述的側邊限制部分被布置在所述的側壁上。
12.根據權利要求11所述的噴墨頭，其特征在于所述的側邊限制部分從墨水流動通道的中部向墨水流動通道內凸起。
13.根據權利要求11所述的噴墨頭，其特征在于墨水流動通道在所述的相反板的一側的寬度大于墨水流動通道在側邊限制部分的寬度。
14.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于所述的加熱元件與噴墨口直線連通。
15.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于所述的噴墨口被布置在加熱元件的上方。
16.根據權利要求15所述的噴墨頭，其特征在于對于一個加熱元件可配置多個移動板，所述的多個移動板相對于加熱元件所的氣泡生成中心對稱分布。
17.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于所述的加熱元件利用薄膜沸騰現象進行噴墨。
18.根據權利要求1所述的噴墨頭，其特征在于所述的移動板的移動區(qū)域的體積Vv與所述的氣泡的最大體積Vb的關系為Vv＜Vb/2
19.一種利用生成氣泡所產生的能量通過噴墨口進行噴墨的噴墨頭，所述的噴墨頭包括一個包括一個加熱元件的第一墨水流動通道，所述的加熱元件提供熱能用以在墨水中產生氣泡；用于噴出墨水的噴墨口；與噴墨口相連并具有一個用以在墨水中產生氣泡的氣泡生成區(qū)域的墨水流動通道；被布置在氣泡生成區(qū)域，并隨氣泡的生長而移動的移動板；將移動板的位移限制在一個期望的范圍內的限制部件，其特征在于所述的移動板在靠近氣泡生成區(qū)域的位置有一個凸起，所述的凸起是從移動板向基片方向凸出，所述的限制部件被布置在相對于具有氣泡生成區(qū)域的墨水流動通道上的氣泡生成區(qū)域的位置，當所述的移動板與限制部件基本上接觸時，形成了一個除噴墨口之外基本上封閉的空間。
20.根據權利要求19所述的噴墨頭，其特征在于所述的加熱元件與噴墨口直線連通。
21.根據權利要求19所述的噴墨頭，其特征在于所述的噴墨口被布置在加熱元件的上方。
22.根據權利要求21所述的噴墨頭，其特征在于對于一個加熱元件可配置多個移動板，所述的多個移動板相對于加熱元件所形成的氣泡生成中心對稱分布。
23.根據權利要求19所述的噴墨頭，其特征在于所述的加熱元件利用薄膜沸騰現象進行噴墨。
24.一種利用在墨水流動通道內的液體中所產生的氣泡進行噴墨的噴墨頭，所述的噴墨是通過與所述的墨水流動通道相連的噴墨口進行的，其特征在于移動部件以一端支撐，象一個懸臂梁，并在靠近噴墨口的一側有一個自由端，所述的移動部件的移動區(qū)域的體積Vv與所述的氣泡的最大體積Vb的關系為Vv＜Vb/2
25.一種利用生成氣泡所產生的能量通過噴墨頭上的噴墨口進行噴墨的方法，所述的噴墨頭包括提供熱能用以在墨水中產生氣泡的加熱元件；用于噴出墨水的噴墨口；與噴墨口相連并具有一個用以在墨水中產生氣泡的氣泡生成區(qū)域的墨水流動通道；被布置在氣泡生成區(qū)域，并隨氣泡的生長而移動的移動板；將移動板的位移限制在一個期望的范圍內的限制部件，所述的墨水流動通道包括裝有加熱元件大體為平面的基片，與基片相對而置的相反板，在基片和相反板之間的兩個側壁，所述的移動板自由端的寬度大于加熱元件的寬度，所述的移動板自由端相對于加熱元件所形成的氣泡生成區(qū)域的中部，相對于基片布置所述的移動板，移動板的側端可相對于墨水流動通道的側壁移動，所述的限制部件包括與移動板的自由端相接觸的端部限制部分，位于氣泡生成區(qū)域的側邊和相對于移動板位于所述基片對側的側邊限制部分，所述的側邊限制部分可以至少部分地與所述移動板的側端兩側接觸，因此保持墨水流動通道中部的暢通，其特征在于所述的方法包括以下步驟在氣泡生長到最大尺寸之前使移動板與限制部件相接觸；使移動板與側限制部件相接觸，用以限制氣泡生成區(qū)域所產生的氣泡，從而所述的具有氣泡生成區(qū)域的墨水流動通道形成一個除了噴墨口以外基本上封閉的空間。
26.一種利用生成氣泡所產生的能量通過噴墨頭上的噴墨口進行噴墨的方法，所述的噴墨頭包括提供熱能用以在墨水中產生氣泡的加熱元件；用于噴出墨水的噴墨口；與噴墨口相連并具有一個用以產生氣泡的氣泡生成區(qū)域的墨水流動通通；被布置在氣泡生成區(qū)域，并隨氣泡的生長而移動的移動板；將移動板的位移限制在一個期望的范圍內的限制部件，所述的墨水流動通道包括裝有加熱元件大體為平面的基片，與基片相對而置的相反板，在基片和相反板之間的兩個側壁，所述的移動板自由端的寬度大于加熱元件的寬度，所述的移動板自由端相對于加熱元件所形成的氣泡生成區(qū)域的中部，相對于基片布置所述的移動板，移動板的側端可相對于墨水流動通道的側壁移動，所述的限制部件包括與移動板的自由端相接觸的端部限制部分，位于氣泡生成區(qū)域的側邊和相對于移動板位于所述基片對側的側邊限制部分，所述的側邊限制部分可以至少部分地與所述移動板的側端兩側接觸，因此保持墨水流動通道中部的暢通，其特征在于所述的方法包括以下步驟隨著氣泡的生長，移動板產生移動，墨水圍繞移動板流動，隨著移動板逐漸接近側邊限制部分，使移動板和側邊限制部分之間的距離小于移動板和側壁之間的距離，因此限制了氣泡向移動板方向的運動。
27.根據權利要求26所述的噴墨方法，其特征在于包括以下步驟與所述的側邊限制部分相接觸的移動板基本上屏蔽了氣泡生成區(qū)域上游的一部分之后，墨水繞過所述的移動板的側邊進入氣泡生成區(qū)域；沿移動板表面流動的墨水與從移動板側邊流動的墨水匯合在一起。
全文摘要
一種利用氣泡所產生的能量通過噴墨口進行噴墨的噴墨頭,所述的噴墨頭包括與移動部件接觸的側壁,所述的側壁與移動部件的接觸用以限制氣泡向上游方向的生長,因此可以穩(wěn)定地噴墨。
文檔編號B41J2/14GK1247803SQ99119778
公開日2000年3月22日 申請日期1999年7月28日 優(yōu)先權日1998年7月28日
發(fā)明者種谷陽一, 石永博之, 杉山裕之, 須釜定之, 島津聰 申請人:佳能株式會社