CN111845079A - 液体喷射头、液体喷射设备和打印设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种液体喷射头，其元件基板包括：喷射开口阵列，其中多个喷射开口沿着第一方向布置；压力室，其与所述喷射开口连通；以及发热元件，其用于通过所述喷射开口喷射供应到所述压力室的液体。所述元件基板还包括：第一供应路径，其在所述第一方向上延伸并与所述压力室连通；第一收集路径，其与所述压力室连通；多个液体供应端口，其在所述第一方向上的不同位置处与所述第一供应路径连通；以及液体收集端口，其与所述第一收集路径连通。所述液体供应端口中的位于第一方向上的端部部分处的至少一个液体供应端口的开口面积比液体收集端口的开口面积大。本公开还涉及一种液体喷射设备。

Description

液体喷射头、液体喷射设备和打印设备

技术领域

本公开涉及喷射液体的液体喷射头、液体喷射设备和打印设备。

背景技术

在安装在喷墨打印设备上的液体喷射头中，液体的溶剂成分从液体通过其喷射的多个喷射开口蒸发，并且在某些情况下，这使得液体喷射头内的液体变稠。液体的变稠改变了液体喷射速度，并且这可能导致液滴着落精度的降低和点形成误差。防止如上所述液体变稠的一种已知措施是使液体在液体喷射头内流动，使得压力室内的液体被迫流动，该压力室设置成与相应的喷射开口相关联。不幸的是，在该方法中，在液体喷射头内流动的液体的温度发生变化，从而导致喷射速度和通过喷射开口喷射的液体量发生变化，并且这可能影响图像质量。

作为替代方法，日本专利特开No.2017-124619公开了一种液体喷射头，所述液体喷射头包括用于供应液体的供应流动路径和用于收集压力室中的液体的一部分的收集流动路径，并且还包括用于将液体供应到供应流动路径的一个或多个连通端口(供应端口)和用于从收集流动路径收集液体的一个或多个连通端口(收集端口)，其中供应端口的数量和收集端口的数量中的至少一者是复数。该专利文献公开了一种构造，其中供应端口布置在喷射开口阵列的两个端部部分处，以便在其中大量液体通过大量喷射开口喷射的情况下，减少在喷射开口阵列的端部部分处由来自收集流动路径侧的高温液体流入喷射开口阵列时引起的温度升高。取决于从收集侧流入的液体的温度条件，这种构造可以降低喷射开口阵列的端部部分处的温度升高，并且因此可以减轻由喷射开口阵列的温度分布的变化导致的喷射特性的变化。

发明内容

本公开中的液体喷射头包括：元件基板，该元件基板包括喷射开口阵列，在所述喷射开口阵列中多个喷射开口沿第一方向布置，液体可以通过所述多个喷射开口喷射；多个压力室，所述多个压力室与相应的喷射开口连通；发热元件，所述发热元件能够产生用于通过喷射开口喷射供应到压力室的液体的热能；第一供应路径，所述第一供应路径在第一方向上延伸并且与压力室连通；第一收集路径，所述第一收集路径在第一方向上延伸并且与压力室连通；多个液体供应端口，所述多个液体供应端口在沿着第一方向的不同位置处与第一供应路径连通；以及液体收集端口，所述液体收集端口与第一收集路径连通，并且所述液体供应端口中的位于沿第一方向的端部部分处的至少一个液体供应端口的开口面积大于液体收集端口的开口面积。

根据以下参考附图对示例性实施例的描述，本发明的其它特征将变得显而易见。

附图说明

图1A至图1E是示出其中本公开的液体喷射头可适用于的液体喷射头的构造示例的透视图；

图2A至图2C是示出其中本公开的液体喷射头可适用于的液体喷射设备和用于液体喷射设备的液体供应系统的图；

图3是示出设置在液体喷射头中的液体喷射单元的构造的分解平面图；

图4是打印元件基板的剖视透视图；

图5是示出了流动路径单元的构造的分解平面图；

图6是示意性示出布置中的两个打印元件基板的平面图；

图7是示出打印元件基板中的液体流动的说明图；

图8A和图8B是示出当喷射液体时在液体供应路径和液体收集路径中流动的液体流的图；

图9A和图9B是示出打印元件基板的温度分布的图；以及

图10A和图10B是示出在液体供应路径构件中形成的液体供应路径和液体收集路径的另一示例的图。

具体实施方式

下面参考附图描述本公开的实施例。应注意，在本说明书和附图中，由相同的附图标记表示具有相同功能的构件。

<液体喷射头的构造示例>

图1A至图1E是其中本公开的液体喷射头可适用于的五种液体喷射头3A至3E的透视图。图1A所示的液体喷射头3A是应用于将在后面参考图2A进行描述的串行扫描打印设备的液体喷射头。串行扫描打印设备是如下打印设备，所述打印设备通过在主扫描方向(X方向)上移动液体喷射头3的同时重复用于通过喷射开口13喷射液体的打印扫描和用于在副扫描方向(Y方向)上传送打印介质的操作而在未示出的打印介质上打印图像。

液体喷射头3A包括液体喷射单元300、具有用于向液体喷射单元300供应液体的流动路径的流动路径单元600以及用于保持流动路径单元600的保持构件700。液体喷射头3A具有多个喷射开口阵列14，在每个喷射开口阵列中，多个喷射开口13沿一个方向布置。这里，喷射开口13的布置方向被确定为与打印设备中的液体喷射头3A的主扫描方向(X方向)相交(在图1A中正交)。应注意，副扫描方向(Y方向)与主扫描方向(X方向)相交，并且在图1A中，副扫描方向与主扫描方向正交。

图1B中示出的液体喷射头3B具有沿着X方向以交错方式布置的液体喷射单元300，每个液体喷射单元300具有沿着X方向布置的多个喷射开口13，并且因此，液体喷射头3B是长度较长的行式头。液体喷射头3B包括多个液体喷射单元300、用于向多个液体喷射单元300供应液体的流动路径单元600以及保持流动路径单元600的保持构件800。将液体喷射头3B用于稍后描述的全行式打印设备(液体喷射设备)。全行式打印设备是如下打印设备，所述打印设备通过经由固定在打印设备中的特定位置处的液体喷射头3喷射液体，同时在与其中喷射开口阵列14延伸的方向相交的方向(在图1B中，与其正交的方向(Y方向))上连续传送打印介质来执行打印。

图1C所示的液体喷射头3C是长度较长的行式头，其具有与如图1B所示的液体喷射头3B类似以交错方式布置的多个液体喷射单元300，并且液体喷射头3C用于安装在全行式打印设备上。这里，液体喷射头3C与图1B所示的液体喷射头3B的不同之处在于为每个单独的液体喷射单元300提供了流动路径单元600。

图1D所示的液体喷射头3D是长度较长的行式头，其具有顺序布置的多个液体喷射单元300。在液体喷射头3D中，液体喷射单元300布置成使得液体喷射单元300的端部部分靠近并面向相邻的液体喷射单元300的端部部分。液体喷射单元300近似成直线布置以使得相邻的液体喷射单元300在与喷射开口的布置方向(X方向)正交的方向(Y方向)上至少部分地彼此重叠的此种布置被称为串联布置。该液体喷射头3D还包括用于向多个液体喷射单元300供应液体的公共流动路径单元600和保持流动路径单元600的保持构件800。该液体喷射头3D也用于安装在全行式打印设备上。

图1E中示出的液体喷射头3E是长度较长的行式头，其具有串联布置的多个液体喷射单元300，与如图1D中所示的液体喷射头3D类似。该液体喷射头3具有设置成与相应液体喷射单元300相关联的流动路径单元600，并且这是与图1D所示的液体喷射头3D不同的点。应注意，液体喷射单元300由保持构件800保持。

如图1D和图1E所示，具有串联布置的液体喷射单元300的行式头具有如下优点，即与具有如图1B和图1C所示的以交错方式布置的液体喷射单元300的行式头相比，在Y方向上的长度可以更短。本公开中的技术在其应用于如图1D和图1E所示的串联布置中的长度较长的液体喷射头的情况下是特别有效的。然而，本公开中的技术不限于串联布置的液体喷射头，而是可以有效地适用于图1A至图1C所示的液体喷射头。此外，液体喷射单元300的位置和数量不限于图1A至图1E所示示例中的那些。

如上所述，图1A至图1E所示的液体喷射头3A至3E具有共同点，即它们都具有液体喷射单元300和流动路径单元600，只是整体形状和构造不同。特别地，就液体喷射单元300而言，所有液体喷射头以相同或相似的方式具有本公开中的技术的特征构造。因此，液体喷射头3A至3E能够减小通过喷射开口喷射的液体的速度和量的变化。应注意，在以下描述中，在一些情况下，本实施例中的液体喷射头3A至3E统称为液体喷射头3。

<液体喷射设备>

图2A和图2B是示出其中本公开的液体喷射头可适用于的液体喷射设备的图。例如，图2A所示的打印设备1000是串行扫描打印设备(液体喷射设备)，其利用图1A所示的液体喷射头3A执行打印。该打印设备1000包括底盘1010、传送单元1、前述液体喷射头3A、进给单元4和滑架5。底盘1010由具有特定刚度的多个板状金属构件构成，并且形成该打印设备的框架结构。进给单元4将未示出的片状打印介质进给到打印设备中。传送单元1在副扫描方向(Y方向)上传送从进给单元4进给的打印介质。其上安装有液体喷射头3A的滑架5能够沿主扫描方向(X方向)前后移动。

进给单元4、传送单元1和滑架5组装到底盘1010。该打印设备1000重复用于在主扫描方向(X方向)上与滑架5一起移动液体喷射头3A的同时通过液体喷射头3的喷射开口13喷射液体的打印扫描，以及用于在副扫描方向(Y方向)上传送打印介质的传送操作。通过这些操作，将图像打印在打印介质上。液体喷射头3由未示出的液体供应单元供应液体。

图2B中的打印设备2000是全行式打印设备(液体喷射设备)，其利用如图1B至图1E所示的长度较长的液体喷射头(例如3B至3E)来执行打印。该打印设备2000包括传送单元1，所述传送单元连续传送片状打印介质S。传送单元1可以具有包括如图2B所示的传送带的构造，或者具有包括传送辊的构造。图2B所示的打印设备2000具有四个液体喷射头3Ye、3M、3C和3Bk，分别用于喷射黄色(Ye)墨水、品红色(M)墨水、青色(C)墨水和黑色(Bk)墨水。四个液体喷射头3Ye、3M、3C和3Bk被供应有相应颜色的液体。当连续传送打印介质2时，液体从固定在打印设备中特定位置处的液体喷射头3喷射。喷射的液体落在打印介质2上，并且因此，彩色图像可以连续地打印在打印介质2上。

图2C是用于解释向液体喷射头3供应液体的供应系统的图。液体供应单元6经由供应侧上的循环流动路径710和收集侧上的循环流动路径720连接到液体喷射头3。液体供应单元6经由供应侧上的循环流动路径710向液体喷射头3供应液体。经由收集侧上的循环流动路径720收集供应到液体喷射头3的液体的一部分。液体喷射头3具有流动路径单元600和液体喷射单元300。流动路径单元600经由作为流动路径单元600的一部分的供应流动路径611向液体喷射单元300供给液体。供应到液体喷射单元300的液体的一部分通过设置在液体喷射单元300中的喷射开口朝向打印介质喷射，并且从而打印图像。未通过喷射开口喷射的剩余液体经由收集流动路径612收集到流动路径单元600中，然后经由循环流动路径720收集到液体供应单元6中。应注意，液体喷射头3包括液体流产生设备(未示出)，该液体流产生设备产生在从供应流动路径611通过压力室23朝向收集流动路径612的方向上流动的液体。

打印设备的前述构造是示例，并且不旨在限制本公开的范围。例如，可以采用其中不将液体从液体喷射头3收集到液体供应单元6的构造。在这种情况下，液体喷射头3可以具有用于临时存储从液体供应单元6供应的液体的子罐。在这种构造中，当液体朝向打印介质2喷射，并且液体喷射头3中的液体减少时，液体从液体供应单元6添加到子罐，并且液体从子罐供应到液体喷射头。

<液体喷射单元300的组成构件>

图3是示出本实施例中设置在液体喷射头3中的液体喷射单元300的构造的分解平面图。液体喷射单元300包括打印元件基板100和连结到打印元件基板100的支撑构件225。打印元件基板100具有依次彼此连结的喷射开口形成构件221、元件形成构件222、液体供应路径构件223和盖构件224。

喷射开口形成构件221具有沿X方向行式排列的用于喷射液体的多个喷射开口13。这些行式排列的多个喷射开口构成喷射开口阵列14。在本实施例中，一个喷射开口形成构件221具有彼此平行布置的多个喷射开口阵列14(图3中为四个喷射开口阵列)。

元件形成构件222具有布置在面向相应喷射开口13的位置处的多个发热元件15、用于向相应发热元件15供应液体的多个单独供应路径17a以及用于收集供应液体的一部分的多个单独收集路径17b。单独供应路径17a和单独收集路径17b穿过元件形成构件222。发热元件15是电热转换元件，所述电热转换元件能够产生热能以用于通过发热元件15面向的喷射开口13喷射液体。在本实施例中，每个发热元件15与一个单独供应路径17a和一个单独收集路径17b相关联。因此，在元件形成构件222中，多个单独供应路径17a和多个单独收集路径17b与相应的喷射开口阵列14相对应地沿着X方向布置。在下面的描述中，与同一喷射开口阵列14相关联的多个单独供应路径17a被称为单独供应路径组17A；与同一喷射开口阵列14相关联的多个单独收集路径17b被称为单独收集路径组17B。在图3中，四个单独供应路径组17A和四个单独收集路径组17B形成为分别与四个喷射开口阵列相关联。

液体供应路径构件223具有与多个单独供应路径组17A连通的多个液体供应路径18和与多个单独收集路径组17B连通的多个液体收集路径19，每个液体收集路径均具有矩形开口形状。在图3中，液体供应路径构件223具有与单独供应路径组17A相对应的四个液体供应路径18和与单独收集路径组17B相对应的四个液体收集路径19。应注意，液体供应路径18和液体收集路径19此两组都是穿过液体供应路径构件223的通路。

盖构件224具有与液体供应路径18连通的液体供应端口21a和与液体收集路径19连通的液体收集端口21b。液体供应端口21a和液体收集端口21b此两组都是穿过盖构件224的通孔。在本实施例的盖构件224中，多个液体供应端口21a(图3中为三个液体供应端口21a1、21a2和21a3)形成为在沿着X方向(第一方向)的不同位置处与每个液体供应路径18连通。此外，在盖构件224中，多个(图中为两个)液体收集端口21b形成为在沿着X方向的不同位置处与每个液体收集路径19连通。

在多个液体供应端口21a1至21a3中，沿X方向位于两个端部部分处的液体供应端口，换句话说，位于最靠近盖构件的沿X方向的端部部分的位置处的液体供应端口21a1和21a2的开口面积比液体供应端口21a3和液体收集端口21b的开口面积大。应注意，另一液体供应端口21a3的开口面积与两个液体收集端口21b的开口面积大致相同。

支撑构件225具有多个(图3中为三个)连通供应端口26a(26a1、26a2、26a3)和多个(图3中为两个)连通收集端口26b。连通供应端口26a(21a1、21a2、26a3)和连通收集端口26b中的每一个都是在与布置喷射开口13的X方向相交的方向上延伸的通孔。在连通供应端口26a(26a1、26a2、26a3)中，位于支撑构件225的X方向上的一个端部部分附近的连通供应端口26a1与多个(图3中为四个)液体供应端口21a1连通。位于支撑构件225的另一端部部分附近的连通供应端口26a2与多个(图3中为四个)液体供应端口21a2连通。位于支撑构件225中心的连通供应端口26a3与多个(图3中为四个)液体供应端口21a3连通。两个连通收集端口26b中的每一个都与四个液体收集端口21b连通。

支撑构件225应该优选地由如下材料制成，所述材料的热膨胀系数接近打印元件基板100的热膨胀系数，并且所述材料允许以高精度形成连通供应端口26a和连通收集端口26b。作为示例，在通过处理硅晶片形成打印元件基板100的情况下，支撑构件225应该优选地由例如硅、氧化铝或玻璃的材料制成。

应注意，尽管在本示例中，液体喷射单元300具有打印元件基板100和支撑构件225，但是液体喷射单元300的构造不限于本示例。液体喷射单元300可以构造成仅具有打印元件基板100，而不具有支撑构件225。

<打印元件基板100的构造>

图4是由图3的分解平面图中所示的组成构件组成的打印元件基板100的剖视透视图。如图4所示，喷射开口形成构件221的一个表面用作打印元件基板100的一个表面(喷射开口表面)。该喷射开口形成构件221具有多个喷射开口13，所述多个喷射开口布置成在构件221的厚度方向上穿过所述构件，并且这些喷射开口13构成喷射开口阵列14。喷射开口形成构件221在另一表面上具有凹部12，并且这些凹部12在喷射开口形成构件221和元件形成构件222之间形成被称为压力室23的空间。压力室23与相应的多个喷射开口13相关联。每个压力室23在对应于每个喷射开口13的位置处具有发热元件15。

如前所述，每个压力室23与设置在元件形成构件222中的单独供应路径17a和单独收集路径17b连通。单独供应路径17a与设置在液体供应路径构件223中的液体供应路径18连通。单独收集路径17b与设置在液体供应路径构件223中的液体收集路径19连通。液体供应路径18与液体供应端口21a连通(见图3)；液体收集路径19与液体收集端口21b连通(见图3)。

如上所述，打印元件基板100具有由液体供应端口21a、液体供应路径18和单独供应路径17a构成的液体供应流动路径，所述液体供应流动路径用于将从支撑构件225的连通供应端口26a供应的液体引导至压力室23。打印元件基板100还具有由单独收集路径17b、液体收集路径19和液体收集端口21b构成的液体收集流动路径，所述液体收集流动路径用于将压力室23中的液体引导至支撑构件225的连通收集端口26b。

当压力室23中的液体处于静置状态时，换句话说，当未喷射液体时，压力室23的压力保持为在喷射开口13的开口附近形成液体弯月面的压力(负压)。

<流动路径单元600的构造>

图5是从前述液体喷射单元300将要连结的一侧观察的根据本实施例的流动路径单元600的组成构件的分解平面图。这里示出的流动路径单元600构造成在其上具有三个液体喷射单元300。一个流动路径单元600构造成将从液体供应单元6(图2C)供应的液体供应到三个液体喷射单元300。

流动路径单元600由连结在一起的三个第一流动路径构件601、第二流动路径构件602、第三流动路径构件603和第四流动路径构件604构成。应注意，三个第一流动路径构件601中的每一个都将连结一个前述液体喷射单元300。

三个第一流动路径构件601中的每一个都具有多个(图5中为三个)供应流动路径611(611a、611b、611c)和多个(图5中为两个)收集流动路径612。供应流动路径611和收集流动路径612此两组都在第一流动路径构件601的厚度方向上穿过第一流动路径构件。每个第一流动路径构件601的一个表面(图5中的上表面)均连结前述液体喷射单元300的支撑构件225。这使得第一流动路径构件601的供应流动路径611a、611b和611c能够分别与设置在支撑构件225中的连通供应端口26a1、26a2和26a3连通。这也使得第一流动路径构件601的两个收集流动路径612能够分别与设置在支撑构件225中的两个连通收集端口26b连通。

第二流动路径构件602具有沿X方向延伸的多个(图5中为三个)第一公共供应流动路径621和沿X方向延伸的多个(图5中为三个)第一公共收集流动路径622。每个流动路径621或622均在第二流动路径构件602的厚度方向上穿过第二流动路径构件。每个第一公共供应流动路径621均与相应的第一流动路径构件601的多个供应流动路径611(611a、611b、611c)连通；每个第一公共收集流动路径622均与相应的第一流动路径构件601的多个(图5中为两个)收集流动路径612连通。

第三流动路径构件603具有沿X方向延伸的一个第二公共供应流动路径631和沿X方向延伸的一个第二公共收集流动路径632。流动路径631和632在第三流动路径构件603的厚度方向上穿过第三流动路径构件。第二公共供应流动路径631与设置在第二流动路径构件602中的三个第一公共供应流动路径621连通。第二收集流动路径632与设置在第二流动路径构件602中的三个第一公共收集流动路径622连通。

第四流动路径构件604具有一个公共供应孔641和一个公共收集孔642。公共供应孔641与第二公共供应流动路径631连通；公共收集孔642与第二公共收集流动路径632连通。公共供应孔641连接到用于连接前述液体供应单元6(图2C)和液体喷射头3的供应侧上的循环流动路径710；公共收集孔642连接到收集侧上的循环流动路径720。

第一流动路径构件601至第四流动路径构件604应当优选地由如下构件制成，该构件由对液体具有耐腐蚀性和低线性膨胀系数的材料构成。可用于第一流动路径构件601至第四流动路径构件604的材料的示例包括复合材料(树脂材料)，其中例如二氧化硅颗粒或纤维的无机填料添加到基材中。可用于基材的材料的示例包括氧化铝、液晶聚合物(LCP)、聚苯硫醚(PPS)和聚砜(PSF)。可以通过堆叠流动路径构件601至604并将它们结合在一起来形成流动路径单元600。在使用树脂复合材料的情况下，可以通过堆叠流动路径构件并将它们焊接在一起来形成流动路径单元600。

第二流动路径构件602至第四流动路径构件604也具有作为支撑构件的功能以用于确保液体喷射头3的强度。因此，作为支撑构件的第二流动路径构件602至第四流动路径构件604应当优选地由具有高机械强度的材料制成。具体地，材料应该优选地为不锈钢(SUS)、钛(Ti)或氧化铝等。

第一流动路径构件601由耐热构件形成。这些第一流动路径构件601减少了从液体喷射单元300到作为支撑构件的第二流动路径构件602至第四流动路径构件604的热传递，并且还减少了液体喷射单元300之间的热传导。

第一流动路径构件601的材料应当优选地是具有低热导率和与流动路径单元600的第二流动路径构件602至第四流动路径构件604和液体喷射单元300的线性膨胀系数没有太大差异的线性膨胀系数的材料。具体地，第一流动路径构件601应当优选地由复合材料形成，该复合材料具有树脂材料作为基材，具体地是聚苯硫醚(PPS)或聚砜(PSF)，并且其中例如二氧化硅细颗粒的无机填料添加到基材中。在液体喷射单元300的支撑构件225的线性膨胀系数和第二流动路径构件602的线性膨胀系数之间存在很大差异的情况下，当液体喷射单元300的温度由于液体喷射时的热量而升高时，存在液体喷射单元300和第一流动路径构件601彼此剥离的可能性。以类似的方式，在第一流动路径构件601的线性膨胀系数和第二流动路径构件602的线性膨胀系数之间存在很大差异的情况下，存在第一流动路径构件601和第二流动路径构件602彼此剥离的可能性。

为此目的，在本实施例中，仅一个液体喷射单元300安装在一个第一流动路径构件601上，使得每个流动路径构件601的尺寸较小。然而，在线性膨胀系数的差异足够小的情况下，可以连接多个流动路径构件，并且可以在其上安装多个液体喷射单元。

在本实施例中，第一流动路径构件601的热阻R(K/W)确定为满足公式1中的关系，使得整个液体喷射头的温度将不会由于驱动发热元件15时产生的热量而升高。

R≥1.4/ln{0.525e^1.004P-0.372}^-1···(公式1)

这里，P是从发热元件15输入到每单位体积液体以通过喷射开口喷射液体的热能(μJ/pL)。

图6是示出布置在流动路径单元600的第一流动路径构件601上的多个液体喷射单元300的端部部分的构造的图。如图6所示，本实施例中的液体喷射单元300具有平行四边形平面形状。这些多个平行四边形液体喷射单元300沿X方向以串联布置进行设置，基本上形成沿X方向延伸的长度较长的喷射开口阵列。由于三个液体喷射单元300布置在图5所示的流动路径单元600的第一流动路径构件601上，这意味着一个流动路径单元600具有的喷射开口阵列的长度是形成在每个液体喷射单元300中的长度较短的喷射开口阵列的三倍。沿着X方向布置这些多个流动路径单元600使得能够形成具有长度较长的喷射开口阵列的全行式液体喷射头。

在具有上述构造的本实施例的液体喷射头中，液体从液体供应单元6经由循环流动路径710流入流动路径单元600的公共供应孔641。已经流入公共供应孔641的液体在第二公共供应流动路径631内流动，然后流入第二公共供应流动路径631与之连通的多个(图5中为三个)第一公共供应流动路径621。已经流入多个第一公共供应流动路径621中的每一个第一公共供应流动路径的液体经由设置在多个第一流动路径构件601中的每一个第一流动路径构件中的供应流动路径611(611a、611b、611c)流入液体喷射单元300。

在液体喷射单元300中，从流动路径单元600供应的液体首先流入设置在支撑构件225中的多个(图3中为三个)连通供应端口26a(26a1、26a2、26a3)。已经流入多个连通供应端口26a1、26a2和26a3的液体分别流入盖构件224的液体供应端口21a1、21a2和21a3，然后流入形成在液体供应路径构件223中的多个(图3中为四个)液体供应路径18。此后，已经流入四个液体供应路径18的液体经由元件形成构件222的单独供应路径17a流入压力室23，并且供应到压力室23和喷射开口13。

已经流入压力室23的液体然后经由与压力室23连通的单独收集路径17b流入设置在液体供应路径构件223中的液体收集路径19，然后经由液体收集端口21b流入连通收集端口26b。

已经流入连通收集端口26b的液体然后经由设置在流动路径单元600的第一流动路径构件601中的收集流动路径612流入第二流动路径构件602的第一公共收集流动路径622。已经流入第一公共收集流动路径622的液体经由设置在第三流动路径构件603中的第二公共收集流动路径632流到公共收集孔642，其中液体经由收集侧上的循环流动路径720通过该公共收集孔642流入液体供应单元6。如上所述，在本实施例的打印设备2000中，液体从液体供应单元6经由液体喷射头3循环并再次回到供应单元6中。

图7是示意性示出在液体没有通过喷射开口13喷射的状态下打印元件基板100内部的液体流动的平面图。如前所述，从流动路径单元600已经流入液体喷射单元300的支撑构件225的连通供应端口26a的液体流入液体供应端口21a，然后流入液体供应路径18，然后沿箭头F1所示的方向流动。已经在液体供应路径18内流动的液体经由单独供应路径17a流入压力室23。在未驱动发热元件15的情况下，已经流入压力室23的液体流入单独收集路径17b，如箭头F2所示。已经流入单独收集路径17b的液体在液体收集路径19内流动，如箭头F3所示。此后，液体流入液体收集端口21b，并且通过连通收集端口26b流出至流动路径单元600。

<喷射开口阵列中的液体流动>

接下来，将参考图8A和图8B描述在通过大量喷射开口喷射液体的情况下喷射开口阵列14中的液体流动。图8A是示出本实施例的比较示例中的液体流动的图；图8B是示出本实施例的液体喷射头3中的液体流动的图。

在液体通过大量喷射开口13喷射的情况下，在本实施例和比较示例的任一个中，液体从液体供应端口21a或22a和液体收集端口21b或22b两者供给到喷射开口阵列14。例如，在图8B所示的本实施例中，液体如箭头F11所示从液体供应端口21a供应，同时液体也如箭头F13所示从液体收集端口21b供应。同样，在图8A所示的比较示例中，液体如箭头F10所示从液体供应端口22a供应，并且液体如箭头F20所示从液体收集端口22b供应。产生此种液体流动是因为在液体通过大量喷射开口13喷射的情况下，从压力室23到液体收集端口21b或22b的液体收集流动路径和从压力室23到液体供应端口21a或22a的液体供应流动路径两者中的负压都增加。

在与液体收集端口21b或22b连通的收集侧上的流动路径中的液体已经由发热元件加热，并且液体的温度已经相对升高。因此，在液体同时通过大量喷射开口13喷射的情况下，并且在具有升高的温度的液体流入打印元件基板100的情况下，液体的热量也增加了打印元件基板100的温度。具体地，在液体喷射头具有串联布置的液体喷射单元300的情况下，温度在打印元件基板100的端部部分处趋于升高。原因如下。

在液体喷射头具有串联布置的液体喷射单元300的情况下，需要使相邻打印元件基板100之间的距离较小。具体地，从打印元件基板100的在X方向(第一方向)上的端部部分到喷射开口阵列的端部部分的距离需要形成为小于从元件基板的在与X方向正交的方向(第二方向(Y方向))上的端部部分到喷射开口阵列的距离。结果，形成在喷射开口阵列14的端部部分和打印元件基板100的端部部分之间的区域a(见图6)的面积小于其它端部部分区域的面积，并且这使得液体喷射中产生的热量难以从区域a消散。

在区域a较小的情况下，位于X方向上的端部部分处的液体供应端口21a1需要布置成比喷射开口阵列14的端部部分更靠近打印元件基板100的中心，如图8A和图8B所示。这种构造使得从液体供应端口21a到喷射开口阵列14的端部部分的流动路径中的距离以及从液体收集端口21b到喷射开口阵列14的端部部分的流动路径中的距离变长。结果，从液体收集路径19的端部部分流到液体收集端口21b或22b的液体倾向于接收来自打印元件基板100的热量。为此，在同时通过大量喷射开口13喷射液体的情况的比较示例中，喷射开口阵列14的端部部分周围的温度，换句话说，打印元件基板100的端部部分处的温度倾向于高于其它部分的温度。

因此，在本实施例中，在多个液体供应端口21a1、21a2和21a3中，位于沿X方向的端部部分处的液体供应端口21a1和21a2具有比其它液体供应端口21a3和液体收集端口21b更大的开口面积。在本示例中，将液体供应端口21a1和21a2在X方向上的长度设定为大于其它液体供应端口21a3和液体收集端口21b的长度，以使得液体供应端口21a1和21a2的开口面积大于其它端口的开口面积。

如上所述，液体供应端口21a1和21a2的较大开口面积使得从液体供应端口21a1和21a2流入喷射开口阵列14的液体量大于从液体供应端口21a3和液体收集端口21b流入喷射开口阵列14的液体量。结果，大量液体从液体供应端口21a1和21a2供应到打印元件基板100的端部部分，从而减少了从液体收集端口21b供应的液体量。

如前所述，液体收集侧上的液体温度已经随着液体的循环而升高，而液体供应侧上的液体温度相对较低。因此，通过增加从液体供应端口21a流入的低温液体的量并减少从液体收集端口21b流入的高温液体的量，可以降低打印元件基板100的温度的升高。具体地，在本实施例中，由于更靠近打印元件基板100的端部部分的液体供应端口21a(21a1、21a2)构造成具有更大的开口面积，因此可以降低打印元件基板100的端部部分处的温度升高。这又使得能够减小打印元件基板100的喷射开口阵列14的温度分布的变化，从而改善每个喷射开口的喷射特性，例如液体喷射速度和喷射液体的量。因此，包括根据本实施例的液体喷射头的打印设备提高了打印图像的质量。

相比之下，在比较示例中的液体喷射头中，液体供应端口22a的开口面积等于收集端口的开口面积。因此，从液体收集端口22a供应相对大量的液体，并且因此，打印元件基板100的温度趋于升高。具体地，打印元件基板100的端部部分处的液体温度趋于升高，并且因此可能导致每个喷射开口处的液体喷射速度和喷射的液体量的变化。

图9A和图9B示出了本实施例中的打印元件基板100和比较示例中的打印元件基板100的温度分布的测量结果。图9A示出了比较示例的测量结果；图9B示出了本实施例的测量结果。图9A和图9B中由高密度表示的部分示出了低温部分。对于比较示例中的打印元件基板100，端部部分处的温度T2为58℃，而对于本实施例中的打印元件基板100，端部部分处的温度T1降低至大约54℃。同样从这些结果显而易见的是，与比较示例相比，本实施例降低了打印元件基板100的端部部分处的温度。

(其它实施例)

尽管在上述实施例中，在沿第一方向(X方向)布置的多个液体供应端口21a1、21a2和21a3中，仅位于两个端部部分处的液体供应端口21a1和21a2的开口面积形成为大于液体收集端口21b的开口面积，但是本公开不限于这种构造。具体地，在多个液体供应端口中，不仅位于两个端部部分处的液体供应端口的开口面积，而且位于中间位置处的液体供应端口(图3中的液体供应端口21a3)的开口面积也可以大于液体收集端口21b的开口面积。这种构造使得更大量的液体也能够从液体供应侧供应到打印元件基板的中间部分，从而能够降低整个打印元件基板的温度升高。应注意，可以根据打印元件基板的尺寸、喷射开口的数量以及其它因素来适当地设定液体供应端口和液体收集端口的数量和位置，并且因此，它们不限于上述实施例中公开的那些。

尽管上述实施例示出了在液体供应路径构件223中形成的液体供应路径18和液体收集路径19为矩形形状的示例，但是液体供应路径18和液体收集路径19不限于具有矩形平面形状的那些。例如，液体供应路径18和液体收集路径19可以形成为六边形平面形状，如图10A和图10B所示。利用这种构造，液体供应路径18的端部部分的位置可以更靠近打印元件基板100的端部部分，并且因此，可以相应地布置更多数量的喷射开口。在图3所示的前述示例中，每个喷射开口13与一个单独供应路径17a和一个单独收集路径17b相关联。可选地，多个喷射开口(图7中为两个喷射开口)可以与一个单独供应路径17a和一个单独收集路径17b相关联，如图10B所示。

此外，液体喷射单元300的平面形状不限于平行四边形，而是可以是其它形状。例如，液体喷射单元300的平面形状可以是如图1A至图1C所示的矩形。在这种情况下，为了使用多个液体喷射单元300形成全行式液体喷射头，需要根据喷射开口的布置间距来设定相邻液体喷射单元的端部部分之间的距离，并且因此，需要使液体喷射单元的端部部分的距离更短。这使得液体喷射单元的端部部分处的散热特性变差。然而，同样在这种情况下，液体供应端口的开口面积比液体收集端口的开口面积大，使得能够以与上述实施例相同的方式降低打印元件基板的端部部分处的温度升高。这使得可以减少喷射开口阵列的温度分布的变化，从而在整个喷射开口阵列上提供有利的喷射特性。

尽管上述实施例示出了其中根据本公开的液体喷射头和液体喷射设备用于通过喷射液体来执行打印的打印设备的示例，但是本公开中的技术可应用于除打印设备之外的设备。例如，根据本公开的液体喷射头和液体喷射设备可以作为打印单元安装在复印机、具有通信系统的传真机和文字处理器等上。此外，根据本公开的液体喷射头和液体喷射设备也可以应用于与各种处理设备结合的工业设备。例如，本公开中的技术也可以应用于生物芯片形成设备和用于三维结构的生产设备，例如电子电路打印设备。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以便包含所有这些修改和等效结构和功能。

Claims (16)

1.一种液体喷射头，所述液体喷射头包括：

元件基板，所述元件基板包括：

喷射开口阵列，在所述喷射开口阵列中，多个喷射开口沿第一方向布置，液体通过所述喷射开口喷射，

多个压力室，所述多个压力室与相应的喷射开口连通，

发热元件，所述发热元件能够产生用于通过所述喷射开口喷射供应到所述压力室的液体的热能，

第一供应路径，所述第一供应路径沿所述第一方向延伸并且与所述压力室连通，

第一收集路径，所述第一收集路径沿所述第一方向延伸并且与所述压力室连通，

多个液体供应端口，所述多个液体供应端口在沿所述第一方向的不同位置处与所述第一供应路径连通，以及

液体收集端口，所述液体收集端口与所述第一收集路径连通，其中

所述液体供应端口中的位于所述第一方向上的端部部分处的至少一个液体供应端口的开口面积比所述液体收集端口的开口面积大。

2.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中

位于所述端部部分处的所述液体供应端口在所述第一方向上的长度大于所述液体收集端口在所述第一方向上的长度。

3.根据权利要求1所述的液体喷射头，其中

沿着所述第一方向形成所述多个液体收集端口。

4.根据权利要求2所述的液体喷射头，其中

位于所述第一方向上的所述端部部分处的所述液体供应端口的开口面积大于所述液体供应端口中的至少位于所述第一方向上的中间部分处的液体供应端口的开口面积。

5.根据权利要求3或4所述的液体喷射头，其中

所述液体收集端口中的每个液体收集端口在所述第一方向上具有相同的长度。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的液体喷射头，其中

多个所述元件基板布置成沿着所述第一方向彼此邻接，以及

相邻的所述元件基板中的每个元件基板的在所述第一方向上的端部部分面向下一个元件基板在所述第一方向上的端部部分。

7.根据权利要求5所述的液体喷射头，其中

多个所述元件基板布置成沿着所述第一方向彼此邻接，以及

相邻的所述元件基板中的每个元件基板的在所述第一方向上的端部部分面向下一个元件基板在所述第一方向上的端部部分。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的液体喷射头，其中

从所述元件基板的在所述第一方向上的端部部分到所述喷射开口阵列的在所述第一方向上的端部部分的距离小于从所述元件基板的在与所述第一方向正交的第二方向上的端部部分到所述喷射开口阵列的距离。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的液体喷射头，所述液体喷射头还包括：

流动路径单元，所述流动路径单元连结到所述元件基板，其中

所述流动路径单元包括与所述液体供应端口连通的第二液体供应路径和与所述液体收集端口连通的第二液体收集路径。

10.根据权利要求9所述的液体喷射头，其中

所述流动路径单元包括连结到所述元件基板的流动路径构件和支撑所述流动路径构件的支撑构件，以及

所述流动路径构件由耐热构件形成。

11.根据权利要求10所述的液体喷射头，其中

所述流动路径构件的热阻R(K/W)满足公式1：

R≥1.4/ln{0.525e^1.004P-0.372}^-1...(公式1)，

其中P(μJ/pL)是在通过所述喷射开口喷射液体时由所述发热元件输入到每单位体积的液体的热能。

12.一种液体喷射设备，所述液体喷射设备包括：

根据权利要求1至4中任一项所述的液体喷射头；以及

液体供应单元，所述液体供应单元将液体供应到所述液体供应端口，并且收集从所述液体收集端口供应到所述液体喷射头的液体，其中

液体在所述液体供应单元和所述液体喷射头之间循环。

13.一种液体喷射设备，所述液体喷射设备包括：

根据权利要求9所述的液体喷射头；以及

液体供应单元，所述液体供应单元将液体供应到所述第二液体供应路径，并且从所述第二液体收集路径收集液体，其中

液体在所述液体供应单元和所述液体喷射头之间循环。

14.一种液体喷射设备，所述液体喷射设备包括：

根据权利要求10所述的液体喷射头；以及

液体供应单元，所述液体供应单元将液体供应到所述第二液体供应路径，并且从所述第二液体收集路径收集液体，其中

液体在所述液体供应单元和所述液体喷射头之间循环。

15.一种打印设备，所述打印设备包括：

根据权利要求12所述的液体喷射设备；以及

输送单元，所述输送单元输送打印介质，其中通过所述液体喷射头的所述喷射开口喷射的液体落在所述打印介质上。

16.一种打印设备，所述打印设备包括：

根据权利要求13所述的液体喷射设备；以及

输送单元，所述输送单元输送打印介质，其中通过所述液体喷射头的所述喷射开口喷射的液体落在所述打印介质上。

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