本发明涉及一种液体排出设备和液体排出头。
背景技术：
从排出口排出诸如墨等的液体的液体排出头存在如下问题：从排出口排出的液体中的挥发性成分挥发，并且液体在排出口附近增稠，导致所排出的液滴的排出速度改变，并且液滴着落精度受到影响。
已知作为用以应对该液体增稠现象的措施，存在使供给至液体排出头的墨沿着循环路径循环的方法。日本特开2002-355973记载了通过使在形成排出口的构件和形成热阻抗元件的基板之间所形成的通道内的液体循环来抑制由于液体从排出口的挥发而导致的排出口的堵塞的液体排出头。
在排出操作之后的中断时间段长的情况下，排出口附近的液体的粘度增加显著，并且液体内的固体成分可能在排出口附近固化。因此，在中断之后首次液体排出时，固体成分可能增加液体通过排出口时的流体阻抗，这可能导致不良排出。然而，在日本特开2002-355973中所述的液体排出头没有进行与这种不良排出有关的考虑。因此，在中断之后首次液体排出时发生的不良排出可能引起图像质量的劣化。
技术实现要素：
期望提供能够进行高精细并且高质量图像形成的液体排出设备和液体排出头。
一种液体排出设备，包括：液体排出头，其具有记录元件基板，其中，所述记录元件基板包括：排出口，用于排出液体，压力室，其内部设置有用于生成排出液体所用的能量的记录元件，液体供给通道，用于将液体供给至所述压力室，以及液体回收通道，用于从所述压力室回收液体；以及流动单元，用于使液体按所述液体供给通道、所述压力室、所述液体回收通道的顺序流过所述液体供给通道、所述压力室和所述液体回收通道，其中，使利用所述流动单元而流过所述压力室的液体的相对介电常数εr满足εr≤40.7的关系。
一种液体排出头，包括：排出口，用于排出液体；记录元件，用于生成排出液体所用的能量；压力室，其内部设置有所述记录元件；液体供给通道，用于将液体供给至所述压力室；以及液体回收通道，用于从所述压力室回收液体，其中，使相对介电常数εr满足εr≤40.7的关系的液体按所述液体供给通道、所述压力室、所述液体回收通道的顺序循环通过所述液体供给通道、所述压力室和所述液体回收通道。
液体排出设备包括：液体排出头，其具有记录元件基板；以及储液器，用于储存供给至液体排出头的液体，其中，该记录元件基板包括：多个排出口，用于排出液体；多个压力室，其内部设置有用于生成排出液体所用的能量的记录元件，其中多个压力室各自经由排出通道与多个排出口连通；液体供给通道，用于将液体供给至多个压力室；以及液体回收通道，用于从多个压力室回收液体。多个压力室与液体供给通道和液体回收通道19连通，以使得液体流过多个压力室。储液器中所储存的液体的相对介电常数εr满足εr≤65的关系。
液体排出头包括：排出口，用于排出液体；记录元件，用于生成排出液体所用的能量；压力室，其内部设置有记录元件；液体供给通道，用于将液体供给至压力室；以及液体回收通道，用于从所述压力室回收液体。使相对介电常数εr满足εr≤65的关系的液体循环通过液体供给通道、压力室和液体回收通道。
根据上述液体排出设备和液体排出头，可以降低液体的相对介电常数，由此即使在停止排出操作一定量的时间之后，也可以抑制液体排出口的周缘附近的液体中的固体成分的滞留。因此，即使在具有大量固体成分的液体的情况下，也可以抑制中断之后首次液体排出时的不良排出，由此抑制图像质量的劣化。
通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是示出根据第一应用示例的喷墨记录设备的斜视图。
图2是示出第一应用示例中的第一循环路径的示意图。
图3是示出第一应用示例中的第二循环路径的示意图。
图4a和4b是根据第一应用示例的液体排出头的斜视图。
图5是根据第一应用示例的液体排出头的分解斜视图。
图6a～6f是示出根据第一应用示例的第一～第三通道构件的平面图。
图7是第一应用示例中的通道构件的一部分的放大透视图。
图8是沿图7中的线viii-viii截取的截面图。
图9a和9b是示出根据第一应用示例的排出模块的图，图9a是斜视图以及图9b是分解图。
图10a～10c是根据第一应用示例的记录元件基板的平面图。
图11是示出图10a中的截面xi-xi的斜视图。
图12是示出根据第一应用示例的记录元件基板的邻接部分的部分放大示出的平面图。
图13a和13b是根据第二应用示例的液体排出头的斜视图。
图14是根据第二应用示例的液体排出头的分解斜视图。
图15a～15e是构成根据第二应用示例的通道构件的第一和第二通道构件的平面图。
图16是根据第二应用示例的通道构件的一部分的放大透视图。
图17是沿着图16中的线xvii-xvii截取的截面图。
图18a和18b是示出根据第二应用示例的排出模块的图，图18a是斜视图以及图18b是分解图。
图19a～19c是根据第二应用示例的记录元件基板的平面图。
图20是根据第二应用示例的喷墨记录设备的斜视图。
图21a～21c是示出根据第一实施例的液体排出头的主要部分的图，图21a是平面图，图21b是截面图，以及图21c是斜视图。
图22是液体排出头的排出口附近的放大截面图。
图23是用于说明头尺寸与流动模式之间的关系的图。
图24是示出确认了头尺寸与流动模式之间的关系的结果的图。
图25a～25d是示出排出口内的循环流的图。
图26a～26c是示出排出口内的墨的浓度的图。
图27a～27d是示出排出口内的颜料的浓度分布和溶剂的浓度分布的图。
图28是用于描绘关于中断之后所排出的液滴的数量的排出速度的图。
图29a～29c是用于描绘关于中断之后所排出的液滴的数量的排出速度的图。
图30是根据第二实施例的液体排出头的截面图。
图31a和31b是根据第三实施例的液体排出头的平面图。
图32是根据第一应用示例的喷墨记录设备的斜视图。
图33是示出第三循环路径的图。
图34a和34b是示出根据第一应用示例的液体排出头的图。
图35是根据第一应用示例的液体排出头的分解斜视图。
图36是根据第一应用示例的液体排出头的通道构件的示意图。
图37是示出根据第三应用示例的记录设备的图。
图38是示出第四循环路径的图。
图39a和39b是示出根据第三应用示例的液体排出头的图。
图40a～40c是示出根据第三应用示例的液体排出头的图。
具体实施方式
以下将参考附图来说明应用示例和实施例。首先将说明第一～第三应用示例，之后将说明实施例。然而，应当理解，以下的描述不限制本发明的范围。作为一个例子，在应用示例中隐含有通过发热元件来生成气泡并且排出液体的热系统，但是本发明同样适用于采用压电系统或者其它各种类型的液体排出系统的液体排出头。
尽管应用示例涉及使诸如墨等的液体在储液器和液体排出头之间循环的形式的喷墨记录设备(或简称“记录设备”)，但是同样可以使用其它形式。例如，可以采用如下形式：代替使墨循环，设置两个储液器，一个位于液体排出头的上游侧以及另一个位于下游侧，并且通过使墨从一个储液器流到另一个来使压力室内的墨流动。此外，应用示例涉及具有与记录介质的宽度相对应的长度的所谓的线型头，但是实施例还可以是在扫描记录介质期间进行记录的所谓的串行液体排出头。串行液体排出头的示例是具有用于记录黑色墨和用于记录彩色墨的各一个基板的示例，但是这不是限制性的。以排出口在排出口行方向上重叠的方式排列多个记录元件基板可以进行形成比记录介质的宽度短的短线型头的配置，这些短线型头扫描记录介质。
第一应用示例
喷墨记录设备的说明
图1示出排出液体的装置更特别地为通过排出墨来进行记录的喷墨记录设备1000(以下还简称为“记录设备”)的示意结构。记录设备1000是如下的线型记录设备，其中，该线型记录设备具有用于输送记录介质2的输送单元1以及通常被配置成与记录介质2的输送方向正交的线型(页宽型)液体排出头3，并且在连续地或者间歇地输送多个记录介质2的情况下进行单遍连续记录。记录介质2不限于切割的薄片，并且可以是连续的卷绕薄片。液体排出头3能够进行利用青色、品红色、黄色和黑色(缩写为“cmyk”)墨的全色打印。液体排出头3具有通过流体连接所连接的用作用于将液体供给至液体排出头3的供给路径的液体供给单元、主储液器以及缓冲储液器(参见图2)。液体排出头3还电连接至用于将电力和排出控制信号发送至液体排出头3的电子控制单元。稍后将说明液体排出头3内的液体路径和电信号路径。
第一循环路径的说明
图2是示出作为应用于本应用示例的记录设备的循环路径的第一形式的第一循环路径的示意图。图2是示出通过流体连接而连接的第一循环泵(高压侧)1001、第一循环泵(低压侧)1002和缓冲储液器1003等作为流动单元。尽管图2为了说明的简要而仅示出cmyk墨中的一种颜色的墨流过的路径，但是实际上存在针对液体排出头3和记录设备主体单元设置用于四种颜色的循环路径。用作连接至主储液器1006的子储液器的缓冲储液器1003具有大气连通口(从图示中省略)，由此使储液器的内部和外部连通，并且可以将墨内的气泡向外部排出。缓冲储液器1003还连接至补充泵1005。在由于通过喷墨以进行记录或吸引恢复等使墨从液体排出头的排出口排出(喷出)而导致墨在液体排出头3处被消耗的情况下，补充泵1005进行动作，以将与所消耗的量相同的量的墨从主储液器1006输送至缓冲储液器1003。
第一循环泵1001和1002进行动作，以从液体排出头3的流体连接器111取出液体，并且使该液体流动至缓冲储液器1003。用作使液体流经液体排出头3的流动单元的第一循环泵1001和1002优选为具有定量的流体输送能力的容积泵。具体示例可以包括管式泵、齿轮泵、隔膜泵和注射泵等。还可以使用通过在泵的出口配置通用的恒定流量阀和溢流阀来确保恒定流量的配置。在液体排出单元300正被驱动时，第一循环泵(高压侧)1001和第一循环泵(低压侧)1002使恒定量的墨流经共用供给通道211和共用回收通道212。流量优选被设置成液体排出头3的记录元件基板10中的温度差不会影响记录图像质量的水平或者更高水平。另一方面，如果流量被设置成过高，则液体排出单元300内的通道中的压力损失的影响使得记录元件基板10中的负压差过大，从而导致图像的浓度不均匀。因此，流量优选被设置成考虑记录元件基板10中的温度差和负压差。
负压差控制单元230设置在第二循环泵1004和液体排出单元300的路径之间。负压差控制单元230具有使得即使在由于进行记录时的占空比差导致循环系统的流量变动的情况下、也可以将负压差控制单元230下游(即，液体排出头300侧)的压力维持在当前的恒定压力的功能。可以使用任何机构作为构成负压差控制单元230的两个压力调整机构，只要可以将负压差控制单元230自身下游的压力控制成在以期望设置压力为中心的恒定范围或更小范围内变动即可。作为一个示例，可以采用与所谓的“减压调节器”相当的机构。在使用减压调节器的情况下，如图2所示，优选通过第二循环泵1004、经由液体供给单元220来使负压差控制单元230的上游侧加压。这使得能够抑制缓冲储液器1003对液体排出头3的水头压力的影响，从而在记录设备1000的缓冲储液器1003的布局中给出更宽的自由度。在驱动液体排出头3时所使用的墨的循环流动压力的范围内，第二循环泵1004具有特定扬程压力以上是充分的，并且可以使用管式泵和容积泵等。具体地，可以使用隔膜泵等。可选地，例如，可以使用针对负压控制单元230配置有特定水头差的水头储液器来替代第二循环泵1004。
如图2所示，负压控制单元230具有设置了彼此不同的控制压力的两个压力调整机构。在这两个负压调整机构中，将相对高压力设置侧(图2中由h表示)和相对低压力侧(图2中由l表示)分别经由液体供给单元220而连接至液体排出单元300内的共用供给通道211和共用回收通道212。针对液体排出单元300，设置在共用供给通道211、共用回收通道212和记录元件基板10之间连通的个体供给通道213和个体回收通道214。由于个体供给通道213与共用供给通道211和共用回收通道212连通，导致发生如下流动：液体的一部分从共用供给通道211通过记录元件基板10中的内部通道并且流至共用回收通道212(图2的箭头所示)。原因在于：压力调整机构h连接至共用供给通道211，并且压力调整机构l连接至共用回收通道212，因此在两个共用通道之间产生压力差。
因而，在液体排出单元300内发生如下流动：在液体流过共用供给通道211和共用回收通道212各自期间，一部分液体通过记录元件基板10。因此，可以利用经由共用供给通道211和共用回收通道212的流动，来将记录元件基板10处所产生的热量从记录元件基板10向外部排出。该结构还使得在液体排出头3正进行记录期间能够使要在排出口或压力室处产生的墨流不用于记录，因此可以抑制这些部分处的墨的增稠。此外，可以将增稠后的墨和墨中的异物排出至共用回收通道212。因此，根据本应用示例的液体排出头3可以高速且高图像质量地进行记录。
第二循环路径的说明
图3示出应用于根据本应用示例的记录设备的循环路径中的作为与上述第一循环路径不同的循环路径的第二循环路径。与上述第一循环路径的主要不同点在于：构成负压控制单元230的两个压力调整机构都具有用以将负压控制单元230的上游侧的压力控制成在以期望设置压力为中心的恒定范围内变动的机构。该机构是具有与所谓的“背压调节器”相当的作用的机构部。另一不同点在于：第二循环泵1004作为用以使负压控制单元230的下游侧加压的负压源进行动作。又一不同点在于：第一循环泵(高压侧)1001和第一循环泵(低压侧)1002配置在液体排出头300的上游侧，并且负压控制单元230配置在液体排出头3的下游侧。
第二循环路径中的负压控制单元230如下进行动作。也就是说，负压控制单元230进行操作，以使即使在由于利用液体排出头3进行记录时的占空比差而导致流量变动的情况下，也将负压控制单元230自身的上游侧(即液体排出单元300侧)的压力变动维持在以预设压力为中心的恒定范围内。如图3所示，优选通过第二循环泵1004、经由液体供给单元220来对负压控制单元230的下游侧进行加压。这使得能够抑制缓冲储液器1003的水头对液体排出头3的影响，从而针对记录设备1000中的缓冲储液器1003的布局给出更宽范围的选择。可选地，例如，可以使用针对负压控制单元230配置有特定水头差的水头储液器来替代第二循环泵1004。
采用与第一应用示例同样的方式，如图3所示，负压控制单元230具有设置了彼此不同的控制压力的两个压力调整机构。在这两个负压调整机构中，将相对高压力设置侧(图3中由h表示)和相对低压力侧(图3中由l表示)分别经由液体供给单元220而连接至液体排出单元300内的共用供给通道211和共用回收通道212。利用这两个负压调整机构，使得共用供给通道211的压力与共用回收通道212的压力相比相对较高。因而，发生如下流动：墨从共用供给通道211通过个体通道213和214以及记录元件基板10中的内部通道流动至共用回收通道212(图3中的箭头所示)。因而，第二循环路径在液体排出单元300内产生与第一循环路径的墨流状态相同的墨流状态，但是具有与第一循环路径的情况不同的两个优势。
一个优势是：利用第二循环路径，负压控制单元230配置在液体排出头3的下游侧，因此负压控制单元230处所产生的灰尘和异物将流入头中的风险小。第二个优势是：与第一循环路径的情况相比，可以使从缓冲储液器1003供给至液体排出头3的所需流量的最大值更小。原因如下。将由a来表示在记录待机期间进行循环的情况下共用供给通道211和共用回收通道212内的总流量。将a的值定义成在记录待机期间进行液体排出头3的温度调节的情况下、将液体排出单元300中的温度差维持在期望范围内所需的最小流量。此外，将在从液体排出单元300的全部排出口排出墨(全排出)的情况下的排出流量定义为f。因此，在第一循环路径的情况下(图2)，第一循环泵(高压侧)1001和第一循环泵(低压侧)1002的设置流量是a，因此全排出所需的向液体排出头3的液体供给量的最大值是a+f。
另一方面，在第二循环路径的情况下(图3)，在记录待机时所需的向液体排出头3的液体供给量是流量a。这意味着全排出所需的向液体排出头3的供给量是流量f。因此，在第二循环路径的情况下，第一循环泵(高压侧)1001和第一循环泵(低压侧)1002的设置流量的总和、即所需供给量的最大值是a和f中较大的值。因而，只要使用相同结构的液体排出单元300，则在第二循环路径中的所需供给量的最大值(a或f)始终比第一循环路径中的所需供给量的最大值(a+f)小。因此，在第二循环路径的情况下，与可以应用的循环泵有关的自由度更高，因此例如可以使用具有简单结构的低成本的循环泵，并且可以降低配置在主体单元侧路径上的冷却器(从图示中省略)上的负荷。因此，可以降低记录设备主体单元的成本。在a或f的值相对大的线型头的情况下该优势更为显著，并且线型头在长度方向上的长度越长，则该优势越有用。
然而，第一循环路径与第二循环路径相比存在更有优势的点。也就是说，利用第二循环路径，记录待机时流过液体排出单元300的流量最大，因此图像的记录占空比越低，则施加至喷嘴的负压越大。因此，在减小共用供给通道211和共用回收通道212的通道宽度(在与液体的流动方向垂直的方向上的长度)以减小头宽度(液体排出头在横向方向上的长度)的情况下，这可能导致卫星滴(satellitedroplet)的更大的影响。原因在于，在不均匀显著的低占空比图像中高负压被施加至喷嘴。另一方面，在第一循环路径的情况下，在形成高占空比图像时，高负压被施加至喷嘴，因此所产生的任何卫星滴都较不显著，这在对图像质量的影响小的方面具有优势。可以根据液体排出头和记录设备主体单元的说明书(排出流量f、最小循环流量a和头内的通道阻抗)来选择这两个循环路径中更优选的循环路径。
第三循环路径的说明
图33是示出作为应用于记录设备的循环路径的第一形式的第三循环路径的示意图。将省略与上述第一和第二循环路径相同的功能和结构的说明，并且主要进行关于不同点的说明。
将液体从液体排出头3的中央的两个位置处和液体排出头3的一端侧的共三个位置处供给至液体排出头3的内部。液体从共用供给通道211通过压力室23然后被共用回收通道212回收，之后在液体排出头3的另一端从回收开口向外部回收。个体通道213和214与共用供给通道211和共用回收通道212连通，其中在个体通道213和214的路径上设置记录元件基板10以及在记录元件基板10内所配置的压力室23。因此，发生如下流动：第一循环泵1002抽取的墨的一部分从共用供给通道211通过记录元件基板10中的压力室23并流至共用回收通道212(图33的箭头所示)。原因在于：在连接至共用供给通道211的压力调整机构h和连接至共用回收通道212的压力调整机构l之间形成压力差，并且第一循环泵1002仅连接至共用回收通道212。
因而，在液体排出单元300内，形成通过共用回收通道212的液体的流动以及从共用供给通道211通过记录元件基板10中的压力室23并且流动至共用回收室212的流动。因此，在抑制压力损失的增大的情况下，可以利用从共用供给通道211向共用回收通道212的流动，来将记录元件基板10处所产生的热量从记录元件基板10向外部排出。此外，根据本循环路径，与上述第一循环路径和第二循环路径相比，可以减少用作液体输送单元的泵的数量。
液体排出头的结构的说明
将说明根据第一应用示例的液体排出头3的结构。图4a和4b是根据本应用示例的液体排出头3的斜视图。液体排出头3是沿直线排列(内联布局)15个记录元件基板10的线型液体排出头，其中，各记录元件基板10能够排出c、m、y和k四种颜色的墨。如图4a所示，液体排出头3包括记录元件基板10以及经由挠性印刷电路板40和电子布线基板90而电连接的输入端子91和供电端子92。输入端子91和供电端子92电连接至记录设备1000的控制单元，并且分别向记录元件基板10供给排出驱动信号和排出所需电力。通过电子布线基板90中的电子电路来整合布线，使得与记录元件基板10的数量相比能够减少输入端子91和供电端子92的数量。这使得能够减少在将液体排出头3组装至记录设备1000时或者更换液体排出头3时需要移除的电子连接部的数量。如图4b所示，针对液体排出头3的两端所设置的液体连接部111与记录设备1000的液体供给系统连接。因而，将cmyk的四种颜色的墨供给至液体排出头3，并且将通过了液体排出头3的墨回收至记录设备1000的供给系统。这样，各颜色的墨可以在记录设备1000的路径和液体排出头3的路径上循环。
图5示出构成液体排出头3的部件和单元的分解斜视图。液体排出单元300、液体供给单元220和电子布线基板90安装至壳体80。针对液体供给单元220设置液体连接部111(图3)，并且在液体供给单元220内部设置与液体连接部111的各开口连通以移除所供给的墨中的异物的针对各颜色的过滤器221(图2和3)。两个液体供给单元220各自设置有针对两种颜色的过滤器221。将通过了过滤器221的液体供给至在对应的液体供给单元220上所设置的各负压控制单元230。各负压控制单元230是包括针对其各自的颜色的压力调整值的单元，并且利用其内的阀和弹簧构件等的操作，使由于液体的流量的变动而导致的记录设备1000的供给系统(液体排出头3的上游侧的供给系统)中产生的压力损失的变化显著地衰减。因此，负压控制单元230能够使其自身的下游侧(液体排出单元300侧)的负压的变化稳定在特定范围内。针对各颜色的各负压控制单元230如图2中所述具有内置的两个压力调整阀。这两个压力调整阀各自被设置成不同控制压力，并且在高压侧的情况下经由液体排出单元300中的共用供给通道211且在低压侧的情况下经由共用回收通道212与液体供给单元220连通。
壳体80被配置成包括液体排出单元支撑构件81和电子布线基板支撑构件82，并且在确保液体排出头3的刚性的同时支持液体排出单元300和电子布线基板90。电子布线基板支撑构件82用于支撑电子布线基板90并且螺旋固定至液体排出单元支撑构件81。液体排出单元支撑构件81用来对液体排出单元300的翘曲和变形进行校正，从而确保多个记录元件基板10的相对位置精度，由此抑制所记录的物品中的不均匀性。因此，液体排出单元支撑构件81优选具有充分的刚性。适合的材料的示例包括诸如不锈钢和铝等的金属材料以及诸如氧化铝等的陶瓷制品。液体排出单元支撑构件81具有插入了接合橡胶构件100的开口83和84。从液体供给单元220供给的液体通过接合橡胶构件100，并且被引导至作为构成液体排出单元300的部件的第三通道构件70。
液体排出单元300包括多个排出模块200和通道构件210，并且覆盖构件130安装至液体排出单元300的面对记录介质的面。覆盖构件130是具有设置了长开口131的框状面的构件。如图5所示，排出模块200中所包括的记录元件基板10和由密封剂构成的密封部110(图9a)从开口131露出。开口131的周界的框部用作在记录待机时针对用于盖住液体排出头3的盖构件的接触面。因此，优选在通过利用粘贴剂、密封剂或填充构件等涂布开口131的周缘以填充液体排出单元300的排出口面上的凹凸和间隙来盖住的情况下形成密闭空间。
接着，将进行关于液体排出单元300中所包括的通道构件210的结构的说明。通道构件210是通过层叠第一通道构件50、第二通道构件60和第三通道构件70而形成的物品。通道构件210是用于将从液体供给单元220供给的液体分配至各个排出模块200、以及将从排出模块200再循环的液体返回至液体供给单元220的通道构件。通道构件210螺旋固定至液体排出单元支撑构件81，由此抑制通道构件210的翘曲和变形。
图6a～6f是示出构成第一～第三通道构件的通道构件的正面侧和背面侧的图。图6a示出安装有排出模块200的第一通道构件50的一侧，并且图6f示出第三通道构件70的与液体排出单元支撑构件81相接触的面。第一通道构件50和第二通道构件60分别具有图6b和6c所示的相互接合的通道构件接触面，如图6d和6e所示，第二通道构件60和第三通道构件70也是这样。在形成了共用通道槽62和71的接合的第二通道构件60和第三通道构件70彼此面对的情况下，形成在通道构件的长度方向上延伸的8个共用通道。这使得在通道构件210内针对各颜色形成一组共用供给通道211和共用回收通道212(图7)。第三通道构件70的连通口72与接合橡胶构件100中的孔连通，以利用流体连接与液体供给单元220连通。在第二通道构件60的共用通道槽62的底面形成有多个连通口61，从而与第一通道构件50的各通道槽52的一端连通。在第一通道构件50的个体通道槽52的另一端形成连通口51，以经由连通口51利用流体连接与多个排出模块200连通。这些个体通道槽52使得通道能够在通道构件的中央整合。
第一～第三通道构件优选为针对液体是抗腐蚀性的，并且包括具有低线性膨胀系数的材料。适合的材料的示例包括氧化铝、液晶聚合物(lcp)以及将诸如二氧化硅的微粒子或纤维等的无机填料添加至诸如聚苯硫醚(pps)、聚砜(psf)或者变性的聚苯醚(ppe)等的基料的复合材料(树脂材料)。通道构件210可以通过层叠三个通道构件并且使用粘贴剂进行粘贴来形成，或者在对于材料选择复合树脂材料的情况下，可以通过熔融来接合这三个通道构件。
接着，将参考图7来说明通道构件210内的通道的连接关系。图7是从安装了排出模块200的第一通道构件50的一侧观看的、在通过接合第一～第三通道构件而形成的通道构件210内的通道的部分放大透视图。针对各颜色，通道构件210具有在液体排出头3的长度方向上延伸的共用供给通道211(211a、211b、211c和211d)以及共用回收通道212(212a、212b、212c和212d)。由个体通道槽52形成的多个个体供给通道213(213a、213b、213c和213d)经由连通口61而连接至各颜色的共用供给通道211。由个体通道槽52形成的多个个体回收通道214(214a、214b、214c和214d)经由连通口61而连接至各颜色的共用回收通道212。该通道结构使得墨能够从共用供给通道211经由个体供给通道213整合在位于通道构件的中央处的记录元件基板10中。还可以从记录元件基板10经由个体回收通道214将墨回收至个体回收通道214。
图8是沿图7中的线viii-viii截取的截面图，其示出个体回收通道(214a和214c)经由连通口51而与排出模块200连通。尽管图8仅示出个体回收通道(214a和214c)，但是如图7所示，个体供给通道213和排出模块200在不同的截面上连通。在排出模块200所包括的支撑构件30和记录元件基板10中形成针对记录元件基板10所设置的用于将墨从第一通道构件50供给至记录元件15的通道(图10b)。此外，在支撑构件30和记录元件基板10中形成有用于将供给至记录元件15的液体的一部分或全部回收(再循环)至第一通道构件50的通道。各颜色的共用供给通道211经由该颜色的液体供给单元220而连接至对应颜色的负压控制单元230(高压侧)，并且各颜色的共用回收通道212经由经由该颜色的液体供给单元220而连接至对应颜色的负压控制单元230(低压侧)。负压控制单元230在共用供给通道211和共用回收通道212之间产生压力差。因此，在根据通道如图7和8所示连接的本应用示例的液体排出头3中针对各颜色按如下顺序产生流动：供给通道211→个体供给通道213→记录元件基板10→个体回收通道214→共用回收通道212。
排出模块的说明
图9a示出一个排出模块200的斜视图，并且图9b示出其分解图。排出模块200的制造方法如下。首先，将记录元件基板10和挠性印刷电路基板40粘接至预先形成了连通口31的支撑构件30。随后，通过布线粘接将记录元件基板10的端子16电连接至挠性印刷电路基板40上的端子，之后通过密封剂来覆盖并密封布线粘接部(电子连接部)，以形成密封部110。挠性印刷电路基板40的相对于记录元件基板10的另一端处的端子42电连接至电子布线基板90的连接端子93(图5)。支撑构件30是用于支撑记录元件基板10的支撑构件，并且还是利用流体连接而在记录元件基板10和通道构件210之间连通的通道构件。因此，支撑构件30应当具有高平面度，并且还应当能够以高可靠度接合至记录元件基板10。适合的材料的示例包括氧化铝和树脂材料。
记录元件基板的构造的说明
将说明根据本应用示例的记录元件基板10的构造。图10a是形成了排出口13的记录元件基板10的一侧的平面图，图10b是图10a中的xb所指示的部分的放大图，并且图10c是记录元件基板10的相对于图10a的背面的平面图。如图10a所示，记录元件基板10具有形成了与墨颜色相对应的四个排出口行的排出口形成构件12。注意，之后，将排列了多个排出口13的排出口行延伸的方向称为“排出口行”方向。
如图10b所示，在与排出口13相对应的位置处配置作为用于生成用来排出液体的能量的加热元件的记录元件15。包含记录元件15的压力室23通过分隔部22来划分。记录元件15通过针对记录元件基板10设置的电子布线(从图示省略)而电连接至图10a中的端子16。记录元件15基于经由电子布线基板90(图5)和挠性印刷电路基板40(图9)、从记录设备1000的控制电路输入的脉冲信号来产生热量，以使液体沸腾。由于该沸腾而冒泡的力使液体从排出口13排出。液体供给通道18沿着各排出口行的一侧延伸，并且液体回收通道19沿着另一侧延伸。液体供给通道18和液体回收通道19是在记录元件基板10上所设置的排出口行的方向上延伸的通道，并且分别经由供给口17a和回收口17b与排出口13连通。
如图10c和11所示，片状盖部20层叠在形成了排出口13的记录元件基板10的面的背面，稍后将说明具有与液体供给通道18和液体回收通道19连通的多个开口21的盖部20。在本应用示例中，在盖部20针对各液体供给通道18中设置了三个开口21并且针对各液体回收通道19设置了两个开口21。如图10b所示，盖部20的开口21与图6a所示的多个连通口51连通。如图11所示，盖部20用作构成记录元件基板10的基板11中所形成的液体供给通道18和液体回收通道19的壁的一部分的盖。盖部20优选为针对液体是充分抗腐蚀性的，并且从防止颜色混合的角度来看，需要在开口21的开口形状及其位置方面具有高精确度。因此，在通过光刻工艺来形成开口21的情况下，优选使用感光性树脂材料或者硅板作为盖部20的材料。因而，盖部20用于通过开口21来对通道的节距进行变换。考虑到压力损失，盖部20优选是薄的，并且优选为由膜材料构成。
接着，将说明记录元件基板10内的液体的流动。图11是示出沿着图10a中的面xi-xi截取的记录元件基板10和盖部20的截面的斜视图。通过将由硅(si)形成的基板11和由感光性树脂形成的排出口形成构件12层叠来形成记录元件基板10，其中盖部20接合在基板11的背面上。在基板11的另一面侧形成记录元件15(图10b)，其中，沿着排出口行延伸的构成液体供给通道18和液体回收通道19的槽形成在基板11的相反侧。将通过基板11和盖部20所形成的液体供给通道18和液体回收通道19分别连接至通道构件210内的共用供给通道211和共用回收通道212，并且在液体供给通道18和液体回收通道19之间存在压力差。在液体正从液体排出头3的多个排出口13排出并且正进行记录的情况下，由于不进行排出操作的排出口13处的压力差而导致液体进行如下流动。也就是说，基板11内所设置的液体供给通道18内的墨经由供给口17a、压力室23和回收口17b而流动至液体回收通道19(图11中由箭头c所指示的流动)。该流动使得由于从排出口13的挥发而增稠了的墨、气泡和异物等能够从没有正进行记录的排出口13和压力室23回收至液体回收通道19。这还使得能够抑制排出口13和压力室23处的墨的增稠。液体回收通道19所回收的液体经由盖部20的开口21和支撑构件30的液体连通口31(参见图9b)、按照通道构件210中的连通口51、个体回收通道214和共用回收通道212的顺序回收，并且最终回收至记录设备1000的供给路径。
也就是说，通过以下描述的顺序的流动来对从记录设备主体单元向液体排出头3供给的液体进行供给并回收。首先，液体从液体供给单元220的液体连接部111流入液体排出头3。然后，液体供给至接合橡胶构件100、针对第三通道构件70所设置的连通口72和共用通道槽71、针对第二通道构件60所设置的共用通道槽62和连通口61以及针对第一通道构件50所设置的个体通道槽52和连通口51。之后，液体按照针对基板11所设置的液体供给通道18和供给口17a的顺序而被供给至压力室23。已经供给至压力室23但没有从排出口13排出的液体按照针对基板11所设置的回收口17b和液体回收通道19、针对盖部20所设置的开口21以及针对支撑构件30所设置的连通口31的顺序流动。之后，液体按照针对第一通道构件50所设置的连通口51和个体通道槽52、针对第二通道构件60所设置的连通口61和共用通道槽62、针对第三通道构件70所设置的共用通道槽71和连通口72、以及接合橡胶构件100的顺序流动。液体还从针对液体供给单元所设置的液体连接部111流动至液体排出头3的外部。在图2所示的第一循环路径中，从液体连接部111流入的液体通过负压控制单元230、然后供给至接合橡胶构件100。在图3所示的第二循环路径中，从压力室23回收的液体通过接合橡胶构件100，然后经由负压控制单元230从液体连接部111流出液体排出头3。
此外，如图2和3所示，不是从液体排出单元300的共用供给通道211的一端流入的全部液体都经由个体供给通道213而供给至压力室23。存在从共用供给通道211的另一端流入并且通过液体供给单元220而不曾进入个体供给通道213的液体。因而，设置液体不经过记录元件基板10而流动的通道，使得即使如本应用示例的情况那样在记录元件基板10具有流动阻力大的微细通道的情况下，也能够抑制液体的循环流的逆流。因此，根据本应用示例的液体排出头能够抑制压力室内和排出口附近的液体的增稠，由此抑制偏离正常方向的排出和液体的不排出，结果可以进行高图像质量记录。
记录元件基板之间的位置关系的说明
图12是示出针对两个邻接的排出模块的记录元件基板的邻接部分的部分放大的平面图。如图10a～10c所示，根据本应用示例的记录元件基板10被形成为平行四边形的形状。如图12所示，将在记录元件基板10上排列了排出口13的排出口行(14a～14d)相对于记录介质的输送方向以一定角度倾斜配置。由此，使记录元件基板10的邻接部分处的排出口行的至少一个排出口在记录介质的输送方向上重叠。在图12中，线d上的两个排出口具有相互重叠关系。该布局使得即使在记录元件基板10的位置相对于预定位置存在一定偏离的情况下，也能够通过重叠的排出口的驱动控制而使所记录的图像中的黑条纹和空白部分不那么显著。即使在替代交错配置而以直线(内联)布局多个记录元件基板10的情况下也可以使用图12所示的结构。因而，在抑制液体排出头3在记录介质的输送方向上的长度增大的同时，可以应对记录元件基板10之间的重叠部分处的黑条纹和空白部分。尽管根据本排出口行的记录元件基板10的主面的形状是平行四边形，但是这不是限制性的。即使在形状为矩形、梯形或其它形状的情况下，也可以适当应用本发明的结构。
液体排出头结构的变形例的说明
将参考图32、34a～36来说明上述液体排出头结构的变形例。将省略说明与上述示例同样的结构和功能，并且将主要说明不同点。在变形例中，如图32、34a和34b中所示，作为液体排出头3的外部和液体之间的液体连接部的多个液体连接部111以整合方式配置在液体排出头3在长度方向上的一端侧。多个负压控制单元230以整合方式配置在液体排出头3的另一端侧(图35)。液体排出头3中所包括的液体供给单元220被配置成与液体排出头3的长度相对应的细长单元，并且具有与被供给的四种颜色的液体相对应的通道和过滤器221。如图35所示，在液体排出单元支撑构件81上所设置的开口83～86的位置还是与上述液体排出头3不同的位置。
图36示出通道构件50、60和70的层叠状态。在作为多个通道构件50、60和70的最高层的第一通道构件50的上表面上，以直线方式排列多个记录元件基板10。作为与各记录元件基板10的背面侧所形成的开口21(图19c)连通的通道，针对各液体颜色存在两个个体供给通道213和一个个体回收通道214。与此相对应，关于针对记录元件基板10的背面所设置的盖部20上所形成的开口21，针对各液体颜色也存在两个供给开口21和一个回收开口21。如图36所示，使在液体排出头3的长度方向上延伸的共用供给通道211和共用回收通道212交替排列。
第二应用示例
将说明根据第二应用示例的喷墨记录设备1000和液体排出头3的结构。注意，将主要说明与第一应用示例不同的部分，并且将省略说明与第一应用示例相同的部分。
喷墨记录设备的说明
图20示出根据第二应用示例的喷墨记录设备。关于通过排列各自对应于cmyk墨中的一个的四个单色液体排出头3来在记录介质上进行全色记录这点，根据第二应用示例的记录设备1000与第一应用示例有所不同。尽管在第一应用示例中针对每种颜色可用的排出口行的数量是1行，但是在第二应用示例中针对每种颜色可用的排出口行的数量是20行(图19a)。这使得能够通过将记录数据分配至多个排出口行来进行非常高的速度的记录。即使存在呈现不排墨的排出口，也以补充方式通过在其它行上的、在记录介质的输送方向上的对应位置处的排出口进行排出来提高可靠性，因此该配置适用于工业印刷。采用与第一应用示例同样的方式，通过流体连接将记录设备1000的供给系统、缓冲储液器1003和主储液器1006(图2)连接至液体排出头3。各液体排出头3还电连接至用于将电力和排出控制信号发送至液体排出头3的电子控制单元。
循环路径的说明
采用与第一应用示例同样的方式，图2和3所示的第一和第二循环路径可以用作记录设备1000和液体排出头3之间的液体循环路径。
液体排出头的构造的说明
将进行与根据第二应用示例的液体排出头3的构造有关的说明。图13a和13b是根据本应用示例的液体排出头3的斜视图。液体排出头3在液体排出头3的长度方向上具有以直线方式排列的16个记录元件基板10，并且是可以利用一个颜色的液体来进行记录的喷墨式线型记录头。采用与第一应用示例同样的方式，液体排出头3具有液体连接部111、输入端子91和供电端子92。根据本应用示例的液体排出头3与第一应用示例的不同之处在于：由于排出口行的数量更多，因此将输入端子91和供电端子92配置在液体排出头3的两侧。这是为了降低在针对记录元件基板10所设置的布线部分处发生的电压损失和信号传输延迟。
图14是示出液体排出头3的根据功能而分解的构成液体排出头3的各部分或单元的分解斜视图。各单元和构件的角色、以及液体流过液体排出头的顺序与第一应用示例基本相同，但是确保液体排出头的刚性的功能有所不同。在第一应用示例中主要通过液体排出单元支撑构件81来确保液体排出头的刚性，但是在第二应用示例中通过液体排出单元300中所包括的第二通道构件60来确保液体排出头的刚性。在本应用示例中，存在连接至第二通道构件60的两端的液体排出单元支撑构件81。该液体排出单元300机械地接合至记录设备1000的滑架，由此将液体排出头3定位。具有负压控制单元230和电子布线基板90的液体供给单元220接合至液体排出单元支撑构件81。过滤器(从图示中省略)内置于两个液体供给单元220中。两个负压控制单元230被设置成通过彼此相对不同的高低负压来控制压力。在如图14～15e所示高压侧和低压侧负压控制单元230配置在液体排出头3的端部的情况下，在液体排出头3的长度方向上延伸的共用供给通道211和共用回收通道212上的液体的流动彼此相反。这促进了共用供给通道211和共用回收通道212之间的热交换，因此可以降低两个共用通道之间的温度差。该优势在于：在沿着共用通道所配置的多个记录元件基板10中不容易产生温度差，因此不容易产生由于温度差而导致的记录时的不均匀。
接着将详细说明液体排出单元300的通道构件210。通道构件210是如图14所示那样层叠的第一通道构件50和第二通道构件60，并且将从液体供给单元220供给来的液体分配至排出模块200。通道构件210还用作用于使从排出模块200再循环的液体返回至液体供给单元220的通道构件。通道构件210的第二通道构件60是形成有共用供给通道211和共用回收通道212的通道构件，并且还主要保证液体排出头3的刚性。因此，第二通道构件60的材料优选为针对液体是充分抗腐蚀性的且具有高机械强度。适用的材料的示例包括不锈钢、钛(ti)或氧化铝等。
图15a示出第一通道构件50的安装有排出模块200的一侧上的面，并且图15b是示出与第二通道构件60相接触的和上述面相反的面的图。不像第一应用示例中的情况那样，根据第二应用示例的第一通道构件50是邻接地排列了与排出模块200相对应的多个构件的配置。使用该分割构造，使得能够实现与液体排出头的长度相对应的长度，因此例如可以特别适用于与b2大小的或者甚至更大的薄片相对应的相对大规模的液体排出头。如图15a所示，第一通道构件50的连通口51通过流体连接与排出模块200连通，并且如图15b所示，第一通道构件50的个体连通口53通过流体连接与第二通道构件60的连通口61连通。图15c示出第二通道构件60的与第一通道构件50相接触的面，图15d示出在厚度方向上截取的第二通道构件60的中央部的截面，以及图15e是示出第二通道构件60的与液体供给单元220相接触的面的图。第二通道构件60的通道和连通口的功能与第一应用示例中的一个颜色所用的相同。第二通道构件60的共用通道槽71其中之一是如图16所示的共用供给通道211，并且另一个是共用回收通道212。沿着液体排出头3的长度方向，两个共用通道槽71都具有从一端侧向另一端侧供给的液体。不像第一应用示例中的情况那样，共用供给通道211和共用回收通道212的液体的长度方向是彼此相反的方向。
图16是示出关于记录元件基板10和通道构件210之间的液体的连接关系的透视图。如图16所示，在通道构件210内，设置在液体排出头3的长度方向上延伸的一组共用供给通道211和共用回收通道212。第二通道构件60的连通口61各自利用第一通道构件50的个体连通口53来定位并且连接至第一通道构件50的个体连通口53，由此形成从第二通道构件60的连通口72经由共用供给通道211到第一通道构件50的连通口51的液体供给路径。通过同样的方式，还形成从第二通道构件60的连通口72经由共用回收通道212到第一通道构件50的连通口51的液体供给路径。
图17是示出沿着图16中的xvii-xvii截取的截面的图。图17示出共用供给通道211如何经由连通口61、个体连通口53和连通口51而连接至排出模块200。尽管从图17的图示中省略，但是从图16中可以明显看出其它截面将示出经由类似的路径而连接至排出模块200的个体回收通道214。采用与第一应用示例同样的方式，在排出模块200和记录元件基板10上形成通道以与排出口13连通，并且所供给的液体的一部分或全部经由没有正进行排出操作的排出口13(压力室23)而再循环。采用与第一应用示例同样的方式，经由液体供给单元220，共用供给通道211连接至负压控制单元230(高压侧)，并且共用回收通道212连接至负压控制单元230(低压侧)。因此，由于其压力差而产生从共用供给通道211通过记录元件基板10的排出口13(压力室23)流向共用回收通道212的流动。
排出模块的说明
图18a是一个排出模块200的斜视图，并且图18b是其分解图。与第一应用示例的差异是以下点，即，多个端子16被配置为排列在沿着记录元件基板10的多个排出口行的方向的两侧(记录元件基板10的长边部分)，并且针对一个记录元件基板10设置两个挠性印刷电路基板40并且这两个挠性印刷电路基板40电连接至该一个记录元件基板10。原因在于：在记录元件基板10上所设置的排出口行的数量是20行，这与第一应用示例的8行相比增大很多。其目的是使从端子16到对应排出口行所设置的记录元件15的最大距离短，由此降低在针对记录元件基板10所设置的布线部分处产生的电压损失和信号传输延迟。针对记录元件基板10设置支撑构件30的液体连通口31，并且以跨越全部排出口行的方式打开液体连通口13。其它点与第一应用示例相同。
记录元件基板的构造的说明
图19a是示出记录元件基板10的配置有排出口13的一侧的面的示意图，图19c是示出图19a所示的面的相反面的示意图。图19b是示出在图19c中将记录元件基板10的背面侧所设置的盖部20移除的情况下、记录元件基板10的面的示意图。如图19b所示，在沿着排出口行方向的记录元件基板10的背面上交替设置液体供给通道18和液体回收通道19。尽管与第一应用示例相比排出口行的数量要大的多，但是与第一应用示例的本质差异在于如上所述在沿着排出口行方向的记录元件基板10的两侧部分配置端子16。诸如针对各排出口行设置一组液体供给通道18和液体回收通道19、针对盖部20设置与支撑构件30的液体连通口31连通的开口21等的基本结构与第一应用示例相同。
第三应用示例
将说明根据第三应用示例的喷墨记录设备1000和液体排出头3的结构。根据第三应用示例的液体排出头3是利用一次扫描来对b2大小记录介质进行记录的页宽型头。第三应用示例关于许多点与第二应用示例相同，因此以下将主要说明与第二应用示例的不同点，并且将省略说明与第二应用示例相同的部分。
喷墨记录设备的说明
图37是根据本应用示例的喷墨记录设备的示意图。记录设备1000具有如下结构：不直接从液体排出头对记录介质进行记录，而是将液体排出在中间转印构件(中间转印鼓1007)上并形成图像，之后将图像转印至记录介质2上。记录设备100具有沿着中间转印鼓1007的圆弧中所配置的与cmyk的四种类型的墨相对应的四种单色液体排出头3。因而，在中间转印构件上进行全色记录，使所记录的图像在中间转印构件上成为适当的干燥状态，然后通过转印单元1008转印在薄片输送辊1009所输送的记录介质2上。在第二应用示例中的薄片输送系统是主要用于输送切割薄片的水平输送，而本应用示例能够应对从主体辊(从图示中省略)供给来的连续薄片。这种鼓输送系统可以在施加一定的张力的状态下容易地输送薄片，因此在进行高速记录时很少存在输送卡住。因而，设备的可靠性提高，并且适于诸如商业印刷的应用。采用与第一应用示例和第二应用示例同样的方式，通过流体连接来将记录设备1000的供给系统、缓冲储液器1003和主储液器1006连接至液体排出头3。各液体排出头3还电连接至用于将电力和排出控制信号发送至液体排出头3的电子控制单元。
第四循环路径的说明
尽管采用与第二应用示例同样的方式、在记录设备1000的储液器和液体排出头3之间的图2和3所示的第一和第二循环路径作为液体循环路径适用，但是图38所示的循环路径也适用。与图3的第二循环路径的主要不同点在于：添加了与第一循环泵1001和1002以及第二循环泵1004各自的通道连通的旁路阀1010。由于旁路阀1010在压力超过预设压力时打开，因此旁路阀1010具有用以降低旁路阀1010的上游侧的压力的功能(第一功能)。旁路阀1010还具有通过来自记录设备主体单元的控制基板的信号、在预定定时打开和关闭阀的功能(第二功能)。
根据第一功能，可以防止过大或过小的压力施加至在第一循环泵1001和1002的下游侧和第二循环泵1004的上游侧的通道。例如，在第一循环泵1001和1002的功能发生故障的情况下，过大的流量或压力可能施加至液体排出头3。这可能引起液体从液体排出头3的排出口13泄漏，或者液体排出头3内的接合部损坏。然而，在如在本应用示例中那样针对第一循环泵1001和1002添加了旁路阀的情况下，通过打开旁路阀1010释放向循环泵的上游侧的液体路径，因此即使发生过压也可以抑制诸如上述的麻烦。
此外，由于第二功能，因此在停止循环操作的情况下，在第一循环泵1001和1002以及第二循环泵1004停止之后，基于来自主体单元侧的控制信号而快速打开所有旁路阀1010。这使得能够在短时间内释放液体排出头3的下游部分处(负压控制单元230和第二循环泵1004之间)的高负压(例如，数kpa～数十kpa)。在使用诸如隔膜泵等的容积泵作为循环泵的情况下，止回阀通常内置于该泵中。然而，打开旁路阀1010同样使得从下游缓冲储液器1003侧进行液体排出头3的下游侧的压力释放。尽管同样可以仅从上游侧进行液体排出头3的的下游侧的压力释放，但是在液体排出头3的上游侧的通道内和液体排出头3内的通道内存在压力损失。因此，存在如下担心：压力释放可能花费时间，液体排出头3内的共用通道内的压力可能暂时下降过大，并且排出口的液面可能遭到破坏。打开液体排出头3的下游侧的旁路阀1010促使液体排出头3的下游侧的压力释放，因此降低了排出口的液面被破坏的风险。
液体排出头的构造的说明
将说明根据第三应用示例的液体排出头3的构造。图39a是根据本应用示例的液体排出头3的斜视图，并且图39b是其分解斜视图。液体排出头3在液体排出头3的长度方向上具有以直线(内联)排列的36个记录元件基板10，并且是使用单色液体来进行记录的线型(页宽型)喷墨记录头。采用与第二应用示例同样的方式，液体排出头3具有信号输入端子91和供电端子92，并且还设置有遮挡板132以保护头的长度侧面。
图39b是示出根据功能而分解的构成液体排出头3的各部分或单元的液体排出头3的分解斜视图(从图示中省略遮挡板132)。各单元和构件的角色以及液体流过液体排出头3的顺序与第二应用示例基本相同。第三应用示例主要针对如下点与第二应用示例不同：被分割成多个并且配置的电子布线基板90、负压控制单元230的位置以及第一通道构件50的形状。在例如具有与b2大小记录介质相对应的长度的液体排出头3的情况下，如在第一应用示例的情况那样，由于液体排出头3使用的电力的量大，因此设置了8个电子布线基板90。在安装至液体排出单元支撑构件81的细长的电子布线基板支撑构件82的两侧各自安装4个电子布线基板90。
图40a是具有液体排出单元300、液体供给单元220和负压控制单元230的液体排出头3的侧面图，图40b是示出液体的流动的示意图，以及图40c是示出沿着图40a的线xlc-xlc截取的截面的斜视图。简化了部分结构以便于理解。
在液体供给单元220内设置液体连接部111和过滤器221，其中负压控制单元230一体化地形成在液体供给单元220的下方。这使得与第二应用示例相比能够减小负压控制单元230和记录元件基板10之间的高度方向上的距离。该结构减少了液体供给单元220内的通道连接部的数量，并且优势不仅在于针对记录液体的泄漏方面提高可靠性，而且还在于可以减少部件的数量和组装步骤。
此外，负压控制单元230和形成排出口的面之间的水头差相对较小，因此可以适当地应用于诸如图37所示的液体排出头3的倾斜角度针对各液体排出头3有所不同的记录设备。原因在于：减小的水头差使得即使在以不同的倾斜角度使用多个液体排出头3各自的情况下也可以减小施加至各记录元件基板10的排出口的负压差。通过减小从负压控制单元230到记录元件基板10的距离，由于降低了流动阻力，因此也可以减少由于液体的流动的变动而导致的压力损失差，并且从进行更稳定的负压控制的点而言是优选的。
图40b是示出液体排出头3内的记录液体的流动的示意图。虽然该循环与图38所示的循环路径相同，但是图40b示出了实际的液体排出头3内的各组件中的液体的流动。在液体排出头3的长度方向上延伸的细长的第二通道构件60内设置一组共用供给通道211和共用回收通道212。共用供给通道211和共用回收通道212被配置成使得液体以彼此相反的方向流动，其中过滤器221配置在这些通道的上游侧以限制从连接部111等进入的异物。从减少液体排出头3内的长度方向上的温度梯度的点而言，液体在共用供给通道211和共用回收通道212中的彼此相反方向上的流动的该配置是优选的。将共用供给通道211和共用回收通道212的流动方向示出为与图38相同方向，以简化说明。
负压控制单元230配置在共用供给通道211和共用回收通道212各自的下游侧。共用供给通道211在沿途具有向多个个体供给通道213的分支部，并且共用回收通道212在沿途具有向多个个体回收通道214的分支部。个体供给通道213和个体回收通道214形成在多个第一通道构件50内。个体通道各自与针对记录元件基板10的背面所设置的盖部20的开口21(参见图19c)连通。
图40b中由h和l表示的负压控制单元230是高压侧(h)单元和低压侧(l)单元。各负压控制单元230是被设置成将负压控制单元230的上游的压力控制成相对高(h)和低(l)负压的背压型压力调整机构。共用供给通道211连接到负压控制单元230(高压侧)，并且共用回收通道212连接至负压控制单元230(低压侧)。这在共用供给通道211和共用回收通道212之间产生压力差。该压力差使得液体从共用供给通道211流入、顺序通过个体供给通道213、记录元件基板10内的排出口13(压力室23)以及个体回收通道214，并且流到共用回收通道212。
图40c是示出沿着图40a的线xlc-xlc截取的截面的斜视图。本应用示例中的各排出模块200被配置成包括第一通道构件50、记录元件基板10和挠性印刷电路基板40。本应用示例不具有在第二应用示例中所述的支撑构件30(图18b)，其中记录元件基板10具有直接接合至第一通道构件50的盖部20。针对第二通道构件60所设置的共用供给通道211将液体从针对共用供给通道211的上表面上所设置的连通口61、经由在第一通道构件50的下表面上所形成的个体连通口53而供给至个体供给通道213。之后，液体通过压力室23，并且顺序经由个体回收通道214、个体连通口53和连通口61而回收至共用回收通道212。
与图15a和15b所示的第二应用示例中所示的配置不同，在第一通道构件50的下表面(朝向第二通道构件60的面)上的个体连通口53针对第二通道构件60的上表面上所形成的连通口61而言是充分大的开口。根据该结构，即使在针对第二通道构件60安装排出模块200时存在位置偏差的情况下，也可以确保实现第一通道构件50和第二通道构件60之间的流体连通，因此在制造头时产量将提高，由此降低成本。
第一实施例
以下将说明具体实施例。尽管将进行与使用根据图1～12所示的第一应用示例的液体排出头的情况有关的说明，但是可以以同样的方式来使用根据其它应用示例的液体排出头。
排出口内的液体的流动的说明
图21a～21c是用于详细说明记录元件基板的排出口附近的示意图。图21a是从排出液体的排出方向的平面图，图21b是沿着图21a的线xxib-xxib截取的截面图，以及图21c是示出沿着图21a的线xxic-xxic截取的斜视图。
在记录元件基板10中，针对如上所述的没有正进行排出操作的排出口13，形成如下的循环流c：针对基板11所设置的液体供给通道18内的液体经由供给口17a、压力室23和回收口17b而流动至液体回收通道19。压力室23中的循环流c的速度例如是大约0.1～100mm/s，并且是在液体流动的状态下进行排出操作而对液滴着落精度等影响很少的速度。在排出口13，形成液面、即作为液体和大气之间的界面的排出口界面24。如图21b所示，排出口13是排出口形成构件12中所形成的贯通路径25的开口，并且是用于打开排出口形成构件12在排出液体的一侧上的面的开口。在以下说明中，将贯通路径25称为“排出口部”，将从排出口13排出液体的方向(图21b中的垂直方向)称为“排出方向”，并且将压力室23内液体流动的方向(图21b中的水平方向)简称为“流动方向”。
现在，将压力室23和排出口部25的尺寸定义如下。将压力室23相对于与排出口部25连通的部分、在压力室23的上游侧的高度定义为h，将排出口部25在排出方向上的长度定义为p以及在流动方向上的宽度定义为w。这些尺寸的示例如下：h为3～30μm，p为3～30μm，以及w为6～30μm。此外，以下将说明如下情况的示例：所排出的液体是被调整成非挥发性溶剂浓度为30％、色料浓度为3％以及粘度为0.002～0.003pa·s的墨。
图22是排出口13附近的放大截面图，并且表示在排出口13、排出口部25和压力室23处的循环流c处于稳定状态时该循环流c的状态。具体地，在上述的h是14μm，p是5μm和w是12.4μm的记录元件基板10中，箭头表示以流量1.26×10-4ml/min从供给口17a流入压力室23内的墨流。注意，图22中的箭头的长度不代表速度。
尽管从排出口13的墨的挥发使色料浓度改变，但是上述尺寸的记录元件基板10被配置成抑制这种墨滞留在排出口13和排出口部25处。也就是说，压力室23内的循环流c的一部分流入排出口部25的内部，到达排出口13中所形成的液面的位置(液面界面附近)，然后从排出口部25返回至压力室23。因此，可以使不仅容易受挥发的影响的排出口部25处的墨、而且影响或挥发特别大的排出口界面24附近的墨流动至压力室23，而不会滞留在排出口部25的内部。这里的循环流c的特征是其在排出口界面24的至少中央部(排出口的中心部)附近针对流动方向(图21b中从左向右)具有速度成分(以下称为“正的速度成分”)。以下将诸如图22所示的、循环流c在排出口界面24的至少中央部附近具有正的速度成分的流动模式称为“流动模式a”。将后面将要说明的、循环流c在排出口界面24的中央部附近具有与正的速度成分相反的负的速度成分(图21b中从右向左)的流动模式称为“流动模式b”。
本发明人发现：通过上述的压力室23和排出口部25的尺寸h、p和w来确定液体排出头中的循环流c是否为流动模式a(或者流动模式b)。也就是说，在循环流c是流动模式a的液体排出头中，压力室23在其上游侧的高度h、排出口部25在排出方向上的长度p以及在流动方向上的长度w满足以下关系(参见图21b)。
h-0.34×p-0.66×w>1.7(1)
因此，在满足表达式(1)中的关系的液体排出头中实现诸如图22所示的流动模式a，而在不满足表达式(1)中的关系的液体排出头中实现流动模式b。将表达式(1)的左侧称为“判断值j”。
图23是用于说明液体排出头的尺寸和流动模式之间的关系的图。横轴表示p与h的比(p/h)，以及纵轴表示w与p的比(w/p)。图23中的粗线t是满足以下关系的阈值线。
在图23中h、p和w的关系在阈值线t的上方的部分(阴影区域)处的液体排出头中实现流动模式a，并且在阈值线t的下方实现流动模式b。也就是说，在满足以下关系的液体排出头中实现流动模式a。
重新整理表达式(3)产生表达式(1)，从而在h、p和w的关系满足表达式(1)的液体排出头中实现流动模式a。另一方面，在h、p和w的关系满足以下关系的液体排出头中实现流动模式b。
h-0.34×p-0.66×w≤1.7(4)
现在，利用流动模式b的液体排出头针对如下点具有优势：由于可以使排出口部25在排出方向上的长度p、即排出口形成构件12的厚度较大，因此可以抑制排出口形成构件12的破裂。还可以使压力室23的高度h更高，这由于可以使产生循环流c所需的压力差更小，因此也是有优势的。
将参考图24～25d来详细说明上述关系表达式和排出口部25内的流动。图24是示出确认了各种形状的液体排出头的排出口部内的流动的结果的图。图24中的点表示被判断为具有流动模式a的液体排出头，并且×表示被判断为具有流动模式b的排出头。图25a～25d是示出通过图24中的各点a～d所示的液体排出头中的循环流的示例的图。
图24中由点a所示的液体排出头的h为3μm，p为9μm，以及w为12μm。作为表达式(1)的左侧的判断值j是1.93，其大于1.7。在这种情况下，排出口部25内的实际流动是诸如图25a所示的在排出口界面24的中央部附近具有正的速度成分的流动模式a。图24中由点b所示的液体排出头的h为8μm，p为9μm，以及w为12μm。判断值j是1.39，其小于1.7。在这种情况下，排出口部25内的实际流动是诸如图25b所示的在排出口界面24的中央部附近具有负的速度成分的流动模式b。与图24中的点c相对应的液体排出头的h为6μm，p为6μm，以及w为12μm。判断值j是2.0，其大于1.7。在这种情况下，排出口部25内的实际流动是诸如图25c所示的在排出口界面24中央部附近具有正的速度成分的流动模式a。图24中由点d所示的液体排出头的h为6μm，p为6μm，以及w为6μm。判断值j是1.0，其小于1.7。在这种情况下，排出口部25内的实际流动是诸如图25d所示的在排出口界面24中央部附近具有负的速度成分的流动模式b。
因而，呈现流动模式a的液体排出头和呈现流动模式b的液体排出头可以通过图23中的阈值线t作为边界来进行区分。也就是说，表达式(1)中的判断值j大于1.7的液体排出头实现流动模式a，并且循环流c至少在排出口界面24的中央部附近具有正的成分。
注意，h、p和w的条件是对排出口部25内的循环流c是流动模式a还是流动模式b的主要影响。与h、p和w的条件相比，例如循环流c的流动速度、墨的粘度、排出口13的宽度(与流动方向垂直的方向上的长度)等的其它条件的影响非常小。因此，根据所需要的液体排出头(喷墨记录设备)的说明书和使用环境条件，可以适当设置循环流c的流动速度和墨的粘度。例如，可以使用0.1～100mm/s的压力室23内的循环流c的流动速度以及具有0.01pa·s的粘度的墨。在由于使用环境等的改变而导致在利用流动模式a的液体排出头中从排出口挥发的墨量增加的情况下，适当增加循环流c使得能够维持流动模式a。另一方面，在尺寸被设置成实现流动模式b的液体排出头中，无论如何增加循环流c的流量都无法实现流动模式a。在实现流动模式a的液体排出头中，特别优选h是20μm以下，p是20μm以下，以及w是30μm以下的液体排出头，由此使得能够实现更高精细度的图像形成。
第二实施例
图30是示出根据第二实施例的流过液体排出头的墨的流动的图。如图30所示，根据本实施例的液体排出头在通道26和排出口部13b之间的连通部分具有台阶部。在本实施例中，从排出口13的部分到形成台阶部的部分是排出口部13b，排出口部13b经由直径大于其自身的部分(通道的一部分)而连接至通道26。因此，如图30所示规定本实施例中的p、w和h。通过将p、w和h设置成满足表达式(3)，同样可以在具有该形状的液体排出头中实现流动模式a。因此，从通道向排出口的多台阶结构使得从记录元件15向排出口13的方向上的流动阻力可以相对小。
第三实施例
图31a和31b是示出根据第三实施例的液体排出头的特别是排出口的形状的两个示例的图。图31a和31b是从液体的排出方向观看排出口13的平面图(示意图)。根据本实施例的排出口13的形状被形成为使得形成从对向位置向排出口的中心延伸的突起部13d。突起部13d从排出口13的外表面连续延伸至排出口部13b的内部。通过将h、p和w设置成满足上述的表达式(2)，在具有这些突起部的配置中同样可以实现流动模式a。
图31a所示的示例中的排出口具有在与通道26内的液体的流动交叉的方向上突出的突起部13d。图31b所示的示例中的排出口具有在沿着墨的流动的方向上突出的突起部13d。由于在排出口13中形成这种突起部使得与在排出口中的其它部分处的液面相比能够更容易维持突起部13d间所形成的液面，因此可以在更早时刻切断从排出口延伸的墨滴的液滴尾。因而，可以抑制伴随着主液滴所产生的微小液滴的薄雾的发生。
第一～第三实施例的共同特征的说明
降低墨的相对介电常数的效果的说明
如上所述，在流动模式a的液体排出头3中，可以通过具有正的速度成分的循环流c到达排出口界面24附近，将排出口部25内的墨，特别是排出口界面24附近的墨，移动至压力室23。因此，可以抑制墨在排出口部25内的滞留，并且可以针对从排出口13的挥发而降低墨在排出口部25内的色料浓度的升高。然而，即使在压力室23内存在循环流c的情况下，也由于粘度的影响而使排出口的周缘附近不容易发生循环流c，因此难以抑制墨的滞留。
图26a～26c是示出如下的液体排出头的排出口部25内的墨浓缩的图：图26a中的具有流动模式b(j＝1.3和h＝14μm，p＝11μm，w＝16μm)的液体排出头、图26b中的具有流动模式a(j＝2.3和h＝14μm，p＝6μm，w＝18μm)的液体排出头、以及图26c中的具有流动模式a(j＝3.5和h＝5μm，p＝5μm，w＝18μm)的液体排出头。图26a～26c是按照循环流c到达排出口界面24的容易度的顺序而示出的。从图26b和26c可以看出，即使利用具有流动模式a的液体排出头，在排出口13的周缘附近(作为“浓缩区域”的由点线所包围的区域)发生浓缩的墨的滞留。因此，在墨具有大量固体(例如重量百分比在8％以上)的情况下，在排出口13的周缘附近更容易受到浓缩的墨的影响，并且更容易发生不良排出。注意，墨中所包括的固体包括颜料、树脂和高分子聚合物等的乳状液。
本发明人发现：针对在使用具有大量固体的墨的情况下发生的不良排出，降低墨的相对介电常数带来墨中的颜料的后退现象(recedingphenomenon)，由此可以抑制排出口的周缘附近的墨的浓缩。颜料的后退现象是如下现象：在墨中的水分从排出口挥发了的情况下，排出口附近具有亲水性的颜料后退(移动)至包含更多水分的压力室23侧(记录元件侧)，从而排出口界面附近的颜料浓缩减少。将参考图27a～29c来说明这一点。
图27a和27b是示出使用固体量的重量百分比在8％以上的墨以及具有流动模式a(j＝2.3)的液体排出头而产生循环流c的状态下排出口部25内的颜料浓缩分布的数值计算(仿真)的结果的图。图27a示出基本不发生颜料的后退现象的情况，并且图27b示出发生颜料的后退现象的状态。通过同样的方式，图27c和27d是示出使用固体量的重量百分比在8％以上的墨以及具有流动模式a(j＝2.3)的液体排出头而产生循环流c的状态下排出口部25内的溶剂浓缩分布的数值计算的结果的图。图27c示出基本不发生颜料的后退现象的情况，并且图27d示出发生颜料的后退现象的状态。
如果基本不发生颜料的后退现象，则即使在如图27a所示那样产生循环流c的情况下，也无法充分抑制在排出口13的周缘附近的由于从排出口13的墨的挥发而导致的墨的浓缩，并且发生颜料的浓缩。结果，颜料颗粒针对彼此的聚合特性增强，墨容易增稠，并且在极端情况下，墨固化，因此在排出操作中断一定时间段之后在首次排出时更容易发生不良排出(例如，排出速度改变)。另一方面，在发生颜料的后退现象的情况下，如图27b所示，由于颜料后退至压力室23侧附近，因此不容易发生由于到达排出口13附近的循环流c而导致的颜料在排出口13的周缘附近的滞留。结果，墨不容易增稠，并且抑制了固化，因此在中断之后首次排出时不容易发生不良排出。
如图27c和27d所示，与颜料的后退现象是否发生无关地，排出口13的周缘附近的溶剂的浓缩以同样的方式发生。然而，诸如颜料等的固体对墨的增稠的影响通常较大，因此从抑制墨增稠对排出的影响的角度来看，对在排出口13附近的墨固体的滞留的抑制是特别重要的。
图28是绘制在具有流动模式a(j＝2.3)的液体排出头中正使用具有不同的相对介电常数(溶剂配方)的两种类型的墨、并且在形成循环流c的状态下，排出操作停止10秒之后相对于排出计数的排出速度的图。具体地，纵轴是采用中断之后的20次排出后的排出速度的平均值作为1的情况下的比。所绘制的结果是在墨的固体(包括颜料、树脂和高分子聚合物等的乳状液)的重量百分比为15％、循环流c的流动速度(循环速度)为10mm/s和头温度为55℃的情况下获得的。针对墨使用如下两种类型的溶剂配方。稍后将说明相对介电常数εr的定义的详情。
配方a：甘油(gly)的重量百分比为20％，相对介电常数大(εr＝45)
配方b：三羟甲基丙烷(tmp)的重量百分比为20％，相对介电常数小(εr＝30)
从图28可以看出，与具有相对高的相对介电常数的配方a(图28中的圆圈)相比，具有相对低的相对介电常数的配方b(图28中的实点)在中断之后的首次排出(以及之后的数次排出)的排出速度的变化相对较小。原因在于：相对介电常数越小，使得上述的颜料的后退现象越显著。因此，优选减小相对介电常数，以减小在中断之后的首次排出(以及之后的数次排出)的排出速度的变化。
图29a～29c是绘制了各自具有不同的相对介电常数(溶剂配方)的三种类型的墨的排出速度的图。具体地，这些图是在如下情况下使用这些墨的图：在具有流动模式a(j＝3.5)的液体排出头中并且在形成循环流c的状态下，排出操作停止10秒之后相对于排出计数绘制排出速度(中断之后的20次排出后的排出速度的平均值作为1的情况下的比)。所绘制的结果是在墨中的固体(颜料和高分子聚合物等)的重量百分比为12％、循环流c的流动速度(循环速度)为10mm/s和30mm/s、以及头温度为55℃的情况下获得的。在表中示出墨的溶剂配方。图29a示出配方1的排出速度，图29b示出配方2的排出速度，以及图29c示出配方3的排出速度。
表
图29a～29c是使用图26c中的具有流动模式a(j＝3.5)的液体排出头来获得的，并且可以看出与图26b中的具有流动模式a(j＝2.3)的液体排出头相比，循环流c更容易到达排出口界面24。然而，在墨具有高浓缩的固体(重量百分比为12％)的情况下，如图29a所示，利用具有相对高的相对介电常数的配方1，即使循环流速度高(30mm/s)，中断之后的首次排出时的排出速度的改变也大。如图29b所示，由于在循环流速度高(30mm/s)的情况下排出速度的改变整体小，因此与配方1相比具有低相对介电常数的配方2是优选的。另一方面，如图29c所示，由于在循环流速度低(10mm/s)的情况下中断之后首次排出的排出速度的改变甚至更小，因此具有甚至更低的相对介电常数的配方3是甚至更优选的。因此，对于相对介电常数εr而言，εr≤40.7是优选的，并且εr≤33.8是更优选的。从图28可以进一步看出，εr≤30.0是甚至更优选的。在墨固体的浓缩高的情况下，粘度趋于增大，因此为了增大循环流c的流动速度，需要使墨流动所需的压力差增大。然而，增大该压力差使得施加至排出口13的负压增大，这对排出特性具有不利影响。从该观点而言，优选降低循环流c的流动速度，但是另一方面，循环流c的流动速度越慢，使得墨中的固体越容易滞留在排出口部25内，并且更容易发生不良排出。然而，通过增大流动模式a中的判断值j并且还降低墨的相对介电常数以使得颜料的后退现象发生，即使在较低循环速度的情况下也能够将中断之后首次排出的排出速度的变化抑制到较低水平。
墨的相对介电常数的定义的说明
墨的相对介电常数εr通过以下表达式来定义，并且在本说明书中使用针对十进位进行了四舍五入的整数值作为相对介电常数εr。
εr＝∑nεnrn/∑nnr(5)
在上述表达式(5)中，n表示水溶性有机溶剂的类型，εn表示由n表示的水溶性有机溶剂的相对介电常数，以及rn表示由n表示的水溶性有机溶剂相对于墨的总质量的含量并且是除水以外的物理特性值。在可想到的情况下，通过循环流c所浓缩的区域由于挥发而具有很少的水，因此将排除了水的水溶性有机溶剂用作浓缩区域中的液体的物理特性值。
通过上述表达式(5)所定义的相对介电常数εr表示墨中的“由水溶性有机溶剂构成的水性介质”整体的相对介电常数，并且具体为如下那样计算出的值。通过如下方式获得该值：针对各成分通过将水溶性有机溶剂特有的相对介电常数(无量纲数)乘以该成分在墨中的含量(相对于墨的总质量的含量，单位：质量％)所获得的值相加，并且将相加的值总和除以水溶性有机溶剂的总含量。可以通过一般的介电常数测量仪来测量相对介电常数。可以通过卡尔费休滴定法等来得到墨中的水的含量，并且通过气相色谱(gc/ms)或高效液相色谱(lc/ms)等来得到水溶性有机溶剂的类型和含量。
本发明中所使用的墨根据需要可以包括各种类型的添加剂。这些添加剂的示例包括表面活性剂、ph调节剂、消泡剂、防锈剂、防腐剂、抗氧化剂、还原抑制剂、挥发促进剂和螯合剂等。墨的这些添加剂的含量一般很小，因此没有必要在计算相对介电常数时考虑。
墨的相对介电常数的降低与压力室内的循环流的有/无之间的关系的说明
即使在压力室23内未形成循环流c的结构中，为了降低相对介电常数，也可以使用不良介质作为墨溶剂配方。然而，在使用具有更多诸如颜料等的固体的墨的情况下，由于以下两个弊端导致难以降低在压力室23内不产生循环流c的结构中的墨的相对介电常数。
在不产生循环流c的结构中，颜料在排出操作停止一定量的时间的情况下发生浓缩，因此光密度(od)针对中断之后的首次着落点趋于高。然而，如果降低墨的相对介电常数，则发生颜料的后退现象，因此中断之后的首次着落点的od反而变低。这是第一弊端。
还存在在不产生循环流c的结构中通过使用诸如具有良好保湿特性的甘油等的相对介电常数高的优良介质来抑制由于颜料浓缩而导致的固化的方法，作为应对由于从排出口13的墨挥发而导致的固化的一个措施。还存在使用相对介电常数低的不良介质以使颜料的后退现象发生、从而使得更难以发生颜料浓缩并由此抑制固化的方法。然而，过度促进颜料的后退现象的发生、即过度促进相对介电常数的降低导致压力室23内的后退的颜料固化。这使得相对介电常数难以大幅降低。这是第二弊端。
可以通过在压力室23内产生循环周缘流c来避免这两个弊端，并且可以使流动模式a中的判断值j更大来进一步避免这两个弊端。也说是说，在产生循环流c的状态下，特别是在如流动模式a那样墨流过排出口部25的状态下，与颜料的后退现象是否发生无关地，停止之后的首次着落点的od不容易改变。因此，可以使用相对介电常数较低的墨，并且可以抑制墨在排出口13的周缘附近的滞留。与颜料的后退现象是否发生无关地，排出口部25和压力室23内的固化也不那么容易发生，可以使用相对介电常数低的墨。因此，在压力室23内产生循环流c的结构中，降低墨的相对介电常数特别有效。本发明特别适用于流动模式a，但是如果产生了循环流c，则也适用于流动模式b。
因而，根据本发明，可以提供能够高精细且高质量图像形成的液体排出设备和液体排出头。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。