CN104859305A - 液体喷出头、记录设备和液体喷出头所用的散热方法 - Google Patents

液体喷出头、记录设备和液体喷出头所用的散热方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种液体喷出头、记录设备和液体喷出头所用的散热方法。所述液体喷出头包括：多个记录元件基板，包括产生从喷出口喷出液体所用的喷出能量的能量产生元件；第一支撑构件，用于支撑所述记录元件基板，以使所述多个记录元件基板按一行或多行排列在所述第一支撑构件的主面上；以及第二支撑构件，用于在与所述主面相反的面上支撑所述第一支撑构件。所述第一支撑构件中的记录元件基板间区域的与平行于所述主面的面内方向有关的第一热阻抗，比所述第二支撑构件中与各所述记录元件基板重叠的投影区域的与所述第二支撑构件的厚度方向有关的第二热阻抗高。

Description

液体喷出头、记录设备和液体喷出头所用的散热方法
技术领域
本发明涉及喷出液体的液体喷出头、包括该液体喷出头的记录设备和该液体喷出头所用的散热方法。
背景技术
作为液体喷出头所用的液体喷出方法，已知有所谓的热方法。在该热方法中，将液体加热至沸腾，并且使用沸腾所产生的气泡的力来将液体从喷出口喷出。近年来，为了满足高速图像记录的要求，期望实现记录宽度大的热式液体喷出头。日本专利4999663公开了这种液体喷出头的示例。
日本专利4999663所公开的液体喷出头包括：多个记录元件基板，各自包括多个喷出口呈线状排列的喷出口行；以及支撑构件，用于支撑所述多个记录元件基板，以使得这些记录元件基板沿着喷出口的排列方向排列。在该液体喷出头中，由于多个记录元件基板沿着喷出口的排列方向排列，因此形成了包括大量喷出口的喷出口行，并且记录宽度因该喷出口行而变大。
在日本专利4999663所公开的液体喷出头中，多个记录元件基板按一行或多行配置在支撑构件上。因而，喷出液体时在一个记录元件基板中所产生的热的一部分可以经由支撑构件传递至与该记录元件基板邻接的另一记录元件基板。此时，更靠近一行的中央的记录元件基板不太容易散热，因而这些记录元件基板往往进入高温状态。因此，在日本专利4999663所公开的液体喷出头中，伴随着液体喷出，记录元件基板之间的温度差可能变大。如果记录元件基板之间的温度差大，则分别存在于各记录元件基板内的液体之间的温度差也大。如果液体之间的温度差大，则液体之间的粘度差也大。结果，关系到液体喷出量的偏差大，这可能会对图像质量产生影响。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种液体喷出头，包括：多个记录元件基板，包括产生从喷出口喷出液体所用的喷出能量的能量产生元件；第一支撑构件，用于支撑所述多个记录元件基板，以使所述多个记录元件基板按一行或多行排列在所述第一支撑构件的主面上；以及第二支撑构件，用于在与所述主面相反的面上支撑所述第一支撑构件，其中，所述第一支撑构件中的记录元件基板间区域的与平行于所述主面的面内方向有关的第一热阻抗，比所述第二支撑构件中与各所述记录元件基板重叠的投影区域的与所述第二支撑构件的厚度方向有关的第二热阻抗高。
为了解决上述问题，本发明还提供一种液体喷出头所用的散热方法，包括以下步骤：利用第一支撑构件和第二支撑构件对在包括产生从喷出口喷出液体所用的喷出能量的能量产生元件的多个记录元件基板中产生的热进行散热，其中所述第一支撑构件用于支撑所述多个记录元件基板，以使所述多个记录元件基板按一行或多行排列在所述第一支撑构件的主面上，以及所述第二支撑构件用于在与所述主面相反的面上支撑所述第一支撑构件，所述散热方法还包括通过进行如下设置来使所述热从所述第一支撑构件传递至所述第二支撑构件的步骤：所述第一支撑构件中的记录元件基板间区域的与平行于所述主面的面内方向有关的第一热阻抗，比所述第二支撑构件中与各所述记录元件基板重叠的投影区域的与所述第二支撑构件的厚度方向有关的第二热阻抗高。
在本发明中，由于第一热阻抗高于第二热阻抗，因此伴随着液体喷出而在各记录元件基板(各能量产生元件)中产生并且传递至第一支撑构件的热向紧挨第一支撑构件下方的第二支撑构件的传递比向其它记录元件基板的传递更多。因而，可以抑制记录元件基板之间的热传导。
通过以下参考附图对典型实施方式的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是第一实施方式的液体喷出头的立体图。
图2是图1所示的液体喷出头的分解立体图。
图3A是沿着图1所示的剖面线3A-3A所截取的截面图。
图3B是沿着图1所示的剖面线3B-3B所截取的截面图。
图4A是示出记录元件基板2的结构的图。
图4B是沿着图4A所示的剖面线4B-4B所截取的截面图。
图4C是图4A所示的区域D的放大图。
图5是第一支撑构件的顶视图。
图6是示出第一支撑构件和第二支撑构件中的热阻抗之间的关系的图。
图7是基底基板的顶视图。
图8是用于说明液体供给机构的图。
图9是示出第一支撑构件的其它形式的顶视图。
图10A是根据支撑构件的又一形式的液体喷出头的立体图。
图10B是图10A中所设置的第一支撑构件的顶视图的一部分。
图10C是沿着图10A所示的剖面线10C-10C所截取的截面图的一部分。
图11是示出第二实施方式的液体喷出头的主要部分的结构的框图。
图12是示出第二实施方式的液体喷出头的变形例的框图。
图13A是第三实施方式的液体喷出头所设置的第一支撑构件3c的顶视图。
图13B是图13A所示的第一支撑构件3c中的通孔21周围的部分的放大图。
图14是示出图13A所示的第一支撑构件的变形例的顶视图。
图15是第四实施方式的液体喷出头所设置的第一支撑构件的顶视图。
图16是示出图15所示的第一支撑构件的变形例的顶视图。
图17是示出各记录元件基板的温度分布的曲线图。
图18示出实施例2中所记录的图像。
图19示出中央记录元件基板和端部记录元件基板各自的温度分布。
具体实施方式
现在将参考附图来详细说明本发明的优选实施方式。
第一实施方式
对本发明的第一实施方式进行说明。图1是第一实施方式的液体喷出头的立体图。图2是图1所示的液体喷出头的分解立体图。图1和图2所示的本实施方式的液体喷出头1包括：多个记录元件基板2；第一支撑构件3，用于支撑多个记录元件基板2；多个第二支撑构件4，用于支撑第一支撑构件3；以及基底基板5，用于支撑多个第二支撑构件4。
图3A是沿着图1所示的剖面线3A-3A所截取的截面图。图3B是沿着图1所示的剖面线3B-3B所截取的截面图。图3A和3B所示的柔性印刷电路(以下称为FPC)6和密封剂7在图1和2中被省略。
多个记录元件基板2按一行或多行排列在第一支撑构件3上。在本实施方式中，如图1所示，多个记录元件基板2呈锯齿方式配置。如何配置多个记录元件基板2不限于锯齿方式，并且例如多个记录元件基板2可以呈直线配置。FPC 6连同各记录元件基板2一起由第一支撑构件3支持(参见图3A和3B)。FPC 6配置在记录元件基板2的周围。FPC 6和记录元件基板的各个电极(未示出)通过引线接合以电气方式彼此连接。通过引线接合，使喷出信号和喷出操作所用的电力从设置有液体喷出头1的记录设备的主体经由FPC 6传输至各记录元件基板2。利用密封剂7对引线接合进行密封。
图4A是记录元件基板2的立体图。图4B是沿着图4A所示的剖面线4B-4B所截取的截面图。图4C是图4A所示的区域D的放大图。在本实施方式中，如图4B所示，记录元件基板2包括喷出口形成构件17和基板18。在喷出口形成构件17中形成有用于喷出液体的多个喷出口12和用于在液体中产生气泡的多个气泡产生室14。在本实施方式中，多个喷嘴口12构成一个喷嘴口行12a。此外，两个喷出口行12a构成一个喷嘴口组13(参见图4C)。基板18包括：能量产生元件15，其被配置成分别与喷出口12相对；以及液体供给口16，其贯通基板18。与喷出口12相同，能量产生元件15排列成行。在基板18的内部形成有电气布线(未示出)。该电气布线以电气方式连接至FPC 6的电极(未示出)。如果经由FPC 6的电极向电气布线输入脉冲电压，则能量产生元件15发热，并且气泡产生室14内的液体沸腾。利用该沸腾所产生的气泡的力来将液体从喷出口12喷出。
在本实施方式中，记录元件基板2的外形为矩形，但本发明不限于此。记录元件基板2的外形例如可以为平行四边形和梯形。
图5是第一支撑构件3的平面图。如图5所示，第一支撑构件3包括：主面30，其中在该主面30上排列多个记录元件基板2；以及多个通孔21，用于分别向记录元件基板2供给液体。各记录元件基板2以覆盖各通孔21的方式配置在主面30上。第一支撑构件3具有促进从各记录元件基板2向各第二支撑构件4的热传递、同时抑制记录元件基板之间的热传递的功能。该功能使得能够减小伴随着液体喷出所引起的记录元件基板之间的温度差。以下说明该功能。
在本实施方式中，第一支撑构件3和第二支撑构件4满足以下表达式(1)。图6是用于说明以下表达式(1)的关系的图。图6是从图3A所示的截面图中省略了液体的流路部分的图。
热阻抗Rth1>热阻抗Rth2  (1)
在以上表达式(1)中，热阻抗Rth1(第一热阻抗)是第一支撑构件3中的记录元件基板间区域E(参见图6)的、与平行于主面30的面内方向有关的热阻抗。热阻抗Rth2(第二热阻抗)是第二支撑构件4中与各记录元件基板2重叠的投影区域F的、与第二支撑构件4的厚度方向有关的热阻抗。如果满足以上表达式(1)的关系，则从各记录元件基板2传递至第一支撑构件3的热的大部分不是经由记录元件基板间区域E而是经由第二支撑构件4向基底基板5散热。因此，抑制了彼此邻接的记录元件基板之间的热传导，并由此抑制了记录元件基板之间的温度差。特别地，在喷出体积小的液滴从而实现高图像质量的情况下，喷出效率(液滴体积/消耗电力)通常低，并且没有用于液体喷出的热量大。因而，从各记录元件基板2传递至第一支撑构件3的热量大。在这种情形下，如果满足以上表达式(1)的关系，则可以抑制记录元件基板之间的热传导，并且可以减小记录元件基板之间的温度差。
在本实施方式中，第一支撑构件3和第二支撑构件4还可以满足以下表达式(2)和(3)。
热阻抗Rth3<热阻抗Rth4  (2)
接触面积S1>接触面积S2  (3)
在以上表达式(2)中，热阻抗Rth3(第三热阻抗)是第一支撑构件3中的投影区域F的与面内方向有关的热阻抗(参见图6)。热阻抗Rth4(第四热阻抗)是第二支撑构件4中的投影区域F的与面内方向有关的热阻抗(参见图6)。在以上表达式(3)中，接触面积S1是第一支撑构件3和各第二支撑构件4之间的接触面积。接触面积S2是第一支撑构件3和各记录元件基板2之间的接触面积。
如果满足以上表达式(2)的关系，则在各记录元件基板2中所产生的热主要在第一支撑构件3中沿面内方向向第二支撑构件4扩散。如果满足以上表达式(3)的关系，则第一支撑构件3和第二支撑构件4之间的传热面积大于记录元件基板2和第一支撑构件3之间的传热面积。因而，第一支撑构件3用作散热器。该功能使得能够容易地从记录元件基板2经由第一支撑构件3向第二支撑构件4传递热。因而，可以降低伴随着液体喷出而进行发热的记录元件基板2的温度。
作为用于降低其中的能量产生元件15发热的记录元件基板2的温度能想到的方法，可以提及如下方法，其中该方法包括以下步骤：改变第二支撑构件4的厚度和传热面积；以及调整从记录元件基板2到基底基板5的热阻抗。然而，如图2以及图3A和3B所示，第二支撑构件包括个体液室19。个体液室19是用于将从基底基板5供给的液体分配至各记录元件基板的液室。因而，还需考虑到气泡可释放性来对第二支撑构件的形状进行设计。此外，尽管本实施方式的液体喷出头1是针对单色记录所配置的，但为了配置彩色记录所用的液体喷出头，需要在第二支撑构件4中设置多个复杂的分配路径，并且这对工艺施加了限制。基于这些角度，不能仅有利于散热性来对第二支撑构件4的厚度和传热面积进行设计。幸运的是，可以通过使用本实施方式的第一支撑构件3来提高第二支撑构件4的散热性，因而可以缓和针对第二支撑构件4的设计的限制。
第一支撑构件3的材料的弹性模量(杨氏(Young)模量)高于第二支撑构件4的弹性模量，该材料在线性膨胀系数方面可以低，并且该材料可以具有针对液体(例如，墨)的耐腐蚀性。此外，在本实施方式的液体喷出头1中，FPC6的热应力经由密封剂7作用于记录元件基板2，因而该热应力可能会影响记录元件基板之间的相对位置精度。为了抑制该影响，第一支撑构件3的材料相比FPC 6的材料可以具有较高的弹性模量和较低的线性膨胀系数。第一支撑构件3的材料的具体示例包括钛、氧化铝和SiC。
图7是基底基板5的顶视图。图7以透视状态示出基底基板5的内部。如图7所示，在基底基板5的内部形成有共通流路8。在共通流路8中形成有入口9、出口10和液室连通端口11。液体从后面要说明的液体供给机构流入入口9。流入了入口9的液体流经共通流路8以从出口10和液室连通端口11其中之一流出。出口10与后面要说明的液体供给机构相连通。各液室连通端口11与个体液室19相连通。在基底基板5的两端部分别配置有辅助板23(参见图1和2)。各辅助板23的高度与各第二支撑构件4的高度相同。辅助板23辅助第二支撑构件4以支撑第一支撑构件3。
图8是用于说明连接至图7所示的基底基板的液体供给机构的图。图8所示的液体供给机构29包括循环泵24、供给泵25、过滤器26、容器27和容器28。容器27连接至基底基板5的入口9。循环泵24连接至基底基板5的出口10。循环泵24还连接至容器27，并且使液体在容器27和液体喷出头1之间循环。容器27以可交换热的方式连接至热交换器(未示出)，由此使经由循环泵24流回至容器27的液体的温度保持恒定。容器27还连接至供给泵25。供给泵25将与从液体喷出头1喷出的液体量相同的液体量从容器28供给至容器27。过滤器26设置在容器28和供给泵25之间。利用过滤器26从液体中去除异物。在液体供给机构29中，在液体喷出头1的驱动期间，循环泵24使液体在液体喷出头1和容器27之间循环。结果，使供给至液体喷出头1的液体的温度保持恒定。
从液体供给机构29供给至基底基板5的液体穿过各第二支撑构件4的个体液室19和第一支撑构件3的各通孔21而被供给至各记录元件基板2。然后，伴随着能量产生元件15的发热而从喷出口12喷出液体。此时，在本实施方式的液体喷出头1中，第一支撑构件3中的记录元件基板间区域E的与面内方向有关的热阻抗Rth1高于第二支撑构件4中的投影区域F的与厚度方向有关的热阻抗Rth2(参见表达式(1))。因而，在能量产生元件15中为了液体喷出而产生的热传递至第一支撑构件3的情况下，促使该热传递至第二支撑构件4。这样抑制了记录元件基板之间的热传导，因而减小了伴随着液体喷出所引起的记录元件基板之间的温度差。
在本实施方式的液体喷出头1中，为了满足以上表达式(1)的关系(增大记录元件基板间区域E的与面内方向有关的热阻抗)，使第一支撑构件3a的厚度尽可能小。在本发明中，如何满足以上表达式(1)的关系不限于此。
图9是示出第一支撑构件3的其它形式的顶视图。在本发明中，如图9所示，可以使用第一支撑构件3a，并且该第一支撑构件3a在记录元件基板间区域E中设置有作为各个通孔的孔部22。在该结构中，从记录元件基板2传递至第一支撑构件3a的热扩散到孔部22的附近，然后传递至第二支撑构件4。这样，利用孔部22抑制了记录元件基板之间的热传递，因而可以减小记录元件基板之间的温度差。通过设置孔部22进一步抑制了记录元件基板之间的热传递。因而，可以使第一支撑构件的厚度变大，可以降低记录元件基板间区域E的与面内方向有关的热阻抗，并且可以促进热扩散效果。
图10A是根据支撑构件的又一形式的液体喷出头的立体图。图10B是图10A中所设置的第一支撑构件的顶视图的一部分。图10C是沿着图10A所示的剖面线10C-10C所截取的一部分。图10A所示的液体喷出头具有多个记录元件基板2呈直线排列的排列(所谓的直列型排列)。在直列型排列的情况下，记录元件基板之间的距离d1(参见图10C)比图1所示的锯齿排列小。因而，需要采取用以抑制记录元件基板之间的热传递的对策。有鉴于此，在直列型排列的情况下，可以使用第一支撑构件3b，并且该第一支撑构件3b设置有用于单独安装多个记录元件基板2的多个底座部31(参见图10B和10C)。在本实施方式中，各底座部31被设置成底座部之间的距离d2大于记录元件基板之间的距离d1(参见图10C)。在该结构中，尽管使记录元件基板以间隔小距离的状态配置，但可以在第一支撑构件3b中的记录元件基板之间确保大的距离。结果，可以满足以上表达式(1)的关系，因而可以抑制记录元件基板之间的热传递。注意，在图10A所示的直列型排列的情况下，第一支撑构件3b中的热扩散所用的区域在与记录元件基板2的排列方向正交的方向上扩散。因而，第一支撑构件3b有效地用作散热器。
在本实施方式的液体喷出头1中，如果满足以上表达式(2)和(3)的关系，则第一支撑构件3用作散热器。因而，可以有效地降低其中的能量产生元件15发热的记录元件基板2的温度。在本实施方式中，针对通过将投影区域F从第一支撑构件3和各第二支撑构件4彼此重叠的区域中排除所获得的区域G(参见图6)，可以进一步满足以下表达式(4)。
热阻抗Rth5<热阻抗Rth6(4)
在以上表达式(4)中，热阻抗Rth5(第五热阻抗)是区域G的第一支撑构件3的与面内方向有关的热阻抗(参见图6)。热阻抗Rth6是区域G的第二支撑构件4的与面内方向有关的热阻抗(参见图6)。如果满足以上表达式(4)的关系，则甚至第一支撑构件3中的记录元件基板间区域E的一部分也可以产生热扩散效果，因而可以进一步降低记录元件基板2的温度。
在本实施方式的液体喷出头1中，在与主面30相对的面上支撑第一支撑构件3的各第二支撑构件4具有防止各记录元件基板2中所产生的热容易地传递至流经基底基板5的共通流路8的液体的绝热功能。该绝热功能抑制了位于共通流路8的上游侧的记录元件基板2和位于其下游侧的记录元件基板2之间的液体温度差。此外，由于第二支撑构件4的绝热功能，记录元件基板2中所产生的热更容易地传递至所喷出的液体。因而，即使在液体喷出(记录)期间记录元件基板2的发热量变大，也抑制了传递至流经共通流路8的液体的热量，因而可以减小用于使液体冷却的冷却器的热交换容量和消耗电力。
可以根据从各记录元件基板2传递至共通流路8内的液体的热量来确定各第二支撑构件4的热传导率和厚度以及各个体液室19的形状。例如，在与共通流路8相连通的记录元件基板2的数量相对较大的情况下，大量热从记录元件基板2传递至共通流路8内的液体。因而，在共通流路8内，液体的温度向着下游侧变高，由此产生液体温度差。为了抑制该温度差，可以使第二支撑构件4的厚度变大，并且可以在第二支撑构件4的内部设置中空部。第二支撑构件4的材料可以是与第一支撑构件3和基底基板5的线性膨胀系数差相对较小的材料。原因如下所述。记录元件基板2在工作中产生热。记录元件基板2中所产生的热传递至第一支撑构件3和第二支撑构件4，由此第一支撑构件3和第二支撑构件4热膨胀。特别地，在如本实施方式那样第一支撑构件3、第二支撑构件4和基底基板5长的情况下，如果第一支撑构件3和基底基板5与第二支撑构件4之间的线性膨胀系数差大，则第二支撑构件4的接合部可能破损。在本实施方式中，在第二支撑构件4中形成个体液室19。因而，如果第二支撑构件4和其它构件之间的接合部破损，则液体可能泄漏。如果第二支撑构件4是使用与第一支撑构件3和基底基板5的线性膨胀系数差相对较小的材料构成的，则第二支撑构件4和其它构件之间的接合部不太容易破损，并且防止了液体的泄漏。第二支撑构件4的材料的示例可以包括通过向作为基材的树脂材料添加诸如二氧化硅微粒子等的无机填料所获得的复合材料。树脂材料的特定示例可以包括聚苯硫醚(以下称为PPS)和聚砜(以下称为PSF)。
在本实施方式的液体喷出头1中，为了防止第一支撑构件3和各第二支撑构件4之间的接合部破损并且实现接合部的小型化，针对一个记录元件基板2设置一个第二支撑构件4。第二支撑构件4的小型化使得减小了第二支撑构件4的热膨胀量，并且与第一支撑构件3的接合部不太容易破损。在第一支撑构件3和第二支撑构件4之间的线性膨胀系数差充分小的情况下，可以针对多个记录元件基板2设置一个第二支撑构件4。
基底基板5可以具有足够的刚性而不会导致液体喷出头1发生弯曲。基底基板5的材料针对液体(例如，墨)可以具有充分的耐腐蚀性，在线性膨胀系数方面可以低，并且在热传导率方面可以高。如果基底基板5的热传导率高，则共通流路8内的液体的温度可以是均匀的。因而，在共通流路8的上游侧和下游侧之间液体温度差小。具有如上所述的这些特性的材料的示例可以包括通过向作为基材的氧化铝和树脂其中之一添加诸如氧化硅微粒子等的无机填料所获得的复合材料。树脂材料的示例包括PPS和PSF。
第二实施方式
对本发明的第二实施方式进行说明。以下主要说明与第一实施方式的不同之处。图11是示出第二实施方式的液体喷出头的主要部分的结构的框图。本实施方式的液体喷出头包括：温度传感器33，用于检测各记录元件基板2的温度；以及加热构件34，用于对记录元件基板2进行加热。向以电气方式连接至记录元件基板2的记录设备主体设置控制单元35，并且控制单元35基于来自温度传感器33的输出值来控制加热构件34的操作。在本实施方式中，将温度传感器33和加热构件34设置到各记录元件基板2的基板18(参见图4B)。温度传感器33和加热构件34设置在基板18中的液体供给口16之间。温度传感器33的数量和加热构件34的数量可以为一个或多个。
控制单元35控制加热构件34的操作，以使得在没有从喷出口12喷出液体的时间段(非记录时间段)内的温度传感器33的温度落在预定容许范围内。将该容许范围的上限值设置为通过从如下的平衡温度减去不会成为图像质量方面的问题的温度差所获得的值，其中该平衡温度为在连续以最大占空比(100％)喷出液体时记录元件基板2达到的温度。如果该上限值高，则在等待时间延长的情况下，通过加热构件34的加热使头内的液体升温。结果，在重新开始液体喷出(记录)的情况下，将升温后的液体供给至记录元件基板。因而，记录元件基板2的温度临时上升至等于或高于平衡温度的温度，并且各喷出液滴的体积变大。结果，可能发生图像不均匀，并且在液体喷出操作中可能发生故障。
第一实施方式的液体喷出头1中所使用的第一支撑构件3在记录元件基板间区域E中具有高阻抗，从而抑制记录元件基板之间的热传递。因而，液体喷出操作期间的记录元件基板2(以下称为被驱动的记录元件基板)进入高温状态。另一方面，没有进行液体喷出操作的记录元件基板2(以下称为未被驱动的记录元件基板)保持处于低温状态。因而，被驱动的记录元件基板和未被驱动的记录元件基板之间的温度差大。有鉴于此，在本实施方式的液体喷出头中，控制单元35基于温度传感器33所检测到的温度来控制加热构件34的加热操作，由此可以使被驱动的记录元件基板和未被驱动的记录元件基板之间的温度差保持在给定范围内。
如图12所示的结构所示，本实施方式的液体喷出头可以不包括加热构件34。在该结构中，控制单元35将没有用于进行液体喷出的电力供给至未被驱动的记录元件基板的能量产生元件15，由此可以使与被驱动的记录元件基板的温度差保持在给定范围内。
第三实施方式
对本发明的第三实施方式进行说明。以下主要说明与第一实施方式的不同之处。图13A是第三实施方式的液体喷出头所设置的第一支撑构件3c的顶视图。图13A是示出第三实施方式的第一支撑构件3c的整体的顶视图。图13B是图13A所示的第一支撑构件3c中的通孔21周围的一部分的放大图。
如图13A所示，本实施方式的第一支撑构件3c包括跨各通孔21而延伸的梁部36。在本实施方式中，设置有三个梁部36，但没有特别限制梁部36的数量。
梁部36是用于减小伴随着液体喷出所引起的各记录元件基板2内部的温度差的构件。例如，在记录元件基板2的喷出口行12(参见图4C)中的仅特定喷出口行12喷出液体的喷出模式中，在记录元件基板2内存在持续发热的能量产生元件15和不发热的能量产生元件15。这可能导致在记录元件基板2内部产生温度差。考虑到这方面，在本实施方式中，梁部36用作使记录元件基板2内部的高温部分的热向低温部分传递的均热构件，因而可以减小记录元件基板2内部的温度差。
本实施方式不限于使用梁部36的结构，只要满足以下表达式(5)的关系即可。
热阻抗Rth3<热阻抗Rth1  (5)
在本实施方式中，如图14所示的第一支撑构件3d所示，除梁部36以外，还可以设置第一实施方式所述的孔部22。
第四实施方式
对本发明的第四实施方式进行说明。以下主要说明与第一实施方式的不同之处。图15是第四实施方式的液体喷出头所设置的第一支撑构件的顶视图。
在图15所示的第一支撑构件3e中，从位于行的端部的记录元件基板2所配置的区域的端部到第一支撑构件3e的端部的距离d3等于或小于记录元件基板之间的距离d4的1/2。
在上述的第一支撑构件3～3d中，位于行的端部的端部记录元件基板中所产生的热的散热区域大于其它记录元件基板中所产生的热的散热区域。结果，预料到端部记录元件基板和其它记录元件基板之间的温度差大。相比之下，在本实施方式的第一支撑构件3e中，使端部记录元件基板的散热区域变小，从而具有与其它记录元件基板的区域相同的区域，因而可以减小端部记录元件基板和其它记录元件基板之间的温度差。
在本实施方式中，如图16所示的第一支撑构件3f那样，可以设置第三实施方式所述的梁部36。在使用本实施方式的第一支撑构件的情况下，各辅助板23的高度增加了与支撑构件3f的厚度相对应的高度，以使得可以将FPC 6配置于在第一支撑构件3和辅助板23这两者上具有统一高度的平面内。
实施例
以下说明本发明的实施例。在本实施例中，液体喷出头连接至液体供给机构29(参见图8)，并且通过数值分析来计算在使用各记录元件基板2记录图像的情况下各记录元件基板2的温度分布。记录速度和图像分辨率等的条件如表1所示。
表1
图像大小 L幅面大小
记录速度(页/分钟) 130
图像分辨率(dpi) 1200
液滴体积(pL) 2.8
喷出能量(μJ/bit) 0.45
喷出效率(pL/μJ) 6.22
调节温度(℃) 55
液体循环量(mL/min) 25
液体供给温度(℃) 27
液体比重 1.08
实施例1
在实施例1中，使用图15所示的第一支撑构件3e。在本实施例中，第一支撑构件3e的厚度为1.5mm，并且第一支撑构件3e由氧化铝(热传导率：24W/m/K)制成。第二支撑构件4的厚度为8mm，并且第二支撑构件4由PPS(热传导率：0.8W/m/K)制成。基底基板5由氧化铝制成。
比较例1和2
在比较例1中，第一支撑构件3e由玻璃(热传导率：1W/m/K)制成。在比较例2中，第一支撑构件3e由SiC(热传导率：160W/m/K)制成。在比较例1和2中，记录元件基板2、第二支撑构件4和基底基板5的尺寸、形状和记录条件与实施例1的情况相同。
对于实施例1以及比较例1和2，表2示出：第一支撑构件和第二支撑构件中的各区域的热阻抗；以及是否满足以上表达式(1)和(2)。注意，在实施例1以及比较例1和2中，都满足以上表达式(3)的关系。
表2
○：满足表达式(1)和表达式(2)其中之一的关系。
×：不满足表达式(1)和表达式(2)其中之一的关系。
实施例1以及比较例1和2的数值分析结果
图17是示出沿共通流路8内的液体流动方向(参见图7)分别位于最上游侧和最下游侧的各个记录元件基板2的温度分布的曲线图。在图17所示的曲线图中，横轴的正方向与流动方向相对应。按以下方式计算纵轴的温度。对于各记录元件基板2，将通过对流动方向(记录元件基板2的排列方向)上的坐标相同的四个喷出口行组13的温度进行平均所获得的值定义为该坐标位置处的温度。
基于图17所示的温度分布，表3示出：记录元件基板的温度中的最高温度；以及分别位于最上游侧和最下游侧的各个记录元件基板的最高温度和最低温度之间的差(以下称为头内温度差)。
表3
如表2和3所示，在满足关系表达式(1)和(2)这两者的实施例1中，最高温度比比较例1和2低，并且头内温度差比比较例2低。虽然实施例1与比较例1和2各自之间的差为几摄氏度，但该温度差会导致在从喷出口12喷出的液体的体积方面产生高达几个百分点的差，并且影响所记录图像的图像质量。因此，实施例1的液体喷出头可以记录高质量图像。
实施例2
除使用图16所示的第一支撑构件3f以外，实施例2与实施例1相同。在表1所示的条件下进行数值分析，并且将所获得的结果与实施例1的结果进行比较。实施例1和实施例2之间的不同之处在于是否设置有梁部36。如第三实施方式所述，梁部36具有减小各记录元件基板内部的温度差、特别是记录元件基板2的排列方向上的温度差的功能。
图18示出在实施例2中通过对记录元件基板内部的温度差进行数值分析所记录的图像。在实施例2中，首先记录涂黑的带状图像37。通过连续驱动记录元件基板2内的能量产生元件15的仅一部分来形成带状图像37。然后，在利用记录设备所设置的传输单元(未示出)传输记录介质的同时，均匀地驱动能量产生元件15，由此记录图像38。在这种喷出模式中，在记录了带状图像37之后，在记录元件基板内在驱动能量产生元件15(发热)的部位和没有驱动能量产生元件15(不发热)的部位之间有可能产生温度差。因而，在第一支撑构件3不充分具有使记录元件基板2均热的能力的情况下，即使尝试记录诸如图像38等的浓度均匀的图像，也由于记录元件基板内部的温度差而发生浓度不均匀。
对于实施例1和实施例2，表4示出记录元件基板内部的温度差的最大值以及第一支撑构件中的各区域的热阻抗。
表4
如表4所示，在实施例1和2的这两个第一支撑构件中，记录元件基板间区域E的与面内方向有关的热阻抗Rth1高于投影区域F的与面内方向有关的热阻抗Rth3。由于在实施例2中设置了梁部36，因此在实施例2中热阻抗Rth3变低。结果是，在实施例2中，记录元件基板内的温度差的最大值比实施例1中低。
实施例3
除使用图5所示的第一支撑构件3以外，实施例3与实施例1相同。在表1所示的条件下进行数值分析，并且将所获得的结果与实施例1的结果进行比较。实施例1和实施例3之间的差异在于：是否满足第四实施方式所述的距离d3(参见图16)等于或小于距离d4(参见图16)的1/2这一关系。
对于实施例1和实施例3，表5示出：位于行的中央的中央记录元件基板内部的温度差；以及位于行的端部的端部记录元件基板内部的温度差。
表5
○：满足表d3≤1/2d4的关系。
×：不满足d3≤1/2d4的关系。
如表5所示，在满足以上关系表达式的实施例1中，可以使端部记录元件基板内部的温度差减小为大致实施例3中的温度差的1/2。
对于实施例1和实施例3，图19示出中央记录元件基板和端部记录元件基板各自的温度分布。在图19中，将中央记录元件基板和端部记录元件基板各自的端部定义为位置基准。实施例1和实施例3在中央记录元件基板的温度分布方面彼此相同，因而在图19中省略了实施例3的中央记录元件基板的温度分布。在图19中，“中央芯片”是指中央记录元件基板，并且“端部芯片”是指端部记录元件基板。
如图19所述，在实施例1中，来自端部记录元件基板的散热相比实施例3受到更多抑制，因而端部记录元件基板内部的温度差和中央记录元件基板内部的温度差具有彼此大致相等的值。也就是说，在实施例1中，相比实施例3可以减小端部记录元件基板和中央记录元件基板之间的温度差。
以上已经说明了本发明的实施方式和实施例，并且本发明不限于上述内容。以上在实施方式和实施例中已经说明了线型液体喷出头，并且本发明还可应用于在进行扫描的同时记录图像的所谓的串型的液体喷出头。
以上在实施方式和实施例中已经说明了热式液体喷出头，并且本发明还可应用于压电式液体喷出头。在压电方法的情况下，喷出操作所引起的记录元件基板的温度波动相比热方法的情况变小并且对图像质量的影响相对较小。压电方法包括使用压电元件的剪切变形来喷出液体的剪切模式方法，并且该剪切模式方法在喷出期间的能量效率低(没有用于进行喷出的热量大)。因而，从各记录元件基板向第一支撑构件传递的热量大，使得记录元件基板之间的温度差可能大。因此，如果应用了本发明，则可以抑制记录元件基板之间的热传递，并且可以产生与针对热式液体喷出头所产生的效果相同的效果。
根据本发明，抑制了记录元件基板之间的热传导，因而可以减小伴随着液体喷出所引起的记录元件基板之间的温度差。这样可以抑制从各记录元件基板的喷出口所喷出的液体量的偏差，由此可以提高图像质量。
尽管已经参考典型实施方式说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施方式。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。

Claims (12)

1.一种液体喷出头，包括：
多个记录元件基板，包括产生从喷出口喷出液体所用的喷出能量的能量产生元件；
第一支撑构件，用于支撑所述多个记录元件基板，以使所述多个记录元件基板按一行或多行排列在所述第一支撑构件的主面上；以及
第二支撑构件，用于在与所述主面相反的面上支撑所述第一支撑构件，
其中，所述第一支撑构件中的记录元件基板间区域的与平行于所述主面的面内方向有关的第一热阻抗，比所述第二支撑构件中与各所述记录元件基板重叠的投影区域的与所述第二支撑构件的厚度方向有关的第二热阻抗高。
2.根据权利要求1所述的液体喷出头，其中，在所述记录元件基板间区域中设置有贯通所述第一支撑构件的孔部。
3.根据权利要求1所述的液体喷出头，其中，
对所述第一支撑构件设置用于单独安装所述多个记录元件基板的多个底座部，以及
所述底座部之间的距离比所述记录元件基板之间的距离大。
4.根据权利要求1所述的液体喷出头，其中，
所述记录元件基板各自包括：温度传感器，用于检测所述记录元件基板的温度；以及加热构件，用于对所述记录元件基板进行加热，以及
对所述加热构件的操作进行控制，以使得在没有从所述喷出口喷出液体的时间段内所述温度传感器所检测到的温度落在预定容许范围内。
5.根据权利要求1所述的液体喷出头，其中，
所述记录元件基板各自包括温度传感器，所述温度传感器用于检测所述记录元件基板的温度，以及
对所述能量产生元件的操作进行控制，以使得在没有从所述喷出口喷出液体的时间段内所述温度传感器所检测到的温度落在预定容许范围内。
6.根据权利要求1所述的液体喷出头，其中，从所述第一支撑构件中位于行的端部的记录元件基板所配置的区域的端部到所述第一支撑构件的端部的距离，等于或小于所述记录元件基板之间的距离的1/2。
7.根据权利要求1所述的液体喷出头，其中，所述第一支撑构件中所述投影区域的与所述面内方向有关的第三热阻抗比所述第一热阻抗低。
8.根据权利要求7所述的液体喷出头，其中，所述第一支撑构件包括：通孔，用于分别向所述记录元件基板供给液体，其中所述通孔分别被所述记录元件基板覆盖；以及梁部，其横跨各所述通孔而延伸。
9.根据权利要求7所述的液体喷出头，其中，
所述第三热阻抗比所述第二支撑构件中的所述投影区域的与所述面内方向有关的第四热阻抗低，以及
所述第一支撑构件和所述第二支撑构件之间的接触面积比所述第一支撑构件和所述记录元件基板之间的接触面积大。
10.根据权利要求9所述的液体喷出头，其中，在通过将所述投影区域从所述第一支撑构件和所述第二支撑构件彼此重叠的区域中排除所获得的区域中，所述第一支撑构件的与所述面内方向有关的第五热阻抗比所述第二支撑构件的与所述面内方向有关的第六热阻抗低。
11.一种记录设备，其包括根据权利要求1所述的液体喷出头。
12.一种液体喷出头所用的散热方法，包括以下步骤：利用第一支撑构件和第二支撑构件对在包括产生从喷出口喷出液体所用的喷出能量的能量产生元件的多个记录元件基板中产生的热进行散热，其中所述第一支撑构件用于支撑所述多个记录元件基板，以使所述多个记录元件基板按一行或多行排列在所述第一支撑构件的主面上，以及所述第二支撑构件用于在与所述主面相反的面上支撑所述第一支撑构件，
所述散热方法还包括通过进行如下设置来使所述热从所述第一支撑构件传递至所述第二支撑构件的步骤：所述第一支撑构件中的记录元件基板间区域的与平行于所述主面的面内方向有关的第一热阻抗，比所述第二支撑构件中与各所述记录元件基板重叠的投影区域的与所述第二支撑构件的厚度方向有关的第二热阻抗高。
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