液体排出头和液体排出方法与流程
本发明涉及液体排出头和液体排出方法，更具体地，涉及排出液体的排出口附近的配置。
背景技术：
从诸如喷墨头等的液体排出头排出的液滴在排出时通常分离成主液滴和伴随的子液滴(在下文中，也称为“卫星滴”)。主液滴着落在记录介质上的预期位置，但是难以控制卫星滴的着落位置。在使用要求高吞吐量的液体排出头的情况下，卫星滴可能导致记录图像质量的显著劣化。特别微小的卫星滴不到达记录介质，并变成浮动的墨滴(以下也称为“雾”)。雾会污染记录设备，并且记录设备的这种污染可能转印到记录介质并弄脏记录介质。
日本专利特开2008-290380公开了一种通过形成除圆形以外的形状的排出口来减少卫星滴的发生的方法，以防止由于卫星滴所造成的图像质量的劣化。美国专利申请公开第2011/0205303号公开了一种缩短记录元件和排出口之间的距离以减小液滴的长度(下文中也称为“尾部长度”)、从而减少卫星滴的发生的方法。然而，本发明人进行的研究已经表明，日本专利特开2008-290380和美国专利申请公开第2011/0205303号的配置没有实现尾部长度的进一步减小。这让我们认识到关于控制卫星滴有多困难的新问题。
期望提供一种能够减小液滴的尾部长度的液体排出头和液体排出方法。
技术实现要素：
根据本发明的一种液体排出头，其包括：记录元件，其被配置为产生用于排出液体的热能；压力室，其内部具有所述记录元件；排出口，其被配置为排出液体；以及排出口部，其使所述排出口与所述压力室之间连通，其中，通过所述热能在所述压力室中产生气泡，所产生的气泡进入所述排出口部内，并且液体通过所述气泡的压力从所述排出口排出，以及已经进入所述排出口部内的气泡在所述排出口的外侧与大气连通。
根据参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一应用示例的记录设备的示意性配置的图。
图2是示出在记录设备中液体循环的第一循环路径的图。
图3是示出记录设备中的第二循环路径的图。
图4a和4b是根据本发明的第一应用示例的液体排出头的立体图。
图5是图4中的液体排出头的分解立体图。
图6a～6f是示出图4中的液体排出头具有的通道构件所包括的第一～第三通道构件的配置的图。
图7是用于描述通道构件内的通道之间的连接关系的图。
图8是沿图7中的线viii-viii截取的截面图。
图9a和9b是示出排出模块的图，图9a是立体图，以及图9b是分解视图。
图10a～10c是示出记录元件板的配置的图。
图11是示出包括图10a中的截面xi-xi的记录元件板和盖的配置的立体图。
图12是示出两个邻接的排出模块中的记录元件板的邻接部分的局部放大图的平面图。
图13是示出根据本发明的第二应用示例的记录设备的配置的图。
图14a和14b是根据本发明的第二应用示例的液体排出头的立体图。
图15是图14中的液体排出头的分解立体图。
图16a～16e是示出图14中的液体排出头具有的通道构件所包括的第一和第二通道构件的配置的图。
图17是用于描述记录元件板和通道构件中的液体的连接关系的图。
图18是沿图17中的线xviii-xviii截取的截面图。
图19a和19b是示出排出模块的图，图19a是立体图，以及图19b是分解视图。
图20a～20c是示出记录元件板的配置的图。
图21a和21b是示出根据第一实施例的液体排出头的内部的概念图。
图22a～22g是示出排出现象的瞬态过程的示意图。
图23a～23c是示出气泡内部的压力分布与气泡的内部压力之间的关系的图。
图24a～24d是示出从记录元件到排出口的距离与大气连通时间之间的关系的图。
图25是示出排出口形成构件的厚度、入口通道的高度和大气连通时间之间的关系的图。
图26a和26b是示出从记录元件到排出口的距离和气泡的大气连通位置之间的关系的图。
图27a和27b是示出从记录元件到排出口的距离和气泡的大气连通位置之间的关系的图。
图28a～28f是示出从排出口排出的液滴的概念图。
图29是示出关于各种排出口形状的大气连通时间的图。
图30是示出关于各种排出口形状的大气连通位置的图。
图31a和31b是示出根据另一实施例的液体排出头的内部的概念图。
图32a和32b是示出根据第二实施例的液体排出头的内部的概念图。
图33a和33b是示出根据参考例的液体排出头的内部的概念图。
图34a～34h是示出第二实施例和比较例的液滴的排出的概念图。
具体实施方式
下面将参照附图描述根据本发明的应用示例和实施例的液体排出头。虽然各种技术上优选的条件与以下描述的应用示例和实施例相关联，但是只要遵循本发明的思想、本发明不限于这些应用示例和实施例中的条件。注意，排出诸如墨等的液体的根据本发明的液体排出头和安装该液体排出头的液体排出设备可应用于诸如打印机、复印机、具有通信系统的传真装置、具有打印机单元的字处理器等，并且进一步可应用于以复杂方式与各种类型的处理装置组合的工业记录设备。例如，本发明可以用于制造生物芯片、印刷电子电路、制造半导体基板和其它这样的用途。
以下参照附图对本发明的实施例进行描述。下面进行的描述不限制本发明的范围。尽管应用示例和实施例涉及使诸如墨等的液体在墨储存器和液体排出头之间循环的形式的喷墨记录设备(或简称为“记录设备”)，但是也可以使用其它形式。例如，可以采用以下形式：其中代替使墨循环，设置两个墨储存器，一个在液体排出头的上游侧，另一个在下游侧，并且通过使墨从一个墨储存器行进到另一个墨储存器来使压力室内的墨流动。
此外，应用示例和实施例涉及长度与记录介质的宽度相对应的所谓线型排出头，但是本发明还可以是在扫描记录介质时进行记录的所谓的串行液体排出头(页面宽度)。串行液体排出头的示例是例如针对记录黑色墨和记录彩色墨各具有一个记录元件板的配置。然而，这不是限制性的，并且可以进行以下布置：形成多个记录元件板以口在排出口行方向上重叠的方式排列的、比记录介质的宽度短的短线型排出头，并使该短线型排出头对记录介质进行扫描。
第一应用示例
下面将描述可以适当地应用本发明的应用示例。
喷墨记录设备的描述
图1示出排出液体的装置、更具体地通过排出墨来进行记录的喷墨记录设备1000(以下也简称为“记录设备”)的示意性配置。记录设备1000具有输送记录介质2的输送单元1和大致垂直于记录介质2的输送方向而设置的线型液体排出头3，并且是在连续或间歇地输送多个记录介质2的同时进行单遍连续记录的线型记录设备。记录介质2不限于切割片材，并且可以是连续的卷筒片材。液体排出头3能够利用青色、品红色、黄色和黑色(缩写为“cmyk”)墨进行全色打印。如之后的描述，液体排出头3具有通过流体连接来连接的液体供给单元、主储存器和缓冲储存器(参见图2)，其中液体供给单元用作向液体排出头3供给墨的供给路径。液体排出头3还电连接到将电力和排出控制信号传送到液体排出头3的电控制单元。液体排出头3内的液体路径和电信号路径将在后面描述。
第一循环路径的描述
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连接到液体排出头3的第一循环泵(高压侧)1001、第一循环泵(低压侧)1002和缓冲储存器1003等的图。尽管图2为了描述的简洁而仅示出cmyk墨中的一种颜色墨流经的路径，实际上存在提供至液体排出头3和记录设备主单元的四种颜色的循环路径。作为与主储存器1006连接的副储存器的缓冲储存器1003具有大气连通开口(图中未示出)，从而储存器的内部和外部连通，并且墨中的气泡可以向外部排出。缓冲储存器1003还与补充泵1005连接。例如，在通过排出墨以进行记录、吸引回收等来从液体排出头3的排出口排出(喷射)墨时在液体排出头3处消耗墨的情况下，补充泵1005用于将与消耗的量相同的量的墨从主储存器1006发送到缓冲储存器1003。
两个第一循环泵1001和1002用于从液体排出头3的液体连接部111提取出墨并使墨流到缓冲储存器1003。第一循环泵1001和1002优选为具有定量的流体发送能力的容积泵。具体示例可以包括管泵、齿轮泵、隔膜泵、注射泵等。还可以使用这样的布置，其中例如通过在泵的出口处设置共用的恒流阀和泄压阀来确保恒定流量。在液体排出头3被驱动时，第一循环泵(高压侧)1001和第一循环泵(低压侧)1002使恒定量的墨流过共用供给通道211和共用回收通道212。优选将流量设置为液体排出头3的记录元件板10之间的温度差不影响记录图像质量的水平或更高。另一方面，如果流量设置得过高，则液体排出单元300内的通道中的压力降的影响引起记录元件板10之间的负压差过大，导致图像中的浓度不均匀。因此，优选考虑记录元件板10之间的温度差和负压差来设置流量。
在第二循环泵1004和液体排出单元300的路径之间设置负压控制单元230。负压控制单元230具有以下作用：即使在循环系统的流量由于记录时的占空差异而波动的情况下，也使得负压控制单元230下游(即，在液体排出单元300侧)的压力可以维持在当前恒定的压力。任何机构都可以用作负压控制单元230所包括的两个压力调节机构，只要其自身下游的压力可以控制为在以期望的设定压力为中心的恒定范围内或更小的范围内波动。作为一个示例，可以采用与所谓的“减压调节器”等效的机构。在使用减压调节器的情况下，负压控制单元230的上游侧优选通过第二循环泵1004经由液体供给单元220来加压，如图2所示。这使得能够抑制缓冲储存器1003针对液体排出头3的水头压力的影响，从而缓冲储存器1003在记录设备1000中的布局方面具有更大的自由度。在驱动液体排出头3时所使用的墨的循环流量的范围内，第二循环泵1004具有一定的提升压力或更大，并且可以使用涡轮泵、容积泵等。具体地，可以使用隔膜泵等。或者，代替第二循环泵1004，可以使用例如关于负压控制单元230具有一定水头差的水头储存器。
如图2所示，负压控制单元230具有彼此设置了不同的控制压力的两个压力调节机构。在这两个负压调节机构中，(在图2中由h表示的)相对高压设置侧和(在图2中由l表示的)相对低压设置侧经由液体供给单元220分别连接到液体排出单元300内的共用供给通道211和共用回收通道212。在共用供给通道211、共用回收通道212和记录元件板10之间连通的个别供给通道213和个别回收通道214设置到液体排出单元300。由于个别供给通道213和个别回收通道214与共用供给通道211和共用回收通道212连通，因此发生一部分墨从共用供给通道211通过记录元件板10的内部通道且流向共用回收通道212的(通过图2中的箭头指示的)流动。原因是压力调节机构h连接到共用供给通道211，并且压力调节机构l连接到共用回收通道212，因此在两个共用通道之间产生压力差。
因此，在墨流过共用供给通道211和共用回收通道212的每个时，在液体排出单元300内发生一部分墨通过记录元件板10的流动。因此，在记录元件板10处产生的热可以借助通过共用供给通道211和共用回收通道212的流动从记录元件板10向外排出。这种配置还使得能够在通过液体排出头3进行记录的情况下、在不用于记录的排出口和压力室处产生墨流动，因此可以抑制在这些部分处墨的增稠。此外，增稠的墨和墨中的异物可以向共用回收通道212排出。因此，根据本应用示例的液体排出头3可以以高的图像质量进行高速记录。
第二循环路径的描述
图3是示出应用于根据本应用示例的记录设备的循环路径中的、与上述第一循环路径属于不同的循环形式的第二循环路径的示意图。与上述第一循环路径的主要不同点如下。首先，负压控制单元230包括的两个压力调节机构都具有用于将负压控制单元230的上游侧的压力控制成在以期望的设定压力为中心的恒定范围内波动的机构(具有与所谓的“背压调节器”等价的操作的机构部件)。接着，第二循环泵1004用作负压源，对负压控制单元230的下游侧进行减压。另外，第一循环泵(高压侧)1001和第一循环泵(低压侧)1002设置在液体排出头3的上游侧，并且负压控制单元230设置在液体排出头3的下游侧。
图3中的负压控制单元230用于即使在由于使用液体排出头3进行记录时的记录占空的不同而流量波动的情况下，也将其自身的上游侧(即，液体排出单元300侧)的压力波动保持在以预先设定的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对负压控制单元230的下游侧加压。这使得能够抑制缓冲储存器1003针对液体排出头3的水头压力的效果，为记录设备1000中的缓冲储存器1003的布局提供更宽的选择范围。或者，可以代替第二循环泵1004使用例如关于负压控制单元230设置有一定水头差的水头储存器。
与图2所示的布置相同，图3所示的负压控制单元230具有设定了彼此不同的控制压力的两个压力调节机构。在两个负压调节机构中，(图3中由h表示的)相对的高压设置侧和(图3中由l表示的)相对的低压设置侧经由液体供给单元220分别连接到液体排出单元300内的共用供给通道211和共用回收通道212。通过两个负压调节机构使得共用供给通道211的压力相对高于共用回收通道212的压力。因此，发生墨从共用供给通道211通过个别通道213和214以及记录元件板10中的内部通道且流向共用回收通道212的(由图3中的箭头指示的)流动。因此，第二循环路径在液体排出单元300内产生与第一循环路径相同的墨流动状态，但是具有与第一循环路径的情况不同的两个优点。
一个优点是，对于第二循环路径，负压控制单元230设置在液体排出头3的下游侧，因此几乎不存在在负压控制单元230处产生的灰尘和异物将流入该液体排出头的危险。第二个优点是，与第一循环路径的情况相比，在第二循环路径中，从缓冲储存器1003向液体排出头3供给的所需流量的最大值可以更小。原因如下。在记录待机期间循环的情况下，共用供给通道211和共用回收通道212内的总流量将通过a来表示。将a的值定义为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的所有排出口排出墨的情况(全排出)下的排出流量定义为f。因此，在第一循环路径(图2)的情况下，第一循环泵(高压侧)1001和第一循环泵(低压侧)1002的设定流量为a，因此对于全排出所需的至液体排出头3的液体供给量的最大值为a+f。
另一方面，在第二循环路径(图3)的情况下，记录待机时所需的液体排出头3的液体供给量为流量a。这意味着，全排出所需的至液体排出头3的供给量为流量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的设定流量的总值、即所需供给量的最大值为a和f的较大值。因此，只要使用相同配置的液体排出单元300，第二循环路径中的所需供给量的最大值(a或f)始终小于第一循环路径中的所需供给流量的最大值(a+f)。因此，在第二循环路径的情况下，可应用的循环泵的自由度较高，并且例如可以使用具有简单结构的低成本循环泵，可以降低设置在主单元侧路径上的冷却器(图中未示出)上的负荷，从而降低记录设备主单元的成本。该优点对于a或f的值相对较大的线型排出头更为明显，并且在线型排出头在长边方向上的长度越长的情况下越有用。
然而，另一方面，存在第一循环路径比第二循环路径更有利的点。也就是说，对于第二循环路径，在记录待机时流过液体排出单元300的流量是最大的，因此图像的记录占空越低，越大的负压施加到喷嘴。因此，特别地，在减小共用供给通道211和共用回收通道212的通道宽度(在与墨流动方向正交的方向上的长度)以减小头宽度(液体排出头在横向方向上的长度)的情况下，这可能导致卫星滴的影响更大。原因在于，在不均匀显著的低占空(low-duty)图像中，向喷嘴施加高负压。另一方面，在第一循环路径的情况下形成高占空图像时，对排出口施加高负压，因此任何产生的卫星滴不太明显，这有利于对图像质量形成小的影响。可以根据液体排出头和记录设备主单元的规格(排出流量f、最小循环流量a和头内的通道阻力)来选择这两个循环路径中的哪一个更为优选。
液体排出头的配置的描述
将描述根据第一应用示例的液体排出头3的配置。图4a和4b是根据本应用示例的液体排出头3的立体图。液体排出头3是线型液体排出头，其中能够排出c、m、y和k四种颜色的墨的十五个记录元件板10排列成直线(串列布局)。如图4a所示，液体排出头3包括记录元件板10以及经由柔性印刷电路板40和电气布线板90电连接的信号输入端子91和电源端子92。信号输入端子91和电源端子92电连接到记录设备1000的控制单元，并且各自向记录元件板10供给排出驱动信号和排出所需的电力。通过电气布线板90中的电路进行的合并布线使得信号输入端子91和电源端子92的数量相比记录元件板10的数量减少。这使得在将液体排出头3组装到记录设备1000时或在更换液体排出头3时需要移除的电连接部分的数量减少。设置在液体排出头3两端的液体连接部111与记录设备1000的液体供给系统连接，如图4b所示。因此，cmyk四种颜色的墨从记录设备1000的供给系统供给到液体排出头3，并且已经通过液体排出头3的墨被回收到记录设备1000的供给系统。以这种方式，各颜色的墨可以通过记录设备1000的路径和液体排出头3的路径进行循环。
图5示出液体排出头3包括的部件和单元的分解立体图。液体排出单元300、液体供给单元220和电气布线板90安装至壳体80。液体连接部111(图3)设置至液体供给单元220，并且针对各颜色的过滤器221(图2和图3)设置在液体供给单元220内，该过滤器221与液体连接部111的各开口连通以去除所供给的墨中的异物。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。已经通过过滤器221的墨与各颜色对应地提供至液体供给单元220上设置的相应负压控制单元230。各负压控制单元230是具有针对相应颜色的压力调节阀的单元。负压控制单元230通过其中设置的阀和弹簧构件等的操作，使由于墨的流量的波动而导致的记录设备1000的供给系统(在液体排出头3的上游侧的供给系统)中的压力降的变化发生显著衰减。因此，能够将压力控制单元的下游侧(液体排出单元300侧)的负压的变化稳定在一定范围内。如图2所示，各负压控制单元230针对各颜色具有内置的两个压力调节阀，并且将这两个压力调节阀各自设定为不同的控制压力。两个压力调节阀经由液体供给单元220，在高压侧与液体排出单元300内的共用供给通道211连通，在低压侧与共用回收通道212连通。
壳体80配置成包括液体排出单元支撑构件81和电气布线板支撑构件82，支撑液体排出单元300和电气布线板90，并且确保液体排出头3的刚性。电气布线板支撑构件82用于支撑电气布线板90，并且通过螺纹连接至液体排出单元支撑构件81而被固定。液体排出单元支撑构件81用于校正液体排出单元300的翘曲和变形，从而确保多个记录元件板10的相对位置精度，从而抑制记录物中的不均匀性。因此，液体排出单元支撑构件81优选具有足够的刚性。适当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。液体排出单元支撑构件81具有插入接合橡胶部件100的开口83和84。从液体供给单元220供给的墨通过接合橡胶构件100并引导到作为构成液体排出单元300的一部分的第三通道构件70。
液体排出单元300包括多个排出模块200和通道构件210，并且盖构件130安装到液体排出单元300的面向记录介质的面。盖构件130是具有设有长形开口131的框状面的构件。如图5所示，排出模块200中包括的记录元件板10和密封构件110(图9a)从开口131露出。开口131的周边上的框部用作与在记录待机时盖住液体排出头3的盖构件的接触面。因此，当通过用粘合剂、密封剂、填充材料等涂覆开口131的周边以填充液体排出单元300的排出口面上的凹凸和间隙，优选在覆盖时形成封闭空间。
接下来，将描述液体排出单元300中所包括的通道构件210的配置。如图5所示，通道构件210是通过层压第一通道构件50、第二通道构件60和第三通道构件70而形成的制品。通道构件210是将从液体供给单元220供给的墨分配到各排出模块200并使从排出模块200再循环的墨返回到液体供给单元220的通道构件。通道构件210通过螺纹构件固定到液体排出单元支撑构件81，从而抑制通道构件210的翘曲和变形。
图6a至图6f是示出构成第一至第三通道构件的通道构件的前侧和后侧的图。图6a示出第一通道构件50的安装排出模块200的侧面，图6f示出第三通道构件70的与液体排出单元支撑构件81接触的面。第一通道构件50和第二通道构件60具有如图6b和图6c所示的彼此邻接的通道构件接触面，第二通道构件60和第三通道构件70具有如图6d和6e所示的彼此邻接的通道构件接触面。邻接的第二通道构件60和第三通道构件70在其上形成共用通道槽62和71，当彼此面对时，共用通道槽62和71形成沿通道构件的长边方向延伸的八个共用通道。这在通道构件210内针对各颜色形成共用供给通道211和共用回收通道212的集合(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，以通过流体连接与液体供给单元220连通。多个连通口61形成在第二通道构件60的共用通道槽62的底面上，与第一通道构件50的个别通道槽52的一端连通。第一通道构件50的个别通道槽52的另一端形成连通口51以经由连通口51通过流体连接与多个排出模块200连通。这些个别通道槽52允许这些通道在通道构件的中间合并。
第一至第三通道构件优选对墨具有耐腐蚀性，并且利用具有低线性膨胀系数的材料形成。适当的材料示例包括氧化铝、液晶聚合物(lcp)和复合材料(树脂材料)，其中诸如二氧化硅或纤维等的细颗粒等的无机填料已经添加到诸如聚苯硫醚(pps)、聚砜(psf)或改性聚苯醚(ppe)等的基材。通道构件210可以通过层叠三个通道构件并使用粘合剂进行粘合来形成，或者在选择复合树脂材料用于材料的情况下，可以通过熔接来将这三个通道构件接合。
接下来，将参照图7描述通道构件210内的通道的连接关系。图7是从第一通道构件50的安装排出模块200的侧面观察的，通过将第一至第三通道构件接合所形成的通道构件210内的通道的局部放大立体图。通道构件210对于各颜色具有在液体排出头3的长边方向上延伸的共用供给通道211(211a、211b、211c和211d)和共用回收通道212(212a、212b、212c和212d)。由个别通道槽52形成的多个个别供给通道213(213a、213b、213c和213d)经由连通口61连接到各颜色的共用供给通道211。由个别通道槽52形成的多个个别回收通道214(214a、214b、214c和214d)经由连通口61连接到各颜色的共用回收通道212。该通道配置使得墨能够从共用供给通道211经由个别供给通道213在位于通道构件中间的记录元件板10处合并。还能够使墨经由个别回收通道214从记录元件板10回收到共用回收通道212。
图8是沿图7中的线viii-viii截取的截面图，其示出个别回收通道(214a和214c)经由连通口51与排出模块200连通。尽管图8仅示出个别回收通道(214a和214c)，但是个别供给通道213和排出模块200在不同的横截面处连通，如图7所示。在排出模块200包括的支撑部件30和记录元件板10中形成通道。这些通道用于将墨从第一通道构件50供给到设置至记录元件板10的记录元件15(图10b)并且将供给至记录元件15的部分或全部墨收集(再循环)到第一通道构件50。各颜色的共用供给通道211经由其液体供给单元220连接到对应颜色的负压控制单元230(高压侧)，并且共用回收通道212经由液体供给单元220连接到负压控制单元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之间生成差压(压力差)。因此，在如图7和8所示将通道连接的根据本申请示例的液体排出头3中，针对各颜色发生以下顺序的流动：共用供给通道211→个别供给通道213→记录元件板10→个别回收通道214→共用回收通道212。
排出模块的描述
图9a示出一个排出模块200的立体图，图9b示出其分解视图。排出模块200的制造方法如下。首先，将记录元件板10和柔性印刷电路板40粘附到已预先形成液体连通口31的支撑构件30。随后，将记录元件板10上的端子16通过引线接合电连接到柔性印刷电路板40上的端子41，随后用密封剂110覆盖并密封引线接合部分(电连接部分)。将柔性印刷电路板40的与记录元件板10相对的另一端的端子42电连接到电气布线板90的连接端子93(图5)。支撑构件30是支撑记录元件板10的支撑构件，并且还是通过流体连接在记录元件板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到记录元件板10。适当的材料的示例包括氧化铝和树脂材料。
记录元件板的结构的描述
将描述根据本应用示例的记录元件板10的配置。图10a是记录元件板10的形成排出口13的侧面的平面图，图10b是图10a中的xb表示的部分的放大图。图10c是与图10a的侧面相对的记录元件板10的背面的平面图。如图10a所示，记录元件板10具有形成与墨颜色对应的四个排出口行的排出口形成构件12。注意，在下文中，将排列多个排出口13的排出口行延伸的方向称为“排出口行方向”。
如图10b所示，作为使墨由于热能而起泡的加热元件的记录元件15设置在与排出口13对应的位置。包含记录元件15的压力室23通过隔板22分开。记录元件15通过设置于记录元件板10的电气布线(图中未示出)电连接到图10a中的端子16。记录元件15基于来自记录设备1000的控制电路且经由电气布线板90(图5)和柔性印刷电路板40(图9b)输入的脉冲信号来产生热量以使墨沸腾。由于该沸腾而产生的鼓泡力使墨从排出口13排出。如图10b所示，液体供给通道18沿各排出口行的一侧延伸，并且液体回收通道19沿另一侧延伸。液体供给通道18和液体回收通道19是沿记录元件板10上设置的排出口行的方向延伸的通道，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，片状盖部件20层叠在记录元件板10的形成排出口13的面的背面上，盖部件20具有与如后面将要描述的液体供给通道18和液体回收通道19连通的多个开口21。在本应用示例中，对于各液体供给通道18，在盖部件20中设置三个开口21，并且对于各液体回收通道19，设置两个开口21。从压降的角度，针对通道设置的开口21的数量优选为多个。在本实施例中，不必针对各通道设置多个开口21，只要针对液体供给通道18和液体回收通道19中的任一个设置至少两个开口21就足够了。例如，针对液体供给通道18具有两个开口21并且针对液体回收通道19具有一个开口21的液体排出头3的配置就足够了。如图10b所示，盖部件20的开口21各自与图6a所示的多个连通口51连通。如图11所示，盖部件20用作形成记录元件板10的基板11中形成的液体供给通道18和液体回收通道19的侧面的一部分的盖。盖部件20优选对墨具有足够的耐腐蚀性，并且从防止混色的角度来看，必须具有关于开口21的开口形状及开口位置的高精度。因此，优选使用感光性树脂材料或硅板作为用于盖部件20的材料，其中通过光刻工艺形成开口21。因此，盖部件20用于通过开口21转换通道的间距。考虑到压降，盖部件20优选是薄的，并且优选利用薄膜状树脂材料形成。
接下来，将描述记录元件板10内的墨的流动。图11是示出沿图10a中的平面xi-xi截取的记录元件板10和盖部件20的横截面的立体图。记录元件板10通过将利用硅(si)形成的基板11和由感光树脂形成的排出口形成构件12层叠而形成，其中盖部件20接合在基板11的背面上。记录元件15形成在基板11的另一面侧(图10b)，其中构成液体供给通道18和液体回收通道19的槽沿形成在其背面侧的排出口行延伸。由基板11和盖部件20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。当墨从液体排出头3的多个排出口13排出并且正在进行记录时，在没有进行排出操作的排出口13处产生以下流动。也就是说，设置在基板11中的液体供给路径18中的墨由于该压力差从液体供给通道18经由供给口17a、压力室23和回收口17b向液体回收通道19流动(图11中的箭头c指示的流动)。该流动使得由于来自排出口13的蒸发而增稠的墨、气泡、异物等从没有进行记录的排出口13和压力室23回收到液体回收通道19。这也使得能够抑制排出口13和压力室23处的墨的增稠。回收到液体回收通道19的墨经由盖部件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、个别回收通道214和共用回收通道212的顺序回收。该墨最终被回收至记录设备1000的供给路径。
也就是说，从记录设备主单元供给到液体排出头3的墨通过按以下描述的顺序流动而被供给和回收。首先，墨从液体供给单元220的液体连接部分111流入液体排出头3。接下来，墨按序供给到接合橡胶构件100、设置到第三通道构件70的连通口72和共用通道槽71、设置于第二通道构件60的共用通道槽62和连通口61、以及设置于第一通道构件50的个别通道槽52和连通口51。然后，按照设置于支撑构件30的液体连通口31、设置于盖部件20的开口21、以及设置于基板11的液体供给通道18和供给口17a的顺序，将墨供给至压力室23。已经供给至压力室23但未从排出口13排出的墨按照设置于基板11的回收口17b和液体回收通道19、设置于盖部件20的开口21、以及设置于支撑构件30的液体连通口31的顺序流动。然后，墨按照设置于第一通道构件50的连通口51和个别通道槽52、设置于第二通道构件60的连通口61和共用通道槽62、设置于第三通道构件70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。墨还从设置于液体供给单元的液体连接部111向液体排出头3的外部流动。在图2所示的第一循环路径中，从液体连接部111流入的墨通过负压控制单元230，然后被供给到接合橡胶构件100。在如图3所示的第二循环路径中，从压力室23回收的墨通过接合橡胶构件100，然后经由负压控制单元230从液体连接部111向液体排出头3外部流动。
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的一端流入的所有墨都经由个别供给通道213a供给到压力室23。存在从共用供给通道211的另一端流过并通过液体供给单元220、而不进入个别供给通道213a的墨。因此，提供墨不通过记录元件板10而流动的通道使得即使在记录元件板10具有流动阻力大的微细通道的情况下、也能够抑制墨循环流中的回流，如本应用示例的情况。因此，根据本应用示例的液体排出头能够抑制压力室中和排出口附近的墨的增稠，从而抑制不良的排出方向和墨的不排出，因此作为结果能够进行高图像质量记录。
记录元件板之间的位置关系的描述
图12是示出用于两个邻接的排出模块的记录元件板10的邻接部分的局部放大的平面图。如图10a～10c所示，根据本应用示例的记录元件板10成形为大致平行四边形。如图12所示，在记录元件板10上排列排出口13的排出口行
第二应用示例
将描述根据可应用本发明的第二应用示例的喷墨记录设备1000和液体排出头3的配置。注意，下面将仅主要描述与第一应用示例不同的部分，并且将省略对与第一应用示例相同的部分的描述。
喷墨记录设备的描述
图13示出根据本发明的第二应用示例的喷墨记录设备。根据第二应用示例的记录设备1000与第一应用示例的不同之处在于，通过排列四个单色液体排出头3(各液体排出头与cmyk墨之一相对应)来在记录介质上进行全色记录。虽然第一应用示例中的每种颜色可使用的排出口行的数量为一行，但在第二应用示例中每种颜色可使用的排出口行的数量为20行(图19a)。这使得能够通过将记录数据适当地分配给多个排出口行来进行极高速记录。即使存在表现出不排墨的排出口，也通过在记录介质的输送方向上关于该排出口的对应位置的、另一行的喷出口进行补偿排出来提高可靠性，因此这种排列适合于工业印刷。与第一应用示例相同，记录设备1000的供给系统、缓冲储存箱1003和主储存箱1006(图2)通过流体连接与液体排出头3连接。各液体排出头3还电连接到向液体排出头3传送电力和排出控制信号的电控制单元。
循环路径的描述
与第一应用示例相同，可以将图2和3中所示的第一循环路径和第二循环路径用作记录设备1000和液体排出头3之间的液体循环路径。
液体排出头的结构的描述
将对根据本发明的第二应用示例的液体排出头3的结构进行描述。图14a和14b是根据本应用示例的液体排出头3的立体图。液体排出头3具有在液体排出头3的长边方向上排列成直线的16个记录元件板10，并且是可以用一种颜色的墨记录的喷墨型线记录头。与第一应用示例相同，液体排出头3具有液体连接部111、信号输入端子91和电源端子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较大，因此信号输入端子91和电源端子92设置在液体排出头3的两侧。这是为了降低在设置于记录元件板10的布线部发生的压降和信号传送延迟。
图15是液体排出头3的分解立体图，其示出根据功能分解的液体排出头3所包括的各构件或单元。构件和单元的作用以及液体流过液体排出头的顺序基本上与第一应用示例相同，但是确保液体排出头的刚性的功能不同。在第一应用示例中，液体排出头的刚性主要通过液体排出单元支撑构件81来确保，但是在第二应用示例中，通过液体排出单元300中包括的第二通道构件60来确保液体排出头的刚度。在本应用示例中，液体排出单元支撑构件81连接到第二通道构件60的两端。该液体排出单元300机械地接合到记录设备1000的支架，由此定位液体排出头3。具有负压控制单元230的液体供给单元220和电气布线板90接合到液体排出单元支撑构件81。过滤器(图中未示出)内置在两个液体供给单元220中。两个负压控制单元230被设置为通过彼此相对不同的高负压和低负压来控制压力。当高压侧负压控制单元230和低压侧负压控制单元230设置在液体排出头3的端部上时(如图14a至图15所示)，在沿液体排出头3的长边方向延伸的共用供给通道211和共用回收通道212上的墨流相互反向。这促进共用供给通道211和共用回收通道212之间的热交换，使得可以减小两个共用通道之间的温度差。这是有利的，因为沿共用通道设置的多个记录元件板10之间不容易发生温度差，因此不容易发生由于温度差而导致的记录不均匀。
接下来将详细描述液体排出单元300的通道构件210。如图15所示，通道构件210是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供给的墨分发至排出模块200。通道构件210还用作将从排出模块200再循环的墨返回到液体供给单元220的通道构件。通道构件210的第二通道构件60是已形成共用供给通道211和共用回收通道212的通道构件，并且还主要承担液体排出头3的刚性。因此，第二通道构件60的材料优选为对墨具有足够的耐腐蚀性并具有高机械强度。适当使用的材料的具体示例包括不锈钢、钛(ti)、氧化铝等。
图16a示出第一通道构件50的安装排出模块200的一侧的面，图16b是示出与第二通道构件60接触的、上述面的反面的图。与第一应用示例的情况不同，根据第二应用示例的第一通道构件50采用将与排出模块200对应的多个构件邻接排列的排列方式。使用这种分割结构使得能够通过排列多个模块来实现与液体排出头的长度对应的长度，因此特别适用于例如与b2尺寸以上的片材对应的相对长尺寸的液体排出头。如图16a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16b所示，第一通道构件50的个别连通口53通过流体连接与第二通道构件60的连通口61连通。图16c示出第二通道构件60的与第一通道构件50接触的面，图16d示出沿厚度方向截取的第二通道构件60的中间部分的截面，图16e是示出第二通道构件60的与液体供给单元220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种颜色的功能相同。第二通道构件60的共用通道槽71中的一个是图17所示的共用供给通道211，并且另一个是共用回收通道212。两者都沿液体排出头3的长边方向从一端侧向另一端侧供给墨。在本实施例中，与第一应用示例中的情况不同在于，针对共用供给通道211和共用回收通道212的墨的流动方向彼此反向。
图17是示出记录元件板10和通道构件210之间的关于墨的连接关系的立体图。如图17所示，沿液体排出头3的长边方向延伸的一组共用供给通道211和共用回收通道212设置在通道构件210内。第二通道构件60的各连通口61与第一通道构件50的个别连通口53位置一致并且与其连接，从而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的流体供给路径。以相同的方式，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至第一通道构件50的连通口51的液体供给路径。
图18是示出沿图17中的xviii-xviii截取的截面图。图18示出共用供给通道211如何通过连通口61、个别连通口53和连通口51连接到排出模块200。尽管在图18中省略了图示，但是从图17中可以清楚地看出，另一截面将示出通过类似路径连接到排出模块200的个别回收通道214。与第一应用示例相同，在排出模块200和记录元件板10上形成通道以与排出口13连通，并且所供给的墨的一部分或全部再循环通过没有进行排出操作的排出口13(压力室23)。与第一应用示例相同，经由液体供给单元220，共用供给通道211连接到负压控制单元230(高压侧)且共用回收通道212经由液体供给单元220连接到负压控制单元230(低压侧)。因此，通过其压差，产生从共用供给通道211通过记录元件板10的排出口13(压力室23)流向共用回收通道212的流动。
排出模块的描述
图19a是一个排出模块200的立体图，图19b是其分解视图。与第一应用示例不同，多个端子16排列在沿多个排出口行的方向的记录元件板10的两侧部(记录元件板10的长边部)，并且两个柔性印刷电路板40设置于一个记录元件板10并且电连接到端子16。原因在于，设置在记录元件板10上的排出口行的数量是20行，这相比第一应用示例中的八行大幅增加。其目的是保持从端子16到对应于排出口行设置的记录元件15的最大距离短，从而降低在设置于记录元件板10的布线部发生的压降和信号传送延迟。支撑构件30的液体连通口31设置至记录元件板10，并且被开口为跨越所有排出口行。其它点与第一应用示例相同。
记录元件板的结构的描述
图20a是示出记录元件板10的设置有排出口13的一侧的面的示意图，图20c是示出图20a所示的面的背面的示意图。图20b是示出在图20c中去除设置在记录元件板10的背面侧的盖部件20的情况下记录元件板10的面的示意图。如图20b所示，液体供给通道18和液体回收通道19沿排出口行方向、交替地设置在记录元件板10的背面上。尽管排出口行的数量比第一应用示例的多，但是与第一应用示例的实质区别在于，如上所述，端子16设置在沿排出口行方向的记录元件板10的两侧部。基本结构与第一应用示例相同，诸如针对各个排出口行设置一组液体供给通道18和液体回收通道19、针对盖部件20设置与支撑构件30的液体连通口31连通的开口21等。
第一实施例
尾部长度减小和排出口尺寸之间的关系
图21a和21b示出液体排出头的内部。图21a是记录元件15和通道的平面图，图21b是沿图21a中的线xxib-xxib截取的截面图。在记录元件板10的基板11和排出口形成构件12之间设置各自具有排出口13的多个压力室23以及与各压力室23连通的入口通道24a和出口通道24b。压力室23通过壁构件26分开。与入口通道24a连通的液体供给通道18和与出口通道24b连通的液体回收通道19设置在基板11上。入口通道24a在液体供给通道18的供给口17a处从液体供给通道18分支并与压力室23连通，向压力室23供给墨。出口通道24b在压力室23的与入口通道24a相对的一侧与压力室23连通，并使未从排出口13排出的墨经由液体回收通道19的回收口17b通向液体回收通道19。
多个供给口17a形成供给口行，多个回收口17b形成回收口行。在供给口行和回收口行之间形成排列多个排出口13的排出口行。在本实施例中，排出口行和回收口行设置在供给口行的两侧。如前所述，在液体供给通道18和液体回收通道19之间提供压力差。该压力差产生墨被从供给口17a通过入口通道24a引导到压力室23中、以及从出口通道24b引导到回收口17b的流动。也就是说，墨通过液体供给通道18、供给口17a和入口通道24a，进入压力室23，并从排出口13排出。没有排出的墨通过出口通道24b、回收口17b和液体回收通道19被回收。回收的墨通过从图示省略的循环通道再次供给到液体供给通道18。
产生热能的记录元件15设置在面向排出口13的压力室23的底面上。排出口部(喷嘴)25在面向压力室23的位置穿过排出口形成构件12。在排出口部25的外侧端部、即与记录元件15相对的端部形成排出墨的排出口13。排出口部25和排出口13设置在面向记录元件15的位置。在本说明书中，排出口13是位于排出口形成构件12的面向记录介质的外面的开口，而排出口部25是使排出口13和压力室23连通的部分，用作穿过排出口形成构件12的通孔。
图22a至22g是示出排出现象的瞬态过程的示意图。图22a是图21a中的xxib的放大图。图22b～22g是沿图22a中的线xxiib至xxiig-xxiib至xxiig截取的截面图。图22a～22g中省略了图21a中所示的排出口13的突起。墨从入口通道24a供给到压力室23(参见图22b)。记录元件15通过施加到其上的电能产生用于排出液体的热能。记录元件15附近的墨被该热能加热且蒸发，形成气泡b(参见图22c)。气泡b在产生的初始阶段的压力非常高，气泡b将气泡b和排出口13之间的墨推向排出口13(见图22c中的箭头)。气泡b在继续生长的同时进入排出口部25内。气泡b的内部压力由于其生长而从正压力迅速变化到低于大气压力的负压(见图22d)。该负压将液滴的后端向记录元件15侧拉回，形成延伸的尾部(参见图22e)。当气泡b进一步前进通过排出口部分25时，气泡b在排出口部分25的内部或外部与大气连通。结果，气泡b的负压突然丧失，并且尾部长度的生长也停止(参见图22f)。通过上述过程，在所产生的气泡b和排出口13之间的墨通过气泡b的压力从排出口13排出。排出的墨主要作为主墨滴排出，但是在主墨滴后方也出现卫星滴s和雾(见图22g)。在本实施例中，气泡b在内部压力为负压且容积增大(膨胀)的状态下与大气连通。因此，液滴的排出量稳定，并且排出速度更快。在如本实施例那样在排出口13设置突起部27的结构中，排出口的面积较小，因此排出速度通常趋于下降。然而，气泡b在生长时与大气连通以排出液滴使得能够抑制卫星滴的发生，同时抑制排出速度的下降。
图23a示出气泡内的压力分布和气泡内的内部压力之间的关系。横轴表示时间，纵轴表示内部压力。图23a示出模式a和模式b，其中排出口尺寸相同，并且仅气泡内的压力分布不同。图23b示意性地示出根据模式a排出墨的方式，图23c示出根据模式b排出墨的方式。模式a和模式b都表现出气泡的内部压力的快速上升，随后转为负压，随后在气泡与大气连通时上升到大气压。在模式b中，气泡在时间tb与大气连通，因此气泡内的内部压力保持在负压的时间量长。从图23c可以看出，液滴的尾部相比模式a更长，并且卫星滴容易形成。模式a中的气泡在比tb早的时间ta与大气连通，因此气泡内的内部压力保持在负压的时间量短。因此，如图23b所示，尾部相对较短，并且抑制卫星滴的发生。因此，减少负压的时间量并使气泡在早期与大气连通对于抑制尾部变长是有效的，因此对抑制卫星滴是有效的。
图24a至24d示出从记录元件15到排出口13的距离oh(图22b)与从记录元件15开始加热到气泡与大气连通的时间量(下文称为“大气连通时间tth”)之间的关系。距离oh等于排出口形成构件12的高度h1(也是排出口部25的高度)与在垂直于压力室23的设置记录元件15的底面的方向上的入口通道24a的高度h2之和、即oh＝h1+h2(参见图22b)。这里针对排出口的形状考虑三种图案，具有圆形形状的图案1(图24a)和具有朝排出口13的中心突出的两个突起部27的图案2和3(图24b和24c)。图案2和3中的两个突起部27位于穿过排出口13的中心cn的直线l上、设置在中心cn的两侧并且具有相同的形状。与图案2相比，在图案3中，突起部27形成得更长且突起部27之间的间隙28更小。
在任一种图案中，oh和排出口13的有效直径相同，oh为12μm以下，并且排出口13的有效直径为11μm以上(开口面积≥100μm2)。有效直径定义为面积等于排出口13的实际面积的圆的直径。注意，排出口13的开口面积优选为100μm2以上。在排出口13的形状为圆形(图案1)的情况下，可以看出，需要减小oh以减小tth，从而缩短尾部。为了减小oh，排出口形成构件12需要形成得较薄(减小h1)或者降低入口通道24a的高度(减小h2)。这两者的问题在于，前者导致排出口形成构件12更容易破裂等，并且可靠性可能下降。后者可能产生吞吐量可能由于增加的流动阻力而劣化的顾虑。
另一方面，在将突起部27设置于排出口13(图案2和3)的情况下，tth相比图案1更低。特别是，在突起部27之间的间隙窄(图案3)的情况下，tth明显减小。这导致较短的尾部，并且抑制了卫星滴的发生。尽管在本实施例中描述了设置两个突起部27的配置，但不限于此，本发明也可以适用于设置一个突起部或三个以上的突起部的情况，这将在后面描述。与两个突起部27的情况相同，在这些情况下，优选在突起部27之间具有较窄的间隙(在一个突起的情况下，突起的顶端和排出口的边缘之间的间隙)，因为这导致较短的尾部。
图25示出排出口形成构件12的厚度h1、入口通道24a的高度h2和大气连通时间tth之间的关系。横轴表示入口通道24a的高度h2，纵轴表示排出口形成构件12的厚度h1。等高线表示tth。图25中的标准a、标准b和标准c的尺寸如下。
标准a：oh＝12μm，h1＝7μm，h2＝5μm，tth≈1.4μs
标准b：oh＝12μm，h1＝6μm，h2＝6μm，tth≈1.5μs
标准c：oh＝12μm，h1＝5μm，h2＝7μm，tth≈1.6μs
因此，图25示出当oh固定在12μm且入口通道24a的高度h2(或排出口形成构件12的厚度h1)改变时大气连通时间tth的变化。tth按照标准a、b和c的顺序增加。因此，在oh恒定的情况下，通过降低入口通道24a的高度h2，大气连通时间tth可以进一步减小。入口通道24a的高度h2优选为7μm以下，并且优选为oh的一半以下。排出口13和记录元件15之间的距离oh优选为12μm以下。
减少大气连通时间的机构
接下来将描述减小大气连通时间tth的机构。图26a至27b示出距离oh与气泡的大气连通位置之间的关系。方向dz和z在图26a中定义。该dz表示在远离记录元件15的方向为正方向的情况下，以排出口13为原点、在z方向上气泡与大气连通的位置。因此，在dz为正的情况下，大气连通位置在排出口部25的外部或排出口13的外侧，并且在dz为负的情况下，大气连通位置在排出口部25的内部或排出口13的内侧。
在图26b中，横轴表示oh，纵轴表示dz。在排出口13的形状为圆形(图案1)的情况下，减小oh使dz渐近地接近0。也就是说，减小oh导致在排出口13附近的位置处发生大气连通。因此，如从图23a可以看出的，tth减小。在排出口13具有突起部27(图案2和3)的情况下，当oh≤12μm时dz>0，大气连通发生在排出口13的外侧。在突起间隙较窄的图案3中，dz更大，因此tth相应地减小。
方向dx和x在图27a中定义。该dx表示在远离排出口13的中心的方向为正方向的情况下，以排出口13的边缘为原点、在x方向上气泡与大气连通的位置。在图27b中，横轴表示oh，纵轴表示dx。在排出口13的形状为圆形(图案1)的情况下，降低oh几乎不会引起dx中的任何变化。在排出口13具有突起部27(图案2和3)的情况下，dx接近0，并且dx随着oh减少而增加。该dx在突起间隙较窄的图案3中较大。
图28a至28f是示出从排出口13排出的液滴的模拟图，其中图28a是排出口13的形状为圆形(图案1)的情况下的排出液滴的立体图，图28b和图28c是示出气泡和大气的速度分布随时间的瞬态变化的图。图28d是在排出口13具有突起部27的情况下的排出液滴的立体图，28e和28f是示出气泡和大气的速度分布随时间的瞬态变化的图。图28e和28f是沿穿过设置于图28d中的排出口13的两个突起部27和排出口13的中心的线截取的截面图。方向x和z如图27a中所定义。在排出口13的形状为圆形(图案1)的情况下，排出口部25内的瞬态现象如下，如图28b和28c所示。
在阶段1中，所产生的气泡b进入排出口部25，并在排出口部25内生长。因此，由于排出口形成构件12的壁(排出口部25的侧壁)的作用，气泡b具有朝排出口13的中心(x＝0)的速度分量(参见图28b中的箭头(i))。
在阶段2中，随着气泡生长，排出口13外部的大气g由于排出的墨而沿远离排出口13的中心的方向暂时被推出(参见图28b中的箭头(ii))。
在阶段3中，大气g由于气泡b内的负压而被向排出口13内拉动(参见图28c中的箭头(iv))。
在阶段4中，由于气泡b内的负压，气泡b本身也被朝向排出口部25的中心拉动，并且由于墨的界面的力的作用而进一步被朝向排出口部25的中心拉动(参见图28c中的箭头(iii))。
因此，大气g和气泡b倾向于在排出口部25内部连通。气泡b不容易与大气g在排出口部25的外部连通，并且tth趋于变长。
另一方面，在排出口13具有突起部27的配置的情况下，气泡b由于墨的界面的力而朝向排出口13的外侧扩展(参见图28f中的箭头(iii))。已经进入排出口部25的气泡b的至少部分具有从排出口部25的中心朝向侧壁的速度分量。特别地，在排出口13由于具有突起部27而曲率不恒定的情况下，表面张力起作用使得气液界面形成具有稳定形状的球形。大气g被向排出口部25内拉动，而气泡b在远离排出口部25的中心的方向上扩展。因此，大气g和气泡b具有相互反向的速度分量，在彼此碰撞的方向上作用，从而促进气泡b的大气连通。从图28f中还可以看出，大气连通位置在排出口部25或排出口13的外部。
因此，通过减小oh(使排出口13和记录元件15之间的距离为12μm以下)，以及还向排出口13设置突起部27，获得以下特征：
特征1：较短的大气连通时间tth
特征2：气泡b和大气g在排出口部25的外侧连通
特征3：气泡b在与大气g连通前向外扩展
因此，尾部更短，抑制了卫星滴和雾的发生，并且能够实现高图像质量和高吞吐量。
图29和30是示出关于各种形状的排出口13的tth和dz的图。排出口形状1至6具有以下特征。
排出口形状1：圆形排出口
排出口形状2：具有两个对称的突起部27且突起部27之间的间隙宽的排出口
排出口形状3：具有两个对称的突起部27且突起部27之间的间隙窄的排出口
排出口形状4：具有四个对称的突起部27且突起部27之间的间隙宽的排出口
排出口形状5：具有一个突起部27且突起部27与相对的边缘之间的间隙宽的排出口
排出口形状6：具有一个突起部27且突起部27与相对的边缘之间的间隙窄的排出口
排出口形状2～6各自具有至少一个突起部27，其中突起部27位于穿过排出口13的中心的直线上。与排出口形状1相比，所有排出口形状2～6具有较小的tth。此外，所有排出口形状2～6具有正dz，这意味着大气连通发生在排出口部25的外侧。因此，排出口形状2～6是优选实施例，因为它们能够缩短尾部并抑制卫星滴和雾。然而，注意，在突起部27的数量增加的排出口形状4中，排出口部25处的流动阻力增大，并且排出效率劣化。因此，突起部27的数量不应该太多。另一方面，排出口形状5和6具有一个突起部27，从排出口部25处的流动阻力的角度来看这是优选的。然而，排出口形状是不对称的，因此更容易发生墨滴以倾斜状态喷射的情形。从这个角度看，排出口13更优选为对称形状。因此，最优选的实施例是具有跨越排出口13的中心对称地设置在排出口13的两侧的两个突起部27的排出口形状2和3。从更短的tth的角度来看，排出口形状3是更优选的，因为它具有对称地设置在排出口13上的两个突起部27且突起部27之间的间隙窄。
尽管如上述实施例所述，液体通道设置在记录元件15的两侧，但是如图31a和31b所示，可以通过仅在记录元件15的一侧设置液体通道的结构来获得相同的效果。
第二实施例
通道和循环方向之间的关系
图32a和32b是示出本发明的第二实施例的图。图32a是示出记录元件15和通道的平面图，图32b是沿图32中的线xxxiib-xxxiib截取的截面图。循环流在与排出口13的突起部27平行的方向上。该布置与图21a和图21b中所示的第一实施例的不同点仅在于，回收口行仅设置在供给口行的一侧上，并且所有其它点相同。因此，关于细节应当参考第一实施例。
图33a和33b示出的布置与图32a和32b中的布置的不同点在于，排出口13的突起部27在与循环流正交的方向上延伸。图34a和34b是集中于各个图32a和32b中的压力室23之一的图。在图34a中，循环流和排出口13的突起部27延伸的方向相同(基本上平行)，而在图34b中，循环流和排出口13的突起部27延伸的方向相交(基本正交)。图34c和34d示出在关于图34a和34b连续排出、即中断时间段的影响小的情况下，关于液滴形成的数值计算结果。图34e和34f分别示出关于图34a和34b、在预定中断时间段之后、由于来自排出口13的墨的蒸发而导致的墨的增稠的影响较大时，关于液滴形成的数值计算结果。
从图34e和34f中可以看出，与循环流与突起部27平行的配置(图34a)相比，循环流垂直于突起部27的布置(图34b)不容易受到墨增稠的影响。认为这是由于在曲率半径小的突起部27的基部的部分(图34g和34h中圆圈包围的部分)处的蒸发速率较大，因此循环流流过该区域的布置不容易受浓缩的影响。
因此，虽然本实施例可以应用于图34e和34f中的任一个，但是为了在具有循环流的配置中进一步抑制排出口13内的浓缩，循环流在与排出口13的突起部27相交(更优选地，正交)的方向上流动的布置是更优选的。换句话说，优选地，期望突起部27所在的直线相对于连接供给通道和回收通道的通道轴呈45度以上的角度，并且为了抑制排出口13内的浓缩，特别优选地的是突起部27所在的直线与通道轴垂直。
还存在由于突起部27的形状的变化和变形而导致已排出的液滴的排出方向发生偏离的情况。考虑到这一点，以下布置是优选的，即记录介质关于液体排出头3的相对运动方向以及突起部27延伸的方向一致(更优选地，平行)。根据该配置，即使由于突起部27的变形等而导致液滴的喷射方向发生偏离，对记录图像的影响也将得以降低。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释，以便包括所有这样的修改以及等同结构和功能。
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