CN107443897A - 记录元件基板、液体喷出头和液体喷出设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种记录元件基板、液体喷出头和液体喷出设备。记录元件基板包括：基底；多个能量生成元件，其被配置在基底上以形成元件行；多个供给口，其沿元件行配置以形成供给口行；以及多个供给路径，其从多个供给口沿基底的厚度方向延伸，其中，在供给口行的方向上相邻的供给口之间设置的多个梁部具有多个导线层，其中，在多个导线层中，沿基底的厚度方向层叠有包括连接至能量生成元件的电源导线的导线层和包括连接至能量生成元件的接地导线的导线层，以及多个导线层中的至少一个被一个电源导线或者一个接地导线占有。

Description

记录元件基板、液体喷出头和液体喷出设备

技术领域

本发明大体涉及一种记录元件基板、液体喷出头和液体喷出设备。

背景技术

在液体喷出设备中，使用驱动电源和控制信号驱动设置在液体喷出头的记录元件基板上的能量生成元件，从而从排出口喷出液体。记录元件基板设置有用于接收来自液体喷出设备的主体的电源和控制信号的接触垫、以及用于发送该电源和控制信号的导线。

在这类液体喷出设备中，为了高速记录，同时驱动多个能量生成元件。当同时驱动多个能量生成元件时，流经导线的电流根据同时驱动的能量生成元件的数量而变化，从而改变了施加至能量生成元件的电压。结果，喷出液体的量和速度变化，并且记录图像的质量可能劣化。

为了抑制施加至能量生成元件的电压的变化，可以对于同时驱动的多个能量生成元件中的每一个设置不同的导线。然而，由于在从接触垫到能量生成元件的整个路线上针对各个能量生成元件设置不同的导线会导致基板面积增大，因而是困难的。为此，日本特开平10-44416公开了一种记录元件基板，其具有在接触垫附近被多个能量生成元件共享、并且向这多个能量生成元件进行分支的导线。

然而，在日本特开平10-44416所述的结构中，以连续开口的矩形形状，设置被在同一直线上配置的多个能量生成元件共用的、并且向这多个能量生成元件供给液体的供给口。然而，这会导致在同时驱动的能量生成元件的数量增加的情况下基板面积显著增大。以下将由在同一直线上配置的多个能量生成元件所形成的行称为元件行。

图5示出记录元件基板900，其是具有日本特开平10-44416所公开的结构的记录元件基板，并且其具有更多数量的元件行而且每元件行具有更多数量的能量生成元件。记录元件基板900具有基底901、以直线配置多个能量生成元件的元件行902、以及与元件行902相对应地设置的并且向相应元件行902中所包括的能量生成元件供给液体的供给口903。供给口903各自被设置在两个元件行902之间，并且具有与元件行902的延伸方向平行延伸的矩形形状。由于元件行902通过供给口903而相互分离，因而针对各个元件行902设置与元件行902连接的电源导线904a和接地导线904b。在基底901的在元件行902延伸的方向上的端部和元件行902的端部的外侧处，设置用于把电源导线904a和接地导线904b连接至外部的电极垫905，。

如图5所示，为了高分辨率记录而增加能量生成元件的数量和为了提高记录速度而增加同时驱动的能量生成元件的数量，这会增大基板面积。特别地，在图5的记录元件基板900的情况下，由于电源导线904a和接地导线904b通过供给口902而相互分离，因而如果元件行902的数量增加，则电源导线904a的数量和接地导线904b的数量必须相应地增加。因此，基板面积显著增大，晶片的单位产量降低，并且记录元件基板的单位成本增加。

为了避免基板面积的增大，可以减小导线的宽度。然而，在这种情况下，配线电阻增大，并且驱动能量生成元件时的功率效率下降。

发明内容

因此，本发明提供一种可以在避免基板面积随着同时驱动的能量生成元件的数量的增加而增大的情况下抑制在驱动能量生成元件时的功率效率的下降的记录元件基板。

在本发明的一个方面，一种记录元件基板，其包括：基底；多个能量生成元件，其被配置在所述基底上以形成元件行；多个供给口，其沿所述元件行配置以形成供给口行，并且用于向所述能量生成元件供给液体；以及多个供给路径，其从所述多个供给口沿所述基底的厚度方向延伸，其中，在所述供给口行的方向上相邻的供给口之间设置的多个梁部具有多个导线层，其中，在所述多个导线层中，沿所述基底的厚度方向层叠有包括与所述能量生成元件连接的电源导线的导线层以及包括与所述能量生成元件连接的接地导线的导线层，以及所述多个导线层中的至少一个导线层被一个电源导线或者一个接地导线占有。

在本发明的另一方面，一种液体喷出头，其包括在长度方向上配置的多个记录元件基板，其中，各个记录元件基板是上述的记录元件基板。

在本发明的又一方面，一种液体喷出设备，其包括上述的液体喷出头，并且用于驱动所述能量生成元件以喷出液体。

通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1A～1D示出本发明的第一实施例。

图2A和2B示出本发明的第二实施例。

图3示出本发明的第三实施例。

图4示出本发明的第四实施例。

图5示出根据比较例的记录元件基板的结构。

具体实施方式

现参考附图说明本发明的实施例。在该说明书和附图中，给予具有相同功能的组件以相同附图标记，并且可能省略对其的重复说明。

第一实施例

图1A～1D示出本发明的第一实施例。图1A示意性示出根据本发明第一实施例的记录元件基板的基板布局。图1B是沿图1A的线IB-IB所截取的图1A的记录元件基板的剖视图。

记录元件基板100具有基底101、能量生成元件102、个体供给路径103、电源导线140a、接地导线104b、电极垫105和共用供给路径107。

能量生成元件102是生成用于喷出液体的能量的元件。能量生成元件102可以是在液体喷出技术领域中所提出的任何各种类型的元件，并且可以是例如将电能转换成热能或者机械能的元件。多个能量生成元件102被直线状地配置在基底101上，并且形成元件行102a和102b。

个体供给路径103是与能量生成元件102相对应地设置的、并且向相应的能量生成元件102供给液体的流路。个体供给路径103是沿基底101的厚度方向延伸的流路，并且与共用供给路径107连通。在设置有能量生成元件102的基底101的表面上，在与元件行102a大体平行的直线上配置作为个体供给路径103的开口的供给口，并且形成供给口行103a。换句话说，个体供给路径103是从供给口开始沿基底101的厚度方向延伸的流路。在图1A的例子中，与两个能量生成元件102相对应地形成一个个体供给路径103。也就是说，第一元件行102a和第二元件行102b各自沿供给口行设置，第一元件行102a被设置在供给口行103a的一侧，而第二元件行102b被设置在供给口行103a的另一侧。供给口行103a中所包括的供给口向第一元件行102a中所包括的能量生成元件102和第二元件行102b中所包括的能量生成元件102供给液体。

电源导线104a和接地导线104b被连接至能量生成元件102和电极垫105，并且向电极垫105和能量生成元件102提供信号。电源配线和接地配线是多层结构，其中，沿基底101的厚度方向层叠多个导线层。在图1A和1B中，在基底101的正面侧的导线层中形成接地导线104b，并且在位于与接地导线104b的导线层相比更靠近基底101的背面的导线层中形成电源导线104a。尽管为了简化，图1A仅示出电源导线104a和接地导线104b，但是该多层配线结构实际上包括选择电路和驱动电路的信号导线(未示出)。在图1A的例子中，电源导线104a和接地导线104b各自被连接至所有能量生成元件102，并且形成共用配线结构。

电极垫105是接收来自外部的电源和控制信号的接触部。在图1A的例子中，电极垫105被设置在基底101的在与元件行102a和供给口行103a延伸的方向相交(垂直)的方向上的端部。通过多层配线中所设置的各种导线，将提供给电极垫105的电源和控制信号提供给能量生成元件102。在本实施例中，电极垫105全部被设置在基底101的一端，更具体地，沿着基底101的沿元件行102a的方向的一边。电极垫105还可以被设置在沿元件行102a的方向的相对的两边。

如图1B所示，共用供给路径107被设置在基底101的与设置有能量生成元件102的表面相反的表面上。共用供给路径107在供给口行103a延伸的方向上延伸，并且与多个个体供给路径103连通。

图1C是图1A的记录元件基板100的部分放大图。图1D是沿图1C的线ID-ID所截取的断面图。基底101具有被夹在供给口行103a中的相邻个体供给路径103之间的梁部106。在基底101上形成多层配线结构，并且多层配线结构穿过梁部106。该多层配线结构具有包括形成电源导线104a的导线层109a和形成接地导线104b的导线层109b的至少两个导线层。各个导线层可被一种类型的导线占有，或者在一个导线层中可以包括多种类型的导线。通过设置在梁部106中的电源导线104a和接地导线104b，连接第一元件行102a中所包括的能量生成元件102和第二元件行102b中所包括的能量生成元件102。由于导线被设置在梁部106中，因而通过梁部106，可以在从基底101的设置有电极垫105的一端朝向越过元件行102a和102b以及供给口行103a的另一端的方向上设置导线。因此，无需针对各个不同的元件行102a和102b设置电极垫105，并且可以将所有电极垫105设置在基底101的一端。

梁部106的宽度L1与个体供给路径103的流路宽度L2具有权衡关系。也就是说，如果缩小个体供给路径103的流路宽度L2，则可以增大梁部106的宽度L1，因此可以增大设置在梁部106中的导线的宽度。然而，如果个体供给路径103的流路宽度L2太小，则难以有效率地向能量生成元件102供给液体。由于例如通过干法刻蚀以从基底101的一个表面贯穿到另一表面来形成个体供给路径103，因而如果个体供给路径103的流路宽度L2太小，则出现可加工性的问题。因此，个体供给路径103的流路宽度L2优选大于或者等于特定值。由于个体供给路径103的流路宽度L2具有下限，因而当基底101的在元件行102a的方向上的长度固定时，难以增大梁部106的宽度L1。当在梁部106中设置导线时，考虑到个体供给路径103和导线的加工精度，优选在导线和个体供给路径103之间设置特定间隔。如果考虑梁部106的宽度L1和穿过梁部106的导线与个体供给路径103之间的距离，则穿过梁部106的导线的宽度减小，并且其配线电阻增大。

因此，在本实施例中，梁部106的多个导线层中的至少一个被一个电源导线104a或者一个接地导线104b占有。

在图1D所示的例子中，形成梁部106a的多个导线层包括导线层109a和导线层109b，其中，导线层109被电源导线104a占有并且没有设置任何其它导线，而导线层109b被接地导线104b占有并且没有设置任何其它导线。形成梁部106b的多个导线层包括导线层109a，其中，在导线层109a中，设置有电源导线104a、以及与电源导线104a和接地导线104b不同的导线104c。形成梁部106b的多个导线层还包括导线层109b，其中，导线层109b被接地导线104b占有并且没有设置其它导线。提供给同时驱动的多个能量生成元件102的电流中的至少一部分流过穿过梁部106的电源导线104a和接地导线104b。

在本发明的第一实施例中，与多个元件行102a和103b相对应地形成供给口行103a。供给口行103a包括作为个体供给路径103的开口的多个供给口。因此，在基底101上形成作为被夹在相邻供给口之间的区域的梁部106。由于存在梁部106，因而可以设置用于连接不同元件行102a和102b的导线，并且无需与不同元件行102a和102b相对应地设置不同导线。也就是说，通过穿过梁部106的电源导线104a和接地导线104b，可以将不同元件行102a和102b的能量生成元件102连接至在除梁部106以外的部分中设置的共用电源导线104a和共用接地导线104b。

在梁部106中，为了降低导线电阻，在本实施例中，以多层结构层叠导线层。梁部106的多个导线层中的至少一个被一个电源导线104a或者一个接地导线104b占有。如果在导线层中设置多于一个的导线，则间隔地设置导线，因此，梁部106中所设置的导线的宽度相应减小，并且电阻增大。因此，形成梁部106的多个导线层中的至少一个被一个导线占有，使得可以降低穿过梁部106的导线的电阻，并且如果同时驱动多个能量生成元件102，则可以抑制导线中的电压下降的影响。当导线层被一个导线占有时，该导线的宽度优选为梁部106的宽度L1的一半以上。为了进一步抑制电压下降的影响，梁部106优选具有被电源导线104a占有的导线层和被接地导线104b占有的导线层。

还可以形成具有在元件行102的方向上所配置的多个记录元件基板100的液体喷出头。还可以形成具有液体喷出头、并且驱动能量生成元件102并喷出液体的液体喷出设备。

第二实施例

图2A和2B示出本发明的第二实施例。图2A示意性示出根据本发明第二实施例的记录元件基板200的基板布局。图2B是图2A的记录元件基板200的部分放大图。

主要说明与第一实施例的不同。在第一实施例中，针对两个能量生成元件102设置一个个体供给路径103，而在第二实施例中，针对两侧的四个能量生成元件设置一个个体供给路径103。因此，在本实施例中，一个供给口行103a中所包括的个体供给路径103的数量为第一实施例中的一半。元件行102a中所包括的相邻能量生成元件102之间的间隔，小于与元件行102a相对应地设置的供给口行103a中所包括的相邻个体供给路径103之间的间隔。

因为这一结构，尽管夹在相邻个体供给路径103之间的梁部106的数量少，但是可以增大梁部106的宽度。因此，可以增大穿过梁部106的导线的宽度，并且可以进一步降低穿过梁部106的导线的电阻。设置在梁部106中的多层导线的结构与第一实施例所述的相同，并且优选根据梁部106的宽度的增大，使得导线的宽度尽可能地大。

第三实施例

图3示出本发明的第三实施例。图3示意性示出根据本发明第三实施例的记录元件基板300的基板布局。本实施例还设置有用于将从个体供给路径103所提供的液体的一部分排出至能量生成元件102的多个个体排出路径108。如个体供给路径103那样，个体排出路径108是沿基底101的厚度方向延伸的流路，并且与具有与共用供给路径107相同结构的共用排出路径(未示出)连通。作为个体排出路径108的开口的排出口被配置在基底101上，并且形成与元件行102a相对应的排出口行108a。换句话说，个体排出路径108是沿基底101的厚度方向从排出口延伸的流路。供给口行103a和排出口行108a被设置在相应的元件行102a的两侧。

因为这一结构，可以形成从个体供给路径103经由能量生成元件102引导至个体排出路径108的液体循环路径。通过液体循环，可以防止液体中的水份在能量生成元件102附近蒸发，并且可以防止液体的粘度增加。记录元件基板300具有压力室，其中，在压力室中，具有生成用于喷出液体的能量的能量生成元件102。具有记录元件基板300的液体喷出头被配置成使得液体在压力室内部和压力室外部之间循环。

在这一循环结构中，针对元件行102a所设置的流路的数量大，因此，梁部106的数量也大。因此，梁部106中的导线电阻的影响显著。因此，如第一实施例那样，以多层形式来设置梁部106中所设置的导线。导线层被电源导线104a或者接地导线104b占有，因而可以抑制导线电阻。

第四实施例

图4示出本发明的第四实施例。图4示意性示出根据本发明第四实施例的记录元件基板400的基板布局。在本实施例中，基底401的相邻边并不相互成直角，并且基底401呈平行四边形形状。在形成配置有多个基底的长头时，优选设置相邻基底相互靠近以减小大小。因此，近年来，提出了这样一种结构：在该结构中，基底具有诸如平行四边形或者梯形等的、相邻边相互不成直角的这类形状，并且将基底设置得相互更加靠近。还可以将本发明的梁部106的多个分离的个体供给路径103和多层导线应用于相邻边相互不成直角的基底401。

另外，在该记录元件基板400中，沿与元件行102a平行的一边，设置所有电极垫105。因此，在设置多个记录元件基板400时，可以将相邻记录元件基板400设置得相互靠近。在图5所示的比较例的记录元件基板900中，沿与元件行垂直的两端的边设置电极垫105。因此，在设置多个记录元件基板900时，需要以交错方式来设置它们。与这一例子相比，可以设置记录元件基板400，使得记录元件基板400的边相互相对，因此可以减小具有这类记录元件基板400的液体喷出头的大小。特别地，在采用长液体喷出头的产品中，为了提高记录速度，增加同时驱动的能量生成元件的数量是有效的。因此，更加优选应用本发明的结构。

尽管参考实施例说明了本发明，但是本发明不局限于上述实施例。在本发明的范围内，可以对于本发明的结构和细节进行本技术领域的技术人员能够理解的各种改变。

例如，尽管在第三和第四实施例中，将个体供给路径103和个体排出路径108设置在能量生成元件102的两侧，从而形成液体循环路径，但是本发明不局限于这一例子。可以将个体供给路径103设置在能量生成元件102的两侧，并且可以从能量生成元件102的两侧来提供液体。

例如，尽管在上述第四实施例中，以平行四边形基底401作为相邻边相互不成直角的基底401的例子，但是本发明不局限于这一例子。例如，基底401的形状可以是梯形。

上述实施例所示的能量生成元件102的数量仅仅是说明性的，并且可以根据设计条件来做出各种改变。

例如，尽管在上述各个实施例中，说明了记录元件基板的结构，但是本发明还可以被安装为具有这些记录元件基板的液体喷出头或者具有该液体喷出头的液体喷出设备。这里所述的具有多个记录元件基板的液体喷出头，优选具有在元件行102a延伸的方向上的直线上配置的多个记录元件基板。在这种情况下，可以将这多个记录元件基板设置得相互靠近。

如上所述，根据本发明，可以在抑制基板面积随着同时驱动的能量生成元件的数量增加而增大的情况下，抑制驱动能量生成元件时的功率效率的下降。

尽管参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。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 (14)

1.一种记录元件基板，其包括：

基底；

多个能量生成元件，其被配置在所述基底上以形成元件行；

多个供给口，其沿所述元件行配置以形成供给口行，并且用于向所述能量生成元件供给液体；以及

多个供给路径，其从所述多个供给口沿所述基底的厚度方向延伸，

其中，在所述供给口行的方向上相邻的供给口之间设置的多个梁部具有多个导线层，其中，在所述多个导线层中，沿所述基底的厚度方向层叠有包括与所述能量生成元件连接的电源导线的导线层以及包括与所述能量生成元件连接的接地导线的导线层，以及

所述多个导线层中的至少一个导线层被一个电源导线或者一个接地导线占有。

2.根据权利要求1所述的记录元件基板，其中，

所述记录元件基板具有沿所述供给口行的第一侧设置的第一元件行以及沿所述供给口行的与所述第一侧相对的第二侧设置的第二元件行，以及

所述梁部的多个导线层中所包括的所述电源导线和所述接地导线与形成所述第一元件行的能量生成元件和形成所述第二元件行的能量生成元件连接。

3.根据权利要求2所述的记录元件基板，其中，所述供给口行中所包括的供给口向所述第一元件行中所包括的能量生成元件和所述第二元件行中所包括的能量生成元件供给液体。

4.根据权利要求1所述的记录元件基板，其中，提供给所同时驱动的所述多个能量生成元件的电流的至少一部分流过所述梁部的多个导线层中所包括的所述电源导线和所述接地导线。

5.根据权利要求1所述的记录元件基板，其中，针对所述多个能量生成元件设置一个所述供给路径。

6.根据权利要求1所述的记录元件基板，其中，在所述元件行的方向上相邻的能量生成元件之间的间隔小于在所述供给口行的方向上相邻的供给口之间的间隔。

7.根据权利要求1所述的记录元件基板，其中，还包括：

多个排出口，其沿所述元件行配置以形成排出口行，并且用于排出从所述供给路径所供给的液体的一部分，

多个排出路径，其从所述多个排出口沿所述基底的厚度方向延伸，

其中，所述元件行被设置在所述供给口行和所述排出口行之间。

8.根据权利要求1所述的记录元件基板，其中，沿着所述基底的沿所述元件行的方向的一个边，设置有与所述电源导线连接的电极垫和与所述接地导线连接的电极垫。

9.根据权利要求8所述的记录元件基板，其中，所述一个边和与所述一个边相邻的边相互不成直角。

10.根据权利要求9所述的记录元件基板，其中，所述基底的形状是平行四边形。

11.根据权利要求9所述的记录元件基板，其中，所述基底的形状是梯形。

12.一种液体喷出头，其包括在长度方向上配置的多个记录元件基板，其中，各个记录元件基板是根据权利要求1～11中任一项所述的记录元件基板。

13.根据权利要求12所述的液体喷出头，其中，

所述能量生成元件生成用于喷出液体的能量，以及

设置了内部具有所述能量生成元件的压力室，并且所述压力室中的液体在所述压力室的内部和所述压力室的外部之间循环。

14.一种液体喷出设备，其包括根据权利要求12所述的液体喷出头，并且用于驱动所述能量生成元件以喷出液体。