CN102259495A - 液体排出头和包括液体排出头的喷墨记录装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及液体排出头和包括液体排出头的喷墨记录装置。所述液体排出头包括：产生用于排出液体的热能的发热元件；响应发热元件的温度的变化而改变输出电压的温度检测元件；通过发热元件相互电连接以向发热元件施加电流的电源线和接地线；和通过温度检测元件相互电连接以向温度检测元件施加电流的用于温度检测的一对线。这里，用于温度检测的一对线中的每一个被布置为相互邻近。

Description

液体排出头和包括液体排出头的喷墨记录装置
技术领域
本发明涉及排出诸如墨的液体的液体排出头和包括液体排出头的喷墨记录装置。
背景技术
作为设置在喷墨记录装置中的液体排出头，存在这样的液体排出头，在该液体排出头中，通过使用半导体工艺技术在同一基板上形成发热元件(加热器)及其驱动电路以及连接发热元件和驱动电路的线的液体排出头。并且，还存在这样的液体排出头，在该液体排出头中，形成接近发热元件并且输出电压响应发热元件的温度变化而改变的温度检测元件。
在包含以上的液体排出头的喷墨记录装置中，为了增加记录操作的速度，要在基板上形成的发热元件的数量趋于增加。这是由于，随着发热元件的数量增加，被设置为面向发热元件的排出端口的数量也增加，因此，能够一次排出大量的墨。但是，在同时向大量的发热元件施加电流的情况下，脉冲大电流(约1A～几安培的电流)流到电源线和接地线。随着这种脉冲大电流流动，会在以上的驱动电路的信号线中产生由感应耦合导致的噪声。在这种情况下，存在驱动电路会由于噪声出现故障的问题。
因此，在日本专利申请公开No.2000-127400中公开用于解决这种问题的液体排出头。在日本专利申请公开No.2000-127400中公开的液体排出头中，通过在基板的角部处布置驱动电路(信号处理电路)，容易受噪声影响的信号线的铺设(laying)被抑制为最小。
在喷墨记录装置中，常规上，在不向发热元件施加电流的同时，即，在非记录期间，执行发热元件的温度检测(温度检测元件的电流施加)。但是，近年来，为了进一步增大记录操作的速度，需要在记录期间执行温度检测。这是由于，通过在执行温度检测的同时执行记录，能够将在非记录期间花费的用于温度检测的时间分配给其它的处理。但是，当在记录期间执行温度检测的情况下，如上所述，脉冲大电流流到用于向发热元件施加电流的电源线和接地线。因此，假定在用于向温度检测元件施加电流的电线中产生噪声。在这种情况下，存在温度检测元件的输出电压会受噪声影响并且发热元件的温度会被错误地检测的顾虑。另外，虽然日本专利申请公开No.2000-127400公开了驱动电路不容易受噪声影响的技术，但是，没有公开应对上述的发热元件的温度的错误检测的技术。
发明内容
本发明的目的是提供即使在记录期间也不容易受噪声影响的能够检测温度的液体排出头和包括液体排出头的喷墨记录装置。
为了实现以上的目的，提供一种液体排出头，该液体排出头包括：产生用于排出液体的热能的发热元件；响应发热元件的温度的变化而改变输出电压的温度检测元件；通过发热元件相互电连接以向发热元件施加电流的电源线和接地线；和通过温度检测元件相互电连接以向温度检测元件施加电流的用于温度检测的一对线。这里，用于温度检测的所述一对线中的每一个被布置为邻近另一个。
根据以上的配置，用于向温度检测元件施加第二电流的用于温度检测的一对线中的每一个被布置为邻近另一个。因此，当在规则地向温度检测元件馈送第二电流的同时向发热元件馈送第一电流时，用于温度检测的一对线中的每一个在彼此相同的环境(位置)中接收从电源线和接地线发射的噪声。此时，由于当从温度检测元件观察时分别流过用于温度检测的一对线的噪声电流具有相反的相位，因此这些噪声电流相互抵消。因此，在温度检测元件和发热元件两者的电流施加期间在用于温度检测的一对线中产生的噪声电流被抑制。由此，即使在记录期间也不容易受噪声影响的温度检测是可能的，并且能够进一步增大记录操作的速度。
参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是示出本实施例的喷墨记录装置的电气配置的框图。
图2是示出本实施例的液体排出头的外观的透视图。
图3是以放大的方式示出图2所示的液体排出头的部分的透视图。
图4是示出本实施例的液体排出头的主要部分的配置的平面图。
图5是图4所示的区域R1的放大图。
图6是示出比较例的液体排出头的主要部分的配置的平面图。
图7是图6所示的区域R2的放大图。
图8是示出本实施例和比较例之间的温度检测元件的噪声电压的比较结果的曲线图。
图9是示出本发明的液体排出头的另一实施例的平面图。
图10是示出本发明的喷墨记录装置的另一实施例的平面图。
具体实施方式
现在将根据附图详细描述本发明的示例性实施例。
图1是示出本实施例的喷墨记录装置的电气配置的框图。如图1所示，本实施例的喷墨记录装置800具有排出墨的液体排出头700和与液体排出头700电连接的体部801。液体排出头700具有记录元件基板100和与记录元件基板100电连接的电气布线部件802。电气布线部件802具有电气布线基板200和印刷布线基板300。
记录元件基板100与电气布线基板200电连接。另外，在电气布线基板200和印刷布线基板300两者上以相同的形状设置连接端子。并且，通过经由ACF(各向异性导电膜)带子进行热压结合，电连接电气布线基板200和印刷布线基板300。由此，记录元件基板100通过电气布线基板200与印刷布线基板300电连接。另外，记录元件基板100通过电气布线基板200和印刷布线基板300与体部801电连接。
使用柔性布线基板作为本实施例的电气布线基板200。在该柔性布线基板中，使用在与基膜下面的粘接剂结合之后被构图的铜箔作为电气布线。并且，该柔性布线基板包含分别与记录元件基板100的焊盘和印刷布线基板300电连接的电极端子。另外，电极端子以外的部分被盖膜覆盖。
另外，使用刚性布线基板作为本实施例的印刷布线基板300。该刚性布线基板具有通过使用铜、镍或金在玻璃环氧基板上构图的电气布线和用于从体部801接收电力供给和接收电气信号的输入中的一种的接触焊盘部分330等(参见图2)。
图2是示出液体排出头700的外观的透视图。
如图2所示，与记录元件基板100电气连接的部分被设置在电气布线基板200上，并且，电气布线基板200的一端与印刷布线基板300电连接。在印刷布线基板300上形成用于与体部801电连接的接触焊盘部分330。在本实施例中，分别通过ILB(内部引线结合，Inner LeadBonding)连接实现电气布线基板200和记录元件基板100之间的连接以及电气布线基板200和印刷布线基板300之间的连接。然后，当在墨保持器600上贴附各基板之后，电气布线基板200的电气连接部分被密封剂密封，由此完成液体排出头700。
图3是以放大的方式示出图2所示的液体排出头的一部分的透视图。
在记录元件基板100上沿墨供给端口110的两侧布置多个加热器111(图3中未示出)和112。墨供给端口110大致为矩形，并且，在记录元件基板100的中心部分处被形成为沿记录元件基板100的纵向延伸的通孔。发热元件111和112在电流(第一电流)流动时发热，并且用该热量加热从墨供给端口110流入的墨。然后，产生气泡，并且通过气泡从在孔板401中形成的排出端口404排出墨。排出端口404被设置在排出端口面向发热元件111和112的位置处，并且通过流动通道405与墨供给端口110连通。通过使孔板401与记录元件基板100连接，设置与墨供给端口110连通并且向各流动通道405供给墨的共用液体室。
图4是示出本实施例的液体排出头的主要部分的配置的平面图。图5是图4所示的区域R1的放大图。在图5中以放大的方式示出记录元件基板100的周缘部分的一部分。另外，图6是示出关于本实施例的比较例的液体排出头的主要部分的配置的平面图。图7是图6所示的区域R2的放大图。在图7中以放大的方式示出比较例的记录元件基板的周缘部分的一部分。
如图4和图6所示，在本实施例和比较例中，电气布线基板200被形成有电源线201和202以及接地线203和204。另外，如图5和图7所示，设置接近发热元件111和112并且电流(第二电流)恒定地流过的温度检测元件140。在本实施例中，温度检测元件140是二极管。另外，由于温度检测元件140可具有这样的特性，即，用于电流的输出电压响应发热元件111和112的温度变化而改变，因此，例如，温度检测元件可由铝形成。
电源线201或202的一端各自与用于印刷布线基板300的电源的焊盘301或302接合。电源线201或202的另一端各自与用于记录元件基板100的电源线的焊盘120接合。接地线203或204的一端各自与用于印刷布线基板300的接地的焊盘303或304接合。接地线203或204的另一端各自与用于记录元件基板100的接地的焊盘121或122接合。
在本实施例中，用于温度检测的一对线210a和211a中的每一个的一端各自与用于印刷布线基板300的温度检测的一对焊盘310a和311a中的每一个接合(参见图4)。用于温度检测的一对线210a和211a中的每一个的另一端各自与记录元件基板100的一对电极焊盘123a和124a中的每一个接合。如图5所示，在记录元件基板100中，一对电极焊盘123a和124a中的每一个通过温度检测元件140与另一个电连接。特别地，电极焊盘123a通过电线105与温度检测元件140的阳极电连接，并且，电极焊盘124a通过电线104与温度检测元件140的阴极电连接。
另一方面，即使在比较例中，与本实施例类似，用于温度检测的一对线210b和211b中的每一个的一端也各自与用于印刷布线基板300的温度检测的一对焊盘310b和311b中的每一个接合(参见图6)。用于温度检测的一对线210b和211b中的每一个的另一端各自与记录元件基板100的一对电极焊盘123b和124b中的每一个接合。
除了上述的配置以外，在分别在图4和图6中示出的电气布线基板200中，还通过在具有15mm的宽度和50mm的长度的基膜上使用铜箔形成具有25μm的厚度的线图案。在电气布线基板200中形成的电源线201和202以及接地线203和204的宽度分别地最小为30μm、最大为1500μm。另外，用于温度检测的一对线210a和211a的宽度、用于温度检测的一对线210b和211b的宽度以及其它的逻辑线(未示出)的宽度均匀地为30μm。在这种情况下，各线和接触焊盘部分330之间的间隙最小为50μm、最大为300μm。另外，在本实施例的电气布线基板200中，在与记录元件基板100的连接部分附近，用于温度检测的一对线210a和211a中的每一个之间的宽度和用于温度检测的一对线210b和211b中的每一个之间的宽度为50μm。另外，在其它位置中的用于温度检测的一对线210a和211a之间的宽度W(用于温度检测的一对线210a和211a的相互面对的端部之间的距离)在10μm～150μm的范围内(参见图4)。
另外，在分别在图4和图6所示的印刷布线基板300中，通过在具有20mm的宽度和20mm的长度的玻璃环氧基板的两侧使用铜箔形成和层叠具有20μm的厚度的线图案。另外，形成具有25μm的厚度的通孔，并且该通孔将层叠的基板电连接在一起。设置在印刷布线基板300中的电源线201和202以及接地线203和204的宽度分别地最小为100μm并且最大为2500μm。另外，用于温度检测的一对线210a和211a的宽度、用于温度检测的一对线210b和211b的宽度以及其它的逻辑线(未示出)的宽度均匀地为100μm。各线之间的间隙最小为100μm并且最大为500μm。另外，在本实施例的印刷布线基板300中，在与电气布线基板200的连接部分的附近，用于温度检测的一对线210a和211a中的每一个之间的宽度为150μm。另外，其它的位置中的用于温度检测的一对线210a和211a中的每一个之间的宽度在10μm～150μm的范围内。作为结果，在本实施例中，即使在印刷布线基板300中，用于温度检测的一对焊盘310a和311a中的每一个也被布置为邻近另一个。另外，接触焊盘部分330的尺寸为2500×2500μm。通过用镍形成具有30μm的厚度的图案并然后在该图案上将具有0.2μm的厚度的铜箔构图，形成接触焊盘部分330。
在图5所示的本实施例中，用于电源的焊盘120以及与其连接的线101、用于接地的焊盘121和122以及分别与它们连接的线103和102、以及一对电极焊盘123a和124a被布置在记录元件基板100的周缘部分处。在被布置为相互远离的用于电源的焊盘120和用于接地的焊盘122之间，一对电极焊盘123a和124a中的每一个被布置为邻近另一个。因此，如图4所示，在电气布线基板200中，在电源线201和电源线202之间，用于温度检测的一对线210a和211a中的每一个邻近另一个。
另一方面，在图7所示的比较例中，用于温度检测的一对焊盘123b和124b中的每一个被布置为远离另一个，其间有用于电源的焊盘120。因此，如图6所示，在电气布线基板200中，用于温度检测的一个线210b被布置在接地线204外面，并且，用于温度检测的另一线211b被布置在电源线201和电源线202之间。即，在比较例中，用于温度检测的一对线210b和211b中的每一个不邻近另一个。
这里，在上述的两种类型的液体排出头中，分别从用于印刷布线基板300的电源的焊盘301和302馈送0.5A的电流，由此执行双向记录。这里，双向记录意味着在沿从发热元件112向发热元件111移动的第一方向(参照图5的箭头A)并且沿从发热元件111向发热元件112移动的第二方向(参照图5的箭头B)移动液体排出头的同时进行记录。当沿第一方向移动液体排出头时，从体部801供给用于向发热元件111施加电流的电流。该电流从体部801通过电源焊盘301流过电源线201。随后，该电流从电源线201通过发热元件111流向接地线204。当沿第二方向移动液体排出头时，从体部801供给用于向发热元件112施加电流的电流。该电流从体部801通过电源焊盘301流过电源线201。随后，该电流从电源线201通过发热元件112流到接地线203。另外，体部801在向发热元件111和112施加电流的同时，通过用于温度检测的一对线210a和211a向温度检测元件140施加电流。关于此时的温度检测元件140的噪声电压，在图8中示出本实施例和比较例之间的比较结果。在图8的曲线图中，温度检测元件140的噪声电压被傅立叶变换，并且以与频率的关系被示出。在图8中，曲线501代表在比较例的配置中仅向发热元件111施加电流的情况下的噪声电压。曲线502代表在比较例的配置中仅向发热元件112施加电流的情况下的噪声电压。曲线503代表在本实施例的配置中仅向发热元件111施加电流的情况下的噪声电压。曲线504代表在本实施例的配置中仅向发热元件112施加电流的情况下的噪声电压。
在仅向发热元件111施加电流的情况下，在比较例中，在电源线201和接地线204的电流施加的影响下，在用于温度检测的一对线210b和211b中产生噪声电压。另一方面，在本实施例中，在电源线201的电流施加的影响下，在用于温度检测的一对线210a和211a中产生噪声电压。在本实施例中，在电气布线基板200中，用于温度检测的一对线210a和211a中的每一个邻近另一个。因此，用于温度检测的一对线210a和211a中的每一个在彼此相同的环境(位置)中接收分别从电源线201以及接地线203和204发射的噪声。特别地，在用于温度检测的一对线210a和211a的总长度相同的情况(包含总长度实质上相同的情况)下，分别在用于温度检测的一对线210a和211a中产生的噪声电压变为具有相同的大小。此时，由于当从温度检测元件140观察时分别流过用于温度检测的线210a和211a的噪声电流具有相反的相位，因此噪声电流相互抵消。出于这种原因，当相互比较噪声电压曲线501和503时，发现与比较例的配置相比，本实施例的配置减小噪声电压。
在仅向发热元件112施加电流的情况下，在比较例中，随着电流流过电源线201和接地线203，在用于温度检测的线211b中产生噪声电压。此时，由于电流沿彼此相反的方向流过其间夹着用于温度检测的线211b而布置的电源线201和接地线203，因此，与仅向发热元件111施加电流的情况相比，在布置在其间的用于温度检测的线211b中产生的噪声电压减小。出于这种原因，与仅向发热元件111施加电流的情况下的噪声电压(参照曲线501)相比，仅向发热元件112施加电流时的噪声电压(参照曲线503)减小。
类似地，即使在本实施例中，电流也沿彼此相反的方向流过其间夹着用于温度检测的一对线211a和210a而相互并排布置的电源线201和接地线203。因此，噪声电压被抵消。并且，在本实施例中，用于温度检测的一对线211a和210a中的每一个被布置为平行于另一个。因此，发现与比较例的噪声电压(参照曲线502)相比，噪声电压(参照曲线504)减小。
通过上述的用于温度检测的一对线210a和211a中的每一个被布置为邻近另一个的配置，与用于温度检测的一对线210b和211b中的每一个不被布置为邻近另一个的配置相比，温度检测元件140的噪声电压减小。特别地，发现噪声电压之间的差值减小到比较例的1/4～1/5(参照图8)。
另外，在本实施例中，在印刷布线基板300中，用于温度检测的一对焊盘310a和311a中的每一个被布置为邻近另一个。因此，能够将电连接用于温度检测的一对焊盘310a和311a与体部801的一对电线320和321(参照图4)中的每一个布置为平行于另一个。由此，具有甚至减少液体排出头700外面的电线的噪声的效果。另外，在柔性布线基板(未示出)中形成一对电线320和321。电线中的每一个的一端与体部801连接，并且其另一端各自与用于温度检测的一对焊盘310a和311a中的每一个接合。
另外，本实施例提供在电源线201和接地线203之间布置用于温度检测的一对线210a和211a的配置。但是，本发明不限于该配置。例如，如图9所示，可以采用在接地线204外面布置用于温度检测的一对线210a和211a的配置。即使在该配置中，也通过将用于温度检测的一对线210a和211a中的每一个布置为邻近另一个，减小温度检测元件140的噪声电压。
另外，本实施例提供这样的配置，在该配置中，墨供给端口110的开口的数量是一个并且发热元件111和112被布置在各开口的两侧。但是，本发明可提供这样的配置，在该配置中，墨供给端口110被形成有多个开口并且发热元件111和112被布置在各开口的两侧。
另外，在本实施例中，在印刷电路板300上，用于温度检测的一对焊盘310a和311a中的每一个被布置为沿印刷电路板300的纵向邻近另一个。但是，在本发明中，用于温度检测的焊盘可被布置为沿横向相互邻近。
但是，在本实施例中，如图10所示，可以采用印刷布线基板300与电气布线基板200一体化的配置。
虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有的变更方式以及等同的结构和功能。

Claims (8)

1.一种液体排出头，包括：
产生用于排出液体的热能的发热元件；
响应发热元件的温度的变化而改变输出电压的温度检测元件；
通过发热元件相互电连接以向发热元件施加电流的电源线和接地线；和
通过温度检测元件相互电连接的用于温度检测的一对线，
其中，用于温度检测的所述一对线被布置为相互邻近。
2.根据权利要求1的液体排出头，还包括：
包含发热元件和温度检测元件的记录元件基板；和
包含电源线、接地线和所述一对线的电气布线部件。
3.根据权利要求2的液体排出头，
其中，记录元件基板包含一对电极焊盘，所述一对电极焊盘各自连接用于温度检测的所述一对线中的每一个的一端和温度检测元件，并且，所述一对电极焊盘中的每一个被布置为邻近另一个。
4.根据权利要求3的液体排出头，
其中，电气布线部件具有与记录元件基板电连接的电气布线基板和通过电气布线基板与记录元件基板电连接的印刷布线基板。
5.根据权利要求4的液体排出头，
其中，印刷布线基板包含用于温度检测的一对焊盘，用于温度检测的所述一对线中的每一个的另一端各自与用于温度检测的所述一对焊盘接合，并且，用于温度检测的所述一对焊盘被布置为相互邻近。
6.根据权利要求1的液体排出头，
其中，用于温度检测的所述一对线的各自的总长基本上相等。
7.一种喷墨记录装置，包括：
根据权利要求1的液体排出头；和
与液体排出头电连接的体部，
其中，在通过用于温度检测的一对线向温度检测元件施加电流的同时，体部通过电源线和接地线向发热元件施加电流，由此检测温度检测元件的输出电压。
8.根据权利要求7的喷墨记录装置，还包括电连接体部和用于温度检测的所述一对线中的每一个的一对电线，并且所述一对电线被布置为相互邻近。
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