液體排出頭和液體排出方法與流程
本發(fā)明涉及液體排出頭和液體排出方法，更具體地，涉及排出液體的排出口附近的配置。
背景技術：
從諸如噴墨頭等的液體排出頭排出的液滴在排出時通常分離成主液滴和伴隨的子液滴(在下文中，也稱為“衛(wèi)星滴”)。主液滴著落在記錄介質上的預期位置，但是難以控制衛(wèi)星滴的著落位置。在使用要求高吞吐量的液體排出頭的情況下，衛(wèi)星滴可能導致記錄圖像質量的顯著劣化。特別微小的衛(wèi)星滴不到達記錄介質，并變成浮動的墨滴(以下也稱為“霧”)。霧會污染記錄設備，并且記錄設備的這種污染可能轉印到記錄介質并弄臟記錄介質。
日本專利特開2008-290380公開了一種通過形成除圓形以外的形狀的排出口來減少衛(wèi)星滴的發(fā)生的方法，以防止由于衛(wèi)星滴所造成的圖像質量的劣化。美國專利申請公開第2011/0205303號公開了一種縮短記錄元件和排出口之間的距離以減小液滴的長度(下文中也稱為“尾部長度”)、從而減少衛(wèi)星滴的發(fā)生的方法。然而，本發(fā)明人進行的研究已經表明，日本專利特開2008-290380和美國專利申請公開第2011/0205303號的配置沒有實現(xiàn)尾部長度的進一步減小。這讓我們認識到關于控制衛(wèi)星滴有多困難的新問題。
期望提供一種能夠減小液滴的尾部長度的液體排出頭和液體排出方法。
技術實現(xiàn)要素：
根據本發(fā)明的一種液體排出頭，其包括：記錄元件，其被配置為產生用于排出液體的熱能；壓力室，其內部具有所述記錄元件；排出口，其被配置為排出液體；以及排出口部，其使所述排出口與所述壓力室之間連通，其中，通過所述熱能在所述壓力室中產生氣泡，所產生的氣泡進入所述排出口部內，并且液體通過所述氣泡的壓力從所述排出口排出，以及已經進入所述排出口部內的氣泡在所述排出口的外側與大氣連通。
根據參照附圖對示例性實施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。
附圖說明
圖1是示出根據本發(fā)明的第一應用示例的記錄設備的示意性配置的圖。
圖2是示出在記錄設備中液體循環(huán)的第一循環(huán)路徑的圖。
圖3是示出記錄設備中的第二循環(huán)路徑的圖。
圖4a和4b是根據本發(fā)明的第一應用示例的液體排出頭的立體圖。
圖5是圖4中的液體排出頭的分解立體圖。
圖6a～6f是示出圖4中的液體排出頭具有的通道構件所包括的第一～第三通道構件的配置的圖。
圖7是用于描述通道構件內的通道之間的連接關系的圖。
圖8是沿圖7中的線viii-viii截取的截面圖。
圖9a和9b是示出排出模塊的圖，圖9a是立體圖，以及圖9b是分解視圖。
圖10a～10c是示出記錄元件板的配置的圖。
圖11是示出包括圖10a中的截面xi-xi的記錄元件板和蓋的配置的立體圖。
圖12是示出兩個鄰接的排出模塊中的記錄元件板的鄰接部分的局部放大圖的平面圖。
圖13是示出根據本發(fā)明的第二應用示例的記錄設備的配置的圖。
圖14a和14b是根據本發(fā)明的第二應用示例的液體排出頭的立體圖。
圖15是圖14中的液體排出頭的分解立體圖。
圖16a～16e是示出圖14中的液體排出頭具有的通道構件所包括的第一和第二通道構件的配置的圖。
圖17是用于描述記錄元件板和通道構件中的液體的連接關系的圖。
圖18是沿圖17中的線xviii-xviii截取的截面圖。
圖19a和19b是示出排出模塊的圖，圖19a是立體圖，以及圖19b是分解視圖。
圖20a～20c是示出記錄元件板的配置的圖。
圖21a和21b是示出根據第一實施例的液體排出頭的內部的概念圖。
圖22a～22g是示出排出現(xiàn)象的瞬態(tài)過程的示意圖。
圖23a～23c是示出氣泡內部的壓力分布與氣泡的內部壓力之間的關系的圖。
圖24a～24d是示出從記錄元件到排出口的距離與大氣連通時間之間的關系的圖。
圖25是示出排出口形成構件的厚度、入口通道的高度和大氣連通時間之間的關系的圖。
圖26a和26b是示出從記錄元件到排出口的距離和氣泡的大氣連通位置之間的關系的圖。
圖27a和27b是示出從記錄元件到排出口的距離和氣泡的大氣連通位置之間的關系的圖。
圖28a～28f是示出從排出口排出的液滴的概念圖。
圖29是示出關于各種排出口形狀的大氣連通時間的圖。
圖30是示出關于各種排出口形狀的大氣連通位置的圖。
圖31a和31b是示出根據另一實施例的液體排出頭的內部的概念圖。
圖32a和32b是示出根據第二實施例的液體排出頭的內部的概念圖。
圖33a和33b是示出根據參考例的液體排出頭的內部的概念圖。
圖34a～34h是示出第二實施例和比較例的液滴的排出的概念圖。
具體實施方式
下面將參照附圖描述根據本發(fā)明的應用示例和實施例的液體排出頭。雖然各種技術上優(yōu)選的條件與以下描述的應用示例和實施例相關聯(lián)，但是只要遵循本發(fā)明的思想、本發(fā)明不限于這些應用示例和實施例中的條件。注意，排出諸如墨等的液體的根據本發(fā)明的液體排出頭和安裝該液體排出頭的液體排出設備可應用于諸如打印機、復印機、具有通信系統(tǒng)的傳真裝置、具有打印機單元的字處理器等，并且進一步可應用于以復雜方式與各種類型的處理裝置組合的工業(yè)記錄設備。例如，本發(fā)明可以用于制造生物芯片、印刷電子電路、制造半導體基板和其它這樣的用途。
以下參照附圖對本發(fā)明的實施例進行描述。下面進行的描述不限制本發(fā)明的范圍。盡管應用示例和實施例涉及使諸如墨等的液體在墨儲存器和液體排出頭之間循環(huán)的形式的噴墨記錄設備(或簡稱為“記錄設備”)，但是也可以使用其它形式。例如，可以采用以下形式：其中代替使墨循環(huán)，設置兩個墨儲存器，一個在液體排出頭的上游側，另一個在下游側，并且通過使墨從一個墨儲存器行進到另一個墨儲存器來使壓力室內的墨流動。
此外，應用示例和實施例涉及長度與記錄介質的寬度相對應的所謂線型排出頭，但是本發(fā)明還可以是在掃描記錄介質時進行記錄的所謂的串行液體排出頭(頁面寬度)。串行液體排出頭的示例是例如針對記錄黑色墨和記錄彩色墨各具有一個記錄元件板的配置。然而，這不是限制性的，并且可以進行以下布置：形成多個記錄元件板以口在排出口行方向上重疊的方式排列的、比記錄介質的寬度短的短線型排出頭，并使該短線型排出頭對記錄介質進行掃描。
第一應用示例
下面將描述可以適當地應用本發(fā)明的應用示例。
噴墨記錄設備的描述
圖1示出排出液體的裝置、更具體地通過排出墨來進行記錄的噴墨記錄設備1000(以下也簡稱為“記錄設備”)的示意性配置。記錄設備1000具有輸送記錄介質2的輸送單元1和大致垂直于記錄介質2的輸送方向而設置的線型液體排出頭3，并且是在連續(xù)或間歇地輸送多個記錄介質2的同時進行單遍連續(xù)記錄的線型記錄設備。記錄介質2不限于切割片材，并且可以是連續(xù)的卷筒片材。液體排出頭3能夠利用青色、品紅色、黃色和黑色(縮寫為“cmyk”)墨進行全色打印。如之后的描述，液體排出頭3具有通過流體連接來連接的液體供給單元、主儲存器和緩沖儲存器(參見圖2)，其中液體供給單元用作向液體排出頭3供給墨的供給路徑。液體排出頭3還電連接到將電力和排出控制信號傳送到液體排出頭3的電控制單元。液體排出頭3內的液體路徑和電信號路徑將在后面描述。
第一循環(huán)路徑的描述
圖2是示出作為應用于本應用示例的記錄設備的循環(huán)路徑的第一形式的第一循環(huán)路徑的示意圖。圖2是示出通過流體連接連接到液體排出頭3的第一循環(huán)泵(高壓側)1001、第一循環(huán)泵(低壓側)1002和緩沖儲存器1003等的圖。盡管圖2為了描述的簡潔而僅示出cmyk墨中的一種顏色墨流經的路徑，實際上存在提供至液體排出頭3和記錄設備主單元的四種顏色的循環(huán)路徑。作為與主儲存器1006連接的副儲存器的緩沖儲存器1003具有大氣連通開口(圖中未示出)，從而儲存器的內部和外部連通，并且墨中的氣泡可以向外部排出。緩沖儲存器1003還與補充泵1005連接。例如，在通過排出墨以進行記錄、吸引回收等來從液體排出頭3的排出口排出(噴射)墨時在液體排出頭3處消耗墨的情況下，補充泵1005用于將與消耗的量相同的量的墨從主儲存器1006發(fā)送到緩沖儲存器1003。
兩個第一循環(huán)泵1001和1002用于從液體排出頭3的液體連接部111提取出墨并使墨流到緩沖儲存器1003。第一循環(huán)泵1001和1002優(yōu)選為具有定量的流體發(fā)送能力的容積泵。具體示例可以包括管泵、齒輪泵、隔膜泵、注射泵等。還可以使用這樣的布置，其中例如通過在泵的出口處設置共用的恒流閥和泄壓閥來確保恒定流量。在液體排出頭3被驅動時，第一循環(huán)泵(高壓側)1001和第一循環(huán)泵(低壓側)1002使恒定量的墨流過共用供給通道211和共用回收通道212。優(yōu)選將流量設置為液體排出頭3的記錄元件板10之間的溫度差不影響記錄圖像質量的水平或更高。另一方面，如果流量設置得過高，則液體排出單元300內的通道中的壓力降的影響引起記錄元件板10之間的負壓差過大，導致圖像中的濃度不均勻。因此，優(yōu)選考慮記錄元件板10之間的溫度差和負壓差來設置流量。
在第二循環(huán)泵1004和液體排出單元300的路徑之間設置負壓控制單元230。負壓控制單元230具有以下作用：即使在循環(huán)系統(tǒng)的流量由于記錄時的占空差異而波動的情況下，也使得負壓控制單元230下游(即，在液體排出單元300側)的壓力可以維持在當前恒定的壓力。任何機構都可以用作負壓控制單元230所包括的兩個壓力調節(jié)機構，只要其自身下游的壓力可以控制為在以期望的設定壓力為中心的恒定范圍內或更小的范圍內波動。作為一個示例，可以采用與所謂的“減壓調節(jié)器”等效的機構。在使用減壓調節(jié)器的情況下，負壓控制單元230的上游側優(yōu)選通過第二循環(huán)泵1004經由液體供給單元220來加壓，如圖2所示。這使得能夠抑制緩沖儲存器1003針對液體排出頭3的水頭壓力的影響，從而緩沖儲存器1003在記錄設備1000中的布局方面具有更大的自由度。在驅動液體排出頭3時所使用的墨的循環(huán)流量的范圍內，第二循環(huán)泵1004具有一定的提升壓力或更大，并且可以使用渦輪泵、容積泵等。具體地，可以使用隔膜泵等?；蛘?，代替第二循環(huán)泵1004，可以使用例如關于負壓控制單元230具有一定水頭差的水頭儲存器。
如圖2所示，負壓控制單元230具有彼此設置了不同的控制壓力的兩個壓力調節(jié)機構。在這兩個負壓調節(jié)機構中，(在圖2中由h表示的)相對高壓設置側和(在圖2中由l表示的)相對低壓設置側經由液體供給單元220分別連接到液體排出單元300內的共用供給通道211和共用回收通道212。在共用供給通道211、共用回收通道212和記錄元件板10之間連通的個別供給通道213和個別回收通道214設置到液體排出單元300。由于個別供給通道213和個別回收通道214與共用供給通道211和共用回收通道212連通，因此發(fā)生一部分墨從共用供給通道211通過記錄元件板10的內部通道且流向共用回收通道212的(通過圖2中的箭頭指示的)流動。原因是壓力調節(jié)機構h連接到共用供給通道211，并且壓力調節(jié)機構l連接到共用回收通道212，因此在兩個共用通道之間產生壓力差。
因此，在墨流過共用供給通道211和共用回收通道212的每個時，在液體排出單元300內發(fā)生一部分墨通過記錄元件板10的流動。因此，在記錄元件板10處產生的熱可以借助通過共用供給通道211和共用回收通道212的流動從記錄元件板10向外排出。這種配置還使得能夠在通過液體排出頭3進行記錄的情況下、在不用于記錄的排出口和壓力室處產生墨流動，因此可以抑制在這些部分處墨的增稠。此外，增稠的墨和墨中的異物可以向共用回收通道212排出。因此，根據本應用示例的液體排出頭3可以以高的圖像質量進行高速記錄。
第二循環(huán)路徑的描述
圖3是示出應用于根據本應用示例的記錄設備的循環(huán)路徑中的、與上述第一循環(huán)路徑屬于不同的循環(huán)形式的第二循環(huán)路徑的示意圖。與上述第一循環(huán)路徑的主要不同點如下。首先，負壓控制單元230包括的兩個壓力調節(jié)機構都具有用于將負壓控制單元230的上游側的壓力控制成在以期望的設定壓力為中心的恒定范圍內波動的機構(具有與所謂的“背壓調節(jié)器”等價的操作的機構部件)。接著，第二循環(huán)泵1004用作負壓源，對負壓控制單元230的下游側進行減壓。另外，第一循環(huán)泵(高壓側)1001和第一循環(huán)泵(低壓側)1002設置在液體排出頭3的上游側，并且負壓控制單元230設置在液體排出頭3的下游側。
圖3中的負壓控制單元230用于即使在由于使用液體排出頭3進行記錄時的記錄占空的不同而流量波動的情況下，也將其自身的上游側(即，液體排出單元300側)的壓力波動保持在以預先設定的壓力為中心的恒定范圍內。如圖3所示，優(yōu)選通過第二循環(huán)泵1004經由液體供給單元220對負壓控制單元230的下游側加壓。這使得能夠抑制緩沖儲存器1003針對液體排出頭3的水頭壓力的效果，為記錄設備1000中的緩沖儲存器1003的布局提供更寬的選擇范圍?；蛘撸梢源娴诙h(huán)泵1004使用例如關于負壓控制單元230設置有一定水頭差的水頭儲存器。
與圖2所示的布置相同，圖3所示的負壓控制單元230具有設定了彼此不同的控制壓力的兩個壓力調節(jié)機構。在兩個負壓調節(jié)機構中，(圖3中由h表示的)相對的高壓設置側和(圖3中由l表示的)相對的低壓設置側經由液體供給單元220分別連接到液體排出單元300內的共用供給通道211和共用回收通道212。通過兩個負壓調節(jié)機構使得共用供給通道211的壓力相對高于共用回收通道212的壓力。因此，發(fā)生墨從共用供給通道211通過個別通道213和214以及記錄元件板10中的內部通道且流向共用回收通道212的(由圖3中的箭頭指示的)流動。因此，第二循環(huán)路徑在液體排出單元300內產生與第一循環(huán)路徑相同的墨流動狀態(tài)，但是具有與第一循環(huán)路徑的情況不同的兩個優(yōu)點。
一個優(yōu)點是，對于第二循環(huán)路徑，負壓控制單元230設置在液體排出頭3的下游側，因此幾乎不存在在負壓控制單元230處產生的灰塵和異物將流入該液體排出頭的危險。第二個優(yōu)點是，與第一循環(huán)路徑的情況相比，在第二循環(huán)路徑中，從緩沖儲存器1003向液體排出頭3供給的所需流量的最大值可以更小。原因如下。在記錄待機期間循環(huán)的情況下，共用供給通道211和共用回收通道212內的總流量將通過a來表示。將a的值定義為在記錄待機期間進行液體排出頭3的溫度調節(jié)的情況下、將液體排出單元300中的溫度差維持在期望范圍內所需的最小流量。此外，將在從液體排出單元300的所有排出口排出墨的情況(全排出)下的排出流量定義為f。因此，在第一循環(huán)路徑(圖2)的情況下，第一循環(huán)泵(高壓側)1001和第一循環(huán)泵(低壓側)1002的設定流量為a，因此對于全排出所需的至液體排出頭3的液體供給量的最大值為a+f。
另一方面，在第二循環(huán)路徑(圖3)的情況下，記錄待機時所需的液體排出頭3的液體供給量為流量a。這意味著，全排出所需的至液體排出頭3的供給量為流量f。因此，在第二循環(huán)路徑的情況下，第一循環(huán)泵(高壓側)1001和第一循環(huán)泵(低壓側)1002的設定流量的總值、即所需供給量的最大值為a和f的較大值。因此，只要使用相同配置的液體排出單元300，第二循環(huán)路徑中的所需供給量的最大值(a或f)始終小于第一循環(huán)路徑中的所需供給流量的最大值(a+f)。因此，在第二循環(huán)路徑的情況下，可應用的循環(huán)泵的自由度較高，并且例如可以使用具有簡單結構的低成本循環(huán)泵，可以降低設置在主單元側路徑上的冷卻器(圖中未示出)上的負荷，從而降低記錄設備主單元的成本。該優(yōu)點對于a或f的值相對較大的線型排出頭更為明顯，并且在線型排出頭在長邊方向上的長度越長的情況下越有用。
然而，另一方面，存在第一循環(huán)路徑比第二循環(huán)路徑更有利的點。也就是說，對于第二循環(huán)路徑，在記錄待機時流過液體排出單元300的流量是最大的，因此圖像的記錄占空越低，越大的負壓施加到噴嘴。因此，特別地，在減小共用供給通道211和共用回收通道212的通道寬度(在與墨流動方向正交的方向上的長度)以減小頭寬度(液體排出頭在橫向方向上的長度)的情況下，這可能導致衛(wèi)星滴的影響更大。原因在于，在不均勻顯著的低占空(low-duty)圖像中，向噴嘴施加高負壓。另一方面，在第一循環(huán)路徑的情況下形成高占空圖像時，對排出口施加高負壓，因此任何產生的衛(wèi)星滴不太明顯，這有利于對圖像質量形成小的影響?？梢愿鶕后w排出頭和記錄設備主單元的規(guī)格(排出流量f、最小循環(huán)流量a和頭內的通道阻力)來選擇這兩個循環(huán)路徑中的哪一個更為優(yōu)選。
液體排出頭的配置的描述
將描述根據第一應用示例的液體排出頭3的配置。圖4a和4b是根據本應用示例的液體排出頭3的立體圖。液體排出頭3是線型液體排出頭，其中能夠排出c、m、y和k四種顏色的墨的十五個記錄元件板10排列成直線(串列布局)。如圖4a所示，液體排出頭3包括記錄元件板10以及經由柔性印刷電路板40和電氣布線板90電連接的信號輸入端子91和電源端子92。信號輸入端子91和電源端子92電連接到記錄設備1000的控制單元，并且各自向記錄元件板10供給排出驅動信號和排出所需的電力。通過電氣布線板90中的電路進行的合并布線使得信號輸入端子91和電源端子92的數量相比記錄元件板10的數量減少。這使得在將液體排出頭3組裝到記錄設備1000時或在更換液體排出頭3時需要移除的電連接部分的數量減少。設置在液體排出頭3兩端的液體連接部111與記錄設備1000的液體供給系統(tǒng)連接，如圖4b所示。因此，cmyk四種顏色的墨從記錄設備1000的供給系統(tǒng)供給到液體排出頭3，并且已經通過液體排出頭3的墨被回收到記錄設備1000的供給系統(tǒng)。以這種方式，各顏色的墨可以通過記錄設備1000的路徑和液體排出頭3的路徑進行循環(huán)。
圖5示出液體排出頭3包括的部件和單元的分解立體圖。液體排出單元300、液體供給單元220和電氣布線板90安裝至殼體80。液體連接部111(圖3)設置至液體供給單元220，并且針對各顏色的過濾器221(圖2和圖3)設置在液體供給單元220內，該過濾器221與液體連接部111的各開口連通以去除所供給的墨中的異物。兩個液體供給單元220各自設置有針對兩種顏色的過濾器221。已經通過過濾器221的墨與各顏色對應地提供至液體供給單元220上設置的相應負壓控制單元230。各負壓控制單元230是具有針對相應顏色的壓力調節(jié)閥的單元。負壓控制單元230通過其中設置的閥和彈簧構件等的操作，使由于墨的流量的波動而導致的記錄設備1000的供給系統(tǒng)(在液體排出頭3的上游側的供給系統(tǒng))中的壓力降的變化發(fā)生顯著衰減。因此，能夠將壓力控制單元的下游側(液體排出單元300側)的負壓的變化穩(wěn)定在一定范圍內。如圖2所示，各負壓控制單元230針對各顏色具有內置的兩個壓力調節(jié)閥，并且將這兩個壓力調節(jié)閥各自設定為不同的控制壓力。兩個壓力調節(jié)閥經由液體供給單元220，在高壓側與液體排出單元300內的共用供給通道211連通，在低壓側與共用回收通道212連通。
殼體80配置成包括液體排出單元支撐構件81和電氣布線板支撐構件82，支撐液體排出單元300和電氣布線板90，并且確保液體排出頭3的剛性。電氣布線板支撐構件82用于支撐電氣布線板90，并且通過螺紋連接至液體排出單元支撐構件81而被固定。液體排出單元支撐構件81用于校正液體排出單元300的翹曲和變形，從而確保多個記錄元件板10的相對位置精度，從而抑制記錄物中的不均勻性。因此，液體排出單元支撐構件81優(yōu)選具有足夠的剛性。適當的材料的示例包括諸如不銹鋼和鋁等的金屬材料、以及諸如氧化鋁等的陶瓷。液體排出單元支撐構件81具有插入接合橡膠部件100的開口83和84。從液體供給單元220供給的墨通過接合橡膠構件100并引導到作為構成液體排出單元300的一部分的第三通道構件70。
液體排出單元300包括多個排出模塊200和通道構件210，并且蓋構件130安裝到液體排出單元300的面向記錄介質的面。蓋構件130是具有設有長形開口131的框狀面的構件。如圖5所示，排出模塊200中包括的記錄元件板10和密封構件110(圖9a)從開口131露出。開口131的周邊上的框部用作與在記錄待機時蓋住液體排出頭3的蓋構件的接觸面。因此，當通過用粘合劑、密封劑、填充材料等涂覆開口131的周邊以填充液體排出單元300的排出口面上的凹凸和間隙，優(yōu)選在覆蓋時形成封閉空間。
接下來，將描述液體排出單元300中所包括的通道構件210的配置。如圖5所示，通道構件210是通過層壓第一通道構件50、第二通道構件60和第三通道構件70而形成的制品。通道構件210是將從液體供給單元220供給的墨分配到各排出模塊200并使從排出模塊200再循環(huán)的墨返回到液體供給單元220的通道構件。通道構件210通過螺紋構件固定到液體排出單元支撐構件81，從而抑制通道構件210的翹曲和變形。
圖6a至圖6f是示出構成第一至第三通道構件的通道構件的前側和后側的圖。圖6a示出第一通道構件50的安裝排出模塊200的側面，圖6f示出第三通道構件70的與液體排出單元支撐構件81接觸的面。第一通道構件50和第二通道構件60具有如圖6b和圖6c所示的彼此鄰接的通道構件接觸面，第二通道構件60和第三通道構件70具有如圖6d和6e所示的彼此鄰接的通道構件接觸面。鄰接的第二通道構件60和第三通道構件70在其上形成共用通道槽62和71，當彼此面對時，共用通道槽62和71形成沿通道構件的長邊方向延伸的八個共用通道。這在通道構件210內針對各顏色形成共用供給通道211和共用回收通道212的集合(圖7)。第三通道構件70的連通口72與接合橡膠構件100中的孔連通，以通過流體連接與液體供給單元220連通。多個連通口61形成在第二通道構件60的共用通道槽62的底面上，與第一通道構件50的個別通道槽52的一端連通。第一通道構件50的個別通道槽52的另一端形成連通口51以經由連通口51通過流體連接與多個排出模塊200連通。這些個別通道槽52允許這些通道在通道構件的中間合并。
第一至第三通道構件優(yōu)選對墨具有耐腐蝕性，并且利用具有低線性膨脹系數的材料形成。適當的材料示例包括氧化鋁、液晶聚合物(lcp)和復合材料(樹脂材料)，其中諸如二氧化硅或纖維等的細顆粒等的無機填料已經添加到諸如聚苯硫醚(pps)、聚砜(psf)或改性聚苯醚(ppe)等的基材。通道構件210可以通過層疊三個通道構件并使用粘合劑進行粘合來形成，或者在選擇復合樹脂材料用于材料的情況下，可以通過熔接來將這三個通道構件接合。
接下來，將參照圖7描述通道構件210內的通道的連接關系。圖7是從第一通道構件50的安裝排出模塊200的側面觀察的，通過將第一至第三通道構件接合所形成的通道構件210內的通道的局部放大立體圖。通道構件210對于各顏色具有在液體排出頭3的長邊方向上延伸的共用供給通道211(211a、211b、211c和211d)和共用回收通道212(212a、212b、212c和212d)。由個別通道槽52形成的多個個別供給通道213(213a、213b、213c和213d)經由連通口61連接到各顏色的共用供給通道211。由個別通道槽52形成的多個個別回收通道214(214a、214b、214c和214d)經由連通口61連接到各顏色的共用回收通道212。該通道配置使得墨能夠從共用供給通道211經由個別供給通道213在位于通道構件中間的記錄元件板10處合并。還能夠使墨經由個別回收通道214從記錄元件板10回收到共用回收通道212。
圖8是沿圖7中的線viii-viii截取的截面圖，其示出個別回收通道(214a和214c)經由連通口51與排出模塊200連通。盡管圖8僅示出個別回收通道(214a和214c)，但是個別供給通道213和排出模塊200在不同的橫截面處連通，如圖7所示。在排出模塊200包括的支撐部件30和記錄元件板10中形成通道。這些通道用于將墨從第一通道構件50供給到設置至記錄元件板10的記錄元件15(圖10b)并且將供給至記錄元件15的部分或全部墨收集(再循環(huán))到第一通道構件50。各顏色的共用供給通道211經由其液體供給單元220連接到對應顏色的負壓控制單元230(高壓側)，并且共用回收通道212經由液體供給單元220連接到負壓控制單元230(低壓側)。負壓控制單元230在共用供給通道211和共用回收通道212之間生成差壓(壓力差)。因此，在如圖7和8所示將通道連接的根據本申請示例的液體排出頭3中，針對各顏色發(fā)生以下順序的流動：共用供給通道211→個別供給通道213→記錄元件板10→個別回收通道214→共用回收通道212。
排出模塊的描述
圖9a示出一個排出模塊200的立體圖，圖9b示出其分解視圖。排出模塊200的制造方法如下。首先，將記錄元件板10和柔性印刷電路板40粘附到已預先形成液體連通口31的支撐構件30。隨后，將記錄元件板10上的端子16通過引線接合電連接到柔性印刷電路板40上的端子41，隨后用密封劑110覆蓋并密封引線接合部分(電連接部分)。將柔性印刷電路板40的與記錄元件板10相對的另一端的端子42電連接到電氣布線板90的連接端子93(圖5)。支撐構件30是支撐記錄元件板10的支撐構件，并且還是通過流體連接在記錄元件板10和通道構件210之間連通的通道構件。因此，支撐構件30應當具有高平面度，并且還應當能夠以高可靠度接合到記錄元件板10。適當的材料的示例包括氧化鋁和樹脂材料。
記錄元件板的結構的描述
將描述根據本應用示例的記錄元件板10的配置。圖10a是記錄元件板10的形成排出口13的側面的平面圖，圖10b是圖10a中的xb表示的部分的放大圖。圖10c是與圖10a的側面相對的記錄元件板10的背面的平面圖。如圖10a所示，記錄元件板10具有形成與墨顏色對應的四個排出口行的排出口形成構件12。注意，在下文中，將排列多個排出口13的排出口行延伸的方向稱為“排出口行方向”。
如圖10b所示，作為使墨由于熱能而起泡的加熱元件的記錄元件15設置在與排出口13對應的位置。包含記錄元件15的壓力室23通過隔板22分開。記錄元件15通過設置于記錄元件板10的電氣布線(圖中未示出)電連接到圖10a中的端子16。記錄元件15基于來自記錄設備1000的控制電路且經由電氣布線板90(圖5)和柔性印刷電路板40(圖9b)輸入的脈沖信號來產生熱量以使墨沸騰。由于該沸騰而產生的鼓泡力使墨從排出口13排出。如圖10b所示，液體供給通道18沿各排出口行的一側延伸，并且液體回收通道19沿另一側延伸。液體供給通道18和液體回收通道19是沿記錄元件板10上設置的排出口行的方向延伸的通道，并且分別經由供給口17a和回收口17b與排出口13連通。
如圖10c和11所示，片狀蓋部件20層疊在記錄元件板10的形成排出口13的面的背面上，蓋部件20具有與如后面將要描述的液體供給通道18和液體回收通道19連通的多個開口21。在本應用示例中，對于各液體供給通道18，在蓋部件20中設置三個開口21，并且對于各液體回收通道19，設置兩個開口21。從壓降的角度，針對通道設置的開口21的數量優(yōu)選為多個。在本實施例中，不必針對各通道設置多個開口21，只要針對液體供給通道18和液體回收通道19中的任一個設置至少兩個開口21就足夠了。例如，針對液體供給通道18具有兩個開口21并且針對液體回收通道19具有一個開口21的液體排出頭3的配置就足夠了。如圖10b所示，蓋部件20的開口21各自與圖6a所示的多個連通口51連通。如圖11所示，蓋部件20用作形成記錄元件板10的基板11中形成的液體供給通道18和液體回收通道19的側面的一部分的蓋。蓋部件20優(yōu)選對墨具有足夠的耐腐蝕性，并且從防止混色的角度來看，必須具有關于開口21的開口形狀及開口位置的高精度。因此，優(yōu)選使用感光性樹脂材料或硅板作為用于蓋部件20的材料，其中通過光刻工藝形成開口21。因此，蓋部件20用于通過開口21轉換通道的間距。考慮到壓降，蓋部件20優(yōu)選是薄的，并且優(yōu)選利用薄膜狀樹脂材料形成。
接下來，將描述記錄元件板10內的墨的流動。圖11是示出沿圖10a中的平面xi-xi截取的記錄元件板10和蓋部件20的橫截面的立體圖。記錄元件板10通過將利用硅(si)形成的基板11和由感光樹脂形成的排出口形成構件12層疊而形成，其中蓋部件20接合在基板11的背面上。記錄元件15形成在基板11的另一面?zhèn)?圖10b)，其中構成液體供給通道18和液體回收通道19的槽沿形成在其背面?zhèn)鹊呐懦隹谛醒由臁Ｓ苫?1和蓋部件20形成的液體供給通道18和液體回收通道19分別連接至通道構件210內的共用供給通道211和共用回收通道212，并且在液體供給通道18和液體回收通道19之間存在壓力差。當墨從液體排出頭3的多個排出口13排出并且正在進行記錄時，在沒有進行排出操作的排出口13處產生以下流動。也就是說，設置在基板11中的液體供給路徑18中的墨由于該壓力差從液體供給通道18經由供給口17a、壓力室23和回收口17b向液體回收通道19流動(圖11中的箭頭c指示的流動)。該流動使得由于來自排出口13的蒸發(fā)而增稠的墨、氣泡、異物等從沒有進行記錄的排出口13和壓力室23回收到液體回收通道19。這也使得能夠抑制排出口13和壓力室23處的墨的增稠?；厥盏揭后w回收通道19的墨經由蓋部件20的開口21和支撐構件30的液體連通口31(參見圖9b)按照通道構件210中的連通口51、個別回收通道214和共用回收通道212的順序回收。該墨最終被回收至記錄設備1000的供給路徑。
也就是說，從記錄設備主單元供給到液體排出頭3的墨通過按以下描述的順序流動而被供給和回收。首先，墨從液體供給單元220的液體連接部分111流入液體排出頭3。接下來，墨按序供給到接合橡膠構件100、設置到第三通道構件70的連通口72和共用通道槽71、設置于第二通道構件60的共用通道槽62和連通口61、以及設置于第一通道構件50的個別通道槽52和連通口51。然后，按照設置于支撐構件30的液體連通口31、設置于蓋部件20的開口21、以及設置于基板11的液體供給通道18和供給口17a的順序，將墨供給至壓力室23。已經供給至壓力室23但未從排出口13排出的墨按照設置于基板11的回收口17b和液體回收通道19、設置于蓋部件20的開口21、以及設置于支撐構件30的液體連通口31的順序流動。然后，墨按照設置于第一通道構件50的連通口51和個別通道槽52、設置于第二通道構件60的連通口61和共用通道槽62、設置于第三通道構件70的共用通道槽71和連通口72、以及接合橡膠構件100的順序流動。墨還從設置于液體供給單元的液體連接部111向液體排出頭3的外部流動。在圖2所示的第一循環(huán)路徑中，從液體連接部111流入的墨通過負壓控制單元230，然后被供給到接合橡膠構件100。在如圖3所示的第二循環(huán)路徑中，從壓力室23回收的墨通過接合橡膠構件100，然后經由負壓控制單元230從液體連接部111向液體排出頭3外部流動。
此外，如圖2和3所示，不是從液體排出單元300的共用供給通道211的一端流入的所有墨都經由個別供給通道213a供給到壓力室23。存在從共用供給通道211的另一端流過并通過液體供給單元220、而不進入個別供給通道213a的墨。因此，提供墨不通過記錄元件板10而流動的通道使得即使在記錄元件板10具有流動阻力大的微細通道的情況下、也能夠抑制墨循環(huán)流中的回流，如本應用示例的情況。因此，根據本應用示例的液體排出頭能夠抑制壓力室中和排出口附近的墨的增稠，從而抑制不良的排出方向和墨的不排出，因此作為結果能夠進行高圖像質量記錄。
記錄元件板之間的位置關系的描述
圖12是示出用于兩個鄰接的排出模塊的記錄元件板10的鄰接部分的局部放大的平面圖。如圖10a～10c所示，根據本應用示例的記錄元件板10成形為大致平行四邊形。如圖12所示，在記錄元件板10上排列排出口13的排出口行
第二應用示例
將描述根據可應用本發(fā)明的第二應用示例的噴墨記錄設備1000和液體排出頭3的配置。注意，下面將僅主要描述與第一應用示例不同的部分，并且將省略對與第一應用示例相同的部分的描述。
噴墨記錄設備的描述
圖13示出根據本發(fā)明的第二應用示例的噴墨記錄設備。根據第二應用示例的記錄設備1000與第一應用示例的不同之處在于，通過排列四個單色液體排出頭3(各液體排出頭與cmyk墨之一相對應)來在記錄介質上進行全色記錄。雖然第一應用示例中的每種顏色可使用的排出口行的數量為一行，但在第二應用示例中每種顏色可使用的排出口行的數量為20行(圖19a)。這使得能夠通過將記錄數據適當地分配給多個排出口行來進行極高速記錄。即使存在表現(xiàn)出不排墨的排出口，也通過在記錄介質的輸送方向上關于該排出口的對應位置的、另一行的噴出口進行補償排出來提高可靠性，因此這種排列適合于工業(yè)印刷。與第一應用示例相同，記錄設備1000的供給系統(tǒng)、緩沖儲存箱1003和主儲存箱1006(圖2)通過流體連接與液體排出頭3連接。各液體排出頭3還電連接到向液體排出頭3傳送電力和排出控制信號的電控制單元。
循環(huán)路徑的描述
與第一應用示例相同，可以將圖2和3中所示的第一循環(huán)路徑和第二循環(huán)路徑用作記錄設備1000和液體排出頭3之間的液體循環(huán)路徑。
液體排出頭的結構的描述
將對根據本發(fā)明的第二應用示例的液體排出頭3的結構進行描述。圖14a和14b是根據本應用示例的液體排出頭3的立體圖。液體排出頭3具有在液體排出頭3的長邊方向上排列成直線的16個記錄元件板10，并且是可以用一種顏色的墨記錄的噴墨型線記錄頭。與第一應用示例相同，液體排出頭3具有液體連接部111、信號輸入端子91和電源端子92。根據本應用示例的液體排出頭3與第一應用示例的不同之處在于，由于排出口行的數量較大，因此信號輸入端子91和電源端子92設置在液體排出頭3的兩側。這是為了降低在設置于記錄元件板10的布線部發(fā)生的壓降和信號傳送延遲。
圖15是液體排出頭3的分解立體圖，其示出根據功能分解的液體排出頭3所包括的各構件或單元。構件和單元的作用以及液體流過液體排出頭的順序基本上與第一應用示例相同，但是確保液體排出頭的剛性的功能不同。在第一應用示例中，液體排出頭的剛性主要通過液體排出單元支撐構件81來確保，但是在第二應用示例中，通過液體排出單元300中包括的第二通道構件60來確保液體排出頭的剛度。在本應用示例中，液體排出單元支撐構件81連接到第二通道構件60的兩端。該液體排出單元300機械地接合到記錄設備1000的支架，由此定位液體排出頭3。具有負壓控制單元230的液體供給單元220和電氣布線板90接合到液體排出單元支撐構件81。過濾器(圖中未示出)內置在兩個液體供給單元220中。兩個負壓控制單元230被設置為通過彼此相對不同的高負壓和低負壓來控制壓力。當高壓側負壓控制單元230和低壓側負壓控制單元230設置在液體排出頭3的端部上時(如圖14a至圖15所示)，在沿液體排出頭3的長邊方向延伸的共用供給通道211和共用回收通道212上的墨流相互反向。這促進共用供給通道211和共用回收通道212之間的熱交換，使得可以減小兩個共用通道之間的溫度差。這是有利的，因為沿共用通道設置的多個記錄元件板10之間不容易發(fā)生溫度差，因此不容易發(fā)生由于溫度差而導致的記錄不均勻。
接下來將詳細描述液體排出單元300的通道構件210。如圖15所示，通道構件210是層疊的第一通道構件50和第二通道構件60，并且將從液體供給單元220供給的墨分發(fā)至排出模塊200。通道構件210還用作將從排出模塊200再循環(huán)的墨返回到液體供給單元220的通道構件。通道構件210的第二通道構件60是已形成共用供給通道211和共用回收通道212的通道構件，并且還主要承擔液體排出頭3的剛性。因此，第二通道構件60的材料優(yōu)選為對墨具有足夠的耐腐蝕性并具有高機械強度。適當使用的材料的具體示例包括不銹鋼、鈦(ti)、氧化鋁等。
圖16a示出第一通道構件50的安裝排出模塊200的一側的面，圖16b是示出與第二通道構件60接觸的、上述面的反面的圖。與第一應用示例的情況不同，根據第二應用示例的第一通道構件50采用將與排出模塊200對應的多個構件鄰接排列的排列方式。使用這種分割結構使得能夠通過排列多個模塊來實現(xiàn)與液體排出頭的長度對應的長度，因此特別適用于例如與b2尺寸以上的片材對應的相對長尺寸的液體排出頭。如圖16a所示，第一通道構件50的連通口51通過流體連接與排出模塊200連通，并且如圖16b所示，第一通道構件50的個別連通口53通過流體連接與第二通道構件60的連通口61連通。圖16c示出第二通道構件60的與第一通道構件50接觸的面，圖16d示出沿厚度方向截取的第二通道構件60的中間部分的截面，圖16e是示出第二通道構件60的與液體供給單元220接觸的面的圖。第二通道構件60的通道和連通口的功能與第一應用示例中的一種顏色的功能相同。第二通道構件60的共用通道槽71中的一個是圖17所示的共用供給通道211，并且另一個是共用回收通道212。兩者都沿液體排出頭3的長邊方向從一端側向另一端側供給墨。在本實施例中，與第一應用示例中的情況不同在于，針對共用供給通道211和共用回收通道212的墨的流動方向彼此反向。
圖17是示出記錄元件板10和通道構件210之間的關于墨的連接關系的立體圖。如圖17所示，沿液體排出頭3的長邊方向延伸的一組共用供給通道211和共用回收通道212設置在通道構件210內。第二通道構件60的各連通口61與第一通道構件50的個別連通口53位置一致并且與其連接，從而形成從第二通道構件60的連通口72經由共用供給通道211到第一通道構件50的連通口51的流體供給路徑。以相同的方式，還形成從第二通道構件60的連通口72經由共用回收通道212至第一通道構件50的連通口51的液體供給路徑。
圖18是示出沿圖17中的xviii-xviii截取的截面圖。圖18示出共用供給通道211如何通過連通口61、個別連通口53和連通口51連接到排出模塊200。盡管在圖18中省略了圖示，但是從圖17中可以清楚地看出，另一截面將示出通過類似路徑連接到排出模塊200的個別回收通道214。與第一應用示例相同，在排出模塊200和記錄元件板10上形成通道以與排出口13連通，并且所供給的墨的一部分或全部再循環(huán)通過沒有進行排出操作的排出口13(壓力室23)。與第一應用示例相同，經由液體供給單元220，共用供給通道211連接到負壓控制單元230(高壓側)且共用回收通道212經由液體供給單元220連接到負壓控制單元230(低壓側)。因此，通過其壓差，產生從共用供給通道211通過記錄元件板10的排出口13(壓力室23)流向共用回收通道212的流動。
排出模塊的描述
圖19a是一個排出模塊200的立體圖，圖19b是其分解視圖。與第一應用示例不同，多個端子16排列在沿多個排出口行的方向的記錄元件板10的兩側部(記錄元件板10的長邊部)，并且兩個柔性印刷電路板40設置于一個記錄元件板10并且電連接到端子16。原因在于，設置在記錄元件板10上的排出口行的數量是20行，這相比第一應用示例中的八行大幅增加。其目的是保持從端子16到對應于排出口行設置的記錄元件15的最大距離短，從而降低在設置于記錄元件板10的布線部發(fā)生的壓降和信號傳送延遲。支撐構件30的液體連通口31設置至記錄元件板10，并且被開口為跨越所有排出口行。其它點與第一應用示例相同。
記錄元件板的結構的描述
圖20a是示出記錄元件板10的設置有排出口13的一側的面的示意圖，圖20c是示出圖20a所示的面的背面的示意圖。圖20b是示出在圖20c中去除設置在記錄元件板10的背面?zhèn)鹊纳w部件20的情況下記錄元件板10的面的示意圖。如圖20b所示，液體供給通道18和液體回收通道19沿排出口行方向、交替地設置在記錄元件板10的背面上。盡管排出口行的數量比第一應用示例的多，但是與第一應用示例的實質區(qū)別在于，如上所述，端子16設置在沿排出口行方向的記錄元件板10的兩側部?；窘Y構與第一應用示例相同，諸如針對各個排出口行設置一組液體供給通道18和液體回收通道19、針對蓋部件20設置與支撐構件30的液體連通口31連通的開口21等。
第一實施例
尾部長度減小和排出口尺寸之間的關系
圖21a和21b示出液體排出頭的內部。圖21a是記錄元件15和通道的平面圖，圖21b是沿圖21a中的線xxib-xxib截取的截面圖。在記錄元件板10的基板11和排出口形成構件12之間設置各自具有排出口13的多個壓力室23以及與各壓力室23連通的入口通道24a和出口通道24b。壓力室23通過壁構件26分開。與入口通道24a連通的液體供給通道18和與出口通道24b連通的液體回收通道19設置在基板11上。入口通道24a在液體供給通道18的供給口17a處從液體供給通道18分支并與壓力室23連通，向壓力室23供給墨。出口通道24b在壓力室23的與入口通道24a相對的一側與壓力室23連通，并使未從排出口13排出的墨經由液體回收通道19的回收口17b通向液體回收通道19。
多個供給口17a形成供給口行，多個回收口17b形成回收口行。在供給口行和回收口行之間形成排列多個排出口13的排出口行。在本實施例中，排出口行和回收口行設置在供給口行的兩側。如前所述，在液體供給通道18和液體回收通道19之間提供壓力差。該壓力差產生墨被從供給口17a通過入口通道24a引導到壓力室23中、以及從出口通道24b引導到回收口17b的流動。也就是說，墨通過液體供給通道18、供給口17a和入口通道24a，進入壓力室23，并從排出口13排出。沒有排出的墨通過出口通道24b、回收口17b和液體回收通道19被回收?；厥盏哪ㄟ^從圖示省略的循環(huán)通道再次供給到液體供給通道18。
產生熱能的記錄元件15設置在面向排出口13的壓力室23的底面上。排出口部(噴嘴)25在面向壓力室23的位置穿過排出口形成構件12。在排出口部25的外側端部、即與記錄元件15相對的端部形成排出墨的排出口13。排出口部25和排出口13設置在面向記錄元件15的位置。在本說明書中，排出口13是位于排出口形成構件12的面向記錄介質的外面的開口，而排出口部25是使排出口13和壓力室23連通的部分，用作穿過排出口形成構件12的通孔。
圖22a至22g是示出排出現(xiàn)象的瞬態(tài)過程的示意圖。圖22a是圖21a中的xxib的放大圖。圖22b～22g是沿圖22a中的線xxiib至xxiig-xxiib至xxiig截取的截面圖。圖22a～22g中省略了圖21a中所示的排出口13的突起。墨從入口通道24a供給到壓力室23(參見圖22b)。記錄元件15通過施加到其上的電能產生用于排出液體的熱能。記錄元件15附近的墨被該熱能加熱且蒸發(fā)，形成氣泡b(參見圖22c)。氣泡b在產生的初始階段的壓力非常高，氣泡b將氣泡b和排出口13之間的墨推向排出口13(見圖22c中的箭頭)。氣泡b在繼續(xù)生長的同時進入排出口部25內。氣泡b的內部壓力由于其生長而從正壓力迅速變化到低于大氣壓力的負壓(見圖22d)。該負壓將液滴的后端向記錄元件15側拉回，形成延伸的尾部(參見圖22e)。當氣泡b進一步前進通過排出口部分25時，氣泡b在排出口部分25的內部或外部與大氣連通。結果，氣泡b的負壓突然喪失，并且尾部長度的生長也停止(參見圖22f)。通過上述過程，在所產生的氣泡b和排出口13之間的墨通過氣泡b的壓力從排出口13排出。排出的墨主要作為主墨滴排出，但是在主墨滴后方也出現(xiàn)衛(wèi)星滴s和霧(見圖22g)。在本實施例中，氣泡b在內部壓力為負壓且容積增大(膨脹)的狀態(tài)下與大氣連通。因此，液滴的排出量穩(wěn)定，并且排出速度更快。在如本實施例那樣在排出口13設置突起部27的結構中，排出口的面積較小，因此排出速度通常趨于下降。然而，氣泡b在生長時與大氣連通以排出液滴使得能夠抑制衛(wèi)星滴的發(fā)生，同時抑制排出速度的下降。
圖23a示出氣泡內的壓力分布和氣泡內的內部壓力之間的關系。橫軸表示時間，縱軸表示內部壓力。圖23a示出模式a和模式b，其中排出口尺寸相同，并且僅氣泡內的壓力分布不同。圖23b示意性地示出根據模式a排出墨的方式，圖23c示出根據模式b排出墨的方式。模式a和模式b都表現(xiàn)出氣泡的內部壓力的快速上升，隨后轉為負壓，隨后在氣泡與大氣連通時上升到大氣壓。在模式b中，氣泡在時間tb與大氣連通，因此氣泡內的內部壓力保持在負壓的時間量長。從圖23c可以看出，液滴的尾部相比模式a更長，并且衛(wèi)星滴容易形成。模式a中的氣泡在比tb早的時間ta與大氣連通，因此氣泡內的內部壓力保持在負壓的時間量短。因此，如圖23b所示，尾部相對較短，并且抑制衛(wèi)星滴的發(fā)生。因此，減少負壓的時間量并使氣泡在早期與大氣連通對于抑制尾部變長是有效的，因此對抑制衛(wèi)星滴是有效的。
圖24a至24d示出從記錄元件15到排出口13的距離oh(圖22b)與從記錄元件15開始加熱到氣泡與大氣連通的時間量(下文稱為“大氣連通時間tth”)之間的關系。距離oh等于排出口形成構件12的高度h1(也是排出口部25的高度)與在垂直于壓力室23的設置記錄元件15的底面的方向上的入口通道24a的高度h2之和、即oh＝h1+h2(參見圖22b)。這里針對排出口的形狀考慮三種圖案，具有圓形形狀的圖案1(圖24a)和具有朝排出口13的中心突出的兩個突起部27的圖案2和3(圖24b和24c)。圖案2和3中的兩個突起部27位于穿過排出口13的中心cn的直線l上、設置在中心cn的兩側并且具有相同的形狀。與圖案2相比，在圖案3中，突起部27形成得更長且突起部27之間的間隙28更小。
在任一種圖案中，oh和排出口13的有效直徑相同，oh為12μm以下，并且排出口13的有效直徑為11μm以上(開口面積≥100μm2)。有效直徑定義為面積等于排出口13的實際面積的圓的直徑。注意，排出口13的開口面積優(yōu)選為100μm2以上。在排出口13的形狀為圓形(圖案1)的情況下，可以看出，需要減小oh以減小tth，從而縮短尾部。為了減小oh，排出口形成構件12需要形成得較薄(減小h1)或者降低入口通道24a的高度(減小h2)。這兩者的問題在于，前者導致排出口形成構件12更容易破裂等，并且可靠性可能下降。后者可能產生吞吐量可能由于增加的流動阻力而劣化的顧慮。
另一方面，在將突起部27設置于排出口13(圖案2和3)的情況下，tth相比圖案1更低。特別是，在突起部27之間的間隙窄(圖案3)的情況下，tth明顯減小。這導致較短的尾部，并且抑制了衛(wèi)星滴的發(fā)生。盡管在本實施例中描述了設置兩個突起部27的配置，但不限于此，本發(fā)明也可以適用于設置一個突起部或三個以上的突起部的情況，這將在后面描述。與兩個突起部27的情況相同，在這些情況下，優(yōu)選在突起部27之間具有較窄的間隙(在一個突起的情況下，突起的頂端和排出口的邊緣之間的間隙)，因為這導致較短的尾部。
圖25示出排出口形成構件12的厚度h1、入口通道24a的高度h2和大氣連通時間tth之間的關系。橫軸表示入口通道24a的高度h2，縱軸表示排出口形成構件12的厚度h1。等高線表示tth。圖25中的標準a、標準b和標準c的尺寸如下。
標準a：oh＝12μm，h1＝7μm，h2＝5μm，tth≈1.4μs
標準b：oh＝12μm，h1＝6μm，h2＝6μm，tth≈1.5μs
標準c：oh＝12μm，h1＝5μm，h2＝7μm，tth≈1.6μs
因此，圖25示出當oh固定在12μm且入口通道24a的高度h2(或排出口形成構件12的厚度h1)改變時大氣連通時間tth的變化。tth按照標準a、b和c的順序增加。因此，在oh恒定的情況下，通過降低入口通道24a的高度h2，大氣連通時間tth可以進一步減小。入口通道24a的高度h2優(yōu)選為7μm以下，并且優(yōu)選為oh的一半以下。排出口13和記錄元件15之間的距離oh優(yōu)選為12μm以下。
減少大氣連通時間的機構
接下來將描述減小大氣連通時間tth的機構。圖26a至27b示出距離oh與氣泡的大氣連通位置之間的關系。方向dz和z在圖26a中定義。該dz表示在遠離記錄元件15的方向為正方向的情況下，以排出口13為原點、在z方向上氣泡與大氣連通的位置。因此，在dz為正的情況下，大氣連通位置在排出口部25的外部或排出口13的外側，并且在dz為負的情況下，大氣連通位置在排出口部25的內部或排出口13的內側。
在圖26b中，橫軸表示oh，縱軸表示dz。在排出口13的形狀為圓形(圖案1)的情況下，減小oh使dz漸近地接近0。也就是說，減小oh導致在排出口13附近的位置處發(fā)生大氣連通。因此，如從圖23a可以看出的，tth減小。在排出口13具有突起部27(圖案2和3)的情況下，當oh≤12μm時dz>0，大氣連通發(fā)生在排出口13的外側。在突起間隙較窄的圖案3中，dz更大，因此tth相應地減小。
方向dx和x在圖27a中定義。該dx表示在遠離排出口13的中心的方向為正方向的情況下，以排出口13的邊緣為原點、在x方向上氣泡與大氣連通的位置。在圖27b中，橫軸表示oh，縱軸表示dx。在排出口13的形狀為圓形(圖案1)的情況下，降低oh幾乎不會引起dx中的任何變化。在排出口13具有突起部27(圖案2和3)的情況下，dx接近0，并且dx隨著oh減少而增加。該dx在突起間隙較窄的圖案3中較大。
圖28a至28f是示出從排出口13排出的液滴的模擬圖，其中圖28a是排出口13的形狀為圓形(圖案1)的情況下的排出液滴的立體圖，圖28b和圖28c是示出氣泡和大氣的速度分布隨時間的瞬態(tài)變化的圖。圖28d是在排出口13具有突起部27的情況下的排出液滴的立體圖，28e和28f是示出氣泡和大氣的速度分布隨時間的瞬態(tài)變化的圖。圖28e和28f是沿穿過設置于圖28d中的排出口13的兩個突起部27和排出口13的中心的線截取的截面圖。方向x和z如圖27a中所定義。在排出口13的形狀為圓形(圖案1)的情況下，排出口部25內的瞬態(tài)現(xiàn)象如下，如圖28b和28c所示。
在階段1中，所產生的氣泡b進入排出口部25，并在排出口部25內生長。因此，由于排出口形成構件12的壁(排出口部25的側壁)的作用，氣泡b具有朝排出口13的中心(x＝0)的速度分量(參見圖28b中的箭頭(i))。
在階段2中，隨著氣泡生長，排出口13外部的大氣g由于排出的墨而沿遠離排出口13的中心的方向暫時被推出(參見圖28b中的箭頭(ii))。
在階段3中，大氣g由于氣泡b內的負壓而被向排出口13內拉動(參見圖28c中的箭頭(iv))。
在階段4中，由于氣泡b內的負壓，氣泡b本身也被朝向排出口部25的中心拉動，并且由于墨的界面的力的作用而進一步被朝向排出口部25的中心拉動(參見圖28c中的箭頭(iii))。
因此，大氣g和氣泡b傾向于在排出口部25內部連通。氣泡b不容易與大氣g在排出口部25的外部連通，并且tth趨于變長。
另一方面，在排出口13具有突起部27的配置的情況下，氣泡b由于墨的界面的力而朝向排出口13的外側擴展(參見圖28f中的箭頭(iii))。已經進入排出口部25的氣泡b的至少部分具有從排出口部25的中心朝向側壁的速度分量。特別地，在排出口13由于具有突起部27而曲率不恒定的情況下，表面張力起作用使得氣液界面形成具有穩(wěn)定形狀的球形。大氣g被向排出口部25內拉動，而氣泡b在遠離排出口部25的中心的方向上擴展。因此，大氣g和氣泡b具有相互反向的速度分量，在彼此碰撞的方向上作用，從而促進氣泡b的大氣連通。從圖28f中還可以看出，大氣連通位置在排出口部25或排出口13的外部。
因此，通過減小oh(使排出口13和記錄元件15之間的距離為12μm以下)，以及還向排出口13設置突起部27，獲得以下特征：
特征1：較短的大氣連通時間tth
特征2：氣泡b和大氣g在排出口部25的外側連通
特征3：氣泡b在與大氣g連通前向外擴展
因此，尾部更短，抑制了衛(wèi)星滴和霧的發(fā)生，并且能夠實現(xiàn)高圖像質量和高吞吐量。
圖29和30是示出關于各種形狀的排出口13的tth和dz的圖。排出口形狀1至6具有以下特征。
排出口形狀1：圓形排出口
排出口形狀2：具有兩個對稱的突起部27且突起部27之間的間隙寬的排出口
排出口形狀3：具有兩個對稱的突起部27且突起部27之間的間隙窄的排出口
排出口形狀4：具有四個對稱的突起部27且突起部27之間的間隙寬的排出口
排出口形狀5：具有一個突起部27且突起部27與相對的邊緣之間的間隙寬的排出口
排出口形狀6：具有一個突起部27且突起部27與相對的邊緣之間的間隙窄的排出口
排出口形狀2～6各自具有至少一個突起部27，其中突起部27位于穿過排出口13的中心的直線上。與排出口形狀1相比，所有排出口形狀2～6具有較小的tth。此外，所有排出口形狀2～6具有正dz，這意味著大氣連通發(fā)生在排出口部25的外側。因此，排出口形狀2～6是優(yōu)選實施例，因為它們能夠縮短尾部并抑制衛(wèi)星滴和霧。然而，注意，在突起部27的數量增加的排出口形狀4中，排出口部25處的流動阻力增大，并且排出效率劣化。因此，突起部27的數量不應該太多。另一方面，排出口形狀5和6具有一個突起部27，從排出口部25處的流動阻力的角度來看這是優(yōu)選的。然而，排出口形狀是不對稱的，因此更容易發(fā)生墨滴以傾斜狀態(tài)噴射的情形。從這個角度看，排出口13更優(yōu)選為對稱形狀。因此，最優(yōu)選的實施例是具有跨越排出口13的中心對稱地設置在排出口13的兩側的兩個突起部27的排出口形狀2和3。從更短的tth的角度來看，排出口形狀3是更優(yōu)選的，因為它具有對稱地設置在排出口13上的兩個突起部27且突起部27之間的間隙窄。
盡管如上述實施例所述，液體通道設置在記錄元件15的兩側，但是如圖31a和31b所示，可以通過僅在記錄元件15的一側設置液體通道的結構來獲得相同的效果。
第二實施例
通道和循環(huán)方向之間的關系
圖32a和32b是示出本發(fā)明的第二實施例的圖。圖32a是示出記錄元件15和通道的平面圖，圖32b是沿圖32中的線xxxiib-xxxiib截取的截面圖。循環(huán)流在與排出口13的突起部27平行的方向上。該布置與圖21a和圖21b中所示的第一實施例的不同點僅在于，回收口行僅設置在供給口行的一側上，并且所有其它點相同。因此，關于細節(jié)應當參考第一實施例。
圖33a和33b示出的布置與圖32a和32b中的布置的不同點在于，排出口13的突起部27在與循環(huán)流正交的方向上延伸。圖34a和34b是集中于各個圖32a和32b中的壓力室23之一的圖。在圖34a中，循環(huán)流和排出口13的突起部27延伸的方向相同(基本上平行)，而在圖34b中，循環(huán)流和排出口13的突起部27延伸的方向相交(基本正交)。圖34c和34d示出在關于圖34a和34b連續(xù)排出、即中斷時間段的影響小的情況下，關于液滴形成的數值計算結果。圖34e和34f分別示出關于圖34a和34b、在預定中斷時間段之后、由于來自排出口13的墨的蒸發(fā)而導致的墨的增稠的影響較大時，關于液滴形成的數值計算結果。
從圖34e和34f中可以看出，與循環(huán)流與突起部27平行的配置(圖34a)相比，循環(huán)流垂直于突起部27的布置(圖34b)不容易受到墨增稠的影響。認為這是由于在曲率半徑小的突起部27的基部的部分(圖34g和34h中圓圈包圍的部分)處的蒸發(fā)速率較大，因此循環(huán)流流過該區(qū)域的布置不容易受濃縮的影響。
因此，雖然本實施例可以應用于圖34e和34f中的任一個，但是為了在具有循環(huán)流的配置中進一步抑制排出口13內的濃縮，循環(huán)流在與排出口13的突起部27相交(更優(yōu)選地，正交)的方向上流動的布置是更優(yōu)選的。換句話說，優(yōu)選地，期望突起部27所在的直線相對于連接供給通道和回收通道的通道軸呈45度以上的角度，并且為了抑制排出口13內的濃縮，特別優(yōu)選地的是突起部27所在的直線與通道軸垂直。
還存在由于突起部27的形狀的變化和變形而導致已排出的液滴的排出方向發(fā)生偏離的情況。考慮到這一點，以下布置是優(yōu)選的，即記錄介質關于液體排出頭3的相對運動方向以及突起部27延伸的方向一致(更優(yōu)選地，平行)。根據該配置，即使由于突起部27的變形等而導致液滴的噴射方向發(fā)生偏離，對記錄圖像的影響也將得以降低。
雖然已經參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但是應當理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。所附權利要求的范圍符合最寬泛的解釋，以便包括所有這樣的修改以及等同結構和功能。
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