液体喷射头、液体喷射设备和液体供应方法与流程

本发明涉及液体喷射头、液体喷射设备和液体供应方法。

背景技术：

在喷射液体(例如墨)的液体喷射设备的液体喷射头中，液体中的挥发性组分从喷射液体的喷射孔中蒸发，因此喷射孔附近的液体粘度增加。由于这种粘度增加，因此产生了喷射液滴的喷射速度改变或影响喷射液滴着落精度的问题。特别是，当喷射液体后停机时间较长时，液体粘度增加变得尤为显著，液体中的固体组分粘附到喷射孔附近，并且由于固体组分粘附而导致流动阻力增大，这会导致喷射不良。

作为应对液体粘度增加的对策，已知一种方法是形成通过液体喷射头的循环路径以使液体循环。日本专利申请特开no.2002﹣355973公开了一种液体喷射头，该液体喷射头配置成利用形成在设置有喷射孔的构件与设置有液体喷射用能量产生元件(例如，加热器)的基板之间的流路使液体墨循环。根据这样的液体喷射头，由于即使在不喷射期间液体也流动，因此抑制了液体中的挥发性组分从喷射孔蒸发，这有助于防止喷射孔堵塞。

此外，在即使液体循环时液体粘度也会增加的情况中，有一种方法是通过用加热器等加热喷射孔附近以便以低粘度喷射液体。

在日本专利申请特开no.2002﹣355973描述的构造中，当不喷射液体时，通过压力室供应侧(进入侧)和收集侧(排出侧)之间的压差来形成从压力室供应侧流入压力室并且从压力室收集侧流出的循环流，压力室设置有能量产生元件并且与喷射孔连通。相反，当喷射液体时，液体从供应侧和收集侧两侧流入压力室中，并引导到喷射孔。此时，为了形成循环流，供应侧压力高于收集侧压力。从液体朝向压力室流动的供应侧供应的液体量较多，与发自压力室的液体流动相反的从收集侧供应的液体量较少。通常，液体喷射量大于循环量，并且在很多情况下在流入设置有能量产生元件的压力室之前的供应侧液体温度低于在通过设有能量产生元件的压力室之后的收集侧液体温度。因此，从供应侧供应的低温液体量非常大，并且要求当通过用加热器等加热喷射孔附近以降低液体粘度时通过快速加热压力室内部来迅速升高液体温度，从而需要大量电力。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明旨在提供液体喷射头、液体喷射设备和液体供应方法，可以减少针对循环通过液体喷射头并且喷射到外部的液体进行温度调节所需的电力。

根据本发明的液体喷射头包括：记录元件基板，其包括用于喷射液体的喷射孔；压力室，其设置有能量产生元件，以产生用于喷射液体的能量；液体供应路径，其用于将液体供应给压力室；和液体收集路径，其用于从压力室收集液体，其中，记录元件基板的液体供应路径、压力室和液体收集路径构成了液体按此顺序流动的循环路径的一部分，并且包括供应侧液体供应路径的流路的流动阻力rin大于包括收集侧液体收集路径的流路的流动阻力rout。

从以下参照附图对示例性实施例的描述中，本发明的其他特征将变得明显。

附图说明

图1是示出根据本发明第一应用例的液体喷射设备的示意性构造的立体图；

图2是示出图1所示液体喷射设备的第一循环路径的视图；

图3是示出图1所示液体喷射设备的第二循环路径的视图；

图4a和图4b是示出根据本发明第一应用例的液体喷射头的立体图；

图5是图4a和4b所示液体喷射头的分解立体图；

图6a、图6b、图6c、图6d、图6e和图6f分别是图4a和4b所示液体喷射头的各个流路部件的俯视图和仰视图；

图7是6a、6b、6c、6d、6e和6f所示流路构件的立体图；

图8是图4a和4b所示液体喷射头的剖视图；

图9a和图9b是图4a和4b所示液体喷射头的喷射模块的立体图和分解立体图；

图10a、10b和图10c是图4a和图4b所示液体喷射头的记录元件基板的俯视图、放大俯视图和后视图；

图11是图4a和图4b所示液体喷射头的局部切除立体图；

图12是示出图4a和图4b所示液体喷射头的相邻两个记录元件基板的主要部分的放大俯视图；

图13a、13b和13c是根据本发明第一实施例的液体喷射头的横剖图、纵剖图和立体图；

图14a、14b、14c和图14d是第一参考例的液体喷射头的横剖图和纵剖图；

图15a、15b、15c和15d是第二参考例的液体喷射头的横剖图和纵剖图；

图16a、16b、16c和16d是根据本发明第一实施例的液体喷射头的横剖图和纵剖图；

图17是示意性示出根据本发明第一实施例的液体喷射头的温度调节机构的俯视图；

图18a、18b、18c和18d是根据本发明第一实施例的变型例的液体喷射头的横剖图和纵剖图；

图19a、19b、19c和19d是根据本发明第二实施例的液体喷射头的横剖图和纵剖图；

图20是表示液体喷射开始后时间与液体喷射头温度之间关系的曲线图；

图21a、21b、21c和21d是根据本发明第三实施例的液体喷射头的横剖图和纵剖图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明可以适用的应用例和实施例。首先，将描述可以适用本发明的应用例，然后将描述本发明的实施例。然而，以下描述不限制本发明的范围。在本应用例中，作为示例，采用了通过加热元件产生气泡来喷射液体的热方法，但是本发明也可以应用于采用压电方法和各种其它液体喷射方法的液体喷射头。

本应用例是使液体(例如墨)在罐和液体喷射头之间循环的形式的喷墨记录设备(记录设备)，但是也可以使用其他形式。例如，本应用例可以是这样的构造，其中，在不循环墨的情况下在液体喷射头的上游侧和下游侧设置两个罐，并且墨从一个罐流到另一个罐，由此使压力室中的墨流动。

此外，本应用例是具有与记录介质宽度相对应长度的所谓行式(页宽式)液体喷射头，但是本发明也可以应用于在扫描记录介质的同时执行记录的所谓串式液体喷射头。作为串式液体喷射头，例如有这样一种构造，其中，分别安装一个用于黑色墨的记录元件基板和一个用于彩色墨的记录元件基板。然而，本应用例不限于此，而是可以是这样的构造，其中，制造更短的行式头，其比记录介质宽度短，并且若干个记录元件基板沿喷射孔的行方向布置以便与喷射孔重叠，并且该更短的行式头扫描记录介质。

【应用例】

(喷墨记录设备的说明)

图1示出了根据本发明的液体喷射设备，具体地，通过喷射墨进行记录的喷墨记录设备1000(在下文中也称为记录设备)的示意性构造。该记录设备1000是行式记录设备，其包括用于传送记录介质2的传送单元1和布置成基本正交于记录介质2传送方向的行式液体喷射头3，并且该行式记录设备在连续地或间歇地传送多个记录介质2的同时在单道次中执行连续记录。记录介质2不限于裁切纸，而是可以是连续的卷纸。液体喷射头3配置成使得液体供应单元(能够利用cmyk(青色、品红、黄色和黑色)墨执行全彩色打印，并且是用于将液体供应到液体喷射头的供应路径，这会在稍后描述)、主罐和缓冲罐彼此流体连接(参照图2)。此外，用于将电力和喷射控制信号传输到液体喷射头3的电子控制单元电连接到液体喷射头3。稍后将描述液体喷射头3中的液体路径和电信号路径。

(第一循环路径的描述)

图2是示出第一循环路径的示意图，该第一循环路径是应用于本应用例记录设备的循环路径的一种形式。图2示出了液体喷射头3流体连接到作为流动单元的第一循环泵(高压侧)1001、第一循环泵(低压侧)1002、缓冲罐1003等的状态。在图2中，为了简化说明，仅示出了cmyk颜色中一种颜色墨流动通过的路径，但实际上四种颜色的循环路径设置于液体喷射头3和记录设备1000的主体中。缓冲罐1003(作为连接到主罐1006的副罐)具有与罐的内部和外部连通的大气连通口(未示出)，并且可以将墨中的气泡排出到外部。缓冲罐1003也连接到补充泵1005。当液体喷射头3通过从液体喷射头3的喷射孔喷射(排出)墨而消耗液体(例如通过喷射墨进行记录和通过抽吸进行收集)时，补充泵1005将消耗的墨从主罐1006转移到缓冲罐1003。

两个第一循环泵1001和1002具有的功能是从液体喷射头3的液体连接部111抽吸液体并使液体流至缓冲罐1003。作为用于使液体在液体喷射头3中流动的流动单元的第一循环泵，具有定量液体转移能力的容积泵是优选的。具体而言，例示了管式泵、齿轮泵、隔膜泵和注射泵，但是例如也可以在泵出口处布置恒流量阀或减压阀以确保恒定的流量。当驱动液体喷射头3时，第一循环泵(高压侧)1001使一定量的墨流经共用供应流路211，而第一循环泵(低压侧)1002使得一定量的墨流经共用收集流路212。作为该流量，优选地将流量设定为使得液体喷射头3中的各记录元件基板10之间的温差不会影响记录图像品质。但是，如果设定了过大的流量，则由于液体喷射单元300中流路压力损失的影响，各个记录元件基板10中的负压差变得太大，由此导致产生图像浓度不均匀。因此，优选是在考虑各记录元件基板10之间的温差和负压差的情况下来设定流量。

负压控制单元230设置在第二循环泵1004和液体喷射单元300之间的路径中。该负压控制单元230具有的功能是：即使在循环系统的流量因实施记录的负荷差异而改变时，也保持负压控制单元230下游侧(即，液体喷射单元300侧)压力处于预设恒定压力。作为构成负压控制单元230的两个压力调节机构，可以使用任何机构，只要能够把其下游压力变化控制为不超过以期望设定压力为中心的一定范围即可。作为一例，可采用类似于所谓“减压调节器”的机构。当使用减压调节器时，如图2所示，优选的是第二循环泵1004通过液体供应单元220对负压控制单元230的上游侧进行加压。以这种方式，可以抑制缓冲罐1003的液压水头压力(水负荷)对液体喷射头3的影响，从而可以扩展记录设备1000中缓冲罐1003的布局自由度。作为第二循环泵1004，只要在驱动液体喷射头3时所用墨循环流量范围内具有一定压力以上的扬程压力就足够了，并且可以使用涡轮泵、容积泵等。具体而言，可以采用隔膜泵等。另外，代替第二循环泵1004，可采用例如布置成相对于负压控制单元230具有一定液压水头差的液压水头罐。

如图2所示，负压控制单元230设置有两个压力调节机构，在两个压力调节机构中设定彼此不同的控制压力。在两个负压调节机构中，相对高压设定侧(在图2中示为h)和相对低压设定侧(在图2中示为l)经由液体供应单元220连接到液体喷射单元300中的共用供应流路211和共用收集流路212。液体喷射单元300设置有共用供应流路211、共用收集流路212以及与各记录元件基板连通的单用供应流路213和单用收集流路214。由于单用供应流路213和单用收集流路214与共用供应流路211和共用收集流路212连通，因此一部分液体流过记录元件基板10的内部流路以产生从共用供应流路211至共用收集流路212的流动(图2中的箭头)。由于压力调节机构h连接到共用供应流路211并且压力调节机构l连接到共用收集流路212，因此在两条共用流路之间产生压差。

以这种方式，在液体喷射单元300中发生流动，其中，一部分液体在分别流过共用供应流路211和共用收集流路212的情况下流过每个记录元件基板10。因此，能够通过共用供应流路211和共用收集流路212的流动将在各记录元件基板10中产生的热量排放到记录元件基板10的外部。另外，根据这种构造，当通过液体喷射头3进行记录时，可以使墨在喷射孔和压力室中流动，从而可以抑制此处墨粘度增加。此外，可以将稠墨和墨中异物排出到共用收集流路212。因此，本应用例的液体喷射头3可以执行高速且高品质的记录。

(第二循环路径的描述)

图3是示出第二循环路径的示意图，第二循环路径是应用于本应用例记录设备的各循环路径中与上述第一循环路径不同的循环形式。与第一循环路径的主要区别如下。构成负压控制单元230的两个压力调节机构是用于将负压控制单元230上游压力变化控制在以所需设定压力为中心的一定范围内的机构(与所谓的“背压调节器”具有相同作用的机构部件)。此外，第二循环泵1004作为使负压控制单元230的下游侧减压的负压源。第一循环泵(高压侧)1001和第一循环泵(低压侧)1002布置在液体喷射头的上游侧，并且负压控制单元230布置在液体喷射头的下游侧。

即使在因液体喷射头实施记录时记录负荷变化而导致流量变化的情况下，本应用例的负压控制单元230也能把上游侧(液体喷射单元300侧)压力变化稳定在以预设压力为中心的一定范围内。如图3所示，优选的是通过第二循环泵1004经由液体供应单元220对负压控制单元230的下游侧加压。以这种方式，能够抑制缓冲罐1003的液压水头压力对液体喷射头3的影响，从而能够扩展记录设备1000中缓冲罐1003的布局选择范围。另外，代替第二循环泵1004，例如可采用布置成相对于负压控制单元230具有一定液压水头差的液压水头罐。

类似于第一应用例，如图3所示，负压控制单元230设置有两个压力调节机构，在两个压力调节机构中设定有彼此不同的控制压力。在两个负压调节机构中，高压设定侧(在图3中用h表示)和低压设定侧(在图3中用l表示)经由液体供应单元220连接至液体喷射单元300中的共用供应流路211和共用收集流路212。通过两个负压调节机构使得共用供应流路211的压力比共用收集流路212的压力相对更高，从而通过单用流路213和每个记录元件基板10中的流路产生从共用供应流路211至共用收集流路212的墨流动(图3中的箭头)。以这种方式，在液体喷射单元300中的第二循环路径中可以获得与第一循环路径相同的墨流动状态，但是有与第一循环路径实现的优点不同的两个优点。

第一个优点是：在第二循环路径中，负压控制单元230布置在液体喷射头3的下游侧，从而减少了从负压控制单元230产生的灰尘和异物会流入液体喷射头中的担心。第二个优点是：在第二循环路径中，从缓冲罐1003向液体喷射头3供应的必要流量最大值小于第一循环路径情况下的必要流量最大值。原因如下。当在记录待命状态期间墨循环时，将共用供应流路211和共用收集流路212内的流量之和设为a。a的值定义为当在记录待命期间执行液体喷射头3的温度调节时使液体喷射单元300内的温差处于期望范围内所需的最小流量。此外，将从液体喷射单元300的全部喷射孔喷射墨(全喷射期间)的情况下的喷射流量定义为f。然后，在第一循环路径(图2)的情况下，由于第一循环泵(高压侧)1001和第一循环泵(低压侧)1002的设定流量为a，因此在全喷射时所需的供应到液体喷射头3的液体量最大值是a+f。

另一方面，在第二循环路径(图3)的情况下，记录待命所需的供应到液体喷射头3的液体量是流量a。此外，在全喷射时所需的供应至液体喷射头3的液体量是流量f。那么，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，即所需供应流量最大值，是a或f中的更大值。因此，只要使用具有相同构造的液体喷射单元300，第二循环路径中所需供应流量最大值(a或f)必然小于第一循环路径中所需供应流量最大值(a+f)。因此，在第二循环路径的情况下，可用循环泵的自由度高，从而例如可以使用具有简单构造的低成本循环泵或者可以减小安装在记录设备主体侧路径中的冷却器(未示出)的负载。结果，优点是可以降低记录设备主体的成本。对于每个具有相对较大a或f值的行式记录头而言该优点都是增加的，并且在行式头中在纵向上具有更长长度的行式记录头更为有利。

然而，第一循环路径还有一些比第二循环路径的优越点。也就是说，在第二循环路径中，由于在记录待命时流过液体喷射单元300的液体流量最大，因此，随着图像的记录负荷变得越低，越高的负压被施加到每个喷射孔附近。特别是，在通过减小共用供应流路211和共用收集流路212的流路宽度(与液体流动方向正交的方向上的长度)而减小喷射头宽度(液体喷射头横向方向上的长度)时，在容易看到不均匀性的低负荷图像时在喷射孔附近施加高负压。因此，卫星液滴的影响会增大。另一方面，在第一循环路径的情况下，由于在形成高负荷图像时对喷射孔附近施加高负压，因此优点是即使产生卫星液滴也难以肉眼识别这些卫星液滴并且卫星液滴对图像的影响很小。对于两个循环路径的选择来说，可以根据液体喷射头和记录设备主体的规格(喷射流量f、最小循环流量a、喷射头中的流路阻力等)采用优选的一个。

(液体喷射头构造的描述)。

将描述根据第一应用例的液体喷射头3的构造。图4a和图4b是根据本应用例的液体喷射头3的立体图。液体喷射头3是行式(页宽式)液体喷射头，其中，能够喷射c/m/y/k四种颜色墨的十五个记录元件基板10直线布置。如图4a所示，液体喷射头3包括信号输入端子91和供电端子92，它们经由柔性布线基板40和电气布线板90电连接到各个记录元件基板10。信号输入端子91和供电端子92电连接到记录设备1000的控制单元，并且分别向记录元件基板10供应喷射驱动信号和喷射所需电力。通过电气布线板90中的电路将布线集中，信号输入端子91和供电端子92的数量可以小于记录元件基板10的数量。因此，可以减少当将液体喷射头3组装到记录设备1000中或更换液体喷射头时需要去除的电连接部的数量。如图4b所示，设置在液体喷射头3两端处的液体连接部111连接到记录设备1000的液体供应系统。因此，从记录设备1000的液体供应系统将cmyk四种颜色的墨供应到液体喷射头3，并且已经通过了液体喷射头3的墨被收集到记录设备1000的液体供应系统中。以这种方式，每种颜色的墨都可以循环通过记录设备1000的路径和液体喷射头3的路径。

图5是构成液体喷射头3的各个部件或单元的分解立体图。液体喷射单元300、液体供应单元220和电气布线板90附接到壳体80上。液体供应单元220设置有液体连接部111(图3)，并且液体供应单元220内部设置有与液体连接部111的各开口连通的用于每种颜色的过滤器221(图2、图3)。两个液体供应单元220分别设有用于两种颜色的过滤器221。已经通过了过滤器221的液体被供应到布置在液体供应单元220上的对应于每种颜色的负压控制单元230。负压控制单元230是包括针对每种颜色的压力调节阀的单元，并且通过设置在每个压力调节阀中的阀、弹簧构件等的动作来执行以下作用。大大地减小了因液体流量变化引起的记录设备1000的供应系统(在液体喷射头3上游侧的供应系统)中的压力损失变化，从而能够将压力控制单元下游侧(液体喷射单元300侧)的负压变化稳定在一定范围内。如图2所示，用于每种颜色的两个负压调节阀安装在每种颜色的负压控制单元230中。在两个压力调节阀中，分别设定不同的控制压力，并且高压侧经由液体供应单元220与液体喷射单元300中的共用供应流路211连通，而低压侧经由液体供应单元220与共用收集流路212连通。

由液体喷射单元支撑件81和电气布线板支撑件82组成的壳体80支撑液体喷射单元300和电气布线板90，并确保液体喷射头3的刚性。电气布线板支撑件82用于支撑电气布线板90，并且通过螺钉固定到液体喷射单元支撑件81。液体喷射单元支撑件81具有的作用是校正液体喷射单元300的翘曲和变形，以确保多个记录元件基板10的相对位置精度，从而抑制记录物中的条纹和不均匀性。因此，优选地，液体喷射单元支撑件81具有足够的刚性，并且其材料优选为金属材料(诸如不锈钢(sus)或铝)或者陶瓷(诸如氧化铝)。液体喷射单元支撑件81设置有开口83和84，橡胶接头100插入该开口83和84中。从液体供应单元220供应的液体经由橡胶接头引导至构成液体喷射单元300的第三流路构件70。

液体喷射单元300由多个喷射模块200和一流路构件210构成，盖构件130附接到液体喷射单元300在记录介质侧的表面上。在此，如图5所示，盖构件130具有设置有细长开口131的框状表面，并且通过开口131暴露出包括在喷射模块200中的记录元件基板10和密封构件110(图9a和图9b)。开口131周围的框部用作接触表面，以供在记录待命时罩住液体喷射头3的罩构件与之接触。因此，优选的是，通过沿开口131的周边施加粘合剂、密封材料、填充材料等以填充在液体喷射单元300的喷射孔表面上的凹凸部和间隙，从而在罩住时形成封闭空间。

接下来，将描述包括在液体喷射单元300中的流路构件210的构造。如图5所示，流路构件210是第一流路构件50、第二流路构件60以及第三流路构件70的层叠体。该流路构件210是用于将从液体供应单元220供应的液体分配到各个喷射模块200并且使从喷射模块200回流的液体返回到液体供应单元220的流路构件。流路构件210通过螺钉固定到液体喷射单元支撑件81，从而抑制了流路构件的翘曲和变形。

图6a至6f是示出第一至第三流路构件各流路构件的正面和背面的视图。图6a示出了第一流路部件50的在喷射模块200安装侧的表面，图6f示出了第三流路构件70的在液体喷射单元支撑件81接触侧的表面。第一流路构件50和第二流路构件60彼此接合，使得这些流路构件的接触表面(即图6b和图6c)彼此面对，并且第二流路构件60和第三流路构件70彼此接合，使得这些流路构件的接触表面(即图6d和图6e)彼此面对。通过接合第二流路构件60和第三流路构件70，由形成在各流路构件中的共用流路槽62和71形成沿着流路构件纵向延伸的八个共用流路。结果，在每个颜色的流路构件210中形成一组共用供应流路211和共用收集流路212(图7)。第三流路构件70的连通口72与橡胶接头100的各孔连通，并且与液体供应单元220流体连通。多个连通口61形成在第二流路构件60的共用流路槽62的底面上，并且与第一流路构件50的单用流路槽52的一端连通。连通口51形成在第一流路构件50的单用流路槽52的另一端，并且经由连通口51与多个喷射模块200流体连通。可以通过该单用流路槽52将各流路集中到流路构件的中央。

优选的是，第一至第三流路构件由具有耐液体腐蚀性和低线性膨胀系数的材料制成。作为材料，例如可适当使用复合材料(树脂材料)，其中，将作为基质材料的氧化铝、液晶聚合物(lcp)、聚苯硫醚(pps)或聚砜(psf)添加到无机填料(例如二氧化硅细颗粒和纤维)。作为形成流路构件210的方法，可以使用层叠三个流路构件并将这些流路部件彼此附接的方法，当选择复合树脂材料作为材料时也可以使用通过焊接将三个流路构件彼此附接的方法。

接下来，将参照图7描述流路构件210中各个流路的连接关系。

图7是从第一流路构件50的在喷射模块200安装侧的表面看的局部放大立体图，示出了通过接合第一至第三流路构件而形成的第一流路构件210中的流路。流路构件210设置有用于每种颜色的在液体喷射头3纵向延伸的共用供应流路211(211a、211b、211c和211d)和共用收集流路212(212a、212b、212c和212d)。由单用流路槽52形成的多个单用供应流路213a、213b、213c、213d经由连通口61与每种颜色的共用供应流路211连接。另外，由单用流路槽52形成的多个单用收集流路214a、214b、214c和214d经由连通口61连接到每种颜色的共用收集流路212。利用这样的流路构造，可以经由单用供应流路213从每条共用供应流路211向位于流路构件中央部的记录元件基板10供应墨。另外，能够经由单用收集流路214从记录元件基板10向共用收集流路212收集墨。

图8是示出沿着图7中的线e﹣e截取的截面的视图。如图8所示，单用收集流路214a和214c均经由连通口51与喷射模块200连通。尽管在图8中仅示出了单用收集流路214a、214c，但是在另一个横截面中单用供应流路213与喷射模块200连通，如图7所示。用于将墨从第一流路构件50供应到设置在记录元件基板10上的记录元件15(图10a至图10c)的流路形成在包括在每个喷射模块200中的支撑构件30和记录元件基板10中。此外，还形成了用于将供应到记录元件15的液体的一部分或全部收集(循环)到第一流路构件50的流路。在此，每种颜色的共用供应流路211经由液体供应单元220连接到对应颜色的负压控制单元230(高压侧)，并且共用收集流路212经由液体供应单元220连接到负压控制器单元230(低压侧)。通过该负压控制单元230，在共用供应流路211和共用收集流路212之间产生压差。因此，如图7和图8所示，在对每种颜色而言每条流路连接到的本应用例液体喷射头中，发生这样的流动，其中，液体按照共用供应流路211、单用供应流路213、记录元件基板10、单用收集流路214和共用收集流路212的顺序依序流动。

(喷射模块的描述)

图9a示出了一个喷射模块200的立体图，图9b示出了其分解立体图。在制造喷射模块200的方法中，首先，将记录元件基板10和柔性布线板40粘附到预先设置有液体连通口31的支撑构件30上。之后，把记录元件基板10上的端子16和柔性布线板40上的端子41通过打线法彼此电连接，然后用密封剂110覆盖打线部(电连接部)并密封。把柔性布线板40的处于记录元件基板10相反侧的端子42电连接到电气布线板90的连接端子93(参照图5)。由于支撑构件30是用于支撑记录元件基板10的支撑件并且是用于使记录元件基板10和流路构件210流体连通的流路构件，因此优选的是支撑构件30具有高平整度并且能够以足够高的可靠性附接到记录元件基板。优选地，支撑构件30的材料例如是氧化铝或树脂材料。

(记录元件基板结构的描述)

将描述本应用例中记录元件基板10的结构。图10a是液体喷射头的记录元件基板10在喷射孔13形成侧的表面的俯视图，图10b是图10a中由a表示的部分的放大图，图10c是图10a的仰视图。如图10a所示，在记录元件基板10的喷射孔形成构件12上形成对应于各颜色墨的四行喷射孔13。在下文，布置有多个喷射孔13的喷射孔阵列的延伸方向称作“喷射孔阵列方向”。

如图10b所示，记录元件(能量产生元件)15作为用于利用热能使液体发泡的发热元件布置在与每个喷射孔13对应的位置处。分隔壁22限定了压力室23，该压力室23中具有记录元件15。记录元件15通过设置在记录元件基板10上的电气布线(未示出)电连接到图10a中的端子16。此外，根据经由电气布线板90(图5)和柔性布线板40(图9a和9b)从记录设备1000的控制电路输入的脉冲信号，记录元件15产生热量并且使液体沸腾。通过由沸腾引起的发泡力从喷射孔13喷射液体。如图10b所示，沿着每个喷射孔阵列，液体供应路径18在喷射孔阵列一侧延伸，并且液体收集路径19在另一侧延伸。液体供应路径18和液体收集路径19是沿设置在记录元件基板10上的喷射孔阵列的方向延伸的流路，并分别经由供应口17a和收集口17b与喷射孔13连通。

如图10c和图11所示，在记录元件基板10的喷射孔13形成侧表面的背面层叠板状盖构件20，并且盖构件20设置有多个开口21，该多个开口21与液体供应路径18和液体收集路径19连通，这会在下文描述。在本应用例中，在盖构件20上分别设有针对一条液体供应路径18的三个开口21和针对一条液体收集路径19的两个开口21。如图10b所示，盖构件20的各开口21与图6a所示多个连通口51连通。如图11所示，盖构件20的功能是作为盖，其构成了在记录元件基板10的底板11上形成的液体供应路径18和液体收集路径19的壁的一部分。盖构件20优选为具有足够的耐液体腐蚀性，并且，从防止混色的角度考虑，开口21的开口形状和开口位置需要高精度。因此，优选使用光敏树脂材料或硅作为盖构件20的材料，并且通过光刻工艺提供开口21。以这种方式，盖构件通过开口21变换流路的间距；考虑到压力损失，盖构件优选为薄型；并且盖构件优选由膜状构件形成。

接下来，将描述记录元件基板10中的液体流动。图11是示出沿着图10a的线b﹣b截取的记录元件基板10和盖构件20的横截面的立体图。记录元件基板10配置成使得由硅形成的底板11和由光敏树脂形成的喷射孔形成构件12层叠，并且盖构件20附接到底板11的背面。记录元件15形成在底板11的一侧(图10a至图10c)，沿喷射孔阵列延伸的构成液体供应路径18和液体收集路径19的槽形成在另一侧。由底板11和盖构件20形成的液体供应路径18和液体收集路径19连接到流路构件210中的共用供应流路211和共用收集流路212，并且在液体供应路径18和液体收集路径19之间产生压差。在从液体喷射头3的多个喷射孔13喷射液体的情况下，在不进行喷射操作的喷射孔内，设置在底板11中的液体供应路径18内的液体经由供应口17a、压力室23和收集口17b因上述压差流向液体收集路径19。该流动由图11中的箭头c表示。该流动可以将暂停记录的喷射孔13和压力室23中的由从喷射孔13蒸发引起的稠墨、气泡、异物等收集到液体收集路径19中。此外，该流动可以抑制喷射孔13和压力室23中的墨粘度增加。通过盖构件20中的开口21和支撑构件30的液体连通口31(参照图9b)，以流路构件210中的连通口51、单用收集流路214和共用收集流路212的顺序收集液体收集路径19中所收集的液体。最后，将液体收集到记录设备1000的供应路径中。

也就是说，从记录设备主体供应到液体喷射头3的液体以下面的顺序流动并供应和收集。液体首先从液体供应单元220的液体连接部111流入液体喷射头3中。此外，以橡胶接头100、设置在第三流路构件中的连通口72和共用流路槽71、设置在第二流路构件中的共用流路槽62和连通口61、以及设置在第一流路构件中的单用流路槽52和连通口51的顺序供应液体。之后，依序经由设置在支撑构件30中的液体连通口31、设置在盖构件中的开口21以及设置在底板11中的液体供应路径18及供应口17a将液体供应至压力室23。在供应到压力室23的液体中，未从喷射孔13喷射的液体依序流向设置在底板11中的收集口17b和液体收集路径19、设置在盖构件中的开口21以及设置在支撑构件30中的液体连通口31。之后，液体依序流到设置在第一流路构件中的连通口51和单用流路槽52、设置在第二流路构件中的连通口61和共用流路槽62、设置在第三流路构件70中的共用流路槽71和连通口72、以及橡胶接头100。然后，液体从设置在液体供应单元中的液体连接部111流到液体喷射头3的外部。以图2所示的第一循环路径的形式，从液体连接部111流入的液体在流过负压控制单元230之后供应到橡胶接头100。在图3所示的第二循环路径的形式中，从压力室23回收的液体在流过橡胶接头100之后经由负压控制单元230从液体连接部111流到液体喷射头的外部。

如图2和图3所示，从液体喷射单元300的共用供应流路211的一端流入的全部液体未经由单用供应流路213a供应到压力室23。还有从共用供应流路211的另一端流到液体供应单元220而不流入单用供应流路213a的液体。以这种方式，提供了未流动通过记录元件基板10的路径，从而即使如本应用例中那样在具有大流路阻力的细流路的记录元件基板10的情况下，也可以抑制液体循环流的回流。这样，在本应用例的液体喷射头中，可抑制压力室和喷射孔附近中的液体粘度增加，从而能够抑制喷射方向错误和喷射不良，结果可以实施高品质记录。

(各记录元件基板之间位置关系的描述)

图12是示出两个相邻喷射模块中记录元件基板的相邻部分的局部放大俯视图。如图10a至图10c所示，在本应用例中，使用大致平行四边形的记录元件基板。如图12所示，在每个记录元件基板10中，各个设有喷射孔13的喷射孔阵列14a﹣14d布置成相对于记录介质传送方向倾斜一定角度。因此，在各记录元件基板10的相邻部分处喷射孔阵列的至少一个喷射孔沿着记录介质传送方向重叠。在图12中，d线上的两个喷射孔彼此重叠。通过这样的布置，即使记录元件基板10的位置稍微偏离预定位置，通过对重叠喷射孔的驱动控制也可以使记录图像的黑色条纹或白色斑点不明显。即使当多个记录元件基板10直线(直排)排列而不是交错排列时，通过图12中的构造也可以抑制各记录元件基板10之间连接部处的黑色条纹和白点，同时抑制液体喷射头3沿着记录介质传送方向的长度增加。在本应用例中，记录元件基板的主平面是平行四边形，但是本发明不限于此。即使当使用矩形、梯形或其他形状的记录元件基板时，也可以优选应用本发明的构造。

(喷射孔附近的描述)

图13a至图13c是具体示出根据本发明第一实施例喷射液体(诸如墨)的液体喷射头3的喷射孔附近的示意图。图13a是沿着从喷射孔喷射液滴的喷射方向观察的俯视图，图13b是沿着图13a的a﹣a线截取的剖视图，图13c是包括沿着图13a的线a﹣a截取的横截面的立体图。如图13a至13c所示，液体喷射头3的记录元件基板10(参照图11)包括：喷射孔13；压力室23，其容纳能量产生元件15并面对喷射孔13；以及液体供应路径18和液体收集路径19，它们连接到压力室23。从一端侧向另一端侧给压力室23供应液体，并且喷射孔13与位于液体供应路径18和液体收集路径19之间的压力室23连通。更加具体地，如图13b和13c所示，能量产生元件15形成在由硅(si)制成的记录元件基板10上。层叠在记录元件基板10上的喷射孔板形成构件(孔板)12设置有喷射孔13。喷射孔13由开口部13a以及与开口部13a和压力室23连通的喷射孔部13b组成。开口部13a是形成在喷射孔形成构件12的表面(在喷射液滴一侧的表面)上的开口，并且喷射孔部13b是把开口部13和压力室23连接起来的圆筒部。

在喷射孔13处产生供应液体的弯月面，在喷射孔13处形成喷射孔界面(液体和大气之间的界面)。例如，通过驱动作为能量产生元件15示例的电热转换元件(加热器)在液体中产生气泡，并且通过气泡的压力从喷射孔13喷射出液体。然而，能量产生元件15不限于加热器，并且例如可以使用诸如压电元件的各种能量产生元件。在液体喷射头3中，连接至压力室23的两端并且在与通过压力室23的液体流动相交的方向上延伸的液体供应路径18和液体收集路径19形成为记录元件基板10的通孔。此外，液体供应路径18与作为液体进入液体喷射头3的入口的开口21连通，流出路径16与作为从液体喷射头3流到外部的液体出口的开口21连通。这样，在液体喷射头3中，形成了按照开口21、液体供应路径18、压力室23、喷射孔13、液体收集路径19和开口21的顺序供应液体的液体路径。在本实施例中，形成所谓的循环路径，通过该循环路径，从开口21流出液体喷射头3的液体再次流入液体喷射头3的开口21中，并且在液体喷射头3中形成循环流l。在本实施例中，在液体流过压力室23的状态下通过驱动能量产生元件15而从喷射孔13喷射液滴。压力室23中的循环流l的速度例如为约0.1mm/s﹣100mm/s，并且即使在液体流动的状态下实施喷射操作，对着落精度等的影响也较小。

【第一实施例】

在下文中，将参照图14a至17描述本发明的第一实施例。图14a、15a和16a是横剖图，示意性地示出液体喷射头3，具有包括压力室23、喷射孔13和能量产生元件15的流路。图14b至图14d、图15b至图15d、图16b至图16d分别是沿图14a、15a和16a中的线a﹣a截取的剖视图。图14b、图15b和图16b是示出不喷液状态的示意图，图14c、图15c和图16c是示出喷液状态的示意图。图14d、15d和16d是示出每个液体喷射头3的流路的流动阻力和压力的示意图。图17是示意性示出本实施例的温度调节机构的横剖图。

在图14a至14d中，如图14d所示，在与传统液体喷射头类似的液体喷射头3中喷射孔13上游侧液体供应路径18的流动阻力等于下游侧液体收集路径19的流动阻力，例示了产生通过液体喷射头3的循环流l的示例。当在如图14b所示产生循环流l的状态中如图14c所示喷射液体时，通过从喷射孔13喷射的液流拉动液滴，因此液体从供应侧(进入侧)和收集侧(排出侧)两侧流入压力室23中。

在图15a至15d中，如图15d所示，在与传统液体喷射头类似的液体喷射头3中喷射孔13上游侧液体供应路径18的流动阻力等于下游侧液体收集路径19的流动阻力，例示了未产生通过液体喷射头3的循环流l的示例。当在如图15b所示未产生循环流l的状态中如图15c所示喷射液体时，通过从喷射孔13喷射的液流拉动液滴，因此液体从供应侧和收集侧两侧流入压力室23中。

在图16a至16d中，如图16d所示，在本实施例的液体喷射头3中喷射孔13上游侧液体供应路径18的流动阻力大于下游侧液体收集路径19的流动阻力，例示了产生通过液体喷射头3的循环流l的示例。当在如图16b所示产生循环流l的状态中如图16c所示喷射液体时，通过从喷射孔13喷射的液流拉动液滴，因此液体从供应侧和收集侧两侧流入压力室23中。

通常，在喷射因从喷射孔13蒸发液体而增稠的液体的情况下，存在升高喷射孔13附近温度以降低液体粘度然后喷射液体的情况。当液体温度设定为40℃至60℃时，液体粘度可以设定为在室温(例如约20℃至30℃)下粘度的1/2。因此，当液体粘度降低时，有如下两个优点。

(1)由于液体顺畅地通过喷射孔13，因此提高了喷射效率。

(2)由于液体顺畅地供应到喷射孔13，因此提高了再充填。

例如，如图17所示，可以通过在流路中设置与喷射用加热器区别开的加热器(副加热器)33并通过经由布线34连接的驱动器35驱动副加热器33来执行在包括压力室23的流路中的液体温度调节。具有这种构造的温度调节机构的优点在于：能够通过独立于成像用电信号的控制来实施温度调节控制，并且调节整个记录元件基板10的流路温度以及压力室23的温度，因此容易对流路内的全部液体进行均匀的温度调节(加热)。

在此，在产生通过图14a至14d(第一参考例)所示液体喷射头3的循环流l的情况下，当如上所述那样喷射液体时，液体从供应侧(进入侧)和收集侧(排出侧)两侧流入压力室23中。此时，在收集侧处，在不喷射时在循环流l中从压力室23排放液体，但液体随着液体喷射而逆着循环流l流入压力室23中。相反，在供应侧，除了在循环流l中向压力室23供应液体以外，随着液体喷射，更大量的液体流入压力室23。因此，如图14c示意性所示，从供应侧供应到压力室23的液体l1的量大于从收集侧供应到压力室23的液体l2的量。收集侧液体通过设置有能量产生元件15的压力室23，而供应侧液体处于到达压力室23之前的阶段。因此，供应侧液体温度通常低于收集侧液体温度。即，在图14a至14d所示的构造中，大量的低温液体流入压力室23中。在此，在供应侧流路中，流动阻力由rin表示，压力由pin表示，而在收集侧流路中，流动阻力由rout表示，压力由pout表示。供应侧流路流动阻力rin被定义为液体供应路径18与从液体供应路径18到喷射孔13的流路组合而成流路的流动阻力。收集侧流路流动阻力rout被定义为从喷射孔13至液体收集路径19的流路与液体收集路径19组合而成流路的流动阻力。在产生循环流l的情况下，供应侧流路压力pin高于收集侧流路压力pout。此外，在图14a至14d中所示的构造中，供应侧流路流动阻力rin等于收集侧流路流动阻力rout。在这种情况下，基于供应侧流路压力pin与收集侧流路压力pout之差，在喷射液体时从供应侧供应到喷射孔13附近的低温液体量大于从收集侧供应到喷射孔13附近的高温液体量。因此，用于降低液体粘度的温度调节(加热)所需的热量较大，因此获得热量所需的电力也较大。

在不产生通过图15a至15d(第二参考例)所示液体喷射头3的循环流l的情况下，如图15c示意性所示，在喷射液体时从供应侧和收集侧两侧流入的液体量大致相同。即，为了不产生循环流l，供应侧流路压力pin基本等于收集侧流路压力pout。此外，在图15a至15d示出的构造中，供应侧流路流动阻力rin等于收集侧流路流动阻力rout。在该构造中，在喷射液体时从供应侧供应到喷射孔13附近的低温液体量基本上等于从收集侧供应到喷射孔13附近的高温液体量。因此，由于没有特别大量的低温液体流入喷射孔13附近，因此为了降低液体粘度而进行的温度调节所需的热量和电力不是特别大。然而，当产生液体的循环流l时，不可能获得抑制液体中挥发性组分从喷射孔13蒸发的优点。

因此，当产生通过液体喷射头3的循环流l时，希望在保持抑制液体中挥发组分从喷射孔13蒸发的优点的同时，抑制进行温度调节以降低液体粘度所需的热量和电力。本发明采用这样的构造，其中，不是如图14a至14d和15a至15d所示那样喷射孔13上游侧流路流动阻力等于下游侧流路流动阻力，而是如图16a至16d所示喷射孔13上游侧流路流动阻力大于下游侧流路流动阻力。即，为了产生循环流l，供应侧流路压力pin比收集侧流路压力pout高(pin>pout)，并且供应侧流路流动阻力rin高于收集侧流路流动阻力rout(rin>rout)。因此，供应侧流路流动阻力rin与收集侧流路流动阻力rout之差在一定程度上抵消了供应侧流路压力pin与收集侧流路压力pout之差。结果，在喷射液体时，可以将从供应侧供应到喷射孔13附近的低温液体量抑制到与从收集侧供应到喷射孔13附近的高温液体量相等的水平。因此，由于喷射孔13附近的液体温度不会过度降低，因此可把为了降低粘度而进行的温度调节所需的热量和电力抑制为很小。

例如，可以通过使供应侧流路的至少一部分逐渐缩窄以增加流动阻力rin来实现供应侧流路流动阻力rin大于收集侧流路流动阻力rout的构造。即，在该构造中，包括液体供应路径18在内的供应侧流路的至少一部分的宽度w(参照图13a至图13c)比包括液体收集路径19在内的收集侧流路的宽度小，使得流动阻力rin增加。然而，除了使流路宽度w变窄之外，还可以通过其他方法使供应侧流路流动阻力rin大于收集侧流路流动阻力rout。例如，在供应侧和收集侧，流路高度h(参照图13a至图13c)可以不同(流路的至少一部分在高度方向上的尺寸可以减小和变窄)，并且流路长度n(参照图13a至13c)可以不同，使得流动阻力可以调节为rin和rout的大小。

【第二实施例】

接下来，将参照图18a至20描述本发明的第二实施例。图18a和19a是横剖图，示意性地示出液体喷射头3，具有包括压力室23、喷射孔13和能量产生元件15在内的流路。图18b至图18d以及图19b至图19d是沿图18a和19a中的线a﹣a截取的剖视图。图18b和19b是示出不喷液状态的示意图，图18c和19c是示出喷液状态的示意图，图18d和19d是示出每个液体喷射头3的流路的流动阻力和压力的示意图。图20是表示液体喷射开始后时间与液体喷射头3温度的关系的图。

在图16a至图16d所示的第一实施例中，供应侧流路流动阻力rin增加，从而抑制了在喷射液体时从供应侧供应到喷射孔13附近的液体供应量。此外，如图18a至图18d所示，当供应侧流路流动阻力rin增大时，尽管供应侧压力pin大于收集侧压力pout，但是在喷射液体时会发生从收集侧供应的液体供应量比从供应侧供应的液体供应量大的逆转现象。例如，与由图20中实线所示供应侧液体供应量较小的情况相比，在由图20所示虚线所示供应侧液体供应量大的情况中喷射液体时液体喷射头3的温度更高。因此，如上所述，可以表现出本发明的效果，即，把用于降低液体粘度而进行的温度调节所需的热量和电力抑制为较小。然而，由于从喷射孔13喷射的液体具有高温，因此喷射速度增加并且喷射量增加。在通过液体喷射形成图像的情况下，形成图像的浓度变得浓稠，并且可能会导致图像不均匀。因此，特别是当通过液体喷射形成图像时，更优选的是适当地平衡在喷射液体时从供应侧供应的低温液体供应量和从收集侧供应的高温液体供应量。

因此，在本实施例中，喷射液体时从供应侧供应的低温液体供应量基本上等于从收集侧供应的高温液体供应量。在此，喷射液体开始后喷射孔13的一部分的毛细管力用pnoz表示，该毛细管力pnoz与供应侧压力pin之间的压差表示为δpin，毛细管力pnoz和收集侧压力pout之间的压差表示为δpout。在(δpin/rin)＝(δpout/rout)，即,(δpin/rin)/(δpout/rout)＝1.0的情况下，液体喷射时从供应侧供应的低温液体供应量与从收集侧供应的高温液体供应量相等，使得这种情况最为优选。当(δpin/rin)/(δpout/rout)为0.8至1.2时，对抑制图像不均匀性有一定的效果。也就是说，优选满足0.8≤(δpin/rin)/(δpout/rout)≤1.2的关系，更优选满足(δpin/rin)/(δpout/rout)＝1.0的关系。因此，可以抑制在液体喷射开始时所形成图像的浓度变化，同时将用于降低液体粘度而实施的温度调节所需的热量和电力抑制为较小。然而，本发明的液体喷射头不限于成像，并且(δpin/rin)和(δpout/rout)的上述关系不是必不可少。

【第三实施例】

接下来，将参照图21a至21d描述本发明的第三实施例。图21a和21d是示意性地示出液体喷射头3的横剖图，具有包括压力室23、喷射孔13和能量产生元件15在内的流路。图21b是沿图21a中的线a﹣a截取的剖视图，并且是表示从产生循环流l的状态起喷液的状态的示意图。图21c是示出图21a和21b所示液体喷射头3的流路的流动阻力和压力的示意图。

在图21a所示的构造中，形成在供应侧流路内的喷嘴过滤器36a的大小与形成在收集侧流路内的喷嘴过滤器36b的大小不同。在此，供应侧流路是指包括液体供应路径18和从液体供应路径18到喷射孔13的流路的总称，并且收集侧流路指的是包括液体收集路径19和从液体收集路径19到喷射孔13的流路的总称。由于喷嘴过滤器36a和喷嘴过滤器36b之间的尺寸差异，因此满足流动阻力rin>rout的关系。此外，在图21d所示的构造中，作为液体供应路径18组成部分的供应口17a(参照图11)的大小与作为液体收集路径19组成部分的收集口17b(参照图11)的大小不同，因此满足流动阻力rin>rout的关系。如上所述，在本实施例中，在不改变流路本身形状的情况下使流动阻力rin和rout彼此不同。在图21a所示的构造中，由于满足流动阻力rin>rout的关系，所以如图21c所示可以把从供应侧供应的低温液体量抑制为与从收集侧供应的高温液体量相同的水平。因此，在喷射液体时，可以把用于降低喷射孔13附近液体粘度而实施的温度调节所需的热量和电力抑制为很小。此外，由于压力室两侧流路形状彼此大致相同，所以液体喷射时产生的气泡不会变得不对称，因此抑制了喷出液滴的偏转。可以在图21d所示的构造中类似地实现这些效果。

根据本发明，可以减少针对循环通过液体喷射头并且喷射到外部的液体实施温度调节所需的电力。

尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应该理解的是本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应被赋予最广义的解释，以涵盖所有变型以及等同的结构和功能。