液體排放頭、元件基座、液體排放裝置和液體排放方法
2023-05-25 07:51:01 6
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
技術領域：
本發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，本發明涉及一種能夠從一個排放口中連續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。
本發明可適用於多種裝置，如用於在介質如紙張、紗製品、纖維製品、絲織品、革製品、金屬製品、塑料製品、玻璃製品、木材製品及陶瓷製品等上進行記錄的印表機、複印機、具有通訊系統的傳真設備或具有列印單元的文字處理器，或者，本發明也可適用於以複雜的方式與不同處理裝置相配合的工業記錄裝置。
在本發明中，「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，而且是指提供一種無含義的畫面如樣式。
現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)中而在其中產生迅速的狀態變化，這樣，液體就在上述狀態變化產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於排放液體的排放口、一個與排放口相連通的液流路徑及一個電熱轉換部件，該電熱轉換部件構成能量產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點，由於用於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備如印表機、複印機、傳真機等設備中均應用了氣泡噴射記錄法，且在工業系統如在文本印刷裝置中也採用了該方法。
圖23所示為利用該記錄方法進行記錄的常用液體排放頭的電熱轉換部件的剖視圖。在該圖顯示的例子中，電熱轉換部件由電阻層100及疊置於電阻層上且相互間隔的一對電極101a、101b構成。在電極101a和101b之間形成一個通過施加電壓而產熱的產熱部分105，該部分構成了通過薄膜沸騰而產生氣泡的氣泡產生區域。在電阻層100和電極101a、101b上形成有兩個用於保護這些部件的保護層102、103。
該裝置中可布置一個在由產熱部分105的熱量產生的氣泡104的作用下用於排放液體的排放開口，在開口為S的情況下，開口S處於與產熱部分105相對的位置(即所謂的側噴器)或在開口為E的情況下開口E處於橫向位置(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於產熱部分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，液體就被強烈地向後朝著液體腔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，且在液體排放後的氣泡消失的作用下產生較大的振動。在氣泡消失過程中還產生了從液體腔朝向產熱部分105的液流且產生了從排放口至產熱部分105的約同樣大小的液流，因此，液體回填排放口的實際開始時間是在從排放口處進行的液體流動基本結束之後或較晚一段時間，這樣，就需要較長的一段時間直至所述彎月面回復至正常狀態且變得穩定。為此原因，為了連續排放液體，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動頻率卻不可避免地受到限制。
為增大液體排放頭中的驅動頻率，本申請人已提出了一種構造，該構造具有一個布置在氣泡產生區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範圍之內，其中，限制部分與液流路徑中的氣泡產生區域相對布置，通過已移動的可移動部件和限制部分之間的實際接觸，包括氣泡產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，可移動部件就產生偏移而在氣泡產生區域的上遊側基本關閉液流路徑，這樣，在氣泡成長時，被向後朝著上遊側推動的液體是非常有限的。在氣泡消失時，可移動部件就產生移動而減小上遊側的液流阻力，這樣，就加速了氣泡在氣泡產生區域的上遊側的消失且該過程比在下遊側中進行的要快。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生時可被釋放出來而形成可存在於液流路徑中的微型氣泡。為防止不良的排放操作產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行吸出液體的恢復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，因為液體被稍向後推向上遊側，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執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行液體排放的優點，並可利用較高的頻率進行驅動。
為了利用較高的頻率進行驅動，通常設想為在先的液體排放所產生的氣泡快速消失是非常有效的。這是因為為通過滿意的方式達到連續排放，就設想在後的排放是在彎月面回復至靜止狀態且在振動過程之後而穩定及在液體回填完成之後進行的，因為回填的完成及彎月面的穩定是通過氣泡消失的完成而達到的。
但是，氣泡的消失理論上需要一定的時間來完成，這段時間就在驅動間隔內產生了限制。更具體地說，通過施加幾微秒時限的電壓脈衝來進行液體排放，考慮到相應的延遲，從施加脈衝開始，氣泡產生、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後立即施加一個脈衝來執行的，驅動頻率就限制在20-30KHz。因此，本發明人已進行了深入的研究而認為除非突破這個現實，否則該技術無法得以提高，本發明人已得到一種以較高的頻率進行連續液體排放的新穎的液體排放方法。
在下面的內容中將解釋本發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熱部件的液體排放頭，產熱部件產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生區域以在液體中產生氣泡；用於向液流路徑供應液體的一個液體腔；布置在氣泡產生區域且可隨著氣泡的成長而移動的一個可移動部件；一個用於將可移動部件限制在所需範圍內的限制部分，其中液體是在氣泡產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際接觸，具有氣泡產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排放大量液滴，在一狀態下向產熱部件施加在後液體排放所需的驅動能量。在該狀態下，為在先液體排放而形成的氣泡仍處於消失過程中且存在於氣泡產生區域的排放口側，而在可移動部件的一側沒有氣泡存在。
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後才驅動在後的液體排放，而是進行連續排放的一個顯著的發明，該方法在考慮為進行液體排放和在後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，本發明人的新穎的液體排放方法是以上述的可移動部件進行有效回填的特點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生區域的排放口側的事實為依據的，該方法是通過發現存在一段可進行滿意排放的時間來實現的，在該段時間內，在為在先液體排放而產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係來進行滿意的液體排放。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於消失過程中的氣泡存在於氣泡產生區域的排放口側，而在液體腔側沒有氣泡存在。在該時間時，彎月面開始回縮但沒有達到最大值。另外，因為在產熱部件的可移動元件側的氣泡已消失，液體回填基本完成。因此，在該時間時，液體排放頭處於特別有利於進行下一次排放的狀態，在該時間時，通過將下一次液體排放所用的驅動能量施加到產熱部件就可滿意地進行連續液體排放。與現有技術相比，在該時間時的連續液體排放與具有較短時間間隔的連續液體排放相對應，而在現有技術中，下一次的液體排放是在氣泡消失完成之後進行的。
在該液體排放方法中，將用於下一次液體排放的驅動能量施加到產熱部件上，但為在先液體排放而形成的氣泡仍部分存在，這樣，在第二次及隨後的液體排放中，利用在先液體排放中產生的熱量就可達到預熱的效果，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點即可立即形成進行在後液體排放所用的氣泡。另外，這種預熱效果可提高用於在後液體排放的能量的效率。此外，與在靜態時排放的液滴的體積相比，這種預熱效果可增大第二次或隨後排放的液滴的體積。
此外，在回填時及氣泡在氣泡產生區域的上遊側消失時產生朝向排放口的液流而可加速在後液體排放中的液體流速，這樣，可使在第二次或隨後的液體排放時的液滴排放速度大於在靜態時進行的液體排放中的液滴排放速度。
與通常狀態相比，連續的液滴的體積或速度的增加具有適於進行多級記錄的優點。例如，該方法可通過兩次連續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恆定的連續排放的數目來改變記錄密度。
如上所述，該液體排放方法可進行具有很短時間間隔的連續液體排放。此外，在後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。由在後的液滴捕獲伴隨液滴就有利於進行多級記錄。
由在後的液滴捕獲伴隨液滴是利用本發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液體排放而首次達到的。該液體排放方法包括利用一個產熱部件加熱液流路徑中的液體而在液體中產生氣泡的步驟；利用氣泡產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，這些步驟多次重複進行而以連續的方式排放大量液滴。其特徵為伴隨液滴由在後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，在伴隨液滴形成之後且在伴隨液滴仍然為液柱形狀時，由液滴立即進行捕獲，這種情況也是該液體排放方法的特徵。
在將上述由本發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)的驅動信號的供應模式。在下面的內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運動而進行記錄，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。由於上述的液體排放記錄可進行高清晰度的記錄，噴墨記錄頭通常布置有幾百個排放口及相應數目的產熱部件。產熱部件可在由半導體基座如矽構成的元件基座(也稱為加熱器板)上通過薄膜形成工藝(半導體製造工藝)按照需要的數量而集體性地布置。
對每個產熱部件提供一個信號線來供應驅動脈衝並通過這種信號線將噴墨記錄頭和裝置的主體相連是不實際的，因為這種信號線的數量太大，而將一個電路布置在裝置的主體中來驅動產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於產熱部件的驅動信號多路復用的方法，而在記錄頭中多路分解這些信號以有選擇性地驅動產熱部件。另外，還使用了通過在二極體矩陣上包含這些產熱部件而有選擇地驅動產熱部件的一種結構。
這些由多路分解電路或二極體構成的二極體矩陣可獨立地布置在噴墨記錄頭中，但是，由於其上形成有產熱部件的元件基座本身是由矽半導體基片構成的，因此，這些部件通常形成於該元件基座上。
但是，作為研究的結果，常用結構中的多路分解電路或二極體矩陣結合在噴墨記錄頭中而不能完全體現由本發明人新近提出的液體排放方法的特點。
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)中重複進行。因此，供應至產熱部件的驅動脈衝的重複時間最少約為10μs，由於驅動脈衝的持續時間與常用的噴墨記錄頭之間的差別不大，因此，脈衝的負荷比就比在常用結構中的情況要大，這樣，對簡單的二極體矩陣來說就很難驅動具有許多排放口的噴墨記錄頭。另外，在多路復用之後將驅動信號傳送至噴墨記錄頭的結構中，利用單個的多路復用信號如利用100kHz的驅動頻率來單獨地驅動幾百個產熱元件，多路復用之後的信號的頻率就會高達幾十MHz，最終就產生了這樣一個現象，即數據的傳送不能及時地進行。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，用來驅動產熱部件的加熱啟動信號就產生畸變。
此外，該新穎的液體排放方法通過調節兩個連續的排放脈衝間隔或通過改變上述連續排放的液滴的數目就可進行多級記錄，但是，常用的多路復用方法或利用二極體矩陣的方法不能進行這種多級記錄。
為達到多級記錄的目的，就需要為每個產熱部件提供數目相匹配的驅動脈衝，如果利用常用技術的廣延範圍來嘗試。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現，即在利用一個能量產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現。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生了限制。
通過上面不同的描述，目前特別需要一個利用數量有限的信號線和頻率較低的信號進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，本發明的目的為提供一種適合於不同的液體排放方法如由本發明人提出的新穎的液體排放方法的液體排放頭，該排放頭適於進行多級記錄並可通過接收頻率較低的驅動信號而從排放口中排放液體，本發明還提供了一種應用於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。
本發明的第一種液體排放頭包括用於產生熱量以在液體中產生氣泡的多個產熱部件、為每個產熱部件而布置的且構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生區域以在液體中產生氣泡的液流路徑、布置在氣泡產生區域中且隨著氣泡的成長而移動的可移動部件、用於將可移動部件的移動限制在所需範圍內的限制部分和用於接收每個產熱部件所用的預定位數數據的電路，所述電路根據所接收的數據而為相應的產熱部件產生一個驅動脈衝，其中，產熱部件和排放口處於直線連通關係，限制部分與液流路徑中的氣泡產生區域相對布置，包括氣泡產生區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，由接收的數據產生的驅動脈衝的數目比上述脈衝的預定數目至少大上述數據之一，在施加驅動脈衝而產生的氣泡的能量的作用下從排放口中排放液體。
本發明的第二種排放頭包括構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生元件以產生用於排放液體的能量；用於接收為每個能量產生元件而輸入的預定位數至少為2位的數據的電路，所述電路轉化所輸入的數據而為相應的能量產生元件產生一個驅動脈衝；其中，通過在向能量產生元件施加驅動脈衝而產生的能量作用下從排放口中排放液體。
本發明的第三種液體排放頭包括構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生元件以產生用於排放液體的能量；包括一個移位寄存器的電路，所述移位寄存器用於接收為每個能量產生元件而輸入的預定位數的串行數據且從串行數據中抽出為每個能量產生元件所用的並行數據形式的數據；用於解碼並行數據的數據解碼器；根據數據解碼器的輸出而從基準脈衝中產生用於每個能量產生元件的驅動脈衝的邏輯電路。其中，利用通過將驅動脈衝施加到能量產生元件上產生的能量而從排放口中排放液體。
本發明的第一種元件基座總體上包括用於產生能量以在液體中產生氣泡的多個能量產生元件；用於接收為每個能量產生元件而輸入的預定位數的串行數據的一個移位寄存器，該移位寄存器從串行數據中抽出為每個能量產生元件所用的並行數據形式的數據；用於為每個產熱部件解碼並行數據的裝置；接收產熱脈衝的裝置，該裝置根據解碼的結果而從產熱脈衝中產生驅動脈衝，並將驅動脈衝施加到相應的能量產生元件上本發明的第二種元件基座總體上包括用於產生能量以在液體中產生氣泡的多個能量產生元件；用於接收為每個能量產生元件而輸入的預定位數的串行數據的一個移位寄存器，該移位寄存器從串行數據中抽出為每個能量產生元件所用的並行數據形式的數據；為每個產熱部件而提供的裝置，該裝置用於產生由相應的並行數據代表的數量的驅動脈衝且將其施加到相應的能量產生元件上。
本發明的第三種元件基座總體上包括用於產生能量以在液體中產生氣泡的多個能量產生元件；用於接收為每個能量產生元件而輸入的預定位數的串行數據的一個移位寄存器，該移位寄存器從串行數據中抽出為每個能量產生元件所用的並行數據形式的數據；為每個產熱部件提供的裝置，該裝置用於產生由相應的並行數據所代表的具有時間間隔的兩個驅動脈衝，且將所述的驅動脈衝施加到相應的能量產生元件上。
本發明的一種液體排放裝置包括用於支撐上述本發明的液體排放頭的一個支架，其中，所述的串行數據傳輸到液體排放頭中以排放液滴，而支架根據記錄的信息而移動。
本發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排放大量液滴，所述液體排放頭包括用於產生熱量以在液體中產生氣泡的一個產熱部件；構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生區域以在液體中產生氣泡的液流路徑；在氣泡產生區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；用於將可移動部件的移動限制在所需範圍內的限制部分和用於接收每個產熱部件所用的預定位數數據的電路，所述電路根據所接收的數據而為每個產熱部件產生一個驅動脈衝，其中，產熱部件和排放口處於直線連通關係，液體是在氣泡產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生區域相對布置，包括氣泡產生區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，用於下一次液體排放的驅動能量在一定狀態下被供應至產熱部件，在所述的狀態下，為在先液體排放而形成且正處於消失過程中的氣泡存在於氣泡產生區域的排放口側，而在可移動部件側沒有氣泡存在。
圖1所示為本發明的一個實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於直線連通關係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液體排放中的不同狀態的剖視圖；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造；圖8顯示了從圖1所示的液體排放頭處進行的連續排放的原理；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所示的電路中用於產熱部件的電路；圖11所示為一個時間圖，該圖表顯示了串行數據輸入圖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所示為用於顯示連續排放的液滴的數目和一個設定值之間關係的圖表；
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所示的電路中用於產熱部件的電路；圖16所示為一個時間圖，該圖表顯示了串行數據輸入圖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所示為用於顯示兩個驅動脈衝的時間間隔和一個設定值之間關係的圖表；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所示的電路中用於產熱部件的電路圖21所示為一個時間圖，該圖表顯示了串行數據輸入圖19中所示的電路中的情況；圖22所示為利用本發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熱部件的構造的剖視圖。
參考附圖，下面通過對優選實施例的詳細描述將使本發明更加明確。圖1所示為構成本發明的一個實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於由本發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包括構成氣泡產生裝置的一個產熱部件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與在下遊側(圖1中的左側)形成的排放口4相連通而排放液體。在產熱部件10和液體之間的交接面的附近區域形成有一個氣泡產生區域。另外，在液流路徑3的上遊側(圖1中的右側)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高於液流路徑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)流的上遊側的元件基座1上，這樣，支架11a的下遊側部分就可相對於元件基座1進行垂直移動。在初始狀態中，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就大約位於產熱部件10的中心。在頂板2上形成的止動器12用於與可移動部件11的自由端11b相接觸而限制自由端11b向上移動。當可移動部件11的移動由於可移動部件11與止動器12的接觸(當可移動部件處於接觸狀態)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遊側和一個下遊側。
自由端11b的位置X和止動器12的位置Y最好處於與元件基座1相垂直的平面上。更優選的情況為上述位置X、Y和產熱部件10的中心Z位於與基座1相垂直的平面上。
另外，液流路徑3的形狀在止動器12的下遊側突然變高。這種構造不會阻礙氣泡在氣泡產生區域的下遊側處的成長，因為即使在可移動部件11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造的，這是因為液體會在止動器12下遊側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，在該實施例中顯著地減少了這種殘存氣泡的影響，這是因為，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之後，液流路徑的頂部在共用液體腔6的一側突然升高。在該構造中如果缺少可移動部件11就很難將排放壓力引導向排放口4，因為在氣泡產生區域的下遊側的流體阻力小於在上遊側的液體阻力，但是在該實施例中，因為氣泡朝向氣泡產生區域的上遊側的運動由可移動部件11在氣泡形成時基本截止，因此，排放壓力就被主動地引導向排放口4，而液體在氣泡產生區域上遊側處已減小的液體阻力的作用下立即供應至氣泡產生區域。
在上述構造中，氣泡在下遊側的成長與在上遊側的成長是不均勻的，而是小於在上遊側的成長，這樣就抑制了液體向上遊側的運動。在上遊側受到抑制的液流減小了排放後的彎月面的回縮，這樣，在重新回填時相應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，而實現了在從低到高的所有驅動頻率範圍內的穩定排放。
在該實施例中實現了一種「直線連通關係」，即液流在氣泡的下遊部分和排放口4之間的液流路徑是直的。更優選的情況為，在氣泡形成時產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，這樣就實現了使排放的液滴66的排放狀態穩定的一種理想狀態，例如在極高水平時的排放方向及排放速度，該內容將在下文中進行描述。作為完全或接近實現所述理想狀態的一個條件，在本實施例中採取了一種構造，其中，排放口4與產熱部件10特別是對氣泡的下遊部分有影響的下遊側是線性連接的。在這種構造中，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的外側觀察到產熱部件10，特別是其下遊側。
下文中將對部件的尺寸進行描述。
在本實施例中，作為對氣泡的迴轉性成長至可移動部件的上表面的研究結果，現在已發現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行速度)之間的關係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。
更具體地說，本實施例通過限制部分在一點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迴轉性成長而得到令人滿意的排放特點，在該點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，下面將對該特徵進行更詳細地描述。
首先，在如圖2A所示的狀態下，氣泡在產熱部件10上產生的同時就產生了壓力波動，壓力波動引起產熱部件10周圍的液體運動而使氣泡40成長。起初，可移動部件11隨著液體的運動(見圖2B)而向上移動。然後，隨著時間的流失，由於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。在這種狀態中，由於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生區域的上遊側流動，這樣就產生了可移動部件11與止動器12不易接觸的狀態並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)作用就不能充分發揮。
因此，在本實施例中，限制部分對可移動部件的限制是在一個階段中進行的，在該階段中，可移動部件完全隨著液體的運動而運動。為達到簡化描述的目的，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而得到的。
這種構造可完全消除能夠引起氣泡迴轉性成長至可移動部件的上表面的液流，並確保得到氣泡產生區域的閉合狀態，從而實現令人滿意的排放特點。
另外，在該構造中，即使在可移動部件11受止動器12的限制之後氣泡40也繼續成長，為了使氣泡40的下遊部分自由成長，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)應足夠大。
在由本發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，即可移動部件的移動量變化率為零或負數。
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t1等於或大於30μm時，通過使t2等於或小於15μm就可實現液體穩定排放的特點。
參考圖2A-2E和圖3，下面將對本實施例的液體排放頭的單個排放操作進行描述，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中由實線來代表氣泡體積變化率vb，而氣泡的體積Vb由雙點劃線來代表，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由一根單點劃線來代表。當氣泡體積Vb增加時，氣泡體積變化率vb為正值；當總體積增大時，氣泡體積Vb為正變化；當可移動部件的移動Vm增大時，可移動部件移動量變化率vm為正值；當總量增加時，可移動部件的移動量Vm為正變化。當可移動部件11從圖2A所示的初始狀態向頂板2移動時，可移動部件的移動量Vm為正變化，因此，當可移動部件11從初始狀態向元件基座1移動時，可移動部件的移動量為負變化。
圖2A顯示了將能量如電能施加到產熱部件時之前的狀態，即在產熱之前的狀態。可移動部件11布置在一個區域中，該區域與由產熱部件10生成的熱量所產生的氣泡的上遊側半部分相對，該內容將在下文中進行描述。
在圖3中，該狀態與時間t＝0時的點A相對應。
圖2B顯示了氣泡產生區域中液體的一部分由產熱部件10加熱的狀態，此時氣泡40通過薄膜沸騰開始產生。在圖3中，該狀態與點B至在緊挨點C1之前位置相對應，其中，氣泡的體積Vb隨著時間的增加而增大。可移動部件11的移動開始落後於氣泡40的體積改變。更具體地說，由薄膜沸騰產生的氣泡40生成的壓力波動在液流路徑3中傳播，此時，液體從氣泡產生區域的中間區域向下遊側和上遊側移動。在上遊側，可移動部件11在由氣泡40的增大而產生的液流的作用下開始移動。另外，上遊側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運動。在這種狀態下，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，即由於氣泡40的進一步成長，可移動部件11的自由端11b與止動器12相接觸。在圖3中，這種狀態與點C1至C3相對應。
在從圖2B所示的狀態轉換至圖2C所示的狀態的過程中，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B轉換至點C1過程中的點B』處，可移動部件的移動量變化率vm迅速減小。這是因為在可移動部件11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也表現出迅速減小。
此後，可移動部件11進一步接近止動器12並與之相接觸，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。當可移動部件11與止動器12接觸時，就限制其進一步的向上移動(在圖3中的C1至C3)。此時也顯著地限制了上遊液體的運動。同時，可移動部件11也限制了氣泡40在上遊方向中的成長。但是，因為液體在上遊方向中具有較大的移動力，可移動部件11接收朝向上遊側的較強的張應力，這樣就引起一個向上凸起的微小變形。在該狀態中，氣泡40繼續成長，但所述的成長主要發生於氣泡40的下遊側，這是因為向上遊側的成長受到止動器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在產熱部件10的下遊側具有一個比較大的高度，這樣，如圖3所示，由於可移動部件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之間變為零，但是，氣泡40在下遊側繼續成長至點C1之後的點C2，在點C2處氣泡的體積Vb為最大。
另一方面，由於可移動部件11的移動受到止動器12的限制，氣泡40的上遊部分仍保持較小的尺寸，這樣，通過液流朝向上遊側的慣性力和衝擊應力的作用而使可移動部件11向上遊側彎曲成凸形。在氣泡40的上遊部分中，氣泡突伸入上遊區域的量受止動器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遊側流動而阻止液體對相鄰液流路徑的影響並阻止反向液流和壓力振動，所述壓力振動阻礙供應路徑中的高速回填。
圖2D顯示了這樣一種狀態，即在上述的薄膜沸騰之後，氣泡40的內部負壓力克服液流在液流路徑3中流向下遊側的液流，此時氣泡40開始收縮。
隨著氣泡40的收縮(圖3中為從點C2至點E)，可移動部件11向下移動(圖3中為從點C3至點D)，在可移動部件11自身的懸臂彈性應力和上述向上凸起變形的應力的作用下，可移動部件11向下移動的速度提高。在可移動部件11的上遊側中產生向下遊側流動的液流，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域。由於流動阻力較低。上述液流就迅速變為一個較大的液流，並通過止動器12而流入液流路徑3。通過這些操作，共用液體腔6側的液體就被引導入液流路徑3。被引導入液流路徑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熱部件10的下遊側，同時也加速了未完全消失的氣泡40的消除。在幫助消除氣泡之後，液體進一步流向排放口4而幫助彎月面的回覆以提高回填速度。
在該狀態中，從排放口4排放的液滴66形成的液柱變為一個液滴而向外部飛行。圖2D顯示了這樣一個狀態，即由於氣泡的消失而將彎月面拉入排放口4及液滴66的液柱正處於被分離的狀態。
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定性。
另外，由於氣泡的消失而產生的氣穴點移動至氣泡產生區域的下遊側，這樣就減小了對產熱部件10的損壞。同時，由於同樣的原因而減小了該區域中產熱部件10上的kogation，這樣，也可提高排放的穩定性。
圖2E顯示了一種狀態，其中，在氣泡40完全消失之後，可移動部件11向下運動過量而起過初始狀態(圖3中的點E及其之後)。
由於可移動部件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迅速減小而使可移動部件11回復至初始狀態。
圖2E顯示了一種狀態，其中，由於氣泡的消失，彎月面被明顯地拉向上遊側，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就回復至靜止狀態並穩定下來。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之後形成一個伴隨液滴67。
現在參考圖5來詳細描述氣泡41從可移動部件11的兩側冒出及排放口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上遊側的低流動阻力區域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。
在本實施例中，在液流路徑3的橫向壁和可移動部件11的兩側之間具有較小的間隙而可平順地進行移動。在由產熱部件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的上表面側，並在一定程度上突伸入低流動阻力區域3a中。這種突伸的隆起氣泡41向可移動部件11的後部表面(與氣泡產生區域相對)延伸，這樣可抑制振動並可使排放特徵穩定。
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的迅速回縮相結合而使液流從低流動阻力區域3a加速流向氣泡產生區域，並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。
在上述結構的液體排放頭中，在由氣泡40的產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。這與常用排放頭構造中的情況相同，但是在本實施例中，當可移動部件11在氣泡成長的作用下移動而與止動器12相接觸時，包括有氣泡產生區域的液流路徑3就構成了一個除排放口之外的基本閉合空間。因此，在這種狀態中如果氣泡消失，上述的閉合空間會被保持直至可移動部件11由於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遊方向上在排放口4附近移動的力。因此，在氣泡40的消失剛剛開始之後，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相連的尾部構成處於排放口4之外的一根液柱而在較強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列印質量。
另外，由於所述尾部沒有被彎月面連續拉回，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象作用下而在液滴66之後被拉近。因此，伴隨液滴可與排放液滴66結合在一起，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可達到抑制氣泡40相對於朝向排放口4的液流而向上遊成長的目的。更優選的情況為可移動部件11的自由端11b布置在氣泡產生區域的大致中心處。這種構造可抑制由氣泡成長而產生的向後波動及朝向上遊側的液體的慣性力，但卻與液體排放不直接相關，這種結構可將氣泡40的下遊成長部分向前引導至排放口4。
另外，由於在與排放口4相對布置且跨過止動器12的低流動阻力區域3a中的流動阻力較低。在氣泡40成長的作用下而流向上遊側的液流由於低流動阻力區域3a的存在而變為較大的液流，此時，當可移動部件11運動至與止動器12相接觸時，它就接收一個朝向上遊側的張力作用。因此，即使氣泡的消失在該狀態下開始，由氣泡的成長而產生的液體朝向上遊側的移動力仍然較強地存在著，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，利用該構造就可確定性地達到彎月面的高速回縮。另外，在氣泡40消失的過程中，當可移動部件11的推斥力克服由氣泡的成長而產生的液體向上遊側的移動力時，可移動部件11就開始向下朝著初始位置移動，此時，在低流動阻力區域3a中也產生了朝向下遊側的液流。由於該處流動阻力較低，在低流動阻力區域3a中向下遊流動的液流迅速變為一個較大的液流並穿過止動器12而進入液流路徑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。
由本發明人提出的新穎的液體排放方法的特徵在於利用上述液體排放頭而進行高頻率的連續液體排放。下面參考圖6A-6F來解釋以較短的時間間隔而進行連續液體排放情況下的操作。
首先，如圖6A所示，將一個第一電壓脈衝施加到產熱部件10上來產生氣泡40，從而形成第一液滴66a。如前面所述，在氣泡產生過程中，可移動部件11與止動器12相接觸而基本密封住上遊側。此時就明顯地限制了液體向上遊側的運動。這樣，氣泡40在下遊側就成長的更大。
如圖6B所示，當氣泡40在該狀態下開始回縮時，可移動部件11開始向下運動而液體開始填充。如前面所述，可移動部件11的運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生區域的上遊側中加速了氣泡的消失。
因為氣泡的消失在氣泡產生區域的上遊側中得到加速且在氣泡成長過程中氣泡40在下遊側中變大，這樣就達到了這樣一種狀態，即在氣泡消失過程中，氣泡在氣泡產生區域的上遊側中幾乎完全消失而在圖6C所示的下遊端部分仍保存有氣泡。在這種狀態下，液體已經回填到氣泡產生區域的上遊側，即從產熱部件10的中心至上遊側。另外，彎月面也被拉進排放口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未完全消失的狀態中，彎月面就不會達到如圖2E所示的被明顯拉進排放口的狀態，而是仍然保存在液體排放平面的附近區域。
在本實施例的液體排放方法中，將一個第二電壓脈衝施加到產熱部件10上而引起第二個氣泡的產生。在該狀態中，彎月面處於液體排放平面的附近且已經完成了將一定量的液體填充到產熱部件10的上遊側。這樣，在該狀態中通過施加一個電壓脈衝就會達到令人滿意的液體排放。
與施加的電壓脈衝相對應，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。在該狀態中開始產熱時，氣泡40仍處於上遊側，因此，在附近區域中的液體仍處於不穩定狀態，產熱部件10上仍存有氣泡的部分處的溫度高於氣泡已消失的部分處的溫度，因此，氣泡的成長比其從靜止狀態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所示的上遊側移動。
如圖6E所示，氣泡40繼續成長而排放第二液滴66b。在該運行中，由於氣泡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可大於第一液滴66a的體積Vdm1與其伴隨液滴的體積Vds1的和(Vd2＞Vdm1+Vds1)。
另外，由於第二氣泡的產生是在由液體的填充而使液流較快地流向上遊側的狀態下開始的，因此，第二氣泡的產生就消除了從排放口4流向產熱部件10的液流，在朝向上遊側的液流形成過程中，來自於產熱部件10的上遊側的液流的衝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應大於第一液滴66a的速度v1。
在如上所述的情況即Vd2＞(Vdm1+Vds1)中，在第二液滴66b大於第一液滴66a的情況下也可實現v2＞v1的狀態。這種事實顯示出在第一次液體排放中產生的熱量的一部分被用於第二次液體排放。
也可能存在這樣一種情況，即在分離之後，第二液滴66b立即吸收液柱狀伴隨液滴67並與之成為一體，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之後的體積變為Vd2+Vds1，這樣就自然得到了(Vd2+Vds1)＞Vdm1的狀態。
通過改變用於所述第一液滴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而可使濃淡度水平的差別變得較大。此外，還可連續排放大量液滴並在這些液滴飛射到記錄媒介的過程中將其結合起來，這樣就可進行多級記錄。
如上所述，本實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行令人滿意的連續液體排放，該排放方法在一個狀態下通過施加一個電壓脈衝而進行第二次液體排放，在所述狀態下，處於消失過程中的氣泡40在第一次排放之後仍存在於氣泡產生區域的上遊側，這樣就可以非常高的頻率來驅動液體排放頭。在該運行中，第二次液體排放量可大於從靜止狀態開始的第一次液體排放量且排放速度也較大。另外，由於第一次液體排放產生的熱量的一部分用於第二次液體排放時的氣泡產生，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為用於顯示元件基座1的構造的示意性平面圖，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矽半導體基座上進行薄膜處理(半導體器件生產過程)而形成的。預定數量(如300)的產熱部件10以預定的間距沿著基座部件1的一側布置，當將頂板2安裝到元件基座1上時，產熱部件10均位於每個液流路徑3中。
在元件基座1上，電路部分20布置在除產熱部件10的區域和液流路徑3的區域外的區域中(見圖1)。電路部分20包括響應於來自液體排放裝置的主體的信號而驅動產熱部件10的電路。
下面首先描述根據一個信號而驅動產熱部件10以能夠從排放口4連續排放大量液滴的電路。圖8顯示了連續排放的原理。由本發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排放液體，並由在後排放的液滴捕獲在前排放液滴的伴隨液滴。這樣，就可達到圖8中所示的狀態，其中，液滴在達到記錄媒介之前以串的形式飛行。液滴66的數量與施加到產熱部件10上的排放脈衝的數量相同。因此，元件基座1布置有一個可改變連續施加到每個產熱部件10上的脈衝數目的電路。圖9為用於顯示該電路構造的一個電路圖。
在圖9中，元件基座1布置有300個產熱部件101至10300，每個產熱部件均由一個通過施加電流而產熱的電熱轉換部件構成。每個產熱部件的一端均連接到一個共用的產熱器電源Vh上，而其另一端則連接到各個開關三極體21的基極上。各個產熱部件所用的驅動三極體21的發射極均連接到地線GND上。
圖10所示為從圖9所示的電路中抽出的而與一個產熱部件10相關的一個電路框圖。
如圖9和圖10所示，每個產熱部件10均布置有一個用於該產熱部件10而控制驅動三極體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電路23、一個同步的4位二進位計數器24和一個4位移位寄存器25，所述4位二進位計數器24的一個脈動進位輸出(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位並行輸出數據輸出至所述二進位計數器24的輸入口。所述二進位計數器24可由如商業上用作為TTL(電晶體-電晶體邏輯)電路的SN74AS163或具有相似功能的其他器件來構成。所述移位寄存器25可由如商業上用作為TTL電路的SN74AS95或具有相似功能的其他器件來構成。
元件基座1也布置有一個用來接收產熱器電源Vh的連接墊片31、構成地線GND的連接墊片32、用於接收作為串行數據的列印數據的連接墊片33、用於接收通常施加到二進位計數器24上的負載信號Load的連接墊片34、用於接收通常施加到二進位計數器24上的啟動信號EN的連接墊片35、用於接收通常施加到二進位計數器24上的時鐘信號Clock的連接墊片36、用於接收通常施加到觸發電路23的另一個輸入口上的輸入信號on-input的連接墊片37、用於接收通常施加到AND電路22的另一個輸入口上的產熱脈衝heat-input的連接墊片38、用於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構成。產熱脈衝heat-input是一個基準脈衝，該基準脈衝構成了施加到產熱部件10上的脈衝系列的一個基準。圖中雖然未進行顯示，但是元件基座1上自然布置有對二進位計數器24和移位寄存器25進行電力供應和重新設置信號所用的連接墊片及為輸出不同的監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就從主體施加到元件基座1上。
通過將相鄰產熱部件10的移位寄存器25的移位輸入和移位輸出相連接，與產熱部件10的數量相對應數量的移位寄存器25就被順次連接。在本實施例中，由於存在300個產熱部件10，這樣就構成了共有1200(＝300×4)位的一個移位寄存器。從連接墊片33進入的串行數據被供應至該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上的串行數據和移位時鐘sclk之間的關係。連續進入的1200位的串行數據(1至1200)在移位時鐘sclk的下移位邊緣處進行移位。因此，從第1至第4位串行數據構成與第一產熱部件101相對應的數據，從第5至第8位串行數據構成與第二產熱部件102相對應的數據，……，從第1197至第1200位串行數據構成與第300個產熱部件10300相對應的數據。
參考圖12所示的時間圖，下面將對以4位數據為基礎的產熱部件的驅動作用進行描述，所述4位數據存儲在移位寄存器25中且與產熱部件相對應。在圖12中，X指示輸入到二進位計數器上的數據，而Y指示的是計數。
來自於移位寄存器25的4位並行數據在負載信號Load的下移位邊緣(時間t1)時被輸入二進位計數器24。作為一個例子，可假設輸送至二進位計數器24的4位數據為A＝1、B＝0、C＝0及D＝1，啟動信號EN移位至高水平狀態(時間t2)，此時二進位計數器24開始進行升計數。然後，當達到A＝1、B＝1、C＝1、D＝1的狀態(時間t3)時，脈動進位輸出RCO處於低水平狀態。另一方面，當啟動信號EN為高水平狀態(時間t2)時，輸入(on-input)信號就移位至高水平狀態，這樣，觸發電路23的輸出信號(on-output)就為處於t2和t3之間的一個高水平狀態。當產熱脈衝(heat-input)即基準脈衝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個產熱脈衝。因此，利用這6個脈衝來驅動三極體21，此時，所述6個脈衝被施加到產熱部件10上而從排放口4連續排放出6個液滴66，如圖8所示。在前面的內容中假定排放了6個液滴66，但從上述內容可了解到t2和t3之間的間隔是根據施加到二進位計數器24中的4位並行數據而變化的，這樣就可根據施加到電路上的串行數據而控制連續排放的液滴的數目。在該電路中，移位寄存器25執行了將串行數據轉換為並行數據的操作，二進位計數器24、觸發電路23和AND電路22執行了將所施加的並行數據進行擴展或解碼而產生一定數量的依該數據為基礎的脈衝的操作。在這種方式中，二進位計數器24、觸發電路23和AND電路22執行了根據從串行數據得到的並行數據而產生驅動脈衝的操作。圖中雖然未進行顯示，但是可通過代表並行數據和驅動脈衝之間關係的轉換表或利用二進位計數器和轉換表的組合來產生驅動脈衝。
在圖9和圖10所示的構造中，一個二進位計數器(或一個轉換表)作為數據解碼器而布置在來自於每個產熱部件的移位寄存器的4位平行數據的輸出側。這樣，在一個具有300個產熱部件的記錄頭中，在每個產熱部件發送16個數據來進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送和保持4800(＝300×16)個串行數據。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域。另一方面，在圖9和圖10所示的構造中，在移位寄存器和邏輯電路(AND電路22和觸發電路23)之間布置有一個4位數據解碼器對三極體進行(開-關)on-off控制以驅動產熱部件，此時，移位寄存器的位數減小至1200(＝300×4)。這樣，即使考慮數據解碼器所需要的基片區域。也可明顯減小基片區域。這樣就可在一個晶片上得到數量增加的元件基座並提高了產量，從而顯著降低了成本。
時鐘信號Clock和產熱脈衝信號heat-input具有相同的頻率，但是它們卻是相互獨立的，因為時鐘信號Clock最好具有50％的負載比以作為二進位計數器24的基準時鐘，而在產熱脈衝信號heat-input中，作為用於確定產熱部件10的驅動時間的基準脈衝的負載比是在考慮用於產熱部件10的驅動脈衝的最優形狀的情況下而確定的。通常情況下，所選擇的產熱脈衝信號heat-input的負載比遠遠小於50％。
圖13中顯示了在上述電路構造中用於每個產熱部件10的4位數據和從排放口連續排放的液滴的數目之間的關係。順次給出的4位數據可利用0-15個脈衝來驅動產熱部件10。
由於輸送入二進位計數器24的數據與負載信號Load是同步的，因此，二進位計數器24的輸入除了數據輸入的時間之外均是可變化的。因此，在數據輸入時，只要從移位寄存器25輸出正確的數據，移位寄存器25就可獨立於上述二進位計數器24的功能之外而被操縱，串行數據可以並行的方式連續輸送至移位寄存器25而進行連續的液體排放。在該電路構造中，由於300個產熱部件中的每一個的0-15個連續脈衝總共是由1200位來代表的，因此，如果液體排放頭的最大驅動頻率為100kHz(與10μs的驅動間隔相對應)，所述1200位的串行數據就可在150μs的時間內傳輸。與8MHz的數據傳輸速率相對應，由於在簡單的數據序列傳輸情況下需要30MHz的傳輸速率，因此，在10μs的驅動間隔內，不管是否驅動300個產熱部件中的每一個，該構造均可將傳輸速率減小約1/4。另一方面，如果數據傳輸速率可為32MHz，在頻率為400kHz時即可實現驅動。
在常用的技術中，如果數據傳輸速率被增大至約為30MHz，由於噪音或較大的輻射噪音的影響，就可產生一種不正常的波動形式(特別是在產熱脈衝中)，從而會對外部的電器裝置產生不利影響，且引起不能避免的缺點如液體排放故障或損壞畫面的質量。相反，本發明可利用較低的數據傳輸速率以較高的驅動頻率進行高精密的多點記錄。
在圖1至圖6A和圖6A至6F所示的液體排放頭中，如果利用等於或高於30kHz的頻率來進行驅動，就會產生飛行的液滴整體下落(運動)的現象。這樣通過利用上述電路驅動液體排放頭就可得到具有非常高的下落精度的點調節畫面。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於限制可移動部件的移動的限制部分的排放頭。另外，在將上述電路應用到常用液體排放頭的情況下，可具有減小數據傳輸速率的優點，這是因為連續排放的液滴的數目可利用較少的位數來指示。
上述構造將至少兩位的輸入數據提供給產熱部件，並利用一個轉換表或類似物來產生驅動脈衝，對於至少一個特定的輸出數據，驅動脈衝的數目大於該輸入數據的位數。通常情況下，驅動脈衝是在液體排放裝置的主體中產生的並被傳輸至排放頭，但是在本實施例中，一個數據處理電路例如一個轉換表或一個二進位計數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行數據處理的障礙，從而可以較低的數據傳輸速率進行高驅動頻率的多點記錄。
在上面所示的內容中，產熱脈衝信號heat-input從外部供應至元件基座1，但是也可將一個振蕩電路布置在元件基座1上以產生產熱脈衝信號heat-input。在這種情況下，來自於外部的脈衝在傳送系統中的波動形式不減弱，這樣產熱脈衝heat-input可具有極高精度的脈衝形式而使排放特點穩定。
另外，每個產熱部件10的位數不限於4位。例如，每個產熱部件10的3位數據可產生0-7個連續排放的液滴，每個產熱部件10的2位數據可產生0-3個液滴，每個產熱部件10的5位數據可產生0-31個連續排放的液滴。
在下面的內容中將描述用於改變兩個排放脈衝之間間隔的一個電路的構造。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熱部件相對應的電路框圖。
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，其中與驅動三極體21的基極相連的AND電路由一個OR電路26來取代，而觸發電路由一個變換器27來取代。變換器27轉換二進位計數器24的脈動進位輸出RCO而得到一個on-input信號，並將其供應至OR電路26的輸入口。所述on-input信號被供應至每個產熱部件10所用的OR電路26。因此，該電路不需要從外面供應的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個產熱部件101至10300的數據作為1200位的串行數據而傳輸到連接墊片33上。圖16是用於顯示串行數據和移位時鐘sclk之間關係的時間圖，串行數據中的每一位和產熱部件之間的對應關係與圖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位數據為基礎的產熱部件的驅動作用進行描述，所述4位數據存儲在移位寄存器25中且與產熱部件相對應。在圖17中，X指示輸入到二進位計數器上的數據，而Y指示的是計數。
來自於移位寄存器25的4位並行數據在負載信號Load的下移位邊緣(時間t1)時被輸入二進位計數器24。作為一個例子，假設輸送至二進位計數器24的4位數據為A＝1、B＝0、C＝0及D＝1。啟動信號EN移位至高水平狀態(時間t2)，此時二進位計數器24開始進行升計數。然後，當達到A＝1、B＝1、C＝1、D＝1的狀態(時間t3)時，脈動進位輸出RCO假定處於一個低水平狀態。另一方面，當啟動信號EN假設為高水平狀態(時間t2)時，輸入(on-input)信號就移位至高水平狀態，這樣變換器27的輸出信號(on-output)在t2和t3之間就假定處於的一個高水平狀態。
在該電路中，對從液體排放裝置的主體供應的產熱脈衝heat-input的計時與在圖9和圖10所示的電路中的情況是不同的。更具體地說，產熱脈衝heat-input是作為具有預定脈衝周期的單個脈衝而供應且從啟動信號EN的上移位點(t2)處向上移位的。當OR電路26接收通過變換器27轉換的脈動進位輸出RCO而得到的產熱脈衝heat-input和輸入信號on-input時，AND電路22的輸出信號heat-output由兩個脈衝組成，即在t2開始的一個脈衝(與產熱脈衝heat-input相對應)和在t3開始的一個脈衝(脈動進位輸出信號RCO)。在t3時開始的脈衝的周期與時鐘信號Clock的循環時間相等。從前面的內容應可明確t2和t3之間的時間間隔是隨著加載在二進位計數器24中的4位數據的變化而變化的，因此，通過改變作為串行數據而供應的數據就可改變兩個脈衝之間的間隔，從而就可控制從排放口連續排放的兩個液滴之間的間隔。在該電路中，移位寄存器25執行了將串行數據轉換為並行數據的操作，二進位計數器24、變換器27和OR電路26執行了擴展所給定的並行數據且依據並行數據而設定脈衝的間隔的操作。
圖18顯示了在上述的電路結構中的每個產熱部件10的4位數據和從排放口排放的兩個液滴的間隔之間的關係。時間單位為時鐘信號的循環時間。在數據A＝B＝C＝D＝1給定的情況下，脈動進位輸出信號RCO在加載該數據時輸出，因此，只有在這種情況下液滴的數目才為1。
在圖14至18所示的而在元件基座1上形成的電路適於應用在圖1至6A及圖6A至6F所示的液體排放頭中，但也適用於常用的排放頭中，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於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，可利用更少的位數並以更詳細的方式來指示連續排放的兩個液滴之間的間隔。
另外，每個產熱部件10的位數並不僅限於4。例如，每個產熱部件10的3位數據可將排放的兩個液滴的間隔控制在7級，而2位數據可將排放的兩個液滴的間隔控制在3級，5位數據可將排放的兩個液滴的間隔控制在31級。
根據本發明的優選元件基座並不僅限於圖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(但負載比不同)產熱脈衝heat-input施加到元件基座上，並且從產熱脈衝heat-input中抽出由二進位計數器的脈動進位輸出RCO的4位串行數據指示數目的脈衝，從而依據所抽出的脈衝heat-output來驅動產熱部件10。這樣，在圖9所示的電路中，在元件基座1上通過數據處理而選擇的產熱脈衝就從外部施加到元件基座上。但是，也可在元件基座1上產生產熱脈衝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於；一個用於產生產熱脈衝heat-input的脈衝發生器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矽半導體基座上進行薄膜處理(半導體器件生產過程)而形成的。預定數量(如300)的產熱部件10以預定的間距沿著基座部件1的一側布置，當將頂板2安裝到元件基座1上時，在每個液流路徑3中均具有一個產熱部件10。
在圖19中，元件基座1布置有300個產熱部件101至10300，每個產熱部件均由一個通過施加電流而產熱的電熱轉換部件構成。每個產熱部件的一端連接到一個共用的產熱器電源Vh上，而其另一端則連接到各個開關三極體21的集電極上。各個產熱部件所用的驅動三極體21的發射極均共同連接到地線GND上。產熱部件101至10300均與一個脈衝發生器50相連，該脈衝發生器50接收來自於液體排放裝置的主體的時鐘信號CLK和產熱信號Heat Data並產生用於產熱部件的產熱脈衝Heat-input。
圖20所示為從圖19所示的電路中抽出的一個與產熱部件10相關的電路框圖。
如圖19和圖20所示，每個產熱部件10均布置有一個為該產熱部件10所用而控制驅動三極體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電路23、一個同步的4位二進位計數器24和一個4位移位寄存器25，所述4位二進位計數器24的一個脈動進位輸出(RCO)與觸發電路23的一個輸入口相連，所述4位移位寄存器25用於將將4位並行數據輸出至二進位計數器24的4位輸入口。AND電路22的另一個輸入口用於接收來自於脈衝發生器50的產熱脈衝Heat-input。所述二進位計數器24可由如商業上用作為TTL電路的SN74AS163或具有相似功能的其他裝置來構成。所述移位寄存器25可由如商業上用作為TTL電路的SN74AS95或具有相似功能的其他裝置來構成。
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、構成地線GND的連接墊片32、用於接收作為串行數據的列印數據的連接墊片33、用於接收負載信號Load的連接墊片34、用於接收啟動信號EN的連接墊片35、用於接收時鐘信號Clock的連接墊片36、用於接收輸入信號on-input的連接墊片37、用於接收移位時鐘信號sclk的連接墊片39構成。一個連接墊片38用於接收來自於液體排放裝置的主體而施加到脈衝發生器50上的產熱信號Heat-Data。另外還布置有用於接收施加到脈衝發生器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。圖中雖然未進行顯示，但是元件基座1上自然布置有對二進位計數器24和移位寄存器25進行電力供應和重新設置信號所用的連接墊片及為輸出不同的監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，數目與產熱部件10的數目相對應的移位寄存器25就被序列性地連接。在本例子中，施加到連接墊片33上的串行數據和移位時鐘sclk之間的關係是通過圖21中的時間圖來體現的。
參考圖21所示的時間圖，下面將對以4位數據為基礎的產熱部件的驅動作用進行描述，所述4位數據存儲在移位寄存器25中且與產熱部件相對應。在圖21中，X指示為輸入到二進位計數器上的數據，而Y指示的是計數。
來自於移位寄存器25的4位並行數據在負載信號Load的下移位邊緣(時間t1)時被輸送入二進位計數器24。作為一個例子，假設輸送至二進位計數器24的4位數據為A＝1、B＝0、C＝0及D＝1。啟動信號EN變換至高水平狀態(時間t2)，此時二進位計數器24開始進行升計數。然後，當達到A＝1、B＝1、C＝1、D＝1的狀態(時間t3)時，脈動進位輸出RCO處於一個低水平狀態。另一方面，當啟動信號EN為高水平狀態(時間t2)時，輸入信號On-input就移位至高水平狀態，這樣，觸發電路23的輸出信號On-output在t2和t3之間就處於的一個高水平狀態。
脈衝發生器50根據從液體排放裝置的主體傳送的產熱信號Heat Data而產生施加到每個產熱部件上的產熱脈衝Heat-Input。在所顯示的例子中，根據產熱信號Heat Data，脈衝發生器50產生與時鐘信號CLK同步的兩個連續脈衝，然後產生與時鐘信號CLK同步的兩個周期的一個空脈衝(沒有實際的脈衝波動形式)，再產生與時鐘信號CLK同步的兩個連續脈衝。由於供應有頻率與時鐘信號CLK相同而作為產熱脈衝Heat-input的兩個脈衝、與兩個脈衝相對應的一次暫停和由脈衝發生器50產生的兩個脈衝，因此，AND電路22的輸出Heat-Output在t2和t3之間具有4個脈衝。因此，驅動三極體21是由這4個脈衝來驅動的而產熱部件10是由2個脈衝驅動的，然後停止並由兩個脈衝再次驅動，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，從上面的描述應明確t2和t3之間的間隔是可根據施加到二進位計數器24上的4位並行數據的變化而變化的，這樣，排放的液滴可受到根據供應至電路的串行數據和來自於脈衝發生器的基準脈衝的連續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執行了將串行數據轉換為並行數據的操作，二進位計數器24、觸發電路23和AND電路22執行了將所施加的並行數據進行擴展或編碼而產生依該數據為基礎的一定數量的脈衝的操作。
如上所述，在圖19所示的例子中，元件基座1與脈衝發生器50相配合，脈衝發生器50依據來自於液體排放裝置主體的產熱信號Heat Data而產生產熱脈衝Heat-Input。此時，來自於外部的脈衝在傳送系統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行傳送過程中的噪音的影響下產生不正常的脈衝。從而可利用具有極高精度的波動形式的產熱脈衝Heat-Input而使排放特點穩定，且形成高精度的多個液滴以形成高質量的畫面。另外，通過與形成其他電路部分的半導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衝發生器，這樣就可阻止處理成本的增加並可利用高精度的脈衝來驅動產熱部件。另外，脈衝發生器的應用可進行包括一次暫停在內的高精度連續排放，並可在畫面中無暫停的情況下通過常用的連續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。
在上述內容中，作為本發明的一個優選實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於產生熱量而在液體中產生氣泡的多個產熱部件，與每個產熱部件相對應的一個排放口構成了用於排放液體的部分，與排放口相連通的液流路徑包括用於在液體中產生氣泡的氣泡產生區域。在氣泡產生區域中布置有一個可移動部件以隨著氣泡的成長而移動，及用於將可移動部件的移動限制在所需範圍中的限制部分。其中，產熱部件和排放口處於直線連通關係，限制部分與液流路徑的氣泡產生區域相對布置，包括氣泡產生區域的液流路徑通過可移動部件和限制部分之間的實際接觸而構成了一個除排放口之外的基本閉合空間，液體在與施加的驅動脈衝相應的氣泡產生的能量的作用下從排放口中排出。當然地，本發明不僅適用於上述類型的液體排放頭，而且也適用於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，圖中顯示了應用本發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與轉動的引導螺杆605的螺旋槽606相配合，引導螺杆605是在驅動馬達602的正向和反向轉動作用下並通過傳動齒輪603和604的作用而進行轉動的。在馬達602的動力的作用下，頭盒601與支架607一起沿著導軌608而在a和b方向上往復運動。噴墨記錄裝置600布置有用於輸送列印紙P的記錄介質輸送裝置(未顯示)，列印紙P構成記錄介質以接收從頭盒601排放的液體如墨水。當記錄介質輸送裝置將列印紙P輸送到滾筒609上時，壓板610就在支架607的移動範圍內將列印紙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。
在引導螺杆605的一端的附近區域中布置有光耦合器611和612，光耦合器611、612構成檢測裝置的基準位置，所述檢測裝置用於檢測支架607的杆607a在光耦合器611和612的區域中的出現情況，從而轉換馬達602的轉動方向。另外，在滾筒609的一端的附近的區域中，布置有一個用於支撐端蓋部件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。另外還布置有用於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後方向即與支架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，清潔刃並不僅限於這種形式而是可由任何其他已知的清潔刃構成。在吸收回復操作時為了啟動由墨水吸收裝置615進行的吸收，在該裝置上布置有一根沿凸輪621的運動而移動的杆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動馬達602的驅動力。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，該控制單元用於將信號供應至布置在頭盒601中的產熱部件或控制上述機構的驅動。
在上述構造的噴墨記錄裝置600中，頭盒601在滾筒609上的而由記錄介質輸送裝置輸送的列印紙P的整個寬度上往復運動。在所述的往復運動過程中，當將來自於未顯示的驅動信號供應裝置的驅動信號供應至頭盒601時，液體排放頭響應所述信號而向記錄介質排放墨水(記錄液體)而進行記錄。
如上所述，本發明的液體排放頭布置有用於接收預定位數的數據的電路，所述數據用於每個產熱元件如產熱部件，所述電路根據所輸入的數據而產生與產熱部件相應的驅動脈衝，其中，由輸入的數據產生的驅動脈衝的數目比預定的位數要大至少一套數據，這樣就可利用較低的數據傳輸速率而達到多級記錄或高速排放的優點。
另外，該裝置還布置有用於接收每個產熱元件(如產熱部件)所用的預定位數(2位或更多)的串行數據的電路，該電路從這種串行數據中抽出數據而用於每個產熱元件並根據所抽出的數據產生每個產熱元件所用的驅動脈衝，這樣就可利用較低的數據傳輸速率而達到多級記錄或高速排放的優點。
另外，還可達到這樣一個優點，即形成畫面所需的數據的量是由能量產生元件的數目×等級位的數目×常用方法中的(點數或級數)，其中等級位的數目小於能量產生元件的數目，這樣就節省了存儲能力。另外，由於通過同時的掃描經每個噴嘴的獨立噴射調節可得到濃淡分級的圖像，這樣就可以較高的速度實現高質量的優點。
另外，通過將一個數據解碼器連接到移位寄存器的並行數據輸出口而將串行數據轉換為並行數據，並根據數據解碼器的輸出而產生驅動脈衝，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，本發明的元件基座可較容易地構造一個利用較低的數據傳輸速率進行多級記錄或高速排放的排放頭。
本發明的液體排放裝置具有與多噴嘴、多級記錄相匹配的優點，且可通過將頻率較低的驅動信號發送至液體排放頭而從每個排放口中精確地排放液體。
本發明的液體排放方法的特徵是利用布置有一個電路的液體排放頭，所述電路接收用於每個產熱部件的預定位數的串行數據，並從所述的串行數據中抽出每個產熱部件所用的數據而為每個產熱部件產生驅動脈衝，在前一個液體排放所用的氣泡消失的過程中，當氣泡仍存在於氣泡產生區域的下遊側時就施加一個驅動脈衝而進行下一次液體排放，這樣，可超出常用技術的限制而利用較短的時間間隔進行令人滿意的連續液體排放，即利用具有較高的頻率驅動液體排放頭進行驅動。在該操作中，與從靜態啟動液體的排放相比，連續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生的部分能量可應用於在後的液體排放，從而提高了液體排放的能量利用率。
權利要求
1.一種液體排放頭，包括用於產生熱量以在液體中產生氣泡的多個產熱部件；為每個產熱部件而布置的排放口，該排放口構成了用於排放所述液體的部分；與排放口相連通且具有一個氣泡產生區域以在液體中產生氣泡的液流路徑；布置在氣泡產生區域中且隨著氣泡的成長而移動的可移動部件；用於將可移動部件的移動限制在所需範圍內的限制部分；用於接收每個產熱部件所用的預定位數數據的電路，所述電路根據輸入的數據而為相應的產熱部件產生驅動脈衝；其中，產熱部件和排放口處於直線連通關係，所述限制部分與液流路徑中的氣泡產生區域相對布置，包括氣泡產生區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；由輸入的數據產生的驅動脈衝的數目比所述預定位數的脈衝數目要大至少一套所述數據；在通過施加驅動脈衝而產生的氣泡的能量的作用下從排放口中排放液體。
2.根據權利要求1所述的液體排放頭，其中，所述輸入數據為串行數據。
3.根據權利要求1所述的液體排放頭，其中，所述電路執行了不施加驅動脈衝的操作、只施加一個驅動脈衝的操作、或根據用於每個產熱部件的所述數據而執行了將由所述數據所代表數量的驅動脈衝施加到每個產熱部件上的操作。
4.根據權利要求3所述的液體排放頭，其中，所述輸入數據為串行數據，所述電路包括用於從所述串行數據中抽取為每個產熱部件所用的數據以作為並行數據的一個移位寄存器；為每個產熱部件而提供的裝置，該裝置用於產生由相應的並行數據所代表數量的驅動脈衝。
5.一種液體排放頭，包括構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生用於排放液體的能量；用於接收用於每個產熱元件的預定位數至少為2位的數據的電路，所述電路通過轉換所輸入的數據而為相應的能量產生元件產生驅動脈衝；其中，通過向能量產生元件施加所述驅動脈衝而產生能量以從排放口中排放液體。
6.根據權利要求5所述的液體排放頭，其中，所述輸入數據為串行數據。
7.根據權利要求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熱元件的數據解碼的裝置及根據解碼的結果而產生驅動脈衝的裝置。
8.根據權利要求5所述的液體排放頭，其中，所述電路執行了不施加驅動脈衝的操作、只施加一個驅動脈衝的操作，或根據用於每個產熱部件的所述數據而執行了施加由用於每個產熱部件的數據所代表數量的驅動脈衝的操作。
9.根據權利要求8所述的液體排放頭，其中，所述輸入數據為串行數據，所述電路包括用於從所述串行數據中抽取為每個產熱部件所用的數據以作為並行數據的一個移位寄存器；為每個產熱部件而提供的裝置，該裝置用於產生由相應的並行數據所代表數量的驅動脈衝。
10.根據權利要求5所述的液體排放頭，其中，所述電路向相應的產熱部件施加具有時間間隔的兩個脈衝，所述時間間隔根據用於所述能量產生部件的數據而變化。
11.根據權利要求10所述的液體排放頭，其中，所述輸入數據為串行數據，所述電路包括用於從所述串行數據中抽取為每個產熱部件所用的數據以作為並行數據的一個移位寄存器；為每個產熱部件而提供的裝置，該裝置用於產生由相應的並行數據所代表的具有時間間隔的兩個驅動脈衝。
12.根據權利要求5至6和8至11任何之一所述的液體排放頭，其中，所述能量產生元件是用於產生熱量以在液體中產生氣泡的一個產熱部件，還提供了一個包括用於在液體中產生氣泡的氣泡產生區域的液流路徑，通過施加所述驅動脈衝而在氣泡產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生元件以產生用於排放液體的能量；包括一個移位寄存器的電路，所述移位寄存器用於接收用於每個產熱元件的預定位數的串行數據且從串行數據中抽出用於每個能量產生元件的數據作為並行數據；用於解碼並行數據的數據解碼器；根據數據解碼器的輸出而從基準脈衝中產生用於每個能量產生元件的驅動脈衝的邏輯電路；其中，利用通過將驅動脈衝施加到能量產生元件上產生的能量而從排放口中排放液體。
14.根據權利要求13所述的液體排放頭，還包括根據控制信號而產生所述基準脈衝的脈衝發生器。
15.根據權利要求14所述的液體排放頭，其中，所述的數據解碼器是一個二進位計數器。
16.根據權利要求14所述的液體排放頭，其中，所述數據解碼器是一個轉換表。
17.根據權利要求13至16之一所述的液體排放頭，其中，所述能量產生元件是用於產生熱量以在液體中產生氣泡的一個產熱部件，其中還提供了一個包括用於在液體中產生氣泡的氣泡產生區域的液流路徑，通過施加所述驅動脈衝而在氣泡產生時的能量從排放口中排放所述液體。
18. 根據權利要求13所述的液體排放頭，還包括布置在氣泡產生區域中且隨著氣泡的成長而移動的可移動部件；用於將可移動部件的移動限制在所需範圍內的限制部分；其中，產熱部件和排放口處於直線連通關係，所述限制部分與液流路徑中的氣泡產生區域相對布置，包括氣泡產生區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際接觸而形成一個除排放口之外的基本閉合空間。
19.根據權利要求1至4之一所述的液體排放頭，其中，每個所述產熱部件是獨立控制的。
20.根據權利要求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，每個所述產熱部件是獨立控制的。
21.根據權利要求1至4之一所述的液體排放頭，其中，每個產熱部件的預定位數均小於濃淡度位數。
22.根據權利要求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，每個產熱部件的預定位數均小於濃淡度位數。
23.根據權利要求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熱部件均形成於單個元件基座上。
24.一種元件基座整體性地包括用於產生熱量以在液體中產生氣泡的多個產熱部件；用於接收串行數據的一個移位寄存器，所述串行數據構成用於每個產熱部件的預定位數的數據，移位寄存器從所述串行數據中抽出用於每個產熱部件的數據而作為並行數據；用於為每個產熱部件解碼並行數據的裝置；根據解碼的結果而接收產熱脈衝並從所述產熱脈衝中產生驅動脈衝以施加到相應的產熱部件上的裝置。
25.一種元件基座，總體上包括用於產生熱量以在液體中產生氣泡的多個產熱部件；用於接收串行數據的一個移位寄存器，所述串行數據構成用於每個產熱部件的預定位數的數據，移位寄存器從所述串行數據中抽出用於每個產熱部件的數據作為並行數據；為每個產熱部件所布置的裝置，所述裝置用於產生由相應的並行數據代表的數目的驅動脈衝以施加到相應的產熱部件上。
26.一種元件基座，總體上包括用於產生熱量以在液體中產生氣泡的多個產熱部件；用於接收串行數據的一個移位寄存器，所述串行數據構成用於每個產熱部件的預定位數的數據，移位寄存器從所述串行數據中抽出用於每個產熱部件的數據而作為並行數據；為每個產熱部件所布置的裝置，所述裝置用於產生由相應並行數據所代表的具有間隔的兩個驅動脈衝以施加到相應的產熱部件上。
27根據權利要求24至26之一所述的元件基座，含有一個脈衝發生器以根據產熱信號而產生所述的產熱脈衝。
28.根據權利要求24至26之一所述的元件基座，其中，所述預定的位數為2位或更大。
29.一種液體排放裝置，包括用於安裝根據權利要求1，5和23任何之一所述的液體排放頭的支架，其中，在所述串行數據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於產生熱量以在液體中產生氣泡的產熱部件；一個排放口構成用於排放液體的部分；與排放口相連通且具有一個氣泡產生區域以在液體中產生氣泡的液流路徑；將所述液體供應至所述液流路徑的一個液體腔；布置在氣泡產生區域中且隨著氣泡的成長而移動的可移動部件；用於將可移動部件的移動限制在所需範圍內的限制部分；用於接收每個產熱部件所用的預定位數數據的電路，所述電路從所述串行數據中抽取為每個產熱部件所用的數據並根據所抽取的數據而為每個產熱部件產生驅動脈衝；其中，產熱部件和排放口處於直線連通關係，並通過氣泡產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生區域相對布置，包括氣泡產生區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排放大量液滴；其中，進行下一次液體排放的驅動能量由驅動脈衝在一種狀態下施加到產熱部件上，在該狀態下，用於在先液體排放而形成的氣泡正處於消失過程中且仍存留在氣泡產生區域的排放口側，而在液體腔側沒有氣泡存在。
31.根據權利要求30所述的液體排放方法，其中，第二次或隨後排放的液滴的體積大於從靜態開始排放的液滴的體積。
32.根據權利要求30或31所述的液體排放方法，其中，第二次或隨後排放的液滴的速度大於從靜態開始排放的液滴的速度。
33.根據權利要求30至31任何之一所述的液體排放方法，其中，所述連續排放的大量液滴在飛行過程中整合在一起，之後下落在記錄材料上。
34.根據權利要求30至31任何之一所述的液體排放方法，其中，所述連續排放的大量液滴在飛行過程中整合在一起，在滴落過程之後落在記錄材料上。
35.根據權利要求17所述的液體排放頭，還包括布置在氣泡產生區域中且隨著氣泡的成長而移動的可移動部件；用於將可移動部件的移動限制在所需範圍內的限制部分；其中，產熱部件和排放口處於直線連通關係，所述限制部分與液流路徑中的氣泡產生區域相對布置，包括氣泡產生區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際接觸而形成一個除排放口之外的基本閉合空間。
36.根據權利要求35所述的液體排放頭，其中，所述每個能量產生元件均是獨立控制的。
37.根據權利要求35所述的液體排放頭，其中，每個產熱部件的預定位數小於濃淡度位數。
38.根據權利要求35所述的液體排放頭，其中，所述電路和所述的多個產熱部件均形成於單個元件基座上。
39.根據權利要求27所述的元件基座其中，預定的位數為2位或更多。
40.根據權利要求31所述的液體排放方法，其中，第二次或隨後排放的液滴的速度大於從靜態開始排放的液滴的速度。
41.根據權利要求40所述的液體排放方法，其中，所述連續排放的大量液滴在飛行過程中整合在一起，然後，滴落在記錄材料上。
42.根據權利要求40所述的液體排放方法，其中，所述連續排放的大量液滴在飛行過程中整合在一起，在滴落過程之後落在記錄材料上。
43.根據權利要求13至16之一所述的液體排放頭，其中，所述能量產生元件為用於產生熱量以在液體中產生氣泡的一個產熱部件，其中還提供了一個包括用於在液體中產生氣泡的氣泡產生區域的液流路徑，通過施加所述驅動脈衝而在氣泡產生時的能量從排放口中排放所述液體。
44.根據權利要求43所述的液體排放頭，其中，所述電路和所述多個產熱部件形成於單個的元件基座上。
全文摘要
一種液體排放頭包括:多個產熱部件;每個所述產熱部件有一個排放口;與排放口相連通且具有一個氣泡產生區域以在液體中產生氣泡的液流路徑;布置在氣泡產生區域中且隨著氣泡的成長而移動的可移動部件;用於將可移動部件的移動限制在所需範圍內的限制部分;用於接收每個產熱部件所用的預定位數數據的電路,所述電路根據所輸入的數據產生驅動脈衝;產熱部件和排放口為直線連通關係,所述限制部分與液流路徑中的氣泡產生區域相對布置,包括氣泡產生區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,通過施加驅動脈衝而在氣泡產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 優先權日2000年7月27日
發明者石永博之, 三隅義範, 種穀陽一, 杉山裕之 申請人:佳能株式會社