CN101001752B - 喷墨记录头以及记录装置 - Google Patents
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Abstract
为了使喷墨记录头的排液基板的热高效地消散并有效地抑制基板温度的升高，本发明提供一种喷墨记录头，在该喷墨记录头中，排液基板(2)通过箔状散热件(31)被安装在支撑件(1)上，其中散热件(31)的面积比排液基板相对于支撑件(1)的投影面积大。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据输入电信号排出墨等液体(下文总称为“墨”)的记录头。
背景技术
作为一种喷墨记录头，已知的记录头是利用电热转换元件产生的能量排出墨滴。在这种记录头中，如图13所示，包括排出墨滴的排出口200、暂时积聚从排出口200排出的墨的液室201、与液室201连通的供液口202、以及向液室201中的墨给予排出能量的电热转换元件203的硅排液基板204被以一体的方式安装在氧化铝支撑件205上。更具体地说，排液基板204的底面和支撑件205的顶面通过环氧结合剂(epoxy bondingagent)206直接结合，并且排液基板204的供液口202通过由结合剂206的相对边界面207形成的墨通道，与设置在支撑件205中的供液孔208连通(更详细的描述，例如参照在日本专利申请No.H10-44420中描述的喷墨记录头)。
电热转换元件203通过向墨给予热能而使液室201内的墨产生相变，由此使微小墨滴通过此时在墨中产生的气泡的压力而从排出口200排出。余热通过排液基板204传递到支撑件205并消散。
在这种类型的喷墨记录头中，由于利用在墨发展成泡沫(foam)时产生的气泡的压力使墨滴排出，因此，当排液基板的温度变高时，排出控制变得困难，从而导致墨滴的错误排出等缺点。因此，传统的喷墨记录装置装备有当排液基板的温度变高时暂停排出操作的机构。同时，日益增长的趋势是朝着电热转换元件的密化，以响应以更高分辨率高速记录的要求，并且电热转换元件的电力消耗也持续增加。结果，在操作过程中，排液基板的温度趋于升高，如果这一趋势持续，则可以预测到记录头将在操作过程中频繁陷于暂停状态。
发明内容
本发明的目的考虑了上述情形，并且致力于有效地释放排液基板的热以有效地抑制基板温度的升高。
本发明的另一目的是提供一种喷墨记录头，该喷墨记录头具有：支撑件，该支撑件包括供液孔；以及排液基板，该排液基板包括：形成于该排液基板一表面的由金属薄膜构成的第1散热件；与所述供液孔连通的供液口；形成于作为所述一表面的背面的排液基板的另一表面、将从所述供液口供给的液体排出的排出口；以及产生用于将所述液体从所述排出口排出的能量的电热转换元件；其中，所述第1散热件围绕所述供液口的周边配置，箔状的第2散热件的一表面被结合到所述支撑件上，形成于所述排液基板的所述一表面的所述第1散热件通过多个凸起和所述第2散热件的被结合到所述支撑件上的一表面的背面相结合，该第2散热件具有与所述供液口相连通的开口部，所述第2散热件的面积比所述排液基板相对于所述支撑件的投影面积大。本发明的另一目的是提供一种采用该喷墨记录头的喷墨记录装置，该装置包括记录头保持件，该记录头保持件将所述喷墨记录头保持在面向记录介质的位置。
附图说明
图1是示出本发明记录头实施例的一个实例的示意性平面图。
图2是图1所示记录头沿图1中的线2-2截取的示意性剖视图。
图3是图1所示铜箔的示意性斜透视图。
图4是示出本发明记录头实施例的另一实例的示意性平面图。
图5是图4所示记录头沿图4中的线5-5截取的示意性剖视图。
图6是示出柔性印刷电路的一个实例的示意性平面图。
图7是示出本发明记录头实施例的另一实例的示意性平面图。
图8是图7所示记录头沿图7中的线8-8截取的示意性剖视图。
图9是示出柔性印刷电路的另一实例的示意性平面图。
图10是示出本发明记录头实施例的另一实例的示意性平面图。
图11是图10所示记录头沿图10中的线11-11截取的示意性剖视图。
图12是示出本发明记录装置实施例的一个实例的示意性平面图。
图13是示出传统记录头的示意性剖视图。
具体实施方式
下文描述的本发明的实施例是通过在支撑件和排液基板之间布置面积比排液基板相对于支撑件的投影面积大的箔状散热件使由排液基板产生的热有效消散的装置。更具体地说，排液基板的安装在支撑件顶部的一侧面向支撑件的外表面。因此，本发明致力于通过在大面积上消散由排液基板产生的热、通过在支撑件的外表面和排液基板相对于支撑件外表面的外表面(相对表面)之间布置面积比该相对表面大的散热件来提高该装置的散热效率。关于这一点，当面积比该相对表面大的上述箔状散热件布置在支撑件和排液基板之间时，通常散热件的整个周边延伸到排液基板的外部。然而，根据散热件相对于排液基板的相对位置或纵横比(aspect ratio)，还存在散热件周边的一部分隐藏在排液基板下面的情况。当然，只要散热件的面积满足以上条件，即使散热件周边的一部分隐藏在排液基板下面，仍可以实现本发明的目的。同样，只要散热件的面积满足以上条件，即使在槽口或切口形成在散热件的一部分中的情况下，仍可以实现本发明的目的。此外，只要该装置是散热件的总面积满足上述条件的装置，即使在设置两个或多个散热件或者一个散热件被分成两个或多个部分且可以在该两个或多个散热件之间进行导热时，仍可以实现本发明的目的。此外，尽管在以下每个实施例中以铜箔作为散热件的示例，但散热件并不局限于箔状构件，而可以是厚度比通常被称为箔的 构件大的片状构件。另外，散热件的材料可以是至少具有比在此采用的粘合剂和支撑件更良好的导热性的材料。而且，散热件的材料可以是具有比排液基板更良好的导热性的材料。
通过凸起(bump)使上述排液基板与散热件接触，可以提高从排液基板到散热件的导热效率，并且还可以改善散热特性。另外，通过在排液基板上设置金属膜并通过凸起使该金属膜与散热件接触，可以更大程度地提高导热效率。
实施例1
在下文，参照图1-3对本发明的记录头的一个实施例的实例进行描述。图1是示出本实例的记录头的一部分的示意性平面图，图2是沿图1所示的线2-2截取的示意性剖视图。
如图1和图2所示，本实例的记录头由支撑件1和安装在支撑件1顶部的排液基板2组成。在排液基板2上，供液口12形成在硅基板主体10的底面11上，排出口14形成在顶面13侧，液室15形成在供液口12和排出口14之间，电热转换元件16形成在液室15内。更具体地说，在基板主体10的底面11的宽度方向的中央，供液口12以细长形式沿基板主体10的纵向形成。此外，在基板主体10的顶面13侧，形成两个排出口列14A和14B，排出口列14A和14B分别包括沿基板主体10的纵向成列布置的多个排出口14。从图1中将会了解到，构成排出口列14A的每个排出口14与构成另一排出口列14B的每个排出口14以半个节距(pitch)错开。此外，从图1中将会了解到，两个排出口列14A和14B布置在供液口12的宽度方向的两外侧。
支撑件1由氧化铝制成，如图2所示，从底面20贯通至顶面21形成供液孔22。排液基板2通过起到箔状散热件作用的铜箔31安装在支撑件1的顶面21上。更具体地说，排液基板2的底面11被结合到铜箔31的顶面32，该铜箔31的底面30被结合到支撑件1的顶面 21。在此，铜箔31具有框状平面形式，在其中央形成有大致为矩形的开口33(图3)。开口33的内侧边缘由使支撑件1的顶面21与铜箔31的底面30结合的结合剂40以及使铜箔31的顶面32与排液基板2的底面11结合的结合剂41密封。通过结合剂40和41的边界面在供液孔22与供液口12之间形成墨通道42。
铜箔31的面积比排液基板2相对于支撑件1的顶面21的投影面积大，如图1最清楚地示出，铜箔31的周边部分延伸到排液基板2的外部。
根据具有以上构造的本实例的记录头，排液基板2的热被传导到铜箔31并通过整个铜箔31被扩散以消散，并且排液基板2的热还被传导到支撑件1以消散。更具体地说，由于排液基板2的热通过面积比基板2的底面11大的铜箔31被扩散，因此实现了比排液基板2的底面11直接结合到支撑件1的顶面21上的构造更优越的散热特性。此外，就工作效果来说，将会了解到散热件的材料并不局限于铜，而是可以采用任何材料，只要该材料是至少比结合剂40、41和支撑件1具有更好导热性的材料即可。而且，优选地是散热件是比排液基板2导热性更好的材料。另外，类似地，支撑件1的材料并不局限于氧化铝，并且排液基板2的材料并不局限于硅。这一点也可以应用于下文描述的实施例。
使排液基板2的底面11与铜箔31的顶面32结合的结合剂41具有阻碍热从排液基板2传导到铜箔31的热阻。此外，使铜箔31的底面30与支撑件1的顶面21结合的结合剂40具有阻碍热从铜箔31传导到支撑件1的热阻。因此，从提高散热特性的角度考虑，优选是通过降低结合剂40和41的厚度或采用具有有利散热特性的结合剂来尽可能降低上述热阻。例如，结合剂40的厚度优选是10μm或更小。
实旋例2
在下文，参照图4和图5对本发明记录头实施例的另一实例进行描述。图4是本实例记录头的示意性平面图，图5是沿图4中的线5-5截取的示意性剖视图。本实例的记录头的基本构造与实施例1的记录头的基本构造相同。因此，图4和图5中的构造与实施例1的记录头共有的部件由与实施例1相同的附图标记来表示，并且在此省略了对这些部件的描述。
本实例的记录头与实施例1的记录头之间的差别是排液基板2与铜箔31之间的结合构造。更具体地说，金属薄膜50形成在排液基板2的底面11上，并且薄膜50和铜箔31的顶面32通过多个散热凸起51相结合。如在图4中最清楚地示出，薄膜50被形成为围绕供液口12的周边，散热凸起51以大致均匀间距的方式形成在薄膜50上。
根据具有以上构造的本实例的记录头，提高了从排液基板2到铜箔31的导热效率，并且获得了更有利的散热特性。关于这一点，就薄膜50和散热凸起51的上述工作效果来说，薄膜50和散热凸起51的材料并不局限于特定材料，并且将会了解到可以采用任何材料，只要它们是导热性比结合剂40和41好的材料即可。例如，尽管在本实例中薄膜50的材料是铝，但薄膜50可以由金形成。此外，尽管在本实例中散热凸起51是焊料凸起(solder bump)，但它们可以由金凸起代替。而且，尽管根据本实例薄膜50仅形成在排液基板2的底面11的一部分上(供液口12的周边)，但可以通过扩大薄膜50的面积或增加散热凸起51的数目来进一步提高散热特性。
实施例3
在下文，对本发明的记录头实施例的另一实例进行描述。本实例的记录头的基本构造与实施例1的记录头的基本构造相同。本实施例的记录头与实施例1的记录头之间的差别在于作为散热件的铜箔形成在膜状电路板(在下文被称为“柔性印刷电路”)上， 在该电路板上形成了用于向电热转换元件提供驱动信号等的布线图。因此，在参照图6给出对构成本实例记录头的柔性印刷电路的构造的总体描述之后，将参照图7和图8对本实例记录头的构造进行描述。构成本实例记录头的支撑件和排液基板与实施例1的记录头中的相同。因此，支撑件和排液基板由图7和图8中与实施例1相同的附图标记来表示，并且在此省去了对它们的描述。
图6所示的柔性印刷电路62包括基膜(base film)63、形成在基膜63上的布线图61和电极端子64、以及形成在基膜63的底面上的铜箔60。细长矩形孔65沿纵向形成在基膜63的宽度方向的中央，布线图61被形成为围绕矩形孔65。电极端子64沿基膜63的宽度方向布置在矩形孔65纵向的两外侧以形成电极排，每个电极端子与对应的布线图61电导通。此外，在铜箔60中形成与基膜63的矩形孔65连通的开口66。另外，铜箔60的面积如图7和8所示比排液基板2的面积大，使得排液基板2的热可以被分散并传递到支撑件1以散热。
下面，将参照图7和图8对本实例的记录头的构造进行描述。图7是示出本实例的记录头的示意性平面图，图8是沿图7中的线8-8截取的示意性剖视图。如这些图所示，在本实例的记录头中，排液基板2通过具有上述构造的柔性印刷电路62安装在支撑件1上。更具体地说，柔性印刷电路62的基膜63的底面和铜箔60的底面67通过结合剂40结合到支撑件1的顶面21，排液基板2的底面11通过结合剂41结合到从矩形孔65中露出的铜箔60的顶面68。关于这点，柔性印刷电路62的每个电极端子64通过引线接合70与形成在排液基板2的顶面13上的表面电极69相连。
还可以在排液基板2的底面11上形成金属薄膜并且通过散热凸起使该薄膜与铜箔60相结合。也就是说，实施例2所述的结合构造还可以用于本实例的记录头。此外，当在排液基板2的底面上设 置电极(底面电极)并通过贯穿基板2的电极(贯穿电极)使底面电极与表面电极69导电时，上述金属薄膜可以被用作底面电极。例如，可以通过以凸起连接上述金属薄膜和贯穿电极而将该金属薄膜用作底面电极。此时，上述散热凸起可以被用作使金属薄膜与贯穿电极导电的凸起，或者可以采用用于电连接的凸起，该凸起与散热凸起分开设置。
此外，如图8所示，当在柔性印刷电路62的基膜63的底面(形成铜箔60的一侧)上设置厚度比铜箔60厚的覆盖膜(cover film)等时，设置在铜箔60的底面67与支撑件1的顶面21之间的结合剂41变得更厚。将很容易理解到结合剂41变得越厚，从铜箔60到支撑件1的导热阻碍越大。因此，优选不在基膜63的底面上设置覆盖膜，或者即使设置覆盖膜，优选其厚度是不比铜箔60的底面67更向支撑件1的顶面21侧突出的厚度。
实施例4
在下文，对本发明的记录头的另一实施例进行描述。本实例的记录头与实施例3的记录头在排液基板通过柔性印刷电路安装在支撑件上这方面是相同的，其中，在该柔性印刷电路上形成铜箔作为散热件。本实例的记录头与实施例3的记录头之间的差别在于多个排液基板被安装在单个柔性印刷电路上。因此，在参照图9给出对构成本实例记录头的柔性印刷电路的构造的整体描述之后，将参照图10和图11对本实例记录头的构造进行描述。每个排液基板的构造与构成实施例1的记录头的排液基板2的构造相同。因此，排液基板由图10和图11中与实施例1相同的附图标记来表示，并且在此省去了对它们的描述。
图9所示的柔性印刷电路80包括基膜81、形成在基膜81的顶侧和底侧二者上或形成在其一侧的布线图(在图中未示出)、与这些布线图电导通的电极端子82、以及形成在基膜81顶侧和底侧二 者上的铜箔83a和83b。在基膜81中，沿纵向以在宽度方向上并列的方式设置多个细长矩形孔84，并且多个电极端子82沿纵向形成在每个矩形孔84的两外侧。这些电极端子82沿基膜81的宽度方向布置以形成电极排，并且每个电极端子82与在图中未示出的布线图电导通。在设置于基膜81的顶侧和底侧二者上的铜箔83a和83b中形成与每个矩形孔84连通的开口85。铜箔83a和83b贯穿基膜81以在两个或多个位置处相连，并且可以从一侧向另一侧导热。此外，如图11所示，铜箔83b的面积比排液基板2的面积大，使得排液基板2的热可以被分散并传递到支撑件1以散热。
下面，将参照图10和图11对本实例的记录头的构造进行描述。图10是示出本实例的记录头的示意性平面图，图11是沿图10中的线11-11截取的简略示意性剖视图。如这些图所示，在本实例的记录头中，多个排液基板2通过具有上述构造的柔性印刷电路80安装在支撑件1上，并且每个排液基板2的供液口12通过墨通道89与支撑件1的供液孔22连通。更具体地说，设置在基膜81的底面上的铜箔83b通过结合剂86结合到支撑件1的顶面21。设置在基膜81的顶面上的铜箔83a通过散热凸起87结合到金属薄膜88，该金属薄膜88设置在排液基板2的底面11上。由结合剂86的边界面形成墨通道89。薄膜88与在实施例2中描述的薄膜50相同。
在具有以上构造的本实例的记录头中，排液基板2的热通过薄膜88和散热凸起87被传导到铜箔83a并被扩散和消散，并且还被传导到铜箔83b以扩散和消散。此外，被传导到铜箔83b的热还被传导到支撑件1并被消散。
实施例5
下面，作为本发明的第五实施例，对能够安装上述类型的记录头的记录装置(喷墨记录装置)进行描述。图12是示出能够安装本发明记录头的记录装置的一个实例的说明图。
在图12所示的记录装置中，如实施例1-4所示的记录头H1001以可互换的方式定位并安装在滑架102上，并且滑架102具有用于向记录头H1001传送驱动信号等的电连接部(未示出)。
滑架102以被引导的方式由设置在装置的主体中并沿主扫描方向延伸的导轴103支撑。滑架102能够沿导轴103来回移动。滑架102由主扫描电动机104经由驱动机构驱动，该驱动机构包括电动机驱动的皮带轮(motorized pulley)105、从动皮带轮106以及同步带107等，并且也由此控制滑架102的位置和移动。滑架102还装备有初始位置传感器130。因此，该装置可以知道当滑架102上的初始位置传感器130已经通过遮护物(shield)136的所在地时的位置。
在初始位置传感器130检测到遮护物136的滑架位置(初始位置)处设置盖137，该盖137密封形成记录头H1001的排出口的面。盖137被用于由真空部件(未示出)经由盖内的开口执行记录头的墨真空恢复操作。盖137可以通过经由齿轮等传递的驱动力而移动，并且能够覆盖形成排出口的面。清理刮板138设置在盖137附近。该装置被构造成当滑架102已经移动到初始位置时，对于形成记录头的墨排出口的面进行封盖、清理以及真空恢复各项操作。
记录纸或塑料薄片等记录介质108在被分成单个薄片之后，通过拾取辊131从自动薄片供给器(下文被称为“ASF”)132供给，该拾取辊131以转动方式由薄片供给电动机135驱动。被供给的记录介质108由输送辊109通过面向记录头H1001的排出口形成面的位置(打印部)而输送(供给)，该输送辊109通过经齿轮传递的LF电动机134的驱动力而转动。此时，在记录介质108通过纸端传感器133时进行关于薄片是否已被供给的判断以及薄片供给时的开始位置的确认。纸端传感器133还被用于确定记录介质108的后端的实际位置以及用于根据实际后端最终确定当前的记录位置。
关于这点，记录介质108的底面由压板(未示出)支撑，使得在打印部形成平的打印表面。在这种情况下，安装在滑架102上的记录头H1001被支撑使得形成其排出口的面从滑架102向下突出以与上述输送辊对之间的记录介质108平行。
记录头H1001被安装在滑架102上，使得每个排出口列中的排出口的排列方向是与上述滑架102的扫描方向相交叉的方向，由此通过从排出口列排出墨来执行记录。
根据上文详细描述的每个实施例的喷墨记录头，由于面积比排液基板相对于支撑件的投影面积大的箔状散热件布置在支撑件与排液基板之间，因此，通过散热件使排液基板的热高效地消散并且有效地抑制了基板温度的增高。
本申请要求2004年7月22日提交的日本专利申请No.2004-214238的优先权，该申请在此引入以供参考。
Claims (5)
1.一种喷墨记录头，其包括：
支撑件，其包括供液孔；以及
排液基板，其包括：形成于该排液基板一表面的由金属薄膜构成的第1散热件；与所述供液孔连通的供液口；形成于作为所述一表面的背面的排液基板的另一表面、将从所述供液口供给的液体排出的排出口；以及产生用于将所述液体从所述排出口排出的能量的电热转换元件；其中，
所述第1散热件围绕所述供液口的周边配置，箔状的第2散热件的一表面被结合到所述支撑件上，形成于所述排液基板的所述一表面的所述第1散热件通过设于所述供液口的周围的多个凸起和所述第2散热件的被结合到所述支撑件上的一表面的背面相结合，该第2散热件具有与所述供液口相连通的开口部，所述第2散热件的面积比所述排液基板相对于所述支撑件的投影面积大。
2.根据权利要求1所述的喷墨记录头，其特征在于，所述排液基板和所述支撑件通过结合剂结合，在所述排液基板的所述供液口与所述支撑件的所述供液孔之间由所述结合剂的边界面形成通道。
3.根据权利要求1所述的喷墨记录头，其特征在于，所述第2散热件是具有箔状散热面的构件。
4.根据权利要求1所述的喷墨记录头，其特征在于，设置两个或多个所述第2散热件，所述两个或多个第2散热件被连接在一起以能够在其间进行导热。
5.一种喷墨记录装置，其包括：
如权利要求1-4中任意一项所述的喷墨记录头；以及
记录头保持件，其将所述喷墨记录头保持在面向记录介质的位置。
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